Lo sviluppo tecnologico nell'ambito del settore automobilistico segue tradizionalmente un cammino di progressivo avanzamento molto conservativo. I rischi in materia di sicurezza, la reputazione del marchio e la tranquillità finanziaria sono tutti temi che richiedono un'evoluzione, piuttosto che una rivoluzione. I recenti sforzi di alcune aziende dotate di tecnologie già proiettate verso il futuro stanno creando un nuovo paradigma, sfidando i modelli convenzionali. I produttori di automobili cercano di fare progressi nella realizzazione dei sistemi automatici di assistenza alla guida o Adas (Automated driver assistance system) partendo dal presupposto che il guidatore sia sempre presente nell'anello di controllo. Tuttavia, certe aziende altamente tecnologiche stanno ora cercando di superare questo concetto sviluppando, piuttosto, soluzioni che si concentrano direttamente sugli eventi esterni e sulle risposte del sistema. Una percentuale crescente di automobili monta sistemi Adas allo scopo di massimizzare la sicurezza di coloro che si trovano in strada, siano essi guidatori, passeggeri o pedoni. Le iniziative legate al programma di valutazione dei nuovi modelli di automobile o Ncap (New Car Assessment Program) promuovono questa nuova tendenza attribuendo un indice di sicurezza più elevato proprio alle vetture che integrano sistemi Adas. Al momento, il metro di valutazione per classificare un veicolo nell'ambito del programma Ncap premia i miglioramenti nelle prestazioni del sistema Adas. Ci si aspetta che, dopo il 2016, il programma Ncap introduca parametri di giudizio addizionali che si concentrino prevalentemente sull'ampliamento delle funzionalità di sistema, inserendo il rilevamento dei pedoni e la frenata automatica di emergenza, insieme a un prolungamento del tempo di funzionamento operativo del sistema, richiedendo che lo stesso operi ininterrottamente durante la notte e in caso di condizioni meteo avverse. Si prevede che l'ampliamento delle capacità del sistema e l'estensione del tempo di funzionamento richiedano un incremento significativo della sua sensibilità.
Il problema che i tecnici si trovano ad affrontare è, appunto, quello di regolare correttamente la sensibilità del sistema Adas: bisogna, infatti, individuare il momento decisivo in cui allertare il conducente oppure, in alternativa, far partire una frenata automatica od una manovra di scarto. Un sistema Adas con una sensibilità troppo bassa potrebbe dare luogo a segnalazioni di falsi pericoli, che risulterebbero altamente fastidiosi per il guidatore, oppure, in un'ipotesi anche peggiore, innescare una frenata ingiustificata - misura, quest'ultima, chiaramente inaccettabile. Per contro, se la soglia di sensibilità fosse eccessivamente elevata, le segnalazioni generate sarebbero troppo poche, compromettendo così la reale efficacia del sistema medesimo.
Il passo logicamente successivo nel mettere a punto la sensibilità del sistema Adas è quello di conoscere in ogni istante lo stato del conducente oppure le sue intenzioni: cosa sta osservando e cosa sta facendo? è concentrato o distratto? Quando il guidatore è attento, è possibile diminuire la sensibilità del sistema Adas. Al contrario, se, per esempio, il conducente non sta prestando attenzione ad un attraversamento pedonale, il sistema Adas può decidere di avvisarlo in anticipo o, piuttosto, di effettuare una frenata automatica. Questa intelligenza supplementare dei sistemi Adas rispetto alle versioni attuali incrementerà i livelli di sicurezza, limitando allo stesso tempo le seccature per il conducente grazie ad una drastica riduzione del numero di falsi allarmi.
Le tecnologie abilitanti per i sistemi Adas
Esistono diversi tipi di tecnologie che sono attualmente in fase di valutazione per rilevare e quantificare l'attenzione del conducente.
• Sistemi a telecamere Cmos - Le telecamere interne al veicolo hanno il vantaggio di poter svolgere un'ampia gamma di funzioni, quali: verificare l'occupazione di un sedile, individuare la posizione della testa, tracciare il movimento degli occhi, fungere da sensori di prossimità per i monitor, riconoscere i gesti del capo e delle dita per le interfacce uomo-macchina persino segnalare eventuali intrusioni. La dimensione di lenti e telecamere continuerà, in prospettiva, a diminuire. Inoltre, la considerevole quantità di dati relativi al trattamento delle immagini avrà come conseguenza il fatto che una parte sostanziale del costo del sistema a telecamera per interno sarà rappresentata proprio dalla stessa elaborazione delle immagini. Tecnologie alternative offrono, a loro volta, i mezzi per realizzare soluzioni di gran lunga meno costose.
• Telecamere a bassa risoluzione nel lontano infrarosso - Le telecamere ad alta risoluzione con sensori a bolometri sono ampiamente utilizzate per applicazioni di visione notturna. Negli ultimi tempi, l'introduzione di telecamere sensibili nella regione spettrale del lontano infrarosso, basate su termopile economicamente vantaggiose e a risoluzione più bassa, ne sta ampliando significativamente il ventaglio di potenziali applicazioni. Come elemento di una soluzione globale che mira a riconoscere quanto avviene all'interno dell'abitacolo, i sensori Fir rilevano l'occupazione del sedile, monitorano il guidatore, ne determinano la posizione della testa e, infine, svolgono alcune funzioni di interfaccia uomo-macchina, quali il rilevamento di prossimità ed il riconoscimento dei movimenti delle mani. L'ultima generazione di queste telecamere a infrarossi, compatte ed economiche, unisce le termopile ad alta sensibilità con l'elaborazione semplificata e veloce dei segnali. I pixel Fir che integrano un amplificatore e un convertitore-dati consentono, infatti, una notevole riduzione del rapporto segnale/rumore.
• Rilevamento ottico della luce attiva - Le tecnologie ottiche sono ormai consolidate nel mercato dei beni di consumo perché comunemente utilizzate nei sensori di prossimità (ad es. quando chi sta usando uno smartphone tiene l'apparecchio vicino all'orecchio, un meccanismo di rilevamento ottico disattiva lo schermo tattile (touch screen) ed il monitor sia per evitare che vengano impressi involontariamente dei comandi, sia per prolungare la vita della batteria). Nel caso delle automobili, questa stessa tecnologia viene impiegata per applicazioni di interfaccia uomo-macchina, principalmente per rilevare la prossimità e riconoscere semplici movimenti delle mani (come, ad esempio, lo scorrimento a destra o a sinistra), od, ancora, per discriminare tra il passeggero ed il conducente, limitandone l'accesso alle funzioni di informazione e intrattenimento” (il cosiddetto infotainment) in quanto ritenute una fonte di distrazione per il guidatore (e permettendo al solo passeggero di usufruirne). Ci si aspetta che, in futuro, tali applicazioni saranno più strettamente legate all'ambito dell'assistenza alla guida, poiché forniscono informazioni su ciò che il conducente sta facendo e dove quest'ultimo ha posizionato le proprie mani. Rimangono tuttavia parecchie sfide da affrontare nel momento in cui si creano sistemi di questo tipo: una soluzione di interfaccia uomo-macchina basata sulla tecnologia ottica dovrà, pertanto, essere in grado di far fronte ad una grande variabilità dei livelli di illuminazione di fondo, resistere alle interferenze elettromagnetiche e mantenere una distinta base dei materiali complessivamente contenuta.
• Telecamere tridimensionali a tempo di volo - Questa tecnologia tridimensionale viene impiegata in modo sempre più diffuso, sia nel mercato industriale, sia in quello dei beni di consumo e sta proprio ora iniziando a farsi strada anche nel settore dell'automobile. Si riscontravano, inizialmente, alcuni problemi riguardanti la robustezza alla luce del sole, ma, adesso che questi sono stati risolti, sono in fase di sviluppo parecchie applicazioni in campo automobilistico. Tra di esse vanno certamente menzionati, per un utilizzo all'esterno del veicolo, il Lidar avanzato (radar ottico, da Light Detection And Ranging), mentre, per applicazioni all'interno dell'auto, il riconoscimento dei movimenti ed una serie di altre funzioni di controllo del conducente.
Prestazioni oltre ogni limite
Le prestazione dei sistemi Adas sono in continuo miglioramento per riuscire dare buoni risultati anche in presenza di condizioni meteo avverse ed nel funzionamento notturno. In parte, i suddetti progressi sono dovuti ad algoritmi migliori e a una maggiore potenza di elaborazione per gli algoritmi di rilevamento, come il riconoscimento dei pedoni. Oltre a ciò, un importante contributo in questo senso è legato ai miglioramenti nelle prestazioni delle telecamere impiegate nei sistemi Adas, quali un incremento della sensibilità, l'eliminazione delle sfocature, una risoluzione più spinta, una maggiore velocità e un funzionamento sicuro prolungato. Ad esempio le telecamere più moderne offrono una gamma dinamica di livello superiore, grazie all'adozione di curve “morbide” di risposta dei pixel. Vengono ridotte, invece, le sfocature attraverso la generazione, in un singola esposizione, di immagini ad alta risoluzione dinamica a fronte di curve di risposta con punti a ginocchio multipli. I progressi che si registrano nella tecnologie dei sensori utilizzati all'interno di queste telecamere stanno migliorando le prestazioni e i costi dei sistemi Adas in due modi fondamentali: il primo consiste in una più elevata qualità delle immagini riprese dalle telecamere dei sistemi medesimi; il secondo deriva dalla messa a punto delle azioni che vengono innescate dai sistemi Adas, partendo dagli avvertimenti al conducente con interventi delicati come suggerire una sterzata, fino ad arrivare ad azioni di sicurezza, quali una frenata automatica. Per le rilevazioni all'interno dell'abitacolo, le tecnologie ormai imminenti, che vedranno probabilmente un'ampia diffusione negli anni a venire, comprendono: le telecamere Fir (nel lontano infrarosso) economicamente convenienti, i sensori di luce attiva e le telecamere tridimensionali a tempo di volo. Tali tecnologie stanno già aiutando i costruttori di autoveicoli a perseguire gli obiettivi che si sono prefissi di introdurre sul mercato modelli di automobili che siano completamente autonomi.
