Czujnym okiem kamery

Jeszcze pod koniec XX wieku myśl o tym, że większość nowoczesnych samochodów dosłownie “naszpikowanych” będzie setkami, a nawet tysiącami układów elektronicznych wydawała się domeną kina z gatunku science – fiction. Elektroniczny wtrysk, czy proste komputery sterujące silnikiem były już wtedy powszechne, ale wciąż to kierowca był najważniejszym elementem – jego wzrok, słuch, poziom koncentracji. Dziś postęp technologiczny pozwala w pewnym stopniu pokonać naturalne ograniczenia percepcji, które posiada człowiek. Nowoczesne auta wyposażane są w całe zestawy supernowoczesnych kamer, które – chociaż nie mogą zastąpić oczu kierowcy – to znakomicie je wspomagają. Do najprostszych należą kamery cofania pokazujące ewentualne przeszkody. Jednak to tylko jedno z rozwiązań. Oprócz nich kamery stosuje się również zamiast lusterek wstecznych, bowiem ich duża czułość pozwala praktycznie wyeliminować zjawisko “martwego pola”, a także dowolnie kształtować obszar widzenia w zależności od potrzeb. kamery także – na przykład w powiązaniu ze sterowanym komputerowo tempomatem – potrafią zadbać o dostosowanie prędkości jazdy do warunków drogowych, a nawet pilnować, aby pojazd poruszał się cały czas po odpowiednim pasie ruchu!

Jakby tego było mało dziś samochody – obserwując obiekty przy drodze za pomocą kolejnych kamer – są nawet w stanie rozpoznawać najważniejsze znaki drogowe i poinformować człowieka o konieczności na przykład zmniejszenia prędkości. O takich systemach bezpieczeństwa nawet nie śniło się kiedyś kierowcom. Tylko gdzie się podziała cała przyjemność z jazdy?

Twój samochód zadba o Ciebie

Producenci pojazdów prześcigają się w dostarczaniu rozmaitych rozwiązań mających za zadanie zwiększenie bezpieczeństwa jazdy oraz ułatwienia życia kierowcy. Współczesne auta stają się coraz bardziej “inteligentne” i potrafią nie tylko częściowo przejąć niektóre obowiązki kierowcy, ale nawet zadbać o jego samopoczucie. Jednym z takich – coraz częściej stosowanych – systemów jest zawarty w pokładowym komputerze program, który na podstawie napływających z setek umieszczonych w nowoczesnym aucie czujników monitoruje styl jazdy kierowcy. Najważniejszą cechą tego rozwiązania jest jego zdolność analizy i uczenia się, dzięki czemu jest ono w stanie rozpoczynać chwile, w których kierujący zaczyna tracić koncentrację. Zależnie od okoliczności potrafi odpowiednio zareagować na przykład zwiększając poziom głośności odtwarzanej muzyki, obniżając temperaturę w kabinie pojazdu, zmniejszając prędkość, lub też całkowicie unieruchamiając auto na jakiś czas. Wszystko to ma na celu zapobieganie ewentualnym wypadkom i – trzeba przyznać – wydajnie zwiększa bezpieczeństwo na drogach. Wraz z rozwojem technologii możemy spodziewać się coraz powszechniejszego stosowania przez producentów samochodów tego typu systemów.

Rozwój motoryzacji jednoznacznie zmierza do tego, aby auta stawały się w miarę możliwości autonomiczne, a udział kierowcy – żywego człowieka – jak najbardziej zminimalizowany. Już teraz testowane są układy pozwalające na bezpośrednią komunikację pomiędzy jadącymi po tej samej drodze samochodami na poziomie wymiany danych pomiędzy ich układami elektronicznymi. Wygląda więc na to, że choć mówiąc o tak zwanej “sztucznej inteligencji” mamy przeważnie na myśli świat typowo komputerowych, to motoryzacja przekroczy tę granicę znacznie szybciej.

Wspomaganie hamulców to już za mało

Jednym z pierwszych systemów ułatwiających kierowcy zatrzymanie pojazdu był hydrauliczny system wspomagania hamulców. Początkowo chodziło o to, aby hamowanie wymagało użycia mniejszej siły ze strony człowieka niż dotąd. Wraz z rozwojem techniki rozwiązanie to było udoskonalane i jego kolejna generacja potrafiła już dynamicznie dostosowywać siłę wspomagania. Nieco później inżynierowie zajmujący się w przemyśle motoryzacyjnym problematyką bezpieczeństwa jazdy opracowali rewolucyjny system stosowany do dziś – znany jako ABS. Dzięki niemu znacznie zmniejsza się ryzyko wystąpienia blokady kół, a jednocześnie skraca się droga hamowania. Dziś ABS jest powszechnie stosowany i często stanowi wyposażenie seryjne samochodów. Technologia jednak ciągle się rozwija i do puli rozwiązań zwiększających bezpieczeństwo jazdy dołączyło kolejne dotyczące układu hamulcowego. Jest nim EBA, czyli system wspomagania hamowania awaryjnego.

Jego działanie ujawnia się w sytuacjach krytycznych i polega na zwiększeniu siły hamowania. System sterowany jest oczywiście elektronicznie i funkcjonuje w powiązaniu z innymi technologiami stosowanymi we współczesnych autach, dzięki czemu – czerpiąc w sposób ciągły informacje o parametrach jazdy samochodu – jest w stanie odpowiednio zareagować i uchronić auto przed przykrymi skutkami utraty przyczepności, czy wręcz kolizji.

Takie rozwiązanie stosowane jest między innymi w Fordzie Focusie i jest kolejnym krokiem na drodze do stworzenia “inteligentnego samochodu”.

Na kradzionym koniu daleko nie zajedziesz

Koń przywiązuje się do swojego właściciela. Dlatego właśnie, kiedy poczuje na sobie obcego jeźdźca potrafi się znarowić i ponieść “w siną dal” lub po prostu zrzucić go z siodła. Z samochodami bywa tylko trochę inaczej. To raczej właściciele przywiązują się do nich. Dlatego też w powszechnym użyciu są rozmaitego rodzaju systemy zabezpieczające auto przed kradzież. Na wyposażeniu seryjnym znajdują się zazwyczaj autoalarmy, dzięki którym pojazdy głośno sygnalizują próbę kradzieży. Jednak dziś nikogo już nie dziwi “wyjący” samochód, toteż skuteczność tego rodzaju zabezpieczeń jest raczej znikoma. Znacznie lepszym zabezpieczeniem jest immobiliser, czyli system elektroniczny, którego zadaniem jest niedopuszczenie do uruchomienia silnika w przypadku kradzieży.

Z technicznego punktu widzenia immobiliser to specjalny układ odcinający najczęściej zapłon lub dopływ paliwa, czasami także całą instalację elektryczną auta. W samochodzie znajduje się czujnik, który sprawdza zaszyte w kluczyku lub dodatkowym chipie zakodowane hasło.

Następnie dochodzi do wymiany kolejnych danych, ostatecznie jeśli okaże się, że wszystkie są prawidłowe, blokada jest zdejmowana i można ruszać. Jeśli dane są błędne silnika po prostu nie można uruchomić. Oczywiście – podobnie jak każde inne – nie jest to absolutnie pewne zabezpieczenie i istnieją sposoby na jego “obejście”, mimo wszystko jednak ryzyko kradzieży znacznie spada. Immobilisery obecnie montowane są w większości pojazdów jako część seryjnego wyposażenia.

Czy to jeszcze samochód, czy już robot?

Producenci samochodów z całego świata prześcigają się w wymyślaniu i wprowadzaniu do seryjnej produkcji rozmaitych wynalazków, których głównym celem jest zwiększenie bezpieczeństwa jazdy, poprawa komfortu jazdy pasażerów, ułatwienie kierowcy prowadzenia pojazdu, alby wszystkich tych rzeczy jednocześnie. Współczesne auto coraz bardziej zaczyna przypominać ruchome centrum radarowe. Stosowane niegdyś proste sygnalizatory cofania ostrzegające innych kierowców już dawno zastąpione zostały czujnikami, które nie tylko sygnalizują zbliżanie się do przeszkody, ale także potrafią podać dokładne jej położenie względem pojazdu, a nawet – dzięki wbudowanej kamerze – wyświetlić jej obraz. To jednak nie wystarczy. Specjalne czujniki radarowe ostrzegą kierowcę, gdy niebezpiecznie zbliży się do pobocza, a nawet sprawią, że auto samo utrzyma bezpieczny odstęp od wyprzedzającego je pojazdu. To wszystko w zasadzie bez zaangażowania ze strony kierowcy. Co więcej – prowadzone są znajdujące się obecnie na bardzo zaawansowanym etapie prace, które zmierzają do… całkowitego uwolnienia kierowcy od potrzeby kierowania autem. Rozwiązania takie testowane są między innymi w ciągnikach siodłowych. Dzięki nim auta poruszające się w kolumnie – jak to się często zdarza w przypadku przemierzających długie dystanse ciężarówek – mogą w pewnym sensie same pilnować się nawzajem. Kolumnę prowadzi – z wydatną pomocą nawigacji satelitarnej, komputera pokładowego i sieci rozmieszczonych wzdłuż drogi czujników – kierowca jadący na jej czele, a pozostali w zasadzie mogą iść spać! Rzeczywistość rodem z filmów science – fiction, w której samochody są całkowicie autonomiczne, powoli staje się faktem.

Zawieszenie, które myśli

Kiedy kupujemy nowy samochód, pracownicy autoryzowanych salonów obsługi, aby przekonać nas do wybrania danej marki lub modelu, często “czarują nas” opisami rozmaitych nowoczesnych systemów, w które dane auto jest wyposażone. Zazwyczaj nawet ich nazwy brzmią “fachowo”, a jednocześnie “kusząco”, a sami sprzedawcy dodatkowo roztaczają przed nami fascynujące perspektywy. Co zatem powiesz na to, aby Twój samochód sam dostosowywał się do Twojego stylu jazdy, sam korygował niedoskonałości drogi, i sam przy tym dbał o jak najwyższy komfort pasażerów? Czyż to nie brzmi bajecznie? Jednym z elementów tej czarującej wizji jest system stosowany w wielu autach seryjnie już od lat. Ukrywa się za niezbyt intrygującą nazwą – czy raczej skrótem – AMVAR. Jest to technologia stosowana w zawieszeniu samochodu. Jej działanie polega na bieżącej, zależnej od chwilowych potrzeb, zmianie charakterystyki amortyzacji.

Dzięki niemu zawieszenie w pewnym sensie samo dostosowuje się do rodzaju nawierzchni po jakiej porusza się pojazd. W ten sposób dość znacząco zwiększa się w praktyce bezpieczeństwo jazdy, bowiem poprzez lepsze dostosowanie sposobu w jaki zawieszenie amortyzuje wszelkie niedostatki drogi zmniejsza się ryzyko na przykład zablokowania lub uślizgu kół, czy utraty – nawet częściowej – panowania nad samochodem przez kierowcę.

AMVAR to jeden z podstawowych i raczej standardowo, chociaż pod różnymi nazwami, stosowanych systemów we współczesnych pojazdach. To jedno z wielu rozwiązań, które mają na celu poprawę bezpieczeństwa jazdy. A przy okazji wydatnie zwiększających komfort podróży.

Bezpieczeństwo przede wszystkim

W grudniu 2002 roku firma Mercedes Benz wprowadziła do produkcji innowacyjny system zwiększający bezpieczeństwo pasażerów samochodów. Dotąd praktycznie wszystkie stosowane przez światowych producentów rozwiązania skupiały się na biernej ochronie – mowa tu o odpowiednio bezpiecznej konstrukcji nad- i podwozia, czy pasach bezpieczeństwa – lub na reakcji w przypadku wystąpienia zagrożenia. Systemy takie jak ABS czy ASR zaliczane są wprawdzie do tak zwanej “ochrony czynnej”, ale ich działanie de facto ujawnia się dopiero w sytuacji kryzysowej. Koncern ze Stuttgartu postanowił poszukać innej drogi.

W ten sposób powstało rozwiązanie nazwane PRE-SAFE. Jest to technologia, która dzięki ciągłemu i bardzo precyzyjnemu monitoringowi parametrów jazdy na podstawie danych wynikłych z zaawansowanej analizy badań niezliczonych wypadków potrafi przewidzieć zagrożenie i odpowiednio przygotować do niego samochód, kierowcę i pasażerów.

Słowem – działa prewencyjnie. PRE-SAFE na przykład może docisnąć pasy bezpieczeństwa, zmienić położenie foteli, domknąć okna i drzwi, czy zamknąć otwierany dach. Oczywiście nie zastępuję on, a jedynie uzupełnia, pozostałe systemy zabezpieczające. PRE-SAFE jest standardowo stosowany w modelach Klasy S niemieckiej firmy. Potencjał tych rozwiązań dostrzegli szybko inni światowi producenci, którzy od tamtego czasu rozwijają – choć pod innymi nazwami – własne technologie spełniające podobne zadania.

Kto pyta, nie błądzi

22 lutego 1978 roku amerykański rząd wystrzelił w kosmos pewnego satelitę. Był to owoc kilku lat zaawansowanych badań. Do 2009 roku w ramach tego samego projektu w przestrzeni kosmicznej umieszczono trzydzieści kolejnych satelitów. To właśnie dzięki nim możemy dziś korzystać z dobrodziejstw systemu znanego powszechnie jako GPS. Choć w rzeczywistości nie jest to w żadnym stopniu technologia związana z motoryzacją, to jednak większości użytkowników kojarzy się właśnie z jazdą samochodem i planowaniem trasy. Ale czym tak naprawdę jest GPS? Global Positioning System został stworzony do celów stricte wojskowych przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych. Jego działanie polega – najprościej rzecz ujmując – na mierzeniu czasu wędrówki sygnału radiowego przesyłanego z satelity do naziemnego odbiornika. Dzięki dokonaniu kilku takich pomiarów na podstawie różnych satelitów można z dużą dokładnością określić współrzędne geograficzne miejsca, w którym w danej chwili odbiornik i jego operator się znajdują. Dzięki odpowiednio rozplanowanej i rozmieszczonej sieci satelitów system pokrywa zasięgiem całą kulę ziemską. Początkowo ze względu na ściśle militarny rodowód sygnał wysyłany przez satelity był dodatkowo “brudzony” szumem radiowym, przez co jego precyzja w zastosowaniach cywilnych utrzymywała się w zakresie około 100 metrów.

Oczywiście uprawnione instytucje wojskowe miały do dyspozycji tajne algorytmy z pomocą których mogły rozszyfrować sygnał zakłócający osiągając dokładność rzędu 4 metrów. Dziś GPS nie jest już zakłócany, a polityka rządu USA zakłada, że jest powszechnie i darmowo dostępny dla użytkowników całego świata. Setki komercyjnych firm produkują nowoczesne odbiorniki sprzedawane klientom indywidualnym. W urządzeniach tych zaprogramowane zostają bardzo dokładne mapy.

W niektórych modelach samochodów odbiorniki GPS stanowią integralną część wyposażenia. Dzięki nim kierowcy na całym świecie mogą łatwo odnaleźć drogę praktycznie w każdym miejscu. I tak właśnie wojsko po raz kolejny przyczyniło się do rozwoju motoryzacji…

Samochód, który sam sobą kieruje

W nowoczesnym samochodzie standardem jest stosowanie licznych mechanizmów podwyższających tak zwane czynne bezpieczeństwo jazdy. Do podstawowych należą: ABS – zapobiegający blokowaniu kół podczas hamowania, ASR – system kontroli trakcji pozwalający uniknąć nadmiernego poślizgu kół podczas przyspieszania, oraz ESP – czyli mechanizm, dzięki któremu możemy uniknąć “wypadnięcia” z zakrętu. To ostatnie rozwiązanie coraz częściej wspomagane jest przez jeszcze inną technologię, zwaną DSR, czyli Dynamic Steering Response. Chodzi tu o nowoczesny system elektroniczny, który wykorzystując podawane w sposób ciągły informacje z systemów ABS, ASR i ESP potrafi w razie potrzeby – sytuacji kryzysowej – dokonać drobnych korekt w ruchach kierownicą. Można pokusić się o stwierdzenie, że dzięki DSR samochód czasem niemal “sam się prowadzi”. Założeniem systemu DSR jest jednak reakcja na działanie pozostałych systemów – z których czerpie informacje.

Dzięki stosowaniu ESP zwiększa się wprawdzie czynne bezpieczeństwo jazdy, ale za to zwiększa się również droga hamowania, co – paradoksalnie – prowadzi znów do zwiększenia zagrożenia na drodze. Dzięki temu, że DSR w pewnym sensie wspomaga działania kierowcy poprzez odpowiednie “kontrowanie” nad- lub podsterowności przy pomocy drobnych ruchów kierownicą, jest on w stanie znacząco skrócić wydłużoną przez ESP drogę hamowania, jednocześnie nie tracąc nic na bezpieczeństwie jazdy i wydajności pozostałych systemów.

Nie takie straszne zakręty, jak je malują…

Jednym z podstawowych i towarzyszących wynalazkowi samochodu niemal od początku problemów jest niebezpieczeństwo wypadnięcia z toru jazdy podczas pokonywania zakrętu. Zależnie od prędkości, stanu opon, rodzaju napędu, a przede wszystkim umiejętności kierowcy, ryzyko to jest mniejsze lub większe – ale jest. Dlatego też konstruktorzy aut od dawna starają się wprowadzić do powszechnego użytku system pozwalający zminimalizować lub całkowicie je wyeliminować. Jednym z takich rozwiązań jest ESP, czyli “elektroniczny program stabilizacji” (ang. Electronic Stability Program). W teorii jego działanie jest banalnie proste. Jest to bowiem mechanizm, który dzięki nieustannej kontroli parametrów jazdy i pokonywanej trasy potrafi w przypadku pojawienia się minimalnej nad- lub podsterowności pojazdu na zakręcie odpowiednio przyhamować wybrane koła, lub też zmienić obroty silnika. Dzięki temu system ten jest w stanie nie tylko bezpośrednio zwiększyć bezpieczeństwo jazdy, ale nawet do pewnego stopnia skorygować błędy kierowcy podczas pokonywania zakrętów. Do swojego działania ESP wykorzystuje elementy systemów ABS i ASR.

Warto jednak pamiętać, że choć system ESP znacząco zwiększa bezpieczeństwo jazdy i ułatwia prowadzenie pojazdu – szczególnie w sytuacjach “kryzysowych” – to nie jest stosowany w sporcie samochodowym, ponieważ nie tylko znacznie ogranicza prędkości, z jakimi można pokonywać zakręty, ale także uniemożliwia na przykład przejście zakrętu za pomocą kontrolowanego przez kierowcę poślizgu. A ponieważ taka możliwość nawet w typowej miejskiej jeździe bywa bardzo przydatna, to systemy typu ESP przeważnie można wyłączyć jednym przyciskiem i tylko od kierowcy zależy, czy będzie je stosował, czy też będzie polegać na własnym instynkcie i umiejętnościach.