La industria automotriz está inmersa en una apasionante carrera hacia la conducción totalmente autónoma. Los sistemas avanzados de asistencia a la conducción (ADAS) son la piedra angular de esta transformación, con el objetivo de popularizar el nivel SAE L3 a corto y medio plazo. Este nivel permitirá que el coche conduzca de forma autónoma en situaciones específicas, permitiendo al conductor apartar la vista de la carretera, aunque siempre con la capacidad de retomar el control.
Para lograr este ambicioso objetivo, los vehículos deben ser capaces de «comprender» su entorno, interpretando las variables del tráfico como vehículos, señalizaciones y otros usuarios. La clave reside en un reconocimiento fiable del entorno, que se está abordando mediante dos enfoques principales:
- El enfoque de Tesla: Se basa exclusivamente en cámaras y en el análisis profundo de datos a través de redes neuronales de Inteligencia Artificial (IA). El aprendizaje a partir de millones de imágenes y vídeos de tráfico real es crucial en este enfoque.
- El enfoque de la mayoría de los fabricantes: Optan por la redundancia de sensores, incorporando radares y sensores LiDAR. Esta estrategia busca robustecer la capacidad de percepción del vehículo, especialmente en condiciones desafiantes. La tecnología LiDAR, que utiliza tecnología láser, está ganando terreno rápidamente, especialmente entre los fabricantes chinos.
¿Por qué el LiDAR es clave en la conducción autónoma?
La pregunta central es: ¿por qué tantos fabricantes están apostando por el LiDAR? La respuesta radica en la necesidad de superar las limitaciones de las cámaras, especialmente en entornos complejos. Los fabricantes argumentan que las condiciones de las carreteras en muchas regiones, como China, presentan desafíos que las cámaras por sí solas no pueden abordar de manera fiable.
El LiDAR ofrece ventajas cruciales:
- Mayor alcance: Puede detectar objetos a más de 200 metros, mientras que las cámaras suelen tener un alcance efectivo de hasta 100 metros.
- Precisión en la medición: Mide con alta precisión la distancia, posición y altura de los objetos.
- Fiabilidad en diversas condiciones: Funciona igual de bien de día que de noche y genera representaciones fiables incluso en condiciones meteorológicas adversas.
- Generación de imágenes 3D: Crea una nube de puntos que permite generar una imagen tridimensional del entorno en tiempo real.
El LiDAR complementa las cámaras y los radares, proporcionando una redundancia esencial en la detección de objetos. Esta redundancia es vital en situaciones donde las cámaras o el radar pueden fallar debido a la mala visibilidad o la interferencia de señales.
El LiDAR y la seguridad vial: Más allá de la conducción autónoma
La incorporación del LiDAR no solo impulsa la conducción autónoma, sino que también mejora la seguridad vial en general. Estudios han demostrado que la eficacia de los ADAS disminuye en condiciones de lluvia, nieve o con el parabrisas sucio. El LiDAR puede mitigar estas deficiencias, garantizando una percepción más precisa y fiable del entorno.
El desarrollo de sensores LiDAR situados en el parabrisas representa un avance significativo. Esta ubicación ofrece ventajas importantes:
- Protección del sensor: Aísla y protege el sensor de factores externos como agua, polvo, golpes y variaciones de temperatura.
- Integración estética: No afecta al diseño ni al rendimiento aerodinámico del vehículo.
Legislación y estándares: ¿Es obligatorio el LiDAR?
Las normativas de seguridad funcional y de la UNECE establecen los estándares técnicos para homologar sistemas L3 de conducción autónoma. Si bien estas normativas no obligan a la incorporación del LiDAR, sí enfatizan la redundancia de sensores y el rendimiento adecuado del sistema en todas las condiciones.
En la práctica, homologar un sistema basado únicamente en cámaras es más complejo, ya que requiere demostrar a los reguladores que el sistema funciona de forma segura en todas las condiciones de visibilidad. Los sistemas que combinan cámara, radar y LiDAR han obtenido aprobaciones en Europa, Estados Unidos y Japón, y enfrentan un camino regulatorio menos complicado.
El reto del hardware y la capacidad de cálculo
Los sistemas con redundancia de sensores son más costosos y complejos, y exigen una mayor potencia de cálculo. La cantidad de información que procesan, la fusión de los datos recibidos por los sensores y la resolución de discrepancias requieren un hardware potente capaz de realizar todas estas operaciones prácticamente en tiempo real.
Esta necesidad de potencia de cálculo se traduce en un aumento significativo de los TOPS (Tera-Operaciones por Segundo) y del ancho de banda de memoria. Algunos modelos de vehículos ya incorporan una gran cantidad de sensores, como el Avatr 11, que cuenta con 35 sensores y requiere una potencia de cálculo combinada de más de 1.000 TOPS.
Resolviendo discrepancias: La fusión de datos de los sensores
Uno de los desafíos clave en los sistemas con múltiples sensores es cómo manejar las discrepancias entre la información proporcionada por cada sensor. El sistema debe ser capaz de fusionar la información de las imágenes láser del LiDAR, las imágenes de la cámara y los datos del radar para crear un mapa geométrico único y determinar la distancia, posición, tamaño y velocidad de los objetos circundantes.
Para resolver las discrepancias, se emplean varios procesos:
- Fusión jerárquica: Se utilizan algoritmos Bayesianos, filtros de Kalman y técnicas Dempster-Shafer para ponderar la fiabilidad de cada fuente de información.
- Peso dinámico: Se asigna un peso dinámico al LiDAR o a la cámara en función de la meteorología, el nivel de suciedad y la intensidad de la luz.
- Redundancia completa: Algunos sistemas, como el de Mercedes-Benz, duplican la cadena completa de sensores para cotejar resultados y resolver cualquier divergencia.
Si el sistema no puede resolver una discrepancia, notifica un fallo, avisa al conductor y reduce el nivel de automatización al L2.
LiDAR, aerodinámica y diseño: El futuro está en el parabrisas
Los sensores LiDAR para la conducción autónoma L5 suelen montarse en el techo del vehículo para ofrecer una visión de 360 grados. Sin embargo, los LiDAR para la conducción L3 son más sencillos y suelen tener un ángulo de visión de 120 grados, apuntando hacia la parte frontal y los laterales del vehículo.
La próxima generación de sensores LiDAR frontales se instalará tras el parabrisas, minimizando su impacto en el diseño y la aerodinámica del vehículo. Estos sensores no suelen requerir recalibración tras la sustitución del parabrisas como las que ejecutan los especialistas de Carglass, a diferencia de las cámaras que nutren de información a los diferentes sistemas ADAS que equipa tu vehículo.
Fotos: Carglass
