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Test virtual para vehículos autónomos

El nuevo dispositivo de prueba ATRIUM del Instituto Fraunhofer se presenta como un test virtual para vehículos autónomos antes de ponerlos a circular en el tráfico real. Los sensores en vehículos autónomos deben ser extremadamente confiables, ya que en el futuro los conductores ya no monitorearán constantemente el tráfico mientras están en marcha. En el pasado, estos sensores fueron sometidos a arduas pruebas en carretera. El nuevo dispositivo de prueba ATRIUM del Instituto Fraunhofer para Física de Alta Frecuencia y Técnicas de Radar FHR  permite ahora trasladar una gran parte de estas pruebas de carretera al laboratorio. ATRIUM organiza un simulacro para el sensor de radar del vehículo, generando un escenario artificial que se acerca mucho a las condiciones reales del tráfico de la calle.

Si bien los sistemas de asistencia al conductor, como el control de distancia automático ya no son nuevos en el mercado, aún pasarán varios años antes de que los autos completamente autónomos salgan a las calles. Esto se debe a que la tecnología involucrada tiene que ser absolutamente confiable. Los sensores son el factor decisivo aquí: por ejemplo, los sensores de radar de hoy ya son capaces de detectar obstáculos de forma independiente y aplicar los frenos en caso de peligro. Estos y otros sensores se prueban rigurosamente antes de ser instalados en el automóvil. Y los vehículos autónomos requieren un nivel de confiabilidad aún mayor, ya que si el conductor ya no está al volante.

Test virtual para vehículos autónomos
Versión monocanal del simulador de objetivos de radar ATRIUM. © Fraunhofer FHR

Es por eso que los fabricantes de automóviles tienen demandas relativamente altas cuando se trata de la confiabilidad del sensor. Exigen sensores que no causen más que un solo error en distancias de conducción de varios millones de kilómetros, lo que significa que los automóviles de hoy en día a menudo tienen que completar pruebas de carretera muy largas. «Eso es un montón de kilómetros», dice el Dr.-Ing. Thomas Dallmann, líder del Grupo de Investigación Aachen en el Instituto Fraunhofer de Física de Alta Frecuencia y Técnicas de Radar FHR. “Además de eso, se deben probar múltiples sensores para demostrar estadísticamente su confiabilidad. Esto significa que varios vehículos de prueba con sensores tienen que pasar bastante tiempo en la carretera”.

Otra dificultad: si se produce un error después de varios miles de kilómetros, el sensor debe optimizarse y las pruebas en carretera deben comenzar de nuevo, extremadamente proceso que consume tiempo.

Traslado de pruebas viales al laboratorio

Para simplificar esta situación, se están haciendo intentos para simular la realidad y llevar las pruebas de carretera al laboratorio. Este tipo de prueba de laboratorio ya existe para sensores de radar. Los sensores de radar emiten una señal de radio que se refleja en varios objetos. En función del eco, los sistemas de sensores electrónicos pueden analizar el entorno, midiendo la distancia a los objetos detectados y la velocidad a la que se mueven.
Este principio ya se ha simulado en el laboratorio utilizando lo que se conoce como simuladores de objetivo de radar. Estos simuladores recogen las ondas de radar emitidas por el radar del vehículo y modifican la señal del radar para que se comporte como si hubiera encontrado objetos. Luego, el simulador devuelve la información al automóvil en forma de una imagen de eco artificial. Así, el simulador de objetivo de radar genera un paisaje simulado para el radar del vehículo.

La ventaja es obvia: el banco de pruebas con un radar de automóvil y un simulador de objetivo de radar puede funcionar en el laboratorio día y noche, sin tener que poner un automóvil en la calle.

Desafortunadamente, los pocos simuladores de objetivo de radar disponibles en el mercado hoy en día no están ni cerca de ser capaces de generar un completo paisaje de eco. “La mayoría de los modelos solo pueden generar una imagen altamente restringida con un número de reflexiones de un solo dígito que se devuelven al radar del automóvil”, dice Dallmann. «Es un número extremadamente pequeño en comparación con la situación en un entorno natural». Después de todo, el escenario real contiene cientos de objetos reflectantes: personas, automóviles, árboles, señales de tráfico. Incluso un solo vehículo en el tráfico puede generar varias reflexiones desde diferentes ángulos, por ejemplo, un automóvil de pasajeros cuyos parachoques, ruedas y espejos laterales se reflejan de manera diferente. «Todavía estamos muy lejos de un entorno realista cuando se trata de probar sensores para una conducción autónoma», continúa el ingeniero.

Test virtual para vehículos autónomos
Ilustración del simulador de objetivo radar ATRIUM. © Fraunhofer FHR

El simulador de objetivo de radar genera hasta 300 reflexiones

Es por eso que Dallmann y su equipo están desarrollando un nuevo simulador de objetivo de radar de mayor rendimiento llamado ATRIUM (el acrónimo alemán de «Entorno de prueba automotriz para pruebas y mediciones de radar en el circuito»), capaz de generar significativamente más objetos reflectantes. El objetivo actual de Fraunhofer FHR es poder generar 300 reflexiones para cuando finalice el proyecto, un objetivo tremendo.

 «Esto significará que ATRIUM puede presentar el sensor de radar del auto con una escena relativamente real, algo así como una película de drive-in para el sensor de radar».

Dado que se ha presentado una solicitud de patente para la tecnología ATRIUM, Thomas Dallmann todavía no puede revelar ningún detalle. Pero puede decir: «Hemos optimizado la estructura de los canales de transmisión, haciéndolos mucho más rentables. Como resultado, las reflexiones se pueden representar de tal manera que alcancen el radar desde diferentes direcciones ”. Esto podría permitir probar nuevos sensores para vehículos autónomos en toda su extensión y en condiciones altamente realistas en el laboratorio. «En el futuro, podremos realizar pruebas altamente complejas, lo que permitirá 
reducir considerablemente el tiempo involucrado en las pruebas en carretera». Dallmann y sus colegas presentarán la instalación de pruebas de laboratorio con el radar del vehículo y el objetivo del radar ATRIUM Simulador en la Automotive Testing Expo en Stuttgart del 21 al 23 de mayo.

Fuente: Fraunhofer