سیستم‌های کمک‌راننده پیشرفته (Advanced Driver-Assistance Systems – ADAS)، که گاهی به آن‌ها به اختصار ADAS یا به طور کلی‌تر Driving Aids نیز گفته می‌شود، مجموعه‌ای از سیستم‌های الکترونیکی در خودروهای مدرن هستند که برای افزایش ایمنی، راحتی و کاهش بار کاری راننده طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها از طریق حسگرها (مانند دوربین، رادار و اولتراسونیک) و نرم‌افزارهای پیچیده، محیط اطراف خودرو و وضعیت رانندگی را درک کرده و با ارائه اطلاعات، هشدار یا مداخله در کنترل خودرو (مانند ترمزگیری یا فرمان)، به راننده یاری می‌رسانند. ADAS نقشی محوری در ارتقاء ایمنی خودروها ایفا می‌کند و به دلیل اثربخشی بالا، نصب برخی از آن‌ها در اتحادیه اروپا و آلمان در حال اجباری شدن است و به طور قابل توجهی در کاهش آمار تصادفات در این منطقه مؤثر بوده‌اند.
مفهوم و نقش سیستم‌های کمک‌راننده پیشرفته در پشتیبانی از راننده و ارتقاء ایمنی رانندگی در آلمان و اروپا
سیستم‌های کمک‌راننده پیشرفته (ADAS) در واقع مجموعه‌ای از عملکردهای هوشمند هستند که به عنوان یک لایه حمایتی بین راننده و محیط اطراف عمل می‌کنند. چیستی ADAS در فراهم آوردن این “چشم‌ها” و “واکنش‌های کمکی” برای راننده است. مفهوم آن‌ها نه جایگزینی کامل راننده، بلکه همکاری با او برای بهبود فرآیند رانندگی، کاهش خطای انسانی و ارتقاء ایمنی رانندگی در آلمان و اروپا است.
نقش اصلی ADAS در پشتیبانی از راننده از طریق:
- افزایش آگاهی محیطی: اطلاع‌رسانی درباره خطراتی که ممکن است از دید راننده پنهان بمانند (مانند خودرو در نقطه کور).
- هشدار به موقع: آگاه کردن راننده در شرایط خطرناک احتمالی (مانند خطر برخورد).
- مداخله حمایتی: در شرایط بحرانی، بخشی از کنترل خودرو را برای جلوگیری از تصادف یا کاهش شدت آن بر عهده می‌گیرند (مانند ترمزگیری خودکار).
این سیستم‌ها به‌طور خاص برای افزایش ایمنی در شرایط رانندگی پرخطر طراحی شده‌اند.
انواع اصلی سیستم‌های ADAS در خودروهای مدرن و نحوه عملکردشان
سیستم‌های ADAS شامل طیف گسترده‌ای از قابلیت‌ها هستند که هر کدام برای سناریوی خاصی طراحی شده‌اند. انواع اصلی سیستم‌های ADAS در خودروهای مدرن و نحوه عملکردشان به شرح زیر است:
- ترمز اضطراری خودکار (Automatic Emergency Braking – AEB): یکی از حیاتی‌ترین سیستم‌ها. با استفاده از رادار و/یا دوربین، خطر برخورد با خودرو، عابر پیاده، یا دوچرخه‌سوار را تشخیص می‌دهد. در صورت عدم واکنش راننده، سیستم ابتدا هشدار می‌دهد و سپس برای جلوگیری از تصادف یا کاهش شدت آن، به طور خودکار ترمز می‌گیرد (این سیستم در اتحادیه اروپا اجباری شده است).
- سیستم کمک رانندگی بین خطوط (Lane Keeping Assist – LKA) و هشدار خروج از خط (Lane Departure Warning – LDW): با استفاده از دوربین، خطوط جاده را تشخیص می‌دهد. LDW در صورت خروج ناخواسته از خط هشدار صوتی یا لرزشی می‌دهد. LKA یک گام فراتر رفته و با اعمال نیروی جزئی به فرمان، خودرو را به داخل خط بازمی‌گرداند (LKA نیز در اتحادیه اروپا در حال اجباری شدن است).
- کروز کنترل تطبیقی (Adaptive Cruise Control – ACC): با استفاده از رادار (و گاهی دوربین)، فاصله با خودروی جلویی را در سرعت‌های تنظیم شده حفظ می‌کند. سیستم به طور خودکار سرعت خودرو را با سرعت خودروی جلویی تطبیق داده، در ترافیک سرعت را کم و زیاد کرده و حتی در برخی سیستم‌ها خودرو را تا توقف کامل می‌آورد و مجدداً حرکت را آغاز می‌کند.
- سیستم هشدار نقطه کور (Blind Spot Monitoring – BSM): با استفاده از رادارهای کوتاه‌برد در عقب خودرو، وجود خودروها در نقاط کور آینه‌های جانبی را تشخیص داده و با روشن کردن چراغ هشدار در آینه جانبی، به راننده هشدار می‌دهد.
- سیستم هشدار ترافیک جانبی عقب (Rear Cross-Traffic Alert – RCTA): هنگام خروج از پارک به صورت دنده عقب، با استفاده از رادارهای عقب، خودروهایی که از طرفین در حال نزدیک شدن هستند را تشخیص داده و با هشدار صوتی یا دیداری به راننده اطلاع می‌دهد.
- سیستم تشخیص علائم راهنمایی و رانندگی (Traffic Sign Recognition – TSR): با استفاده از دوربین، علائم جاده (مانند محدودیت سرعت) را تشخیص داده و بر روی نمایشگر خودرو نمایش می‌دهد (در اتحادیه اروپا اجباری شده است).
- سیستم هشدار توجه راننده (Driver Drowsiness Detection): وضعیت هوشیاری راننده را (بر اساس الگوی فرمان‌گیری، حرکت خودرو یا حتی پایش صورت راننده) تشخیص داده و در صورت علائم خستگی یا حواس‌پرتی هشدار می‌دهد (در اتحادیه اروپا اجباری شده است).
- دستیار هوشمند سرعت (Intelligent Speed Assistance – ISA): با استفاده از TSR و داده‌های ناوبری، محدودیت سرعت فعلی را شناسایی کرده و به راننده کمک می‌کند تا سرعت مجاز را رعایت کند (در اتحادیه اروپا اجباری شده است).
- سیستم کمک پارک (Parking Assist): با استفاده از حسگرهای اولتراسونیک و دوربین، فضای پارک مناسب را شناسایی کرده و به راننده در هدایت خودرو به فضای پارک کمک می‌کند یا فرآیند پارک را به صورت خودکار انجام می‌دهد.
نحوه عملکرد این سیستم‌ها معمولاً شامل جمع‌آوری داده از حسگرها، پردازش آنی داده‌ها توسط واحد کنترل الکترونیکی (ECU) سیستم ADAS، ارزیابی خطر، و در صورت نیاز، ارائه هشدار (دیداری، شنیداری، لرزشی) یا مداخله فعال (اعمال ترمز بر روی یک یا چند چرخ، کنترل فرمان، یا کاهش توان موتور) است.
تکنولوژی‌های حسگر کلیدی سیستم‌های کمک‌راننده (دوربین، رادار) و ترکیب داده‌ها (Sensor Fusion) برای درک دقیق محیط خودرو
سیستم‌های کمک‌راننده پیشرفته برای درک محیط اطراف خودرو و وضعیت رانندگی به مجموعه‌ای از تکنولوژی‌های حسگر کلیدی متکی هستند. این حسگرها شامل:
- دوربین‌ها (Cameras): مهم‌ترین حسگر بصری. برای تشخیص اشیاء (خودرو، عابر پیاده، دوچرخه‌سوار)، خطوط جاده، علائم راهنمایی و رانندگی و درک کلی صحنه رانندگی استفاده می‌شوند.
- رادار (Radar): با استفاده از امواج رادیویی، فاصله و سرعت اشیاء را به طور دقیق اندازه‌گیری می‌کند، به‌خصوص در شرایط دید محدود مانند مه، باران شدید یا تاریکی. رادارهای دوربرد برای کروز کنترل تطبیقی و ترمز اضطراری و رادارهای کوتاه‌برد برای هشدار نقطه کور و ترافیک جانبی عقب استفاده می‌شوند.
- حسگرهای اولتراسونیک (Ultrasonic Sensors): برای تشخیص اشیاء در فواصل بسیار نزدیک، به‌خصوص در سرعت‌های پایین و مانور پارک.
- لیدار (LiDAR): در برخی سیستم‌های پیشرفته‌تر ADAS و به‌ویژه در سیستم‌های رانندگی خودکار، برای ایجاد نقشه‌ای سه‌بعدی و بسیار دقیق از محیط اطراف استفاده می‌شود.
داده‌های خام جمع‌آوری شده از این حسگرهای مختلف برای ایجاد یک تصویر جامع از محیط اطراف خودرو، در واحد پردازش مرکزی سیستم ADAS با یکدیگر ترکیب می‌شوند (ترکیب داده‌ها – Sensor Fusion). ترکیب داده‌ها به سیستم اجازه می‌دهد تا از نقاط قوت هر حسگر بهره برده و نقاط ضعف آن‌ها را جبران کند (مثلاً استفاده از دقت فاصله رادار و توانایی تشخیص شیء دوربین) تا درک دقیق محیط خودرو در شرایط مختلف رانندگی حاصل شود.
مزایا و فواید سیستم‌های ADAS برای ایمنی جاده‌ها (آمار کاهش تصادفات در آلمان و اروپا) و راحتی راننده
پیاده‌سازی و گسترش سیستم‌های ADAS مزایا و فواید قابل توجهی برای تمام ذینفعان در ترافیک جاده‌ای دارد:
- افزایش ایمنی جاده‌ها: ADAS با کاهش خطای انسانی، که عامل اصلی اکثر تصادفات است، به طور اثبات شده‌ای در کاهش تعداد و شدت تصادفات مؤثر بوده‌اند. آمار کاهش تصادفات در آلمان و اروپا توسط نهادهایی مانند ETSC (شورای ایمنی حمل و نقل اروپا)، GDV (انجمن بیمه آلمان) و کمیسیون اروپا نشان‌دهنده تأثیر مثبت این سیستم‌ها در کاهش چشمگیر تصادفات، به‌ویژه تصادفات از عقب، تصادفات با کاربران آسیب‌پذیر جاده (عابران پیاده و دوچرخه‌سواران) و تصادفات با جراحت یا مرگ است. این آمار دلیل اصلی اجباری شدن برخی سیستم‌های ADAS در اتحادیه اروپا و آلمان بوده است.
- افزایش راحتی راننده: سیستم‌هایی مانند کروز کنترل تطبیقی، سیستم حفظ خودرو در خط و کمک پارک می‌توانند بار کاری راننده را کاهش داده و رانندگی را، به‌خصوص در سفرهای طولانی یا در ترافیک، راحت‌تر کنند.
- کاهش خستگی راننده: با کمک به راننده در برخی وظایف روتین رانندگی، ADAS می‌تواند به کاهش خستگی او در طول مسیر کمک کند.
اهمیت استانداردسازی و الزامات قانونی ADAS (مقررات اتحادیه اروپا)، تست‌های ایمنی (Euro NCAP) و جایگاهشان در مسیر رانندگی خودکار
اهمیت استانداردسازی و الزامات قانونی ADAS برای اطمینان از عملکرد صحیح، قابل اطمینان و قابل مقایسه بودن این سیستم‌ها در خودروهای مختلف بسیار بالا است. مقررات اتحادیه اروپا مانند مقررات ایمنی عمومی به‌روز شده (EU General Safety Regulation 2019/2144 – GSR II) نصب مجموعه گسترده‌ای از سیستم‌های ADAS را برای انواع جدید خودروها از ژوئیه ۲۰۲۲ و برای تمام خودروهای نو فروخته شده در اتحادیه اروپا (شامل آلمان) از ژوئیه ۲۰۲۴ اجباری کرده است. این الزامات شامل سیستم‌هایی مانند AEB (با تشخیص خودرو، عابر پیاده و دوچرخه‌سوار)، ISA (دستیار هوشمند سرعت)، LKA، TSR، سیستم تشخیص خستگی راننده و سیستم پایش فشار باد تایر (TPMS) می‌شود.
تست‌های ایمنی (Euro NCAP)، که برنامه ارزیابی خودروهای جدید در اروپا است، نیز نقش مهمی در ترویج ADAS ایفا می‌کند. Euro NCAP عملکرد سیستم‌های ADAS را به طور فعال تست و ارزیابی کرده و برای خودروهایی که عملکرد خوبی در این تست‌ها دارند، در رتبه‌بندی ایمنی کلی خودرو امتیاز بالاتری قائل می‌شود. این موضوع خودروسازان را تشویق کرده است تا سیستم‌های ADAS پیشرفته‌تری را بر روی محصولات خود نصب کنند.
محدودیت‌های سیستم‌های ADAS مهم است. این سیستم‌ها سطوح ۱ و ۲ اتوماسیون رانندگی را شامل می‌شوند و جایگزین راننده نیستند؛ راننده همچنان باید توجه کامل به محیط داشته باشد و در هر لحظه آماده در دست گرفتن کنترل باشد. عملکرد آن‌ها به شدت به شرایط محیطی (آب و هوا، نور، دید) و وضعیت حسگرها وابسته است و ممکن است در سناریوهای رانندگی بسیار پیچیده یا پیش‌بینی نشده دچار محدودیت شوند. اتکای بیش از حد راننده به این سیستم‌ها می‌تواند خطرناک باشد.
جایگاهشان در مسیر رانندگی خودکار: ADAS بلوک‌های ساختمانی اصلی و پله‌ای در مسیر دستیابی به سطوح بالاتر رانندگی خودکار (بر اساس استاندارد SAE J3016) هستند. فناوری‌های حسگر، پردازش و کنترل توسعه یافته برای ADAS اساس سیستم‌های رانندگی خودکار کامل‌تر را تشکیل می‌دهند و به خودرو اجازه می‌دهند تا در سطوح بالاتر اتوماسیون، بخشی یا تمام وظایف رانندگی را بر عهده بگیرد.
نتیجه‌گیری
سیستم‌های کمک‌راننده پیشرفته (ADAS) مجموعه‌ای از فناوری‌های حیاتی در خودروهای مدرن هستند که با چیستی، مفهوم و نقش در پشتیبانی از راننده و ارتقاء ایمنی رانندگی در آلمان و اروپا، تجربه رانندگی را متحول کرده‌اند. انواع اصلی سیستم‌های ADAS مختلفی با نحوه عملکرد متفاوت وجود دارند که بر پایه تکنولوژی‌های حسگر کلیدی (دوربین، رادار) و ترکیب داده‌ها (Sensor Fusion) برای درک دقیق محیط خودرو عمل می‌کنند. مزایا و فواید سیستم‌های ADAS برای ایمنی جاده‌ها (آمار کاهش تصادفات در آلمان و اروپا) و راحتی راننده آن‌ها را به گزینه‌ای جذاب و مؤثر تبدیل کرده است. با توجه به اهمیت استانداردسازی و الزامات قانونی ADAS (مقررات اتحادیه اروپا) و تست‌های ایمنی (Euro NCAP)، و نقش آن‌ها به عنوان جایگاهشان در مسیر رانندگی خودکار، ADAS نقشی محوری در پیشبرد فناوری خودرو و ایمنی جاده‌ها ایفا کرده و به جزء استاندارد خودروها در سراسر جهان تبدیل شده‌اند.
