En terminología de transporte por carretera, un sistema de advertencia de cambio de carril ( LDWS ) es un mecanismo diseñado para advertir al conductor cuando el vehículo comienza a salirse de su carril (a menos que haya una señal de giro encendida en esa dirección) en autopistas y vías arteriales . Estos sistemas están diseñados para minimizar los accidentes abordando las principales causas de las colisiones: error del conductor, distracciones y somnolencia. En 2009, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras de EE. UU. (NHTSA) comenzó a estudiar la posibilidad de exigir sistemas de advertencia de cambio de carril y sistemas de advertencia de colisión frontal en los automóviles. [1] [2]
Hay cuatro tipos de sistemas:
Otro sistema es el mantenimiento de carril de emergencia (ELK). El mantenimiento de carril de emergencia aplica corrección a un vehículo que se desvía más allá de una marca de carril sólida. [3]
Una de las principales causas de los accidentes de un solo vehículo y de los choques frontales es el abandono del carril. El objetivo de los sistemas de soporte lateral (LSS) es ayudar a evitar este tipo de accidentes. [3]
Sin esos sistemas LSS, la salida de carril puede ser involuntaria; el automóvil se desvía hacia el borde del carril y lo cruza. El coche llega entonces a una situación potencialmente peligrosa. [3] Este sistema no funciona cuando el borde del carril no está marcado por una línea.
Un sistema de detección de carril utilizado detrás del sistema de advertencia de cambio de carril utiliza el principio de la transformada de Hough y el detector de bordes Canny para detectar líneas de carril a partir de imágenes de cámara en tiempo real alimentadas desde la cámara frontal del automóvil. En las figuras se muestra un diagrama de flujo básico de cómo funciona un algoritmo de detección de carril para ayudar a advertir de cambio de carril.
Los sistemas de advertencia/mantenimiento de carril se basan en:
En Europa, el sistema de advertencia de cambio de carril debería ser compatible con un estándar de identificación de marcas de carril visibles, como el reglamento de la Comisión EU-351/2012.
El concepto y el modelo funcional de esta tecnología fueron inventados e instalados en un Rover SD1 en Inglaterra por el inventor británico Nick Parish en 1988. La solicitud de patente nº 8911571.1 se presentó en 1989.
El primer sistema de advertencia de cambio de carril producido en Europa fue desarrollado por la empresa estadounidense Iteris para camiones comerciales Mercedes Actros . El sistema debutó en 2000 y ahora está disponible en muchos automóviles, SUV y camionetas nuevos. [5]
En 2002, el sistema Iteris estuvo disponible en los vehículos norteamericanos de Freightliner Trucks . En ambos sistemas, el conductor es advertido de cambios involuntarios de carril mediante un sonido audible generado en el lado del vehículo que se sale del carril. No se generan advertencias si, antes de cruzar el carril, el conductor da una señal de giro activa. [ cita necesaria ]
Nissan Motors comenzó a ofrecer un sistema de ayuda para mantenerse en el carril en el Cima vendido en Japón. [6]
Toyota introdujo su sistema de seguimiento de carriles [7] en modelos como el Caldina y el Alphard [8] vendidos en Japón; este sistema advierte al conductor si parece que el vehículo está comenzando a salirse de su carril. [9]
Honda lanzó su sistema de asistencia para mantenerse en el carril (LKAS) en el Inspire . [10] [11] Proporciona hasta el 80% del par de dirección para mantener el automóvil en su carril en la carretera. También está diseñado para hacer que la conducción en carretera sea menos engorrosa, minimizando el movimiento de dirección del conductor. [12] Una cámara, montada en la parte superior del parabrisas, justo encima del espejo retrovisor , escanea la carretera en un radio de 40 grados, captando las líneas blancas de puntos utilizadas para dividir los límites de los carriles en la autopista. La computadora reconoce que el conductor está "bloqueado" en un carril en particular, monitorea qué tan cerrada es una curva y utiliza factores como la guiñada y la velocidad del vehículo para calcular la dirección requerida. [13]
En 2004, Iteris y Valeo desarrollaron conjuntamente el primer sistema para vehículos de pasajeros disponible en Norteamérica para Nissan en el Infiniti FX y (en 2005) en los vehículos M. [14] En este sistema, una cámara (montada en la consola superior encima del espejo) monitorea las marcas de carril en una carretera. Se activa un tono de advertencia para alertar al conductor cuando el vehículo comienza a desviarse sobre las marcas. También en 2004, Toyota agregó una función de asistencia para mantenerse en el carril al Crown Majesta que puede aplicar una pequeña fuerza de contraviraje para ayudar a mantener el vehículo en su carril. [15]
Citroën se convirtió en el primero en Europa en ofrecer LDWS en sus modelos C4 y C5 de 2005 , y en su C6 . Este sistema utiliza sensores de infrarrojos para controlar las marcas de carril en la superficie de la carretera y un mecanismo de vibración en el asiento alerta al conductor en caso de desvíos. [4]
Lexus introdujo un sistema de asistencia de mantenimiento de carril multimodo en el LS 460 , que utiliza cámaras estéreo y procesadores de reconocimiento de patrones y objetos más sofisticados. Este sistema puede emitir un aviso audiovisual y también (mediante la dirección asistida eléctrica o EPS) virar el vehículo para mantener su carril. También aplica un par de contraviraje para ayudar a garantizar que el conductor no corrija demasiado ni "viole" el volante mientras intenta devolver el vehículo a su carril correcto. [16] Si el sistema de control de crucero por radar está activado, la función de mantenerse en el carril funciona para ayudar a reducir la carga de entrada del conductor al proporcionar torsión de dirección; sin embargo, el conductor debe permanecer activo o el sistema se desactivará. [17] [18]
En 2007, Audi comenzó a ofrecer su función Audi lane Assist [19] por primera vez en el Q7 . Este sistema, a diferencia de los sistemas de "asistencia" japoneses, no intervendrá en la conducción real; más bien, hará vibrar el volante si el vehículo parece estar saliendo de su carril. El sistema LDW de Audi se basa en una cámara de vídeo que mira hacia adelante en su rango visible, en lugar de los sensores de infrarrojos que miran hacia abajo en Citroën. [20] También en 2007, Infiniti ofreció una versión más nueva de su sistema de 2004, al que llamó sistema de Prevención de cambio de carril (LDP). Esta característica utiliza el sistema de control de estabilidad del vehículo para ayudar al conductor a mantener la posición en el carril aplicando una suave presión de freno en las ruedas apropiadas. [21]
General Motors introdujo la advertencia de cambio de carril en sus modelos Cadillac STS , DTS y Buick Lucerne del año 2008 . El sistema de General Motors advierte al conductor con un tono audible y un indicador de advertencia en el tablero. BMW también introdujo el aviso de cambio de carril en los Serie 5 (E60) y Serie 6 , utilizando un volante vibratorio para advertir al conductor de salidas involuntarias. A finales de 2013, BMW actualizó el sistema y el Asistente para atascos apareció por primera vez en el BMW X5 rediseñado . Este sistema funciona por debajo de 25 millas por hora (40 km/h). Volvo introdujo el sistema de advertencia de cambio de carril y el control de alerta al conductor en sus autos ejecutivos S80 , V70 y XC70 del año modelo 2008 . [22] El sistema de advertencia de cambio de carril de Volvo utiliza una cámara para rastrear las marcas viales y hacer sonar una alarma cuando los conductores se salen de su carril sin hacer señales. Los sistemas utilizados por BMW, Volvo y General Motors se basan en la tecnología central de Mobileye .
Mercedes-Benz empezó a ofrecer una función de asistencia para mantenerse en el carril en la nueva Clase E. [23] Este sistema avisa al conductor (mediante una vibración del volante) si parece que el vehículo está empezando a salirse de su carril. Otra característica se desactivará y reactivará automáticamente si determina que el conductor está saliendo intencionalmente de su carril (por ejemplo, al tomar una curva agresivamente). Una versión más nueva utilizará el sistema de frenos para ayudar a mantener el carril del vehículo.
Kia Motors ofreció el sedán premium Cadenza 2011 con un sistema de advertencia de cambio de carril opcional (LDWS) en mercados limitados. Este sistema utiliza un ícono parpadeante en el tablero y emite una advertencia audible cuando se cruza una marca de carril blanca, y emite una advertencia audible más fuerte cuando se cruza una marca de línea amarilla. Este sistema se cancela cuando se activa una señal de giro o presionando un interruptor de desactivación en el tablero; Funciona mediante el uso de un sensor óptico en ambos lados del automóvil.
El Audi A7 presenta el Audi Active Lane Assist.
Mobileye desarrolló un sistema que detecta marcas de carril e identifica cuando un vehículo se sale de su carril sin el uso de la señal de giro. [24] [ se necesita fuente no primaria ]
Mercedes inició Distronic Plus con dirección asistida y Stop&Go Pilot en la clase S rediseñada en 2013.
El Tesla Model S viene con sistemas avanzados de asistencia de carril en su lanzamiento de 2014. [25] También se lanzó con una función de asistencia de velocidad donde la cámara frontal lee los límites de velocidad del tráfico utilizando la tecnología del sistema de reconocimiento de caracteres por visión por computadora y luego lo transmite al automóvil. En carreteras donde no hay señales de tráfico, se basa en los datos del GPS. Cuando el automóvil se aleja de un carril a más de 30 millas por hora (48 km/h), el sistema emite un pitido y el volante vibra, alertando al conductor de un cambio de carril involuntario. Esto también ocurre cuando se incumple el límite de velocidad.
Fiat está lanzando su función de asistencia para mantenerse en el carril basada en el sistema de asistencia para mantenerse en el carril de TRW (también conocido como sistema de retroalimentación háptica de carril). Este sistema integra la cámara de detección de carril con el sistema de dirección asistida eléctrica de TRW; Cuando se detecta un cambio de carril involuntario (la señal de giro no está activada para indicar el deseo del conductor de cambiar de carril), el sistema de dirección asistida eléctrica introducirá un par suave que ayudará a guiar al conductor de regreso al centro del carril. Introducido en el Lancia Delta en 2008, este sistema obtuvo el premio a la Mejor Innovación Automotriz del Año 2008 de la Asociación Técnica Automotriz Italiana. Peugeot introdujo el mismo sistema que Citroën en su nuevo 308 .
Los sistemas de advertencia de cambio de carril combinan la prevención con informes de riesgos en la industria del transporte. Viewnyx aplica tecnología basada en video para ayudar a las flotas a reducir sus costos de responsabilidad de conducción. Al proporcionar a los gerentes de seguridad informes y herramientas de evaluación de riesgos para conductores y flotas, facilita el entrenamiento y la capacitación proactivos para eliminar comportamientos de alto riesgo. La solución Lookout es utilizada por flotas norteamericanas y hay investigaciones sobre la implementación de un sistema de advertencia de cambio de carril a través de un teléfono móvil. [26]
Un Instituto de Seguros para la Seguridad en las Carreteras expresó su preocupación de que los conductores pueden estar menos atentos cuando dependen de sistemas de seguridad automatizados o distraerse con las pantallas del tablero que monitorean el rendimiento de los sistemas.
Dos estudios separados encontraron que los sistemas de mantenimiento de carril y los sistemas de monitoreo de puntos ciegos tenían tasas de accidentes más bajas que los mismos vehículos sin los sistemas. Los datos de choques policiales de 25 estados entre 2009 y 2015 para modelos de vehículos donde los sistemas se vendieron como opcionales redujeron las tasas de choques de un solo vehículo, choques laterales y frontales en un 11 por ciento, y las lesiones en tales choques en un 21 por ciento. El tamaño de la muestra no fue lo suficientemente grande como para controlar las variables demográficas y de otro tipo. [27]
El asistente de mantenimiento de carril (LKA) es una función que, además del sistema de advertencia de cambio de carril, toma medidas automáticamente para garantizar que el vehículo permanezca en su carril. Algunos vehículos combinan control de crucero adaptativo con sistemas de mantenimiento de carril para brindar seguridad adicional.
Si bien la combinación de estas características crea un vehículo semiautónomo [ non sequitur ] , la mayoría requiere que el conductor mantenga el control del vehículo mientras está en uso. Esto se debe a las limitaciones asociadas con la función de mantenimiento de carril. [28]
El sistema de asistencia para mantenerse en el carril se está logrando en los sistemas de vehículos modernos utilizando técnicas de procesamiento de imágenes llamadas transformadas de Hough y técnicas de detección de bordes Canny . Estas técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes obtienen datos de carril de cámaras orientadas hacia adelante instaladas en la parte delantera del vehículo. Muchos fabricantes de equipos originales de vehículos están utilizando el procesamiento de imágenes en tiempo real mediante potentes ordenadores como el Drive PX1 de Nvidia para conseguir vehículos totalmente autónomos en los que el algoritmo de detección de carril desempeña un papel clave. También se están desarrollando algoritmos avanzados de detección de carriles utilizando técnicas de aprendizaje profundo y redes neuronales . [29] Nvidia ha logrado una alta precisión en el desarrollo de funciones de conducción autónoma, incluido el mantenimiento de carril, utilizando el mecanismo de entrenamiento basado en redes neuronales en el que usan una cámara frontal en un automóvil y lo ejecutan a través de una ruta y luego usa la información de dirección y las imágenes de la cámara. del camino alimenta la red neuronal y la hace "aprender". Luego, la red neuronal podrá cambiar el ángulo de dirección en función del cambio de carril en la carretera y mantener el automóvil en el medio del carril. [30]
Un mecanismo de asistencia para mantenerse en el carril puede devolver un vehículo al carril de manera reactiva si comienza a salirse o mantener el vehículo de manera proactiva en el centro del carril. Las compañías de vehículos suelen utilizar el término "asistencia para mantenerse en el carril" para referirse tanto a la asistencia reactiva para mantenerse en el carril (LKA) como a la asistencia proactiva para centrarse en el carril (LCA), pero los términos están empezando a diferenciarse.
Tesla utiliza el sistema de asistencia de carril más avanzado (una especie de LKA) combinado con su sistema de control de crucero adaptativo comercializado conjuntamente como ' Autopilot '. [31]
En 2020, la CEPE publicó una regulación del sistema automatizado de mantenimiento de carril (ALKS) que incluye características como el mantenimiento de carril y la velocidad adaptativa para carreteras específicas de hasta 60 km/h.
Tesla incluye funciones como asistencia para mantenerse en el carril y también cambio automático de carril sin intervención del conductor. También se utiliza una tecnología similar al asistente de carril para realizar la función de estacionamiento automático.
Requiere control del conductor mientras el vehículo está en uso, pero ajusta la dirección si el vehículo detecta que se está saliendo del carril ((LKA) se refiere a la "asistencia para mantenerse en el carril" reactiva y (LCA) se refiere al centrado proactivo de carril):
La lista muestra hasta el año modelo 2015. Esta característica se ha generalizado desde entonces, como se ve a continuación.
Permite la conducción sin asistencia en condiciones limitadas.
El asistente de mantenimiento de carril es obligatorio para coches y furgonetas nuevos en la Unión Europea a partir de 2022 bajo el nombre de Sistema de mantenimiento de carril de emergencia. [83]
Los sistemas de advertencia de cambio de carril y los sistemas de mantenimiento de carril se basan en marcas de carril visibles. Por lo general, no pueden descifrar las marcas de carril descoloridas, faltantes o incorrectas. Las marcas cubiertas de nieve o las marcas de carril antiguas que quedan visibles pueden obstaculizar la capacidad del sistema. [28]
El reglamento 130 de la CEPE no exige que los LDWS de los vehículos pesados trabajen a menos de 60 km/h o en una curva con un radio inferior a 250 metros. [84]
Los sistemas de advertencia de cambio de carril también se enfrentan a muchas limitaciones legales en materia de conducción autónoma. Como se indicó anteriormente, este sistema requiere la participación constante del conductor. Los vehículos con esta tecnología se limitan a ayudar al conductor, no a conducir el vehículo. La mayor limitación de los sistemas de advertencia de cambio de carril es que no tienen el control total del vehículo. El sistema no tiene en cuenta el resto de vehículos que circulan por la carretera y "no puede sustituir los buenos hábitos de conducción". [85]
Los evaluadores de la Asociación Estadounidense del Automóvil encontraron que los sistemas avanzados de asistencia al conductor eran inconsistentes y peligrosos. Los sistemas funcionaron "principalmente como se esperaba", pero al acercarse a un vehículo simulado averiado se produjo una colisión el 66 por ciento de las veces y la velocidad promedio del impacto fue de 25 mph (40 kmh). [86]
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