L’immaginografia termica a basso costo sostiene la mobilità automatizzata sicura
La mobilità connessa e automatizzata promette di innalzare il livello di sicurezza e comfort, riducendo al tempo stesso il traffico e le emissioni. In questa cornice, i sensori sono destinati a ricoprire un ruolo determinante. Si occuperanno infatti di monitorare gli altri utenti della strada, le condizioni meteorologiche e di guida, eventuali ostacoli, nonché l’ambiente interno dell’abitacolo e lo stato della persona alla guida. Tra le opzioni al vaglio o in uso figurano fotocamere sensibili alla luce visibile, radar e LiDAR. Tali opzioni richiedono però una fonte di alimentazione esterna, rispettivamente il sole, una sorgente luminosa, onde radar o luce laser. Di conseguenza, fanno fatica a essere all’altezza della sfida presentata dagli scenari di guida automatizzata più pericolosi, tra cui il rilevamento di pedoni o animali con scarsa luminosità o in condizioni meteorologiche avverse. Le telecamere a infrarossi a onde lunghe (LWIR, long-wave infrared) o le termocamere rilevano il calore con una sensibilità molto elevata. Per di più, sono interamente passive; pertanto, non richiedono né una sorgente luminosa esterna né emettono luce per il rilevamento. Il progetto «tHErmaL vIsion AUgmented awarenesS», finanziato dall’UE, ha messo a punto le tecnologie necessarie, dimostrando i vantaggi delle termocamere e la loro capacità di soddisfare i requisiti del settore automobilistico.
Termocamere: passive, ma potenti
Tutti gli oggetti emettono calore al di sopra dello zero assoluto, persino gli oggetti inanimati freddi come i guardrail in inverno. Le termocamere rilevano questo calore a prescindere dalla presenza di illuminazione o intemperie. «La termocamera è particolarmente abile nel rilevare esseri umani o animali in condizioni di scarsa visibilità. Tuttavia, è possibile regolarne il campo visivo e la risoluzione a seconda del caso d’uso: campo visivo ampio e a corto raggio per il monitoraggio nell’abitacolo e campo visivo più piccolo e a lungo raggio per il rilevamento di pedoni, automobili o animali», spiega Quentin Noir dell’azienda LYNRED.
Una scelta di prim’ordine: sicurezza, produzione in serie e a basso costo
«Il nostro obiettivo era dimostrare che, rispetto alle attuali soluzioni con telecamera visibile e radar per sensori all’avanguardia, una termocamera è la tecnologia migliore per applicare a condizioni di scarsa visibilità i sistemi di frenata automatica d’emergenza e di avviso di collisione frontale. Uno studio illustrava che, persino alla luce del giorno, gli odierni sistemi lungimiranti di frenata automatica d’emergenza riescono a evitare solo l’11 % delle volte una collisione con un bambino pedone alla velocità di circa 30 chilometri all’ora», osserva Noir. Per l’applicazione dentro l’abitacolo, il progetto ha collegato le variazioni di temperatura sul volto della persona al volante al comfort termico, alla sonnolenza, alla potenziale ubriachezza e allo stato emotivo. Oltre alle difficoltà tecniche, il progetto ha affrontato le esigenze commerciali del mercato automobilistico. Il consorzio ha sviluppato tecnologie innovative per la correzione delle immagini e la produzione di sensori e dispositivi ottici. «L’insieme di dimostratori e verifiche dei casi d’uso ha comprovato che la termocamera basata sulla tecnologia a microbolometro può nettamente migliorare le prestazioni dei sistemi attuali provvisti solo di camere visibili per condizioni di scarsa visibilità, ovvero quelle in cui si verifica la maggior parte degli incidenti mortali e in cui i sistemi attuali sono inefficaci. Inoltre, è in grado di soddisfare i requisiti del settore automobilistico relativi a una produzione economica, affidabile e a elevato volume», conclude Sébastien Tinnes di LYNRED. La tecnologia delle telecamere a infrarossi a onde lunghe, sviluppata inizialmente per applicazioni militari, è stata tradizionalmente percepita come una tecnologia costosa a basso volume produttivo. Nel corso degli ultimi quindici anni è stata integrata in alcune auto del comparto lusso di fascia alta. I risultati del progetto hanno spinto la tecnologia delle termocamere oltre lo stato dell’arte, rendendo le telecamere a infrarossi a onde lunghe convenienti. In questo modo spianano la strada alla loro integrazione futura in tutti i tipi di auto, contribuendo a salvare vite. I partner del progetto prevedono di avviare la produzione di massa entro il 2028.
Parole chiave
termocamera, LWIR, radar, telecamere a infrarossi a onde lunghe, sensori, frenata d’emergenza automatica, veicoli autonomi, avviso di collisione frontale, LiDAR