Frenata automatica d’emergenza: cos’è e come funziona

Tra gli Adas obbligatori, la frenata automatica d’emergenza (AEB – Autonomous Emergency Braking-) è molto importante nonché il sistema di ausilio alla guida più utile per ridurre gli incidenti. In Europa è disciplinato dal Regolamento (UE) 2019/2144 (“General Safety Regulation 2”), che impone l’AEB su tutte le nuove auto dal 2022, e dal Regolamento UNECE R131 per veicoli pesanti.

AEB: cos’è e come funziona?

È un sistema di ausilio alla guida che, in caso di avvicinamento a un ostacolo applica una frenata automatica d’emergenza. Lavora in modo congiunto con l’avviso di collisione, che riconoscendo la presenza di veicoli o ostacoli, emette un segnale sonoro per allarmare il conducente. Qualora quest’ultimo non intervenga, la vettura provvede in autonomia ad applicare la frenata. Entrambi i sistemi utilizzano una telecamera o un sensore, entrambi collocati sulla parte frontale della vettura.

L’AEB utilizza i seguenti sensori per monitorare l’ambiente circostante:

• Radar a onde millimetriche: localizza veicoli e ostacoli a lungo raggio (fino a 250m)
• Lidar (Light Detection and Ranging): scansiona l’ambiente con impulsi laser per un rilevamento preciso (utile per pedoni e ciclisti)
• Telecamere: identificano oggetti e ne determinano la distanza tramite algoritmi di visione artificiale (es. Reti Neurali Convoluzionali – CNN).
• Sensori a ultrasuoni: utilizzati nelle basse velocità per rilevare ostacoli vicini, specialmente in fase di parcheggio

I dati raccolti dai sensori vengono elaborati in tempo reale dall’ECU (Electronic Control Unit), che esegue i seguenti calcoli:

• Distanza relativa (S) tra il veicolo e l’ostacolo.
• Velocità relativa (Vr) = velocità del veicolo – Velocità dell’ostacolo.
• Tempo alla collisione (TTC – Time to Collision) = S / Vr.
• Traiettoria prevista: algoritmi predittivi stimano se il veicolo sta per impattare.

Un sistema obbligatorio e utile

Le vetture attuali di nuova immatricolazione dispongono di una frenata automatica d’emergenza più efficace in grado di riconoscere anche i cosiddetti utenti deboli della strada come pedoni e ciclisti.

Quali tipi di frenata automatica d’emergenza esistono?

L’AEB si differenzia in base al tipo di scenario in cui opera:

AEB per veicoli leggeri (auto e furgoni)

• Rileva veicoli e pedoni, attivandosi a velocità urbana e autostradale
• Utilizza radar, lidar e telecamere
• Standard sui nuovi modelli in Europa e presto anche in USA

AEB per mezzi pesanti

• Obbligatoria per camion e autobus in Europa (Regolamento UNECE R131)
• Funziona con radar avanzati per identificare veicoli e oggetti più grandi

AEB per pedoni e ciclisti

• Specifica per rilevare utenti vulnerabili della strada
• Funziona a velocità inferiori (tipicamente sotto i 60 km/h)

AEB per incroci e svolte

• Previene collisioni agli incroci rilevando traffico trasversale
• Presente su modelli di fascia alta o come optional su richiesta

AEB attiva in retromarcia

• Previene impatti con ostacoli o pedoni durante la retromarcia
• Utilizza sensori a ultrasuoni e telecamere posteriori

AEB a Basse Velocità (City AEB)

• Opera in città a velocità inferiori a 50 km/h

AEB ad Alta Velocità (High-Speed AEB o Highway AEB)

• Opera in autostrada tra 50 e 130 km/h

Come varia l’azione dell’AEB in base alla velocità?

• AEB a Basse Velocità (City AEB)
• AEB ad Alta Velocità (High-Speed AEB o Highway AEB)

Sono significative le differenze tra i sistemi di frenata automatica d’emergenza (AEB) a bassa velocità e quelli ad alta velocità e riguardano la tipologia di sensori utilizzati, la logica di attivazione e gli obiettivi di sicurezza.

AEB attiva a bassa velocità (City AEB)

Il suo obiettivo è quello di prevenire tamponamenti e proteggere pedoni e ciclisti in ambito urbano. La sua velocità di attivazione è inferiore a 50 km/h ed è in grado di rilevare veicoli fermi o lenti, pedoni e ciclisti. Come sensori utilizza le telecamere per il riconoscimento di forme e movimenti, il lidar (se presente) per rilevare distanze con elevata precisione e il radar a corto raggio per gli oggetti ravvicinati.

Rispetto all’AEB ad alta velocità ha dei tempi di reazioni più rapidi, perché gli spazi di frenata sono più ridotti. Potrebbe non funzionare bene in condizioni di scarsa visibilità, quindi, con la presenza di nebbia o pioggia intensa.

AEB ad Alta Velocità (High-Speed AEB o Highway AEB)

Il suo scopo è quello di prevenire collisioni ad alta velocità su autostrade o strade extraurbane. Quindi, a differenza della precedente tipologia di AEB, la velocità di attivazione varia tra gli oltre 50 km/h e i 130 km/h. Utilizzando radar a lungo raggio, telecamere in grado di identificare corsie e segnaletica stradale e sensori a infrarossi (migliora la visibilità notturna) è in grado di identificare veicoli in movimento, ostacoli improvvisi e traffico in rallentamento.

Potrebbe non riuscire a fermare completamente il veicolo se la velocità è troppo alta, tuttavia, è in grado di ridurre significativamente l’impatto.

L’evoluzione dell’AEB e la necessità di test più rigorosi

L’industria automobilistica sta introducendo sempre più sistemi avanzati di assistenza alla guida si sta preparando per la guida altamente automatizzata (HAD).
Sebbene questi sistemi offrano maggiore comfort e sicurezza, possono anche introdurre nuovi rischi che devono essere ridotti al minimo.

Sono stati inizialmente progettati per l’uso autostradale, ma ora sono stati estesi a strade urbane e rurali, quindi, il loro raggio d’azione è profondamente cambiato. Questo porta a un aumento esponenziale dei test necessari per l’omologazione. Il numero di chilometri richiesti per validare i sistemi HAD è troppo elevato per essere realizzato solo con test su strada.
Per questo motivo, diventa fondamentale adottare valutazioni virtuali della sicurezza.

In questo articolo si parla del recente sviluppo di modelli cognitivi più avanzati per una migliore simulazione delle reazioni umane, come Monte Carlo Importance Sampling, che permette di concentrarsi sugli scenari di maggiore rischio.