Sensores del coche: la base de los sistemas de ayuda

5 min de lectura
Ningún coche puede ya circular sin sensores: el sensor de velocidad del motor, de los airbags o las ruedas. Los sensores del coche también son importantes para analizar el entorno y para la conducción y el aparcamiento automatizados. Radar, ultrasonidos, cámaras y, en el futuro, también el lídar: te informamos de todos los órganos sensoriales del coche en este artículo.

6 de abril de 2021

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1. Ultrasonidos / 2. Cámara / 3. Radar
Cada tipo de sensor tiene sus ventajas. En conjunto, se complementan a la perfección.
Felix Modes

Desarrollo de conjuntos de sensores para la conducción automatizada en el BMW Group

En tu coche también hay numerosos sensores, pero puede que no los veas. Funcionan en secreto y hacen que la conducción sea más cómoda, eficiente y segura (➜ Leer más: Seis consejos para conducir y no acabar en la cuneta). Junto al experto de BMW Felix Modes, explicamos todo lo que debes saber sobre los sensores y el papel que desempeñan en la conducción automatizada, las funciones de aparcamiento (➜ Leer más: Los mejores sistemas de ayuda al conductor resumidos) y el futuro de la conducción altamente automatizada.

Ningún coche sin sensores

Los vehículos actuales llevan equipadas complejas tecnologías para los sistemas de ayuda a la conducción. Entre ellas se incluyen numerosos sensores que se instalan en lugares diferentes y cumplen distintas funciones en el vehículo. Además de los sensores para lluvia, los sensores lumínicos y otros sistemas similares responsables de las funciones de comodidad y seguridad, los departamentos de investigación y desarrollo (I+D) de las grandes marcas (como BMW I+D) trabajan principalmente para cumplir un objetivo: llegar a automatizar la conducción hasta un grado muy alto (➜ Leer más: La conducción autónoma y el valor del tiempo).

Estos son los tipos de sensores instalados

En los sistemas de asistencia, la tecnología de los sensores permite medir y evaluar qué ocurre en el entorno inmediato y extenso del coche y determina si se deben realizar cambios. Ya contamos con sensores en los asistentes de frenado de emergencia, los de visión nocturna, los sistemas de reconocimiento de señales de tráfico y, por supuesto, los sistemas de antibloqueo de ruedas (ABS) o el control de estabilidad electrónica (DSC). Algunos modelos de BMW también cuentan con controlador de velocidad con función de frenado, asistente para la marcha atrás o un sistema de ayuda a la atención u otro que detecta automáticamente si es necesario cambiar de carril mediante instrucciones de navegación activas. A continuación presentamos cuatro tipos de sensores y sus funciones con ayuda del experto de BMW Felix Modes: ultrasonidos, cámaras, radar y lídar (también conocido como escáner láser). Los cuatro alcanzan su máximo potencial cuando funcionan combinados unos con otros.

Ultrasonidos: sólido y exacto

Hablemos primero de los ultrasonidos. Esta tecnología se emplea principalmente para el aparcamiento, en particular en los sistemas de marcha atrás, control de distancia en el aparcamiento o estacionamiento automatizado. Modes nos explica que, con esta tecnología, «se pueden medir las distancias con mucha precisión a un rango muy corto». Los ultrasonidos funcionan mediante el envío de impulsos acústicos y la evaluación del tiempo de tránsito de los mismos hasta el objeto en el que se reflejan. Esta sólida tecnología también funciona a la perfección en entornos con niebla u oscuros, pero solo a un rango muy corto, de hasta diez metros.

Cámara: alta resolución y muy útil para clasificar elementos

En los vehículos se utilizan diferentes tipos de cámaras. Hasta ahora, conocemos principalmente las que nos facilitan el aparcamiento, por ejemplo, la de marcha atrás. Funcionan con ángulos de apertura amplios y cuentan con la ventaja de capturar áreas lo más grandes posibles (por ejemplo, la cámara de ojo de pez). Por otra parte, las cámaras que tienen lentes con diferentes distancias focales, desde teleobjetivos hasta grandes angulares, tienen una importancia primordial para las funciones de conducción. Estas se suelen instalar tras el parabrisas. En el ámbito de los sensores, las cámaras ofrecen la ventaja de que funcionan con una resolución enorme y de que el procesamiento de la imagen puede evaluar y diferenciar los objetos con una gran precisión. Dado que el reconocimiento de imágenes se basa cada vez más en la inteligencia artificial (➜ Leer más: Diseño, AI y arte digital), como explica Modes, «los sistemas de procesamiento de imágenes se deben entrenar para detectar distintos tipos de objetos».

Además, y a diferencia del resto de tipos de sensores, las cámaras se pueden emplear también para clasificar información como el estado de los semáforos o las señales de tráfico. Su funcionalidad se ve limitada, sin embargo, por el hecho de que pueden presentarse restricciones ambientales, como oscuridad, deslumbramiento por el sol o suciedad en las lentes. Por otra parte, y debido al principio de medición pasiva, al analizar datos de las imágenes, las distancias y las velocidades solo se pueden estimar, a diferencia de otros sensores que son más precisos en este aspecto. El ámbito de aplicación de las cámaras es bastante generalizado: se pueden usar para detectar los límites de la vía y llevar a cabo funciones de asistencia al conductor, como la advertencia de salida del carril o el frenado de emergencia, que reaccionan ante la presencia de otros vehículos pero también de peatones y ciclistas.

Radar: la lluvia no es obstáculo

La mayor parte del público relaciona el radar (que son las siglas de radio detection and ranging, o «detección y rango de radio») con la tecnología para la aviación. Sin embargo, en el sector de la automoción también se lleva usando desde hace 20 años, por lo que ya no sería igual sin esta tecnología de sensores electromagnéticos. Se utiliza para medir velocidades y distancias. Pero, ¿cómo funciona realmente el radar del coche? Modes lo describe así: «Las ondas de radio enviadas escanean los objetos, se evalúa el eco que devuelven esos objetos y, si es necesario, se emite una respuesta». También debemos distinguir dos tipos de tecnologías de sensor radar en los coches, como nos explica el experto de BMW Modes. Por un lado, hay radares de corto alcance, que funcionan con ángulos de apertura amplios y un rango limitado (de hasta 100 m). Estos sensores de radar se instalan en las esquinas, en los extremos de los parachoques. Son necesarios para los asistentes de cambio de carril, las advertencias de salida del carril y el asistente de salida en batería. Por otro lado, los radares de medio y largo alcance abarcan distancias mayores (de hasta 250 m) y facilitan la información que necesita la función de frenado de emergencia o el control de velocidad adaptativo (ACC).

Gracias a esta tecnología, se pueden realizar mediciones de distancias muy precisas, y los «factores externos como la lluvia o la niebla apenas surten efecto», explica Modes. Los radares son menos aptos para clasificar objetos. En función de cómo se haya diseñado, la tecnología de radar cuenta con algunas restricciones a la hora de determinar si se puede conducir por encima o por debajo de determinados objetos. Por ejemplo: el sistema detecta una barrera horizontal; ¿es la cola de un atasco o simplemente un conjunto de señales suspendidas que cruza la calzada? En este tipo de casos, es la cámara la que confirma si se debe aplicar o no el frenado de emergencia.

Lídar: la oscuridad no es problema

Los tres tipos de sensores descritos anteriormente ya se emplean en los modelos de BMW. El siguiente paso será el lídar. También es un acrónimo y significa light detection and ranging (detección y rango de luz). En palabras llanas, el sistema envía pulsos de luz al ambiente con varias inclinaciones horizontales y verticales. Con este método de escaneado, se pueden medir las distancias teniendo en cuenta los objetos fijos y móviles. «Con el sensor lídar se puede crear un mapa en 3D del entorno inmediato, lo que se denomina una nube de puntos», explica Modes. La gran ventaja del lídar es que no depende de la luz ambiental ni de haber aprendido a reconocer objetos, como en el caso de la cámara. Así, el lídar también reacciona de forma segura ante los objetos desconocidos. Gracias a la emisión de luz activa y a una resolución muy buena, la tecnología de lídar permite una clasificación precisa de los objetos, incluso de noche. Estos sensores aún son relativamente costosos, pero esto es algo que cambiará a medida que se produzcan en mayores cantidades y se apliquen a los coches autónomos. La tecnología del sensor lídar será necesaria para dar el salto del segundo nivel de la conducción automatizada, en el que el conductor supervisa las funciones de asistencia, al tercer nivel, en el que el conductor ya no tendrá que encargarse de controlar el vehículo (➜ Leer más: Los cinco niveles de la conducción autónoma).

Requisitos previos para una conducción altamente automatizada

En definitiva, cada uno de estos sensores tiene sus puntos fuertes en un ámbito determinado. Gracias a la interacción entre ellos, se pueden emplear para crear un panorama general perfecto del entorno del vehículo en cualquier circunstancia. Además, la superposición de sistemas aporta seguridad y disponibilidad. Gracias a la conexión en red cada vez mayor (➜ Leer más: El coche conectado) y a la digitalización (➜ Leer más: Smart Cities), la recopilación de datos de los sensores es cada vez más importante. Por tanto, los sensores son un componente crucial en el camino hacia una conducción altamente automatizada (➜ Leer más: El camino hacia la conducción autónoma). Todos estos elementos de ingeniería y tecnológicos están subordinados a un objetivo: el coche del futuro (➜ Leer más: Tendencias para el futuro) debe llevar a la gente a su destino con total seguridad.

Fotos: BMW; Autor: Nils Arnold; Ilustraciónes: Madita O’Sullivan; Vídeo: BMW