Guida autonoma: vediamo da vicino i Lidar della Formula SAE

Sono ormai una ventina d’anni che la Formula SAE, la competizione internazionale tra gruppi di ricerca universitari organizzata da ANFIA che si tiene presso l’autodromo di Varano dè Melegari (PR), mette alla prova creatività e capacità di sviluppo delle menti più giovani e fertili. E malgrado sembri un esercizio a sé stante, lontano dalle esigenze reali dell’industria dell’auto, in realtà non è così. Abbiamo assistito alla Formula SAE 2023 e intervistato i tecnici esperti dei Team delle Università italiane, per raccontarvi da vicino l’intensa attività di ricerca sulle tecnologie che confluiscono nella sicurezza attiva, negli ADAS e nella guida semiautonoma delle auto stradali.

FORMULA SAE: LE CATEGORIE PRINCIPALI IN GARA

La Formula SAE è infatti organizzata in più categorie, inclusa una aperta ai team che non hanno ancora realizzato nessun prototipo ma che presentano progetti e studi di fattibilità. Le monoposto si dividono invece, a seconda dell’alimentazione, tra:

elettriche (1E);
combustione interna (1C);
self driving (1D) su cui invece non si fa distinzione per il tipo di alimentazione.

Il panorama, anche quest’anno, è stato più che mai vario: curiosando tra gli stand aperti dei quasi 60 atenei partecipanti da tutto il Mondo, si sono viste idee su sistemi di propulsione, telai, materiali e componenti, anche se ad aver attirato di più l’attenzione è proprio lo sforzo sullo sviluppo dei sistemi che guidano i veicoli senza conducente. Proprio qui abbiamo osservato il lavoro di alcuni team italiani, tra cui quelli delle Università di Napoli e Modena-Reggio Emilia, che hanno poi ottenuto rispettivamente il primo e terzo posto nella classifica finale dopo una serie di prove. In particolare, però, ci siamo soffermati ad affrontare il tema dell’apparato sensoriale per le soluzioni Driverless con i ragazzi del Politecnico di Torino, e nello specifico con il responsabile dell’area guida autonoma Matteo Berrettoni.

PROTOCOLLI E STANDARD DI COMUNICAZIONE SULLE MONOPOSTO DELLA FORMULA SAE

La prima cosa importante da sapere è che i veicoli sperimentali utilizzano una prevalenza di componenti e protocolli standard, già rodati e codificati e quindi più facili da usare, come le connessioni CAN tra attuatori e centralina, EU e CU (electronic e computation unit). “Per le telecamere, che forniscono un flusso di dati importanti, invece preferiamo allo standard USB una connessione Ethernet, che ci consente di avere una migliore sincronizzazione e gestire tutto con un unico driver invece che con due. Occorre infatti che la CU gestisca in autonomia più funzioni possibile”, spiega Matteo Berrettoni, nella foto sotto.

GLI ORIZZONTI DEL LIDAR: VANTAGGI E SVANTAGGI

Recentemente, a sensori e telecamere si è aggiunta la nuova frontiera del Lidar, il radar basato su radiazioni laser su cui anche l’industria automotive sta puntando sempre di più.“Il Lidar è una tecnologia che ha iniziato a diventare accessibile a costi ragionevoli relativamente da poco tempo: offre una maggior precisione nel misurare le distanze e gli oggetti indipendentemente dal materiale di cui sono fatti. Questo perché utilizza frequenze ridotte, nell’ordine dei nanometri, e per questo può essere più preciso dei radar tradizionali. Quello che usiamo ha una risoluzione standard di 64 canali per 2048, un raggio d’azione di circa 30 metri ed è connesso, sempre tramite rete ethernet, come gli altri sensori, con una latenza dei dati trasmessi alla CU prossima allo zero. Il difetto? È più difficile decifrare i suoi dati, ossia ritrasformare la miriade di punti che il sistema restituisce in oggetti definiti, e su questo aspetto c’è molto da lavorare. Di base è più facile farlo con le immagini di una telecamera, che sono più facili da leggere”.

CONNESSIONE DA REMOTO: LA TELEMETRIA NELLA FORMULA SAE

Si penserebbe che la connettività, specie su auto a guida autonoma, sia particolarmente avanzata, ma in realtà non è prioritaria nella politica della Formula SAE.“A dire il vero il regolamento ci richiede una telemetria di base piuttosto minimale focalizzata sui dati essenziali, soprattutto di sicurezza come temperature ecc. Quindi, per esempio, non visualizziamo da remoto le immagini delle telecamere. In questo modo è sufficiente avere un hotspot di base, un access point wi-fi sempre connesso via ethernet secondo i comuni standard automotive”.

FORMULA SAE: QUALE CONTRIBUTO ALL’INNOVAZIONE AUTOMOTIVE?

Partendo da questi presupposti, è lecito chiedere dov’è che i progetti danno il maggiore contributo allo sviluppo di tecnologie di uso comune. “In questo caso, soprattutto nella gestione dei sensori, ossia nei software che permettono di ricostruire e riconoscere oggetti partendo dagli impulsi del Lidar, filtrando anche fenomeni esterni distorsivi come le vibrazioni, e di coordinare e armonizzare queste informazioni con quelle degli altri sensori creando mappe coerenti e sempre più dettagliate”.