در دنیای امروز، خودروهای متصل به عنوان یکی از اجزای کلیدی آینده حمل‌ونقل، نقش پررنگی در افزایش ایمنی، تعامل بهتر با محیط و بهبود تجربه رانندگی ایفا می‌کنند. این خودروها از تکنولوژی‌های پیشرفته‌ای نظیر سنسورهای خودرو متصل، نمایشگرهای واقعیت افزوده (AR) و عملگرها بهره می‌برند تا بتوانند اطلاعات دقیقی از محیط پیرامون جمع‌آوری و پردازش کنند. در این متن، ما به بررسی دقیق اجزا و کاربردهای این تکنولوژی‌ها می‌پردازیم. در این مقاله از تیران آکادمی، با شما مفصل درباره سنسورهای خودرو متصل خواهیم گفت.
حسگرها: قلب تپنده‌ی خودروهای متصل
حسگرها به عنوان چشم و گوش خودروهای متصل عمل می‌کنند. سنسورهای خودرو متصل اطلاعاتی حیاتی از محیط اطراف و داخل خودرو جمع‌آوری می‌کنند و آنها را به سیستم‌های مرکزی خودرو ارسال می‌کنند تا تصمیم‌گیری هوشمندانه‌ای انجام شود. مهم‌ترین انواع حسگرهای مورد استفاده در این خودروها شامل حسگرهای رادار و لایدار است.
حسگرهای رادار (Radar Sensors): دیده‌بانی دقیق از فاصله و سرعت
حسگرهای رادار با استفاده از امواج رادیویی به تشخیص اشیاء و موانع اطراف خودرو می‌پردازند. این حسگرها قادرند با دقت بالا فاصله و سرعت اجسام را اندازه‌گیری کنند. برای مثال، در سیستم‌های کمک‌راننده پیشرفته مانند ترمز اضطراری خودکار (AEB) و کروز کنترل تطبیقی (ACC)، از حسگرهای رادار برای حفظ فاصله امن با خودروهای جلو استفاده می‌شود. یکی از قابلیت‌های مهم این حسگرها این است که در صورت تشخیص خطر، خودرو را به‌طور خودکار متوقف کنند. سیستم‌های پیشرفته‌ای مانند هشدار برخورد از جلو (FCW) نیز با استفاده از سنسورهای خودرو متصل، از حسگرهای رادار برای پیش‌بینی تصادفات و جلوگیری از آنها بهره می‌برند. این حسگرها با ارسال امواج و تحلیل بازتاب آنها، فاصله و سرعت موانع را با دقتی مثال‌زدنی اندازه‌گیری می‌کنند.
حسگرهای لیدار (Lidar Sensors): نقشه‌برداری سه‌بعدی از محیط
سنسورهای لیدار با ارسال پالس‌های لیزری و اندازه‌گیری بازتاب آنها، نقشه‌های دقیق سه‌بعدی از محیط اطراف خودرو ایجاد می‌کنند. این تکنولوژی به‌ویژه در خودروهای خودران اهمیت زیادی دارد. برای مثال، ویمو (Waymo) از حسگرهای لیدار برای نقشه‌برداری و شناسایی مسیرهای امن استفاده می‌کند. حسگرهای لیدار، با دقتی فوق‌العاده، فاصله و اندازه اشیاء اطراف خودرو را تعیین می‌کنند و در محیط‌های پیچیده و چالش‌برانگیز عملکرد بسیار خوبی دارند. شرکت‌های معروف مانند تسلا و ویمو از این حسگرها برای جلوگیری از برخورد با موانع و تشخیص مسیرهای امن بهره می‌برند.
دوربین‌های خودرو متصل چشمان آن هستند!
دوربین‌ها یکی از اساسی‌ترین سنسورهای خودرو متصل هستند که اطلاعات بصری از محیط اطراف را به سیستم مرکزی خودرو منتقل می‌کنند. این اطلاعات شامل تشخیص علائم ترافیکی، خطوط جاده و سایر اشیاء است. به عنوان مثال، سیستم‌های هشدار خروج از خط (LDW) و شناسایی علائم ترافیکی (TSR) به کمک دوربین‌ها عمل می‌کنند. خودروهای تسلا به‌ویژه از دوربین‌های پیشرفته برای شناسایی و پیروی از خطوط جاده و علائم راهنمایی و رانندگی بهره می‌برند. این دوربین‌ها به طور پیوسته اطلاعات جمع‌آوری‌شده را تجزیه‌وتحلیل کرده و به خودرو اجازه می‌دهند تا رفتار جاده‌ای ایمنی را از خود نشان دهد.
بیشتر بخوانید: کاربرد یادگیری عمیق در خودروهای متصل
حسگرهای اولتراسونیک: ایمنی در پارکینگ
سنسورهای اولتراسونیک یکی دیگر از تکنولوژی‌های پرکاربرد در خودروهای متصل هستند که از امواج صوتی برای تشخیص موانع در نزدیکی خودرو استفاده می‌کنند. این حسگرها به خصوص در هنگام پارک کردن خودرو یا حرکت در سرعت‌های پایین اهمیت زیادی دارند. برای مثال، سیستم‌های پارک خودکار (Automatic Parking) از این حسگرها برای شناسایی موانع و هدایت خودرو به فضای پارک مناسب بهره می‌برند. یکی از ویژگی‌های بارز سنسورهای اولتراسونیک این است که به خودرو کمک می‌کنند در فاصله‌های نزدیک، مانند پارکینگ‌های شلوغ، از برخورد با موانع جلوگیری کند.
حسگرهای اینرسی
حسگرهای اینرسی شامل ژیروسکوپ‌ها و شتاب‌سنج‌ها هستند که تغییرات در حرکت و وضعیت خودرو را تشخیص می‌دهند. این حسگرها اطلاعات دقیقی درباره شتاب، سرعت زاویه‌ای و جهت‌گیری خودرو به سیستم‌های کنترل پایداری ارائه می‌دهند. سیستم‌های پایداری الکترونیکی (ESC) و کنترل کشش (TCS) از این حسگرها برای تشخیص و اصلاح لغزش و از دست دادن کنترل استفاده می‌کنند. برای مثال، اگر خودرو در شرایطی قرار گیرد که پایداری خود را از دست بدهد، سنسورهای اینرسی به کمک سیستم‌های خودکار، از انحراف بیشتر خودرو جلوگیری می‌کنند و آن را به مسیر امن بازمی‌گردانند. نمایشگرهای واقعیت افزوده یکی از هیجان‌انگیزترین نوآوری‌ها در صنعت خودروهای متصل هستند. این نمایشگرها، اطلاعات دیجیتال را به صورت آنی بر روی دید واقعی راننده نشان می‌دهند و تجربه‌ای بسیار هوشمندانه و بی‌نظیر از رانندگی را رقم می‌زنند. بیایید به چند نمونه از این تکنولوژی‌ها بپردازیم.
بیشتر بخوانید: معرفی زیرساخت‌های به کار رفته در خودرو متصل
نمایشگرهای هدآپ (HUD): اطلاعات مهم در مقابل چشمان راننده
نمایشگرهای هدآپ (HUD) یکی از کاربردی‌ترین نمونه‌های سنسور خودروهای متصل هستند که اطلاعات مهمی همچون سرعت خودرو، مسیر ناوبری و هشدارهای ترافیکی را بدون نیاز به برداشتن چشم از جاده، مستقیم بر روی شیشه جلو به راننده نمایش می‌دهند. این تکنولوژی به راننده کمک می‌کند تا بدون حواس‌پرتی، از وضعیت خودرو و جاده آگاه باشد. به عنوان مثال، برخی از مدل‌های BMW با استفاده از این فناوری، اطلاعات ناوبری و سرعت خودرو را به صورت بلادرنگ به راننده نمایش می‌دهند و تجربه رانندگی را به سطح جدیدی از راحتی و ایمنی ارتقا می‌دهند.
نمایشگرهای واقعیت افزوده در شیشه جلو (AR Windshield Displays)
این نمایشگرها، نسل جدیدتر و پیشرفته‌تری از هدآپ هستند. آنها قادرند اطلاعات دیجیتال را به صورت واقعی با دید راننده ادغام کنند. برای مثال، شرکت‌هایی مانند آئودی و مرسدس بنز از سنسورهای خودرو متصل برای نمایش اشیاء و خطرات پیش رو به شکل واقعیت افزوده استفاده می‌کنند. تصور کنید در حال رانندگی هستید و سیستم به شما هشدار می‌دهد که جلوتر یک دوچرخه‌سوار قرار دارد یا ترافیک سنگین است؛ همه این‌ها به طور مستقیم بر روی شیشه جلو ظاهر می‌شود و به شما کمک می‌کند تصمیمات بهتر و سریع‌تری بگیرید.
بیشتر بخوانید: رانندگی با خودروهای متصل، تجربه‌ای ایمن و نوین
سنسورهای دما و رطوبت
این سنسورها، اطلاعاتی درباره شرایط جوی و محیطی داخل و خارج خودرو جمع‌آوری می‌کنند. به عنوان مثال، سیستم‌های تهویه مطبوع خودکار از سنسورهای خودرو متصل مانند سنسورهای دما و رطوبت برای تنظیم دمای داخل کابین استفاده می‌کنند و به این ترتیب، راحتی سرنشینان را تضمین می‌کنند.
سنسورهای فشار تایر (TPMS)
یکی از مهم‌ترین سنسورهایی که تاثیر مستقیم بر ایمنی خودرو دارند، سنسورهای فشار تایر هستند. این سنسورها اطلاعات مربوط به فشار هوا در تایرها را به راننده اطلاع می‌دهند و از بروز حوادث ناشی از فشار نادرست تایرها جلوگیری می‌کنند. سیستم‌های مانیتورینگ فشار تایر (TPMS) از سنسورهای خودرو متصل برای ارائه این اطلاعات استفاده کرده و با هشدار دادن به راننده در صورت کاهش فشار، از بروز حوادث ناگهانی جلوگیری می‌کنند.
سنسورهای اکسیژن: بهبود کارایی موتور
سنسورهای اکسیژن میزان اکسیژن موجود در گازهای خروجی موتور را اندازه‌گیری کرده و از این داده‌ها برای تنظیم نسبت سوخت و هوا در موتور استفاده می‌کنند. سنسورهای خودرو متصل نظیر سنسورهای اکسیژن نقش حیاتی در بهبود کارایی موتور و کاهش آلاینده‌ها دارند. این سنسورها به سیستم‌های کنترل آلاینده‌ها کمک می‌کنند تا عملکرد موتور را بهینه‌سازی کنند و میزان انتشار گازهای آلاینده را به حداقل برسانند.
بیشتر بخوانید: خودروهای برقی: مروری بر قطعات و فناوری آنها
عملگرها: دست‌های پنهان خودرو
عملگرها همان اجزایی هستند که دستورات صادره از سیستم‌های مختلف خودرو را به عمل تبدیل می‌کنند. این عملگرها شامل موتورهای الکتریکی، سیستم‌های هیدرولیکی و پنوماتیکی هستند که وظایفی نظیر کنترل دریچه‌ها، ترمزها و سیستم‌های تعلیق را به عهده دارند. برای مثال، سیستم‌های کنترل الکترونیکی دریچه‌ها از عملگرهای خودروهای متصل برای تنظیم جریان هوا به موتور استفاده می‌کنند و به بهینه‌سازی مصرف سوخت و عملکرد بهتر موتور کمک می‌کنند.
بیشتر بخوانید: با اجزای داخلی باتری خودرو برقی آشنا شوید!
عملگرهای الکتریکی: راحتی و سفارشی‌سازی
عملگرهای الکتریکی به طور گسترده در خودروهای مدرن به کار می‌روند. این عملگرها وظایف مختلفی از جمله تنظیم صندلی‌ها، آینه‌ها و دریچه‌های هوا را انجام می‌دهند. برای مثال، سیستم‌های تنظیم صندلی‌های الکتریکی از این عملگرهای خودروهای متصل برای سفارشی‌سازی موقعیت صندلی‌ها بر اساس ترجیحات راننده و سرنشینان استفاده می‌کنند و تجربه‌ای و راحت را می‌سازند.
سوالات متداول
1. سنسورهای خودرو متصل چه کاربردی دارند؟
سنسورهای رادار در سیستم‌های ایمنی مثل ترمز اضطراری خودکار و حفظ فاصله با خودروهای جلویی استفاده می‌شوند.
2. در میان سنسورهای خودرو متصل، سنسورهای لیدار چه مزیتی دارند؟
سنسورهای لیدار نقشه‌های سه‌بعدی دقیق محیط را برای کمک به شناسایی موانع و جلوگیری از تصادف ایجاد می‌کنند.
3. عملگرهای خودرو چه وظایفی دارند؟
عملگرها دستورات سیستم‌های خودرو را اجرا کرده و وظایفی مانند تنظیم صندلی‌ها، ترمزها، و دریچه‌ها را انجام می‌دهند.
منابع:
1. "Connected Vehicles: A Roadmap to Safer, Smarter Transportation" by National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA)
2. "5G for Connected Vehicles" by 5G Automotive Association (5GAA)
3. "The Role of IoT in Connected Cars" by International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT)
4. "Security and Privacy in Connected Vehicles: Challenges and Solutions" by IEEE Communications Magazine
5. "Smart Traffic Management Systems: Improving Mobility and Safety" by Transportation Research Board (TRB)
6. "Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) and Vehicle Connectivity" by SAE International
7. "Vehicle-to-Everything (V2X) Communication: Principles, Technology, and Applications" by Wiley-IEEE Press
8. "Automotive Radar Systems: Overview and Future Perspectives" by Elsevier
9. "Lidar Technologies and Systems for Autonomous Vehicles" by SPIE Press
10. "Cloud Computing for Connected Vehicles" by Springer
دیدگاه خود را بنویسید