Bu makale dizisinde ADAS (Gelişmiş Sürücü Destek Sistemleri) hakkında bilgi edineceksiniz. Bu yazı ile, ADAS’ın ne olduğunu ve amacını anlayacaksınız. ADAS için kullanılan sensörler ve teknolojiler hakkında bilgi edineceksiniz. ADAS sistemlerinin nasıl test edildiğini göreceksiniz.
İÇİNDEKİLER
ADAS’IN AMACI NEDİR?
ADAS (Gelişmiş Sürücü Destek Sistemleri), birçok türdeki araçları çalıştırırken insan hatası bileşenini ortadan kaldırmak için tasarlanmış pasif ve aktif güvenlik sistemleridir. ADAS sistemleri, sürüş sırasında sürücüye yardımcı olmak için gelişmiş teknolojileri kullanır ve böylece sürücülerin performansını artırır. ADAS, aracın etrafındaki dünyayı algılamak için sensör teknolojilerinin bir kombinasyonunu kullanır ve ardından sürücüye bilgi sağlayıp gerektiğinde harekete geçer.
ADAS sistemleri günümüzde otomobillere, kamyon ve otobüslere, tarım, inşaat ve askeri araçlara uygulanmaktadır.
NHTSA’ya (Ulusal Karayolu Trafik Güvenliği İdaresi) göre, Amerika’da yalnızca 2019’da gerçekleşen otomobil kazalarında 36.000’den fazla kişi hayatını kaybetti. NHTSA’nın Ağustos 2016 Trafik Güvenliği Gerçekleri Araştırma Notu raporuna göre ise bu kazaların %94’ünün insan hatasından, yani sürücü tarafından yapılan hatalardan kaynaklandığını bildirdi. Bu gerçek göz önüne alındığında kullanıcı hatalarının çoğunu önleyen ADAS sistemlerinin, trafik kazalarının önlenmesinde ne kadar önemli bir rol oynadığı görülebilmektedir. IIHS (Karayolu Güvenliği Sigorta Enstitüsü), şu anda mevcut olan ADAS teknolojilerinin bile her yıl 1,8 milyon kazanın etkilerini önleyip azaltabileceğini ve potansiyel olarak yılda 10.000’e kadar hayat kurtarabileceği tahmin edilmektedir.
ADAS kapsamında; kameralar, kör nokta uyarı sensörleri, şeritten ayrılma uyarı sistemleri, uyarlanabilir hız sabitleyici ve kendi kendine park etme özelliği gibi birçok aşamalar vardır. İleriki yıllarda otonom araç kullanımı gün geçtikçe artacak ve herhangi bir sürücü gerektirmeyecek araçlarda ADAS’tan oldukça fazla faydalanılacaktır.
Dünyanın her yerindeki şirketler, ADAS teknolojilerini geliştirmek için milyarlarca dolar yatırım yapıyor. Bugün ADAS teknolojisine önemli kaynaklar ayırmayan bir otomobil üreticisi bulmak zor. General Motors, Volvo, Toyota, Ford, Volkswagen, Tesla, BMW, Audi, bunlardan sadece birkaçı. ADAS teknolojisi hızla gelişiyor ve kimse bu teknolojinin gerisinde kalmak istemiyor.
ADAS NASIL ÇALIŞIR?
ADAS, sürücüleri tehlikeye karşı uyarmak ve olası bir kazadan kaçınmak prensibi üzerine çalışır. ADAS donanımlı araçlar, çevrelerindeki ortamı algılayarak bu bilgileri bir bilgisayar sistemine hızlı ve doğru bir şekilde işleyerek sürücüye doğru çıktıyı sağlayabilir.
ADAS donanımlı araçlar, sürücünün görme, duyma ve karar verme yetisini artıran bir dizi gelişmiş sensöre sahiptir.
Karanlıkta görebiliyor musun? Pek iyi değil ama RADAR bunu yapabilir. Arabanızı geri vitese takmadan önce arabanızın arkasında bir çocuk olup olmadığını belirlemek için yarasa veya yunus gibi sezgilere sahip misiniz? Hayır. Ancak SONAR sensörleri bunu yapabilir. Her yönü aynı anda görebiliyor musunuz? Tabi ki hayır. Ancak kameralar ve LIDAR sensörleri bunu yapabilir. Her zaman tam enlem ve boylamınızı biliyor musunuz? Hayır. GPS bu bilgileri arabanıza gönderebilir.
ADAS sistem mimarisi; bir dizi sensör, arayüz ve tüm verileri entegre eden gerçek zamanlı güçlü bir bilgisayar işlemcisinden oluşur. Bu sensörler, aracın etrafındaki ortamı sürekli olarak inceleyip, önceliklendirme ve eylem için bu bilgileri yerleşik ADAS bilgisayarlarına gönderir.
AKTİF VE PASİF ADAS SİSTEMLERİ
Pasif ADAS Sistemleri
Pasif ADAS sistemlerinde sensörlerin sayısı veya türü ne olursa olsun, bilgisayar yalnızca sürücüyü güvenli olmayan bir durum hakkında bilgilendirir. Sürücü, bu durumun bir kazaya neden olmaması için önlem almalıdır. Pasif ADAS sistemlerindeki tipik uyarı yöntemleri; sesleri, yanıp sönen ışıkları ve hatta bazen fiziksel geri bildirimleri içerir. Örneğin; sürücüyü, hareket ettiği şeridin başka bir araç tarafından işgal edildiği konusunda uyarmak için titreşim veren bir direksiyon olabilir (kör nokta algılama sistemleri).
Pasif ADAS İşlevleri şunları içerir:
ABS: Acil fren uygulandığında aracın savrulmasını ve dönmesini önler.
ESC: Sürücünün, özellikle beklenmedik sürüş koşullarında kayma veya savrulmalardan kaçınmasına yardımcı olur.
TCS: Sürücünün dönüş ve virajlarda yeterli çekişi sürdürmesine yardımcı olmak için yukarıda bulunan hem ABS hem de ESC özelliklerini içerir.
Arka Kamera: Sürücünün, park ederken veya geri giderken aracın arkasını görmesini sağlar.
LDW: Araç şeridinde ilerlemiyorsa sürücüyü uyarır.
FCW: Önde bir çarpışmayı önlemek için sürücüye fren yapmasını söyler.
Kör Nokta Tespiti: Sürücüyü, kör noktasında bir araç olduğu konusunda uyarır.
Park Yardımı: Ön veya arka tamponlar düşük hızlarda bir cisme yaklaştığında, yani bir park yerine manevra yaparken sürücüyü uyarır.
Aktif ADAS Sistemleri
Aktif ADAS sisteminde, pasif ADAS sistemlerinden farklı olarak araç yalnızca uyarı vermek ile kalmaz doğrudan harekete geçer.
Aktif ADAS işlevlerinin örnekleri şu şekildedir:
Otomatik Acil Durum Frenleme: Öndeki bir araca, herhangi bir canlıya veya nesnelere çarpmamak için gerektiğinde otomatik olarak fren yapar.
Acil Durum Direksiyonu: Sürüş şeridinde bir nesneye çarpmamak için aracı yönlendirir.
Uyarlanabilir Hız Kontrolü: Öndeki araçlara göre hız sabitleyici hızını ayarlar.
Şeritte Kalma Yardımı ve Şerit Merkezleme: Seyir halindeyken aracı şeritte ortalayacak şekilde yönlendirir.
Trafik Asistanı: Yoğun trafik olayları, yol yapımı vb. nedeniyle dur-kalk koşulları sırasında yarı otomatik sürücü yardımı sağlamak için Uyarlanabilir Hız Kontrolü ve Şeritte Kalma Yardımı özelliklerinin birleşimidir.
Kendi Kendine Park Etme: Park yerlerinde araçların kendi kendine manevra yapabilmesi özelliğidir.
ADAS teknolojisinin nihai kapsamı, tamamen kendi kendine sürüş yeteneği olan otonom araçlar ortaya çıkarmaktır. Arabaların, kamyonların ve otobüslerin sürücü kontrolleri olmadan etrafta dolaştığı bir gelecek dünyası hayal edersek, bu kadar geniş bir otomatik sürüş teknoloji sistemleri yaratmanın getirdiği zorluklar da elbette vardır. Ancak ödüllerini de düşündüğümüzde gelecekte bizlere birçok avantaj sağlayacaktır.
- Sürücü hatasından kaynaklanan çok daha az kaza olması, daha az insan yaralanması ve ölümün yanı sıra daha az hasarlı veya tahrip olmuş araç ve mal anlamına gelecektir.
- Ortak araç kullanımlarının artmasıyla daha düşük enerji tüketimi ve muhtemelen kişi başına daha az araba ihtiyacı olması.
- Yoğun yollarda kendi kendini yöneten trafik sistemleri ve daha az trafik sıkışıklığı.
1963’te Chicago, yoğun otoyolların rampalarında günün yoğun saatlerinde girebilecek araba sayısını düzenlemek ve trafik sıkışıklığını önlemek için “rampa ölçer” uygulamasına geçiş yaptı. Bu uygulama, otoyollardaki trafik akışını mevcut trafik koşullarına göre düzenlemek anlamına geliyordu. Bu uygulamaya bugün dünyanın birçok ülkesinde rastlanmaktadır. Gelecekte, bu tür düzenlemelerin daha yüksek düzeyde yapılması öngörülüyor. Bu durumda ADAS sistemleri ile trafik sıkışıklığını önlemek için arabalar hızlandırılabilir ve hatta yönlendirilebilir.
ARAÇ OTONOMİSİNİN ALTI SEVİYESİ
ABD Ulaştırma Bakanlığı tarafından kabul edilen 6 araç otonomisi düzeyi aşağıdaki şekilde benimsemiştir:
Otonomi Bulunmayan (Seviye 0): Sürücü, aracın kontrolüne %100 sahiptir. Kilitlenme önleyici fren gibi sistemler araçta mevcut olabilir, ancak bunlar aracı kontrol edemez.
Sürücü Yardımı (Seviye 1): Pasif Hız Kontrol veya Uyarlanabilir Hız Kontrolü gibi tek bir sistemin sürücüye yardımcı olmak için mevcut olduğu en düşük otomasyon seviyesidir.
Kısmi Sürüş Otomasyonu (Seviye 2): Araçlar, insan müdahalesi olmadan direksiyon, hızlanma ve fren yapabilen yerleşik bir ADAS sistemine sahiptir. Ancak, sürücü koltuğunda bir insan olmalı ve her an kontrolü devralabilmelidir. Bu nedenle “kısmi” olarak belirtilmektedir.
Şartlı Sürüş Otomasyonu (Seviye 3): Bu araçlar, trafiğe ve diğer hususlara dayalı kararlar alabilir ve ardından bunlara göre hareket edebilir. Sürücü koltuğunda hâlâ bir insan operatörün olması ve her an kontrolü devralabilmesi gerekmektedir.
Yüksek Sürüş Otomasyonu (Seviye 4): Bu araçlar kendi kendilerini sürebilmektedir. Ancak yalnızca belirli coğrafyalarda, belirli yollarda veya belirli hız sınırları dahilinde çalışacak şekilde sınırlandırılmaktadır. Çeşitli ülkelerde taksi ve araç paylaşım hizmetleri için bugün 4.cü seviyedeki bu araçlar kullanılmaktadır.
Tam Sürüş Otomasyonu (Seviye 5): Herhangi bir insan etkileşimine ihtiyaç duymaz. Aslında, 5. seviye bir arabanın veya kamyonun direksiyon simidine, frene veya bir insan sürücü için gerekli olan herhangi bir donanıma sahip olması da gerekmemektedir. Bu tür araçlar henüz aktif olarak kullanılmamaktadır.
OTONOM ARAÇ TÜRLERİ
Birkaç otonom araç türü vardır. Bunlar:
Yolcu arabaları
Tamamen kendi kendini sürebilen binek otomobiller ve taksiler, bu teknolojinin nihai hedefi olmaya devam ediyor. Günümüzde %100 otonom seviyesine ulaşılmadan önce bile ADAS teknolojisinin getirdiği ilerlemelerin faydalarını şimdiden görmeye başladık. Çarpışmadan kaçınma, yedek kameralar, park sensörleri, uyarlanabilir hız sabitleyici ve kör nokta algılama gibi işlevler sayesinde ADAS sistemleri sürüşü daha güvenli hale getirdi.
Örneğin Tesla firması, tamamen elektrikli binek otomobil üreticisi olarak ün kazanmış durumda. 2021 ve 2022’de küçük (pikap kamyon) ve büyük (Sınıf 8) kamyon alanında araç çeşitliklerini genişletiyorlar. Temmuz 2021’de Tesla, 4. seviye otonominin uzun zamandır beklenen Beta 9 sürümünü müşterilerinin araçlarına yüklemeye başlamış durumda. Aynı zamanda Tesla, sürücülerin sürücü koltuğunda kalmaları ve her an kontrolü ele alabilmeleri gerektiği konusunda da uyarıyor.
Bir diğer örnek olarak Yandex, sürücüsüz araçlarını dünyanın çeşitli şehirlerinde test ediyor. Ann Arbor sokaklarında trafiğe çıkardıkları arabalarını otonom sürüş teknolojisi ile sergilemeye başladı.
Yetkililer, otonom araçların test edilmesine ve ticari olarak kullanılmasına izin vermek için özel hükümlere ihtiyaç duyuyor. Elbette riskler bulunuyor, örneğin kaçınılmaz kazalar meydana geldiğinde sorumlulukla başa çıkmak için yeni yasaların yazılması gerekmektedir.
Taksiler ve Paylaşımlı Araçlar
Kendi kendini süren taksiler ve ortak kullanım alanları üzerinde çalışan şirketler arasında Waymo, TuSimple, PlusAI ve daha fazla firma bulunuyor. Aynı zamanda araç paylaşım devleri Uber ve Lyft de otonom sürüş konularına dahil olmaya başladı. Bunun için milyonlarca yatırım yapıyorlar ve kendi kendine sürüş ortamında çeşitli ortaklıklar kuruyorlar.
Waymo, Google’ın ana şirketi olan Alphabet’in bir Amerikan yan kuruluşudur. Bugün, ABD’nin Phoenix bölgesindeki insanlar, akıllı telefonlarındaki Waymo uygulamasını kullanarak tamamen otonom bir Waymo One taksisi ile yolculuk yapabiliyor. Waymo sürücüsüz taksiler, otonominin 4. seviyesinde kabul ediliyor ve yaklaşık 260 km2’lik bir alanda 300 adet taksi işleten dev bir filo olarak biliniyorlar.
Büyük ve Küçük Taşıma Kamyonları
ABD Enerji Bakanlığı’na göre, araçlar her yıl 11 milyar ton ve her gün yaklaşık 35 milyar dolar değerinde mal taşıyor. Ulaştırma sektörü, toplam ABD enerji ihtiyacının yaklaşık %30’unu ve ABD petrol tüketiminin %70’ini karşılamaktadır.
Bu sayıların ölçeği, DOE’nin ulaşımın enerji verimliliğini artırmakla bu kadar ilgilenmesinin nedenidir ve gelişmiş ADAS özellikleri önemli bir bileşendir. Peki bu nasıl oluyor?
Otonom araçlar için öngörülen en eski uygulamalardan birisi “platooning” (takım kurma, konvoy oluşturma) kamyonları alanındaydı. İlk olarak 1995 yılında Popular Science dergisi tarafından öne sürülen bu senaryoda; operatör tarafından yönlendirilen bir kamyon, otonom kamyonlardan oluşan bir konvoya liderlik edecekti. Bu yaklaşımın sadece ulaşımda değil, çiftçilik, madencilik, askeri operasyonlar ve daha pek çok alanda uygulamaları vardır.
2018 DOE raporuna göre: “Takım kurma, bir konvoyda iki veya daha fazla kamyonu sanal olarak birbirine bağlamak için araçtan araca iletişimin, kameralar ve radar gibi sensörlerin kullanılmasını içerir. Sanal bağlantı, takımdaki tüm araçların birbirleriyle iletişim kurmasını sağlayarak, birlikte otomatik olarak hızlanmalarına, birlikte fren yapmalarına ve genellikle bağlantısız kamyonlarla mümkün olandan daha yakın bir mesafede birbirlerini takip etmelerine olanak tanır.”
Takım kurmanın avantajları şunları içerir:
- Azalan enerji maliyetleri, çünkü önde gelen araç havayı keserek çok yakından takip eden müfrezeli kamyonlardaki aerodinamik sürtünmeyi azaltır.
- Aralarında daha kısa mesafeler olduğu için, müfreze kamyonlar yollarda daha az yer kaplar.
- Tek bir sürücü olduğu için güvenlik artar. Bu durum, savaş bölgelerinde faaliyet gösteren askeri araçların müfrezelerinde daha da önemlidir.
Günümüzde sürücüsüz ticari araçlara yapılan vurgu, büyük kamyonlarda yük teslimatının yanı sıra gıda ve küçük paketlerin çok daha küçük kamyonlar ile kolay teslimatı içindir. Bu durum, örneğin pizza teslimatı gibi yiyeceklerin teslimatını da kapsar. Çok sayıda şirket bu alanda test ve küçük ölçekli operasyonel geliştirme aşamasındadır. Bu alanda çalışan şirketler arasında Daimler, Volvo, Navistar, Paccar (Peterbilt, DAF ve Kenworth kamyonlarının üreticisi), Ford Otosan ve daha fazlası bulunmaktadır. Tesla, uzun mesafeli kamyon taşımacılığı için Tesla Semi’yi geliştirmektedir. Her tahrik tekerleği için bir tane olmak üzere dört bağımsız elektrik motoruna sahip olacak bu modelin ilk versiyonunda bir sürücü gerekecektir, ancak şirketin Autopilot sistemine dayanan tamamen otonom bir kamyon olması amaçlanmaktadır.
ÖZET
Çocukken, aile arabanızın uçaklarda ve denizaltılarda olduğu gibi RADAR ve SONAR ile donatılacağını hiç düşündünüz mü? LIDAR’ın ne olduğunu biliyor muydunuz? Gösterge tablosuna hâkim düz ekranlar ve uzayda uydulara bağlı bir navigasyon sistemi hayal ettiniz mi? Bilim kurgu gibi görünürdü ve en azından 100 yıl boyunca erişilemez olduğu düşünülürdü. Ama bugün, bunların hepsi ve daha fazlası bir gerçek.
ADAS, günümüzde sürmekte olan en önemli gelişme türüdür. Sera gazlarının azaltılması ve fosil yakıtların kullanımı için son derece önemli olan gelişmeler mevcuttur.
Trafik kazalarının, yaralanmaların ve ölümlerin %90’ından fazlası insan hatasından kaynaklandığından, ADAS’taki her gelişme, yaralanma ve ölümlerin önlenmesinde açık ve mutlak bir etkiye sahiptir.