Self Driving Cars: come funzionano le auto a guida autonoma

Le auto a guida autonoma trasformeranno nei prossimi anni il concetto di mobilità, fino ad eliminare del tutto qualsiasi interazione del guidatore. Oggi non siamo troppo lontani da questo scenario, tuttavia bisogna ancora superare una serie di difficoltà normative e potenziare le infrastrutture indispensabili per la diffusione delle self driving cars.

Le auto con guida autonoma sono dei veicoli in grado di circolare in strada da soli o con la supervisione umana, senza nessun intervento da parte del conducente o con un supporto limitato ad alcune situazioni di guida. Si tratta di una tecnologia innovativa, basata su sistemi automatizzati di pilotaggio, una serie di sensori installati nella vettura e le infrastrutture intelligenti della smart city.

Oggi esistono già delle macchine in grado di gestire la guida in maniera indipendente, tuttavia mancano ancora delle normative adeguate e il supporto delle connessioni ultrarapide. Al momento possiamo dunque parlare di veicoli a guida assistita, in cui l’automobile prende alcune decisioni autonome ma il controllo rimane al guidatore.

Ad ogni modo, i sistemi ADAS stanno già cambiando il modo di guidare, aiutandoci a ridurre gli incidenti e migliorare le prestazioni alla guida. Una vera self driving car rappresenta l’innovazione successiva, affinché si possa arrivare in futuro all’utilizzo di veicoli sprovvisti perfino del volante.

Nel campo delle self driving cars esistono 5 livelli di guida autonoma, sebbene soltanto gli ultimi due rappresentino davvero la massima evoluzione di questa tecnologia. Allo stesso tempo è importante capire i vari step, per comprendere come funzionano questi sistemi e a che punto siamo oggi.

Questa suddivisione, ormai globalmente accettata, è stata realizzata dalla SAE (Society of Automotive Engineers), per classificare e identificare i gradi di automazione dei veicoli. La scala SAE (SAE J3016) è un riferimento fondamentale, adoperato da tutti gli operatori del settore per orientarsi in questo campo.

Nel primo livello troviamo le auto a guida assistita, dove il guidatore è supportato da sistemi che lo avvertono di alcuni pericoli e lo aiutano a migliorare la sicurezza. Rientrano in questa categoria i dispositivi anticollisione, i regolatori di velocità come il cruise control e i rilevatori della distanza con gli altri veicoli.

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  I dispostivi possono frenare o accelerare il veicolo.
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  Viene fornito un supporto superiore e attivo al conducente.
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  Esempio: cruise control adattivo o mantenimento della corsia.

Già con il livello 2 possiamo iniziare a parlare di self driving cars, sebbene siano ancora veicoli con automazione parziale. A differenza del livello 1, queste vetture sono in grado di intervenire attivamente, ad esempio gestendo lo sterzo o frenando automaticamente se viene rilevata una situazione di emergenza.

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  I dispositivi possono frenare e accelerare l’auto.
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  La macchina supporta attivamente il conducente.
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  Esempio: cruise control adattivo integrato con il mantenimento della corsia.

Quando si entra nel livello 3 finalmente le vetture a guida autonoma diventano una realtà concreta, sebbene sia ancora richiesta la partecipazione attiva del conducente. Le auto possono guidare da sole in alcune condizioni, inoltre monitorano il veicolo e il traffico, perciò se in caso di necessità il driver non effettua la manovra corretta è la macchina a farlo al suo posto.

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  Il veicolo è in grado di guidare da solo in alcune condizioni.
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  In assenza dei requisiti è necessario l’intervento del conducente.
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  Esempio: sistema Traffic Jam per la guida autonoma nel traffico.

Le self driving cars di livello 4 sono auto in grado di guidarsi da sole in presenza di requisiti e condizioni specifici, come i robot taxi senza volante o pedali. In caso di malfunzionamenti però il guidatore deve intervenire, riprendendo il controllo del veicolo per motivi di sicurezza, oppure l’auto si ferma in modo autonomo.

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  Il veicolo è in grado di guidare da solo in alcune condizioni.
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  In assenza dei requisiti è necessario l’intervento del conducente.
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  Esempio: taxi driverless o veicoli senza volante.

Rispetto alle tecnologie precedenti, con il livello 5 non è indispensabile la presenza nella vettura del volante o dei pedali, poiché l’auto autonoma fa tutto in modo indipendente, dunque non bisogna neanche saper guidare. In questo caso ogni persona è un passeggero, quindi non resta che indicare la destinazione e godersi il viaggio.

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  L’auto può guidarsi da sola in qualsiasi condizione.
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  Non è richiesto l’intervento del conducente.
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  Esempio: funzionalità di Livello 4 senza restrizioni operative.

La tecnologia di autonomous driving è basata sul pilota automatico. Si tratta di un sistema che è in grado di comunicare con le altre vetture e l’infrastruttura stradale, dialogando in tempo reale con semafori, gallerie e piattaforme web che informano il programma sulle condizioni del traffico ed eventuali incidenti. Di fatto, l’autopilota è un software che controlla l’auto attraverso una serie di sensori.

A seconda del livello di guida autonoma, il pilota automatico può assistere il conducente o guidare l’auto da solo, diventando sempre più preciso grazie a tecnologie di intelligenza artificiale e machine learning. Per monitorare lo spazio usa sistemi radar, localizzatori GPS e sensori a ultrasuoni, con la capacità di rilevare qualsiasi ostacolo come auto, camion, moto, pedoni e ciclisti.

La guida autonoma piace sicuramente, ma è consentita? Da quando la Commissione economica per l'Europa delle Nazioni Unite (UNECE) ha approvato nuovi regolamenti nel gennaio 2021, consentendo l'uso del sistema automatico di mantenimento della corsia sulle strade pubbliche, i governi si sono dati da fare per approvare nuovi regolamenti AV. Da allora, Germania, Giappone e Regno Unito hanno ufficialmente approvato la guida condizionale eyes-off di livello 3 AV sulle strade pubbliche, con altri paesi europei che dovrebbero approvare una legislazione simile nel 2022. La Germania dovrebbe diventare il primo paese ad approvare nuove leggi AV di livello 4.

Le cose stanno accelerando. Attualmente, ci sono innumerevoli piloti AV in tutto il mondo, con sempre più accordi di acquisizione, partnership e consorzi di giorno in giorno. Alcuni recenti includono l'acquisizione di Zoox da parte di Amazon, l'acquisto della divisione AV di Uber da parte di Aurora e l'acquisizione della divisione AV di Lyft da parte di Toyota. C'è anche il nuovo Autonomous Vehicle Computing Consortium, che comprende i principali produttori di automobili, chipmaker e fornitori, tra cui ARM, Bosch, Continental, Denso, GM, Toyota, Nvidia e NXP. Mentre ci sono somiglianze, c'è anche molta differenza nel modo in cui i paesi si stanno avvicinando alla tecnologia AV. In Europa, la mobilità di massa sembra essere al primo posto, con partnership pubbliche/private orientate allo sviluppo di navette autonome. In Cina, l'attenzione è sull'IA, in quanto leader mondiale nello sviluppo in questo campo. I giganti tecnologici statunitensi, nel frattempo, sono concentrati su applicazioni come i robotaxi, le consegne dell'ultimo miglio e i camion.

L’introduzione della guida autonoma richiede inevitabilmente un aggiornamento delle norme stradali e delle leggi nazionali, un compito che all’interno dell’Unione Europea spetta ai singoli Stati membri seguendo le direttive generali dell’UE. La Germania, ad esempio, innanzitutto è già stato definito un quadro normativo per la guida autonoma di livello 3, inoltre è stato aumentato il limite di velocità in autostrada per le self driving cars da 60 a 130 Km/h.

In Italia, invece, è consentita l’immissione sul mercato solo di veicoli con guida autonoma 1 o 2, mezzi che non possono circolare nelle autostrade e devono rispettare una velocità massima di 60 Km/h. Negli Stati Uniti, al contrario, questo tipo di innovazioni sono in uno stato più avanzato, con l’autorizzazione alla prototipazione di veicoli senza pedali e volante da parte dell’NHTSA, l’Agenzia americana per la sicurezza dei trasporti.

È evidente come le macchine autonome rappresentino una soluzione efficiente per rendere gli spostamenti in auto meno pericolosi, infatti possono offrire numerosi vantaggi. Già i sistemi esistenti hanno permesso di ridurre i rischi in modo considerevole, ottimizzando i tempi di risposta e aumentando la sicurezza stradale.

Basta pensare al supporto offerto da tecnologie come il rilevatore degli angoli ciechi e il monitoraggio della distanza dagli altri veicoli. Allo stesso tempo, le vetture di livello 3, 4 e 5 consentiranno di sfruttare meglio il tempo in auto, approfittando del viaggio per lavorare, leggere o persino per dormire e riposarsi un po’.

Un altro vantaggio delle self driving cars è la possibilità di diminuire il traffico, pianificando in modo intelligente la circolazione grazie alla connessione tra i veicoli e le infrastrutture. Inoltre, permetteranno a tutti di essere indipendenti negli spostamenti, comprese le persone disabili e chi non possiede la patente di guida.

Per il momento sono presenti sul mercato quasi esclusivamente auto con guida autonoma di livello 2, ovvero ad automazione assistita, infatti nonostante alcuni veicoli abbiano già raggiunto questo livello le aziende aspettano un adeguamento normativo per sbloccare il livello 3. In questo caso la macchina può intervenire se necessario, ma il controllo rimane del conducente al quale è richiesto di mantenere le mani sul volante.

Tra le vetture più celebri c’è la Tesla Model 3, la berlina elettrica dotata del famoso sistema Autopilot, sebbene Elon Musk voglia raggiungere presto il livello 5 e trasformare Tesla nell’azienda di riferimento per le self driving cars. Oggi la maggior parte delle vetture più avanzate fa parte di questa categoria, dai migliori modelli Mercedes alle auto più evolute di BMW.

Pochissimi invece sono i modelli di livello 3, in cui rientrano i veicoli ad automazione condizionata che permettono per brevi tratti di togliere le mani dallo sterzo. Sono ad esempio auto come l’Audi A8, ad ogni modo le limitazioni che non consentono di sfruttarle al massimo delle loro possibilità sono più normative che tecnologiche.

Un risultato importante è stato ottenuto proprio da Mercedes, infatti la casa tedesca è stata la prima ad ottenere l’autorizzazione per la guida autonoma di livello 3 negli Stati Uniti. Mercedes si affida all’autopilota Drive Pilot, in grado di guidare da solo l’auto senza il coinvolgimento umano, una tecnologia già in sperimentazione in Germania che sarà presente sui modelli 2024 come la EQS e la Classe S.

Anche nel resto del mondo la situazione è piuttosto dinamica, come dimostrano le recenti acquisizioni di Zoox da parte di Amazon, della divisione AV di Lyft di Toyota e della divisione AV di Uber di Aurora. In Cina l’attenzione è sull’Intelligenza Artificiale, negli USA si punta molto su robotaxi e le consegne dell’ultimo miglio, mentre in Europa sulle navette autonome attraverso partnership pubbliche/private.

Quasi tutte le case automobilistiche stanno lavorando alle self driving cars di livello 3, 4 e 5, con diversi progetti attivi in Europa, Asia e negli Stati Uniti. Tuttavia, prima dell’introduzione sul mercato sarà necessario adattare il Codice della Strada e le norme europee, un passaggio complesso che richiede un protocollo condiviso a livello internazionale.

Ad oggi, l’UE non ha ancora dato il via libera a queste tecnologie, sebbene Tesla e altri costruttori come Honda sarebbero in grado di proporre veicoli a guida autonoma (Livello 3 e 4). Un altro punto critico è il problema legato alle infrastrutture, infatti per la diffusione delle self driving cars è essenziale una copertura capillare delle connessioni ultraveloci 5G e la conversione delle città in moderne smart cities.

Un passo in avanti è stata la modifica della Convenzione di Vienna, con la quale l’Unione Europea ha autorizzato la guida autonoma con alcune restrizioni. In particolare, negli Stati dell’UE possono circolare veicoli con sistema automatizzato di mantenimento della corsia, ma solo se il mezzo rispetta le normative tecniche nazionali e sempre con la presenza di un conducente a bordo della vettura.

Ad ogni modo, grazie ai rapidi progressi tecnologici lo sviluppo delle auto a guida autonoma sta procedendo rapidamente. Infatti, si prevede che il mercato globale AV raggiungerà 1,75 trilioni di euro entro il 2030 - cioè 58 milioni di veicoli a guida autonoma sulle strade del mondo. Noi di LeasePlan siamo sempre interessati alle innovazioni nel settore della mobilità e continueremo a monitorare le tendenze nel campo della guida autonoma.

Grazie ai rapidi progressi tecnologici, lo sviluppo delle auto a guida autonoma sta procedendo rapidamente. Infatti, si prevede che il mercato globale AV raggiungerà 1,75 trilioni di euro entro il 2030 - cioè 58 milioni di veicoli a guida autonoma sulle strade del mondo! Noi di LeasePlan siamo sempre interessati alle innovazioni nel settore della mobilità e continueremo a monitorare le tendenze nel campo della guida autonoma.

Fonti: Autoevolution: The five levels of autonomous driving explained Gizmo China: Volvo to debut Ride Pilot autonomous driving feature in California laterthis year Car & Driver: Mercedes Drive Pilot Level 3 Autonomous System to Launch in Germany Here 360: Theroad to hands-free: automated driving trends for 2022 Tech HQ: The state of the autonomous vehicle space heading into 2022