Proiectarea unui sistem de frânare automată de urgență bazat pe senzori optici

Abstract

Lucrarea de master este consacrată cercetării, proiectării și implementării unui sistem de frânare automată de urgență (AEB – Automatic Emergency Braking) bazat pe senzori optici. Scopul principal al studiului constă în elaborarea unei soluții tehnice funcționale și accesibile, capabile să demonstreze principiul de funcționare al sistemelor moderne de asistență a șoferului și impactul acestora asupra siguranței rutiere. În prima parte a tezei sunt analizate conceptele teoretice fundamentale privind funcționarea sistemelor AEB, etapele procesului de detecție și frânare automată, precum și rolul senzorilor optici, radar și LIDAR în arhitectura acestor sisteme. Se subliniază importanța utilizării fuziunii de senzori și a algoritmilor inteligenți pentru evaluarea riscului de coliziune și intervenția rapidă a sistemului de frânare. Partea a doua este dedicată proiectării și implementării practice a unui model experimental de sistem AEB, realizat cu ajutorul microcontrolerului Arduino UNO, a unui senzor optic de distanță și a unui servomotor utilizat pentru acționarea mecanismului de frânare. Sunt descrise etapele de configurare a componentelor hardware, elaborarea codului de control și testarea funcționalității sistemului în condiții de laborator. Rezultatele experimentale obținute confirmă o reacție rapidă a sistemului, un timp mediu de răspuns sub 100 ms și o precizie ridicată a detecției obstacolelor. În capitolul final sunt prezentate analiza economică, evaluarea eficienței cost–beneficiu și perspectivele de optimizare tehnologică. Se demonstrează că sistemul realizat, cu un cost total sub 700 lei, oferă o alternativă educațională viabilă și eficientă pentru instruirea practică și cercetarea aplicată în domeniul vehiculelor inteligente. Structura lucrării cuprinde trei capitole principale: Capitolul I abordează aspectele teoretice privind principiul de funcționare al sistemelor AEB, clasificarea senzorilor și integrarea acestora în sistemele ADAS moderne. Capitolul II prezintă procesul de proiectare și implementare practică a sistemului, descriind arhitectura hardware, algoritmul de control și rezultatele testelor experimentale. Capitolul III include analiza economică, evaluarea eficienței sistemului propus și perspectivele de optimizare pentru implementarea industrială. Lucrarea conține 65 pagini, 14 figuri, 3 tabele și 26 surse bibliografice.

The master’s thesis is dedicated to the research, design, and implementation of an Automatic Emergency Braking (AEB) system based on optical sensors. The main objective of the study is to develop a functional and cost-effective technical solution that demonstrates the operating principles of modern driver assistance systems and their contribution to road safety improvement. The first part of the thesis analyzes the fundamental theoretical concepts related to the operation of AEB systems, the processes of detection and automatic braking, as well as the role of optical, radar, and LIDAR sensors in these systems. It also highlights the importance of multi sensor fusion and intelligent algorithms for evaluating collision risk and ensuring timely braking intervention. The second part is devoted to the practical design and implementation of an experimental AEB model using an Arduino UNO microcontroller, an optical distance sensor, and a servomotor that activates the braking mechanism. This section describes in detail the configuration of hardware components, the development of the control program, and the testing procedure under laboratory conditions. The obtained results confirm the system’s rapid response, with an average reaction time below 100 milliseconds and high detection accuracy. The third part presents the economic analysis, cost–benefit evaluation, and efficiency assessment of the proposed system. It demonstrates that the developed model, with a total cost of less than 700 lei, is an affordable and effective educational alternative for research and training in the field of intelligent vehicles and safety systems. The thesis is structured into three chapters: Chapter I focuses on the theoretical foundations and operating principles of AEB systems, including sensor classification and integration within ADAS technologies. Chapter II describes the hardware and software implementation, system testing, and analysis of experimental results. Chapter III presents the economic evaluation, efficiency analysis, and perspectives for optimization and industrial application. The paper includes 65 pages, 14 figures, 3 tables, and 26 bibliographic sources.