Kaip veikia savarankiško vairavimo sistema
Vokietijos vyriausybė neseniai paskelbė, kad nori skatinti technologijų plėtrą ir planuoja greitkeliuose kurti specializuotą infrastruktūrą. Vokietijos susisiekimo ministras Aleksandras Dobrindtas pranešė, kad greitkelio A9 atkarpa nuo Berlyno iki Miuncheno bus nutiesta taip, kad autonominiai automobiliai galėtų patogiai važiuoti visu maršrutu.
Santrumpų žodynas
ABS Antiblokavimo sistema. Automobiliuose naudojama sistema, apsauganti nuo ratų užsiblokavimo.
ACC Adaptyvi pastovaus greičio palaikymo sistema. Įrenginys, išlaikantis tinkamą saugų atstumą tarp judančių transporto priemonių.
AD Automatizuotas vairavimas. Automatizuota vairavimo sistema yra Mercedes vartojamas terminas.
ADAS Pažangi pagalbos vairuotojui sistema. Išplėstinė tvarkyklių palaikymo sistema (pvz., Nvidia sprendimai)
ASSK Pažangi išmanioji pastovaus greičio palaikymo sistema. Radaro pagrindu sukurta adaptyvi pastovaus greičio palaikymo sistema
AVGS Automatinė automobilio valdymo sistema. Automatizuota stebėjimo ir vairavimo sistema (pavyzdžiui, automobilių stovėjimo aikštelėje)
DIV Nepilotuojamos išmaniosios transporto priemonės. Išmanūs automobiliai be vairuotojų
EKS Elektroniniai komponentai ir sistemos. Bendras elektroninės įrangos pavadinimas
DI Daiktų internetas. Daiktų internetas
JO Išmanios transporto sistemos. Išmaniosios transporto sistemos
LIDARAS Šviesos aptikimas ir nuotolio nustatymas. Prietaisas, veikiantis panašiai kaip radaras – jame sujungtas lazeris ir teleskopas.
LKAS Pagalbinė eismo juostos išlaikymo sistema. Lane Keeping Assist
V2I Transporto priemonė-infrastruktūra. Transporto priemonės ir infrastruktūros ryšys
V2V Transporto priemonė prie transporto priemonės. Ryšys tarp transporto priemonių
Į planą, be kita ko, įtrauktas infrastruktūros, skirtos palaikyti ryšį tarp transporto priemonių, sukūrimas; šiems tikslams bus skiriamas 700 MHz dažnis.
Ši informacija ne tik rodo, kad Vokietija rimtai žiūri į plėtrą motorizacija be vairuotojų. Beje, tai leidžia suprasti, kad bepilotės transporto priemonės – tai ne tik pačios transporto priemonės, itin modernūs automobiliai, prikimšti jutiklių ir radarų, bet ir ištisos administracinės, infrastruktūros, ryšių sistemos. Nėra prasmės vairuoti vieną automobilį.
Daug duomenų
Dujų sistemos veikimui reikalinga jutiklių ir procesorių sistema (1), skirta aptikti, apdoroti duomenis ir greitai reaguoti. Visa tai turėtų vykti lygiagrečiai milisekundžių intervalais. Kitas įrangos reikalavimas – patikimumas ir didelis jautrumas.
Pavyzdžiui, fotoaparatai turi būti didelės skiriamosios gebos, kad atpažintų smulkias detales. Be to, visa tai turi būti ilgaamžė, atspari įvairioms sąlygoms, temperatūrai, smūgiams ir galimiems smūgiams.
Neišvengiama įžangos pasekmė automobiliai be vairuotojų yra Big Data technologijos naudojimas, ty didžiulių duomenų kiekių gavimas, filtravimas, įvertinimas ir dalijimasis per trumpą laiką. Be to, sistemos turi būti saugios, atsparios išorės atakoms ir trukdžiams, galintiems sukelti dideles avarijas.
Automobiliai be vairuotojų jie važiuos tik specialiai paruoštais keliais. Neryškios ir nematomos linijos kelyje negali būti svarstomos. Išmaniosios komunikacijos technologijos – automobilis-automobilis ir automobilis-infrastruktūra, dar žinomi kaip V2V ir V2I, leidžia keistis informacija tarp judančių transporto priemonių ir aplinkos.
Būtent juose mokslininkai ir dizaineriai įžvelgia didelį potencialą kuriant autonominius automobilius. V2V naudoja 5,9 GHz dažnį, kurį taip pat naudoja Wi-Fi, 75 MHz juostoje, kurios diapazonas yra 1000 m. V2I ryšys yra daug sudėtingesnis dalykas ir apima ne tik tiesioginį ryšį su kelių infrastruktūros elementais.
Tai visapusiškas transporto priemonės integravimas ir pritaikymas eismui bei sąveika su visa eismo valdymo sistema. Paprastai nepilotuojama transporto priemonė yra aprūpinta kameromis, radarais ir specialiais jutikliais, kuriais ji „suvokia“ ir „jaučia“ išorinį pasaulį (2).
Į jo atmintį įkeliami išsamūs žemėlapiai, tikslesni nei tradicinė automobilio navigacija. GPS navigacijos sistemos be vairuotojo transporto priemonėse turi būti itin tikslios. Svarbus tikslumas iki keliolikos centimetrų. Taigi mašina prilimpa prie diržo.
1. Autonominio automobilio kūrimas
Jutiklių ir itin tikslių žemėlapių pasaulis
Už tai, kad automobilis pats limpa prie kelio, atsakinga jutiklių sistema. Taip pat priekinio buferio šonuose dažniausiai yra du papildomi radarai, skirti sankryžoje aptikti kitas transporto priemones, artėjančias iš abiejų pusių. Kėbulo kampuose sumontuoti keturi ar daugiau jutiklių, kurie stebi galimas kliūtis.
2. Ką mato ir jaučia autonominis automobilis
Priekinė kamera su 90 laipsnių žiūrėjimo kampu atpažįsta spalvas, todėl skaitys eismo signalus ir kelio ženklus. Atstumo jutikliai automobiliuose padės išlaikyti tinkamą atstumą nuo kitų kelyje esančių transporto priemonių.
Taip pat radaro dėka automobilis išlaikys atstumą nuo kitų transporto priemonių. Jei jis neaptiks kitų transporto priemonių 30 m spinduliu, jis galės padidinti greitį.
Kiti jutikliai padės pašalinti vadinamuosius. Aklosios dėmės maršrute ir objektų aptikimas atstumu, panašiu į dviejų futbolo aikščių ilgį kiekviena kryptimi. Saugumo technologijos ypač pravers judriose gatvėse ir sankryžose. Siekiant dar labiau apsaugoti automobilį nuo susidūrimų, didžiausias jo greitis bus ribojamas iki 40 km/val.
W automobilis be vairuotojo Google širdis ir svarbiausias dizaino elementas – 64 spindulių Velodyne lazeris, sumontuotas ant transporto priemonės stogo. Įrenginys sukasi labai greitai, todėl transporto priemonė aplink save „mato“ 360 laipsnių vaizdą.
Kas sekundę užfiksuojama 1,3 milijono taškų kartu su jų atstumu ir judėjimo kryptimi. Taip sukuriamas 3D pasaulio modelis, kurį sistema lygina su didelės raiškos žemėlapiais. Dėl to sukuriami maršrutai, kurių pagalba automobilis apvažiuoja kliūtis ir laikosi kelių eismo taisyklių.
Be to, sistema gauna informaciją iš keturių priekyje ir už automobilio esančių radarų, kurie nustato kitų transporto priemonių ir netikėtai kelyje galinčių atsirasti objektų padėtį. Šalia galinio vaizdo veidrodėlio esanti kamera fiksuoja šviesas ir kelio ženklus bei nuolat stebi automobilio padėtį.
Jo darbą papildo inercinė sistema, kuri perima padėties sekimą visur, kur nepasiekia GPS signalas – tuneliuose, tarp aukštų pastatų ar automobilių stovėjimo aikštelėse. Naudojamas vairuojant automobilį: vaizdai, surinkti kuriant duomenų bazę, išdėstytą Google Street View forma, yra išsamios miesto gatvių nuotraukos iš 48 pasaulio šalių.
Žinoma, to neužtenka saugiam vairavimui ir Google automobilių naudojamam maršrutui (daugiausia Kalifornijos ir Nevados valstijose, kur tam tikromis sąlygomis vairuoti leidžiama). automobiliai be vairuotojo) yra tiksliai užfiksuoti iš anksto specialių kelionių metu. „Google Cars“ veikia su keturiais vaizdinių duomenų sluoksniais.
Du iš jų yra itin tikslūs reljefo, kuriuo juda transporto priemonė, modeliai. Trečiajame yra išsamus veiksmų planas. Ketvirtasis – fiksuotų kraštovaizdžio elementų su judančiais palyginimo duomenys (3). Be to, yra algoritmų, kurie išplaukia iš eismo psichologijos, pavyzdžiui, mažame įvažiavime signalizuojama, kad norite kirsti sankryžą.
Galbūt visiškai automatizuotoje ateities kelių sistemoje be žmonių, kuriuos reikia priversti ką nors suprasti, tai pasirodys perteklinė, o transporto priemonės judės pagal iš anksto priimtas taisykles ir griežtai aprašytus algoritmus.
3. Kaip „Google“ automobilių automobilis mato savo aplinką
Automatikos lygiai
Transporto priemonių automatizavimo lygis vertinamas pagal tris pagrindinius kriterijus. Pirmasis susijęs su sistemos galimybe perimti transporto priemonės valdymą tiek judant į priekį, tiek manevruojant. Antrasis kriterijus yra susijęs su transporto priemonėje esančiu asmeniu ir jo gebėjimu daryti ką nors kita, nei vairuoti transporto priemonę.
Trečiasis kriterijus susijęs su paties automobilio elgesiu ir jo gebėjimu „suprasti“, kas vyksta kelyje. Tarptautinė automobilių inžinierių asociacija (SAE International) kelių transporto automatizavimą skirsto į šešis lygius.
Nuo požiūriu automatizavimas nuo 0 iki 2 pagrindinis veiksnys, atsakingas už vairavimą, yra vairuotojas žmogus (4). Pažangiausi šių lygių sprendimai yra adaptyvioji pastovaus greičio palaikymo sistema (ACC), sukurta Bosch ir vis dažniau naudojama prabangiuose automobiliuose.
Skirtingai nuo tradicinės greičio palaikymo sistemos, kuri reikalauja, kad vairuotojas nuolat stebėtų atstumą iki priekyje važiuojančios transporto priemonės, ji taip pat atlieka minimalų vairuotojo darbą. Nemažai jutiklių, radarų ir jų sąsajų tarpusavyje bei su kitomis transporto priemonių sistemomis (įskaitant važiavimą, stabdymą) verčia automobilį su adaptyviąja pastovaus greičio palaikymo sistema išlaikyti ne tik nustatytą greitį, bet ir saugų atstumą nuo priekyje važiuojančios transporto priemonės.
4. Automobilių automatizavimo lygiai pagal SAE ir NHTSA
Sistema prireikus stabdys transporto priemonę ir sulėtinti tempą vienaskad išvengtumėte susidūrimo su priekyje važiuojančio automobilio galine dalimi. Kai kelio sąlygos stabilizuojasi, automobilis vėl įsibėgėja iki nustatyto greičio.
Prietaisas yra labai naudingas greitkelyje ir užtikrina daug aukštesnį saugos lygį nei tradicinė pastovaus greičio palaikymo sistema, kuri gali būti labai pavojinga, jei naudojama neteisingai. Kitas pažangus sprendimas, naudojamas šiame lygyje, yra LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist) – aktyvi sistema, skirta pagerinti vairavimo saugumą, įspėjant jus, jei netyčia išvažiuojate iš eismo juostos.
Jis pagrįstas vaizdo analize – prie kompiuterio prijungta kamera stebi eismo juostą ribojančius ženklus ir, bendradarbiaudama su įvairiais jutikliais, įspėja vairuotoją (pavyzdžiui, sėdynės vibravimu) apie eismo juostos keitimą, neįjungdama indikatoriaus.
Esant aukštesniam automatizavimo lygiui, nuo 3 iki 5, palaipsniui įvedama daugiau sprendimų. 3 lygis yra žinomas kaip „sąlyginis automatizavimas“. Tada transporto priemonė įgyja žinių, tai yra renka duomenis apie aplinką.
Numatomas žmogaus vairuotojo reakcijos laikas šiame variante padidinamas iki kelių sekundžių, o žemesniuose lygiuose jis buvo tik sekundė. Įmontuota sistema valdo pačią transporto priemonę ir tik prireikus praneša asmeniui apie būtiną įsikišimą.
Tačiau pastarasis gali veikti visai ką kita, pavyzdžiui, skaito ar žiūri filmą, yra pasirengęs vairuoti tik tada, kai reikia. Esant 4 ir 5 lygiams, apskaičiuotas žmogaus reakcijos laikas pailgėja iki kelių minučių, nes automobilis įgyja galimybę savarankiškai reaguoti visame kelyje.
Tada žmogus gali visiškai nustoti domėtis vairavimu ir, pavyzdžiui, eiti miegoti. Pateikta SAE klasifikacija taip pat yra tam tikras transporto priemonių automatizavimo projektas. Ne vienintelė. Amerikos greitkelių eismo saugumo agentūra (NHTSA) naudoja skirstymą į penkis lygius: nuo visiškai žmogiškojo – 0 iki visiškai automatizuoto – 4.
