Как работает система беспилотного вождения
Правительство Германии недавно объявило, что хочет способствовать развитию технологий и планирует создать на автомагистралях специализированную инфраструктуру. Александр Добриндт, министр транспорта Германии, объявил, что участок автомагистрали A9 из Берлина в Мюнхен будет построен таким образом, чтобы автономные автомобили могли с комфортом путешествовать по всему маршруту.
Глоссарий сокращений
АБС Антиблокировочная система. Система, используемая в автомобилях для предотвращения блокировки колес.
ACC Адаптивный круиз-контроль. Устройство, поддерживающее соответствующую безопасную дистанцию между движущимися автомобилями.
AD Автоматизированное вождение. Автоматизированная система вождения — термин, используемый Mercedes.
ADAS Расширенная система помощи водителю. Расширенная система поддержки драйверов (например, решения Nvidia)
АССК Усовершенствованный интеллектуальный круиз-контроль. Адаптивный круиз-контроль на основе радара
АВГС Автоматическая система управления транспортным средством. Автоматизированная система наблюдения и вождения (например, на автостоянке)
DIV Беспилотные интеллектуальные автомобили. Умные автомобили без водителей
ECS Электронные компоненты и системы. Общее название электронного оборудования
IoT Интернет вещей. Интернет вещей
ЕГО Интеллектуальные транспортные системы. Интеллектуальные транспортные системы
LIDAR Обнаружение света и ранжирование. Устройство, работающее аналогично радару — оно сочетает в себе лазер и телескоп.
ЛКАС Система помощи при удержании в полосе движения. Система удержания полосы движения
V2I Автомобиль-инфраструктура. Связь между транспортным средством и инфраструктурой
V2V Транспортное средство к транспортному средству. Связь между транспортными средствами
План включает, среди прочего создание инфраструктуры для поддержки связи между транспортными средствами; для этих целей будет выделена частота 700 МГц.
Эта информация не только показывает, что Германия серьезно относится к развитию моторизация без водителей. Кстати, это дает людям понять, что беспилотные автомобили — это не только сами транспортные средства, ультрасовременные машины, напичканные датчиками и радарами, но и целые административные, инфраструктурные и коммуникационные системы. Ездить на одной машине смысла нет.
Много данных
Для работы газовой системы требуется система датчиков и процессоров (1) для обнаружения, обработки данных и быстрого реагирования. Все это должно происходить параллельно с миллисекундными интервалами. Еще одним требованием к оборудованию является надежность и высокая чувствительность.
Камеры, например, должны иметь высокое разрешение, чтобы распознавать мелкие детали. Кроме того, все это должно быть прочным, устойчивым к различным условиям, температурам, ударам и возможным воздействиям.
Неизбежным следствием введения автомобили без водителей является использование технологии Big Data, то есть получение, фильтрация, оценка и разделение огромных объемов данных за короткое время. Кроме того, системы должны быть безопасными, устойчивыми к внешним атакам и вмешательствам, которые могут привести к крупным авариям.
Автомобили без водителей они будут ездить только по специально подготовленным дорогам. О размытых и невидимых линиях на дороге не может быть и речи. Интеллектуальные коммуникационные технологии — «автомобиль-автомобиль» и «автомобиль-инфраструктура», также известные как V2V и V2I, позволяют обмениваться информацией между движущимися транспортными средствами и окружающей средой.
Именно в них ученые и дизайнеры видят значительный потенциал, когда речь идет о разработке автономных автомобилей. V2V использует частоту 5,9 ГГц, также используемую в Wi-Fi, в диапазоне 75 МГц с дальностью 1000 м. Связь V2I представляет собой нечто гораздо более сложное и состоит не только в прямой связи с элементами дорожной инфраструктуры.
Это комплексная интеграция и адаптация автомобиля к движению и взаимодействие со всей системой управления дорожным движением. Обычно беспилотный автомобиль оснащается камерами, радарами и специальными датчиками, с помощью которых он «воспринимает» и «ощущает» внешний мир (2).
В его память загружаются подробные карты, более точные, чем традиционная автомобильная навигация. Системы GPS-навигации в транспортных средствах без водителя должны быть чрезвычайно точными. Точность до десятка или около того сантиметров имеет значение. Таким образом машина прилипает к ремню.
1. Строительство автономного автомобиля
Мир сенсоров и сверхточных карт
За то, что автомобиль сам прилипает к дороге, отвечает система датчиков. Также обычно есть два дополнительных радара по бокам переднего бампера для обнаружения других транспортных средств, приближающихся с обеих сторон на перекрестке. Четыре или более других датчика установлены по углам кузова для отслеживания возможных препятствий.
2. Что видит и чувствует автономный автомобиль
Фронтальная камера с углом обзора 90 градусов распознает цвета, поэтому будет читать сигналы светофора и дорожные знаки. Датчики расстояния в автомобилях помогут поддерживать надлежащее расстояние от других транспортных средств на дороге.
Также благодаря радару автомобиль будет держать дистанцию до других транспортных средств. Если он не обнаружит другие автомобили в радиусе 30 метров, он сможет увеличить скорость.
Другие датчики помогут устранить т.н. Слепые зоны вдоль маршрута и обнаружение объектов на расстоянии, сравнимом с длиной двух футбольных полей в каждом направлении. Технологии безопасности будут особенно полезны на оживленных улицах и перекрестках. Для дополнительной защиты автомобиля от столкновения его максимальная скорость будет ограничена 40 км/ч.
W машина без водителя сердцем, созданным Google, и важнейшим элементом конструкции является 64-лучевой лазер Velodyne, установленный на крыше транспортного средства. Устройство вращается очень быстро, поэтому транспортное средство «видит» вокруг себя 360-градусное изображение.
Каждую секунду записывается 1,3 миллиона точек вместе с их расстоянием и направлением движения. При этом создается 3D-модель мира, которую система сравнивает с картами высокого разрешения. В результате создаются маршруты, с помощью которых автомобиль объезжает препятствия и соблюдает правила дорожного движения.
Кроме того, система получает информацию от четырех радаров, расположенных спереди и сзади автомобиля, которые определяют положение других транспортных средств и объектов, которые могут неожиданно оказаться на дороге. Камера, расположенная рядом с зеркалом заднего вида, улавливает огни и дорожные знаки и постоянно отслеживает положение автомобиля.
Его работа дополняется инерциальной системой, которая берет на себя отслеживание положения везде, где не достигает сигнал GPS — в туннелях, между высокими зданиями или на парковках. Для управления автомобилем используются: изображения, собранные при создании базы данных, выложенной в виде Google Street View — это подробные фотографии городских улиц из 48 стран мира.
Конечно, этого недостаточно для безопасного вождения и маршрута, используемого автомобилями Google (в основном в штатах Калифорния и Невада, где движение разрешено при определенных условиях). автомобили без водителя), точно записываются заранее во время специальных поездок. Автомобили Google работают с четырьмя слоями визуальных данных.
Два из них представляют собой сверхточные модели местности, по которой движется транспортное средство. Третий содержит подробную дорожную карту. Четвертый — данные сравнения неподвижных элементов ландшафта с подвижными (3). Кроме того, существуют алгоритмы, вытекающие из психологии дорожного движения, например, подача сигнала при небольшом подъезде о том, что вы хотите пересечь перекресток.
Возможно, в полностью автоматизированной дорожной системе будущего без людей, которым надо что-то дать понять, она окажется избыточной, и транспортные средства будут двигаться по заранее принятым правилам и строго описанным алгоритмами.
3. Как автоматический автомобиль Google видит свое окружение
Уровни автоматизации
Уровень автоматизации автомобиля оценивается по трем основополагающим критериям. Первый касается способности системы взять на себя управление транспортным средством как при движении вперед, так и при маневрировании. Второй критерий касается человека в транспортном средстве и его способности заниматься чем-то другим, помимо управления транспортным средством.
Третий критерий предполагает поведение самого автомобиля и его способность «понимать» происходящее на дороге. Международная ассоциация автомобильных инженеров (SAE International) классифицирует автоматизацию дорожного транспорта по шести уровням.
С точки зрения автоматизация от 0 до 2 основным фактором, ответственным за вождение, является человек-водитель (4). Самые современные решения на этих уровнях включают Адаптивный круиз-контроль (ACC), разработанный Bosch и все чаще используемый в автомобилях класса люкс.
В отличие от традиционного круиз-контроля, требующего от водителя постоянного контроля дистанции до впереди идущего автомобиля, он также выполняет за водителя минимальный объем работы. Ряд датчиков, радаров и их сопряжение друг с другом и с другими системами автомобиля (включая привод, торможение) заставляют автомобиль, оснащенный адаптивным круиз-контролем, поддерживать не только заданную скорость движения, но и безопасную дистанцию до впереди идущего автомобиля.
4. Уровни автоматизации в автомобилях по SAE и NHTSA
Система будет тормозить автомобиль по мере необходимости и в одиночку снизит скоростьво избежание столкновения с задней частью впереди идущего автомобиля. Когда дорожные условия стабилизируются, автомобиль снова разгоняется до заданной скорости.
Устройство очень полезно на шоссе и обеспечивает гораздо более высокий уровень безопасности, чем традиционный круиз-контроль, который может быть очень опасным при неправильном использовании. Еще одним передовым решением, используемым на этом уровне, является LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist) — активная система, предназначенная для повышения безопасности вождения за счет предупреждения о непреднамеренном выезде за пределы своей полосы движения.
Он основан на анализе изображения — камера, соединенная с компьютером, отслеживает знаки, ограничивающие полосу движения, и во взаимодействии с различными датчиками предупреждает водителя (например, вибрацией сиденья) о смене полосы движения, не включая индикатор.
На более высоких уровнях автоматизации, от 3 до 5, постепенно вводится больше решений. Уровень 3 известен как «условная автоматизация». Затем транспортное средство получает знания, то есть собирает данные об окружающей среде.
Предполагаемое время необходимой реакции человека-водителя в этом варианте увеличено до нескольких секунд, тогда как на более низких уровнях оно составляло всего секунду. Бортовая система сама управляет автомобилем и только при необходимости уведомляет человека о необходимом вмешательстве.
Последний, однако, может вообще заниматься чем-то другим, например, читать или смотреть фильм, будучи готовым сесть за руль только тогда, когда это необходимо. На уровнях 4 и 5 предполагаемое время реакции человека увеличивается до нескольких минут, поскольку автомобиль приобретает способность реагировать независимо на протяжении всей дороги.
Затем человек может полностью перестать интересоваться вождением и, например, пойти спать. Представленная классификация SAE также является своего рода планом автоматизации автомобиля. Не единственный. Американское агентство по безопасности дорожного движения (NHTSA) использует деление на пять уровней, от полностью человекозависимого — 0 до полностью автоматизированного — 4.
