Kuidas isejuhtiv süsteem töötab

Saksamaa valitsus teatas hiljuti, et soovib edendada tehnoloogia arengut ja plaanib luua kiirteedele spetsiaalset infrastruktuuri. Saksamaa transpordiminister Alexander Dobrindt teatas, et kiirtee A9 lõik Berliinist Münchenisse ehitatakse selliselt, et autonoomsed autod saaksid mugavalt sõita kogu marsruudi ulatuses.

Lühendite sõnastik

ABS Blokeerimisvastane süsteem. Autodes kasutatav süsteem rataste blokeerumise vältimiseks.

ACC Adaptiivne püsikiiruse hoidja. Seade, mis hoiab liikuvate sõidukite vahel sobivat ohutut kaugust.

AD Automatiseeritud sõit. Automatiseeritud sõidusüsteem on termin, mida Mercedes kasutab.

ADAS Täiustatud juhiabisüsteem. Laiendatud draiveri tugisüsteem (nagu Nvidia lahendused)

ASSK Täiustatud intelligentne püsikiiruse hoidja. Radaril põhinev adaptiivne püsikiiruse hoidja

AVGS Automaatne sõiduki juhtimissüsteem. Automaatne valve- ja sõidusüsteem (näiteks parklas)

DIV Mehitamata intelligentsed sõidukid. Nutikad autod ilma juhtideta

ECS Elektroonilised komponendid ja süsteemid. Elektroonikaseadmete üldnimetus

IoT Asjade Internet. Asjade Internet

TEMA Intelligentsed transpordisüsteemid. Intelligentsed transpordisüsteemid

LIDAR Valguse tuvastamine ja ulatuse määramine. Seade, mis töötab sarnaselt radariga – see ühendab laseri ja teleskoobi.

LKAS Rajahoidmise abisüsteem. Rajahoidmise abi

V2I Sõiduk-infrastruktuur. Side sõiduki ja infrastruktuuri vahel

V2V Sõidukist sõidukile. Sõidukite vaheline suhtlus

Plaan sisaldab muuhulgas sõidukite omavahelist suhtlust toetava taristu loomist; selleks eraldatakse 700 MHz sagedus.

See teave ei näita mitte ainult seda, et Saksamaa suhtub arengusse tõsiselt motoriseerimine ilma juhtideta. Muide, see paneb inimesi mõistma, et mehitamata sõidukid ei ole ainult sõidukid ise, ülimoodsad andureid ja radareid täis topitud autod, vaid ka terved haldus-, taristu- ja sidesüsteemid. Ühe autoga sõita pole mõtet.

Palju andmeid

Gaasisüsteemi tööks on vaja tuvastamiseks, andmetöötluseks ja kiireks reageerimiseks andurite ja protsessorite (1) süsteemi. Kõik see peaks toimuma paralleelselt millisekundite intervallidega. Teine nõue seadmetele on töökindlus ja kõrge tundlikkus.

Näiteks peavad kaamerad olema suure eraldusvõimega, et peeneid detaile ära tunda. Lisaks peab see kõik olema vastupidav, vastupidav erinevatele tingimustele, temperatuuridele, põrutustele ja võimalikele löökidele.

Sissejuhatuse vältimatu tagajärg autod ilma juhita on Big Data tehnoloogia kasutamine, st tohutute andmemahtude hankimine, filtreerimine, hindamine ja jagamine lühikese aja jooksul. Lisaks peavad süsteemid olema turvalised, vastupidavad välistele rünnakutele ja häiretele, mis võivad põhjustada suuri õnnetusi.

Autod ilma juhtideta nad sõidavad ainult spetsiaalselt ettevalmistatud teedel. Hägused ja nähtamatud jooned teel ei tule kõne allagi. Intelligentsed kommunikatsioonitehnoloogiad – auto-auto ja auto-infrastruktuur, tuntud ka kui V2V ja V2I, võimaldavad vahetada infot liikuvate sõidukite ja keskkonna vahel.

Just neis näevad teadlased ja disainerid autonoomsete autode väljatöötamisel märkimisväärset potentsiaali. V2V kasutab 5,9 GHz sagedust, mida kasutab ka Wi-Fi, sagedusalas 75 MHz, ulatusega 1000 m. V2I side on midagi palju keerulisemat ega hõlma ainult otsesuhtlust maanteede infrastruktuuri elementidega.

See on sõiduki terviklik integreerimine ja kohandamine liiklusega ning interaktsioon kogu liikluskorraldussüsteemiga. Tavaliselt on mehitamata sõiduk varustatud kaamerate, radarite ja spetsiaalsete anduritega, mille abil see "tajub" ja "tunnetab" välismaailma (2).

Selle mällu laetakse üksikasjalikud kaardid, mis on täpsemad kui traditsiooniline autonavigatsioon. Juhita sõidukite GPS-navigatsioonisüsteemid peavad olema äärmiselt täpsed. Täpsus kuni kümmekond sentimeetrit loeb. Seega jääb masin lindile kinni.

1. Autonoomse auto ehitamine

Andurite ja ülitäpsete kaartide maailm

Selle eest, et auto ise teele kleepub, vastutab andurite süsteem. Samuti on tavaliselt kaks lisaradarit eesmise kaitseraua külgedel, et tuvastada ristmikul mõlemalt poolt lähenevaid teisi sõidukeid. Võimalike takistuste jälgimiseks on kere nurkadesse paigaldatud neli või enam muud andurit.

2. Mida autonoomne auto näeb ja tunneb

90-kraadise vaateväljaga esikaamera tunneb ära värvid, seega loeb see foore ja liiklusmärke. Autodes olevad kaugusandurid aitavad teil hoida õiget distantsi teiste teel olevate sõidukitega.

Samuti hoiab auto tänu radarile distantsi teistest sõidukitest. Kui see 30 meetri raadiuses teisi sõidukeid ei tuvasta, suudab see kiirust suurendada.

Teised andurid aitavad kõrvaldada nn. Pimedad nurgad marsruudil ja objektide tuvastamine kaugusel, mis on võrreldav kahe jalgpalliväljaku pikkusega mõlemas suunas. Ohutustehnoloogiad on eriti kasulikud tiheda liiklusega tänavatel ja ristmikel. Et autot kokkupõrgete eest veelgi kaitsta, piiratakse selle tippkiirust 40 km/h.

W auto ilma juhita Google'i süda ja disaini kõige olulisem element on 64-kiirega Velodyne laser, mis on paigaldatud sõiduki katusele. Seade pöörleb väga kiiresti, mistõttu sõiduk "näeb" enda ümber 360-kraadist pilti.

Igas sekundis salvestatakse 1,3 miljonit punkti koos nende kauguse ja liikumissuunaga. Nii luuakse maailmast 3D-mudel, mida süsteem võrdleb kõrge eraldusvõimega kaartidega. Selle tulemusena tekivad marsruudid, mille abil auto sõidab mööda takistusi ja järgib liiklusreegleid.

Lisaks saab süsteem infot neljalt auto ees ja taga asuvalt radarilt, mis määravad ära teiste sõidukite ja ootamatult teele ilmuda võivate objektide asukoha. Tahavaatepeegli kõrval asuv kaamera võtab vastu tuled ja liiklusmärgid ning jälgib pidevalt sõiduki asukohta.

Selle tööd täiendab inertsiaalsüsteem, mis võtab üle asukoha jälgimise kõikjal, kuhu GPS-signaal ei ulatu – tunnelites, kõrghoonete vahel või parklates. Kasutatakse autoga sõitmiseks: Google Street View'i vormis andmebaasi loomisel kogutud pildid on üksikasjalikud fotod linnatänavatest 48 riigist üle maailma.

Sellest muidugi ei piisa turvaliseks liiklemiseks ja Google’i autode poolt kasutatavaks marsruudiks (peamiselt California ja Nevada osariikides, kus sõitmine on teatud tingimustel lubatud). autod ilma juhita) on erireisidel eelnevalt täpselt fikseeritud. Google Cars töötab nelja visuaalse andmekihiga.

Kaks neist on ülitäpsed mudelid maastikust, mida mööda sõiduk liigub. Kolmas sisaldab üksikasjalikku tegevuskava. Neljandaks on maastiku püsielementide võrdlemise andmed liikuvatega (3). Lisaks on algoritme, mis tulenevad liikluspsühholoogiast, näiteks annab väikese sissepääsu juures märku, et soovitakse ristmikku ületada.

Võib-olla osutub see tuleviku täielikult automatiseeritud teedesüsteemis, kus pole inimesi, kes peavad millestki aru saama, üleliigseks ja sõidukid liiguvad eelnevalt vastu võetud reeglite ja rangelt kirjeldatud algoritmide järgi.

3. Kuidas Google'i auto oma ümbrust näeb

Automaatikatasemed

Sõidukite automatiseerituse taset hinnatakse kolme põhikriteeriumi alusel. Esimene on seotud süsteemi võimega võtta üle sõiduki juhtimine nii edasiliikumisel kui ka manööverdamisel. Teine kriteerium puudutab sõidukis viibivat inimest ja tema võimet teha midagi muud peale sõiduki juhtimise.

Kolmas kriteerium hõlmab auto enda käitumist ja tema võimet teel toimuvast "aru saada". Rahvusvaheline Autoinseneride Ühendus (SAE International) liigitab maanteetranspordi automatiseerimise kuueks tasemeks.

Alates seisukohast automatiseerimine 0 kuni 2 on peamiseks juhtimise eest vastutav tegur inimjuht (4). Nende tasemete kõige arenenumate lahenduste hulka kuulub Boschi välja töötatud adaptiivne kiirushoidik (ACC), mida kasutatakse üha enam luksussõidukites.

Erinevalt traditsioonilisest püsikiirusehoidjast, mis nõuab juhilt pidevalt eessõitva sõiduki kauguse jälgimist, teeb see juhile ka minimaalselt tööd. Mitmed andurid, radarid ja nende omavahelised ja teiste sõidukisüsteemidega liidestused (sh sõit, pidurdamine) sunnivad adaptiivse püsikiiruse regulaatoriga varustatud autot hoidma mitte ainult etteantud kiirust, vaid ka ohutut kaugust eessõitvast sõidukist.

4. Autode automatiseerimise tasemed SAE ja NHTSA järgi

Süsteem pidurdab sõidukit vastavalt vajadusele ja aeglusta üksiet vältida kokkupõrget eessõitva sõiduki tagaosaga. Teeolude stabiliseerumisel kiirendab sõiduk uuesti määratud kiiruseni.

Seade on maanteel väga kasulik ja tagab palju kõrgema turvalisuse kui traditsiooniline püsikiiruse hoidja, mis võib olla väga ohtlik, kui seda kasutatakse valesti. Teine sellel tasemel kasutatav täiustatud lahendus on LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist), aktiivne süsteem, mis on loodud sõiduohutuse parandamiseks, hoiatades teid, kui te tahtmatult oma sõidurajalt lahkute.

See põhineb pildianalüüsil - arvutiga ühendatud kaamera jälgib sõidurada piiravaid märke ja koostöös erinevate anduritega hoiatab juhti (näiteks istme vibratsiooniga) reavahetusest, indikaatorit sisse lülitamata.

Kõrgematel automatiseerimistasemetel, 3–5, võetakse järk-järgult kasutusele rohkem lahendusi. Tase 3 on tuntud kui "tingimuslik automatiseerimine". Seejärel omandab sõiduk teadmisi ehk kogub andmeid keskkonna kohta.

Inimjuhi eeldatavat reaktsiooniaega suurendatakse selles variandis mitme sekundini, madalamatel tasemetel oli see vaid sekund. Pardasüsteem juhib sõidukit ennast ja ainult vajadusel teavitab isikut vajalikust sekkumisest.

Viimane võib aga tegeleda hoopis millegi muuga, näiteks lugeda või vaadata filmi, olles valmis sõitma vaid vajaduse korral. Tasemetel 4 ja 5 pikeneb hinnanguline inimese reaktsiooniaeg mitme minutini, kuna auto omandab võime iseseisvalt reageerida kogu tee ulatuses.

Siis võib inimene sõiduhuvi sootuks lõpetada ja näiteks magama minna. Esitatud SAE klassifikatsioon on samuti omamoodi sõidukite automatiseerimise plaan. Mitte ainuke. Ameerika maanteede liiklusohutuse agentuur (NHTSA) kasutab jaotust viieks tasandiks, alates täielikult inimtasemest - 0 kuni täielikult automatiseeritud - 4.