Kuinka itseajojärjestelmä toimii

Saksan hallitus ilmoitti äskettäin, että se haluaa edistää teknologian kehitystä ja suunnittelee erikoistuneen infrastruktuurin luomista moottoriteille. Saksan liikenneministeri Alexander Dobrindt ilmoitti, että A9-moottoritien Berliinin ja Münchenin välinen osuus rakennetaan siten, että autonomiset autot voivat kulkea mukavasti koko reitin varrella.

Sanasto lyhenteistä

ABS Tukkeutumisenestojärjestelmä. Autoissa käytetty järjestelmä pyörien lukkiutumisen estämiseen.

ACC Mukautuva vakionopeudensäädin. Laite, joka säilyttää sopivan turvaetäisyyden liikkuvien ajoneuvojen välillä.

AD Automaattinen ajo. Automaattinen ajojärjestelmä on Mercedeksen käyttämä termi.

ADAS Edistyksellinen kuljettajan apujärjestelmä. Laajennettu ajuritukijärjestelmä (kuten Nvidia-ratkaisut)

ASSK Edistyksellinen älykäs vakionopeudensäädin. Tutkapohjainen mukautuva vakionopeudensäädin

AVGS Automaattinen ajoneuvon ohjausjärjestelmä. Automaattinen valvonta- ja ajojärjestelmä (esim. parkkipaikalla)

DIV Miehittämättömät älykkäät ajoneuvot. Älykkäät autot ilman kuljettajia

ECS Elektroniset komponentit ja järjestelmät. Yleisnimi elektronisille laitteille

Esineiden internet Esineiden internet. Esineiden internet

HIS Älykkäät kuljetusjärjestelmät. Älykkäät liikennejärjestelmät

LIDAR Valontunnistus ja etäisyysmittaus. Laite, joka toimii samalla tavalla kuin tutka - se yhdistää laserin ja kaukoputken.

LKAS Kaistanpitoapujärjestelmä. Kaistanpitoavustin

V2I Ajoneuvo-infrastruktuuri. Viestintä ajoneuvon ja infrastruktuurin välillä

V2V Ajoneuvosta ajoneuvoon. Viestintä ajoneuvojen välillä

Suunnitelmaan sisältyy muun muassa ajoneuvojen välistä viestintää tukevan infrastruktuurin luominen; tätä tarkoitusta varten varataan 700 MHz taajuus.

Nämä tiedot eivät ainoastaan ​​osoita, että Saksa suhtautuu vakavasti kehitykseen moottorointi ilman kuljettajia. Tämä muuten saa ihmiset ymmärtämään, että miehittämättömät ajoneuvot eivät ole vain ajoneuvoja itseään, ultramoderneja, antureilla ja tutkailla täytettyjä autoja, vaan myös kokonaisia ​​hallinto-, infrastruktuuri- ja viestintäjärjestelmiä. Ei ole mitään järkeä ajaa yhdellä autolla.

Paljon dataa

Kaasujärjestelmän toiminta vaatii anturi- ja prosessorijärjestelmän (1) havaitsemista, tietojenkäsittelyä ja nopeaa reagointia varten. Kaiken tämän pitäisi tapahtua rinnakkain millisekunnin välein. Toinen laitteiston vaatimus on luotettavuus ja korkea herkkyys.

Esimerkiksi kameroiden on oltava korkearesoluutioisia, jotta ne tunnistavat hienot yksityiskohdat. Lisäksi kaiken tämän tulee olla kestävää, kestää erilaisia ​​olosuhteita, lämpötiloja, iskuja ja mahdollisia iskuja.

Esittelyn väistämätön seuraus autoja ilman kuljettajia on Big Data -teknologian käyttö, eli valtavien tietomäärien hankkiminen, suodattaminen, arviointi ja jakaminen lyhyessä ajassa. Lisäksi järjestelmien tulee olla turvallisia, kestäviä ulkoisia hyökkäyksiä ja häiriöitä vastaan, jotka voivat johtaa suuronnettomuuksiin.

Autot ilman kuljettajia he ajavat vain erityisesti valmistetuilla teillä. Epäselvät ja näkymätön viivat tiellä eivät tule kysymykseen. Älykkäät viestintätekniikat – autosta autoon ja autosta infrastruktuuriin, tunnetaan myös nimellä V2V ja V2I, mahdollistavat tiedonvaihdon liikkuvien ajoneuvojen ja ympäristön välillä.

Juuri niissä tiedemiehet ja suunnittelijat näkevät merkittävää potentiaalia autonomisten autojen kehittämisessä. V2V käyttää 5,9 GHz:n taajuutta, jota myös Wi-Fi käyttää, 75 MHz:n kaistalla, jonka kantama on 1000 m. V2I-viestintä on paljon monimutkaisempaa, eikä siihen liity vain suoraa viestintää tieinfrastruktuurin osien kanssa.

Kyseessä on ajoneuvon kokonaisvaltainen integrointi ja sovittaminen liikenteeseen sekä vuorovaikutus koko liikenteenohjausjärjestelmän kanssa. Tyypillisesti miehittämätön ajoneuvo on varustettu kameroilla, tutkailla ja erityisillä antureilla, joilla se "näkee" ja "tuntuu" ulkomaailman (2).

Sen muistiin ladataan yksityiskohtaiset kartat, jotka ovat tarkempia kuin perinteinen autonavigointi. Kuljettamattomien ajoneuvojen GPS-navigointijärjestelmien on oltava erittäin tarkkoja. Kymmenien senttimetrin tarkkuudella on väliä. Näin kone tarttuu hihnaan.

1. Itseohjautuvan auton rakentaminen

Antureiden ja erittäin tarkkojen karttojen maailma

Siitä, että auto itse tarttuu tielle, anturijärjestelmä on vastuussa. Lisäksi etupuskurin sivuilla on yleensä kaksi lisätutkaa, jotka havaitsevat risteyksessä molemmilta puolilta lähestyvät muut ajoneuvot. Neljä tai useampia muuta anturia on asennettu kehon kulmiin valvomaan mahdollisia esteitä.

2. Mitä autonominen auto näkee ja tuntee

Etukamera 90 asteen katselukulmalla tunnistaa värit, joten se lukee liikennevalot ja liikennemerkit. Autojen etäisyysanturit auttavat pitämään oikean etäisyyden muihin tiellä liikkuviin ajoneuvoihin.

Lisäksi tutkan ansiosta auto pitää etäisyyttä muihin ajoneuvoihin. Jos se ei havaitse muita ajoneuvoja 30 metrin säteellä, se pystyy lisäämään nopeuttaan.

Muut anturit auttavat poistamaan ns. Kuolleet kulmat reitin varrella ja kohteiden havaitseminen etäisyydeltä, joka on verrattavissa kahden jalkapallokentän pituuteen kumpaankin suuntaan. Turvatekniikat ovat erityisen hyödyllisiä vilkkailla kaduilla ja risteyksissä. Auton suojaamiseksi törmäyksiltä sen huippunopeus rajoitetaan 40 km/h.

W auto ilman kuljettajaa Googlen sydän ja suunnittelun tärkein elementti on ajoneuvon kattoon asennettu 64-säteinen Velodyne-laser. Laite pyörii erittäin nopeasti, joten ajoneuvo "näkee" ympärillään 360 asteen kuvan.

Joka sekunti tallennetaan 1,3 miljoonaa pistettä sekä niiden etäisyys ja liikesuunta. Tämä luo maailmasta 3D-mallin, jota järjestelmä vertaa korkearesoluutioisiin karttoihin. Tuloksena syntyy reittejä, joiden avulla auto kiertää esteitä ja noudattaa liikennesääntöjä.

Lisäksi järjestelmä vastaanottaa tietoa neljältä auton edessä ja takana sijaitsevalta tutalta, jotka määrittävät muiden ajoneuvojen ja tielle odottamattomien esineiden sijainnin. Taustapeilin vieressä oleva kamera havaitsee valot ja liikennemerkit ja tarkkailee jatkuvasti ajoneuvon asentoa.

Sen työtä täydentää inertiajärjestelmä, joka ottaa haltuunsa sijainnin seurannan sinne, missä GPS-signaali ei tavoita - tunneleissa, korkeiden rakennusten välissä tai parkkipaikoilla. Käytetään autolla ajamiseen: Google Street View'n muodossa olevaa tietokantaa luotaessa kerätyt kuvat ovat yksityiskohtaisia ​​valokuvia kaupunkien kaduista 48 maasta ympäri maailmaa.

Tämä ei tietenkään riitä turvalliseen ajoon ja Google-autojen käyttämään reittiin (pääasiassa Kalifornian ja Nevadan osavaltioissa, joissa ajaminen on sallittua tietyin edellytyksin). autot ilman kuljettajaa) tallennetaan tarkasti etukäteen erikoismatkojen aikana. Google Cars toimii neljän visuaalisen datan kerroksen kanssa.

Kaksi niistä on erittäin tarkkoja malleja maastosta, jota pitkin ajoneuvo liikkuu. Kolmas sisältää yksityiskohtaisen etenemissuunnitelman. Neljäs on data kiinteiden maiseman elementtien vertailusta liikkuviin (3). Lisäksi on olemassa algoritmeja, jotka seuraavat liikenteen psykologiasta, esimerkiksi pienellä sisäänkäynnillä signalointi, että halutaan ylittää risteys.

Ehkä täysin automatisoidussa tulevaisuuden tiejärjestelmässä ilman ihmisiä, jotka on saatava ymmärtämään jotain, se osoittautuu tarpeettomaksi, ja ajoneuvot liikkuvat ennalta hyväksyttyjen sääntöjen ja tiukasti kuvattujen algoritmien mukaan.

3. Miten Googlen auto näkee ympäristönsä

Automaatiotasot

Ajoneuvojen automaation tasoa arvioidaan kolmen peruskriteerin mukaan. Ensimmäinen liittyy järjestelmän kykyyn ottaa ajoneuvon hallinta haltuunsa sekä eteenpäin ajettaessa että ohjattaessa. Toinen kriteeri koskee ajoneuvossa olevaa henkilöä ja hänen kykyään tehdä jotain muuta kuin ajaa ajoneuvoa.

Kolmas kriteeri koskee itse auton käyttäytymistä ja sen kykyä "ymmärtää" tiellä tapahtuvaa. Kansainvälinen autoinsinööriliitto SAE International luokittelee tieliikenteen automaation kuuteen tasoon.

Mitä automaatio 0–2 tärkein ajamisesta vastuussa oleva tekijä on ihmiskuljettaja (4). Edistyksellisimpiin ratkaisuihin näillä tasoilla kuuluu Boschin kehittämä mukautuva vakionopeudensäädin (ACC), jota käytetään yhä enemmän luksusajoneuvoissa.

Toisin kuin perinteinen vakionopeudensäädin, joka vaatii kuljettajaa jatkuvasti tarkkailemaan etäisyyttä edessä olevaan ajoneuvoon, se myös tekee kuljettajalle vain vähän työtä. Useat anturit, tutkat ja niiden liitännät toisiinsa ja muihin ajoneuvojärjestelmiin (mukaan lukien ajo, jarrutus) saavat mukautuvalla vakionopeudensäätimellä varustetun auton ylläpitämään asetettua nopeutta, mutta myös turvallisen etäisyyden edellä ajavaan ajoneuvoon.

4. Automaatiotasot autoissa SAE:n ja NHTSA:n mukaan

Järjestelmä jarruttaa ajoneuvoa tarpeen mukaan ja hidastaa yksinvälttääksesi törmäyksen edessä olevan ajoneuvon takaosaan. Kun tieolosuhteet tasaantuvat, auto kiihtyy jälleen asetettuun nopeuteen.

Laite on erittäin hyödyllinen maantiellä ja tarjoaa paljon korkeamman turvallisuustason kuin perinteinen vakionopeudensäädin, joka voi olla erittäin vaarallista väärin käytettynä. Toinen tällä tasolla käytetty edistynyt ratkaisu on LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist), aktiivinen järjestelmä, joka on suunniteltu parantamaan ajoturvallisuutta varoittamalla sinua, jos poistut vahingossa kaistalta.

Se perustuu kuva-analyysiin - tietokoneeseen kytketty kamera tarkkailee kaistaa rajoittavia merkkejä ja varoittaa yhteistyössä eri antureiden kanssa kuljettajaa (esimerkiksi istuimen tärinällä) kaistanvaihdosta sytyttämättä osoitinta.

Korkeammilla automaatiotasoilla, 3–5, uusia ratkaisuja otetaan asteittain käyttöön. Taso 3 tunnetaan "ehdollisena automaationa". Sitten ajoneuvo hankkii tietoa eli kerää tietoa ympäristöstä.

Ihmisen kuljettajan odotettu reaktioaika tässä variantissa kasvaa useisiin sekunteihin, kun taas alemmilla tasoilla se oli vain sekunti. Ajoneuvon järjestelmä ohjaa itse ajoneuvoa ja vain tarvittaessa ilmoittaa henkilölle tarpeellisesta puuttumisesta.

Jälkimmäinen voi kuitenkin tehdä jotain aivan muuta, kuten lukea tai katsoa elokuvaa, olla valmis ajamaan vain tarvittaessa. Tasoilla 4 ja 5 ihmisen arvioitu reaktioaika pitenee useisiin minuutteihin, kun auto saa kyvyn reagoida itsenäisesti koko tien ajan.

Silloin henkilö voi kokonaan lopettaa kiinnostuksensa ajamiseen ja esimerkiksi mennä nukkumaan. Esitetty SAE-luokitus on myös eräänlainen ajoneuvoautomaatiosuunnitelma. Ei ainoa. American Highway Traffic Safety Agency (NHTSA) käyttää jakoa viiteen tasoon, täysin ihmistasosta - 0 täysin automatisoituun - 4.