Kako deluje samovozeči sistem
Nemška vlada je pred kratkim sporočila, da želi spodbujati razvoj tehnologije in načrtuje ustvarjanje specializirane infrastrukture na avtocestah. Alexander Dobrindt, nemški minister za promet, je napovedal, da bo odsek avtoceste A9 od Berlina do Münchna zgrajen tako, da bodo avtonomni avtomobili lahko udobno potovali po celotni poti.
Slovarček okrajšav
ABS Sistem proti blokiranju. Sistem, ki se uporablja v avtomobilih za preprečevanje blokiranja koles.
ACC Prilagodljivi tempomat. Naprava, ki vzdržuje ustrezno varno razdaljo med premikajočimi se vozili.
AD Avtomatizirana vožnja. Avtomatski vozni sistem je izraz, ki ga uporablja Mercedes.
ADAS Napredni sistem za pomoč vozniku. Razširjen sistem podpore gonilnikom (kot rešitve Nvidia)
VPRAŠAJ Napredni inteligentni tempomat. Radarski prilagodljivi tempomat
AVGS Avtomatski krmilni sistem vozila. Avtomatiziran sistem za nadzor in vožnjo (na primer na parkirišču)
DIV Inteligentna vozila brez posadke. Pametni avtomobili brez voznikov
ECS Elektronske komponente in sistemi. Splošno ime za elektronsko opremo
Internet stvari Internet stvari. Internet stvari
NJEGOVO Inteligentni transportni sistemi. Inteligentni transportni sistemi
LIDAR Zaznavanje svetlobe in določanje razdalje. Naprava, ki deluje podobno kot radar – združuje laser in teleskop.
LKAS Sistem za pomoč pri ohranjanju voznega pasu. Sistem za ohranjanje voznega pasu
V2I Vozna infrastruktura. Komunikacija med vozilom in infrastrukturo
V2V Od vozila do vozila. Komunikacija med vozili
Načrt med drugim vključuje vzpostavitev infrastrukture za podporo komunikacije med vozili; za te namene bo dodeljena frekvenca 700 MHz.
Te informacije ne kažejo le, da se Nemčija resno ukvarja z razvojem motorizacija brez voznikov. Mimogrede, zaradi tega ljudje razumejo, da vozila brez posadke niso samo vozila, ultramoderni avtomobili, polnjeni s senzorji in radarji, ampak tudi celotni upravni, infrastrukturni in komunikacijski sistemi. Nima smisla voziti enega avtomobila.
Veliko podatkov
Delovanje plinskega sistema zahteva sistem senzorjev in procesorjev (1) za zaznavanje, obdelavo podatkov in hitro odzivanje. Vse to naj se dogaja vzporedno v milisekundnih intervalih. Druga zahteva za opremo je zanesljivost in visoka občutljivost.
Kamere, na primer, morajo imeti visoko ločljivost, da prepoznajo drobne podrobnosti. Poleg tega mora biti vse to trpežno, odporno na različne pogoje, temperature, udarce in morebitne udarce.
Neizogibna posledica uvedbe avtomobili brez voznikov je uporaba tehnologije Big Data, to je pridobivanje, filtriranje, vrednotenje in deljenje ogromnih količin podatkov v kratkem času. Poleg tega morajo biti sistemi varni, odporni na zunanje napade in motnje, ki lahko povzročijo večje nesreče.
Avtomobili brez voznikov vozili bodo le po posebej pripravljenih cestah. Zabrisane in nevidne črte na cesti ne pridejo v poštev. Inteligentne komunikacijske tehnologije – avto-avto in avto-infrastruktura, znane tudi kot V2V in V2I, omogočajo izmenjavo informacij med premikajočimi se vozili in okoljem.
Prav v njih znanstveniki in oblikovalci vidijo velik potencial, ko gre za razvoj avtonomnih avtomobilov. V2V uporablja frekvenco 5,9 GHz, ki jo uporablja tudi Wi-Fi, v pasu 75 MHz z dosegom 1000 m. Komunikacija V2I je nekaj veliko bolj kompleksnega in ne vključuje le neposredne komunikacije z elementi cestne infrastrukture.
Gre za celovito integracijo in prilagajanje vozila prometu ter interakcijo s celotnim sistemom vodenja prometa. Običajno je vozilo brez posadke opremljeno s kamerami, radarji in posebnimi senzorji, s katerimi »zaznava« in »čuti« zunanji svet (2).
Podrobni zemljevidi so naloženi v njegov pomnilnik, natančnejši od običajne avtomobilske navigacije. GPS navigacijski sistemi v vozilih brez voznika morajo biti izjemno natančni. Pomembna je natančnost na ducat centimetrov. Tako se stroj prilepi na pas.
1. Izdelava avtonomnega avtomobila
Svet senzorjev in izjemno natančnih zemljevidov
Sistem senzorjev je odgovoren za to, da se avto sam drži ceste. Ob straneh sprednjega odbijača sta običajno tudi dva dodatna radarja za zaznavanje drugih vozil, ki se približujejo z obeh strani na križišču. Na vogalih telesa so nameščeni štirje ali več drugih senzorjev za spremljanje morebitnih ovir.
2. Kaj vidi in čuti avtonomni avto
Sprednja kamera z 90-stopinjskim vidnim poljem prepozna barve, zato bo brala prometno signalizacijo in prometne znake. Senzorji razdalje v avtomobilih vam bodo pomagali vzdrževati ustrezno razdaljo do drugih vozil na cesti.
Prav tako bo zaradi radarja avto ohranil razdaljo do drugih vozil. Če ne zazna drugih vozil v krogu 30 metrov, bo lahko povečal svojo hitrost.
Drugi senzorji bodo pomagali odpraviti t.i. Slepe kote vzdolž poti in zaznavanje predmetov na razdalji, primerljivi z dolžino dveh nogometnih igrišč v vsako smer. Varnostne tehnologije bodo še posebej uporabne na prometnih ulicah in križiščih. Za dodatno zaščito avtomobila pred trki bo njegova največja hitrost omejena na 40 km/h.
W avto brez voznika srce Googla in najpomembnejši element oblikovanja je 64-žarkovni laser Velodyne, nameščen na strehi vozila. Naprava se zelo hitro vrti, zato vozilo okoli sebe »vidi« 360-stopinjsko sliko.
Vsako sekundo se zabeleži 1,3 milijona točk skupaj z njihovo razdaljo in smerjo gibanja. Tako se ustvari 3D model sveta, ki ga sistem primerja z zemljevidi visoke ločljivosti. Posledično se ustvarijo poti, s pomočjo katerih avto obide ovire in upošteva cestna pravila.
Poleg tega sistem prejema informacije od štirih radarjev, ki se nahajajo pred in za avtomobilom, ki določajo položaj drugih vozil in predmetov, ki se lahko nepričakovano pojavijo na cesti. Kamera, ki se nahaja ob vzvratnem ogledalu, zaznava luči in prometne znake ter nenehno spremlja položaj vozila.
Njegovo delo dopolnjuje inercialni sistem, ki prevzame sledenje položaja povsod, kjer signal GPS ne doseže – v predorih, med visokimi stavbami ali na parkiriščih. Uporablja se za vožnjo avtomobila: slike, zbrane pri ustvarjanju baze podatkov v obliki Google Street View, so podrobne fotografije mestnih ulic iz 48 držav po vsem svetu.
Seveda to ni dovolj za varno vožnjo in pot, ki jo uporabljajo Googlovi avtomobili (predvsem v zveznih državah Kalifornija in Nevada, kjer je vožnja pod določenimi pogoji dovoljena). avtomobili brez voznika) so med posebnimi potovanji natančno zabeleženi vnaprej. Google Cars deluje s štirimi plastmi vizualnih podatkov.
Dva izmed njih sta ultranatančna modela terena, po katerem se premika vozilo. Tretja vsebuje podroben načrt. Četrti je podatek primerjave fiksnih elementov pokrajine z gibljivimi (3). Poleg tega obstajajo algoritmi, ki izhajajo iz psihologije prometa, na primer signalizacija na majhnem vhodu, da želite prečkati križišče.
Morda se bo v popolnoma avtomatiziranem cestnem sistemu prihodnosti brez ljudi, ki jih je treba prisiliti, da nekaj razumejo, izkazalo za odveč, vozila pa se bodo premikala po vnaprej sprejetih pravilih in strogo opisanih algoritmih.
3. Kako Googlov Auto Car vidi svojo okolico
Ravni avtomatizacije
Stopnjo avtomatizacije vozila ocenjujemo po treh temeljnih kriterijih. Prva se nanaša na zmožnost sistema, da prevzame nadzor nad vozilom, tako pri premikanju naprej kot pri manevriranju. Drugo merilo se nanaša na osebo v vozilu in njeno sposobnost, da naredi kaj drugega kot da vozi vozilo.
Tretji kriterij vključuje obnašanje samega avtomobila in njegovo sposobnost "razumevanja" dogajanja na cesti. Mednarodno združenje avtomobilskih inženirjev (SAE International) razvršča avtomatizacijo cestnega prometa na šest stopenj.
V smislu avtomatizacijo od 0 do 2 je glavni dejavnik, ki je odgovoren za vožnjo, človek voznik (4). Najbolj napredne rešitve na teh ravneh vključujejo prilagodljivi tempomat (ACC), ki ga je razvil Bosch in se vse pogosteje uporablja v luksuznih vozilih.
Za razliko od tradicionalnega tempomata, ki od voznika zahteva, da nenehno spremlja razdaljo do vozila spredaj, opravi tudi minimalno delo za voznika. Številni senzorji, radarji in njihova povezava med seboj in z drugimi sistemi vozila (vključno s pogonom, zaviranjem) prisilijo avtomobil, opremljen s prilagodljivim tempomatom, da vzdržuje ne le nastavljeno hitrost, ampak tudi varno razdaljo od vozila pred spredaj.
4. Stopnje avtomatizacije v avtomobilih po SAE in NHTSA
Sistem bo po potrebi zaviral vozilo in upočasni samda se izognete trku z zadnjim delom vozila pred vami. Ko se razmere na cesti stabilizirajo, vozilo ponovno pospeši do nastavljene hitrosti.
Naprava je zelo uporabna na avtocesti in zagotavlja veliko višjo stopnjo varnosti kot tradicionalni tempomat, ki je ob nepravilni uporabi lahko zelo nevaren. Druga napredna rešitev, ki se uporablja na tej ravni, je LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist), aktivni sistem, zasnovan za izboljšanje varnosti vožnje z opozorilom, če nenamerno zapustite svoj pas.
Temelji na analizi slike - kamera, povezana z računalnikom, spremlja znake za omejevanje voznega pasu in v sodelovanju z različnimi senzorji voznika (na primer z vibriranjem sedeža) opozori na spremembo voznega pasu, ne da bi prižgal indikator.
Pri višjih stopnjah avtomatizacije, od 3 do 5, se postopoma uvaja več rešitev. Stopnja 3 je znana kot "pogojna avtomatizacija". Vozilo nato pridobiva znanje, torej zbira podatke o okolju.
Pričakovani reakcijski čas človeka voznika je v tej varianti povečan na nekaj sekund, pri nižjih nivojih pa je bil le sekundo. Sistem na vozilu nadzoruje samo vozilo in le po potrebi osebo obvesti o potrebnem posegu.
Slednji pa morda počne nekaj povsem drugega, na primer bere ali gleda film, pripravljen je na vožnjo le, ko je to potrebno. Na stopnjah 4 in 5 se ocenjeni človeški reakcijski čas poveča na nekaj minut, saj avto pridobi sposobnost samostojnega reagiranja na celotni cesti.
Takrat se človek lahko popolnoma neha zanimati za vožnjo in na primer gre spat. Predstavljena klasifikacija SAE je tudi neke vrste načrt avtomatizacije vozil. Ne edini. Ameriška agencija za varnost v cestnem prometu (NHTSA) uporablja razdelitev na pet ravni, od popolnoma človeških - 0 do popolnoma avtomatiziranih - 4.
