Hur det självkörande systemet fungerar

Den tyska regeringen meddelade nyligen att den vill främja utvecklingen av teknik och planerar att skapa specialiserad infrastruktur på motorvägar. Alexander Dobrindt, tysk transportminister, meddelade att sträckan av motorväg A9 från Berlin till München kommer att byggas på ett sådant sätt att autonoma bilar kan färdas bekvämt längs hela sträckan.

Ordlista över förkortningar

magmuskler Antiblockeringssystem. Ett system som används i bilar för att förhindra hjullåsning.

ACC Adaptiv farthållare. En anordning som upprätthåller ett lämpligt säkerhetsavstånd mellan rörliga fordon.

AD Automatiserad körning. Automatiserat körsystem är en term som används av Mercedes.

ADAS Avancerat förarassistanssystem. Utökat drivrutinsstödsystem (som Nvidia-lösningar)

ASSK Avancerad intelligent farthållare. Radarbaserad adaptiv farthållare

AVGS Automatiskt fordonskontrollsystem. Automatiserat övervaknings- och körsystem (till exempel på en parkeringsplats)

DIV Obemannade intelligenta fordon. Smarta bilar utan förare

ECS Elektroniska komponenter och system. Allmänt namn för elektronisk utrustning

IoT Sakernas internet. Internet of Things

HANS Intelligenta transportsystem. Intelligenta transportsystem

LIDAR Ljusdetektering och avstånd. En enhet som fungerar på samma sätt som en radar - den kombinerar en laser och ett teleskop.

LKAS Körfältsassistentsystem. Filhållningsassistent

V2I Fordon-infrastruktur. Kommunikation mellan fordon och infrastruktur

V2V Fordon till fordon. Kommunikation mellan fordon

I planen ingår bland annat att skapa infrastruktur för att stödja kommunikation mellan fordon; för dessa ändamål kommer en frekvens på 700 MHz att tilldelas.

Denna information visar inte bara att Tyskland menar allvar med utvecklingen motorisering utan förare. Detta får förresten människor att förstå att obemannade fordon inte bara är själva fordon, ultramoderna bilar fyllda med sensorer och radar, utan också hela administrations-, infrastruktur- och kommunikationssystem. Det är ingen mening att köra en bil.

Mycket data

Driften av ett gassystem kräver ett system av sensorer och processorer (1) för detektering, databehandling och snabb respons. Allt detta bör ske parallellt med millisekunders intervall. Ett annat krav på utrustningen är tillförlitlighet och hög känslighet.

Kameror måste till exempel ha hög upplösning för att känna igen fina detaljer. Dessutom måste allt detta vara hållbart, beständigt mot olika förhållanden, temperaturer, stötar och eventuella stötar.

En oundviklig konsekvens av inledningen bilar utan förare är användningen av Big Data-teknik, det vill säga att erhålla, filtrera, utvärdera och dela enorma mängder data på kort tid. Dessutom ska systemen vara säkra, motståndskraftiga mot yttre angrepp och störningar som kan leda till större olyckor.

Bilar utan förare de kommer bara att köra på särskilt preparerade vägar. Suddiga och osynliga linjer på vägen är uteslutet. Intelligent kommunikationsteknik – bil-till-bil och bil-till-infrastruktur, även känd som V2V och V2I, möjliggör utbyte av information mellan rörliga fordon och miljön.

Det är i dem som forskare och designers ser betydande potential när det gäller att utveckla autonoma bilar. V2V använder frekvensen 5,9 GHz, som också används av Wi-Fi, i 75 MHz-bandet med en räckvidd på 1000 m. V2I-kommunikation är något mycket mer komplext och involverar inte bara direkt kommunikation med väginfrastrukturelement.

Detta är en omfattande integration och anpassning av fordonet till trafik och interaktion med hela trafikledningssystemet. Vanligtvis är ett obemannat fordon utrustat med kameror, radar och speciella sensorer med vilka det "uppfattar" och "känner" omvärlden (2).

Detaljerade kartor laddas in i dess minne, mer exakta än traditionell bilnavigering. GPS-navigeringssystem i förarlösa fordon måste vara extremt exakta. Noggrannhet till ett tiotal centimeter spelar roll. Sålunda håller maskinen fast vid bältet.

1. Bygga en autonom bil

En värld av sensorer och ultraexakta kartor

För det faktum att själva bilen fastnar på vägen är systemet med sensorer ansvarigt. Det finns också vanligtvis två extra radarer på sidorna av den främre stötfångaren för att upptäcka andra fordon som närmar sig från båda sidor i en korsning. Fyra eller fler andra sensorer är installerade i kroppens hörn för att övervaka eventuella hinder.

2. Vad en autonom bil ser och känner

Den främre kameran med ett 90-graders synfält känner igen färger, så den läser av trafiksignaler och vägskyltar. Avståndssensorer i bilar hjälper dig att hålla ett korrekt avstånd till andra fordon på vägen.

Tack vare radarn kommer bilen också att hålla avståndet till andra fordon. Om den inte upptäcker andra fordon inom en radie på 30 m kommer den att kunna öka hastigheten.

Andra sensorer kommer att hjälpa till att eliminera den så kallade. Döda vinklar längs rutten och detektering av föremål på ett avstånd som är jämförbart med längden på två fotbollsplaner i vardera riktningen. Säkerhetsteknik kommer att vara särskilt användbar på livliga gator och korsningar. För att ytterligare skydda bilen från kollisioner kommer dess topphastighet att begränsas till 40 km/h.

W bil utan förare hjärtat av Google och den viktigaste delen av designen är en 64-stråle Velodyne-laser monterad på taket av fordonet. Enheten roterar väldigt snabbt, så fordonet "ser" en 360-graders bild runt den.

Varje sekund registreras 1,3 miljoner punkter tillsammans med deras avstånd och rörelseriktning. Detta skapar en 3D-modell av världen, som systemet jämför med högupplösta kartor. Som ett resultat skapas rutter med hjälp av vilka bilen åker runt hinder och följer vägreglerna.

Dessutom tar systemet emot information från fyra radarer placerade framför och bakom bilen, som bestämmer positionen för andra fordon och föremål som oväntat kan dyka upp på vägen. En kamera placerad bredvid backspegeln plockar upp ljus och vägskyltar och övervakar kontinuerligt fordonets position.

Dess arbete kompletteras av ett tröghetssystem som tar över positionsspårning varhelst GPS-signalen inte når – i tunnlar, mellan höga byggnader eller på parkeringsplatser. Används för att köra bil: bilder som samlas in när du skapar en databas i form av Google Street View är detaljerade fotografier av stadsgator från 48 länder runt om i världen.

Detta räcker naturligtvis inte för säker körning och rutten som används av Googles bilar (främst i delstaterna Kalifornien och Nevada, där körning är tillåten under vissa förhållanden). bilar utan förare) registreras noggrant i förväg under speciella resor. Google Cars fungerar med fyra lager av visuell data.

Två av dem är ultraexakta modeller av terrängen som fordonet rör sig längs. Den tredje innehåller en detaljerad färdplan. Den fjärde är data för jämförelse av fasta element i landskapet med rörliga (3). Dessutom finns det algoritmer som följer av trafikens psykologi, till exempel signalerar vid en liten entré att man vill korsa en korsning.

Kanske, i ett helt automatiserat vägsystem i framtiden utan människor som behöver fås att förstå något, kommer det att visa sig vara överflödigt, och fordon kommer att röra sig enligt förantagna regler och strikt beskrivna algoritmer.

3. Hur Googles Auto Car ser sin omgivning

Automationsnivåer

Nivån på fordonsautomatisering utvärderas enligt tre grundläggande kriterier. Den första avser systemets förmåga att ta över kontrollen över fordonet, både när man kör framåt och vid manövrering. Det andra kriteriet gäller personen i fordonet och dennes förmåga att göra något annat än att köra fordonet.

Det tredje kriteriet handlar om själva bilens beteende och dess förmåga att "förstå" vad som händer på vägen. International Association of Automotive Engineers (SAE International) klassificerar vägtransportautomation i sex nivåer.

Ur synvinkel automation från 0 till 2, är den främsta faktorn som är ansvarig för körning den mänskliga föraren (4). De mest avancerade lösningarna på dessa nivåer inkluderar Adaptive Cruise Control (ACC), utvecklad av Bosch och används allt mer i lyxfordon.

Till skillnad från traditionell farthållare, som kräver att föraren ständigt övervakar avståndet till framförvarande fordon, gör den också ett minimalt arbete för föraren. Ett antal sensorer, radarer och deras gränssnitt med varandra och med andra fordonssystem (inklusive körning, bromsning) tvingar en bil utrustad med adaptiv farthållare att hålla inte bara en inställd hastighet, utan också ett säkert avstånd från fordonet framför.

4. Nivåer av automatisering i bilar enligt SAE och NHTSA

Systemet kommer att bromsa fordonet vid behov och sakta ner ensamför att undvika kollision med bakdelen av fordonet framför. När väglaget stabiliseras accelererar fordonet igen till den inställda hastigheten.

Enheten är mycket användbar på motorvägen och ger en mycket högre säkerhetsnivå än traditionell farthållare, som kan vara mycket farlig om den används på fel sätt. En annan avancerad lösning som används på denna nivå är LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist), ett aktivt system designat för att förbättra körsäkerheten genom att varna dig om du oavsiktligt lämnar din fil.

Den är baserad på bildanalys – en kamera kopplad till en dator övervakar filbegränsande skyltar och varnar i samarbete med olika sensorer föraren (till exempel genom vibrationer av sätet) om ett filbyte, utan att slå på indikatorn.

Vid högre automationsnivåer, från 3 till 5, introduceras successivt fler lösningar. Nivå 3 är känd som "villkorlig automatisering". Fordonet skaffar sig då kunskap, det vill säga samlar in data om miljön.

Den förväntade reaktionstiden för den mänskliga föraren i denna variant ökas till flera sekunder, medan den på lägre nivåer bara var en sekund. Systemet ombord styr själva fordonet och endast vid behov meddelar personen om det nödvändiga ingreppet.

Den senare kan dock göra något helt annat, som att läsa eller titta på en film, vara redo att köra endast när det behövs. På nivåerna 4 och 5 ökar den beräknade mänskliga reaktionstiden till flera minuter då bilen får förmågan att reagera självständigt under hela vägen.

Då kan en person helt sluta vara intresserad av att köra bil och till exempel gå och lägga sig. SAE-klassificeringen som presenteras är också ett slags fordonsautomationsritning. Inte den enda. American Highway Traffic Safety Agency (NHTSA) använder en uppdelning i fem nivåer, från helt mänskliga - 0 till helt automatiserade - 4.