Как да направим автономно превозно средство

Как да направим автономно превозно средство

Източник: Machine Design

Когато мислим за автономни превозни средства, ние разглеждаме идеята за автомобил, който може да ни отведе от началната точка до местоназначението, без да е необходима човешка намеса.

Различни нива на автономия са определени от SAE International (Обществото на автомобилните инженери). Като се започне от ниво 0, което са нашите ежедневни комунални превозни средства, до ниво 5, които са превозни средства, при които не се изисква човешко взаимодействие. Понастоящем сме далеч от автоматизация на ниво 5, тъй като има много ситуации, в които автономните превозни средства не се справят добре. Но ако индустрията и академичните среди запазят добрата работа, рано или късно ще го достигнем. Когато това стане, нашите превозни средства повече няма да имат волани.

Тази публикация разглецда възможните технологии, които правят превозното средство автономно и как тези технологии са интегрирани заедно, за да позволят на автомобил, камион или джип да се движат по улиците автономно.

Първо, нека си представим, че имаме кола и искаме да я направим автономна. Има три основни елемента, от които тази кола ще се нуждае, за да се превърне в самоуправляваща се, а именно HDMap (карта с висока разделителна способност); геолокаторен оценител и организатор за движение. Преди да се заемем с разглеждането на тези ключови аспекти на автономните превозни средства, има няколко основни концепции, които трябва да разгледаме, като например сензорите.

Сензори, използвани в автономните превозни средства:

LIDAR: Стендовете за определяне на светлина и обхват, е метод за дистанционно наблюдение, който използва светлина под формата на импулсен лазер за измерване на обхвати (променливи разстояния) до Земята. Тази технология се използва за сканиране на пътища и сгради. С LIDAR сканирането генерираме облачна точка (буквално набор от точки), която може да бъде заредена и използвана за представяне на реалния свят.

Как да направим автономно превозно средство
Lidar сензор Velodyne HDL-64E — Източник: news.voyage.auto
Как да направим автономно превозно средство
Пример за LIDAR — Източник: news.voyagae.auto

Радар: представлява система за откриване, която използва радиовълни за определяне на обхвата, ъгъла или скоростта на обектите (вижте повече тук). Радарите са едни от най-простите сензори, които можем да имаме в автономно превозно средство. Разстоянието, което те достигат, е кратко, но са сравнително евтини в сравнение с LIDAR. В момента много превозни средства вече използват радар технологията за предотвратяване на сблъсъци по време на паркиране.

GPS: С прости думи всички знаем какво е GPS-ът. Когато използвате смартфона си, може да се наложи да се геолокирате някъде по планетата. Активирате вашия GPS и изведнъж можете да използвате Гугъл Карти или друга функционалност, работеща с геолокация. Ако желаете официалната дефиниция, тя гласи: „Глобалната система за позициониране (GPS), е сателитна радионавигационна система, собственост на правителството на САЩ и управлявана от ВВС на САЩ. Това е глобална навигационна спътникова система (GNSS), която предоставя геолокация и информация за времето на GPS приемник навсякъде по, или близо до Земята, където има безпрепятствена видимост до четири или повече GPS спътника (Вижте повече тук).“

Камера: Камератата е важна част в автономните превозни средства. Позволява им да идентифицират обекти и хора в реалния свят. Всичко това е благодарение на напредъка в компютърното зрение, който се случи през последните години. Благодарение на най-новото развитие в технологиите за машинно обучение, особено в конволюционните невронни мрежи, автономните превозни средства могат да използват камери за откриване на и идентификация на обекти.

Как да направим автономно превозно средство
Компютърно изображение от камера в автономен автомобил — Източник: electrek.co

Първи ключов аспект: HDMap (карта с висока разделителна способност)

Първото нещо, от което колата се нуждае, е да може да открие местоположението си. За да направи това, превозното средство трябва да има HDMap (карта с висока разделителна способност), която включва много данни за пътя и околността. Изграждането на HDMap изисква много усилия. Има компании, чиято единствена цел е да създават и поддържат актуални HDMaps.

LIDAR сканира за пътната настилка, компютърен зрителен анализ извлича пътнате сигнализация и създава обекти. Тези и повече стъпки са необходими при създаването на HDMap. Автономните превозни средства трябва винаги да знаят в коя лента се намират и маршрутът трябва да включва всички необходими промени в лентата. За това широко се използва една важна библиотека: LANENET. Изследователската статия, която определя ланетите, може да бъде намерена тук.

Как да направим автономно превозно средство
Пример за HDMap. Източник: TechCrunch

Втори ключов аспект: Оценител на състоянието

На второ място, колата се нуждае от оценител. Оценителят на състоянието ще координира входа от всички сензори в автономното превозно средство и ще създаде актуалната му геолокация в HDMap. Той ще получава информация от всякакви различни части на превозното средство.

Различните ситуации могат да благоприятстват и различни сензори. Например, ако превозното средство е в сграда, GPS сигналът може да не е надежден и оценителят на състоянието може да се наложи да разчита на други сензори като LIDAR, радар и движението на гумите, за да актуализира геолокацията на превозното средство. В същото време на магистрала може да има камион пред автомобила, който да блокира LIDAR сензора да възприеме светът пред превозното средство. В тази ситуация нашата самоуправляваща се кола ще бъде сляпа. Но с надеждна HDMap и GPS сигнал, тя ще има много добра представа какво предстои (кога е следващото кръстовище или изход).

Как да направим автономно превозно средство

В крайна сметка оценителят на състоянието ще получава и комбинира данни от множество сензори в автономното превозно средство. Не всички сензори изпращат данни с еднаква скорост. LIDAR системата може да осигури много пулсации за милисекунда, докато GPS отнема повече време за актуализиране. Оценителят трябва да хармонизира тази информация.

Трети ключов аспект: Организатор за движение

Организаторът за движение е частта от автономното превозно средство, отговаряща за движението. Ако възнамеряваме да преместим самоуправляваща се кола от точка А до Б, първият вариант може да е напред (или назад, или да завие). Организаторът за движение е отговорен да определи кои маневри са необходими, за да достигне превозното средство до дестинацията си. Например, оценителят на състоянието може да засече препятствие, което пречи на маршрута на превозното средство, тогава устройството за планиране на движение трябва да извика аварийно спиране. Когато е време превозното средство да смени лентата, организаторът на движение ще извика маневра за смяна на лентата. По същество, организаторът за движение е голям набор от алгоритмични данни, който действа въз основа на маршрута на превозното средство.

Заключение

Автономите презвозни средства са сложна система от взаимосвързани хардуерни и софтурени технологии, комбинирани с комплексен автоматизиран анализ на данни и машинно заучаване. Има много повече класове и алгоритми, които трябва да се вземат предвид при разработването на автономно превозно средство. Надяваме се, че тази публикация ще ви даде представа за основните от тях.

Ако желаете да започнете да работите в тази област, има няколко инструмента или конкретни знания, които трябва да имате, като умения за програмиране (Matlab / Python / C ++), дълбоко обучение (компютърна визия), географски информационни системи (GIS, това ще бъде полезно за изграждане на HDMap), Концепции за моделиране и симулации, наред с други неща.

За авторът

Георги Петров
Георги Петров
Георги е дългогодишен експерт в областта на информационните технологии, специализиран в архитектурния дизайн на компютърни среди и цялостни решения. В допълнение към професионалната си работа, Георги се интересува от решения за устойчив дизайн на обществото, насочени към решаване на проблемите, пред които е изправен светът и разработването на цялостни решения за устойчив дизайн, чрез хуманното прилагане и използване на системен подход, наука и технологии в социален аспект.
0 0 votes
Вашата оценка?
Subscribe
Notify of
0 Коментари
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x