Jak funguje samořídící systém
Německá vláda nedávno oznámila, že chce podporovat rozvoj technologií a plánuje vytvořit specializovanou infrastrukturu na dálnicích. Německý ministr dopravy Alexander Dobrindt oznámil, že úsek dálnice A9 z Berlína do Mnichova bude postaven tak, aby autonomní vozy mohly pohodlně projet celou trasu.
Slovníček zkratek
ABS Antiblokovací systém. Systém používaný v automobilech k zabránění zablokování kol.
ACC Adaptivní tempomat. Zařízení, které udržuje vhodnou bezpečnou vzdálenost mezi jedoucími vozidly.
AD Automatizované řízení. Automatizovaný systém jízdy je termín používaný Mercedesem.
ADAS Pokročilý asistenční systém řidiče. Rozšířený systém podpory ovladačů (jako řešení Nvidia)
ASSK Pokročilý inteligentní tempomat. Adaptivní tempomat založený na radaru
SRPEN Automatický systém řízení vozidla. Automatizovaný systém sledování a řízení (například na parkovišti)
DIV Bezpilotní inteligentní vozidla. Chytrá auta bez řidičů
ECS Elektronické komponenty a systémy. Obecný název pro elektronická zařízení
IoT Internet věcí. Internet věcí
ITS Inteligentní dopravní systémy. Inteligentní dopravní systémy
LIDAR Detekce světla a rozsah. Zařízení, které funguje podobně jako radar – kombinuje laser a dalekohled.
LKAS Asistenční systém pro jízdu v jízdním pruhu. Asistent pro jízdu v jízdním pruhu
V2I Vozidlo-infrastruktura. Komunikace mezi vozidlem a infrastrukturou
V2V Vozidlo k vozidlu. Komunikace mezi vozidly
Součástí plánu je mimo jiné vytvoření infrastruktury pro podporu komunikace mezi vozidly; pro tyto účely bude přidělena frekvence 700 MHz.
Tyto informace nejen ukazují, že Německo to s rozvojem myslí vážně motorizace bez řidičů. Mimochodem, díky tomu lidé chápou, že bezpilotní vozidla nejsou jen samotná vozidla, ultramoderní auta napěchovaná senzory a radary, ale také celé administrativní, infrastrukturní a komunikační systémy. Jezdit jedním autem nemá smysl.
Spousta dat
Provoz plynárenského systému vyžaduje systém senzorů a procesorů (1) pro detekci, zpracování dat a rychlou odezvu. To vše by mělo probíhat paralelně v milisekundových intervalech. Dalším požadavkem na zařízení je spolehlivost a vysoká citlivost.
Například fotoaparáty musí mít vysoké rozlišení, aby rozeznaly jemné detaily. To vše musí být navíc odolné, odolné vůči různým podmínkám, teplotám, otřesům a případným nárazům.
Nevyhnutelný důsledek úvodu auta bez řidiče je využití technologie Big Data, tedy získávání, filtrování, vyhodnocování a sdílení obrovského množství dat v krátkém čase. Kromě toho musí být systémy bezpečné, odolné vůči vnějším útokům a rušení, které může vést k velkým haváriím.
Auta bez řidičů budou jezdit pouze po speciálně upravených komunikacích. Rozmazané a neviditelné čáry na silnici nepřipadají v úvahu. Inteligentní komunikační technologie – car-to-car a car-to-infrastructure, také známé jako V2V a V2I, umožňují výměnu informací mezi jedoucími vozidly a okolím.
Právě v nich vědci a konstruktéři vidí významný potenciál, pokud jde o vývoj autonomních aut. V2V využívá frekvenci 5,9 GHz, kterou využívá i Wi-Fi, v pásmu 75 MHz s dosahem 1000 m. Komunikace V2I je něco mnohem složitějšího a nezahrnuje pouze přímou komunikaci s prvky silniční infrastruktury.
Jedná se o komplexní integraci a přizpůsobení vozidla provozu a interakci s celým systémem řízení dopravy. Bezpilotní prostředek je obvykle vybaven kamerami, radary a speciálními senzory, kterými „vnímá“ a „cítí“ vnější svět (2).
Do jeho paměti se načítají podrobné mapy, přesnější než tradiční automobilová navigace. Navigační systémy GPS ve vozidlech bez řidiče musí být extrémně přesné. Důležitá je přesnost na tucet centimetrů. Tím se stroj přilepí na pás.
1. Stavba autonomního auta
Svět senzorů a ultrapřesných map
Za to, že se auto samo drží na vozovce, může systém senzorů. Na bocích předního nárazníku jsou také obvykle dva přídavné radary pro detekci dalších vozidel přijíždějících z obou stran na křižovatce. V rozích karoserie jsou instalovány čtyři nebo více dalších senzorů pro sledování možných překážek.
2. Co vidí a cítí autonomní auto
Přední kamera s úhlem záběru 90 stupňů rozpoznává barvy, takže bude číst dopravní signály a dopravní značky. Snímače vzdálenosti v autech vám pomohou udržovat správnou vzdálenost od ostatních vozidel na silnici.
Také díky radaru si vůz udrží odstup od ostatních vozidel. Pokud nedetekuje jiná vozidla v okruhu 30 m, bude moci zvýšit rychlost.
Další senzory pomohou odstranit tzv. Slepá místa podél trasy a detekce objektů na vzdálenost srovnatelnou s délkou dvou fotbalových hřišť v každém směru. Bezpečnostní technologie se budou hodit především na frekventovaných ulicích a křižovatkách. Pro další ochranu vozu před kolizemi bude jeho maximální rychlost omezena na 40 km/h.
W auto bez řidiče srdcem Google a nejdůležitějším prvkem designu je 64paprskový laser Velodyne namontovaný na střeše vozidla. Zařízení se velmi rychle otáčí, takže vozidlo kolem sebe „vidí“ 360stupňový obraz.
Každou sekundu je zaznamenáno 1,3 milionu bodů spolu s jejich vzdáleností a směrem pohybu. Vznikne tak 3D model světa, který systém porovnává s mapami ve vysokém rozlišení. V důsledku toho se vytvářejí trasy, pomocí kterých auto objíždí překážky a dodržuje pravidla silničního provozu.
Systém navíc přijímá informace ze čtyř radarů umístěných před a za vozem, které určují polohu dalších vozidel a předmětů, které se mohou nečekaně objevit na vozovce. Kamera umístěná vedle zpětného zrcátka snímá světla a dopravní značky a nepřetržitě sleduje polohu vozidla.
Jeho práci doplňuje inerciální systém, který přebírá sledování polohy všude tam, kam nedosáhne signál GPS – v tunelech, mezi vysokými budovami nebo na parkovištích. Používá se k řízení auta: snímky shromážděné při vytváření databáze ve formě Google Street View jsou detailní fotografie ulic měst ze 48 zemí světa.
Pro bezpečnou jízdu a trasu, kterou využívají auta Google (hlavně ve státech Kalifornie a Nevada, kde je jízda za určitých podmínek povolena), to samozřejmě nestačí. auta bez řidiče) jsou během zvláštních cest předem přesně zaznamenány. Google Cars pracuje se čtyřmi vrstvami vizuálních dat.
Dva z nich jsou ultra přesné modely terénu, po kterém se vozidlo pohybuje. Třetí obsahuje podrobný plán. Čtvrtou jsou data srovnání pevných prvků krajiny s pohyblivými (3). Kromě toho existují algoritmy, které vyplývají z psychologie provozu, například signalizace u malého vjezdu, že chcete projet křižovatku.
Možná, že v plně automatizovaném silničním systému budoucnosti bez lidí, které je třeba přimět, aby něčemu rozuměli, se to ukáže jako nadbytečné a vozidla se budou pohybovat podle předem přijatých pravidel a přesně popsaných algoritmů.
3. Jak auto od Googlu vidí své okolí
Úrovně automatizace
Úroveň automatizace vozidla se hodnotí podle tří základních kritérií. První se týká schopnosti systému převzít kontrolu nad vozidlem, a to jak při pohybu vpřed, tak při manévrování. Druhé kritérium se týká osoby ve vozidle a její schopnosti dělat něco jiného než řídit vozidlo.
Třetím kritériem je chování samotného vozu a jeho schopnost „rozumět“ dění na silnici. Mezinárodní asociace automobilových inženýrů (SAE International) klasifikuje automatizaci silniční dopravy do šesti úrovní.
Z hlediska automatizace od 0 do 2 hlavním faktorem zodpovědným za řízení je lidský řidič (4). Mezi nejpokročilejší řešení na těchto úrovních patří adaptivní tempomat (ACC), vyvinutý společností Bosch a stále častěji používaný v luxusních vozidlech.
Na rozdíl od tradičního tempomatu, který vyžaduje, aby řidič neustále sledoval vzdálenost od vpředu jedoucího vozidla, odvede za řidiče také minimální množství práce. Řada senzorů, radarů a jejich propojení mezi sebou a s ostatními systémy vozidla (včetně pohonu, brzdění) nutí vůz vybavený adaptivním tempomatem udržovat nejen nastavenou rychlost, ale i bezpečnou vzdálenost od vpředu jedoucího vozidla.
4. Úrovně automatizace v automobilech podle SAE a NHTSA
Systém podle potřeby zabrzdí vozidlo a zpomalit sámaby nedošlo ke střetu se zadní částí vpředu jedoucího vozidla. Když se stav vozovky stabilizuje, vozidlo opět zrychlí na nastavenou rychlost.
Zařízení je velmi užitečné na dálnici a poskytuje mnohem vyšší úroveň bezpečnosti než tradiční tempomat, který může být při nesprávném použití velmi nebezpečný. Dalším pokročilým řešením používaným na této úrovni je LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist), aktivní systém určený ke zlepšení bezpečnosti jízdy tím, že vás varuje, pokud neúmyslně opustíte svůj jízdní pruh.
Je založen na obrazové analýze - kamera připojená k počítači sleduje značky omezující jízdní pruhy a ve spolupráci s různými senzory varuje řidiče (například vibracemi sedačky) na změnu jízdního pruhu, aniž by rozsvítil směrovku.
Na vyšších úrovních automatizace, od 3 do 5, se postupně zavádí více řešení. Úroveň 3 je známá jako „podmíněná automatizace“. Vozidlo pak získává znalosti, tedy sbírá data o životním prostředí.
Předpokládaná reakční doba lidského řidiče je u této varianty zvýšena na několik sekund, zatímco u nižších úrovní to byla pouze sekunda. Palubní systém ovládá vozidlo sám a pouze v případě potřeby vyrozumí osobu o nezbytném zásahu.
Ten však může dělat něco úplně jiného, například číst nebo sledovat film, být připraven řídit pouze v případě potřeby. Na úrovních 4 a 5 se odhadovaná doba reakce člověka prodlouží na několik minut, protože vůz získá schopnost nezávisle reagovat na celé silnici.
Člověk pak může úplně přestat mít zájem o řízení a jít třeba spát. Prezentovaná klasifikace SAE je také jakýmsi plánem automatizace vozidel. Ne jediný. Americká agentura pro bezpečnost silničního provozu (NHTSA) používá rozdělení do pěti úrovní, od plně lidských – 0 až po plně automatizované – 4.
