Ako funguje samoriadiaci systém
Nemecká vláda nedávno oznámila, že chce podporovať rozvoj technológií a plánuje vytvorenie špecializovanej infraštruktúry na diaľniciach. Nemecký minister dopravy Alexander Dobrindt oznámil, že úsek diaľnice A9 z Berlína do Mníchova bude vybudovaný tak, aby autonómne autá mohli pohodlne jazdiť po celej trase.
Slovník skratiek
ABS Antiblokovací systém. Systém používaný v automobiloch na zabránenie zablokovaniu kolies.
ACC Adaptívny tempomat. Zariadenie, ktoré udržiava primeranú bezpečnú vzdialenosť medzi pohybujúcimi sa vozidlami.
AD Automatizovaná jazda. Automatizovaný systém jazdy je pojem, ktorý používa Mercedes.
ADAS Pokročilý asistenčný systém vodiča. Rozšírený systém podpory ovládačov (ako riešenia Nvidia)
ASSK Pokročilý inteligentný tempomat. Adaptívny tempomat založený na radare
AVGS Automatický riadiaci systém vozidla. Automatizovaný systém sledovania a riadenia (napríklad na parkovisku)
DIV Bezpilotné inteligentné vozidlá. Inteligentné autá bez vodičov
Endogénny Kanabinoidný Systém (ECS) Elektronické komponenty a systémy. Všeobecný názov pre elektronické zariadenia
IoT Internet vecí. Internet vecí
HIS Inteligentné dopravné systémy. Inteligentné dopravné systémy
LIDAR Detekcia svetla a rozsah. Zariadenie, ktoré funguje podobne ako radar – kombinuje laser a ďalekohľad.
LKAS Asistenčný systém udržiavania v jazdnom pruhu. Asistent udržiavania v jazdnom pruhu
V2I Vozidlo-infraštruktúra. Komunikácia medzi vozidlom a infraštruktúrou
V2V Vozidlo k vozidlu. Komunikácia medzi vozidlami
Súčasťou plánu je okrem iného aj vytvorenie infraštruktúry na podporu komunikácie medzi vozidlami; pre tieto účely bude pridelená frekvencia 700 MHz.
Tieto informácie nielen ukazujú, že Nemecko to myslí s rozvojom vážne motorizácia bez vodičov. Mimochodom, vďaka tomu ľudia chápu, že bezpilotné vozidlá nie sú len samotné vozidlá, ultramoderné autá nabité senzormi a radarmi, ale aj celé administratívne, infraštruktúrne a komunikačné systémy. Jazdiť jedným autom nemá zmysel.
Veľa údajov
Prevádzka plynárenského systému vyžaduje systém snímačov a procesorov (1) na detekciu, spracovanie údajov a rýchlu reakciu. To všetko by sa malo diať paralelne v milisekundových intervaloch. Ďalšou požiadavkou na zariadenie je spoľahlivosť a vysoká citlivosť.
Napríklad fotoaparáty musia mať vysoké rozlíšenie, aby rozpoznali jemné detaily. To všetko musí byť navyše trvácne, odolné voči rôznym podmienkam, teplotám, otrasom a prípadným nárazom.
Nevyhnutný dôsledok úvodu autá bez vodičov je využitie technológie Big Data, teda získavanie, filtrovanie, vyhodnocovanie a zdieľanie obrovského množstva dát v krátkom čase. Okrem toho musia byť systémy bezpečné, odolné voči vonkajším útokom a rušeniu, ktoré môže viesť k veľkým nehodám.
Autá bez vodičov budú jazdiť len po špeciálne upravených cestách. Rozmazané a neviditeľné čiary na ceste neprichádzajú do úvahy. Inteligentné komunikačné technológie – auto-auto a auto-infraštruktúra, známe aj ako V2V a V2I, umožňujú výmenu informácií medzi pohybujúcimi sa vozidlami a prostredím.
Práve v nich vidia vedci a dizajnéri významný potenciál, pokiaľ ide o vývoj autonómnych áut. V2V využíva frekvenciu 5,9 GHz, ktorú využíva aj Wi-Fi, v pásme 75 MHz s dosahom 1000 m. Komunikácia V2I je niečo oveľa komplexnejšie a nezahŕňa len priamu komunikáciu s prvkami cestnej infraštruktúry.
Ide o komplexnú integráciu a prispôsobenie vozidla premávke a interakciu s celým systémom riadenia dopravy. Bezpilotné vozidlo je zvyčajne vybavené kamerami, radarmi a špeciálnymi senzormi, pomocou ktorých „vníma“ a „cíti“ vonkajší svet (2).
Do jeho pamäte sa načítajú podrobné mapy, presnejšie ako tradičná automobilová navigácia. Navigačné systémy GPS vo vozidlách bez vodiča musia byť mimoriadne presné. Dôležitá je presnosť na tucet centimetrov. Takto sa stroj prilepí na pás.
1. Stavba autonómneho auta
Svet senzorov a ultra presných máp
Za to, že sa auto drží na ceste, je zodpovedný systém senzorov. Na bokoch predného nárazníka sa zvyčajne nachádzajú aj dva prídavné radary na detekciu iných vozidiel približujúcich sa z oboch strán na križovatke. V rohoch karosérie sú nainštalované štyri alebo viac ďalších senzorov na sledovanie možných prekážok.
2. Čo vidí a cíti autonómne auto
Predná kamera s 90-stupňovým pozorovacím uhlom rozpoznáva farby, takže bude čítať dopravné signály a dopravné značky. Snímače vzdialenosti v autách vám pomôžu udržiavať správnu vzdialenosť od ostatných vozidiel na ceste.
Aj vďaka radaru si auto udrží odstup od ostatných vozidiel. Ak nezaznamená iné vozidlá do 30 metrov, bude môcť zvýšiť rýchlosť.
Ďalšie senzory pomôžu eliminovať tzv. Slepé uhly pozdĺž trasy a detekcia objektov vo vzdialenosti porovnateľnej s dĺžkou dvoch futbalových ihrísk v každom smere. Bezpečnostné technológie sa budú hodiť najmä na frekventovaných uliciach a križovatkách. V záujme ďalšej ochrany auta pred kolíziami bude jeho maximálna rýchlosť obmedzená na 40 km/h.
W auto bez vodiča srdcom Google a najdôležitejším prvkom dizajnu je 64-lúčový laser Velodyne namontovaný na streche vozidla. Zariadenie sa veľmi rýchlo otáča, takže vozidlo okolo seba „vidí“ 360-stupňový obraz.
Každú sekundu sa zaznamená 1,3 milióna bodov spolu s ich vzdialenosťou a smerom pohybu. Vznikne tak 3D model sveta, ktorý systém porovnáva s mapami vo vysokom rozlíšení. V dôsledku toho sa vytvárajú trasy, pomocou ktorých auto obchádza prekážky a dodržiava pravidlá cestnej premávky.
Systém navyše prijíma informácie zo štyroch radarov umiestnených pred a za autom, ktoré určujú polohu ostatných vozidiel a predmetov, ktoré sa môžu nečakane objaviť na ceste. Kamera umiestnená vedľa spätného zrkadla zachytáva svetlá a dopravné značky a neustále monitoruje polohu vozidla.
Jeho prácu dopĺňa inerciálny systém, ktorý preberá sledovanie polohy všade tam, kde sa GPS signál nedostane – v tuneloch, medzi vysokými budovami alebo na parkoviskách. Používa sa na riadenie auta: snímky zozbierané pri vytváraní databázy vo forme Google Street View sú detailné fotografie ulíc miest zo 48 krajín sveta.
Na bezpečnú jazdu a trasu, ktorú využívajú autá Google (hlavne v štátoch Kalifornia a Nevada, kde je za určitých podmienok povolená jazda), to samozrejme nestačí. autá bez vodiča) sú počas špeciálnych ciest vopred presne zaznamenané. Google Cars pracuje so štyrmi vrstvami vizuálnych údajov.
Dva z nich sú veľmi presné modely terénu, po ktorom sa vozidlo pohybuje. Tretia obsahuje podrobnú cestovnú mapu. Štvrtým sú údaje porovnávajúce pevné krajinné prvky s pohyblivými (3). Okrem toho existujú algoritmy vychádzajúce z psychológie dopravy, ktoré napríklad pri malom vchode dávajú signál, že chcete prejsť cez križovatku.
Možno sa to v plne automatizovanom cestnom systéme budúcnosti bez ľudí, ktorých treba prinútiť niečo pochopiť, ukáže ako nadbytočné a vozidlá sa budú pohybovať podľa vopred prijatých pravidiel a presne opísaných algoritmov.
3. Ako auto od Googlu vidí svoje okolie
Úrovne automatizácie
Úroveň automatizácie vozidla sa hodnotí podľa troch základných kritérií. Prvý sa týka schopnosti systému prevziať kontrolu nad vozidlom pri pohybe vpred aj pri manévrovaní. Druhé kritérium sa týka osoby vo vozidle a jej schopnosti vykonávať niečo iné ako riadiť vozidlo.
Tretím kritériom je správanie samotného auta a jeho schopnosť „rozumieť“ tomu, čo sa deje na ceste. Medzinárodná asociácia automobilových inžinierov (SAE International) klasifikuje automatizáciu cestnej dopravy do šiestich úrovní.
Z hľadiska automatizácia od 0 do 2, hlavným faktorom zodpovedným za riadenie je ľudský vodič (4). Medzi najpokročilejšie riešenia na týchto úrovniach patrí adaptívny tempomat (ACC), vyvinutý spoločnosťou Bosch a čoraz častejšie používaný v luxusných vozidlách.
Na rozdiel od tradičného tempomatu, ktorý vyžaduje, aby vodič neustále sledoval vzdialenosť od vpredu idúceho vozidla, odvádza za vodiča aj minimálnu prácu. Množstvo senzorov, radarov a ich prepojenie medzi sebou a s ostatnými systémami vozidla (vrátane pohonu, brzdenia) robí z auta vybaveného adaptívnym tempomatom nielen udržiavanie nastavenej rýchlosti, ale aj bezpečnú vzdialenosť od vpredu idúceho vozidla.
4. Úrovne automatizácie v automobiloch podľa SAE a NHTSA
Systém podľa potreby zabrzdí vozidlo a spomaliť sámaby sa zabránilo kolízii so zadnou časťou vozidla vpredu. Keď sa podmienky na ceste stabilizujú, vozidlo opäť zrýchli na nastavenú rýchlosť.
Zariadenie je veľmi užitočné na diaľnici a poskytuje oveľa vyššiu úroveň bezpečnosti ako tradičný tempomat, ktorý môže byť pri nesprávnom používaní veľmi nebezpečný. Ďalším pokročilým riešením používaným na tejto úrovni je LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist), aktívny systém určený na zlepšenie bezpečnosti jazdy tým, že vás upozorní, ak neúmyselne opustíte svoj jazdný pruh.
Je založená na analýze obrazu – kamera napojená na počítač sleduje značky obmedzujúce jazdné pruhy a v spolupráci s rôznymi senzormi varuje vodiča (napríklad vibráciou sedadla) na zmenu jazdného pruhu bez zapnutia smerovky.
Na vyšších úrovniach automatizácie, od 3 do 5, sa postupne zavádzajú ďalšie riešenia. Úroveň 3 je známa ako „podmienená automatizácia“. Vozidlo potom získava poznatky, teda zbiera údaje o životnom prostredí.
Očakávaný reakčný čas ľudského vodiča sa v tomto variante zvyšuje na niekoľko sekúnd, pričom pri nižších úrovniach to bola len sekunda. Palubný systém riadi samotné vozidlo a len v prípade potreby upozorní osobu na nevyhnutný zásah.
Ten však môže robiť niečo úplne iné, napríklad čítať alebo pozerať film, byť pripravený jazdiť len vtedy, keď je to potrebné. Na úrovniach 4 a 5 sa odhadovaný reakčný čas človeka zvyšuje na niekoľko minút, pretože auto získava schopnosť nezávisle reagovať počas celej cesty.
Vtedy môže človek úplne prestať mať záujem o šoférovanie a ísť napríklad spať. Prezentovaná klasifikácia SAE je tiež akýmsi plánom automatizácie vozidiel. Nie jediný. Americká agentúra pre bezpečnosť cestnej premávky (NHTSA) používa rozdelenie do piatich úrovní, od plne ľudskej - 0 po plne automatizovanú - 4.
