نحوه عملکرد سیستم خودران

دولت آلمان اخیراً اعلام کرده است که می‌خواهد توسعه فناوری را ارتقا دهد و قصد دارد زیرساخت‌های تخصصی در بزرگراه‌ها ایجاد کند. الکساندر دوبرینت، وزیر حمل و نقل آلمان، اعلام کرد که بخش بزرگراه A9 از برلین به مونیخ به گونه ای ساخته می شود که خودروهای خودران بتوانند به راحتی در کل مسیر حرکت کنند.

واژه نامه اختصارات

ABS سیستم ضد انسداد. سیستمی که در خودروها برای جلوگیری از قفل شدن چرخ ها استفاده می شود.

ACC کروز کنترل تطبیقی وسیله ای که فاصله ایمن مناسب بین وسایل نقلیه در حال حرکت را حفظ می کند.

AD رانندگی خودکار. سیستم رانندگی خودکار اصطلاحی است که مرسدس بنز از آن استفاده می کند.

ADAS سیستم کمک راننده پیشرفته سیستم پشتیبانی گسترده درایور (مانند راه حل های Nvidia)

ASSK کروز کنترل هوشمند پیشرفته کروز کنترل تطبیقی ​​مبتنی بر رادار

AVGS سیستم کنترل خودکار خودرو. سیستم نظارت و رانندگی خودکار (به عنوان مثال در پارکینگ)

DIV وسایل نقلیه هوشمند بدون سرنشین خودروهای هوشمند بدون راننده

ECS قطعات و سیستم های الکترونیکی نام عمومی تجهیزات الکترونیکی

IOT اینترنت اشیا اینترنت اشیا

به او سیستم های حمل و نقل هوشمند سیستم های حمل و نقل هوشمند

لیادور تشخیص نور و محدوده. دستگاهی که شبیه رادار کار می کند - لیزر و تلسکوپ را ترکیب می کند.

LKAS سیستم کمکی حفظ مسیر کمک حفظ خطوط

V2I خودرو-زیرساخت. ارتباط بین وسیله نقلیه و زیرساخت

V2V وسیله نقلیه به وسیله نقلیه ارتباط بین وسایل نقلیه

این طرح از جمله شامل ایجاد زیرساخت برای حمایت از ارتباطات بین وسایل نقلیه است. برای این منظور فرکانس 700 مگاهرتز اختصاص داده خواهد شد.

این اطلاعات نه تنها نشان می دهد که آلمان در توسعه جدی است موتورسازی بدون راننده. به هر حال، این باعث می شود مردم بفهمند که وسایل نقلیه بدون سرنشین نه تنها خود وسایل نقلیه، خودروهای فوق مدرن پر از حسگرها و رادارها، بلکه کل سیستم های اداری، زیرساختی و ارتباطی هستند. رانندگی با یک ماشین منطقی نیست.

داده های زیادی

عملکرد یک سیستم گازی به سیستمی از حسگرها و پردازشگرها (1) برای تشخیص، پردازش داده ها و واکنش سریع نیاز دارد. همه اینها باید به صورت موازی در فواصل میلی ثانیه اتفاق بیفتد. یکی دیگر از نیازهای تجهیزات، قابلیت اطمینان و حساسیت بالا است.

به عنوان مثال، دوربین ها باید وضوح بالایی داشته باشند تا جزئیات دقیق را تشخیص دهند. علاوه بر این، همه اینها باید بادوام، مقاوم در برابر شرایط مختلف، دما، ضربه و ضربه های احتمالی باشند.

نتیجه اجتناب ناپذیر مقدمه ماشین های بدون راننده استفاده از فناوری Big Data، یعنی به دست آوردن، فیلتر کردن، ارزیابی و به اشتراک گذاری حجم عظیمی از داده ها در مدت زمان کوتاه است. علاوه بر این، سیستم ها باید ایمن، مقاوم در برابر حملات و تداخل خارجی باشد که می تواند منجر به حوادث بزرگ شود.

ماشین های بدون راننده آنها فقط در جاده های مخصوص آماده شده رانندگی خواهند کرد. خطوط مبهم و نامرئی در جاده ها مطرح نیست. فن‌آوری‌های ارتباطی هوشمند - ماشین به ماشین و ماشین به زیرساخت، که با نام‌های V2V و V2I نیز شناخته می‌شوند، امکان تبادل اطلاعات بین وسایل نقلیه در حال حرکت و محیط را فراهم می‌کنند.

در آنها است که دانشمندان و طراحان پتانسیل قابل توجهی را در هنگام توسعه خودروهای خودران می بینند. V2V از فرکانس 5,9 گیگاهرتز که توسط Wi-Fi نیز استفاده می‌شود، در باند 75 مگاهرتز با برد 1000 متر استفاده می‌کند. ارتباطات V2I چیزی بسیار پیچیده‌تر است و تنها شامل ارتباط مستقیم با عناصر زیرساخت جاده‌ای نیست.

این یک ادغام و انطباق کامل وسیله نقلیه با ترافیک و تعامل با کل سیستم مدیریت ترافیک است. به طور معمول، یک وسیله نقلیه بدون سرنشین مجهز به دوربین‌ها، رادارها و حسگرهای ویژه‌ای است که با آنها دنیای خارج را «درک» و «احساس» می‌کند (2).

نقشه های دقیق در حافظه آن بارگذاری می شود، دقیق تر از ناوبری ماشین سنتی. سیستم های ناوبری GPS در وسایل نقلیه بدون راننده باید بسیار دقیق باشد. دقت تا ده یا چند سانتی متر مهم است. بنابراین، دستگاه به تسمه می چسبد.

1. ساخت یک ماشین خودمختار

دنیای حسگرها و نقشه های فوق دقیق

سیستم سنسورها مسئول این واقعیت است که خود خودرو به جاده می چسبد. همچنین معمولاً دو رادار اضافی در طرفین سپر جلو وجود دارد تا وسایل نقلیه دیگری را که از هر دو طرف در یک تقاطع نزدیک می شوند، شناسایی کنند. چهار یا چند سنسور دیگر در گوشه های بدنه نصب شده اند تا موانع احتمالی را زیر نظر بگیرند.

2. آنچه که یک خودروی خودمختار می بیند و احساس می کند

دوربین جلو با زاویه دید 90 درجه رنگ ها را تشخیص می دهد، بنابراین علائم راهنمایی و رانندگی و علائم جاده را می خواند. سنسورهای فاصله در خودروها به شما کمک می کند تا فاصله مناسبی با سایر وسایل نقلیه در جاده حفظ کنید.

همچنین به لطف رادار، خودرو فاصله خود را با سایر وسایل نقلیه حفظ می کند. اگر خودروهای دیگر را در فاصله 30 متری شناسایی نکند، می تواند سرعت خود را افزایش دهد.

سنسورهای دیگر به از بین بردن به اصطلاح کمک خواهند کرد. نقاط کور در طول مسیر و تشخیص اجسام در فاصله ای قابل مقایسه با طول دو زمین فوتبال در هر جهت. فناوری های ایمنی به ویژه در خیابان ها و تقاطع های شلوغ مفید خواهند بود. برای محافظت بیشتر خودرو از برخورد، حداکثر سرعت آن به 40 کیلومتر در ساعت محدود می شود.

W ماشین بدون راننده قلب گوگل و مهمترین عنصر طراحی، لیزر 64 پرتو Velodyne است که بر روی سقف خودرو نصب شده است. این دستگاه بسیار سریع می چرخد، بنابراین وسیله نقلیه یک تصویر 360 درجه از اطراف خود می بیند.

در هر ثانیه 1,3 میلیون نقطه به همراه مسافت و جهت حرکت آنها ثبت می شود. این یک مدل سه بعدی از جهان ایجاد می کند که سیستم آن را با نقشه های با وضوح بالا مقایسه می کند. در نتیجه مسیرهایی ایجاد می شود که خودرو به کمک آنها موانع را دور زده و قوانین جاده را رعایت می کند.

علاوه بر این، این سیستم اطلاعاتی را از چهار رادار واقع در جلو و پشت خودرو دریافت می کند که موقعیت سایر وسایل نقلیه و اشیایی را که ممکن است به طور غیرمنتظره در جاده ظاهر شوند را تعیین می کند. دوربینی که در کنار آینه دید عقب قرار دارد، چراغ ها و علائم راه را می گیرد و دائماً موقعیت خودرو را زیر نظر دارد.

کار آن با یک سیستم اینرسی تکمیل می شود که ردیابی موقعیت را به هر جایی که سیگنال GPS به آن نمی رسد - در تونل ها، بین ساختمان های بلند یا در پارکینگ ها، بر عهده می گیرد. برای رانندگی ماشین استفاده می‌شود: تصاویر جمع‌آوری‌شده هنگام ایجاد پایگاه‌داده‌ای که در قالب نمای خیابان Google تنظیم شده‌اند، عکس‌های دقیقی از خیابان‌های شهر از ۴۸ کشور در سراسر جهان هستند.

البته این برای رانندگی ایمن و مسیری که خودروهای گوگل از آن استفاده می کنند کافی نیست (عمدتا در ایالت های کالیفرنیا و نوادا که رانندگی در آن ها تحت شرایط خاصی مجاز است). ماشین های بدون راننده) از قبل در سفرهای ویژه به دقت ثبت می شوند. Google Cars با چهار لایه داده بصری کار می کند.

دو مورد از آنها مدل های بسیار دقیقی از زمینی هستند که وسیله نقلیه در امتداد آن حرکت می کند. سوم شامل یک نقشه راه دقیق است. چهارمین مورد، داده های مقایسه عناصر ثابت منظر با عناصر متحرک است (3). علاوه بر این، الگوریتم هایی وجود دارد که از روانشناسی ترافیک پیروی می کنند، به عنوان مثال، سیگنال دادن در ورودی کوچکی که می خواهید از یک تقاطع عبور کنید.

شاید در یک سیستم جاده‌ای کاملاً خودکار در آینده بدون افرادی که باید چیزی را درک کنند، کار اضافی باشد و وسایل نقلیه طبق قوانین از پیش اتخاذ شده و الگوریتم‌های کاملاً توصیف‌شده حرکت کنند.

3. ماشین خودکار گوگل چگونه اطراف خود را می بیند

سطح اتوماسیون

سطح اتوماسیون خودرو بر اساس سه معیار اساسی ارزیابی می شود. اولین مورد مربوط به توانایی سیستم برای به دست گرفتن کنترل خودرو، هم هنگام حرکت به جلو و هم هنگام مانور است. معیار دوم مربوط به شخص داخل وسیله نقلیه و توانایی او برای انجام کاری غیر از رانندگی با وسیله نقلیه است.

معیار سوم شامل رفتار خود خودرو و توانایی آن در "درک" اتفاقاتی است که در جاده می افتد. انجمن بین المللی مهندسین خودرو (SAE International) اتوماسیون حمل و نقل جاده ای را در شش سطح طبقه بندی می کند.

از نظر اتوماسیون از 0 تا 2 عامل اصلی رانندگی، راننده انسان است (4). پیشرفته ترین راه حل ها در این سطوح شامل کنترل کروز تطبیقی ​​(ACC) است که توسط بوش توسعه یافته و به طور فزاینده ای در خودروهای لوکس استفاده می شود.

برخلاف کروز کنترل سنتی، که راننده را ملزم به نظارت دائمی فاصله تا وسیله نقلیه جلویی می‌کند، همچنین حداقل کار را برای راننده انجام می‌دهد. تعدادی از سنسورها، رادارها و رابط آنها با یکدیگر و با سایر سیستم‌های خودرو (از جمله درایو، ترمز) یک خودروی مجهز به کروز کنترل تطبیقی ​​را مجبور می‌کند تا نه تنها سرعت تعیین‌شده، بلکه فاصله ایمن از خودروی جلویی را نیز حفظ کند.

4. سطوح اتوماسیون در خودروها طبق SAE و NHTSA

سیستم در صورت نیاز خودرو را ترمز می کند و به تنهایی سرعت خود را کاهش دهیدبرای جلوگیری از برخورد با عقب خودروی جلویی. هنگامی که شرایط جاده تثبیت می شود، خودرو دوباره به سرعت تعیین شده شتاب می گیرد.

این دستگاه در بزرگراه ها بسیار مفید است و سطح ایمنی بسیار بالاتری نسبت به کروز کنترل سنتی ارائه می دهد که در صورت استفاده نادرست می تواند بسیار خطرناک باشد. راه حل پیشرفته دیگری که در این سطح استفاده می شود، LDW (هشدار خروج از خط، کمک لاین) است، یک سیستم فعال برای بهبود ایمنی رانندگی با هشدار دادن به شما در صورت خروج ناخواسته از خط.

این مبتنی بر تجزیه و تحلیل تصویر است - دوربینی که به رایانه متصل است علائم محدود کننده خطوط را نظارت می کند و با همکاری سنسورهای مختلف به راننده (مثلاً با لرزش صندلی) در مورد تغییر مسیر بدون روشن کردن نشانگر هشدار می دهد.

در سطوح بالاتر اتوماسیون، از 3 تا 5، راه حل های بیشتری به تدریج معرفی می شوند. سطح 3 به عنوان "اتوماسیون شرطی" شناخته می شود. سپس وسیله نقلیه دانش کسب می کند، یعنی داده هایی را در مورد محیط جمع آوری می کند.

زمان واکنش مورد انتظار راننده انسان در این نوع به چند ثانیه افزایش یافته است، در حالی که در سطوح پایین تر فقط یک ثانیه بود. سیستم سواری خود خودرو را کنترل می کند و فقط در صورت لزوم مداخله لازم را به فرد اطلاع می دهد.

با این حال، دومی ممکن است به طور کلی کار دیگری انجام دهد، مانند خواندن یا تماشای یک فیلم، آماده بودن برای رانندگی فقط در صورت لزوم. در سطوح 4 و 5، زمانی که ماشین توانایی واکنش مستقل در کل جاده را به دست می‌آورد، زمان واکنش انسان تخمینی به چند دقیقه افزایش می‌یابد.

آن وقت فرد می تواند به طور کامل از علاقه به رانندگی دست بکشد و مثلاً بخوابد. طبقه بندی SAE ارائه شده نیز نوعی طرح اتوماسیون خودرو است. نه تنها. آژانس ایمنی ترافیک بزرگراه آمریکا (NHTSA) از یک تقسیم به پنج سطح استفاده می کند، از کاملا انسانی - 0 تا کاملاً خودکار - 4.