+79139857900

Технологические аспекты беспилотных автомобилей и автомобилей высокой степени автоматизации

27 апреля 2021 в 14:01

Идея беспилотных автомобилей или автономных транспортных средств не является новой для транспортной отрасли. В мировой автомобильной отрасли происходят структурные изменения: внедрение новых технологий, разработки автономных и подключённых автомобилей, переход многих компаний к стратегии производства электромобилей, а также создание новых форм мобильности – каршеринга и райд-шеринга.

 

 

В настоящее время системы автоматизации управления транспортным средством применяются в железнодорожном транспорте, авиации, городском метро, логистике, сельскохозяйственной отрасли, в отраслях тяжелой промышленности.  Сейчас многие транспортные средства на дорогах считаются полуавтономными, имея такие встроенные функции, как система помощи при парковке и автоматизированные системы торможения. Технология автономных транспортных средств основана на возможностях GPS, а также на передовых сенсорных системах, которые могут обнаруживать границы полос движения, знаки и сигналы, а также неожиданные препятствия. Хотя работа существующих на данный момент технологических решений в области автономного вождения не является идеальной, ожидается, что по мере ее совершенствования автономные транспортные средства будут внедряться все более активно: по прогнозу некоторых экспертов, до половины автомобилей, сходящих с конвейеров по всему миру, будут автономными.

Анализируя современное состояние рынка и планы развития автономного транспорта, стоит отметить тот факт, что большинство крупных автопроизводителей намерены выпустить свои модели в сегменте беспилотных автомобилей. На сегодняшний день существуют автомобили с разным уровнем автономности. Практически все они находятся в стадиях исследований и испытаний на дорогах общего пользования. Это стало возможным благодаря постоянному успешному внедрению компаниями инноваций в создаваемые ими транспортные средства. Уже более одного десятилетия существуют разнообразные системы помощи водителю (ADAS), встраиваемые в серийный выпуск автомобилей.

Более 250 компаний, занимающихся автономными транспортными средствами, включая автопроизводителей, поставщиков технологий, поставщиков услуг, и технологические стартапы предпринимают серьезные шаги для создания самоуправляемых автомобилей или автомобилей без водителя.

 

Эффективное функционирование транспортных средств с различной степенью автоматизации движения возможно за счёт работы специального компьютерного ПО, а также различных систем и датчиков. Работа систем автономных автомобилей основана на датчиках, сложных алгоритмах, системах машинного обучения и мощных процессорах, контролируемых специализированным программным обеспечением. Радиолокационные датчики отслеживают положение ближайших транспортных средств. Видеокамеры обнаруживают светофор, считывают дорожные знаки, отслеживают другие транспортные средства и ищут пешеходов. Датчики Lidar (обнаружение света и измерение дальности) используют импульсный лазерный свет для измерения расстояний, обнаружения краев дороги и определения разметки полос. Ультразвуковые датчики в колесах обнаруживают бордюры и другие транспортные средства при парковке.

Сложное программное обеспечение затем обрабатывает все эти сенсорные данные, прокладывает путь и посылает сигналы исполнительным механизмам автомобиля, которые управляют ускорением, торможением и рулевым управлением.

Жестко запрограммированные правила, алгоритмы обхода препятствий, прогнозное моделирование и распознавание объектов помогают программному обеспечению соблюдать правила дорожного движения и преодолевать препятствия.

 

От уровня автономности транспортного средства напрямую зависит общее количество датчиков, установленных систем, вычислительная мощность, обеспечивающая обработку данных компьютером. По современным оценкам, учитывая проводимые испытания в США, можно сделать вывод, что полностью автономный автомобиль (4-ый и 5-ый уровень автономности) генерирует объем данных в размере от 11 до 152 Тб в день.

Непрерывная эволюция автомобильных технологий направлена на обеспечение еще больших преимуществ в области безопасности и на создание систем автономного вождения (ADS), которые могут обеспечить полностью безопасное и комфортное вождение и свести к минимуму риск столкновений на дороге.

 Untitled-1

В соответствии с общепринятой классификацией различают 5 уровней автономности автомобиля. Эти уровни были разработаны Обществом автомобильных инженеров (SAE) и различаются в зависимости от степени участия человека в процессе вождения. Фактически, в их классификации шесть уровней, однако нулевой уровень подразумевает отсутствие автоматизации, то есть полный контроль человека над транспортным средством .

 

1. SAE 0. Нулевой уровень / Отсутствие автономности. Автомобили, относящиеся к данному уровню, имеют установленные системы активной безопасности (антиблокировочная, экстренного торможения и т.д.), но управление транспортным средством полностью осуществляется под контролем человека.

 

2. SAE 1. Первый уровень / Помощь водителю. На данном уровне водитель несет ответственность за все задачи, связанные с управлением автомобилем, включая ускорение, рулевое управление, торможение и мониторинг окружающей среды. В автомобиле есть система автоматизации вождения, которая помогает управлять маневрами или скоростью транспортного средства (но не тем и другим одновременно).

 

3. SAE 2. Второй уровень / Неполная автономность. На этом уровне система автоматизации в автомобиле может помогать как с рулевым управлением, так и с управлением скоростью, в то время как водитель по- прежнему несет ответственность за большинство критически важных для безопасности функций и самостоятельно контролирует окружающую обстановку. В настоящее время беспилотные автомобили 2-го уровня являются наиболее распространенным типом транспортных средств на дорогах.

 

4. SAE 3. Третий уровень / Условная автономность. Начиная с уровня 3 и выше, автомобиль самостоятельно контролирует окружающую среду, используя сенсорные технологии, и выполняет другие динамические задачи вождения, такие как торможение. Водитель-человек должен быть готов вмешаться, если произойдет сбой системы или возникнут другие непредвиденные ситуации во время вождения.

 

5. SAE 4. Четвёртый уровень / Высокая автономность. Уровень 4 соответствует высокому уровню автономности, когда автомобиль способен совершить всю поездку без какого-либо вмешательства со стороны водителя, даже в крайних случаях. Однако есть некоторые ограничения: водитель может переключить автомобиль в этот режим только при определенных условиях, таких как низкая плотность трафика, отсутствие заторов и др.

 

6. SAE 5. Пятый уровень / Полная автономность. Автопроизводители стремятся достичь пятого уровня автономного вождения, когда водитель просто указывает пункт назначения, а автомобиль берет на себя полный контроль и ответственность за все режимы движения. Таким образом, в автомобилях пятого уровня фактически отсутствует возможность для управления со стороны человека.

 Untitled-2

Каждая крупная технологическая или автомобильная компания, решив осуществлять деятельность в данном направлении, либо фокусируется на собственных разработках в сфере автономных транспортных средств, либо развивает сотрудничество с участниками рынка и позиционирует себя в этом сегменте.

По мнению аналитиков, несмотря на ряд открытых вопросов технического и правового характера, ожидается массовый выпуск автомобилей уровней SAE 3 и SAE 4 в течение ближайших 5 лет. Серийное производство автомобилей 5 уровня автономности (SAE 5) ожидается значительно позже.

Практически все крупные мировые автомобильные холдинги активно налаживают выпуск автомобилей 3-его уровня автономности. К примеру, самый последний Audi A8 оснащен системой Traffic Jam Pilot (TJP). TJP использует набор датчиков (лидар / радар / камеры) для мониторинга окружающей среды, позволяя водителю снимать ногу с педалей и разгоняться до скорости 37,3 миль в час (60 км/ч). Остальные датчики контролируют бдительность водителя, предлагая ему взять на себя управление, когда этого требуют условия.

 Untitled-3

Пилотные проекты по запуску автомобилей 4 уровня автономности активно реализуются дочерними компаниями Google, GM – Waymo и Cruise и др. Французская компания NAVYA уже выпускает и продает в США шаттлы и такси 4-го уровня, которые полностью работают на электроэнергии и могут развивать максимальную скорость до 55 миль в час. В 2020-м году компания Alphabet Waymo представила сервис беспилотного такси 4-го уровня автономности в Аризоне, где они тестировали беспилотные автомобили Safety без водителя на сиденье более года и проехали более 10 миллионов миль. Канадский поставщик автомобилей Magna разработал технологию (MAX4) для обеспечения возможностей уровня 4 как в городской среде, так и на шоссе. Они работают с Lyft над поставкой высокотехнологичных комплектов, которые превращают автомобили в беспилотные. Volvo и Baidu. Они также объявили о стратегическом партнерстве для совместной разработки электромобилей 4-го уровня, которые будут обслуживать рынок роботакси в Китае.

Такие компании как Waymo, Tesla, Apple и другие тестировали автомобили с уровнем SAE 5 на дорогах общего пользования во многих штатах США, где такая деятельность разрешена юридически. Однако, как отмечают эксперты в сфере AVs, потребуется более 10 лет для формирования необходимой регуляторной и технологической среды. С точки зрения технологий речь идёт о масштабном внедрении коммуникационных технологий V2X, требующей в том числе развёртывание нового поколения связи 5G. 

V2X расшифровывается как «автомобиль-подключенный-ко-всему» и использует радиотехнологии для обеспечения активной безопасности.  Машина сможет взаимодействовать со всем, что находится вокруг нее. Подключенные к Wi-Fi или сотовой связи автомобили, выезжающие, например, из-за угла, могут получить достаточный объем информации о местоположении друг друга и заранее изменить маршрут, чтобы избежать столкновения. В этом преимущество данной технологии перед камерами и радарами, которые могут отслеживать ситуацию только в непосредственной близости от машины.

Untitled-4

Данная технология позволит водителям и самоуправляемым автомобилям не только избежать столкновений, но также отправлять и получать все типы данных, чтобы помочь уравновесить городской трафик и сэкономить топливо.

Благодаря технологии V2X, подключенные автомобили в скором времени смогут сообщить водителю, что расположено впереди – вне его поля зрения. С 2017 года технология самоуправляемых автомобилей развивается настолько быстро, что трудно предсказать технические характеристики машин, которые будут сходить с конвейера к концу следующего десятилетия.

Еще одним преимуществом V2X перед другими сенсорами является ее диапазон. Сотовые и Wi-Fi-передатчики имеют гораздо больший диапазон, что позволяет им отправлять и получать данные намного быстрее и раньше. Диапазон других датчиков примерно составляет от 15 метров (~50 футов) до 75 метров (~250 футов).

Ожидается, что беспроводная связь станет играть гораздо более важную роль, чем в 2017 году. В первую очередь, пассажиры в салоне получат новые сервисы, базирующиеся на доступе в Интернет и определении местоположения, независимо от типа автомобиля – традиционного или автономного.  

 

Лого_Автонет

 

Лого_НП_ГЛОНАСС

Комментарии для сайта Cackle

Комментарии (0)

Нет комментариев
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии.
Авторизируйтесь или пройдите простой процесс регистрации.

Другие статьи

Photo

Температура под контролем

Ассортимент моделей компрессоров кондиционеров MAHLE очень широк и...

27 апр 2021 в 07:32

Подробнее >
Photo

Приводной ремень и шкивы

Компания Dayco, ведущий эксперт в области систем привода ГРМ и вспомогательных...

26 апр 2021 в 15:30

Подробнее >
Photo

Вождение автомобиля с изношенными деталями рулевого управления и подвески

Компоненты рулевого управления могут повреждаться. Причин тому немало -...

26 апр 2021 в 15:25

Подробнее >