LIDAR, laserit ja logiikka: autonomisen ajoneuvon anatomia

Autonomiset ajoneuvot ovat saaneet paljon huomiota viime aikoina, ja jos tämä kestää CES profetoi mitä tahansa, tällä tekniikalla on vakava mittarilukema. Yritysten kanssa, kuten Audi, Lexus, ja Google Kun tutkimme tapoja viedä ajokokemus 2000-luvulle, emme ole kaukana tulevaisuudesta, jossa ajaminen tapahtuu koneella – ei ihmisellä. Mutta ennen kuin voit kiirehtiä paikallisen jälleenmyyjän luo (vitsinä; mikään näistä ei ole paikallisella jälleenmyyjälläsi) nähdäksesi automatisoituja yliherrojamme, huomaat yhden hämmästyttävän samankaltaisuuden lähes kaikissa malleissa: LIDAR. Tiedämme mitä ajattelet: Mitä-DAR?

Frikkin laserit

Yksi integroiduimmista, kalleimmista ja havaittavimmista autonomisten ajoneuvojen varusteista on kattoon kiinnitetty Kuolemantähden kaltainen LIDAR-anturi. LIDAR, joka tulee sanoista Light Detection and Ranging, on kaukokartoitustekniikka, joka mittaa ja kartoittaa etäisyyden kohteisiin sekä muita reitillä olevien kohteiden ominaisuuksia. LIDAR pohjimmiltaan kartoittaa ympäristönsä valaisemalla kohteensa laservalolla ja analysoimalla sitten valoa korkearesoluutioisen digitaalisen kuvan luomiseksi.

LIDAR-antureita käytetään käytännössä kaikissa autonomisissa tutkimusajoneuvoissa, mutta tekniikkaa on jo esiintynyt autoissa, joissa on mukautuva vakionopeussäädin (ACC).

Autoissa, joissa on ACC, LIDAR-laitetta, joka on asennettu ajoneuvon etuosaan, kuten puskuriin, käytetään valvomaan kyseisen ajoneuvon ja sen edessä olevan auton välistä etäisyyttä. Jos edessä oleva ajoneuvo hidastaa vauhtia tai menee liian lähelle, ACC jarruttaa itsenäisesti hidastaakseen ajoneuvoa. Kun tieolosuhteet avautuvat, ACC antaa ajoneuvon kiihtyä kuljettajan ennalta asettamaan nopeuteen. Katso arvosteluani aiheesta 2013 Mercedes SL550 esimerkkinä mukautuvalla vakionopeudensäätimellä varustetusta ajoneuvosta.

Katolle asennettavat LIDAR-anturit toimivat kuitenkin hieman eri tavalla ja käyttäytyvät samalla tavalla kuin lentokentän satelliittiasennuksen päällä tai pienessä kalastusaluksessa.

Täällä meillä on alhaalla pyörivä lautanen (esim. 1 rpm), joka kerää pitkän kantaman, matalaresoluutioisen kohdistuksen muihin esineisiin (esimerkiksi muihin aluksiin tai lentokoneisiin). Tämä matalaresoluutioinen palaute saattaa toimia kiinteissä asennuksissa, mutta ajoneuvot tarvitsevat paljon korkeamman resoluution kuvia ja paljon lähempänä.

Vaikka ne eivät ole virallisia lukuja, kierrosluvuissa lasketaan esim. Lexuksen AASRV-auto, esitetty CES: ssä, saattaa pyöriä nopeudella 600 rpm. Tämän kierrosluvun nousun ansiosta ajoneuvo voi kartoittaa ympäristönsä yksityiskohtaisemmin, nopeudella (alle a tusina millisekuntia) ja tarkkuus, mikä on välttämätöntä tiellä, jossa olosuhteet ovat jatkuvat vaihtaa.

Tällä hetkellä LIDAR-antureita ei rakenneta talon sisällä, mutta niitä on kaupallisesti saatavilla – ja kalliita. Ai niin kovin kallista. Huippuluokan Velodyne-sensori voi esimerkiksi maksaa 70 000 dollaria per pop, ja se löytyy hypnoottisesti pyörivän Googlen, Lexuksen ja Audin tutkimusajoneuvojen päällä.

Tiekartta autonomiaan

LIDAR saattaa olla silmiinpistävin osa kuljettajatonta tekniikkaa, mutta kuten Paul Williamsen, Global Manager of Education and Training Lexus Internationalin osalta autonomisten ajoneuvojen anatomia, mukaan lukien LIDAR, käsittää neljä suhteellisen laajaa verkkotunnukset:

• Tehdään ajoneuvo, jossa voit hallita ohjausta, voimansiirtoa ja rikkoutumista – kaikki automaattisesti.
• Teknologia, jonka avulla ajoneuvo voi aistia ympäröivän ympäristön
• Prosessointi – mitä ajoneuvo määrittää, mitä päätöksiä se tekee sen perusteella, mitä sen ympärillä tapahtuu
• Tulos – mitä toimia ajoneuvo tekee tämän käsittelyn perusteella

Tulevaisuuden aalto

Sen lisäksi, että LIDAR tarjoaa sensorista palautetta, autonomiset ajoneuvot käyttävät ei niin uutta tekniikkaa nimeltä millimetriaaltotutka, joka sisältää erilaisia ​​infrapuna- ja optisia antureita, jotka on sijoitettu eteen, sivuille ja taakse neljäsosaa ajoneuvosta.

Kuten varmasti muistat lukion luonnontieteiden luokasta, millimetriaaltotutka lähettää erittäin korkean taajuuden (lyhyitä) aallonpituuksilla, joka on ihanteellinen kohteen (autot, jalankulkijat ja suuret eläimet) havaitsemiseen ajoneuvon välittömässä läheisyydessä läheisyyteen.

Infrapuna- ja optisia antureita on jo runsaasti nykyisissä Audi-, Lexus-, Acura-, Subaru- ja Mercedes-ajoneuvoissa. Lexuksen 2013 LS 460Esimerkiksi urheilussa, jota kutsutaan Advanced Pre-Collision System (A-PCS) -järjestelmäksi. Tämä toimii yhdessä millimetriaaltotutkan, etupuolella olevien infrapunaprojektoreiden ja eteen asennetun stereokameran kanssa. Pohjimmiltaan A-PCS on suunniteltu välttämään hitailla nopeuksilla tapahtuvia törmäyksiä skannaamalla ajoneuvoja läheltä kaukana ja määrittämällä mahdolliset törmäykset, ja lähettää audiovisuaalisia ilmaisimia, jos vaara on olemassa, ja lopulta toimia itsenäisesti käyttämällä hätäjarrutusvastatoimenpiteitä.

Kuten näet, autonominen ajoneuvotekniikka on sekoitus tunnistus- ja käsittelyprotokollia. Vaikka millimetriaaltotutkaanturit voidaan sijoittaa ajoneuvoon ja sen ympärille, tällaisia ​​esimerkkejä, kuten nähdyt sekä Google- että Lexus-prototyypeissä on tyypillisesti vielä enemmän antureita, jotka on ripustettu ajoneuvon kiinnikkeisiin puskurit. Nämä mahdollistavat entistä paremman tutkatunnistuksen ajoneuvon sivuille, toisin kuin vain etupuolelle. Näin tiedot voidaan kerätä tarkasti viereisiltä kaistoilta, poikkikaduilta ja risteyksistä.

Ryhmän aivot

Tietenkin kaikki tämä tieto on kerättävä ja käsiteltävä, minkä vuoksi autonomiset ajoneuvot käyttävät nyt ja tulevaisuudessa suhteellisen tehokkaita ajotietokoneita. Kuten Lexuksen Paul Williamsen selittää: "CES: ssä näyttelemässämme ajoneuvossa on itse asiassa useita suuritehoisia tietokoneita auton tavaratilassa, tietokoneita, jotka sinulla ja minulla saattaa olla työpöydälläsi."

Sitä vastoin ajoneuvoissamme tällä hetkellä tilaa vievät tietokoneet ovat suhteellisen hämäriä verrattuna, kuten Williamsen edelleen selittää, "tehokkain tietokone perinteisessä ajoneuvossa on hyvin yksinkertainen tietokone, koska tarvitsemme ehdottoman täydellisen luotettavuuden, ne toimivat melko hitaalla kellotaajuudella, ne toimivat melko vähän muistia ja melko yksinkertaisella määrällä sanoja niiden kokonaisohjelmoinnissa, ja tämä johtuu siitä, että tarvitsemme ehdottomia veneankkuritasoja. luotettavuus"

”Autonomien ajoneuvojen tutkimukseen käytämme tietokoneita… jotka ovat satoja tai tuhansia kertoja tehokkaampia prosessoimaan, koota yhteen monimutkaisten LIDAR-kuvien tiedot ja tiedot, jotka saamme useiden millimetriaaltojen tutka-antureista."

Ajaminen, miinus kuljettaja

Meillä on siis LIDAR, meillä on millimetriaaltotutka ja meillä on kaikki tehokkaat Autobot-aivot, jotka ohjaavat ohjelmaa. Mutta mikä itse asiassa ohjaa digitaalista Miss Daisyä? Jotta autonominen ajoneuvo toimisi, sitä on ohjattava elektronisesti, automaattisesti tai lainatakseni paljon tieteisfiktiivisempaa termiä, robotti. Nämä "robotit" eivät kaada hallitusta, vaan ottavat ystävällisesti haltuunsa kaikki ajamisen yksityiskohdat. Lisäksi heidän kaikkien on työskenneltävä yhdessä ja, mikä ehkä vielä tärkeämpää, riippumattomina ihmisen panoksesta.

Toyotan/Lexuksen tapauksessa sen ajoneuvoissa, nimittäin sen hybridiautoissa, on jo se, mihin yritys viittaa. "Kehittyneenä hybridijärjestelmänä", joka pystyy ohjaamaan elektronisesti jarrutusta, ohjausta ja kiihtyvyys. Tämä autonomisen ajoneuvotekniikan erityisalue on olennainen, ja se on yksi syy, miksi Google käyttää Toyota/Lexus-hybridejä. Näin tehdessään Internet-jättiläisen ei tarvitse kehittää omaa elektronisesti ohjattua käyttöliittymää, vaan yksinkertaisesti keksiä tapa peruuttaa tiedonsiirto, jonka avulla se voi luoda erilaisia ​​ohjausta, kaasua ja jarrutusta komentoja.

Vaikka LIDAR on varmasti visuaalisesti näkyvin kuljettajattoman tekniikan osa, autonomisen ajoneuvon jokainen osa on kietoutunut hienovaraisesti tähän pyörivään keskipisteeseen. Automaattiset ohjauslaitteet riippuvat millimetriaaltotutkasta, kun taas kattoon asennettu LIDAR kerää ja kartoittaa tärkeitä tietoja kiihkeästi. Nämä tiedot on käsiteltävä, laskettava ja lopulta palautettava automaattisille ohjauksille. täydentäen näin tämän autoteollisuuden taikuuden halcyon-kehän.

Toimittajien suositukset

• Kuinka iso sininen pakettiauto vuodelta 1986 tasoitti tietä itseajaville autoille
• Apple Car tulee olemaan täysin itsenäinen ilman kuljettajaa, sisäpiiriläiset väittävät
• Ford paljastaa auton, joka on tarkoitettu sen autonomisiin autopalveluihin
• Kyydissä Audin tekoälyllä: Minä, tulevaisuuden autonominen kaupunkiauto
• Kalifornialaiset voivat nyt toimittaa päivittäistavaransa autonomisilla ajoneuvoilla