LIDAR, lézerek és logika: Egy autonóm jármű anatómiája

Az autonóm járművek mostanában nagy figyelmet kapnak, és ha ez utolsó A CES megjövendölte bármi, ez az, hogy ennek a technológiai irányzatnak komoly futásteljesítménye van. Olyan cégekkel, mint pl Audi, Lexus, és Google Ha a vezetési élményt a 21. századba toljuk, nem vagyunk messze attól a jövőtől, ahol a vezetést gépek végzik – nem ember. De mielőtt rohanna a helyi kereskedőhöz (csak viccelek; ezek egyike sem található meg a helyi kereskedőnél), hogy egy pillantást vessen automatizált vezéreinkre, szinte minden modellben szembetűnő hasonlóságot fog észrevenni: a LIDAR-t. Tudjuk, mire gondol: A mi-DAR?

Frikkin lézerek

Az autonóm járművek egyik legbeépítettebb, legdrágább és legfigyelemreméltóbb berendezése a tetőre szerelt, Halálcsillag-szerű LIDAR érzékelő. A LIDAR, amely a Light Detection and Ranging rövidítése, egy távérzékelési technológia, amely méri és leképezi a célpontok távolságát, valamint az útjába kerülő objektumok egyéb tulajdonságait. A LIDAR lényegében úgy térképezi fel környezetét, hogy lézerfénnyel világítja meg a célpontjait, majd ezt a fényt elemzi, hogy nagy felbontású digitális képet hozzon létre.

Míg a LIDAR érzékelőket gyakorlatilag minden autonóm kutatási járműben alkalmazzák, a technológia már az adaptív sebességtartó rendszerrel (ACC) felszerelt autókban is megjelent.

Az ACC-vel felszerelt járművekben a jármű elejére szerelt LIDAR eszköz, mint a lökhárító, a jármű és az előtte haladó autó közötti távolság figyelésére szolgál. Ha az elöl haladó jármű lelassul vagy túl közel kerül, az ACC önállóan fékez, hogy lelassítsa a járművet. Amikor az útviszonyok megnyílnak, az ACC lehetővé teszi a jármű számára, hogy a vezető által előre beállított sebességre gyorsítson. Tekintse meg a 2013-as Mercedes SL550 példa egy adaptív tempomattal rendelkező járműre.

A tetőre szerelt LIDAR érzékelők azonban egy kicsit másképp működnek, és hasonlóan viselkednek, mint amit egy repülőtéren vagy egy kis halászhajó fedélzetén látnánk.

Itt van egy alacsony forgású (mondjuk 1 ford./perc) tányérunk, amely nagy hatótávolságú, alacsony felbontású célzást tesz lehetővé más objektumokra (például más hajókra vagy repülőgépekre). Ez az alacsony felbontású visszacsatolás helyhez kötött telepítéseknél működhet, de a járműveknek sokkal nagyobb felbontású képekre van szükségük, és sokkal közelebbről.

Noha nem hivatalos adatok, a fordulatszámon pl. A Lexus AASRV járműve, amely a CES-en látható, 600 ford./perc sebességgel foroghat. Ez a fordulatszám-növekedés lehetővé teszi a jármű számára, hogy nagyobb részletességgel, sebességgel (kevesebb, mint a tucat ezredmásodperc), és a pontosság, ami elengedhetetlen egy olyan úton, ahol a körülmények állandóak változó.

Jelenleg a LIDAR érzékelőket nem házon belül építik, de kereskedelmi forgalomban kaphatók – és drágák. Ó, nagyon drága. Egy csúcskategóriás Velodyne érzékelő például 70 000 dollárba kerül, és hipnotikusan pörög a Google, a Lexus és az Audi kutatójárművein.

Útiterv az autonómiához

A LIDAR talán a vezető nélküli technológia legszembetűnőbb darabja, de Paul Williamsen, az oktatásért és képzésért felelős globális menedzser a Lexus International esetében az autonóm járművek anatómiája, beleértve a LIDAR-t is, négy viszonylag széles területet foglal magában. domainek:

• Olyan jármű készítése, amelyben a kormányzást, az erőleadást és a törést vezérelheti – mindezt automatikusan.
• Technológia, amely lehetővé teszi a jármű számára, hogy érzékelje a körülötte lévő környezetet
• A feldolgozás – mit határoz meg az adott jármű, milyen döntéseket hoz a körülötte zajló események érzékelése alapján
• A kimenet – milyen műveleteket hajt végre a jármű a feldolgozás alapján

A jövő hulláma

Amellett, hogy a LIDAR szenzoros visszacsatolást biztosít, az autonóm járművek egy nem túl új technológiát is alkalmaznak, az úgynevezett milliméter-hullámú radar, amely különféle infravörös és optikai érzékelőket foglal magában az elején, az oldalán és a hátulján egy jármű negyede.

Amint kétségtelenül emlékszik a középiskolai természettudományos órákról, a milliméteres hullámú radar rendkívül magas frekvenciát (rövidet) bocsát ki. hullámhossz, amely ideális tárgyak (autók, gyalogosok és nagyméretű állatok) észlelésére a jármű közvetlen közelében közelébe.

Az infravörös és optikai érzékelők már jelentős mértékben megtalálhatók a jelenlegi Audi, Lexus, Acura, Subaru és Mercedes járművekben. Lexus 2013-as LS 460például az úgynevezett Advanced Pre-Collision System (A-PCS). Ez a milliméterhullámú radarral, az előre néző infravörös kivetítőkkel és az előlapra szerelt sztereó kamerával együtt működik. Lényegében az A-PCS-t úgy tervezték, hogy elkerülje a kis sebességű ütközéseket azáltal, hogy átvizsgálja a közel-távol közelben lévő járműveket, és meghatározza a lehetséges ütközéseket, és audiovizuális jelzéseket bocsát ki, ha veszély áll fenn, és végül önállóan működik vészfékező ellenintézkedések alkalmazásával.

Mint látható, az autonóm járműtechnológia az érzékelési és feldolgozási protokollok keveréke. Míg milliméteres hullámú radarszenzorokat lehet elhelyezni a járműben és környékén, ilyen példák, mint például a látottak mind a Google, mind a Lexus prototípusain jellemzően még több érzékelőt tartalmaznak, amelyeket a jármű konzoljaira akasztottak. lökhárítók. Ezek még nagyobb radarérzékelést tesznek lehetővé a jármű oldalain, nem csak az elejére. Így a szomszédos sávokban, keresztutcákban és kereszteződésekben pontosan gyűjthetők az információk.

A csokor agya

Természetesen ezeket az információkat össze kell gyűjteni és feldolgozni, ezért az autonóm járművek most és a jövőben is viszonylag erős fedélzeti számítógépeket fognak használni. Ahogy a Lexus Paul Williamsen magyarázza: „A CES-en bemutatott járműben valójában számos nagy teljesítményű számítógép található az autó csomagtartójában, olyan számítógépek, amelyek Ön és én is az asztalon találhatók.”

Ezzel szemben a járműveinkben jelenleg helyet foglaló számítógépek ehhez képest viszonylag gyenge eszűek, ahogy Williamsen kifejti: „a legerősebb A hagyományos járműben lévő számítógép nagyon egyszerű számítógép, mert abszolút teljes megbízhatóságra van szükségünk, meglehetősen lassú órajelen működnek, meglehetősen kevés memóriával és meglehetősen egyszerű szószámmal a teljes programozásban, és ez azért van, mert abszolút horgonyszintre van szükségünk megbízhatóság"

„Az autonóm járművek kutatásához olyan számítógépeket használunk, amelyek több százszor vagy ezerszer erősebbek a feldolgozáshoz, összerakni az összetett LIDAR képek információit és a több milliméteres hullámhosszú radarérzékelőktől kapott információkat.”

Vezetés, mínusz a sofőr

Tehát van LIDAR, van milliméteres hullámú radarunk, és van egy mindenható Autobot agyunk, amely a műsort futtatja. De valójában mi mozgatja a digitális Miss Daisyt? Ahhoz, hogy egy autonóm jármű működjön, elektronikusan, automatikusan kell vezérelni, vagy egy sokkal tudományos-fantasztikusabb kifejezést kölcsönözve, robotosan. Ezek a „robotok” nem a kormányt fogják megbuktatni, hanem kedvesen átveszik a vezetés minden apróságát. Sőt, mindannyiuknak egységesen kell dolgozniuk, és ami talán még fontosabb, minden emberi beavatkozástól függetlenül.

A Toyota/Lexus esetében a járművei, nevezetesen a hibrid járművei már rendelkeznek azzal, amire a cég hivatkozik. „kifinomult hibrid rendszerként”, amely képes elektronikusan vezérelni a fékezést, a kormányzást, ill gyorsulás. Az autonóm járműtechnológia ezen sajátos területe alapvető fontosságú, és ez az egyik oka annak, hogy a Google Toyota/Lexus hibrideket használ. Ennek során az internetes óriáscégnek nem saját, elektronikusan vezérelt felületet kell kifejlesztenie, hanem egyszerűen találja ki a módját a kommunikáció visszafejtésének, amely lehetővé teszi a különféle kormányzás, fojtószelep és fékezés létrehozását parancsokat.

Bár a LIDAR minden bizonnyal a vezető nélküli technológia vizuálisan legszembetűnőbb darabja, az autonóm jármű minden aspektusa finoman összefonódik ezzel a forgó központi elemmel. Az automatizált kormányvezérlők a milliméteres hullámú radartól függenek, míg a tetőre szerelt LIDAR eszeveszetten gyűjti és térképezi fel a létfontosságú információkat. Ezeket az információkat fel kell dolgozni, ki kell számítani, és végül vissza kell juttatni az automatizált vezérlőknek; ezzel teljessé téve az autóipari varázslatok e halcyon körét.

Szerkesztői ajánlások

• Hogyan nyitotta meg az utat az önvezető autók előtt egy nagy kék furgon 1986-ból
• Az Apple Car teljesen autonóm lesz, vezetői beavatkozás nélkül, állítják a bennfentesek
• A Ford bemutatja az autonóm autók szolgáltatásaira szánt járművet
• Utazás az Audi mesterséges intelligenciájába: Én, a jövő autonóm városi autója
• A kaliforniaiak mostantól autonóm járművekkel szállíthatják ki élelmiszereiket