LIDAR, laser, dan logika: Anatomi kendaraan otonom

Kendaraan otonom mendapatkan banyak perhatian akhir-akhir ini, dan jika ini yang terakhir CES bernubuat apa pun, tren teknologi ini memiliki dampak yang serius. Dengan perusahaan seperti Audi, Lexus, Dan Google Saat kita mencari cara untuk mendorong pengalaman berkendara ke abad ke-21, kita tidak jauh dari masa depan di mana mengemudi dilakukan oleh mesin – bukan manusia. Namun sebelum Anda dapat bergegas ke dealer setempat (bercanda; tidak ada satupun yang tersedia di dealer lokal Anda) untuk melihat sekilas tuan otomatis kami, Anda akan melihat satu kesamaan yang mencolok di hampir semua model: LIDAR. Kami tahu apa yang Anda pikirkan: Apa-DAR?

Laser Frikkin

Salah satu peralatan paling integral, mahal, dan mencolok yang ditemukan pada kendaraan otonom adalah sensor LIDAR mirip Death Star yang dipasang di atap. LIDAR, singkatan dari Light Detection and Ranging, adalah teknologi penginderaan jauh yang mengukur dan memetakan jarak ke target, serta karakteristik properti lainnya dari objek yang dilewatinya. LIDAR pada dasarnya memetakan lingkungannya dengan menyinari targetnya dengan sinar laser dan kemudian menganalisis cahaya tersebut untuk menghasilkan gambar digital resolusi tinggi.

Meskipun sensor LIDAR digunakan di hampir semua kendaraan penelitian otonom, teknologi ini telah diterapkan pada mobil dengan sistem kendali jelajah adaptif (ACC).

Pada kendaraan dengan ACC, perangkat LIDAR yang dipasang di bagian depan kendaraan, seperti bumper, digunakan untuk memantau jarak antara kendaraan tersebut dengan mobil di depannya. Jika kendaraan di depan melambat atau terlalu dekat, ACC secara mandiri mengerem untuk memperlambat kendaraan. Saat kondisi jalan terbuka, ACC memungkinkan kendaraan berakselerasi hingga kecepatan yang telah ditentukan oleh pengemudi. Lihat ulasan saya tentang Mercedes SL550 2013 untuk contoh kendaraan dengan cruise control adaptif.

Namun, sensor LIDAR yang dipasang di atap berfungsi sedikit berbeda, dan berperilaku serupa dengan apa yang Anda lihat di instalasi satelit di lapangan terbang atau di atas kapal penangkap ikan kecil.

Di sini kita memiliki piringan berputar rendah (katakanlah 1 rpm) yang mengumpulkan target jarak jauh dan beresolusi rendah pada objek lain (misalnya kapal atau pesawat lain). Umpan balik beresolusi rendah ini mungkin berfungsi untuk instalasi stasioner, namun kendaraan memerlukan citra beresolusi lebih tinggi dan jangkauan lebih dekat.

Meskipun bukan angka resmi, rpm dapat dihitung, katakanlah, Kendaraan AASRV Lexus, yang ditampilkan di CES, mungkin berputar pada 600 rpm. Peningkatan rpm ini memungkinkan kendaraan memetakan sekelilingnya dengan lebih detail, kecepatan (kurang dari a lusin milidetik), dan akurasi, yang sangat penting di jalan raya yang kondisinya terus-menerus berubah.

Saat ini, sensor LIDAR tidak dibuat sendiri, namun tersedia secara komersial – dan mahal. Oh sangat mahal. Sensor Velodyne yang paling mutakhir, misalnya, dapat berharga $70.000 per pop dan dapat ditemukan berputar secara menghipnotis di atas kendaraan penelitian Google, Lexus, dan Audi.

Peta jalan menuju otonomi

LIDAR mungkin merupakan teknologi tanpa pengemudi yang paling mencolok, tetapi seperti yang dikatakan Paul Williamsen, Manajer Global Pendidikan dan Pelatihan Bagi Lexus International, menurut saya, anatomi kendaraan otonom, termasuk LIDAR, mencakup empat hal yang relatif luas domain:

• Membuat kendaraan di mana Anda dapat mengontrol kemudi, penyaluran tenaga, dan pengereman – semuanya secara otomatis.
• Teknologi yang memungkinkan kendaraan merasakan lingkungan di sekitarnya
• Pemrosesan – apa yang ditentukan oleh kendaraan itu, keputusan apa yang diambilnya berdasarkan penginderaan terhadap apa yang terjadi di sekitarnya
• Output – tindakan apa yang dilakukan kendaraan berdasarkan pemrosesan tersebut

Gelombang masa depan

Selain LIDAR yang memberikan umpan balik sensorik, kendaraan otonom menggunakan teknologi yang tidak terlalu baru yang disebut radar gelombang milimeter, yang melibatkan berbagai sensor inframerah dan optik yang ditempatkan di depan, samping, dan belakang seperempat kendaraan.

Seperti yang pasti Anda ingat dari kelas sains sekolah menengah, radar gelombang milimeter memancarkan frekuensi yang sangat tinggi (pendek) panjang gelombang, yang ideal untuk mendeteksi objek (mobil, pejalan kaki, dan hewan besar) di dekat kendaraan sekitarnya.

Sensor inframerah dan optik sudah banyak digunakan pada kendaraan Audi, Lexus, Acura, Subaru, dan Mercedes saat ini. Lexus LS 460 tahun 2013, misalnya, olahraga yang disebut Advanced Pre-Collision System (A-PCS). Ini bekerja bersama dengan radar gelombang milimeter, proyektor inframerah dekat yang menghadap ke depan, dan kamera stereo yang dipasang di depan. Pada dasarnya, A-PCS dirancang untuk menghindari tabrakan kecepatan rendah dengan memindai kendaraan dalam jarak dekat hingga jauh, menentukan potensi tabrakan, dan memancarkan indikator audio visual jika ada bahaya, dan pada akhirnya beroperasi secara mandiri dengan menerapkan tindakan pengereman darurat.

Seperti yang Anda lihat, teknologi kendaraan otonom merupakan campuran dari protokol penginderaan dan pemrosesan. Sedangkan sensor radar gelombang milimeter dapat ditempatkan di dalam dan sekitar kendaraan, contohnya seperti yang terlihat pada prototipe Google dan Lexus, biasanya menampilkan lebih banyak sensor yang digantung pada braket kendaraan bumper. Hal ini memungkinkan penginderaan radar yang lebih besar ke sisi kendaraan, dibandingkan hanya ke depan. Dengan cara ini, informasi dapat dikumpulkan secara akurat di jalur, persimpangan jalan, dan persimpangan yang berdekatan.

Otak kelompok itu

Tentu saja, semua informasi ini perlu dikumpulkan dan diproses, itulah sebabnya kendaraan otonom sekarang dan di masa depan akan menggunakan komputer terpasang yang relatif kuat. Seperti yang dijelaskan oleh Paul Williamsen dari Lexus, “Kendaraan yang kami tunjukkan di CES sebenarnya memiliki sejumlah komputer bertenaga tinggi di bagasi mobil, komputer yang mungkin Anda dan saya miliki di desktop Anda.”

Sebaliknya, komputer yang saat ini menempati ruang di kendaraan kita relatif bodoh jika dibandingkan, sebagaimana dijelaskan lebih lanjut oleh Williamsen, “komputer yang paling kuat Komputer dalam kendaraan konvensional adalah komputer yang sangat sederhana, karena kita memerlukan keandalan yang mutlak dan lengkap, komputer tersebut bekerja pada kecepatan clock yang cukup lambat, komputer tersebut bekerja pada kecepatan clock yang cukup lambat, jumlah memori yang cukup rendah, dan dengan jumlah kata yang cukup sederhana dalam total pemrogramannya dan itu karena kita memerlukan tingkat jangkar kapal yang absolut. keandalan"

“Untuk penelitian kendaraan otonom kami menggunakan komputer… yang ratusan atau ribuan kali lebih kuat untuk melakukan pemrosesan mengumpulkan informasi dari gambar LIDAR yang kompleks dan informasi yang kami peroleh dari beberapa sensor radar gelombang milimeter.”

Mengemudi, tanpa pengemudi

Jadi kita punya LIDAR, kita punya radar gelombang milimeter, dan kita punya otak Autobot yang sangat kuat yang menjalankannya. Tapi apa sebenarnya yang mendorong Miss Daisy menjadi digital? Agar kendaraan otonom dapat berfungsi, ia perlu dikendalikan secara elektronik, otomatis, atau meminjam istilah yang lebih fiksi ilmiah, secara robotik. “Robot-robot” ini tidak akan menggulingkan pemerintah, namun dengan baik hati mengambil alih semua hal-hal kecil dalam berkendara. Lebih dari itu, mereka semua harus bekerja secara serempak dan, mungkin yang lebih penting, tidak bergantung pada masukan manusia.

Dalam kasus Toyota/Lexus, kendaraannya yaitu kendaraan hybrid sudah memiliki apa yang dimaksud oleh perusahaan sebagai “sistem hybrid canggih” yang mampu mengontrol pengereman, kemudi, dan secara elektronik percepatan. Bidang khusus teknologi kendaraan otonom ini sangat penting, dan merupakan salah satu alasan mengapa Google menggunakan hibrida Toyota/Lexus. Untuk melakukan hal ini, raksasa internet ini tidak perlu mengembangkan antarmukanya sendiri yang dikontrol secara elektronik, namun cukup sederhana mencari cara untuk merekayasa balik komunikasi yang memungkinkannya menciptakan berbagai kemudi, throttle, dan pengereman perintah.

Meskipun LIDAR merupakan teknologi tanpa pengemudi yang paling menonjol secara visual, setiap aspek dari kendaraan otonom secara halus terkait dengan bagian tengah yang berputar ini. Kontrol kemudi otomatis bergantung pada radar gelombang milimeter, sementara LIDAR yang dipasang di atap dengan panik mengumpulkan dan memetakan informasi penting. Informasi tersebut perlu diproses, dihitung, dan pada akhirnya dimasukkan kembali ke kontrol otomatis; sehingga melengkapi lingkaran tenang keajaiban otomotif ini.

Rekomendasi Editor

• Bagaimana sebuah van biru besar dari tahun 1986 membuka jalan bagi mobil tanpa pengemudi
• Apple Car akan sepenuhnya otonom tanpa masukan pengemudi, klaim orang dalam
• Ford mengungkapkan kendaraannya ditujukan untuk layanan mobil otonomnya
• Menumpang Audi AI: Me, city car otonom masa depan
• Warga California kini dapat mengirimkan belanjaan mereka dengan kendaraan otonom