LIDAR, ლაზერები და ლოგიკა: ავტონომიური მანქანის ანატომია

ავტონომიურ სატრანსპორტო საშუალებებს ბოლო დროს დიდი ყურადღება ექცევა და თუ ეს ბოლოა CES იწინასწარმეტყველა არაფერი, ეს არის ის, რომ ამ ტექნოლოგიურ ტენდენციას აქვს სერიოზული გარბენი. კომპანიებთან, როგორიცაა აუდი, ლექსუსი, და Google 21-ე საუკუნეში მართვის გამოცდილების გაყვანის გზების შესწავლით, ჩვენ არც თუ ისე შორს ვართ მომავლისგან, სადაც ავტომობილის მართვა ხდება მანქანით და არა ადამიანით. მაგრამ სანამ შენს ადგილობრივ დილერთან მიდიხარ (უბრალოდ ვხუმრობ; არცერთი მათგანი არ არის თქვენს ადგილობრივ დილერში) იმისათვის, რომ თვალი ადევნოთ ჩვენს ავტომატიზირებულ ბატონებს, თქვენ შეამჩნევთ ერთ გასაოცარ მსგავსებას პრაქტიკულად ყველა მოდელში: LIDAR. ჩვენ ვიცით, რას ფიქრობთ: რა-DAR?

ფრიკინის ლაზერები

ავტონომიურ მანქანაში ნაპოვნი ერთ-ერთი ყველაზე ინტეგრალური, ძვირადღირებული და შესამჩნევი მოწყობილობა არის სახურავზე დამონტაჟებული, სიკვდილის ვარსკვლავის მსგავსი LIDAR სენსორი. LIDAR, რომელიც ნიშნავს Light Detection and Ranging, არის დისტანციური ზონდირების ტექნოლოგია, რომელიც ზომავს და ასახავს მანძილს სამიზნეებამდე, ისევე როგორც მის გზაზე არსებული ობიექტების სხვა საკუთრების მახასიათებლებს. LIDAR არსებითად ასახავს მის მიმდებარე ტერიტორიის რუკებს ლაზერული შუქით ანათებს სამიზნეებს და შემდეგ აანალიზებს ამ შუქს მაღალი გარჩევადობის ციფრული გამოსახულების შესაქმნელად.

მიუხედავად იმისა, რომ LIDAR სენსორები გამოიყენება პრაქტიკულად ყველა ავტონომიურ კვლევით მანქანაში, ტექნოლოგია უკვე წარმოდგენილია მანქანებში ადაპტური კრუიზ კონტროლის სისტემებით (ACC).

ACC-ის მქონე მანქანებში, LIDAR მოწყობილობა, რომელიც დამონტაჟებულია მანქანის წინა მხარეს, ბამპერის მსგავსად, გამოიყენება ამ ავტომობილსა და მის წინ მყოფ ნებისმიერ მანქანას შორის მანძილის მონიტორინგისთვის. თუ წინ მყოფი ავტომობილი ანელებს ან ძალიან უახლოვდება, ACC დამოუკიდებლად აწესებს მუხრუჭებს ავტომობილის შესანელებლად. როდესაც გზის პირობები იხსნება, ACC საშუალებას აძლევს მანქანას დააჩქაროს მძღოლის მიერ წინასწარ განსაზღვრულ სიჩქარემდე. იხილეთ ჩემი მიმოხილვა 2013 წლის Mercedes SL550 მანქანის მაგალითი ადაპტური კრუიზ კონტროლით.

სახურავზე დამონტაჟებული LIDAR სენსორები ცოტა განსხვავებულად ფუნქციონირებს და იქცევა ისევე, როგორც ხედავთ სატელიტის ინსტალაციას აეროდრომზე ან პატარა თევზსაჭერ გემზე.

აქ ჩვენ გვაქვს დაბალი ტრიალი კერძი (ვთქვათ 1 rpm), რომელიც აგროვებს შორ მანძილზე, დაბალი გარჩევადობის დამიზნებით სხვა ობიექტებზე (სხვა გემები ან თვითმფრინავები, მაგალითად). დაბალი რეზოლუციის ეს გამოხმაურება შეიძლება იმუშაოს სტაციონარული ინსტალაციებისთვის, მაგრამ მანქანებს სჭირდებათ გაცილებით მაღალი გარჩევადობის გამოსახულება და ბევრად უფრო ახლო მანძილზე.

მიუხედავად იმისა, რომ არ არის ოფიციალური მაჩვენებლები, rpm ითვლიან, ვთქვათ, Lexus-ის AASRV მანქანაCES-ზე ნაჩვენები, შესაძლოა ბრუნდეს 600 ბრ/წთ-ზე. წუთებში ეს ზრდა საშუალებას აძლევს მანქანას მოახდინოს თავისი გარემოს რუკა უფრო დეტალურად, სიჩქარით (ა-ზე ნაკლები ათეული მილიწამი) და სიზუსტე, რაც აუცილებელია გზებზე, სადაც პირობები მუდმივად არის იცვლება.

ამჟამად, LIDAR სენსორები არ არის აშენებული სახლში, მაგრამ ისინი კომერციულად ხელმისაწვდომია - და ძვირია. ოჰ, ძალიან ძვირია. მაგალითად, Velodyne-ის უახლესი სენსორს შეუძლია 70 000$-ის ფასი მიიღოს თითო პოპში და მისი ნახვა შეიძლება ჰიპნოზურად ტრიალებს Google-ის, Lexus-ისა და Audi-ს კვლევით მანქანებზე.

ავტონომიის საგზაო რუკა

LIDAR შეიძლება იყოს უმართავი ტექნოლოგიის ყველაზე თვალსაჩინო ნაწილი, მაგრამ როგორც პოლ უილიამსენი, განათლებისა და ტრენინგის გლობალური მენეჯერი Lexus International-ისთვის, მეუბნება, ავტონომიური მანქანების ანატომია, მათ შორის LIDAR, მოიცავს ოთხ შედარებით ფართო დომენები:

• სატრანსპორტო საშუალების დამზადება, რომელშიც შეგიძლიათ მართოთ საჭის მართვა, დენის მიწოდება და გატეხვა - ყველაფერი ავტომატურად.
• ტექნოლოგია, რომელიც საშუალებას აძლევს მანქანას შეიგრძნოს გარემო მის გარშემო
• დამუშავება - რას განსაზღვრავს ეს მანქანა, რა გადაწყვეტილებებს იღებს იგი იმის გათვალისწინებით, თუ რა ხდება მის გარშემო
• გამომავალი - რა მოქმედებებს აკეთებს მანქანა ამ დამუშავების საფუძველზე

მომავლის ტალღა

გარდა იმისა, რომ LIDAR უზრუნველყოფს სენსორულ უკუკავშირს, ავტონომიური მანქანები იყენებენ არც ისე ახალ ტექნოლოგიას ე.წ. მილიმეტრიანი ტალღის რადარი, რომელიც მოიცავს სხვადასხვა ინფრაწითელ და ოპტიკურ სენსორებს, რომლებიც განთავსებულია წინა, გვერდითა და უკანა მხარეს. მანქანის მეოთხედი.

როგორც უდავოდ გახსოვთ საშუალო სკოლის სამეცნიერო კლასიდან, მილიმეტრიანი ტალღის რადარი ასხივებს უკიდურესად მაღალ სიხშირეს (მოკლე) ტალღის სიგრძე, რომელიც იდეალურია ობიექტების (მანქანები, ფეხით მოსიარულეები და დიდი ცხოველები) აღმოსაჩენად მანქანის უშუალოდ მიმდებარედ.

ინფრაწითელი და ოპტიკური სენსორები უკვე ძლიერად არის წარმოდგენილი Audi, Lexus, Acura, Subaru და Mercedes მანქანებში. Lexus-ის 2013 LS 460, მაგალითად, სპორტია რასაც ეწოდება Advanced Pre-Collision System (A-PCS). ეს მუშაობს მილიმეტრიანი ტალღის რადართან, ინფრაწითელ პროექტორებთან და წინა დამონტაჟებულ სტერეო კამერასთან ერთად. არსებითად, A-PCS შექმნილია იმისთვის, რომ თავიდან აიცილოს დაბალი სიჩქარის შეჯახება მანქანების სკანირებით ახლოდან შორს სიახლოვეს, პოტენციური შეჯახების განსაზღვრით, და აუდიოვიზუალური ინდიკატორების გამოშვება საფრთხის არსებობის შემთხვევაში და, საბოლოოდ, დამოუკიდებლად მუშაობას გადაუდებელი დამუხრუჭების საწინააღმდეგო ზომების გამოყენებით.

როგორც ხედავთ, ავტონომიური ავტომობილის ტექნოლოგია არის სენსორული და დამუშავების პროტოკოლების ნაზავი. მიუხედავად იმისა, რომ მილიმეტრიანი ტალღის სარადარო სენსორები შეიძლება განთავსდეს მანქანაში და მის გარშემო, ასეთი მაგალითები, როგორიცაა ნანახი როგორც Google-ის, ასევე Lexus-ის პროტოტიპებზე, როგორც წესი, უფრო მეტი სენსორია ჩამოკიდებული ავტომობილის ფრჩხილებიდან ბამპერები. ეს საშუალებას იძლევა კიდევ უფრო დიდი რადარის ზონდირება მანქანის გვერდებზე, განსხვავებით მხოლოდ წინა მხრიდან. ამ გზით ინფორმაციის ზუსტად შეგროვება შესაძლებელია მიმდებარე ზოლებზე, ქუჩებზე და კვეთაზე.

მტევნის ტვინი

რა თქმა უნდა, მთელი ეს ინფორმაცია საჭიროებს შეგროვებას და დამუშავებას, რის გამოც ავტონომიური მანქანები ახლა და მომავალში გამოიყენებენ შედარებით მძლავრ საბორტო კომპიუტერებს. როგორც Lexus-ის პოლ უილიამსენი განმარტავს, „მანქანას, რომელიც ჩვენ ვაჩვენეთ CES-ზე, რეალურად აქვს რამდენიმე მაღალი სიმძლავრის კომპიუტერი მანქანის საბარგულში, კომპიუტერები, რომლებიც მე და თქვენ შეიძლება გვქონდეს თქვენს სამუშაო მაგიდაზე“.

ამის საპირისპიროდ, კომპიუტერები, რომლებიც ამჟამად იკავებს ადგილს ჩვენს მანქანებში, შედარებით ბუნდოვანია, როგორც უილიამსენი განმარტავს, „ყველაზე ძლიერი. კომპიუტერი ჩვეულებრივ მანქანაში არის ძალიან მარტივი კომპიუტერი, რადგან ჩვენ გვჭირდება აბსოლუტური სრული საიმედოობა, ისინი მუშაობენ საკმაოდ ნელი საათის სიჩქარით, ისინი მუშაობენ მეხსიერების საკმაოდ დაბალი რაოდენობა და სიტყვების საკმაოდ მარტივი რაოდენობა მათ მთლიან პროგრამირებაში და ეს იმიტომ ხდება, რომ ჩვენ გვჭირდება აბსოლუტური ნავის წამყვანი დონეები საიმედოობა”

”ავტონომიური მანქანების კვლევისთვის ჩვენ ვიყენებთ კომპიუტერებს, რომლებიც ასობით ან ათასობით ჯერ უფრო ძლიერია დამუშავების გასაკეთებლად. შეაერთეთ LIDAR-ის რთული სურათების ინფორმაცია და ინფორმაცია, რომელსაც ჩვენ ვიღებთ მრავალი მილიმეტრიანი ტალღის რადარის სენსორებიდან.

მართვა, მძღოლის გამოკლებით

ასე რომ, ჩვენ გვაქვს LIDAR, გვაქვს მილიმეტრიანი ტალღის რადარი და გვაქვს ყოვლისშემძლე ავტობოტის ტვინი, რომელიც შოუს მართავს. მაგრამ რა არის რეალურად მამოძრავებელი ციფრული Miss Daisy? იმისთვის, რომ ავტონომიურმა მანქანამ იმუშაოს, საჭიროა მისი კონტროლი ელექტრონულად, ავტომატურად ან ბევრად უფრო სამეცნიერო-ფანტასტიური ტერმინის რობოტით სესხება. ეს "რობოტები" არ დაამხობენ მთავრობას, არამედ კეთილგანწყობილნი იქნებიან მართვის ყველა წვრილმანის ხელში. უფრო მეტიც, მათ ყველა უნდა იმუშაონ უნისონში და, რაც უფრო მნიშვნელოვანია, დამოუკიდებლად ადამიანური წვლილისგან.

Toyota/Lexus-ის შემთხვევაში, მის მანქანებს, კერძოდ მის ჰიბრიდულ მანქანებს, უკვე აქვთ ის, რასაც კომპანია მიუთითებს. როგორც "დახვეწილი ჰიბრიდული სისტემა", რომელსაც შეუძლია ელექტრონულად აკონტროლოს დამუხრუჭება, საჭე და აჩქარება. ავტონომიური ავტომობილების ტექნოლოგიის ეს კონკრეტული დომენი აუცილებელია და არის ერთ-ერთი მიზეზი იმისა, რის გამოც Google იყენებს Toyota/Lexus-ის ჰიბრიდებს. ამით, ინტერნეტ გიგანტს არ სჭირდება საკუთარი ელექტრონულად კონტროლირებადი ინტერფეისის შემუშავება, არამედ უბრალოდ გაერკვია კომუნიკაციების შებრუნების ინჟინერიის გზა, რომელიც საშუალებას აძლევს მას შექმნას სხვადასხვა საჭე, დროსელი და დამუხრუჭება ბრძანებებს.

მიუხედავად იმისა, რომ LIDAR, რა თქმა უნდა, არის ვიზუალურად ყველაზე გამორჩეული ტექნიკის მძღოლის გარეშე, ავტონომიური სატრანსპორტო საშუალების ყველა ასპექტი დელიკატურად არის გადაჯაჭვული ამ მბრუნავ ცენტრთან. საჭის ავტომატური კონტროლი დამოკიდებულია მილიმეტრიანი ტალღის რადარზე, ხოლო სახურავზე დამონტაჟებული LIDAR სასტიკად აგროვებს და ასახავს სასიცოცხლო ინფორმაციას. ეს ინფორმაცია უნდა დამუშავდეს, გამოითვალოს და საბოლოოდ დაუბრუნდეს ავტომატურ კონტროლს; რითაც სრულდება საავტომობილო ჯადოქრობის ეს ჰალციონური წრე.

რედაქტორების რეკომენდაციები

• როგორ გაუხსნა გზა 1986 წლის დიდმა ცისფერმა ფურგონმა თვითმართველ მანქანებს
• ინსაიდერები ამტკიცებენ, რომ Apple Car იქნება სრულად ავტონომიური მძღოლის შეყვანის გარეშე
• Ford ავლენს ავტომობილს, რომელიც განკუთვნილია მისი ავტონომიური მანქანების სერვისებისთვის
• Audi's AI-ით გასეირნება: მე, მომავლის ავტონომიური ქალაქის მანქანა
• კალიფორნიელებს უკვე შეუძლიათ სასურსათო პროდუქტების მიწოდება ავტონომიური მანქანებით