LIDAR, lazeriai ir logika: autonominės transporto priemonės anatomija

Autonominės transporto priemonės pastaruoju metu sulaukia daug dėmesio, ir jei tai paskutinis CES pranašavo bet ką, ši technologijų tendencija turi rimtą ridą. Su tokiomis įmonėmis kaip Audi, Lexus, ir Google Ieškodami būdų, kaip vairavimo patirtį perkelti į 21-ąjį amžių, nesame toli nuo ateities, kai vairuoja mašina, o ne žmogus. Bet prieš tai galite skubėti pas vietinį pardavėją (juokauju; nė vienas iš jų nėra pas jūsų vietinį pardavėją), kad pamatytumėte mūsų automatizuotus viršininkus, pastebėsite vieną stulbinantį panašumą beveik visuose modeliuose: LIDAR. Mes žinome, ką tu galvoji: kas-DAR?

Frikin lazeriai

Viena iš labiausiai integruotų, brangiausių ir labiausiai pastebimų autonominėje transporto priemonėje esančių įrangos dalių yra ant stogo montuojamas į Mirties žvaigždę panašus LIDAR jutiklis. LIDAR, reiškiantis šviesos aptikimą ir atstumą, yra nuotolinio stebėjimo technologija, kuri matuoja ir atvaizduoja atstumą iki taikinių, taip pat kitas jo kelyje esančių objektų savybes. LIDAR iš esmės nustato aplinką, apšviesdamas savo taikinius lazerio šviesa ir analizuodamas tą šviesą, kad sukurtų didelės raiškos skaitmeninį vaizdą.

Nors LIDAR jutikliai naudojami beveik visose autonominėse tyrimų transporto priemonėse, ši technologija jau buvo naudojama automobiliuose su prisitaikančiomis pastovaus greičio palaikymo sistemomis (ACC).

Transporto priemonėse su ACC priekyje sumontuotas LIDAR įrenginys, kaip ir buferis, naudojamas atstumui tarp tos transporto priemonės ir bet kurio priešais važiuojančio automobilio stebėti. Jei priekyje važiuojanti transporto priemonė sulėtina greitį arba privažiuoja per arti, ACC savarankiškai nuspaudžia stabdžius, kad sulėtintų transporto priemonę. Atsivėrus kelio sąlygoms, ACC leidžia automobiliui įsibėgėti iki vairuotojo iš anksto nustatyto greičio. Peržiūrėkite mano apžvalgą apie 2013 metų Mercedes SL550 transporto priemonės su prisitaikančia pastovaus greičio palaikymo pavyzdžiu.

Tačiau ant stogo montuojami LIDAR jutikliai veikia šiek tiek kitaip ir elgiasi panašiai, kaip matote ant palydovo įrenginio aerodrome arba mažame žvejybos laive.

Čia mes turime mažai besisukantį lėkštę (tarkime, 1 aps./min.), surenkančią didelį atstumą, žemos skiriamosios gebos nukreipimą į kitus objektus (pavyzdžiui, kitus laivus ar orlaivius). Šis mažos raiškos grįžtamasis ryšys gali būti naudingas stacionariai įrenginiams, tačiau transporto priemonėms reikia daug didesnės skyros vaizdų ir daug artimesnio nuotolio.

Nors ir nėra oficialūs skaičiai, apsisukimų skaičius skaičiuojamas, tarkime, Lexus AASRV automobilis, rodomas CES, gali suktis 600 aps./min. Šis apsukų skaičiaus padidėjimas leidžia transporto priemonei detaliau ir greičiau (mažiau nei a keliolika milisekundžių) ir tikslumas, kuris yra būtinas kelyje, kuriame sąlygos nuolatos besikeičiantis.

Šiuo metu LIDAR jutikliai nėra gaminami viduje, tačiau jie yra parduodami ir brangūs. Oi kaip labai brangu. Pavyzdžiui, aukščiausios klasės Velodyne jutiklis gali atnešti 70 000 USD už popsą ir gali būti hipnotiškai besisukantis ant „Google“, „Lexus“ ir „Audi“ tyrimų transporto priemonių.

Kelias į autonomiją

LIDAR gali būti ryškiausias be vairuotojo technologijos elementas, tačiau, kaip teigia Paulas Williamsenas, pasaulinis švietimo ir mokymo vadovas Lexus International, man sako, autonominių transporto priemonių, įskaitant LIDAR, anatomija apima keturias gana plačias domenai:

• Sukurti transporto priemonę, kurioje galite valdyti vairavimą, galios tiekimą ir laužymą – visa tai automatiškai.
• Technologija, leidžianti automobiliui pajusti ją supančią aplinką
• Apdorojimas – ką ta transporto priemonė nustato, kokius sprendimus ji priima, pajutusi, kas vyksta aplink
• Išvestis – kokius veiksmus atlieka transporto priemonė, remdamasi tuo apdorojimu

Ateities banga

Be LIDAR, teikiančio jutiminį grįžtamąjį ryšį, autonominėse transporto priemonėse naudojama ne tokia nauja technologija, vadinama milimetrinių bangų radaras, apimantis įvairius infraraudonųjų ir optinius jutiklius, išdėstytus priekyje, šonuose ir gale transporto priemonės ketvirčių.

Kaip, be jokios abejonės, prisiminsite iš vidurinės mokyklos gamtos mokslų pamokos, milimetrinių bangų radaras skleidžia itin aukštą dažnį (trumpą) bangos ilgiai, kurie idealiai tinka objektams (automobiliams, pėsčiiesiems ir dideliems gyvūnams) aptikti transporto priemonėje apylinkes.

Dabartiniuose „Audi“, „Lexus“, „Acura“, „Subaru“ ir „Mercedes“ automobiliuose jau yra daug infraraudonųjų ir optinių jutiklių. Lexus 2013 LS 460Pavyzdžiui, sportuojant, vadinamą pažangia prieš susidūrimo sistema (A-PCS). Tai veikia kartu su milimetrinių bangų radaru, priekyje esančiais šalia infraraudonųjų spindulių projektoriais ir priekyje sumontuota stereokamera. Iš esmės A-PCS sukurtas taip, kad būtų išvengta susidūrimų mažu greičiu, nes nuskaito arti ar toli esančias transporto priemones ir nustato galimus susidūrimus, ir skleidžia garso ir vaizdo indikatorius, jei yra pavojus, ir galiausiai veikia autonomiškai, taikant avarinio stabdymo atsakomąsias priemones.

Kaip matote, autonominių transporto priemonių technologija yra jutimo ir apdorojimo protokolų mišinys. Nors milimetrinių bangų radaro jutikliai gali būti dedami į transporto priemonę ir aplink ją, tokie pavyzdžiai, kaip ir matomi „Google“ ir „Lexus“ prototipuose paprastai yra dar daugiau jutiklių, pakabintų ant transporto priemonės laikiklių buferiai. Tai leidžia dar geriau aptikti radarą transporto priemonės šonuose, o ne tik priekyje. Tokiu būdu galima tiksliai surinkti informaciją gretimose juostose, sankryžose ir sankryžose.

Krūvos smegenys

Žinoma, visą šią informaciją reikia rinkti ir apdoroti, todėl autonominės transporto priemonės dabar ir ateityje naudos gana galingus borto kompiuterius. Kaip paaiškina „Lexus“ atstovas Paulas Williamsenas: „Transporto priemonėje, kurią demonstravome CES, automobilio bagažinėje iš tikrųjų yra daug galingų kompiuterių – kompiuterių, kuriuos jūs ir aš galime turėti jūsų darbalaukyje.

Priešingai, kompiuteriai, šiuo metu užimantys vietą mūsų transporto priemonėse, yra palyginti silpni, kaip toliau aiškina Williamsenas, „galingiausi kompiuteris įprastoje transporto priemonėje yra labai paprastas kompiuteris, nes mums reikia visiško patikimumo, jie veikia gana lėtu laikrodžio greičiu, gana mažas atminties kiekis ir gana paprastas žodžių skaičius jų bendrame programoje, todėl mums reikia absoliutaus laivo inkaro lygio patikimumas“

„Autonominių transporto priemonių tyrimams naudojame kompiuterius, kurie yra šimtus ar tūkstančius kartų galingesni, kad galėtų apdoroti sudėti sudėtingų LIDAR vaizdų informaciją ir informaciją, kurią gauname iš kelių milimetrų bangų radaro jutiklių.

Vairavimas, atėmus vairuotoją

Taigi mes turime LIDAR, turime milimetrinių bangų radarą ir turime visagalias „Autobot“ smegenis, vedančias laidą. Bet kas iš tikrųjų varo skaitmeninę Miss Daisy? Kad autonominė transporto priemonė veiktų, ji turi būti valdoma elektroniniu būdu, automatiškai arba pasiskolinti kur kas labiau mokslinės fantastikos terminą – robotiškai. Šie "robotai" nenuvers valdžios, o maloniai perims visas vairavimo smulkmenas. Be to, jie visi turi dirbti vieningai ir, galbūt, dar svarbiau, nepriklausomai nuo žmogaus indėlio.

„Toyota“ / „Lexus“ atveju jos transporto priemonės, būtent hibridinės transporto priemonės, jau turi tai, ką bendrovė nurodo. kaip „sudėtinga hibridinė sistema“, galinti elektroniniu būdu valdyti stabdymą, vairavimą ir pagreitis. Ši konkreti autonominių transporto priemonių technologijų sritis yra labai svarbi ir yra viena iš priežasčių, kodėl „Google“ naudoja „Toyota“ / „Lexus“ hibridus. Tai darant interneto milžinui nereikia kurti savo elektroniniu būdu valdomos sąsajos, o paprasčiausiai sugalvokite būdą, kaip pakeisti ryšius, leidžiančius sukurti įvairius vairavimo, droselio ir stabdymo veiksmus komandas.

Nors LIDAR neabejotinai yra vizualiai ryškiausias be vairuotojo technologijos elementas, kiekvienas autonominės transporto priemonės aspektas yra subtiliai susipynęs su šiuo besisukančiu centru. Automatiniai vairavimo valdikliai priklauso nuo milimetrinių bangų radaro, o ant stogo montuojamas LIDAR pašėlusiai renka ir kartoja svarbią informaciją. Šią informaciją reikia apdoroti, apskaičiuoti ir galiausiai grąžinti į automatinius valdiklius; taip užbaigdamas šį lengvą automobilių magijos ratą.

Redaktorių rekomendacijos

• Kaip didelis mėlynas 1986 m. furgonas atvėrė kelią savarankiškai važiuojantiems automobiliams
• „Apple Car“ bus visiškai autonomiškas, be vairuotojo įvesties, teigia viešai neatskleista informacija
• „Ford“ pristato automobilį, skirtą autonominių automobilių servisams
• Pasivažinėjimas su „Audi AI“: aš – ateities autonominis miesto automobilis
• Kalifornijos gyventojai dabar savo bakalėjos prekes gali pristatyti autonominėmis transporto priemonėmis