LIDAR, lāzeri un loģika: autonoma transportlīdzekļa anatomija

Autonomiem transportlīdzekļiem pēdējā laikā tiek pievērsta liela uzmanība, un ja tas ir pēdējais CES pravietoja jebko, šai tehnoloģiju tendencei ir nopietns nobraukums. Ar tādiem uzņēmumiem kā Audi, Lexus, un Google pētot veidus, kā virzīt braukšanas pieredzi 21. gadsimtā, mēs neesam tālu no nākotnes, kurā braukšanu veic mašīna, nevis cilvēks. Bet pirms jūs varat steigties pie sava vietējā izplatītāja (jokoju; neviens no tiem nav pie jūsu vietējā izplatītāja), lai redzētu mūsu automatizētos pārvaldniekus, jūs ievērosiet vienu pārsteidzošu līdzību gandrīz visos modeļos: LIDAR. Mēs zinām, ko jūs domājat: kas-DAR?

Frikin lāzeri

Viens no neatņemamākajiem, dārgākajiem un pamanāmākajiem aprīkojuma elementiem, kas atrodams autonomā transportlīdzeklī, ir uz jumta uzstādītais, Nāves zvaigznei līdzīgais LIDAR sensors. LIDAR, kas apzīmē gaismas noteikšanu un diapazonu, ir attālās uzrādes tehnoloģija, kas mēra un kartē attālumu līdz mērķiem, kā arī citus tā ceļā esošo objektu īpašības. LIDAR būtībā kartē savu apkārtni, izgaismojot savus mērķus ar lāzera gaismu un pēc tam analizējot šo gaismu, lai izveidotu augstas izšķirtspējas digitālo attēlu.

Lai gan LIDAR sensori tiek izmantoti praktiski visos autonomajos pētniecības transportlīdzekļos, šī tehnoloģija jau ir izmantota automašīnās ar adaptīvo kruīza kontroles sistēmu (ACC).

Transportlīdzekļos ar ACC transportlīdzekļa priekšpusē uzstādīta LIDAR ierīce, piemēram, buferis, tiek izmantota, lai uzraudzītu attālumu starp šo transportlīdzekli un jebkuru automašīnu, kas atrodas tā priekšā. Ja priekšā braucošais transportlīdzeklis samazina ātrumu vai pietuvojas pārāk tuvu, ACC neatkarīgi iedarbina bremzes, lai palēninātu transportlīdzekli. Kad ceļa apstākļi ir atvērti, ACC ļauj transportlīdzeklim paātrināties līdz vadītāja iepriekš iestatītajam ātrumam. Skatiet manu pārskatu par 2013. gada Mercedes SL550 piemēram, transportlīdzeklim ar adaptīvo kruīza kontroli.

Tomēr uz jumta uzstādītie LIDAR sensori darbojas nedaudz savādāk, un tie darbojas līdzīgi tam, ko jūs redzat uz satelīta instalācijas lidlaukā vai uz neliela zvejas kuģa.

Šeit mums ir zemi griežams šķīvis (teiksim, 1 apgr./min), kas savāc liela attāluma, zemas izšķirtspējas mērķauditorijas atlasi uz citiem objektiem (piemēram, citiem kuģiem vai lidmašīnām). Šīs zemās izšķirtspējas atsauksmes var noderēt stacionārām instalācijām, taču transportlīdzekļiem ir nepieciešami daudz augstākas izšķirtspējas attēli un daudz tuvāka diapazona.

Lai gan tie nav oficiāli skaitļi, apgriezieni minūtē tiek ņemti vērā, piemēram, Lexus AASRV automašīna, parādīts CES, var griezties pie 600 apgr./min. Šis apgriezienu skaita pieaugums ļauj transportlīdzeklim kartēt apkārtni ar detalizētāku ātrumu (mazāku par a desmit milisekundes) un precizitāte, kas ir būtiska uz brauktuves, kur apstākļi ir pastāvīgi mainās.

Pašlaik LIDAR sensori netiek ražoti iekšēji, taču tie ir komerciāli pieejami un dārgi. Ak, cik ļoti dārgi. Piemēram, jaunākais Velodyne sensors var maksāt 70 000 $ par popu, un to var atrast hipnotiski griežam virs Google, Lexus un Audi pētniecības transportlīdzekļiem.

Ceļvedis uz autonomiju

LIDAR varētu būt visievērojamākā bezvadītāja tehnoloģiju daļa, taču, kā norāda Pols Viljamsens, globālais izglītības un apmācības vadītājs Lexus International, man saka, autonomo transportlīdzekļu, tostarp LIDAR, anatomija ietver četras salīdzinoši plašas domēni:

• Izveidot transportlīdzekli, kurā jūs varat kontrolēt stūrēšanu, jaudas padevi un lūšanu – tas viss notiek automātiski.
• Tehnoloģija, kas ļauj transportlīdzeklim sajust apkārtējo vidi
• Apstrāde – ko šis transportlīdzeklis nosaka, kādus lēmumus tas pieņem, pamatojoties uz apkārt notiekošo sajūtu
• Izvade – kādas darbības transportlīdzeklis veic, pamatojoties uz šo apstrādi

Nākotnes vilnis

Papildus LIDAR, kas nodrošina sensoro atgriezenisko saiti, autonomie transportlīdzekļi izmanto ne tik jaunu tehnoloģiju, ko sauc milimetru viļņu radars, kas ietver dažādus infrasarkanos un optiskos sensorus, kas novietoti priekšpusē, sānos un aizmugurē transportlīdzekļa ceturtdaļas.

Kā jūs, bez šaubām, atceraties no vidusskolas zinātnes stundām, milimetru viļņu radars izstaro ārkārtīgi augstu frekvenci (īsu) viļņu garumi, kas ir ideāli piemērots objektu (automašīnu, gājēju un lielu dzīvnieku) noteikšanai transportlīdzekļa tuvumā tuvumā.

Infrasarkanie un optiskie sensori jau ir plaši izmantoti pašreizējos Audi, Lexus, Acura, Subaru un Mercedes transportlīdzekļos. Lexus 2013 LS 460piemēram, sporta, ko sauc par uzlaboto pirmssadursmes sistēmu (A-PCS). Tas darbojas kopā ar milimetru viļņu radaru, uz priekšu vērstiem infrasarkanajiem projektoriem un priekšpusē uzstādītu stereo kameru. Būtībā A-PCS ir izstrādāts, lai izvairītos no sadursmēm zemā ātrumā, skenējot transportlīdzekļus tuvējā vai tālā tuvumā, nosakot iespējamās sadursmes, un izstaro audiovizuālos indikatorus, ja pastāv briesmas, un galu galā darbojas autonomi, piemērojot avārijas bremzēšanas pretpasākumus.

Kā redzat, autonomā transportlīdzekļa tehnoloģija ir sensoru un apstrādes protokolu sajaukums. Lai gan milimetru viļņu radara sensorus var novietot transportlīdzeklī un ap to, šādi piemēri, piemēram, redzamie gan Google, gan Lexus prototipos parasti ir aprīkots ar vēl vairāk sensoru, kas piestiprināti pie transportlīdzekļa kronšteiniem. bamperi. Tie nodrošina vēl lielāku radara uztveršanu transportlīdzekļa sānos, nevis tikai priekšpusē. Tādā veidā var precīzi apkopot informāciju blakus joslās, šķērsielās un krustojumos.

Bara smadzenes

Protams, visa šī informācija ir jāapkopo un jāapstrādā, tāpēc autonomie transportlīdzekļi tagad un nākotnē izmantos salīdzinoši jaudīgus borta datorus. Kā skaidro Lexus pārstāvis Pols Viljamsens: "Transportlīdzeklī, kuru mēs demonstrējām CES, automašīnas bagāžniekā ir vairāki lieljaudas datori, datori, kas jums un man varētu būt uz jūsu darbvirsmas."

Turpretim datori, kas pašlaik aizņem vietu mūsu transportlīdzekļos, ir salīdzinoši vāji, salīdzinot, kā Viljamsens tālāk paskaidro, "visjaudīgākie dators parastajā transportlīdzeklī ir ļoti vienkāršs dators, jo mums ir nepieciešama absolūta pilnīga uzticamība, tie darbojas ar diezgan lēnu pulksteņa ātrumu, tie darbojas diezgan mazs atmiņas apjoms un diezgan vienkāršs vārdu skaits to kopējā programmā, un tas ir tāpēc, ka mums ir nepieciešams absolūts enkura līmenis uzticamība”

“Autonomu transportlīdzekļu izpētei mēs izmantojam datorus, kas ir simtiem vai tūkstošiem reižu jaudīgāki, lai veiktu apstrādi, apkopojiet informāciju par sarežģītajiem LIDAR attēliem un informāciju, ko iegūstam no vairākiem milimetru viļņu radara sensoriem.

Braukšana, atskaitot vadītāju

Tātad mums ir LIDAR, mums ir milimetru viļņu radars, un mums ir visspēcīgas Autobot smadzenes, kas vada šovu. Bet kas patiesībā virza digitālo Mis Deizijas jaunradi? Lai autonoms transportlīdzeklis darbotos, tas ir jāvada elektroniski, automātiski vai, aizņemoties daudz zinātniski izdomātu terminu, robotiski. Šie "roboti" negāzīs valdību, bet gan laipni pārņems visas braukšanas nianses. Turklāt viņiem visiem ir jāstrādā unisonā un, iespējams, vēl svarīgāk, neatkarīgi no cilvēka ieguldījuma.

Toyota/Lexus gadījumā tā transportlīdzekļiem, proti, hibrīdautomobiļiem, jau ir tas, uz ko atsaucas uzņēmums kā “sarežģīta hibrīdsistēma”, kas spēj elektroniski kontrolēt bremzēšanu, stūrēšanu un paātrinājums. Šī konkrētā autonomo transportlīdzekļu tehnoloģiju joma ir būtiska, un tas ir viens no iemesliem, kāpēc Google izmanto Toyota/Lexus hibrīdus. To darot, interneta gigantam nav jāizstrādā savs elektroniski kontrolēts interfeiss, bet gan vienkārši izdomāt veidu, kā mainīt sakarus, kas ļauj tai izveidot dažādas stūrēšanas, droseles un bremzēšanas komandas.

Lai gan LIDAR noteikti ir vizuāli visievērojamākā bezvadītāja tehnika, katrs autonomā transportlīdzekļa aspekts ir smalki savijies ar šo rotējošu centrālo elementu. Automātiskās stūres vadības ierīces ir atkarīgas no milimetru viļņu radara, savukārt uz jumta uzstādītais LIDAR izmisīgi apkopo un kartē svarīgu informāciju. Šī informācija ir jāapstrādā, jāaprēķina un galu galā jāievada atpakaļ uz automatizētajām vadīklām; tādējādi pabeidzot šo automobiļu burvju apli.

Redaktoru ieteikumi

• Kā liels zils furgons no 1986. gada pavēra ceļu pašbraucošām automašīnām
• Apple Car būs pilnībā autonoms, bez vadītāja iejaukšanās, apgalvo iekšējās personas
• Ford atklāj transportlīdzekli, kas paredzēts tā autonomo automašīnu pakalpojumiem
• Brauciens ar Audi AI: es, nākotnes autonomais pilsētas auto
• Kalifornieši tagad savus pārtikas produktus var piegādāt ar autonomiem transportlīdzekļiem