ЛИДАР, ласери и логика: анатомија аутономног возила

Аутономна возила у последње време добијају велику пажњу, и ако ово потраје ЦЕС је прорекао било шта, то је да овај технолошки тренд има озбиљну километражу. Са компанијама попут Ауди, Лекус, и Гоогле истражујући начине да гурнемо искуство вожње у 21. век, нисмо далеко од будућности у којој се вози машина, а не човек. Али пре него што пожурите код свог локалног продавца (шалим се; ништа од тога није код вашег локалног дистрибутера) да бисте бацили поглед на наше аутоматизоване господаре, приметићете једну упадљиву сличност у готово свим моделима: ЛИДАР. Знамо шта мислите: шта-ДАР?

Фриккин ласери

Један од најинтегративнијих, најскупљих и најприметнијих делова опреме који се налази у аутономном возилу је ЛИДАР сензор на крову, сличан Звезди смрти. ЛИДАР, што је скраћеница за детекцију и домет светлости, је технологија даљинског откривања која мери и мапира растојање до циљева, као и друге карактеристике својстава објеката на путу. ЛИДАР у суштини мапира своју околину тако што осветљава своје мете ласерском светлошћу, а затим анализира ту светлост да би направио дигиталну слику високе резолуције.

Док се ЛИДАР сензори користе у готово свим аутономним истраживачким возилима, ова технологија је већ представљена у аутомобилима са прилагодљивим системима темпомат (АЦЦ).

У возилима са АЦЦ, ЛИДАР уређај монтиран на предњем делу возила, попут браника, користи се за праћење растојања између тог возила и било ког аутомобила испред њега. Ако возило испред успори или се превише приближи, АЦЦ независно примењује кочнице да успори возило. Када се услови на путу отворе, АЦЦ омогућава возилу да убрза до брзине коју је унапред одредио возач. Погледајте моју рецензију о Мерцедес СЛ550 2013 за пример возила са адаптивним темпоматом.

Међутим, ЛИДАР сензори постављени на кров функционишу мало другачије и понашају се слично ономе што бисте видели на врху сателитске инсталације на аеродрому или на малом рибарском броду.

Овде имамо тањир са малим окретајем (рецимо 1 о/мин) који прикупља велики домет, ниску резолуцију циљања других објеката (других пловила или авиона на пример). Ова повратна информација ниске резолуције може да функционише за стационарне инсталације, али возилима су потребне слике много веће резолуције и на много ближој удаљености.

Иако нису званичне бројке, број обртаја се рачуна на, рецимо, Лекусово ААСРВ возило, приказан на ЦЕС-у, може да се окреће при 600 обртаја у минути. Ово повећање броја обртаја омогућава возилу да мапира своју околину са већим детаљима, брзином (мање од а десетак милисекунди) и прецизност, која је неопходна на путу где су услови константни мењајући.

Тренутно се ЛИДАР сензори не израђују у компанији, али су комерцијално доступни – и скупи. Ох тако скупо. Врхунски Велодине сензор, на пример, може да донесе 70.000 долара по комаду и може се наћи како се хипнотички врти на Гоогле-овим, Лексусовим и Аудијевим истраживачким возилима.

Путоказ за аутономију

ЛИДАР би могао бити најупадљивији део технологије без возача, али као Пол Вилијамсен, глобални менаџер за образовање и обуку за Лекус Интернатионал, каже ми, анатомија аутономних возила, укључујући ЛИДАР, обухвата четири релативно широка домени:

• Прављење возила у коме можете да контролишете управљање, испоруку снаге и ломљење – све аутоматски.
• Технологија која омогућава возилу да осети околину око себе
• Обрада – шта то возило одређује, које одлуке доноси на основу осећаја шта се дешава око њега
• Резултат – које радње возило чини на основу те обраде

Талас будућности

Поред ЛИДАР-а који пружа сензорну повратну информацију, аутономна возила користе не тако нову технологију тзв радар милиметарских таласа, који укључује различите инфрацрвене и оптичке сензоре постављене на предњој страни, са стране и позади четвртине возила.

Као што ћете се без сумње сетити са наставе науке у средњој школи, радар милиметарских таласа емитује изузетно високу фреквенцију (кратко) таласне дужине, што је идеално за откривање објеката (аутомобила, пешака и великих животиња) у непосредној близини возила близина.

Инфрацрвени и оптички сензори су већ присутни у актуелним Ауди, Лекус, Ацура, Субару и Мерцедес возилима. Лекусов ЛС 460 из 2013, на пример, има оно што се зове напредни систем пре судара (А-ПЦС). Ово функционише у комбинацији са радаром са милиметарским таласима, предњим инфрацрвеним пројекторима и стерео камером постављеном на предњој страни. У суштини, А-ПЦС је дизајниран да избегне сударе при малим брзинама скенирањем возила у блиској и далекој близини, одређујући потенцијалне сударе, и емитовање аудио-визуелних индикатора ако постоји опасност, и на крају функционисање аутономно применом противмера за кочење у случају нужде.

Као што видите, технологија аутономног возила је мешавина протокола сензора и обраде. Док се радарски сензори милиметарског таласа могу поставити уи око возила, такви примери су попут ових виђених и на Гоогле и Лекус прототиповима, обично садрже још више сензора окачених са носача са возила браници. Они омогућавају још боље радарско откривање са стране возила, за разлику од само предњег дела. На овај начин, информације се могу тачно прикупити у суседним тракама, попречним улицама и раскрсницама.

Мозак гомиле

Наравно, све ове информације треба прикупити и обрадити, због чега ће аутономна возила сада иу будућности користити релативно моћне компјутере у возилу. Као што Лекусов Пол Вилијамсен објашњава: „Возило које смо показали на ЦЕС-у заправо има велики број рачунара велике снаге у пртљажнику аутомобила, рачунара које ви и ја можда имамо на свом десктопу.

Насупрот томе, компјутери који тренутно заузимају простор у нашим возилима су релативно неразумни у поређењу, како Вилијамсен даље објашњава, „најмоћнији Рачунар у конвенционалном возилу је веома једноставан рачунар, јер нам је потребна апсолутна потпуна поузданост, раде прилично спором брзином, раде на прилично мала количина меморије, и са прилично једноставним бројем речи у њиховом укупном програмирању, а то је зато што су нам потребни апсолутни нивои сидра за чамац поузданост”

„За истраживање аутономних возила користимо рачунаре… који су стотине или хиљаде пута моћнији за обраду, саставити информације сложених ЛИДАР слика и информације које добијамо од радарских сензора са више милиметарских таласа."

Вожња, минус возач

Дакле, имамо ЛИДАР, имамо радар са милиметарским таласима и имамо свемоћни мозак аутобота који води емисију. Али шта заправо покреће дигиталну госпођицу Даиси? Да би аутономно возило функционисало, мора да се контролише електронски, аутоматски, или да позајмимо много више научно-фантастични термин, роботски. Ови „роботи“ неће срушити владу, већ ће љубазно преузети све ситнице вожње. Више од тога, сви они морају да раде унисоно и, што је можда још важније, независно од било каквог људског доприноса.

У случају Тојоте/Лексуса, њена возила, односно њена хибридна возила, већ имају оно на шта се компанија позива као „софистицирани хибридни систем“ способан да електронски контролише кочење, управљање и убрзање. Овај посебан домен технологије аутономних возила је од суштинског значаја и један је од разлога зашто Гугл користи Тоиота/Лекус хибриде. При томе, интернет гигант не треба да развија сопствени електронски контролисан интерфејс, већ једноставно смислити начин за обрнути инжењеринг комуникација које му омогућавају да креира различито управљање, гас и кочење команде.

Док је ЛИДАР свакако визуелно најистакнутији део технологије без возача, сваки аспект аутономног возила је деликатно испреплетен са овим ротирајућим средишњим делом. Аутоматизоване контроле управљања зависе од радара са милиметарским таласима, док ЛИДАР који се налази на крову махнито прикупља и мапира виталне информације. Те информације треба обрадити, израчунати и на крају вратити аутоматизованим контролама; чиме се завршава овај мирни круг аутомобилског чаробњаштва.

Препоруке уредника

• Како је велики плави комби из 1986. отворио пут самовозећим аутомобилима
• Аппле Цар ће бити потпуно аутономан без возача, тврде упућени
• Форд открива возило намењено својим аутономним услугама аутомобила
• Возите се у Аудијевом АИ: Ја, аутономни градски аутомобил будућности
• Калифорнијци сада своје намирнице могу достављати аутономним возилима