LIDAR, lazerler ve mantık: Otonom bir aracın anatomisi

Otonom araçlar son zamanlarda oldukça fazla ilgi görüyor ve eğer bu son olursa CES kehanetinde bulundu herhangi bir şey, bu teknoloji trendinin ciddi bir mesafe kat ettiği. Gibi şirketlerle Audi, Lexus, Ve Google Sürüş deneyimini 21. yüzyıla taşımanın yollarını araştırırken, sürüşün insan tarafından değil makine tarafından yapıldığı bir gelecekten çok uzakta değiliz. Ancak yerel bayinize gitmeden önce (şaka yapıyorum; bunların hiçbiri yerel bayinizde yok) otomatik derebeylerimize bir göz atmak için neredeyse tüm modellerde çarpıcı bir benzerlik fark edeceksiniz: LIDAR. Ne düşündüğünüzü biliyoruz: Ne-DAR?

Frikkin lazerleri

Otonom bir araçta bulunan en entegre, pahalı ve dikkat çekici ekipman parçalarından biri, tavana monte edilen Ölüm Yıldızı benzeri LIDAR sensörüdür. Light Detection and Ranging anlamına gelen LIDAR, hedeflere olan mesafenin yanı sıra yoluna çıkan nesnelerin diğer özellik özelliklerini de ölçen ve haritalandıran bir uzaktan algılama teknolojisidir. LIDAR, esasen hedeflerini lazer ışığıyla aydınlatarak ve ardından bu ışığı yüksek çözünürlüklü bir dijital görüntü oluşturmak için analiz ederek çevresini haritalandırır.

LIDAR sensörleri neredeyse tüm otonom araştırma araçlarında kullanılırken, bu teknoloji halihazırda uyarlanabilir hız sabitleyici sistemli (ACC) araçlarda da kullanılıyor.

ACC'li araçlarda, tampon gibi aracın ön kısmına monte edilen bir LIDAR cihazı, o araç ile önündeki herhangi bir araç arasındaki mesafeyi izlemek için kullanılır. Öndeki araç yavaşlarsa veya çok yaklaşırsa ACC, aracı yavaşlatmak için bağımsız olarak fren uygular. Yol koşulları açıldığında ACC, aracın sürücü tarafından önceden belirlenen hıza kadar hızlanmasına olanak tanır. İncelememe bakın 2013 Mercedes SL550 uyarlanabilir hız sabitleyiciye sahip bir araç örneği için.

Ancak çatıya monte edilen LIDAR sensörleri biraz farklı çalışıyor ve bir havaalanındaki uydu kurulumunun üzerinde veya küçük bir balıkçı teknesinde gördüğünüze benzer şekilde davranıyor.

Burada, diğer nesneleri (örneğin diğer gemiler veya uçaklar) uzun menzilli, düşük çözünürlüklü hedeflemeyi toplayan, düşük dönen bir çanağımız (örneğin 1 rpm) var. Bu düşük çözünürlüklü geri bildirim, sabit kurulumlarda işe yarayabilir ancak araçların çok daha yüksek çözünürlüklü ve çok daha yakın mesafedeki görüntülere ihtiyacı vardır.

Resmi rakamlar olmasa da devir/dakika şuna güveniyor: Lexus'un AASRV aracıCES'te gösterilen 600 rpm'de dönebilir. Devir sayısındaki bu artış, aracın çevresini daha ayrıntılı ve hızlı (bir düzine milisaniye) ve koşulların sürekli değiştiği bir yolda gerekli olan doğruluk değiştirme.

Şu anda LIDAR sensörleri şirket içinde üretilmiyor ancak ticari olarak mevcut ve pahalı. Ah çok çok pahalı. Örneğin, birinci sınıf bir Velodyne sensörü, başına 70.000 dolar getirebilir ve Google'ın, Lexus'un ve Audi'nin araştırma araçlarının üzerinde hipnotik bir şekilde dönerken bulunabilir.

Özerkliğe giden yol haritası

LIDAR, sürücüsüz teknolojinin en göze çarpan parçası olabilir, ancak Global Eğitim ve Öğretim Müdürü Paul Williamsen Lexus International'ın bana söylediğine göre, LIDAR da dahil olmak üzere otonom araçların anatomisi nispeten geniş dört alanlar:

• Direksiyonu, güç dağıtımını ve frenlemeyi otomatik olarak kontrol edebileceğiniz bir araç yapmak.
• Aracın etrafındaki ortamı algılamasını sağlayan teknoloji
• İşleme – bu araç neyi belirliyor, çevresinde olup bitenlerin algılanmasına dayanarak hangi kararları veriyor?
• Çıktı: Araç bu işleme dayanarak hangi eylemleri gerçekleştiriyor?

Geleceğin dalgası

LIDAR'ın duyusal geri bildirim sağlamasına ek olarak, otonom araçlar, LIDAR adı verilen pek de yeni olmayan bir teknoloji kullanıyor. Öne, yanlara ve arkaya yerleştirilen çeşitli kızılötesi ve optik sensörleri içeren milimetre dalga radarı bir aracın dörtte biri.

Hiç şüphesiz lisedeki fen dersinden hatırlayacağınız gibi, milimetrik dalga radarı son derece yüksek frekans (kısa) yayar. Aracın hemen yakınındaki nesneleri (arabalar, yayalar ve büyük hayvanlar) tespit etmek için ideal olan dalga boyları Yakınlarda.

Kızılötesi ve optik sensörler halihazırda mevcut Audi, Lexus, Acura, Subaru ve Mercedes araçlarında yoğun olarak kullanılıyor. Lexus'un 2013 LS 460'ıÖrneğin, Gelişmiş Çarpışma Önleme Sistemi (A-PCS) adı verilen bir sistemle spor yapıyor. Bu, milimetre dalga radarı, öne bakan yakın kızılötesi projektörler ve öne monte edilmiş bir stereo kamera ile birlikte çalışır. Temel olarak A-PCS, yakın-uzak çevredeki araçları tarayarak, olası çarpışmaları belirleyerek düşük hızlı çarpışmaları önlemek için tasarlanmıştır. ve bir tehlike mevcutsa görsel işitsel göstergeler yayar ve sonunda acil frenleme karşı önlemlerini uygulayarak otonom olarak çalışır.

Gördüğünüz gibi otonom araç teknolojisi, algılama ve işleme protokollerinin bir karışımıdır. Milimetrik dalga radar sensörleri aracın içine ve çevresine yerleştirilebilirken, bu tür örnekler de görülenlere benzer. Hem Google hem de Lexus prototiplerinde genellikle bir aracın braketlerine asılan daha fazla sensör bulunur tamponlar. Bunlar, aracın yalnızca ön tarafının aksine, yan taraflarının daha iyi radar algılamasına olanak tanır. Bu sayede bitişik şeritlerde, ara sokaklarda ve kavşaklarda bilgiler doğru bir şekilde toplanabilir.

Grubun beyinleri

Elbette tüm bu bilgilerin toplanması ve işlenmesi gerekiyor; bu nedenle otonom araçlar şimdi ve gelecekte nispeten güçlü araç içi bilgisayarlardan yararlanacak. Lexus'tan Paul Williamsen'ın açıkladığı gibi, "CES'te gösterdiğimiz aracın bagajında ​​aslında çok sayıda yüksek güçlü bilgisayar var; sizin ve benim masaüstünüzde bulunabilecek bilgisayarlar."

Buna karşılık, şu anda araçlarımızda yer kaplayan bilgisayarlar, Williamsen'ın daha da açıkladığı gibi, "en güçlü bilgisayarlar" ile kıyaslandığında nispeten aptal kalıyor. Geleneksel bir araçtaki bilgisayar çok basit bir bilgisayardır, çünkü mutlak tam güvenilirliğe ihtiyacımız var, oldukça yavaş bir saat hızında çalışırlar, oldukça düşük miktarda bellek ve toplam programlamada oldukça basit sayıda kelime var ve bunun nedeni, mutlak tekne çapası seviyelerine ihtiyacımız olması. güvenilirlik"

"Otonom araç araştırmaları için, işlemeyi gerçekleştirmek üzere yüzlerce veya binlerce kat daha güçlü bilgisayarlar kullanıyoruz. karmaşık LIDAR görüntülerinin bilgilerini ve çoklu milimetre dalga radar sensörlerinden aldığımız bilgileri bir araya getiriyoruz."

Sürüş, eksi sürücü

Yani LIDAR'ımız var, milimetre dalga radarımız var ve gösteriyi yürüten çok güçlü bir Autobot beynimiz var. Peki dijital Bayan Daisy'yi gerçekte yönlendiren şey nedir? Otonom bir aracın çalışabilmesi için elektronik olarak, otomatik olarak veya çok daha bilim kurgu terimini ödünç alırsak robotik olarak kontrol edilmesi gerekir. Bu "robotlar" hükümeti devirmeyecek, bunun yerine nazikçe araba kullanmanın tüm ayrıntılarını üstlenecekler. Dahası, hepsinin uyum içinde ve belki daha da önemlisi, herhangi bir insan girdisinden bağımsız olarak çalışması gerekiyor.

Toyota/Lexus örneğinde, araçları, yani hibrit araçları zaten şirketin ifade ettiği özelliklere sahip Frenlemeyi, direksiyonu elektronik olarak kontrol edebilen “gelişmiş bir hibrit sistem” olarak hızlanma. Otonom araç teknolojisinin bu özel alanı çok önemlidir ve Google'ın Toyota/Lexus hibritlerini kullanmasının nedenlerinden biridir. Bunu yaparken İnternet devinin kendi elektronik kontrollü arayüzünü geliştirmesine gerek yok; bunun yerine sadece Çeşitli direksiyon, gaz kelebeği ve frenleme işlemlerini oluşturmasına olanak tanıyan iletişimleri tersine mühendislikle gerçekleştirmenin bir yolunu bulun komutlar.

LIDAR sürücüsüz teknolojinin görsel olarak en öne çıkan parçası olsa da, otonom bir aracın her yönü bu dönen merkez parçayla hassas bir şekilde iç içe geçmiş durumda. Otomatik direksiyon kontrolleri milimetrik dalga radarına bağlıyken, tavana monteli LIDAR hayati bilgileri çılgınca toplayıp haritalandırıyor. Bu bilgilerin işlenmesi, hesaplanması ve sonuçta otomatik kontrollere geri bildirilmesi gerekir; böylece otomotiv sihirbazlığının bu sakin çemberini tamamlıyoruz.

Editörlerin Önerileri

• 1986'dan kalma büyük mavi bir minibüs, sürücüsüz arabaların önünü nasıl açtı?
• İçeridekiler, Apple Car'ın sürücü girişi olmadan tamamen otonom olacağını iddia ediyor
• Ford, otonom araç hizmetlerine yönelik aracını tanıttı
• Audi'nin yapay zekasında otostop çekmek: Geleceğin otonom şehir otomobili ben
• Kaliforniyalılar artık yiyeceklerini otonom araçlarla teslim edebilecek