Cách thức hoạt động của hệ thống tự lái
Chính phủ Đức gần đây tuyên bố muốn thúc đẩy sự phát triển của công nghệ và có kế hoạch tạo ra cơ sở hạ tầng chuyên biệt trên đường ô tô. Alexander Dobrindt, Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải Đức, thông báo rằng đoạn đường cao tốc A9 từ Berlin đến Munich sẽ được xây dựng theo cách mà ô tô tự hành có thể đi lại thoải mái trên toàn tuyến.
Bảng chú giải thuật ngữ viết tắt
ABS Hệ thống chống chặn. Một hệ thống được sử dụng trong ô tô để ngăn chặn tình trạng khóa bánh xe.
ACC Kiểm soát hành trình thích ứng. Một thiết bị duy trì khoảng cách an toàn thích hợp giữa các phương tiện đang di chuyển.
AD Lái xe tự động. Hệ thống lái xe tự động là một thuật ngữ được sử dụng bởi Mercedes.
ADAS Hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến. Hệ thống hỗ trợ trình điều khiển mở rộng (như các giải pháp Nvidia)
HỎI Kiểm soát hành trình thông minh tiên tiến. Kiểm soát hành trình thích ứng dựa trên radar
AVGS Hệ thống điều khiển xe tự động. Hệ thống giám sát và lái xe tự động (ví dụ: trong bãi đỗ xe)
BHTG Phương tiện thông minh không người lái. Ô tô thông minh không có trình điều khiển
ECS Các thành phần và hệ thống điện tử. Tên chung cho thiết bị điện tử
IOT Internet vạn vật. Internet of Things
NGÀI Hệ thống giao thông thông minh. Hệ thống giao thông thông minh
LIDAR Phát hiện ánh sáng và phạm vi. Một thiết bị hoạt động tương tự như radar - nó kết hợp tia laser và kính thiên văn.
LKAS Hệ thống hỗ trợ giữ làn đường. Hỗ trợ giữ làn đường
V2I Phương tiện-cơ sở hạ tầng. Giao tiếp giữa phương tiện và cơ sở hạ tầng
V2V Xe sang xe. Giao tiếp giữa các phương tiện
Kế hoạch bao gồm, trong số những thứ khác, việc tạo ra cơ sở hạ tầng để hỗ trợ giao tiếp giữa các phương tiện; cho những mục đích này, tần số 700 MHz sẽ được cấp phát.
Thông tin này không chỉ cho thấy nước Đức rất nghiêm túc trong việc phát triển cơ giới không có trình điều khiển. Nhân tiện, điều này khiến mọi người hiểu rằng phương tiện không người lái không chỉ là phương tiện đi lại, những chiếc xe cực kỳ hiện đại được trang bị cảm biến và radar, mà còn là toàn bộ hệ thống hành chính, cơ sở hạ tầng và thông tin liên lạc. Không có ý nghĩa gì khi lái một chiếc xe.
Nhiều dữ liệu
Hoạt động của một hệ thống khí cần một hệ thống cảm biến và bộ xử lý (1) để phát hiện, xử lý dữ liệu và phản ứng nhanh. Tất cả điều này sẽ xảy ra song song trong khoảng thời gian mili giây. Một yêu cầu khác đối với thiết bị là độ tin cậy và độ nhạy cao.
Ví dụ, máy ảnh cần phải có độ phân giải cao để nhận ra các chi tiết tốt. Ngoài ra, tất cả những thứ này phải bền, chịu được các điều kiện, nhiệt độ, chấn động và các tác động có thể xảy ra.
Một hệ quả tất yếu của việc giới thiệu ô tô không có tài xế là việc sử dụng công nghệ Dữ liệu lớn, tức là thu thập, lọc, đánh giá và chia sẻ lượng dữ liệu khổng lồ trong thời gian ngắn. Ngoài ra, các hệ thống phải an toàn, có khả năng chống lại các cuộc tấn công và can thiệp từ bên ngoài có thể dẫn đến các tai nạn lớn.
Ô tô không có tài xế họ sẽ chỉ lái xe trên những con đường được chuẩn bị đặc biệt. Những đường mờ và vô hình trên đường là điều không cần bàn cãi. Các công nghệ giao tiếp thông minh - ô tô với ô tô và ô tô với cơ sở hạ tầng, còn được gọi là V2V và V2I, cho phép trao đổi thông tin giữa các phương tiện đang di chuyển và môi trường.
Chính ở họ, các nhà khoa học và nhà thiết kế nhìn thấy tiềm năng đáng kể khi phát triển ô tô tự hành. V2V sử dụng tần số 5,9 GHz, cũng được sử dụng bởi Wi-Fi, ở băng tần 75 MHz với phạm vi 1000 m. Giao tiếp V2I phức tạp hơn nhiều và không chỉ liên quan đến giao tiếp trực tiếp với các phần tử cơ sở hạ tầng đường bộ.
Đây là sự tích hợp và thích ứng toàn diện của phương tiện với giao thông và tương tác với toàn bộ hệ thống quản lý giao thông. Thông thường, một chiếc xe không người lái được trang bị camera, radar và các cảm biến đặc biệt để nó “nhận biết” và “cảm nhận” thế giới bên ngoài (2).
Bản đồ chi tiết được tải vào bộ nhớ của nó, chính xác hơn so với định vị ô tô truyền thống. Hệ thống định vị GPS trong xe không người lái phải cực kỳ chính xác. Độ chính xác đến hàng chục cm là vấn đề quan trọng. Như vậy, máy dính vào dây curoa.
1. Chế tạo ô tô tự hành
Thế giới của cảm biến và bản đồ siêu chính xác
Đối với việc chiếc xe tự dính vào mặt đường, hệ thống cảm biến phải chịu trách nhiệm. Cũng thường có hai radar bổ sung ở hai bên của cản trước để phát hiện các phương tiện khác đang tiến đến từ cả hai phía tại giao lộ. Bốn hoặc nhiều cảm biến khác được lắp đặt ở các góc của cơ thể để giám sát các chướng ngại vật có thể xảy ra.
2. Những gì một chiếc xe tự hành nhìn thấy và cảm nhận
Camera trước với trường nhìn 90 độ nhận dạng màu sắc, vì vậy nó sẽ đọc tín hiệu giao thông và biển báo đường bộ. Cảm biến khoảng cách trên ô tô sẽ giúp bạn duy trì khoảng cách phù hợp với các phương tiện khác trên đường.
Ngoài ra, nhờ có radar, xe sẽ giữ khoảng cách với các phương tiện khác. Nếu nó không phát hiện ra các phương tiện khác trong bán kính 30m, nó sẽ có thể tăng tốc độ.
Các cảm biến khác sẽ giúp loại bỏ cái gọi là. Điểm mù dọc tuyến đường và phát hiện vật thể ở khoảng cách tương đương với chiều dài của hai sân bóng ở mỗi hướng. Các công nghệ an toàn sẽ đặc biệt hữu ích trên những con phố và giao lộ đông đúc. Để bảo vệ xe khỏi va chạm, tốc độ tối đa của xe sẽ được giới hạn ở 40 km / h.
W xe không có tài xế trung tâm của Google và yếu tố quan trọng nhất của thiết kế là tia laser Velodyne 64 tia gắn trên nóc xe. Thiết bị quay rất nhanh, vì vậy chiếc xe "nhìn thấy" hình ảnh 360 độ xung quanh nó.
Mỗi giây, 1,3 triệu điểm được ghi lại cùng với khoảng cách và hướng di chuyển của chúng. Điều này tạo ra một mô hình 3D của thế giới, hệ thống này sẽ so sánh với các bản đồ có độ phân giải cao. Kết quả là, các tuyến đường được tạo ra với sự trợ giúp của xe đi xung quanh chướng ngại vật và tuân theo các quy tắc của đường.
Ngoài ra, hệ thống nhận thông tin từ bốn radar đặt phía trước và phía sau xe, xác định vị trí của các phương tiện và vật thể khác có thể bất ngờ xuất hiện trên đường. Một camera đặt bên cạnh gương chiếu hậu sẽ thu nhận đèn và biển báo đường và liên tục giám sát vị trí của xe.
Công việc của nó được bổ sung bởi một hệ thống quán tính đảm nhận chức năng theo dõi vị trí ở bất cứ nơi nào tín hiệu GPS không đến được - trong đường hầm, giữa các tòa nhà cao tầng hoặc trong bãi đậu xe. Được sử dụng để lái xe ô tô: hình ảnh thu thập được khi tạo cơ sở dữ liệu được bố trí dưới dạng Chế độ xem phố của Google là những bức ảnh chi tiết về đường phố của 48 quốc gia trên thế giới.
Tất nhiên, điều này là chưa đủ để lái xe an toàn và lộ trình mà xe ô tô của Google sử dụng (chủ yếu ở các bang California và Nevada, nơi được phép lái xe trong một số điều kiện nhất định). ô tô không có tài xế) được ghi lại chính xác trước trong các chuyến đi đặc biệt. Google Ô tô hoạt động với bốn lớp dữ liệu trực quan.
Hai trong số đó là những mô hình cực kỳ chính xác về địa hình mà chiếc xe đang di chuyển. Thứ ba chứa một lộ trình chi tiết. Thứ tư là dữ liệu so sánh các yếu tố cố định của cảnh quan với các yếu tố chuyển động (3). Ngoài ra, có những thuật toán xuất phát từ tâm lý giao thông, chẳng hạn như báo hiệu ở một lối vào nhỏ mà bạn muốn băng qua giao lộ.
Có lẽ, trong một hệ thống đường hoàn toàn tự động trong tương lai mà không có người cần hiểu điều gì đó, nó sẽ trở nên thừa thãi, và các phương tiện sẽ di chuyển theo các quy tắc đã được thông qua trước và các thuật toán được mô tả nghiêm ngặt.
3. Cách Ô tô tự động của Google nhìn thấy các khu vực xung quanh
Cấp độ tự động hóa
Mức độ tự động hóa của phương tiện được đánh giá theo ba tiêu chí cơ bản. Đầu tiên liên quan đến khả năng kiểm soát phương tiện của hệ thống, cả khi di chuyển về phía trước và khi điều động. Tiêu chí thứ hai liên quan đến người ngồi trong xe và khả năng của họ để làm việc gì đó khác ngoài việc điều khiển phương tiện.
Tiêu chí thứ ba liên quan đến hành vi của chính chiếc xe và khả năng "hiểu" những gì đang xảy ra trên đường. Hiệp hội Kỹ sư Ô tô Quốc tế (SAE International) phân loại tự động hóa giao thông đường bộ thành sáu cấp độ.
Về mặt tự động hóa từ 0 đến 2 yếu tố chính chịu trách nhiệm cho việc lái xe là con người (4). Các giải pháp tiên tiến nhất ở các cấp độ này bao gồm Hệ thống Kiểm soát Hành trình Thích ứng (ACC), do Bosch phát triển và ngày càng được sử dụng rộng rãi trên các phương tiện hạng sang.
Không giống như điều khiển hành trình truyền thống, đòi hỏi người lái phải liên tục theo dõi khoảng cách với xe phía trước, nó cũng thực hiện một lượng công việc tối thiểu cho người lái. Một số cảm biến, radar và sự giao tiếp của chúng với nhau và với các hệ thống khác của xe (bao gồm cả hệ thống lái, phanh) khiến một chiếc xe được trang bị hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng không chỉ duy trì tốc độ đã định mà còn khoảng cách an toàn với xe phía trước.
4. Mức độ tự động hóa trên ô tô theo SAE và NHTSA
Hệ thống sẽ phanh xe khi cần thiết và chậm lại một mìnhđể tránh va chạm với đuôi xe phía trước. Khi điều kiện đường ổn định, xe lại tăng tốc đến tốc độ đã định.
Thiết bị này rất hữu ích trên đường cao tốc và mang lại mức độ an toàn cao hơn nhiều so với điều khiển hành trình truyền thống, có thể rất nguy hiểm nếu sử dụng không đúng cách. Một giải pháp tiên tiến khác được sử dụng ở cấp độ này là LDW (Cảnh báo chệch làn đường, Hỗ trợ làn đường), một hệ thống chủ động được thiết kế để cải thiện độ an toàn khi lái xe bằng cách cảnh báo bạn nếu bạn vô ý rời khỏi làn đường của mình.
Nó dựa trên phân tích hình ảnh - một camera kết nối với máy tính giám sát các biển báo hạn chế làn đường và phối hợp với nhiều cảm biến khác nhau, cảnh báo người lái xe (ví dụ: do ghế rung) về sự chuyển làn đường mà không cần bật đèn báo.
Ở mức độ tự động hóa cao hơn, từ 3 đến 5, nhiều giải pháp dần dần được đưa ra. Mức độ 3 được gọi là "tự động hóa có điều kiện". Sau đó, phương tiện thu thập kiến thức, tức là, thu thập dữ liệu về môi trường.
Thời gian phản ứng dự kiến của người lái xe trong biến thể này được tăng lên vài giây, trong khi ở các cấp độ thấp hơn chỉ là một giây. Hệ thống trên tàu tự điều khiển phương tiện và chỉ khi cần thiết mới thông báo cho người đó về sự can thiệp cần thiết.
Tuy nhiên, người thứ hai có thể đang làm một việc gì đó hoàn toàn khác, chẳng hạn như đọc hoặc xem phim, chỉ sẵn sàng lái xe khi cần thiết. Ở cấp độ 4 và 5, thời gian phản ứng ước tính của con người tăng lên vài phút khi xe có được khả năng phản ứng độc lập trên toàn bộ đoạn đường.
Sau đó, một người hoàn toàn có thể ngừng hứng thú với việc lái xe và đi ngủ chẳng hạn. Phân loại SAE được trình bày cũng là một loại bản thiết kế tự động hóa phương tiện. Không phải là người duy nhất. Cơ quan An toàn Giao thông Đường cao tốc Hoa Kỳ (NHTSA) sử dụng sự phân chia thành năm cấp độ, từ hoàn toàn do con người - 0 đến hoàn toàn tự động - 4.
