تسارع التقدم في المركبات غير المأهولة بسرعة في السنوات الأخيرة. ابتداءً من 1 ديسمبر 2018 ،
ستكون الطائرات بدون طيار
قادرة على التحرك بحرية على طول الطرق العامة في موسكو وتتارستان. يبدو أنه أكثر من ذلك بقليل ويمكننا الدخول إلى السيارة والقيام بأعمالنا التجارية الخاصة ، بينما سيتولى النقل لدينا إدارة عملية القيادة بأكملها. أحلام ، أحلام ، ولكن ما هي هذه السيارة قادرة حقًا على إزاحة شخص ما؟
في الطريق إلى الحكم الذاتي الكامل
طور المجتمع الدولي لمهندسي السيارات (SAE International) تصنيفًا من ستة مستويات لاستقلالية السيارات. يوضح هذا النظام المسار الذي سلكته السيارات في العقود الأخيرة ، ويصف الصعوبات التي لم يتم حلها حتى الآن لإنشاء مركبة غير مأهولة حقًا.
المستوى 0 - لا الحكم الذاتي. يمكن عزو جميع الآلات التي لا تتداخل مع عملية التحكم إلى هذا المستوى. بدون رجل ، مثل هذه السيارة لن تتزحزح ولن تكون قادرة على تجنب وقوع حادث. مستشعرات ABS أو أجهزة استشعار الوقوف - هذا هو كل ما يمكن أن تتوقعه من سيارة ذات مستوى صفر.
المستوى 1 - الحد الأدنى من المساعدة. يشمل السيارات التي يمكن أن توجيه القيادة أو التسارع / الفرامل مع مراقبة مستمرة من قبل السائق. ويشمل ذلك أيضًا أنظمة المساعدة على الوقوف عند قيادة السيارة والسائق يقوم بالتدريج.
المستوى 2 - المساعدة مع انتباه السائق. في المستوى الثاني ، هناك أتمتة كاملة للعمليات البسيطة التي تتطلب التوجيه التلقائي المتزامن والتحكم في الحركة. يتضمن هذا أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) المتقدمة.
المستوى 3 - الطيار الآلي محدودة. مستوى الحدود حيث من الممكن بالفعل التحدث عن الطيار الآلي الكامل الذي يعمل في إطار سيناريوهات فردية. على عكس السيارات من المستوى الثاني ، لا تتطلب سيارات المستوى الثالث اهتمامًا مستمرًا من السائق - حيث يمكن لأي شخص القيام بأعماله ، وليس الاستيلاء على العجلة كل نصف دقيقة.
المستوى 4 - الطيار الآلي في المدن. تختلف سيارات المستوى الرابع عن الطيار الآلي المطلق (المستوى الخامس) من حيث أنها تحتاج إلى خرائط تضاريس ثلاثية الأبعاد يتم فحص السيارة بها أثناء القيادة ، ومسح التضاريس. إذا كانت السيارة من المستوى الرابع في منطقة غير موجودة في مثل هذه الخرائط ، فسيقوم الطيار الآلي بالانتقال إلى وضع المستوى الثالث أو إيقافه تمامًا.
المستوى 5 - طيار آلي كامل. نفس الطيار الآلي الكروي في فراغ يمكن أن يتحرك في أي طقس وفي أي مكان في العالم: ما إذا كان سيكون طريقًا مقطوعًا دون وضع علامات ، أو إزالة الغابات ، أو ممر جبلي ثلجي ، أو عاصمة مشغولين - سيذهب الطيار الآلي من المستوى الخامس إلى كل مكان ، ويحلل الموقف أثناء التنقل. إنه لا يحتاج إلى إعداد بطاقات ثلاثية الأبعاد - سيارة من المستوى الخامس تتمتع بالحكم الذاتي وتتوافق مهاراته مع سائق حي.
كيف تعمل السيارات ذاتية الحكم الحقيقية؟
كاميرا + معالج الصورعند تطوير أول مركبة غير مأهولة كاملة ، كانت الكاميرات هي الطريقة الرئيسية لإدراك الفضاء حول السيارة. لقد مكّنوا من الحصول على صور بسرعة في النطاق المرئي بزاوية رؤية واسعة. ومع ذلك ، فإن صورة كاميرا واحدة لا تكفي لتشغيل السيارة المستقلة بنجاح ، إذ تحتاج طائرة بدون طيار إلى نظير إلكتروني للعقل البشري ، أي معالج متخصص لمعالجة الصور.
يقول موبايلي ، الذي أصبح جزءًا من Intel ، NVIDIA ، إن إنشاء مثل هذه المعالجات يتم تنفيذه بواسطة كل من الشركات الكبيرة والشركات الناشئة. تطورات مماثلة في توشيبا. تقوم عائلة المعالج
Toshiba Visconti بمعالجة الصور من أربع كاميرات ، وتقييم الصور في وقت واحد وفقًا لمجموعة متنوعة من المعايير: العلامات ، السيارات المتحركة والمتوقفة ، إشارات المرور والإشارات ، المصابيح الأمامية ، المشاة وراكبي الدراجات. بعد تحديد الكائنات وتصنيفها على الفيديو ، يقوم المعالج بنقل المعلومات إلى "عقل" الجهاز ، الذي يتخذ الطيار الآلي قراره بالفعل بشأن السلوك الأمثل. هذه هي الطريقة التي يعمل بها نظام مساعدة السائق ADAS الممتد ، مما يمنع الاصطدام والاصطدامات مع المشاة (معيار استقلال المستوى الثاني).
تقوم مجموعة من الكاميرات ومعالج Toshiba Visconti بمعالجة حالة حركة المرور بشكل أفضل وباهتمام أكبر من أي شخص. المصدر: توشيبااستغرقت دورة Toshiba Visconti الكاملة للأجيال السابقة بدءًا من الحصول على الصور وإصدار المعلومات مع نتائج التعرف ما يصل إلى 100 مللي ثانية. في Visconti 4 ، تم تخفيض الدورة إلى 50 مللي ثانية. في أفضل الأحوال ، يكون زمن استجابة السائق 500 مللي ثانية. خلال هذا الوقت ، ستمر سيارة تسير بسرعة 80 كم / ساعة 11 مترًا - وهي مسافة طويلة في حالة وجود موقف خطير على الطريق.
يحل Visconti أيضًا مشكلة الرؤية أحادية العين - المعالج قادر على بناء إعادة بناء ثلاثية الأبعاد للمساحة ، وتحليل تسلسل الإطارات أثناء الحركة. هذا يعمل على حد سواء الأجسام المتحركة والثابتة على الطريق وخارجها.
الرادارلا تستطيع الكاميرات التعرف على الكائنات البعيدة وإنشاء خرائط مفصلة ، بالإضافة إلى أن وظائفها تعتمد بشكل مباشر على ظروف الطقس. يمكن تعويض أوجه القصور هذه عن طريق الرادارات التي تصدر إشارات الراديو بتردد عشرات الجيجاهيرتز. وهي تحدد بشكل مثالي العقبات في الفضاء. تستخدم بالفعل الرادارات بتردد 24 جيجاهرتز و 77 جيجاهرتز في أنظمة ADAS باهظة الثمن عند الكبح المبكر عند اكتشاف تقاطع العنوان مع سيارة مشاة أو سيارة أخرى. على عكس الكاميرات ، تتمتع الرادارات بزاوية ضيقة للغاية ، متناسبة عكسياً مع النطاق المرغوب. بالإضافة إلى ذلك ، يكون للرادار تكلفة عالية (عند مستوى 1000 دولار) ، مما يحد مباشرة من مدى استخدامه حصريًا بواسطة السيارات التمثيلية والسيارات المتميزة.
تقوم الرادارات بعمل ممتاز في توطين الكائنات ، ولكن دون تحديد شكلها وفقط في نطاق ضيق.ليدارتعتبر Lidars الأكثر فعالية ، ولكن في الوقت نفسه المستشعر الأكثر إثارة للجدل للسيارات ذاتية الحكم. يبنون صورة مفصلة للعالم من حولهم بمساعدة أشعة الليزر التي تنعكس من العقبات والعودة. علاوةً على ذلك ، تقوم الأغطية بالقيام بذلك بدقة لا يمكن الوصول إليها لأجهزة استشعار أخرى. باستخدام lidar ، تُنشئ سيارة خريطة ثلاثية الأبعاد خاصة بها ، تتعرف على السيارات والأشخاص وأي عقبات.
لذلك يرى العالم سيارة ذات غطاءومع ذلك ، فإن الليدار لها عيوب أكثر من المزايا. أولاً ، تصبح النجوم عاجزة في هطول الأمطار الغزيرة أو أثناء تساقط الثلوج - تنعكس أشعة الليزر من قطرات الماء ورقائق الثلج. ثانياً ، يجب أن يكون لليدار رؤية دائرية كاملة ، مما يعني أنه يخلق "سنامًا" على سطح السيارة. ثالثًا ، ليست الليدرات غالية الثمن فحسب ، بل غالية جدًا: تبلغ تكلفة طرازات فيلودين المبكرة 75000 دولار ، وتكلفة تصميمات Waymo الحديثة 7500 دولار.
خط النجوم فيلودين. المصدر: فيلودينيجب أن يؤدي ظهور لفافات "الحالة الصلبة" بدون أجزاء متحركة إلى تقليل تكلفة الأجهزة بأعداد كبيرة في السنوات القادمة. تدعي Velodyne أنها حققت طفرة من شأنها أن تقلل من سعر الليدرات إلى 50 دولارًا.
تعمل شركة Toshiba بدورها على تحسين فعالية النجوم. لذلك ، تم تقديم
شريحة جديدة هذا العام تجمع بين سلاسل تحليل البيانات على مسافات طويلة وقصيرة. سمح لنا ذلك بمضاعفة النطاق الفعال للدرنات إلى 200 متر ، وكذلك للتخلص من مشكلة الوهج ، التي أثرت على جودة الانعكاسات.
كيف يعمل هذا من أجل ...
... تسلا
لتنفيذ الطيار الآلي ، يتم تثبيت نظام من ثماني كاميرات مع زوايا مختلفة ونطاقات المشاهدة ، 12 أجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية في دائرة ورادار أمامي بعيد المدى في سيارات تسلا. أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هي المسؤولة عن التعرف على السيارات في الصفوف والعقبات المجاورة عند القيادة بسرعات منخفضة. الكاميرات هي المسؤولة عن العثور على المشاة والسيارات والعلامات والعلامات. يساعدهم في هذا الرادار. يتم استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للتحرك على طول الطريق ، وترصد أجهزة الاستشعار أن السيارة تسير بشكل صارم في الممرات وتتجنب الحوادث. من ناحية ، يسمح لك هذا باستخدام الطيار الآلي تسلا في أي مدن. من ناحية أخرى ، للتشغيل ، لا يزال الطيار الآلي يتطلب انتباه السائق.
تسلا عمدا لا يستخدم ليدار ؛ إيلون ماسك يعارض علنا ليدار ، يبرر ذلك بالسعر والعمل الإشكالي في الطقس السيئ. من الصعب الاختلاف معه - إن مبلغ إضافي يتراوح بين 7 و 10 آلاف دولار على السعر و "حدبة" على السطح لن تضيف جاذبية تسلا.
بغض النظر عن مدى ظهور مجموعة من الكاميرات والرادار وأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ، ولديها أعطال. في عام 2018 ، تحطمت سيارة Tesla Model S في وضع الطيار الآلي في خائن في الطريق ، مما تسبب في وفاة السائق. كما أظهر
التحقيق الذي
أجراه أصحاب السيارة الكهربائية ، لم يتمكن الطيار الآلي من تسلا من قراءة العلامات المحو بشكل صحيح ، ولم تر الكاميرات والرادارات بدورها الخطر في الحاجز الفولاذي الذي يقترب بسرعة.
... Waymoتستخدم أنظمة Waymo Lidar وخمس رادارات وثماني كاميرات ونظام تحديد المواقع (GPS) وكرايسلر باسيفيكا هايبرد (من المخطط الآن شراء 600 و 62 ألف وحدة) وسيارات Jaguar I-PACE (المخطط لها 20 ألف وحدة).
السيارة الكهربائية Waymo Jaguar I-PACE ليست نفعية مثل كرايسلر باسيفيكا الفسيحة ، لكنها تبدو مذهلة - حتى الغطاء الموجود على السطح لا يفسد المنظر. حقوق النشر: Waymoعند القيادة ، تستخدم Waymo بيانات Google Street View ، مشيرة إليها باستخدام مستشعراتها. بفضل هذا ، تم تحقيق الاستقلال الذاتي الكامل - على عكس تسلا ، لا تتطلب سيارات Waymo حقًا تدخل السائق ، ولكن ببساطة تحمل الركاب. على عكس تسلا ، لا تبيع Waymo السيارات ، ولكن خدمة النقل ، أي الروبوتات.
يساعدك فيديو Waymo البانورامي في فهم كيف تتعرف سيارتك المستقلة على محيطك.العيب الرئيسي في Waymo هو قائمة محدودة للغاية من المدن التي تعمل فيها الطائرات بدون طيار - لكي يعمل الطيار الآلي بشكل صحيح ، يجب تصوير البيئة الحضرية بأبعاد ثلاثية ، وهذا إجراء طويل ومعقد ، لذلك تعمل Waymo حاليًا في عشرين مدينة أمريكية فقط. ومع ذلك ، فإن توسيع شبكة الطرق ليست سوى مسألة وقت. لديك وقت كبير.
... ياندكسقدمت Yandex مشروع المركبات غير المأهولة لديها منذ عام واحد فقط. تم تثبيت مجموعة من الكاميرات والكاميرات والرادارات ونظام تحديد المواقع العالمي (IMU) ، وهي مكونات نموذجية للسيارات المستقلة ، على سيارة تويوتا بريوس. من Yandex ، حصلت الطائرة بدون طيار على منصة برمجية أظهرت نفسها جيدًا أثناء القيادة على طول شوارع موسكو الضيقة في حي خاموفنيكي ، وعند السفر لمسافات طويلة من موسكو إلى قازان.
بعد وصولها إلى تتارستان ، بقيت سيارة ياندكس هناك ، لتصبح أول سيارة أجرة بدون طيار في روسيا. يعمل الآن في مدينة إنوبوليس ، حيث ينقل الركاب بين النقاط الخمس الرئيسية. وفي أكتوبر ، ظهرت سيارة أجرة مماثلة في إقليم سكولكوفو. في الخطط البعيدة للشركة لجلب سيارات الأجرة بدون طيار إلى شوارع المدينة على أساس تجاري.
... كامازفي عام 2016 ، أظهر معهد NAMI الحكومي "حافلة صغيرة" بدون طيار تابعة لشركة SHATL ، والتي لم تكن أكثر من سيارة مفهوم تجريبية. بعد ذلك بعامين ، تم إعلان KAMAZ-1221 SHATL المشروع المسلسل المستقبلي ، والذي سيتم طرحه على الناقل في عام 2022. إن الحافلة الصغيرة الكهربائية المزودة بأغطية وكاميرات وأجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية تتحرك حتى الآن بسرعة 10 كم / ساعة ، ولكن مع تحسن منصة البرنامج ، فإنها تعد بتسريع يصل إلى 110 كم / ساعة.
ماذا سوف تتغير الطائرات بدون طيار؟
سيزيد استبعاد العامل البشري من ظروف التشغيل الحدية للسيارات - زيادة الحد الأقصى للسرعة وتقليل عرض الممرات وتقليل المسافة بين السيارات في التيار. نتيجة لذلك ، ستزداد إنتاجية الطرق زيادة كبيرة ، وسيرتفع متوسط السرعة وسيخفض عدد الازدحام.
وفقًا للدليل الأمريكي لقدرة الطريق السريع ، يمر أحد حارات الطريق السريع في الساعة بحوالي 2200 سيارة يقودها الأشخاص. تظهر دراسات مختلفة أن الانتقال إلى السيارات المستقلة سيزيد هذا الرقم إلى 7200-12000 سيارة في الساعة. يتم تحقيق مثل هذه القفزة المثيرة للإعجاب في كفاءة استخدام الطريق من خلال زيادة السرعة الآمنة وتقليل المسافة بين السيارات في الشريط من 40-50 مترًا إلى 6-7 مترًا - للسيارات التي تنقل معلومات حول سرعتها ومناوراتها المقدرة لبعضها البعض ، مثل هذه المسافة ستكون كافية للأمان حركة.
ومع ذلك ، لا نزال بعيدين عن هذا المستقبل غير المأهول. السيارات التسلسلية لشركات صناعة السيارات المشهورة قد عدلت للتو المستوى الثاني من الحكم الذاتي ، أفضل وأغلى الموديلات تستعد للدخول إلى المستوى الثالث. لكن في العقد المقبل ، لا يستحق الأمر أن نحلم بطائرات بدون طيار من المستوى الخامس من الحكم الذاتي - لفترة طويلة سيكون الشخص هو الشخص الرئيسي على الطريق.