Unbemannte Fahrzeuge für Anfänger

Über unbemannte Autos blinken ständig Neuigkeiten, aber was passiert wirklich in diesem Bereich? Wie fahren Drohnen? Wer produziert sie? Warum fahren sie nicht immer noch massenhaft durch die Straßen? Versuchen wir, alles in die Regale zu stellen.


Frühe Version der Lyft-Drohne

Was ist ein unbemanntes Fahrzeug?

Dies ist ein Auto, das mit einem automatischen Steuerungssystem ausgestattet ist, das sich ohne menschliches Eingreifen von Punkt A nach Punkt B bewegen kann.

Wie unbemannte Fahrzeuge funktionieren

Um am Ziel anzukommen, muss ein unbemanntes Fahrzeug die Route kennen, die Umgebung verstehen, die Verkehrsregeln einhalten und korrekt mit Fußgängern und anderen Verkehrsteilnehmern interagieren. Um diese Anforderungen zu erfüllen, verwendet die Drohne die folgenden Technologien:

• Kameras : Visuelle Erkennung von Objekten wie Straßenmarkierungen und Schildern
• Radar : Identifizieren von Hindernissen und Objekten vor und hinter ihnen sowie Bestimmen des Abstands zu ihnen
• Lidar : ähnlich wie Radar, aber viel klarer und ermöglicht die Erkennung von Objekten rund um das Auto (volle 360-Grad-Ansicht)
• KI (künstliche Intelligenz) : das Gehirn einer Maschine. Es verarbeitet Daten von Kameras und Sensoren, fährt ein Auto und trifft Entscheidungen.

Ebenen der Autonomie

Eine Organisation namens SAE International hat eine gute Tat vollbracht und 5 Autonomiestufen standardisiert, an die sich alle Marktteilnehmer halten:

• Stufe 0 - Keine Automatisierung : Der Fahrer muss alles kontrollieren - Lenkrad, Bremse und Gas. Normales Auto.
• Stufe 1 - Fahrerassistenz : Das Auto hilft beim Verlangsamen oder Beschleunigen. Autos mit Tempomat - das ist ungefähr Level 1.
• Stufe 2 - Teilautomatisierung : Ein Auto kann gleichzeitig Beschleunigung und Bremsen steuern, aber eine Person muss die Situation überwachen und bereit sein, die Kontrolle zu übernehmen. Das auffälligste Beispiel für Level 2 ist Tesla.
• Stufe 3 - Bedingte Automatisierung : Das Auto kann die Bewegung vollständig steuern, kann jedoch irgendwann die Kontrolle übernehmen. Gerüchten zufolge ist der Audi A8 2018 dazu in der Lage, aber bisher gibt es keine Bewertung.
• Stufe 4 - Hohe Automatisierung : Kennt alles, was Stufe 3 kann, kann aber auch schwierigere Verkehrssituationen bewältigen. Im Allgemeinen können Sie das Lenkrad loslassen und nichts tun. Wenn das Auto jedoch keine Entscheidung treffen kann, werden Sie darüber informiert und können problemlos am Straßenrand parken. Unternehmen wie Waymo oder Aptiv kündigen die vierte Stufe an.
• Stufe 5 - Vollautomatisierung : Volle Autonomie, menschliche Beteiligung ist nicht erforderlich. Die Maschine selbst trifft in jeder Situation eine Entscheidung, das Lenkrad kann fehlen.

Autonomiestufen 0 bis 5

Wichtige Marktteilnehmer

Die meisten Autohersteller erkannten, dass die Zukunft in unbemannten Fahrzeugen liegt, und beeilten sich, neue Abteilungen zu eröffnen und Startups zu kaufen. Neben den Autoherstellern nehmen nicht nur viele Startups am Rennen teil, sondern auch IT-Giganten wie Google, Yandex und Apple. Hier sind die grundlegendsten.

Allgemeine Motoren

Als einer der führenden Autohersteller gab GM eine Menge Geld aus, um an der Spitze unbemannter Autos zu bleiben. 2016 erwarb er das Startup Cruise Automation, das eine Drohne entwickelte, für mehr als 1 Milliarde US-Dollar . Cruise investierte 2018 insgesamt 2,25 Milliarden US-Dollar in SoftBank und 1,1 Milliarden US-Dollar in GM. Um den Autonomiemarkt weiter zu dominieren, erwarb GM auch einen Lidar-Hersteller. GM testet seine Drohnen in San Francisco mit dem Plan, nach New York zu expandieren. Die ersten kommerziellen Drohnenfahrten sind für 2019 geplant.

Waymo (Technologieführer)

Das älteste Startup wurde 2009 gegründet. Derzeit gilt es als das fortschrittlichste unbemannte Fahrzeug. Mit einem Preis von 175 Milliarden US-Dollar (!) Fuhr Waymo bereits insgesamt 10 Millionen Meilen mit Chrysler-, Honda- und Jaguar-Fahrzeugen. In jüngerer Zeit kündigte Waymo Pläne an, weitere 62.000 Fiat Chrysler für ein zukünftig bezahltes unbemanntes Taxi zu kaufen.

Uber

Nach einer sehr ernsten Klage von Waymo wurde Uber ein wenig wackelig. Dann taumelten sie nach einem Unfall, bei dem eine Person starb. Uber gab jedoch nicht auf und sammelte zusammen mit Partnern wie Volvo und Daimler 500 Millionen US-Dollar an Investitionen von Toyota. Vorübergehend fahren Uber-Drohnen nicht unabhängig voneinander, sondern werden von Fahrern angetrieben, die gleichzeitig Städte in HD-Karten digitalisieren. Voraussichtlich in Zukunft wird Uber unbemannte Fahrzeuge in seinen Taxiservice integrieren.

Lyft (Taxiservice, Konkurrent Uber)

Im Vergleich zu Ubers aggressiver Expansion und Vermarktung ist Lyfts Ansatz fokussierter. Lyft ging eine Partnerschaft mit Aptiv ein, der einst kurz vor dem Bankrott stand. Zusammen machten sie mehr als 5.000 bezahlte Drohnenfahrten (mit insgesamt 20 Autos) in Las Vegas. Bei der Bestellung eines Lyft-Taxis kann der Passagier ein unbemanntes Taxi wählen.

Tesla

Tesla hat eine völlig andere Perspektive auf die unbemannte Zukunft. Elon Musk glaubt, dass die Drohne nur mit einer Kamera (schließlich steuert eine Person ein Auto mit nur zwei Augen) ohne Lidars arbeiten kann. Trotz der Tatsache, dass Tesla-Autos Autopilot-Funktionen haben, treten sie immer noch auf der 3. Ebene der Autonomie auf dem Wasser, und es gibt auch genug Unfälle aufgrund des Autopiloten.

Baidu

Baidu rockt seit 2014 das lokale chinesische Drohnenboot. 2017 wurde Apollo angekündigt, eine Open-Source-Plattform für unbemannte Fahrzeuge. Baidu strebte von 2019 bis 2020 die Massenproduktion unbemannter Fahrzeuge an, doch seine Chancen waren erschüttert, nachdem eine Reihe von KI-Spezialisten das Unternehmen verlassen hatten (einschließlich Lu Qi).

Warum so lange?

Waymo wurde im Jahr 2009 gegründet und ist erst jetzt mehr oder weniger bereit für kommerzielle Reisen (und sogar im sonnigen Kalifornien). Das heißt, nach fast 10 Jahren. Warum so lange? Obwohl sich das unbemannte Technologierennen in den letzten 5 Jahren beschleunigt hat, haben alle Unternehmen gemeinsame Probleme:

Lidar

Lidar ist im Wesentlichen ein Lasersystem, das einen 360-Grad-Laser ständig dreht und „schießt“ und dabei den Abstand zu jedem Punkt angibt, den wir messen konnten. Hier ist ein Video zur Klarheit:


Leider kostet der Lidar viel Geld (ab 500 000 Rubel für 1 Stück) und sie brauchen viel davon in einem unbemannten Auto (2–5 Stück). Es gibt keine Möglichkeit, es loszuwerden, da nur das Radar und die Kameras nicht ausreichen, um klar durch das Gelände zu navigieren.

Verschiedene Unternehmen arbeiten daran, die Kosten für Lidar zu senken und ein neues, billiges Festkörper-Lidar (ohne rotierende Elemente) herzustellen. Solche Produkte befinden sich jedoch noch in der Entwicklung.

KI (Künstliche Intelligenz)

Wie oben erwähnt, ist AI das Herz des Autos. KI bestimmt Objekte von Kameras, versucht zu erraten, wer es ist (Hund, Person, Auto, Verkehrszeichen usw.), wie sich Fußgänger und andere Autos verhalten. Damit eine solche künstliche Intelligenz funktioniert, „füttern“ Ingenieure ihn mit riesigen Datenmengen, damit spezielle Algorithmen für diese Daten trainiert werden können. Je mehr hochwertige Eingabedaten vorliegen, desto besser funktionieren die Algorithmen.

Obwohl die Algorithmen weit fortgeschritten sind, sind sie immer noch dumm wie ein 2 Jahre altes Kind. Ein bemerkenswertes Beispiel ist der Vorfall mit dem Uber UAV (aufgrund dessen eine Person starb). Der Algorithmus konnte die Person auf der Straße nicht erkennen (unter anderem, da der Fahrer keine Zeit hatte, ihn zu bemerken). Neben einer Person muss man aber auch viele andere Objekte „sehen“ - jedes Auto, Straßenschild, Ampel, Fahrspur bestimmen und viele andere Dinge.

Wetterbedingungen

Um ehrlich zu sein, können fast keine unbemannten Fahrzeuge bei Schneefall oder starkem Regen normal fahren. Die Ausnahme ist die MIT University. Die Jungs lernten, wie man durch die Straßenabdrücke unter dem Auto navigiert.

Kartographie

Einfache Karten und einfache GPS-Genauigkeit (Fehler von 3-10 Metern) sind für Drohnen nicht geeignet. Das Auto muss verstehen, wo es sich mit Zentimetergenauigkeit befindet. Trotz der Tatsache, dass die Drohne über eine Reihe von Sensoren verfügt, ist es erforderlich, genaue Informationen über die Umgebung zu haben (Geometrie der Straßenmarkierungen, Straßengrenzen, nächstgelegene Verkehrszeichen usw.). All diese Informationen sind in den sogenannten HD-Karten enthalten.


Eines der Autos Google Street View

Um die Kartografie auf dem neuesten Stand zu halten, müssen spezielle kartografische Autos (Spezialautos mit Kameras und Lidars) durch die Straßen fahren und diese „digitalisieren“. Mit dem Aufkommen des Drohnenrennens begann das Kartografierennen unter Unternehmen wie Here, TomTom, DeepMap, Level 5, Carmera, Google und anderen. Im 21. Jahrhundert sind Daten neues Gold.

Die Infrastruktur

Unbemannte Fahrzeuge erfordern eine neue Straßeninfrastruktur. Und nicht nur die Infrastruktur, sondern auch die intelligente Infrastruktur, in der Autos nicht nur mit der Infrastruktur selbst (Schilder, Ampeln usw.), sondern auch mit anderen Autos kommunizieren können. Hier sind einige grundlegende Begriffe:

• V2V (Fahrzeug zu Fahrzeug) - Autos tauschen Informationen direkt miteinander aus
• V2I (Vehicle-to-Infrastructure) - Autos tauschen Informationen mit der Straßeninfrastruktur aus
• V2P (Fahrzeug-zu-Fußgänger) - Autos tauschen Informationen mit Fußgängern aus (zum Beispiel sieht ein Auto das Smartphone eines Fußgängers und versteht, dass es eine Person gibt)

Zum Beispiel fährt ein Auto auf einer Autobahn, und auf einem 300 m langen Straßenschild steht: „Ich bin so und so ein Schild, ich bin da.“ Ein unbemanntes Fahrzeug kann im Voraus verstehen, was vor ihm liegt, und seine Maßnahmen gemäß diesen Informationen planen.

Menschliches Vertrauen

Die Leute vertrauen immer noch nicht wirklich unbemannten Fahrzeugen. Laut einer Studie von Reuters und Ipsos gaben nur 38% der Männer und 17% der Frauen an, dass sie sich in einem unbemannten Fahrzeug wohl fühlen würden. Eigentlich ist es nicht verwunderlich, dass die Technologie unbemannter Fahrzeuge noch recht jung ist und die Leute keine Zeit hatten, sich daran zu gewöhnen. Autohersteller und Startups haben das Vertrauen der Menschen noch nicht gewonnen.

Was weiter?

Wir beobachten, wie unbemannte Fahrzeuge langsam auf unseren Straßen auftauchen. Es ist unwahrscheinlich, dass wir sie in den nächsten 5 Jahren als Massenphänomen betrachten werden: Weder die Algorithmen noch die Infrastruktur sind bisher gewachsen. Mit dem Aufkommen von V2V / V2I können jedoch spezielle Zonen unbemannter Fahrzeuge auftreten, in denen es möglich sein wird, den üblichen Uber / Yandex anzurufen und eine halbe Stunde zur Arbeit zu fahren.