कार की नजर से दुनिया। ड्रोन उसे कैसे देखते हैं?

मानव रहित वाहनों में प्रगति हाल के वर्षों में तेजी से बढ़ी है। 1 दिसंबर 2018 से शुरू होने वाले ड्रोन मॉस्को और तातारस्तान में सार्वजनिक सड़कों पर स्वतंत्र रूप से चलने में सक्षम होंगे । ऐसा लगता है कि थोड़ा और हम कार में उतर सकते हैं और अपना खुद का व्यवसाय कर सकते हैं, जबकि हमारा परिवहन ड्राइविंग की पूरी प्रक्रिया का प्रबंधन करेगा। सपने, सपने, लेकिन ऐसी कार वास्तव में क्या सक्षम है और क्या यह किसी व्यक्ति को विस्थापित करेगी?

पूर्ण स्वायत्तता की राह पर

मोटर वाहन इंजीनियरों (एसएई इंटरनेशनल) के अंतर्राष्ट्रीय समुदाय ने कारों की स्वायत्तता का छह-स्तरीय वर्गीकरण विकसित किया है। यह प्रणाली उस पथ को प्रदर्शित करती है जो ऑटोमोबाइल ने हाल के दशकों में यात्रा की है, और उन कठिनाइयों का वर्णन करता है जिन्हें वास्तव में मानव रहित वाहन बनाने के लिए हल किया जाना है।

स्तर 0 - कोई स्वायत्तता नहीं। सभी मशीनें जो नियंत्रण प्रक्रिया में हस्तक्षेप नहीं करती हैं, उन्हें इस स्तर पर जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। एक आदमी के बिना, ऐसी कार हिलती नहीं है और दुर्घटना से बचने में सक्षम नहीं होगी। ABS या पार्किंग सेंसर - यह आप शून्य स्तर की कार से उम्मीद कर सकते हैं।

स्तर 1 - न्यूनतम मदद। ड्राइवर द्वारा निरंतर निगरानी के साथ स्टीयरिंग टैक्सीिंग या त्वरण / ब्रेकिंग में सक्षम कारें शामिल हैं। इसमें पार्किंग सहायता प्रणाली भी शामिल है, जब कार चला रही है और ड्राइवर पैडल कर रहा है।

स्तर 2 - चालक के ध्यान के साथ सहायता। दूसरे स्तर पर, सरल प्रक्रियाओं की पूरी स्वचालन है, जिन्हें एक साथ स्वचालित स्टीयरिंग और आंदोलन नियंत्रण की आवश्यकता होती है। इसमें उन्नत उन्नत चालक सहायता प्रणाली (ADAS) शामिल हैं।

स्तर 3 - सीमित ऑटोपायलट। सीमा स्तर जिस पर व्यक्तिगत परिदृश्यों के ढांचे में पूर्ण ऑटोपायलट ऑपरेटिंग के बारे में बात करना पहले से ही संभव है। दूसरे स्तर की कारों के विपरीत, तीसरे की कारों को ड्राइवर से लगातार ध्यान देने की आवश्यकता नहीं है - एक व्यक्ति अपने व्यवसाय के बारे में जा सकता है, हर आधे मिनट में पहिया को हथियाने नहीं।

स्तर 4 - शहरों में ऑटोपायलट। चौथे स्तर की कारें निरपेक्ष ऑटोपायलट (5 वें स्तर) से भिन्न होती हैं, जिसमें उन्हें 3 डी इलाके के नक्शे की आवश्यकता होती है, जिसके साथ इलाके को स्कैन करते हुए कार की जाँच की जाएगी। यदि चौथे स्तर की कार एक ऐसे क्षेत्र में है जो इस तरह के नक्शे पर नहीं है, तो ऑटोपायलट तीसरे स्तर के मोड में जाएगा या पूरी तरह से बंद हो जाएगा।

स्तर 5 - पूर्ण ऑटोपायलट। वैक्यूम में वही गोलाकार ऑटोपायलट, जो किसी भी मौसम में और दुनिया में कहीं भी घूम सकता है: चाहे वह बिना चिह्नित किए टूटी हुई सड़क हो, एक जंगल साफ हो, एक बर्फीला पहाड़ दर्रा हो, एक व्यस्त महानगर - पांचवे स्तर का ऑटोपायलट हर जगह जाएगा, जो कि स्थिति का विश्लेषण करेगा। उसे तैयार 3 डी-कार्ड्स की आवश्यकता नहीं है - अपने कौशल के साथ एक स्वायत्त पांचवें स्तर की कार एक जीवित ड्राइवर से मेल खाती है।

वास्तविक स्वायत्त कारें कैसे काम करती हैं?

कैमरा + इमेज प्रोसेसर

पहले पूर्ण-रहित मानवरहित वाहनों को विकसित करते समय, कैमरे कार के चारों ओर अंतरिक्ष को देखने का मुख्य तरीका थे। उन्होंने व्यापक व्यूइंग एंगल के साथ दृश्यमान रेंज में छवियों को जल्दी से प्राप्त करना संभव बना दिया। हालांकि, एक एकल कैमरा छवि स्वायत्त कार के सफलतापूर्वक कार्य करने के लिए पर्याप्त नहीं है, एक ड्रोन को मानव मस्तिष्क के इलेक्ट्रॉनिक एनालॉग की आवश्यकता है, अर्थात, एक विशेष छवि प्रसंस्करण प्रोसेसर।

Mobileye का कहना है कि ऐसे प्रोसेसर का निर्माण बड़ी अनुभवी कंपनियों और स्टार्टअप्स दोनों द्वारा किया जाता है, जो कि Intel, NVIDIA का हिस्सा बन गया है। इसी तरह के विकास तोशिबा में हैं। तोशिबा विस्कोनी प्रोसेसर परिवार चार कैमरों से छवियों को संसाधित करता है, एक साथ कई मानदंडों के अनुसार छवियों का मूल्यांकन करता है: चिह्नों, चलती और खड़ी कारों, ट्रैफिक लाइट और संकेत, हेडलाइट्स, पैदल यात्री और साइकिल चालक। वीडियो पर वस्तुओं को पहचानने और वर्गीकृत करने के बाद, प्रोसेसर मशीन के "मस्तिष्क" के लिए सूचना प्रसारित करता है, जिसका ऑटोपायलट पहले से ही इष्टतम व्यवहार पर निर्णय लेता है। यह है कि विस्तारित ADAS चालक सहायता प्रणाली कैसे काम करती है, पैदल चलने वालों के साथ टकराव और टकराव को रोकती है (दूसरे स्तर की स्वायत्तता मानदंड)।


कैमरों का एक बंडल और एक तोशिबा विस्कोनी प्रोसेसर एक व्यक्ति की तुलना में यातायात की स्थिति को बेहतर और अधिक चौकस रखता है। स्रोत: तोशिबा

तोशिबा विस्कोन्टी का पूरा चक्र पिछली पीढ़ी की छवि अधिग्रहण से लेकर सूचना परिणाम जारी करने तक के लिए 100 एमएस तक था। विस्कोनटी 4 में, चक्र 50 एमएस तक कम हो गया था। सबसे अच्छा मामले में, चालक का प्रतिक्रिया समय 500 एमएस है। इस समय के दौरान, 80 किमी / घंटा की यात्रा करने वाली कार सड़क पर खतरनाक स्थिति के मामले में 11 मीटर - लंबी दूरी तय करेगी।

Visconti भी मोनोक्युलर दृष्टि की समस्या को हल करता है - प्रोसेसर अंतरिक्ष के तीन आयामी पुनर्निर्माण का निर्माण करने में सक्षम है, जो आंदोलन के दौरान फ्रेम के अनुक्रम का विश्लेषण करता है। यह चलती और स्थिर वस्तुओं के लिए सड़क पर और उससे आगे दोनों के लिए काम करता है।

राडार

कैमरे दूरस्थ वस्तुओं को पहचानने और विस्तृत नक्शे बनाने में सक्षम नहीं हैं, इसके अलावा, उनकी कार्यक्षमता सीधे मौसम की स्थिति पर निर्भर करती है। इन कमियों की भरपाई रेडियो सिग्नलों को छोड़ने वाले राडार से हो सकती है, जिसमें टेंबर गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति होती है। वे आदर्श रूप से अंतरिक्ष में बाधाओं की पहचान करते हैं। 24 GHz और 77 GHz की आवृत्ति वाले रडार पहले से ही ब्रेकिंग के लिए महंगी ADAS प्रणालियों में उपयोग किए जाते हैं, जब पैदल यात्री या अन्य कार के साथ शीर्ष के चौराहे का पता लगाते हैं। कैमरों के विपरीत, रडार में कार्रवाई का एक बहुत ही संकीर्ण कोण होता है, जो वांछित सीमा के विपरीत आनुपातिक होता है। इसके अलावा, रडार की उच्च लागत ($ 1,000 के स्तर पर) है, जो प्रतिनिधि और प्रीमियम कारों द्वारा विशेष रूप से इसके उपयोग की सीमा को तुरंत सीमित करता है।

रडार स्थानीयकृत वस्तुओं का एक उत्कृष्ट काम करते हैं, लेकिन उनके आकार का निर्धारण किए बिना और केवल एक संकीर्ण सीमा में।

राडार

लिडार को सबसे प्रभावी माना जाता है, लेकिन साथ ही स्वायत्त कारों के लिए सबसे विवादास्पद सेंसर। वे लेजर बीम की मदद से अपने चारों ओर दुनिया की एक विस्तृत तस्वीर बनाते हैं जो बाधाओं से परिलक्षित होते हैं और वापस आते हैं। इसके अलावा, लिडार अन्य सेंसर के लिए अप्राप्य सटीकता के साथ ऐसा करते हैं। एक लिडार का उपयोग करके, एक कार अपने स्वयं के 3 डी मानचित्र दसियों मीटर के आसपास बनाती है, कारों, लोगों और किसी भी बाधाओं को पहचानती है।

तो दुनिया को एक लिडार के साथ एक कार देखता है

हालांकि, लिडार में फायदे की तुलना में अधिक कमियां हैं। सबसे पहले, भारी बारिश में या बर्फबारी के दौरान लिडार असहाय हो जाते हैं - लेजर बीम पानी और बर्फ के गुच्छे की बूंदों से परिलक्षित होते हैं। दूसरे, लिडार में एक पूर्ण गोलाकार दृश्य होना चाहिए, जिसका अर्थ है कि यह कार की छत पर एक "कूबड़" बनाता है। तीसरा, लिडार महंगे नहीं हैं, लेकिन बहुत महंगे हैं: शुरुआती वेलोडाइन मॉडल की कीमत $ 75,000, आधुनिक वेमो डिजाइनों की कीमत $ 7,500 है।


लिडार वेलोडाइन की रेखा। स्रोत: वेलोडाइन

चलती भागों के बिना "ठोस-राज्य" लिडार की उपस्थिति आने वाले वर्षों में परिमाण के आदेशों द्वारा उपकरणों की लागत को कम करना चाहिए। वेलोडाइन ने एक ऐसी सफलता का दावा किया है जिससे लिडार की कीमत 50 डॉलर तक कम हो जाएगी।

तोशिबा, बदले में, लिडार की प्रभावशीलता में सुधार करने के लिए काम कर रहा है। इसलिए, इस वर्ष एक नई चिप पेश की गई जो लंबी और छोटी दूरी पर डेटा के विश्लेषण के लिए जंजीरों को जोड़ती है। इससे हमें लिडार के प्रभावी रेंज को 200 मीटर तक दोगुना करने की अनुमति मिली, साथ ही चकाचौंध की समस्या से भी छुटकारा मिला, जिससे प्रतिबिंबों की गुणवत्ता प्रभावित हुई।

यह कैसे काम करता है ...

... टेस्ला

ऑटोपायलट को लागू करने के लिए, अलग-अलग कोणों और देखने की सीमा वाले आठ कैमरों की एक प्रणाली, एक सर्कल में 12 अल्ट्रासोनिक सेंसर और टेस्ला कारों में एक लंबी दूरी के ललाट रडार स्थापित किए जाते हैं। कम गति पर गाड़ी चलाते समय आसन्न पंक्तियों और बाधाओं में कारों को पहचानने के लिए अल्ट्रासोनिक सेंसर जिम्मेदार होते हैं। कैमरे पैदल चलने वालों, कारों, चिह्नों और चिह्नों को खोजने के लिए जिम्मेदार हैं। इस रडार में उनकी मदद करता है। मार्ग के साथ जाने के लिए जीपीएस का उपयोग किया जाता है, और सेंसर निगरानी करते हैं कि कार गलियों में सख्ती से जाती है और दुर्घटनाओं से बचती है। एक तरफ, यह आपको किसी भी शहरों में टेस्ला ऑटोपायलट का उपयोग करने की अनुमति देता है। दूसरी ओर, ऑटोपायलट को अभी भी चालक के संचालन के लिए ध्यान देने की आवश्यकता है।

टेस्ला जानबूझकर लिडार का उपयोग नहीं करते हैं, एलोन मस्क ने खुले तौर पर लिडार का विरोध किया, यह उनकी कीमत और खराब मौसम में समस्याग्रस्त काम के साथ उचित है। उसके साथ असहमत होना मुश्किल है - कीमत पर 7-10 हजार डॉलर और छत पर एक "कूबड़" टेस्ला के आकर्षण को नहीं बढ़ाएगा।

कोई फर्क नहीं पड़ता कि कैमरे, रडार और अल्ट्रासाउंड सेंसर कितने अच्छे दिखते हैं, और उनमें खराबी है। 2018 में, ऑटोपायलट मोड में टेस्ला मॉडल एस एक सड़क स्प्लिटर में दुर्घटनाग्रस्त हो गया, जिससे चालक की मौत हो गई। जैसा कि इलेक्ट्रिक कार के मालिकों की ओर से की गई जांच से पता चला है कि टेस्ला ऑटोपायलट मिटाए गए चिह्नों को सही ढंग से नहीं पढ़ सका, और कैमरों और राडार ने बदले में स्टील बैरियर के पास तेजी से बढ़ते खतरे को नहीं देखा।

... वेमो

वायमो सिस्टम लिडार, पांच रडार, आठ कैमरे और जीपीएस का उपयोग करते हैं, और क्रिसलर पैसिफिक हाइब्रिड (अब 600, 62 हजार यूनिट खरीदने की योजना बनाई गई है) और जगुआर आई-पेस (योजनाओं में 20 हजार यूनिट) को धारावाहिक वाणिज्यिक वाहक के रूप में चुना गया है।


वेमो जगुआर I-PACE इलेक्ट्रिक कार विशाल क्रिसलर प्रशांत के रूप में उपयोगी नहीं है, लेकिन यह आश्चर्यजनक लग रहा है - यहां तक ​​कि छत पर लिडार भी दृश्य को खराब नहीं करता है। कॉपीराइट: Waymo

ड्राइविंग करते समय, वेमो Google स्ट्रीट व्यू डेटा का उपयोग करता है, इसके सेंसर का उपयोग करते हुए। इसके लिए धन्यवाद, पूर्ण स्वायत्तता हासिल की जाती है - टेस्ला के विपरीत, वेमो कारों को वास्तव में ड्राइवर के हस्तक्षेप की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन बस यात्रियों को ले जाते हैं। टेस्ला के विपरीत, वेमो कारों को नहीं बेचता है, लेकिन एक परिवहन सेवा, यानी रोबोट।

वायोमो का विहंगम वीडियो आपको यह समझने में मदद करता है कि आपकी स्वायत्त कार आपके परिवेश को कैसे पहचानती है।

Waymo का मुख्य दोष उन शहरों की अत्यंत सीमित सूची है जहां ड्रोन संचालित होते हैं - ऑटोपायलट को सही ढंग से कार्य करने के लिए, शहरी वातावरण को 3D में शूट किया जाना चाहिए, और यह एक लंबी और जटिल प्रक्रिया है, इसलिए Waymo वर्तमान में केवल दो बड़े अमेरिकी शहरों में काम करता है। हालांकि, सड़क नेटवर्क का विस्तार केवल समय की बात है। बहुत अच्छा समय रहा।

... यांडेक्स

यांडेक्स ने एक साल पहले ही अपनी मानव रहित वाहन परियोजना पेश की थी। टोयोटा प्रियस पर लिडार, कैमरा, राडार, GPS और IMU का एक ब्लॉक, जो कि स्वायत्त कारों के विशिष्ट घटक हैं, को स्थापित किया गया था। यैंडेक्स से, ड्रोन को एक सॉफ्टवेयर प्लेटफ़ॉर्म मिला, जो ख़ामोनिक्की जिले की संकीर्ण मास्को सड़कों के साथ ड्राइविंग करते समय खुद को अच्छी तरह से दिखाता था, और जब मास्को से कज़ान तक लंबी दूरी की यात्रा करते थे।

तातारस्तान पहुंचने के बाद, यैंडेक्स कार वहां बनी रही, रूस में पहली मानव रहित टैक्सी बन गई। अब वह पांच प्रमुख बिंदुओं के बीच यात्रियों को परिवहन करते हुए इनोपोलिस शहर में काम करता है। और अक्टूबर में, स्कोलोवो के क्षेत्र में एक समान टैक्सी दिखाई दी। कंपनी की दूर की योजनाओं में वाणिज्यिक आधार पर मानव रहित टैक्सियों को शहर की सड़कों पर लाने के लिए।

... कामाज

2016 में, NAMI राज्य संस्थान ने SHATL को मानव रहित "मिनीबस" दिखाया, जो तब प्रायोगिक अवधारणा कार से ज्यादा कुछ नहीं था। दो साल बाद, KAMAZ-1221 SHATL को भविष्य का सीरियल प्रोजेक्ट घोषित किया गया, जिसे 2022 में कन्वेयर पर रखा जाएगा। लिडार, कैमरा और अल्ट्रासोनिक सेंसर के साथ मिनी इलेक्ट्रिक बस अब तक 10 किमी / घंटा की गति से सावधानी से आगे बढ़ रही है, लेकिन जैसे ही सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म में सुधार होता है, गति को 110 किमी / घंटा तक खींचने का वादा किया जाता है।

क्या बदलेंगे ड्रोन?

मानव कारक के बहिष्करण से कारों की सीमांत परिचालन स्थिति में वृद्धि होगी - अधिकतम गति में वृद्धि, गलियों की चौड़ाई को कम करना, धारा में कारों के बीच की दूरी को कम करना। नतीजतन, सड़कों के थ्रूपुट में काफी वृद्धि होगी, औसत गति में वृद्धि होगी और भीड़ की संख्या कम हो जाएगी।

अमेरिकी राजमार्ग क्षमता मैनुअल के अनुसार, प्रति घंटे राजमार्ग का एक लेन लगभग 2,200 लोगों द्वारा संचालित कारों से गुजरता है। विभिन्न अध्ययनों से पता चलता है कि स्वायत्त कारों के लिए संक्रमण इस आंकड़े को प्रति घंटे 7200-12000 कारों तक बढ़ाएगा। सड़क के उपयोग की दक्षता में इस तरह की एक प्रभावशाली छलांग सुरक्षित गति को बढ़ाकर और 40-50 मीटर से 6-7 मीटर तक की पट्टी में कारों के बीच की दूरी को कम करके प्राप्त की जाती है - कारों के लिए जो अपनी गति और अनुमानित युद्धाभ्यास की जानकारी एक-दूसरे तक पहुंचाती हैं, ऐसी दूरी सुरक्षित के लिए पर्याप्त होगी। आंदोलन।

हालाँकि, हम अभी भी ऐसे मानव रहित भविष्य से दूर हैं। जाने-माने वाहन निर्माताओं की सीरियल कारों ने सिर्फ दूसरे स्तर की स्वायत्तता को अनुकूलित किया है, सबसे अच्छे और सबसे महंगे मॉडल तीसरे स्तर पर कदम रखने की तैयारी कर रहे हैं। लेकिन अगले दशक में, यह स्वायत्तता के पांचवें स्तर के ड्रोन के बारे में सपने देखने के लायक नहीं है - लंबे समय तक एक व्यक्ति सड़क पर मुख्य होगा।