एक ड्रोन के दिल में क्या है?

ऑटोमोटिव उद्योग वर्तमान में स्वायत्त ड्राइविंग में एक क्रांति से गुजर रहा है। एक मानव रहित वाहन यात्रियों के लिए उच्च स्तर की सुरक्षा प्रदान कर सकता है, क्योंकि इसका प्रबंधन मानव कारक से रहित है। भविष्य में मानव रहित वाहनों के व्यापक उपयोग से दुर्घटनाओं की संख्या में कमी आएगी, और लोगों के दैनिक ड्राइविंग में लगने वाले समय की भी बचत होगी।

OSCAR (ओपन-सोर्स कार) रूस के सर्वश्रेष्ठ इंजीनियरिंग दिमागों को मिलाकर, ओपन-सोर्स स्टारलाइन मानव रहित वाहन का एक शोध प्रोजेक्ट है। हमने OSCAR प्लेटफॉर्म को बुलाया क्योंकि हम समुदाय के लिए कार के बारे में कोड की हर पंक्ति को खोलना चाहते हैं।

प्लेटफॉर्म शरीर रचना विज्ञान

वाहन के एक उपयोगकर्ता के रूप में, कार मालिक बिंदु ए से बिंदु बी तक सुरक्षित रूप से, आराम से और समय पर प्राप्त करना चाहेंगे। उपयोगकर्ता की कहानियां विविधतापूर्ण हैं, काम करने के लिए यात्रा या खरीदारी और दोस्तों या परिवार के साथ बाहर घूमने के बिना, सड़क पर नज़र रखने की निरंतर आवश्यकता के बिना।



इसलिए, प्लेटफ़ॉर्म का उच्चतम स्तर उपयोगकर्ता अनुप्रयोगों और वातावरण है। हम उपयोगकर्ताओं के तीन समूहों पर भरोसा करते हैं: व्यक्तिगत उपयोगकर्ता, वाणिज्यिक, साथ ही मंच डेवलपर्स। इनमें से प्रत्येक समूह के लिए आज हम एक अलग इंटरफ़ेस तैयार कर रहे हैं। दूसरा स्तर सर्वर भाग है, जिसमें उच्च-रिज़ॉल्यूशन के नक्शे, एक सिमुलेशन मॉड्यूल, साथ ही साथ एपीआई जो कार की सेवा करते हैं। सॉफ्टवेयर स्तर उन कार्यक्रमों का निर्माण है जो कार में बनाए जाएंगे। और प्लेटफ़ॉर्म के दो निचले स्तर कार पर ही काम करते हैं, जिसमें मशीन के डिजिटल इंटरफ़ेस की जांच करना और उपकरण स्थापित करना शामिल है।

कार

एक आधुनिक कार में विभिन्न उप-प्रणालियों के लिए अधिकतम 70 इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाइयाँ हो सकती हैं। आमतौर पर सबसे शक्तिशाली प्रोसेसर इंजन नियंत्रण इकाई है, जबकि अन्य का उपयोग ट्रांसमिशन, एयरबैग, एंटी-लॉक ब्रेकिंग सिस्टम, ऑडियो सिस्टम, मिरर समायोजन को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है ... उनमें से कुछ स्वतंत्र सबसिस्टम बनाते हैं, जबकि अन्य आपस में सूचनाओं और आदेशों का आदान-प्रदान करते हैं।
वाहन उपकरणों के बीच संचार सुनिश्चित करने के लिए, CAN मानक विकसित किया गया था।

कैन-बस एक औद्योगिक नेटवर्क मानक है, साथ ही एक डिजिटल संचार प्रणाली और कार के विद्युत उपकरणों का नियंत्रण भी है। कार उपकरण डेटा भेजने और प्राप्त करने के लिए समानांतर में CAN बस से जुड़े होते हैं। इस डिजिटल इंटरफ़ेस तक पहुंच के बाद, आप उदाहरण के लिए, इंजन को चालू कर सकते हैं, दरवाजे खोल सकते हैं, नियंत्रण आदेशों का उपयोग करके कार दर्पण को मोड़ सकते हैं।



कार के त्वरण और स्टीयरिंग को नियंत्रित करने के लिए, हमें कैन बस तक पहुंचने और संबंधित पैकेट प्रकारों को समझने की आवश्यकता है। NPO StarLine इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का निर्माता है, इसलिए हमने अपना CAN बस एडॉप्टर विकसित किया है।



वर्तमान में, हम लैपटॉप का उपयोग करके चलाने, ब्रेक लगाने और गति प्रदान कर सकते हैं।

उपकरण

कार्य का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र वाहन को सेंसर और सेंसर से लैस कर रहा है। मानव रहित वाहन को लैस करने के लिए कई दृष्टिकोण हैं। उदाहरण के लिए, कुछ कंपनियां महंगे लिडार का उपयोग करती हैं, जबकि अन्य उन्हें मना कर देते हैं, खुद को अन्य उपकरणों की रीडिंग तक सीमित कर लेते हैं।



अब मानवरहित स्टारलाइन कार कई मोनो- और दूरबीन कैमरों, रडार, लिडार, साथ ही उपग्रह नेविगेशन से सुसज्जित है।

जीपीएस रिसीवर का कार्य अंतरिक्ष में इसके स्थान को निर्धारित करना है, साथ ही सटीक समय भी। असैन्य जीपीएस रिसीवर के पास एक मानवरहित वाहन की स्थिति के लिए अपर्याप्त सटीकता है; त्रुटि कई मीटर तक हो सकती है। यह शहरी वातावरण में इमारतों की दीवारों से संकेत के पुन: प्रतिबिंब के कारण होता है, और खराब प्राकृतिक कारकों के कारण, उदाहरण के लिए, पृथ्वी के आयनमंडल में उपग्रह से सिग्नल की गति में परिवर्तन।

मानवरहित वाहन की स्थिति के लिए, नागरिक जीपीएस रिसीवर की त्रुटि बहुत बड़ी है, और इसलिए, हमारे विकास में, हम अल्ट्रा-सटीक उपग्रह नेविगेशन का उपयोग करते हैं। ऐसा करने के लिए, कार पर एक जीएनएसएस आरटीके रिसीवर स्थापित किया गया था, जो अधिक उन्नत पोजिशनिंग तकनीक का उपयोग करता है और इस प्रकार, केवल उपग्रह नेविगेशन के माध्यम से सेंटीमीटर स्थिति सटीकता प्राप्त करता है।

लेकिन ड्राइविंग करते समय, कार एक सुरंग में या एक पुल के नीचे समाप्त हो सकती है, जहां उपग्रह से संकेत बहुत कमजोर या पूरी तरह से अनुपस्थित हैं। इस वजह से, GNSS-RTK रिसीवर की सटीकता कम हो जाएगी, या स्थिति पूरी तरह से असंभव हो जाएगी। इन मामलों में, कार ओडोमीटर और एक्सेलेरोमीटर की रीडिंग का उपयोग करके अपनी स्थिति को परिष्कृत करेगी। अनिश्चितता को कम करने के लिए कई असमान स्रोतों से डेटा को मिलाने वाले एल्गोरिदम को सेंसर फ्यूजन एल्गोरिदम कहा जाता है।



मानवरहित वाहन को स्थानीयकृत करने के कार्य के अलावा, आपको गतिशील बाधाओं का भी पता होना चाहिए जो कि नक्शे पर नहीं हैं, उदाहरण के लिए, पास चल रही कारें या सड़क पार करने वाले लोग। इन उद्देश्यों के लिए, एक मानवरहित वाहन रडार और लिडार डेटा का उपयोग करता है। रडार बाधाओं का पता लगाने के लिए रेडियो तरंगों का उपयोग करता है, और साथ ही, डॉपलर प्रभाव के लिए धन्यवाद, आपको उनके रेडियल वेगों की गणना करने की अनुमति देता है। लिडार एक सक्रिय ऑप्टिकल रेंज फाइंडर है जो लगातार आसपास के स्थान को स्कैन करता है और इसके तीन-आयामी मानचित्र, तथाकथित बिंदु बादल बनाता है।

प्रत्येक डिवाइस जो एक मानव रहित वाहन (कैमरे से आरटीके जीएनएसएस यूनिट के लिए) में उपयोग किया जाता है, इसे स्थापित करने से पहले कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता होती है।

सॉफ्टवेयर

सबसे बड़े पैमाने पर, ड्रोन सॉफ्टवेयर में कई मॉड्यूल शामिल हैं, जिनमें शामिल हैं: मान्यता, योजना, स्थानीयकरण और नियंत्रण।



वस्तुओं को पहचानने और उनका पता लगाने के लिए कैमरों से डेटा का उपयोग किया जाता है, रडार को आसपास की वस्तुओं के निर्देशांक और गति प्राप्त होती है, लिडार एक क्लाउड के साथ एल्गोरिदम प्रदान करते हैं, और GNSS RTK मॉड्यूल कार का स्थानीयकरण करने के लिए उपग्रह डेटा का उपयोग करता है।

फिर पहले तीन स्रोतों से डेटा को कार के पास बाधाओं के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए संयुक्त किया जाता है।

इसी समय, सैटेलाइट और लिडार रीडिंग दोनों का उपयोग SLAM समस्या को हल करने के लिए किया जाता है, जिसका अर्थ है एक साथ इलाके का स्थानीयकरण और मानचित्रण। यह एक अज्ञात वातावरण का नक्शा बनाने के लिए एक दृष्टिकोण है जिसमें किसी वस्तु के स्थान को ट्रैक किया जाता है। इस जानकारी का उपयोग कार के 6 निर्देशांक की गणना करने के लिए किया जाता है, जिसमें तीन स्थानिक निर्देशांक और तीन-आयामी गति शामिल हैं।

अगला कदम वाहन के स्थानीय प्रक्षेपवक्र की योजना बना रहा है। अंतिम चरण नियंत्रण मॉड्यूल है, जिसका उपयोग वास्तव में ट्रैक निर्माण के दौरान निर्मित प्रक्षेपवक्र को निष्पादित करने के लिए किया जाता है।

वर्तमान में, हम उपकरण स्थापित करने और स्थापित करने में लगे हुए हैं और कार नियंत्रण मॉड्यूल पर भी काम कर रहे हैं।

बादल

सर्वर भाग में चार ब्लॉक होते हैं:

• HD कार्ड
• टेलीमेट्री एपीआई
• कमांड एपीआई
• सिमुलेशन मॉड्यूल

सबसे पहले, हमें कार का सही पता लगाने के लिए, साथ ही डेटा विश्लेषण के लिए एक टेलीमेट्री सेवा के नक्शे के लिए भंडारण की आवश्यकता है। यह हमारा प्रारंभिक सर्वर आर्किटेक्चर आरेख है, जिसमें दो ब्लॉक शामिल हैं। बाद में हम सर्वर से कार में नियंत्रण कमांड भेजने में सक्षम होने के लिए कमांड एपीआई का उपयोग करके इसका विस्तार करेंगे। हम एक सिमुलेशन मॉड्यूल भी जोड़ेंगे।



एचडी नक्शे ऐसे नक्शे होते हैं जो सेंटीमीटर तक सही वास्तविक दुनिया की पूरी तस्वीर पेश करते हैं, जिसमें सड़क के बुनियादी ढांचे से जुड़ी हर चीज शामिल है, उदाहरण के लिए, गलियों, संकेतों और यातायात रोशनी की स्थिति के बारे में जानकारी। ड्रोन में इस पर स्थानीयकरण करने के लिए मानचित्र में लिडार डेटा भी हो सकता है।



डिबगिंग और परीक्षण के लिए यातायात की स्थिति उत्पन्न करने के लिए सिमुलेटर की आवश्यकता होती है। ट्रैफिक स्थितियों का अनुकरण करके, हम अनुकूलन योग्य परिदृश्यों और दुर्लभ परिस्थितियों के एक मील की संख्या पर यूनिट परीक्षण करके अपने एल्गोरिदम की मजबूती को बढ़ा सकते हैं, वास्तविक सड़कों पर परीक्षण करने के लिए आवश्यक समय और लागत के एक अंश के लिए।

रोड मैप

जुलाई में, हमने एक अवधारणा विकसित करके शुरू किया, एक टीम बनाई और प्रोटोटाइप ए के लिए रास्ता शुरू किया। प्रोटोटाइप ए एक कार है जो वेपाइंट्स के साथ आगे बढ़ सकती है, लेकिन बाधाओं से बचने के लिए ऑपरेटर के हस्तक्षेप की आवश्यकता होती है। प्रोटोटाइप बी, जिसका विकास हम 2019 के वसंत तक खत्म करने की योजना बनाते हैं, एक ऐसी कार है जो चालक नियंत्रण के बिना बाधाओं को बायपास कर सकती है।

तो एक ड्रोन के दिल में क्या है?

कार उन्नत एल्गोरिदम, डेटा स्ट्रीम, उच्च-प्रदर्शन इंटरफेस और परिष्कृत उपकरणों पर आधारित है। इसके अलावा, कार को न केवल हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर की आवश्यकता होती है, बल्कि सर्वर और क्लाइंट एप्लिकेशन भी। यह तकनीकी दिल खुला है, और हम न केवल स्टारलाइन टीम की पहल पर, बल्कि ओपन-सोर्स समुदाय की मदद पर भी भरोसा करते हैं।

StarLine मानव रहित वाहन का मुख्य उद्देश्य लोगों के जीवन को अधिक आरामदायक और सुरक्षित बनाने की इच्छा है। प्रौद्योगिकी हमारे लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन हम मानते हैं कि तकनीकी और वैज्ञानिक ज्ञान लोगों की सेवा करने के लिए मौजूद है, और यह हमारे प्रयास का सच्चा दिल है। हम उस दिन से संपर्क कर रहे हैं जब सड़क सुरक्षा उपकरणों द्वारा प्रदान की जाएगी, और लोगों के पास अधिक समय समर्पित करने का अवसर होगा जो उनके लिए महत्वपूर्ण है। और यदि आप हमारी बात साझा करते हैं, तो हम आपको कल की तकनीक बनाने में शामिल होने के लिए आमंत्रित करने की कृपा कर रहे हैं।

गिटलैब परियोजना