كيف يعمل نظام القيادة الذاتية

أعلنت الحكومة الألمانية مؤخرًا أنها تريد تعزيز تطوير التكنولوجيا وتخطط لإنشاء بنية تحتية متخصصة على الطرق السريعة. أعلن ألكسندر دوبريندت ، وزير النقل الألماني ، أن قسم الطريق السريع A9 من برلين إلى ميونيخ سيتم بناؤه بطريقة تجعل السيارات المستقلة تسير بشكل مريح على طول الطريق بأكمله.

مسرد الاختصارات

ABS نظام مضاد للحجب. نظام يستخدم في السيارات لمنع انغلاق العجلات.

ACC نظام تثبيت السرعة التكيفي. جهاز يحافظ على مسافة آمنة مناسبة بين المركبات المتحركة.

AD القيادة الآلية. نظام القيادة الآلي هو مصطلح تستخدمه مرسيدس.

أداس نظام متقدم لمساعدة السائق. نظام دعم السائق الممتد (مثل حلول Nvidia)

اسأل التحكم الذكي المتقدم في التطواف. مثبت السرعة التكيفي القائم على الرادار

أغسطس نظام التحكم الآلي في السيارة. نظام المراقبة والقيادة الآلي (على سبيل المثال ، في ساحة انتظار السيارات)

DIV المركبات الذكية بدون طيار. سيارات ذكية بدون سائق

ECS المكونات والأنظمة الإلكترونية. الاسم العام للمعدات الإلكترونية

IOT انترنت الأشياء. انترنت الأشياء

HIS أنظمة النقل الذكية. أنظمة النقل الذكية

يدار كشف الضوء والمدى. جهاز يعمل بشكل مشابه للرادار - فهو يجمع بين الليزر والتلسكوب.

LKAS نظام المساعدة في الحفاظ على المسار. نظام المساعدة في الحفاظ على حارة السير

V2I البنية التحتية للمركبة. التواصل بين السيارة والبنية التحتية

V2V من مركبة إلى مركبة. التواصل بين المركبات

تتضمن الخطة ، من بين أمور أخرى ، إنشاء بنية تحتية لدعم الاتصال بين المركبات ؛ لهذه الأغراض ، سيتم تخصيص تردد 700 ميغا هرتز.

هذه المعلومات لا تظهر فقط أن ألمانيا جادة في التنمية المكننة بدون سائقين. بالمناسبة ، هذا يجعل الناس يفهمون أن المركبات غير المأهولة ليست فقط مركبات بحد ذاتها ، سيارات حديثة للغاية مليئة بأجهزة الاستشعار والرادارات ، ولكن أيضًا أنظمة إدارية وبنية تحتية واتصالات كاملة. ليس من المنطقي قيادة سيارة واحدة.

الكثير من البيانات

يتطلب تشغيل نظام الغاز نظامًا من أجهزة الاستشعار والمعالجات (1) للكشف ومعالجة البيانات والاستجابة السريعة. كل هذا يجب أن يحدث بالتوازي على فترات ملي ثانية. متطلب آخر للمعدات هو الموثوقية والحساسية العالية.

يجب أن تكون الكاميرات ، على سبيل المثال ، عالية الدقة من أجل التعرف على التفاصيل الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون كل هذا متينًا ومقاومًا لمختلف الظروف ودرجات الحرارة والصدمات والآثار المحتملة.

نتيجة حتمية للمقدمة سيارات بدون سائق هو استخدام تقنية البيانات الضخمة ، أي الحصول على كميات هائلة من البيانات وتصفيتها وتقييمها ومشاركتها في وقت قصير. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون الأنظمة آمنة ومقاومة للهجمات الخارجية والتدخلات التي يمكن أن تؤدي إلى حوادث كبيرة.

سيارات بدون سائق سوف يقودون فقط على طرق معدة خصيصًا. الخطوط الباهتة وغير المرئية على الطريق غير واردة. تتيح تقنيات الاتصال الذكية - من سيارة إلى سيارة ومن سيارة إلى بنية تحتية ، والمعروفة أيضًا باسم V2V و V2I ، تبادل المعلومات بين المركبات المتحركة والبيئة.

في نفوسهم يرى العلماء والمصممين إمكانات كبيرة عندما يتعلق الأمر بتطوير السيارات المستقلة. يستخدم V2V تردد 5,9 جيجاهرتز ، الذي تستخدمه أيضًا شبكة Wi-Fi ، في نطاق 75 ميجاهرتز مع مدى يصل إلى 1000 متر.تعتبر اتصالات V2I شيئًا أكثر تعقيدًا ولا تتضمن فقط الاتصال المباشر مع عناصر البنية التحتية للطرق.

هذا هو تكامل وتكييف شامل للمركبة مع حركة المرور والتفاعل مع نظام إدارة حركة المرور بأكمله. عادةً ما تكون السيارة غير المأهولة مزودة بكاميرات ورادارات وأجهزة استشعار خاصة ، وبمساعدتها "تدرك" و "تشعر" بالعالم الخارجي (2).

يتم تحميل الخرائط التفصيلية في ذاكرتها ، وهي أكثر دقة من الملاحة التقليدية في السيارة. يجب أن تكون أنظمة الملاحة GPS في المركبات ذاتية القيادة دقيقة للغاية. الدقة لعشرات السنتيمترات مهمة. وبالتالي ، فإن الآلة تلتصق بالحزام.

1. بناء سيارة مستقلة

عالم المستشعرات والخرائط فائقة الدقة

لحقيقة أن السيارة نفسها تلتصق بالطريق ، فإن نظام المستشعرات هو المسؤول. يوجد عادةً أيضًا راداران إضافيان على جانبي المصد الأمامي لرصد المركبات الأخرى التي تقترب من كلا الجانبين عند التقاطع. يتم تثبيت أربعة أو أكثر من أجهزة الاستشعار الأخرى في زوايا الجسم لمراقبة العوائق المحتملة.

2. ما تراه وتشعر به السيارة ذاتية القيادة

تتعرف الكاميرا الأمامية بمجال رؤية 90 درجة على الألوان ، لذلك ستقرأ إشارات المرور وعلامات الطريق. ستساعدك مستشعرات المسافة في السيارات في الحفاظ على مسافة مناسبة من المركبات الأخرى على الطريق.

أيضًا ، بفضل الرادار ، ستحافظ السيارة على مسافة من المركبات الأخرى. إذا لم يكتشف المركبات الأخرى في دائرة نصف قطرها 30 مترًا ، فسيكون قادرًا على زيادة سرعته.

سوف تساعد أجهزة الاستشعار الأخرى في القضاء على ما يسمى ب. النقاط العمياء على طول الطريق واكتشاف الأشياء على مسافة مماثلة لطول ملعبين لكرة القدم في كل اتجاه. ستكون تقنيات السلامة مفيدة بشكل خاص في الشوارع والتقاطعات المزدحمة. لمزيد من الحماية للسيارة من الاصطدامات ، ستقتصر سرعتها القصوى على 40 كم / ساعة.

W سيارة بدون سائق قلب Google وأهم عنصر في التصميم هو ليزر Velodyne ذو 64 شعاعًا مركبًا على سطح السيارة. يدور الجهاز بسرعة كبيرة ، لذلك "ترى" المركبة صورة 360 درجة حولها.

كل ثانية ، يتم تسجيل 1,3 مليون نقطة جنبًا إلى جنب مع المسافة واتجاه الحركة. يؤدي هذا إلى إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد للعالم ، والذي يقارنه النظام بالخرائط عالية الدقة. نتيجة لذلك ، يتم إنشاء الطرق بمساعدة السيارة التي تتخطى العقبات وتتبع قواعد الطريق.

بالإضافة إلى ذلك ، يتلقى النظام معلومات من أربعة رادارات موجودة أمام وخلف السيارة ، والتي تحدد موقع المركبات والأشياء الأخرى التي قد تظهر بشكل غير متوقع على الطريق. تلتقط الكاميرا الموجودة بجوار مرآة الرؤية الخلفية الأضواء وعلامات الطريق وتراقب وضع السيارة باستمرار.

ويكتمل عملها بنظام القصور الذاتي الذي يتولى تتبع الموقع في أي مكان لا تصل إليه إشارة GPS - في الأنفاق أو بين المباني الشاهقة أو في مواقف السيارات. تستخدم لقيادة السيارة: الصور التي يتم جمعها عند إنشاء قاعدة بيانات تم وضعها في شكل Google Street View هي صور مفصلة لشوارع المدينة من 48 دولة حول العالم.

بالطبع ، هذا لا يكفي للقيادة الآمنة والمسار الذي تستخدمه سيارات Google (بشكل رئيسي في ولايتي كاليفورنيا ونيفادا ، حيث يُسمح بالقيادة في ظل ظروف معينة). سيارات بدون سائق) يتم تسجيلها بدقة مسبقًا أثناء الرحلات الخاصة. تعمل Google Cars بأربع طبقات من البيانات المرئية.

اثنان منهم عبارة عن نماذج فائقة الدقة للتضاريس التي تتحرك عليها السيارة. الثالث يحتوي على خارطة طريق مفصلة. الرابع هو بيانات مقارنة العناصر الثابتة للمناظر الطبيعية مع العناصر المتحركة (3). بالإضافة إلى ذلك ، هناك خوارزميات تتبع نفسية حركة المرور ، على سبيل المثال ، تشير عند مدخل صغير إلى أنك تريد عبور تقاطع.

ربما ، في نظام طرق مؤتمت بالكامل في المستقبل بدون الأشخاص الذين يحتاجون إلى فهم شيء ما ، سيتضح أنه فائض عن الحاجة ، وستتحرك المركبات وفقًا للقواعد المعتمدة مسبقًا والخوارزميات الموصوفة بدقة.

3. كيف ترى Google Auto Car محيطها

مستويات الأتمتة

يتم تقييم مستوى أتمتة المركبات وفقًا لثلاثة معايير أساسية. يتعلق الأول بقدرة النظام على تولي السيطرة على السيارة ، سواء عند التحرك للأمام أو أثناء المناورة. المعيار الثاني يتعلق بالشخص الموجود في السيارة وقدرته على القيام بشيء آخر غير قيادة السيارة.

المعيار الثالث يتضمن سلوك السيارة نفسها وقدرتها على "فهم" ما يحدث على الطريق. تصنف الرابطة الدولية لمهندسي السيارات (SAE International) أتمتة النقل البري إلى ستة مستويات.

من وجهة نظر أتمتة من 0 إلى 2 العامل الرئيسي المسؤول عن القيادة هو السائق البشري (4). تشمل الحلول الأكثر تقدمًا في هذه المستويات نظام التحكم التكيفي في ثبات السرعة (ACC) ، الذي طورته شركة بوش واستخدم بشكل متزايد في السيارات الفاخرة.

على عكس نظام تثبيت السرعة التقليدي ، الذي يتطلب من السائق أن يراقب باستمرار المسافة إلى السيارة التي أمامه ، فإنه يقوم أيضًا بأدنى قدر من العمل للسائق. عدد من أجهزة الاستشعار والرادارات وتفاعلها مع بعضها البعض ومع أنظمة المركبات الأخرى (بما في ذلك القيادة والفرامل) تجعل السيارة المجهزة بنظام تثبيت السرعة التكيفي لا تحافظ فقط على السرعة المحددة ، ولكن أيضًا على مسافة آمنة من السيارة التي أمامها.

4. مستويات الأتمتة في السيارات حسب SAE و NHTSA

سيقوم النظام بفرملة السيارة حسب الحاجة و تبطئ وحدكلتجنب الاصطدام بمؤخرة السيارة التي أمامك. عندما تستقر حالة الطريق ، تتسارع السيارة مرة أخرى إلى السرعة التي تم ضبطها.

الجهاز مفيد جدًا على الطريق السريع ويوفر مستوى أمانًا أعلى بكثير من مثبت السرعة التقليدي ، والذي قد يكون خطيرًا جدًا إذا تم استخدامه بشكل غير صحيح. هناك حل متقدم آخر يستخدم في هذا المستوى وهو LDW (تحذير مغادرة المسار ، مساعد المسار) ، وهو نظام نشط مصمم لتحسين سلامة القيادة عن طريق تحذيرك إذا تركت مسارك عن غير قصد.

يعتمد على تحليل الصورة - تراقب كاميرا متصلة بجهاز كمبيوتر إشارات تحديد المسار ، وبالتعاون مع أجهزة استشعار مختلفة ، تحذر السائق (على سبيل المثال ، عن طريق اهتزاز المقعد) بشأن تغيير المسار ، دون تشغيل المؤشر.

في المستويات الأعلى من الأتمتة ، من 3 إلى 5 ، يتم تقديم المزيد من الحلول تدريجياً. يُعرف المستوى 3 باسم "الأتمتة المشروطة". تكتسب السيارة بعد ذلك المعرفة ، أي تجمع البيانات حول البيئة.

يتم زيادة وقت رد الفعل المتوقع للسائق البشري في هذا المتغير إلى عدة ثوانٍ ، بينما في المستويات الأدنى كان ذلك ثانيًا فقط. يتحكم النظام الموجود على متن السيارة في السيارة نفسها وفقط عند الضرورة يخطر الشخص بالتدخل اللازم.

ومع ذلك ، فإن هذا الأخير قد يفعل شيئًا آخر تمامًا ، مثل قراءة أو مشاهدة فيلم ، والاستعداد للقيادة فقط عند الضرورة. في المستويين 4 و 5 ، يزداد وقت رد الفعل البشري المقدر إلى عدة دقائق حيث تكتسب السيارة القدرة على التفاعل بشكل مستقل عبر الطريق بأكمله.

ثم يمكن للشخص أن يتوقف تمامًا عن الاهتمام بالقيادة ، على سبيل المثال ، الذهاب للنوم. يعتبر تصنيف SAE المقدم أيضًا نوعًا من مخطط أتمتة المركبات. لست الوحيد. تستخدم الوكالة الأمريكية لسلامة المرور على الطرق السريعة (NHTSA) قسمًا إلى خمسة مستويات ، من الإنسان بالكامل - 0 إلى المؤتمت بالكامل - 4.