Come funziona il sistema di guida autonoma
Il governo tedesco ha recentemente annunciato di voler promuovere lo sviluppo della tecnologia e prevede di creare infrastrutture specializzate sulle autostrade. Alexander Dobrindt, ministro dei Trasporti tedesco, ha annunciato che il tratto dell'autostrada A9 da Berlino a Monaco sarà costruito in modo tale che le auto a guida autonoma possano viaggiare comodamente lungo l'intero percorso.
Glossario delle abbreviazioni
ABS Sistema antibloccaggio. Un sistema utilizzato nelle automobili per prevenire il bloccaggio delle ruote.
ACC Controllo adattivo della velocità di crociera. Un dispositivo che mantiene un'adeguata distanza di sicurezza tra i veicoli in movimento.
AD Guida automatizzata. Sistema di guida automatizzato è un termine usato da Mercedes.
ADAS Sistema avanzato di assistenza alla guida. Sistema di supporto driver esteso (come le soluzioni Nvidia)
CHIEDERE Controllo automatico della velocità di crociera intelligente avanzato. Cruise control adattivo basato su radar
MEDIA Sistema di controllo automatico del veicolo. Sistema di sorveglianza e guida automatizzato (ad esempio in un parcheggio)
DIV Veicoli intelligenti senza pilota. Auto intelligenti senza conducente
ECS Componenti e sistemi elettronici. Nome generico per apparecchiature elettroniche
IoT Internet delle cose. Internet delle cose
HIS Sistemi di trasporto intelligenti. Sistemi di trasporto intelligenti
LIDAR Rilevamento e portata della luce. Un dispositivo che funziona in modo simile a un radar: combina un laser e un telescopio.
LCA Sistema di assistenza al mantenimento della corsia. Assistenza al mantenimento della corsia
V2I Veicolo-infrastruttura. Comunicazione tra veicolo e infrastruttura
V2V Da veicolo a veicolo. Comunicazione tra veicoli
Il piano prevede, tra l'altro, la realizzazione di infrastrutture a supporto della comunicazione tra veicoli; a tal fine sarà assegnata una frequenza di 700 MHz.
Queste informazioni non solo mostrano che la Germania prende sul serio lo sviluppo motorizzazione senza driver. A proposito, questo fa capire che i veicoli senza pilota non sono solo veicoli stessi, auto ultramoderne piene di sensori e radar, ma anche interi sistemi amministrativi, infrastrutturali e di comunicazione. Non ha senso guidare una macchina.
Molti dati
Il funzionamento di un sistema a gas richiede un sistema di sensori e processori (1) per il rilevamento, l'elaborazione dei dati e la risposta rapida. Tutto questo dovrebbe avvenire in parallelo a intervalli di millisecondi. Un altro requisito per l'apparecchiatura è l'affidabilità e l'elevata sensibilità.
Le fotocamere, ad esempio, devono essere ad alta risoluzione per riconoscere i minimi dettagli. Inoltre, tutto questo deve essere durevole, resistente a varie condizioni, temperature, urti e possibili impatti.
Una conseguenza inevitabile dell'introduzione auto senza conducente è l'utilizzo della tecnologia Big Data, ovvero ottenere, filtrare, valutare e condividere enormi quantità di dati in breve tempo. Inoltre, i sistemi devono essere sicuri, resistenti agli attacchi esterni e alle interferenze che possono causare gravi incidenti.
Auto senza conducente guideranno solo su strade appositamente preparate. Le linee sfocate e invisibili sulla strada sono fuori questione. Tecnologie di comunicazione intelligenti: car-to-car e car-to-infrastructure, note anche come V2V e V2I, consentono lo scambio di informazioni tra i veicoli in movimento e l'ambiente.
È in loro che scienziati e designer vedono un potenziale significativo quando si tratta di sviluppare auto a guida autonoma. V2V utilizza la frequenza 5,9 GHz, utilizzata anche dal Wi-Fi, nella banda 75 MHz con una portata di 1000 m La comunicazione V2I è qualcosa di molto più complesso e non prevede solo la comunicazione diretta con gli elementi dell'infrastruttura stradale.
Questa è un'integrazione e un adattamento completi del veicolo al traffico e l'interazione con l'intero sistema di gestione del traffico. Tipicamente, un veicolo senza pilota è dotato di telecamere, radar e sensori speciali con i quali “percepisce” e “sente” il mondo esterno (2).
Nella sua memoria vengono caricate mappe dettagliate, più accurate della tradizionale navigazione per auto. I sistemi di navigazione GPS nei veicoli senza conducente devono essere estremamente precisi. La precisione fino a una dozzina di centimetri è importante. Pertanto, la macchina si attacca alla cintura.
1. Costruire un'auto autonoma
Il mondo dei sensori e delle mappe ultra precise
Per il fatto che l'auto stessa aderisce alla strada, il sistema di sensori è responsabile. Di solito ci sono anche due radar aggiuntivi sui lati del paraurti anteriore per rilevare altri veicoli che si avvicinano da entrambi i lati a un incrocio. Quattro o più altri sensori sono installati agli angoli del corpo per monitorare possibili ostacoli.
2. Cosa vede e sente un'auto a guida autonoma
La fotocamera frontale con un campo visivo di 90 gradi riconosce i colori, quindi leggerà i segnali stradali e i segnali stradali. I sensori di distanza nelle auto ti aiuteranno a mantenere una distanza adeguata dagli altri veicoli sulla strada.
Inoltre, grazie al radar, l'auto manterrà la distanza dagli altri veicoli. Se non rileva altri veicoli entro un raggio di 30 m, sarà in grado di aumentare la sua velocità.
Altri sensori aiuteranno ad eliminare il cosiddetto. Punti ciechi lungo il percorso e rilevamento di oggetti a una distanza paragonabile alla lunghezza di due campi da calcio in ciascuna direzione. Le tecnologie di sicurezza saranno particolarmente utili su strade e incroci molto trafficati. Per proteggere ulteriormente l'auto dalle collisioni, la sua velocità massima sarà limitata a 40 km/h.
W auto senza conducente Il cuore di Google e l'elemento più importante del design è un laser Velodyne a 64 raggi montato sul tetto del veicolo. Il dispositivo ruota molto rapidamente, quindi il veicolo "vede" un'immagine a 360 gradi attorno ad esso.
Ogni secondo vengono registrati 1,3 milioni di punti insieme alla loro distanza e direzione di movimento. Questo crea un modello 3D del mondo, che il sistema confronta con mappe ad alta risoluzione. Di conseguenza, vengono creati percorsi con l'aiuto dei quali l'auto aggira gli ostacoli e segue le regole della strada.
Inoltre, il sistema riceve informazioni da quattro radar posti davanti e dietro l'auto, che determinano la posizione di altri veicoli e oggetti che potrebbero apparire inaspettatamente sulla strada. Una telecamera situata accanto allo specchietto retrovisore rileva luci e segnali stradali e monitora continuamente la posizione del veicolo.
Il suo lavoro è completato da un sistema inerziale che rileva il rilevamento della posizione ovunque il segnale GPS non arriva - nelle gallerie, tra edifici alti o nei parcheggi. Usato per guidare un'auto: le immagini raccolte durante la creazione di un database strutturato sotto forma di Google Street View sono fotografie dettagliate di strade cittadine da 48 paesi in tutto il mondo.
Naturalmente, questo non è sufficiente per una guida sicura e per il percorso utilizzato dalle auto di Google (principalmente negli stati della California e del Nevada, dove la guida è consentita a determinate condizioni). auto senza conducente) sono accuratamente registrati in anticipo durante i viaggi speciali. Google Cars funziona con quattro livelli di dati visivi.
Due di questi sono modelli ultraprecisi del terreno lungo il quale si muove il veicolo. Il terzo contiene una tabella di marcia dettagliata. Il quarto sono i dati di confronto degli elementi fissi del paesaggio con quelli in movimento (3). Inoltre, esistono algoritmi che seguono la psicologia del traffico, ad esempio segnalando a un piccolo ingresso che si desidera attraversare un incrocio.
Forse, in un sistema stradale del futuro completamente automatizzato senza persone che devono essere fatte capire qualcosa, risulterà ridondante e i veicoli si muoveranno secondo regole pre-adottate e algoritmi rigorosamente descritti.
3. Come l'auto di Google vede l'ambiente circostante
Livelli di automazione
Il livello di automazione del veicolo viene valutato secondo tre criteri fondamentali. La prima riguarda la capacità del sistema di assumere il controllo del veicolo, sia in fase di avanzamento che in fase di manovra. Il secondo criterio riguarda la persona a bordo del veicolo e la sua capacità di fare qualcosa di diverso dalla guida del veicolo.
Il terzo criterio riguarda il comportamento dell'auto stessa e la sua capacità di "capire" cosa sta succedendo sulla strada. L'International Association of Automotive Engineers (SAE International) classifica l'automazione del trasporto su strada in sei livelli.
Dal punto di vista automazione da 0 a 2 il principale fattore responsabile della guida è il conducente umano (4). Le soluzioni più avanzate a questi livelli includono Adaptive Cruise Control (ACC), sviluppato da Bosch e sempre più utilizzato nei veicoli di lusso.
A differenza del tradizionale cruise control, che richiede al conducente di monitorare costantemente la distanza dal veicolo che precede, svolge anche una minima quantità di lavoro per il conducente. Una serie di sensori, radar e la loro interfaccia tra loro e con altri sistemi del veicolo (tra cui guida, frenata) obbligano un'auto dotata di cruise control adattivo a mantenere non solo una velocità impostata, ma anche una distanza di sicurezza dal veicolo che precede.
4. Livelli di automazione nelle auto secondo SAE e NHTSA
Il sistema frenerà il veicolo secondo necessità e rallentare da soloper evitare collisioni con la parte posteriore del veicolo che precede. Quando le condizioni stradali si stabilizzano, il veicolo accelera nuovamente alla velocità impostata.
Il dispositivo è molto utile in autostrada e offre un livello di sicurezza molto più elevato rispetto al tradizionale cruise control, che può essere molto pericoloso se utilizzato in modo errato. Un'altra soluzione avanzata utilizzata a questo livello è LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist), un sistema attivo progettato per migliorare la sicurezza di guida avvertendoti in caso di abbandono involontario della corsia.
Si basa sull'analisi delle immagini: una telecamera collegata a un computer monitora i segnali di limitazione della corsia e, in collaborazione con vari sensori, avverte il conducente (ad esempio, mediante vibrazione del sedile) di un cambio di corsia, senza accendere l'indicatore.
Ai livelli di automazione più elevati, da 3 a 5, vengono introdotte gradualmente più soluzioni. Il livello 3 è noto come "automazione condizionale". Il veicolo acquisisce quindi conoscenza, ovvero raccoglie dati sull'ambiente.
Il tempo di reazione previsto del guidatore umano in questa variante è aumentato a diversi secondi, mentre a livelli inferiori era solo di un secondo. Il sistema di bordo controlla il veicolo stesso e solo se necessario avvisa la persona del necessario intervento.
Quest'ultimo, tuttavia, potrebbe fare qualcos'altro, come leggere o guardare un film, essere pronto a guidare solo quando necessario. Ai livelli 4 e 5, il tempo di reazione umano stimato aumenta a diversi minuti man mano che l'auto acquisisce la capacità di reagire in modo indipendente durante l'intera strada.
Quindi una persona può smettere completamente di essere interessata alla guida e, ad esempio, andare a dormire. La classificazione SAE presentata è anche una sorta di progetto di automazione dei veicoli. Non l'unico. L'American Highway Traffic Safety Agency (NHTSA) utilizza una divisione in cinque livelli, da completamente umano - 0 a completamente automatizzato - 4.
