ระบบขับเคลื่อนอัตโนมัติทำงานอย่างไร

รัฐบาลเยอรมนีได้ประกาศเมื่อไม่นานนี้ว่าต้องการส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีและวางแผนที่จะสร้างโครงสร้างพื้นฐานเฉพาะทางบนทางหลวงพิเศษ อเล็กซานเดอร์ โดบรินด์ต์ รัฐมนตรีกระทรวงคมนาคมของเยอรมนี ประกาศว่าส่วนมอเตอร์เวย์ A9 จากเบอร์ลินไปยังมิวนิกจะถูกสร้างขึ้นเพื่อให้รถยนต์อิสระสามารถเดินทางได้อย่างสะดวกสบายตลอดเส้นทาง

อภิธานศัพท์ของตัวย่อ

ABS ระบบป้องกันการปิดกั้น ระบบที่ใช้ในรถยนต์เพื่อป้องกันการล็อกล้อ

แม็ก ระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติแบบปรับได้ อุปกรณ์ที่รักษาระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างยานพาหนะที่กำลังเคลื่อนที่

AD การขับขี่อัตโนมัติ ระบบขับเคลื่อนอัตโนมัติเป็นคำที่ใช้โดย Mercedes

ADAS ระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง ระบบสนับสนุนไดรเวอร์แบบขยาย (เช่น โซลูชันของ Nvidia)

ASSK ระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติอัจฉริยะขั้นสูง ระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติตามเรดาร์

AVGS ระบบควบคุมรถอัตโนมัติ. ระบบเฝ้าระวังและขับขี่อัตโนมัติ (เช่น ในที่จอดรถ)

DIV ยานพาหนะอัจฉริยะไร้คนขับ รถสมาร์ทไม่มีคนขับ

ECS ส่วนประกอบและระบบอิเล็กทรอนิกส์ ชื่อทั่วไปของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

IoT อินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง

HIS ระบบขนส่งอัจฉริยะ ระบบขนส่งอัจฉริยะ

ลิดาร์ การตรวจจับแสงและช่วง อุปกรณ์ที่ทำงานคล้ายกับเรดาร์ โดยผสมผสานระหว่างเลเซอร์กับกล้องโทรทรรศน์

LKAS ระบบช่วยรักษาช่องทางเดินรถ ระบบช่วยรักษาเลน

V2I ยานพาหนะ-โครงสร้างพื้นฐาน การสื่อสารระหว่างยานพาหนะกับโครงสร้างพื้นฐาน

วีทูวี รถต่อรถ. การสื่อสารระหว่างยานพาหนะ

แผนดังกล่าวรวมถึงการสร้างโครงสร้างพื้นฐานเพื่อรองรับการสื่อสารระหว่างยานพาหนะ เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ จะมีการจัดสรรความถี่ 700 MHz

ข้อมูลนี้ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นว่าเยอรมนีจริงจังกับการพัฒนาเท่านั้น การใช้เครื่องยนต์โดยไม่มีไดรเวอร์. อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ทำให้ผู้คนเข้าใจว่ายานพาหนะไร้คนขับไม่ได้เป็นเพียงยานพาหนะเท่านั้น แต่ยังเป็นรถยนต์ล้ำสมัยที่อัดแน่นไปด้วยเซ็นเซอร์และเรดาร์ แต่ยังรวมถึงระบบการบริหาร โครงสร้างพื้นฐาน และระบบสื่อสารทั้งหมดด้วย มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะขับรถคันเดียว

ข้อมูลมากมาย

การทำงานของระบบแก๊สต้องใช้ระบบเซ็นเซอร์และโปรเซสเซอร์ (1) สำหรับการตรวจจับ การประมวลผลข้อมูล และการตอบสนองอย่างรวดเร็ว ทั้งหมดนี้ควรเกิดขึ้นพร้อมกันในช่วงเวลามิลลิวินาที ข้อกำหนดอีกประการสำหรับอุปกรณ์คือความน่าเชื่อถือและความไวสูง

ตัวอย่างเช่น กล้องต้องมีความละเอียดสูงจึงจะรับรู้รายละเอียดที่ละเอียดได้ นอกจากนี้ ทั้งหมดนี้จะต้องมีความทนทาน ทนต่อสภาวะ อุณหภูมิ แรงกระแทก และผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นได้หลากหลาย

ผลสืบเนื่องที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของการแนะนำ รถไม่มีคนขับ คือการใช้เทคโนโลยีบิ๊กดาต้า นั่นคือ การรับ กรอง ประเมิน และแบ่งปันข้อมูลจำนวนมหาศาลในเวลาอันสั้น นอกจากนี้ ระบบจะต้องปลอดภัย ทนต่อการโจมตีจากภายนอกและการรบกวนที่อาจนำไปสู่อุบัติเหตุร้ายแรงได้

รถไม่มีคนขับ พวกเขาจะขับบนถนนที่เตรียมไว้เป็นพิเศษเท่านั้น เส้นที่พร่ามัวและมองไม่เห็นบนท้องถนนนั้นเป็นไปไม่ได้ เทคโนโลยีการสื่อสารอัจฉริยะ – car-to-car และ car-to-infrastructure หรือที่เรียกว่า V2V และ V2I ช่วยให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างยานพาหนะที่กำลังเคลื่อนที่กับสิ่งแวดล้อมได้

ในตัวพวกเขาเองที่นักวิทยาศาสตร์และนักออกแบบมองเห็นศักยภาพที่สำคัญเมื่อต้องพัฒนารถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ V2V ใช้ความถี่ 5,9 GHz ซึ่งใช้โดย Wi-Fi เช่นกันในย่านความถี่ 75 MHz ที่มีช่วง 1000 ม. การสื่อสาร V2I เป็นสิ่งที่ซับซ้อนกว่ามาก และไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารโดยตรงกับองค์ประกอบโครงสร้างพื้นฐานของถนนเท่านั้น

นี่คือการบูรณาการและการปรับตัวของยานพาหนะให้เข้ากับการจราจรและการโต้ตอบกับระบบการจัดการจราจรทั้งหมด โดยปกติ ยานพาหนะไร้คนขับจะติดตั้งกล้อง เรดาร์ และเซ็นเซอร์พิเศษที่ "รับรู้" และ "สัมผัส" โลกภายนอกได้ (2)

แผนที่แบบละเอียดจะโหลดลงในหน่วยความจำซึ่งมีความแม่นยำมากกว่าระบบนำทางในรถยนต์แบบเดิม ระบบนำทาง GPS ในรถยนต์ไร้คนขับต้องมีความแม่นยำอย่างยิ่ง ความแม่นยำถึงหนึ่งโหลหรือมากกว่านั้นมีความสำคัญ ดังนั้นเครื่องจะเกาะติดกับสายพาน

1. การสร้างรถยนต์อัตโนมัติ

โลกแห่งเซ็นเซอร์และแผนที่ที่แม่นยำเป็นพิเศษ

ระบบเซ็นเซอร์มีหน้าที่รับผิดชอบในการที่ตัวรถเกาะถนน นอกจากนี้ยังมีเรดาร์เพิ่มเติมอีก XNUMX ดวงที่ด้านข้างของกันชนหน้าเพื่อตรวจจับยานพาหนะอื่นๆ ที่เข้ามาใกล้จากทั้งสองฝั่งที่ทางแยก มีการติดตั้งเซ็นเซอร์อื่นๆ สี่ตัวขึ้นไปที่มุมของร่างกายเพื่อตรวจสอบสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้น

2. สิ่งที่รถยนต์อิสระมองเห็นและสัมผัสได้

กล้องด้านหน้าที่มีมุมมองภาพ 90 องศาจะจดจำสี ดังนั้นจะอ่านสัญญาณไฟจราจรและป้ายถนน เซ็นเซอร์วัดระยะทางในรถยนต์จะช่วยให้คุณรักษาระยะห่างจากรถคันอื่นบนท้องถนนได้อย่างเหมาะสม

ต้องขอบคุณเรดาร์ที่ทำให้รถสามารถรักษาระยะห่างจากรถคันอื่นได้ หากตรวจไม่พบรถคันอื่นภายในรัศมี 30 เมตร ก็จะสามารถเพิ่มความเร็วได้

เซ็นเซอร์อื่นๆ จะช่วยขจัดสิ่งที่เรียกว่า จุดบอดตลอดเส้นทางและการตรวจจับวัตถุในระยะไกลเทียบได้กับความยาวของสนามฟุตบอลสองสนามในแต่ละทิศทาง เทคโนโลยีความปลอดภัยจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งบนถนนและทางแยกที่พลุกพล่าน เพื่อป้องกันไม่ให้รถชนกัน ความเร็วสูงสุดจะถูกจำกัดไว้ที่ 40 กม./ชม.

W รถไม่มีคนขับ หัวใจของ Google และองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของการออกแบบคือเลเซอร์ Velodyne 64 ลำที่ติดตั้งบนหลังคารถ อุปกรณ์หมุนเร็วมาก ดังนั้นรถจึง "เห็น" ภาพ 360 องศารอบๆ

ทุก ๆ วินาที 1,3 ล้านจุดจะถูกบันทึกพร้อมกับระยะทางและทิศทางของการเคลื่อนไหว สิ่งนี้สร้างแบบจำลอง 3 มิติของโลก ซึ่งระบบจะเปรียบเทียบกับแผนที่ที่มีความละเอียดสูง เป็นผลให้สร้างเส้นทางด้วยความช่วยเหลือที่รถไปรอบ ๆ สิ่งกีดขวางและปฏิบัติตามกฎของถนน

นอกจากนี้ ระบบยังได้รับข้อมูลจากเรดาร์สี่ตัวที่อยู่ด้านหน้าและด้านหลังรถ ซึ่งจะกำหนดตำแหน่งของยานพาหนะและวัตถุอื่นๆ ที่อาจปรากฏขึ้นบนถนนโดยไม่คาดคิด กล้องที่อยู่ติดกับกระจกมองหลังจะตรวจจับไฟและป้ายจราจร และตรวจสอบตำแหน่งของรถอย่างต่อเนื่อง

การทำงานของมันถูกเสริมด้วยระบบเฉื่อยที่ควบคุมการติดตามตำแหน่งทุกที่ที่สัญญาณ GPS ไปไม่ถึง - ในอุโมงค์ ระหว่างอาคารสูง หรือในลานจอดรถ ใช้ในการขับรถ: ภาพที่รวบรวมเมื่อสร้างฐานข้อมูลที่วางในรูปแบบของ Google Street View เป็นภาพถ่ายโดยละเอียดของถนนในเมืองจาก 48 ประเทศทั่วโลก

แน่นอนว่านี่ไม่เพียงพอสำหรับการขับขี่อย่างปลอดภัยและเส้นทางที่ใช้โดยรถยนต์ของ Google (ส่วนใหญ่อยู่ในรัฐแคลิฟอร์เนียและเนวาดา ซึ่งอนุญาตให้ขับขี่ได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ) รถยนต์ที่ไม่มีคนขับ) จะถูกบันทึกไว้ล่วงหน้าอย่างแม่นยำในระหว่างการเดินทางพิเศษ Google Cars ทำงานร่วมกับข้อมูลภาพสี่ชั้น

สองในนั้นเป็นแบบจำลองที่มีความแม่นยำสูงของภูมิประเทศที่ยานพาหนะกำลังเคลื่อนที่ ส่วนที่สามมีแผนงานโดยละเอียด ข้อมูลที่สี่คือข้อมูลการเปรียบเทียบองค์ประกอบคงที่ของภูมิทัศน์กับองค์ประกอบที่เคลื่อนไหว (3) นอกจากนี้ยังมีอัลกอริทึมที่ต่อยอดมาจากจิตวิทยาของการจราจร เช่น การส่งสัญญาณที่ทางเข้าเล็กๆ ที่คุณต้องการข้ามทางแยก

บางที ระบบถนนอัตโนมัติแห่งอนาคตที่ไม่มีคนที่จำเป็นต้องเข้าใจอะไรบางอย่าง อาจกลายเป็นเรื่องซ้ำซาก และยานพาหนะจะเคลื่อนที่ตามกฎที่นำมาใช้ล่วงหน้าและอัลกอริธึมที่อธิบายอย่างเคร่งครัด

3. รถยนต์ของ Google มองเห็นสภาพแวดล้อมอย่างไร

ระดับการทำงานอัตโนมัติ

ระดับของระบบอัตโนมัติของยานพาหนะได้รับการประเมินตามเกณฑ์พื้นฐานสามประการ ประการแรกเกี่ยวข้องกับความสามารถของระบบในการควบคุมรถ ทั้งเมื่อเคลื่อนที่ไปข้างหน้าและเมื่อเคลื่อนที่ เกณฑ์ที่สองเกี่ยวข้องกับบุคคลในรถและความสามารถในการทำอย่างอื่นนอกเหนือจากการขับรถ

เกณฑ์ที่สามเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของตัวรถและความสามารถในการ "เข้าใจ" ว่าเกิดอะไรขึ้นบนท้องถนน สมาคมวิศวกรยานยนต์นานาชาติ (SAE International) แบ่งระบบอัตโนมัติสำหรับการขนส่งทางถนนออกเป็นหกระดับ

ในแง่ของ อัตโนมัติ จาก 0 ถึง 2 ปัจจัยหลักที่รับผิดชอบในการขับขี่คือคนขับ (4) โซลูชันที่ล้ำหน้าที่สุดในระดับเหล่านี้ ได้แก่ Adaptive Cruise Control (ACC) ที่พัฒนาโดย Bosch และมีการใช้กันมากขึ้นในรถยนต์หรูหรา

ซึ่งแตกต่างจากระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติแบบเดิม ซึ่งกำหนดให้ผู้ขับขี่ต้องคอยตรวจสอบระยะห่างจากรถคันหน้าอย่างต่อเนื่อง แต่ยังทำงานเพียงเล็กน้อยสำหรับคนขับ เซ็นเซอร์ เรดาร์ จำนวนหนึ่งและการเชื่อมต่อระหว่างกัน และระบบอื่นๆ ของรถยนต์ (รวมถึงการขับเคลื่อน การเบรก) ทำให้รถที่ติดตั้งระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติแบบปรับความเร็วอัตโนมัติ (Adaptive Cruise Control) ไม่เพียงรักษาความเร็วที่ตั้งไว้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงระยะห่างที่ปลอดภัยจากรถด้านหน้าด้วย

4. ระดับของระบบอัตโนมัติในรถยนต์ตาม SAE และ NHTSA

ระบบจะเบรกรถตามความจำเป็นและ ช้าลงคนเดียวเพื่อไม่ให้ชนกับท้ายรถด้านหน้า เมื่อสภาพถนนคงที่ รถจะเร่งความเร็วอีกครั้งตามความเร็วที่ตั้งไว้

อุปกรณ์นี้มีประโยชน์มากบนทางหลวงและมีระดับความปลอดภัยที่สูงกว่าระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติแบบเดิมมาก ซึ่งอาจเป็นอันตรายได้หากใช้อย่างไม่ถูกต้อง โซลูชันขั้นสูงอีกวิธีหนึ่งที่ใช้ในระดับนี้คือ LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist) ระบบแอ็คทีฟที่ออกแบบมาเพื่อปรับปรุงความปลอดภัยในการขับขี่โดยการเตือนคุณหากคุณออกจากเลนโดยไม่ได้ตั้งใจ

มันขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ภาพ - กล้องที่เชื่อมต่อกับจอภาพคอมพิวเตอร์ซึ่งแสดงสัญญาณการจำกัดช่องทางเดินรถ และเมื่อทำงานร่วมกับเซ็นเซอร์ต่างๆ จะเตือนคนขับ (เช่น โดยการสั่นของเบาะนั่ง) เกี่ยวกับการเปลี่ยนเลนโดยไม่ต้องเปิดไฟแสดง

ที่ระดับการทำงานอัตโนมัติที่สูงขึ้น จาก 3 ถึง 5 โซลูชันจะค่อยๆ นำเสนอ ระดับ 3 เรียกว่า "ระบบอัตโนมัติตามเงื่อนไข" จากนั้นยานพาหนะก็ได้รับความรู้ กล่าวคือ รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม

เวลาตอบสนองที่คาดไว้ของคนขับในตัวแปรนี้จะเพิ่มขึ้นเป็นหลายวินาที ในขณะที่ในระดับที่ต่ำกว่า จะใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาทีเท่านั้น ระบบออนบอร์ดควบคุมตัวรถเอง และเฉพาะในกรณีที่จำเป็นเท่านั้นที่จะแจ้งให้บุคคลนั้นทราบถึงการแทรกแซงที่จำเป็น

อย่างไรก็ตาม อย่างหลังอาจทำอย่างอื่นไปพร้อมกัน เช่น อ่านหนังสือหรือดูหนัง พร้อมที่จะขับรถเมื่อจำเป็นเท่านั้น ที่ระดับ 4 และ 5 เวลาตอบสนองโดยประมาณของมนุษย์จะเพิ่มขึ้นเป็นหลายนาที เนื่องจากรถได้รับความสามารถในการตอบสนองอย่างอิสระตลอดทั้งถนน

จากนั้นคนๆ หนึ่งก็จะเลิกสนใจการขับรถได้หมด เช่น เข้านอน การจำแนกประเภท SAE ที่นำเสนอยังเป็นพิมพ์เขียวระบบอัตโนมัติของยานพาหนะอีกด้วย ไม่ใช่คนเดียว สำนักงานความปลอดภัยการจราจรบนทางหลวงอเมริกัน (NHTSA) ใช้การแบ่งระดับออกเป็นห้าระดับ ตั้งแต่ระดับมนุษย์ - 0 ไปจนถึงระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ - 4