Como funciona o sistema de condución autónoma

O goberno alemán anunciou recentemente que quere impulsar o desenvolvemento da tecnoloxía e prevé crear infraestruturas especializadas nas autoestradas. Alexander Dobrindt, ministro de Transportes alemán, anunciou que o tramo da autoestrada A9 de Berlín a Múnic construirase de forma que os coches autónomos poidan circular con comodidade ao longo de todo o percorrido.

Glosario de abreviaturas

ABS Sistema antibloqueo. Sistema utilizado nos automóbiles para evitar o bloqueo das rodas.

ACC Control de crucero adaptativo. Un dispositivo que mantén unha distancia de seguridade adecuada entre os vehículos en movemento.

AD Condución automatizada. Sistema de condución automatizada é un termo usado por Mercedes.

ADAS Sistema avanzado de asistencia ao condutor. Sistema de soporte de controladores estendido (como solucións de Nvidia)

ASK Control de crucero intelixente avanzado. Control de crucero adaptativo baseado en radar

AVGS Sistema de control automático do vehículo. Sistema automatizado de vixilancia e condución (por exemplo, nun aparcadoiro)

DIV Vehículos intelixentes non tripulados. Coches intelixentes sen condutores

ECS Compoñentes e sistemas electrónicos. Denominación xeral dos equipos electrónicos

Internet das cousas Internet das cousas. Internet das Cousas

O SEU Sistemas de transporte intelixentes. Sistemas de transporte intelixentes

GUIAR Detección de luz e alcance. Un dispositivo que funciona de forma similar a un radar: combina un láser e un telescopio.

LKAS Sistema de asistencia ao mantemento de carril. Asistente para manter o carril

V2I Vehículo-infraestrutura. Comunicación entre vehículo e infraestrutura

V2V Vehículo a vehículo. Comunicación entre vehículos

O plan contempla, entre outras cousas, a creación de infraestruturas de apoio á comunicación entre vehículos; para estes efectos, asignarase unha frecuencia de 700 MHz.

Esta información non só mostra que Alemaña toma en serio o desenvolvemento motorización sen condutores. Por certo, isto fai que a xente entenda que os vehículos non tripulados non son só vehículos en si, coches ultramodernos cheos de sensores e radares, senón tamén sistemas completos administrativos, de infraestruturas e de comunicación. Non ten sentido conducir un coche.

Moitos datos

O funcionamento dun sistema de gas require un sistema de sensores e procesadores (1) para a detección, procesamento de datos e resposta rápida. Todo isto debería ocorrer en paralelo a intervalos de milisegundos. Outro requisito para o equipo é a fiabilidade e a alta sensibilidade.

As cámaras, por exemplo, deben ser de alta resolución para recoñecer detalles finos. Ademais, todo isto debe ser duradeiro, resistente a diversas condicións, temperaturas, golpes e posibles impactos.

Unha consecuencia inevitable da introdución coches sen condutores é o uso da tecnoloxía Big Data, é dicir, obter, filtrar, avaliar e compartir inxentes cantidades de datos en pouco tempo. Ademais, os sistemas deben ser seguros, resistentes a ataques externos e interferencias que poidan provocar accidentes importantes.

Coches sen condutores circularán só por estradas especialmente preparadas. As liñas borrosas e invisibles na estrada están fóra de discusión. As tecnoloxías de comunicación intelixentes: coche a coche e coche a infraestrutura, tamén coñecidas como V2V e V2I, permiten o intercambio de información entre os vehículos en movemento e o medio ambiente.

É neles onde os científicos e deseñadores ven un potencial significativo á hora de desenvolver coches autónomos. V2V utiliza a frecuencia de 5,9 GHz, tamén utilizada pola Wi-Fi, na banda de 75 MHz cun alcance de 1000 m. A comunicación V2I é algo moito máis complexo e non só implica a comunicación directa con elementos da infraestrutura viaria.

Trátase dunha integración e adaptación integral do vehículo ao tráfico e interacción con todo o sistema de xestión do tráfico. Normalmente, un vehículo non tripulado está equipado con cámaras, radares e sensores especiais cos que "percibe" e "sente" o mundo exterior (2).

Na súa memoria cárganse mapas detallados, máis precisos que a navegación tradicional do coche. Os sistemas de navegación GPS en vehículos sen condutor deben ser extremadamente precisos. A precisión dunha ducia de centímetros é importante. Así, a máquina adhírese ao cinto.

1. Construír un coche autónomo

O mundo dos sensores e dos mapas ultra precisos

Do feito de que o propio coche se pegue á estrada, o sistema de sensores é o responsable. Tamén adoitan haber dous radares adicionais nos lados do parachoques dianteiro para detectar outros vehículos que se achegan desde ambos lados nunha intersección. Outros catro ou máis sensores están instalados nas esquinas do corpo para controlar posibles obstáculos.

2. O que ve e sente un coche autónomo

A cámara frontal cun ángulo de visión de 90 graos recoñece as cores, polo que lerá os sinais de tráfico e os sinais de tráfico. Os sensores de distancia nos coches axudaranche a manter unha distancia adecuada con respecto a outros vehículos da estrada.

Ademais, grazas ao radar, o coche manterá a distancia doutros vehículos. Se non detecta outros vehículos nun radio de 30 m, poderá aumentar a súa velocidade.

Outros sensores axudarán a eliminar o chamado. Puntos cegos ao longo do percorrido e detección de obxectos a unha distancia comparable á lonxitude de dous campos de fútbol en cada dirección. As tecnoloxías de seguridade serán especialmente útiles en rúas e interseccións moi transitadas. Para protexer aínda máis o coche das colisións, a súa velocidade máxima limitarase a 40 km/h.

W coche sen condutor o corazón de Google e o elemento máis importante do deseño é un láser Velodyne de 64 raios montado no teito do vehículo. O dispositivo xira moi rapidamente, polo que o vehículo "ve" unha imaxe de 360 ​​graos ao seu redor.

Cada segundo rexístranse 1,3 millóns de puntos xunto coa súa distancia e dirección de movemento. Isto crea un modelo 3D do mundo, que o sistema compara con mapas de alta resolución. Como resultado, créanse rutas coa axuda das cales o coche sortea obstáculos e segue as regras da estrada.

Ademais, o sistema recibe información de catro radares situados diante e detrás do coche, que determinan a posición doutros vehículos e obxectos que poden aparecer de forma inesperada na estrada. Unha cámara situada xunto ao espello retrovisor capta as luces e os sinais viarios e supervisa constantemente a posición do vehículo.

O seu traballo compleméntase cun sistema inercial que se fai cargo do seguimento da posición alí onde non chega o sinal GPS: en túneles, entre edificios altos ou en aparcamentos. Usado para conducir un coche: as imaxes recollidas ao crear unha base de datos presentadas en forma de Google Street View son fotografías detalladas de rúas da cidade de 48 países de todo o mundo.

Por suposto, isto non é suficiente para a condución segura e a ruta que usan os coches de Google (principalmente nos estados de California e Nevada, onde se permite circular baixo determinadas condicións). coches sen condutor) rexístranse con precisión e antelación durante viaxes especiais. Google Cars funciona con catro capas de datos visuais.

Dous deles son modelos ultra precisos do terreo polo que se move o vehículo. O terceiro contén unha folla de ruta detallada. O cuarto son os datos de comparación de elementos fixos da paisaxe cos móbiles (3). Ademais, hai algoritmos que se derivan da psicoloxía do tráfico, por exemplo, sinalizar nunha pequena entrada que se quere cruzar unha intersección.

Quizais, nun sistema de estradas do futuro totalmente automatizado sen persoas ás que hai que facer entender algo, resulte redundante e os vehículos moveranse segundo regras pre-adoptadas e algoritmos estritamente descritos.

3. Como ve o coche automático de Google os seus arredores

Niveis de automatización

O nivel de automatización do vehículo avalíase segundo tres criterios fundamentais. O primeiro refírese á capacidade do sistema para facerse co control do vehículo, tanto ao avanzar como ao manobrar. O segundo criterio refírese á persoa no vehículo e á súa capacidade para facer outra cousa que non sexa conducir o vehículo.

O terceiro criterio implica o comportamento do propio coche e a súa capacidade para “comprender” o que está a suceder na estrada. A International Association of Automotive Engineers (SAE International) clasifica a automatización do transporte por estrada en seis niveis.

En termos de automatización de 0 a 2, o principal factor responsable da condución é o condutor humano (4). As solucións máis avanzadas nestes niveis inclúen o Control de Crucero Adaptativo (ACC), desenvolvido por Bosch e cada vez máis utilizado en vehículos de luxo.

A diferenza do control de crucero tradicional, que obriga ao condutor a controlar constantemente a distancia ata o vehículo de diante, tamén realiza un traballo mínimo para o condutor. Unha serie de sensores, radares e a súa interconexión entre si e con outros sistemas do vehículo (incluíndo a condución, a freada) obrigan a un coche equipado con control de crucero adaptativo a manter non só unha velocidade establecida, senón tamén unha distancia segura do vehículo que hai diante.

4. Niveis de automatización nos automóbiles segundo SAE e NHTSA

O sistema freará o vehículo segundo sexa necesario e ralentizar sópara evitar a colisión coa parte traseira do vehículo de diante. Cando as condicións da estrada se estabilizan, o vehículo acelera de novo ata alcanzar a velocidade establecida.

O dispositivo é moi útil na estrada e proporciona un nivel de seguridade moito máis elevado que o control de crucero tradicional, que pode ser moi perigoso se se usa incorrectamente. Outra solución avanzada empregada neste nivel é o LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist), un sistema activo deseñado para mellorar a seguridade na condución avisándoche se abandonas o teu carril sen querer.

Baséase na análise de imaxes: unha cámara conectada a un ordenador monitoriza os sinais de limitación de carril e, en cooperación con varios sensores, advirte ao condutor (por exemplo, mediante a vibración do asento) sobre un cambio de carril sen acender o indicador.

En niveis máis altos de automatización, de 3 a 5, introdúcense gradualmente máis solucións. O nivel 3 coñécese como "automatización condicional". O vehículo adquire entón coñecementos, é dicir, recolle datos sobre o medio.

O tempo de reacción esperado do condutor humano nesta variante increméntase a varios segundos, mentres que en niveis máis baixos foi de só un segundo. O sistema de a bordo controla o propio vehículo e só se é necesario notifica á persoa a intervención necesaria.

Este último, con todo, pode estar facendo outra cousa, como ler ou ver unha película, estar preparado para conducir só cando sexa necesario. Nos niveis 4 e 5, o tempo estimado de reacción humana aumenta a varios minutos a medida que o coche adquire a capacidade de reaccionar de forma independente ao longo de toda a estrada.

Entón unha persoa pode deixar completamente de interesarse en conducir e, por exemplo, durmir. A clasificación SAE presentada tamén é unha especie de modelo de automatización de vehículos. Non o único. A Axencia Estadounidense de Seguridade do Tráfico (NHTSA) utiliza unha división en cinco niveis, desde totalmente humano - 0 ata totalmente automatizado - 4.