Самоуправляемые автомобили станут основными нарушителями спокойствия на автомобильном рынке, и их безопасность зависит от сенсорных систем, которые они используют для наблюдения за окружающим миром.
Сначала они казались немыслимыми, а затем невероятным сном, теперь самоходные автомобили наконец-то начинают пробиваться в реальный мир.
В большинстве случаев использования роботов на сегодняшний день ошибка может привести к повреждению детали или, возможно, к полной неподвижности автомобиля. Однако при управлении автомобилем компьютер должен постоянно принимать потенциально опасные для жизни решения. Поэтому, поступающая информация, должна быть предельно точной, а значит, для учета различных ситуаций вождения часто используется совокупность нескольких сенсорных систем.
В некоторых случаях они могут даже применяться к автомобилям, управляемым человеком, для выполнения таких задач, как экстренное торможение, информирование о слепых зонах и адаптивный круиз-контроль, учитывающий скорость автомобиля, который находится впереди вас.
Стоит отметить, что сенсорные системы должны работать не только один раз, но и несколько раз в лаборатории - они должны соответствовать автомобильному классу, выдерживать нагрузку в тысячи километров в различных условиях и при этом каждый раз давать точные результаты.
Датчики зрения.
Посмотрите, как мы, люди, наблюдаем за миром, мы собираем невероятное количество информации с помощью зрения. Мы не только видим и распознаем световые волны, мы можем наблюдать предметы на расстоянии и оценивать его. Датчики зрения (или камеры, как их еще называют) могут быть чрезвычайно полезны в беспилотных транспортных средствах, способных выполнять такие задачи, как обнаружение пешеходов и даже чтение дорожных знаков.
LiDAR (сокращение от «светового обнаружения и дальности») - этот метод зондирования измеряет отражение ближнего инфракрасного света от объектов при сканировании под углом 360°.
Несколько лучей излучаются под углом друг к другу, а матрица датчиков вращается внутри корпуса устройства, создавая трехмерное изображение окружающей среды.
Хотя некоторые считают, что технология зондирования является золотым стандартом для автономных автомобилей, основным недостатком датчиков является цена. Когда около десяти лет назад компания Google начала экспериментировать с этой технологией, стоимость одного пакета датчиков составляла 75 000 долларов. Однако с 2017 года стоимость снизилась до десятой доли от этого показателя.
Твердотельный LiDAR.
Поскольку интерес к LiDAR вырос, компании также разрабатывают твердотельные версии без подвижных частей. Важно отметить, что эти устройства могут быть намного дешевле, чем «традиционные» автомобильные LiDAR-устройства. Например, компания Velodyne объявила, что в 2018 году начала строить эти блоки по несколько сотен долларов каждый, а стартап Innoviz пообещал изготовить сенсор всего за сто долларов, также в 2018 году.
Хотя они дешевле и меньше своих собратьев, одним из их недостатков является то, что они не могут видеть в полном объеме на 360 градусов, а значит, для получения полной картины окрестностей автомобиля потребуется несколько датчиков. Этот тип твердотельных устройств может быть реализован и другими способами, такими как версия AEye, которая использует систему технического зрения и встроенные датчики для фокусировки LiDAR луча в нужной области.
Как правило, камеры, LiDAR и радиолокационная система, используемые во многих самоходных транспортных средствах, функционируют как единая система наблюдения, обеспечивающая 360-градусное зондирование в условиях повышенной безопасности.
Ультразвук.
Ультразвуковые датчики подают сигнал с частотой, слишком высокой для распознавания человеческим ухом, а затем измеряют время, необходимое для возврата сигнала. Вы можете ожидать, что дальность будет ограничена, но ультразвуковые датчики Tesla могут видеть на расстоянии почти 500 метров. В дополнение к датчикам для автономных автомобилей, эти датчики также используются в «обычных» транспортных средствах для таких целей, как самостоятельная парковка и обнаружение слепых зон.
Радар.
Радар, или радиодетектор - сенсор, использующий отраженные радиоволны для обнаружения окружающих объектов, аналогично LiDAR. Эта технология применяется с середины 1900-х годов для обнаружения судов и самолетов и в настоящее время миниатюризирована до такой степени, что ее можно использовать на легковых автомобилях.
Радарные датчики лучше всего улавливают металлические предметы, рассматривая людей как частично прозрачных, а пластик или дерево как почти прозрачные. Несмотря на свои недостатки, этот метод измерения обеспечивает автомобилям больший радиус обзора и позволяет видеть сквозь пыль, туман, дождь и снег.
Автомобили Tesla вообще отказываются от LiDAR, а вместо этого используют радар в качестве основного метода обнаружения. Эти автомобили, однако, также оснащены восемью камерами, ультразвуковыми датчиками в дополнение к этой системе. Кроме того, сегодня радиолокационная технология используется для адаптивного круиз-контроля и автоматического экстренного торможения в автомобилях, управляемых человеком.
Поскольку каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, датчики должны продолжать совместную работу для получения полной картины окружающей автомобиль обстановки. Хотя сенсорный пакет для автономного автомобиля сегодня может стоить сотни тысяч долларов, есть уверенность, что цены будут продолжать снижаться, когда массовое производство вступит в полную силу.
Ожидается, что эта тенденция к автоматизации продолжится, в конечном счете, система сенсорных датчиков полностью заменять водителей, и все это поможет нам двигаться по дороге безопасно.