Como funciona o sistema autônomo

O governo alemão anunciou recentemente que quer promover o desenvolvimento de tecnologia e planeja criar infraestrutura especializada em autoestradas. Alexander Dobrindt, Ministro dos Transportes da Alemanha, anunciou que o troço da autoestrada A9 de Berlim a Munique será construído de forma a que os carros autónomos possam viajar confortavelmente ao longo de todo o percurso.

Glossário de abreviaturas

ABS Sistema anti-bloqueio. Um sistema usado em automóveis para evitar o travamento das rodas.

ACC Controle de cruzeiro adaptativo. Um dispositivo que mantém uma distância de segurança adequada entre veículos em movimento.

AD Condução automatizada. Sistema de condução automatizada é um termo usado pela Mercedes.

ADAS Sistema avançado de assistência ao motorista. Sistema de suporte de driver estendido (como soluções Nvidia)

PERGUNTAR Controle de cruzeiro inteligente avançado. Controle de cruzeiro adaptativo baseado em radar

AVGS Sistema de controle automático do veículo. Sistema automatizado de vigilância e direção (por exemplo, em um estacionamento)

DIV Veículos inteligentes não tripulados. Carros inteligentes sem motoristas

ECS Componentes e sistemas eletrônicos. Nome geral para equipamentos eletrônicos

Internet das coisas Internet das Coisas. Internet das Coisas

Seu Sistemas de transporte inteligentes. Sistemas de Transporte Inteligentes

LIDAR Detecção e alcance de luz. Um dispositivo que funciona de forma semelhante a um radar - combina um laser e um telescópio.

LKAS Sistema de assistência à manutenção da faixa. Assistente de manutenção de faixa

V2I Veículo-infraestrutura. Comunicação entre veículo e infraestrutura

V2V Veículo para veículo. Comunicação entre veículos

O plano inclui, entre outras coisas, a criação de infra-estrutura de apoio à comunicação entre veículos; para esses fins, será alocada uma frequência de 700 MHz.

Esta informação não só mostra que a Alemanha leva a sério o desenvolvimento motorização sem motorista. Aliás, isso faz com que as pessoas entendam que os veículos não tripulados não são apenas veículos em si, carros ultramodernos recheados de sensores e radares, mas também sistemas administrativos, de infraestrutura e de comunicação inteiros. Não faz sentido dirigir um carro.

Muitos dados

A operação de um sistema de gás requer um sistema de sensores e processadores (1) para detecção, processamento de dados e resposta rápida. Tudo isso deve acontecer em paralelo em intervalos de milissegundos. Outro requisito para o equipamento é a confiabilidade e a alta sensibilidade.

As câmeras, por exemplo, precisam ser de alta resolução para reconhecer detalhes finos. Além disso, tudo isso deve ser durável, resistente a diversas condições, temperaturas, choques e possíveis impactos.

Uma consequência inevitável da introdução carros sem motorista é o uso da tecnologia Big Data, ou seja, obter, filtrar, avaliar e compartilhar grandes quantidades de dados em um curto espaço de tempo. Além disso, os sistemas devem ser seguros, resistentes a ataques externos e interferências que podem levar a acidentes graves.

carros sem motorista eles só irão dirigir em estradas especialmente preparadas. Linhas borradas e invisíveis na estrada estão fora de questão. As tecnologias de comunicação inteligente – carro a carro e carro a infraestrutura, também conhecidas como V2V e V2I, permitem a troca de informações entre os veículos em movimento e o ambiente.

É neles que cientistas e designers veem um potencial significativo quando se trata de desenvolver carros autônomos. O V2V utiliza a frequência de 5,9 GHz, também utilizada pelo Wi-Fi, na faixa de 75 MHz com alcance de 1000 m. A comunicação V2I é algo muito mais complexo e não envolve apenas a comunicação direta com elementos de infraestrutura rodoviária.

Trata-se de uma integração e adaptação abrangente do veículo ao tráfego e interação com todo o sistema de gerenciamento de tráfego. Normalmente, um veículo não tripulado é equipado com câmeras, radares e sensores especiais com os quais “percebe” e “sente” o mundo exterior (2).

Mapas detalhados são carregados em sua memória, mais precisos do que a navegação tradicional do carro. Os sistemas de navegação GPS em veículos autônomos devem ser extremamente precisos. A precisão de uma dúzia ou mais de centímetros é importante. Assim, a máquina adere à correia.

1. Construindo um carro autônomo

O mundo dos sensores e mapas ultraprecisos

Pelo fato de o próprio carro grudar na estrada, o sistema de sensores é o responsável. Há também geralmente dois radares adicionais nas laterais do para-choque dianteiro para detectar outros veículos que se aproximam de ambos os lados em um cruzamento. Quatro ou mais outros sensores são instalados nos cantos do corpo para monitorar possíveis obstáculos.

2. O que um carro autônomo vê e sente

A câmera frontal com um campo de visão de 90 graus reconhece as cores, por isso lê sinais de trânsito e placas de trânsito. Os sensores de distância nos carros ajudarão você a manter uma distância adequada de outros veículos na estrada.

Além disso, graças ao radar, o carro manterá distância de outros veículos. Se não detectar outros veículos em um raio de 30m, poderá aumentar sua velocidade.

Outros sensores ajudarão a eliminar os chamados. Pontos cegos ao longo do percurso e detecção de objetos a uma distância comparável ao comprimento de dois campos de futebol em cada direção. As tecnologias de segurança serão especialmente úteis em ruas e cruzamentos movimentados. Para proteger ainda mais o carro de colisões, sua velocidade máxima será limitada a 40 km/h.

W carro sem motorista o coração do Google e o elemento mais importante do design é um laser Velodyne de 64 feixes montado no teto do veículo. O dispositivo gira muito rapidamente, de modo que o veículo "vê" uma imagem de 360 ​​graus ao seu redor.

A cada segundo, 1,3 milhão de pontos são registrados juntamente com sua distância e direção de movimento. Isso cria um modelo 3D do mundo, que o sistema compara com mapas de alta resolução. Como resultado, as rotas são criadas com a ajuda de que o carro contorna os obstáculos e segue as regras da estrada.

Além disso, o sistema recebe informações de quatro radares localizados na frente e atrás do carro, que determinam a posição de outros veículos e objetos que podem aparecer inesperadamente na estrada. Uma câmera localizada ao lado do espelho retrovisor capta luzes e sinais de trânsito e monitora continuamente a posição do veículo.

Seu trabalho é complementado por um sistema inercial que assume o rastreamento de posição onde o sinal GPS não chega - em túneis, entre prédios altos ou em estacionamentos. Usado para dirigir um carro: as imagens coletadas ao criar um banco de dados no formato do Google Street View são fotografias detalhadas de ruas de cidades de 48 países ao redor do mundo.

Obviamente, isso não é suficiente para a condução segura e a rota usada pelos carros do Google (principalmente nos estados da Califórnia e Nevada, onde a condução é permitida sob certas condições). carros sem motorista) são registrados com precisão com antecedência durante viagens especiais. O Google Cars funciona com quatro camadas de dados visuais.

Dois deles são modelos ultraprecisos do terreno ao longo do qual o veículo está se movendo. O terceiro contém um roteiro detalhado. O quarto são os dados de comparação dos elementos fixos da paisagem com os móveis (3). Além disso, existem algoritmos que seguem a psicologia do trânsito, por exemplo, sinalizando em uma pequena entrada que você deseja cruzar um cruzamento.

Talvez, em um sistema rodoviário totalmente automatizado do futuro, sem pessoas que precisem entender algo, ele se torne redundante e os veículos se movam de acordo com regras pré-adotadas e algoritmos estritamente descritos.

3. Como o Auto Car do Google vê seus arredores

Níveis de automação

O nível de automação do veículo é avaliado de acordo com três critérios fundamentais. A primeira diz respeito à capacidade do sistema de assumir o controle do veículo, tanto ao avançar quanto ao manobrar. O segundo critério diz respeito à pessoa no veículo e sua capacidade de fazer algo além de dirigir o veículo.

O terceiro critério envolve o comportamento do próprio carro e sua capacidade de “entender” o que está acontecendo na estrada. A Associação Internacional de Engenheiros Automotivos (SAE International) classifica a automação do transporte rodoviário em seis níveis.

Do ponto de vista automação de 0 a 2 o principal fator responsável pela condução é o motorista humano (4). As soluções mais avançadas a estes níveis incluem o Adaptive Cruise Control (ACC), desenvolvido pela Bosch e cada vez mais utilizado em veículos de luxo.

Ao contrário do controle de cruzeiro tradicional, que exige que o motorista monitore constantemente a distância até o veículo da frente, ele também faz uma quantidade mínima de trabalho para o motorista. Vários sensores, radares e sua interface uns com os outros e com outros sistemas do veículo (incluindo acionamento, frenagem) forçam um carro equipado com controle de cruzeiro adaptativo a manter não apenas uma velocidade definida, mas também uma distância segura do veículo da frente.

4. Níveis de automação em carros de acordo com SAE e NHTSA

O sistema irá travar o veículo conforme necessário e desacelerar sozinhopara evitar a colisão com a traseira do veículo da frente. Quando as condições da estrada se estabilizam, o veículo acelera novamente até a velocidade definida.

O dispositivo é muito útil na estrada e oferece um nível de segurança muito maior do que o controle de cruzeiro tradicional, que pode ser muito perigoso se usado incorretamente. Outra solução avançada utilizada a este nível é o LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist), um sistema ativo concebido para melhorar a segurança de condução avisando-o se sair involuntariamente da sua faixa de rodagem.

Baseia-se na análise de imagens - uma câmera conectada a um computador monitora os sinais de limitação de faixa e, em cooperação com vários sensores, avisa o motorista (por exemplo, pela vibração do assento) sobre uma mudança de faixa, sem acender o indicador.

Em níveis mais altos de automação, de 3 a 5, mais soluções são introduzidas gradualmente. O nível 3 é conhecido como "automação condicional". O veículo então adquire conhecimento, ou seja, coleta dados sobre o ambiente.

O tempo de reação esperado do motorista humano nesta variante é aumentado para vários segundos, enquanto em níveis mais baixos era apenas um segundo. O sistema de bordo controla o próprio veículo e somente se necessário notifica a pessoa da intervenção necessária.

Este último, no entanto, pode estar fazendo algo completamente diferente, como ler ou assistir a um filme, estando pronto para dirigir apenas quando necessário. Nos níveis 4 e 5, o tempo estimado de reação humana aumenta para vários minutos à medida que o carro adquire a capacidade de reagir de forma independente ao longo de toda a estrada.

Então uma pessoa pode parar completamente de se interessar em dirigir e, por exemplo, dormir. A classificação SAE apresentada também é uma espécie de projeto de automação de veículos. Não é o único. A American Highway Traffic Safety Agency (NHTSA) usa uma divisão em cinco níveis, de totalmente humano - 0 a totalmente automatizado - 4.