Системы беспилотного управления автомобилем

Беспилотные автомобили для начинающих

Про беспилотные автомобили постоянно мелькают новости, но что же на самом деле происходит в этой сфере? Как беспилотные автомобили ездят? Кто их производит? Почему они до сих пор не ездят массово по улицам? Попробуем разложить все по полочкам.

Что такое беспилотный автомобиль

Это автомобиль, оборудованный системой автоматического управления, способный передвигаться из точки А в точку Б без участия человека.

Как работают беспилотные автомобили

Чтобы приехать в пункт назначения, беспилотный автомобиль должен знать маршрут, понимать окружающую обстановку, соблюдать ПДД и корректно взаимодействовать с пешеходами и другими участниками дорожного движения. Чтобы соответствовать этим требованиям, беспилотник использует следующие технологии:

• Камеры : визуальное обнаружение объектов, например, дорожная разметка и знаки
• Радар : определение препятствий и объектов впереди и сзади, а также определение расстояния до них
• Лидар : похож на радар, но гораздо четче и позволяет обнаруживать объекты вокруг автомобиля (полный обзор 360 градусов)
• AI (искусственный интеллект) : мозги машины. Обрабатывает данные с камер и сенсоров, управляет автомобилем и принимает решения.

Уровни автономности

Согласно классификации Сообщества автомобильных инженеров (SAE), беспилотные автомобили классифицируются по шести уровням автономности, начиная с нулевого:

• Level 0 — No Automation : Водитель должен контролировать все — руль, тормоз и газ. Обычная машина.
• Level 1 — Driver Assistance : Автомобиль помогает тормозить или ускоряться. Автомобили с круиз-контролем — это как раз про level 1.
• Level 2 — Partial Automation : Автомобиль может одновременно контролировать ускорение и торможение, но человек должен следить за ситуацией и быть готовым принять управление. Самый яркий пример уровня 2 — Tesla.
• Level 3 — Conditional Automation : Автомобиль может полностью управлять движением, но в какой-то момент может попросить принять управление на себя.
• Level 4 — High Automation : Умеет все, что умеет уровень 3, но также может справляться с более сложными дорожными ситуациями. В целом можно отпустить руль и ничего не делать, но если автомобиль не сможет принять решение, он об этом оповестит и плавно припаркуется на обочине. О четвертом уровне заявляют такие компании как Waymo или Aptiv.
• Level 5 — Full Automation : Полная автономия, участие человека не требуется. Машина сама принимает решение в любой ситуации, руль может отсутствовать.

Ключевые игроки рынка

Большинство автопроизводителей осознали, что будущее за беспилотным транспортом, и ринулись открывать новые отделы и покупать стартапы. Кроме автопроизводителей в гонке участвует не только множество стартапов, но также и IT-гиганты вроде Google, StarLine, Яндекс и Apple. Вот самые основные:

General Motors

Будучи одним из ведущих автопроизводителей, GM потратил много денег, чтобы удержаться в лидерах беспилотных авто. В 2016-ом, приобрел стартап Cruise Automation, занимавшийся разработкой беспилотника, за более чем 1 миллиард долларов. В Cruise суммарно вложили $2.25 миллиарда инвестиций от SoftBank и $1.1 миллиард от GM в 2018-ом. Чтобы еще больше доминировать на рынке автономии, GM также приобрел производителя лидаров. GM тестирует свои беспилотники в Сан Франциско с планами расширения на Нью-Йорк. Первые коммерческие поездки беспилотников запланированы на 2019 год.

Waymo (лидер по технологичности)

Самый старый стартап, был основан еще в 2009 году. На данный момент считается самым совершенным беспилотным автомобилем. Оцениваясь в $175 миллиардов (!), Waymo уже проехал суммарно 10 миллионов миль автомобилями Chrysler, Honda и Jaguar. Совсем недавно, Waymo озвучил свои планы докупить еще 62,000 Fiat Chrysler для будущего платного беспилотного такси.

После очень серьезного судебного иска от Waymo дела у Uber немного пошатнулись. Потом пошатнулись после ДТП в результате которого погиб человек. Однако, Uber не сдался, и вместе с партнерами вроде Volvo и Daimler собрал $500 миллионов инвестиций от Toyota. Временно беспилотники Uber не ездят самостоятельно, а управляются водителями, попутно оцифровывая города в HD карты. Вероятно в будущем Uber интегрирует беспилотные автомобили в свой сервис такси.

Lyft (сервис такси, конкурент Uber)

В сравнении с агрессивным расширением и маркетингом Uber, подход Lyft более фокусирован. Lyft запартнерился с Aptiv, бывшим когда-то на грани банкротства. Вместе они совершили более 5000 платных поездок на беспилотниках (всего с 20 автомобилями) в Лас-Вегасе. При заказе такси Lyft, пассажир может выбрать беспилотное такси.

Tesla

У Tesla совсем другой взгляд на беспилотное будущее. Илон Маск считает что беспилотник может работать только на одних камерах (ведь человек управляет автомобилем с помощью всего пары глаз), без лидаров. Несмотря на то, что автомобили Tesla обладают функциями автопилота, они все равно топчутся на 3-ем уровне автономности, да и аварий из-за автопилота тоже хватает.

Baidu

Baidu раскачивает локальную китайскую лодку беспилотников с 2014 года. В 2017-ом, анонсировала Apollo, open-source (открытую) платформу для беспилотных автомобилей. Baidu нацелился на массовый выпуск беспилотных автомобилей с 2019 до 2020, но ее шансы пошатнулись после того как ряд AI-специалистов покинули компанию (включая Lu Qi).

StarLine

Беспилотный автомобиль StarLine — это инициативный научный проект российской компании НПО СтарЛайн, разработчика и производителя умной электроники с компетенциями в областях автоматизации, роботизации и телематики. Проект беспилотного автомобиля реализуется по программе последовательного освоения пяти уровней автономности и направлен на популяризацию российской науки.

Почему так долго?

Waymo был основан в 2009 году и только сейчас они более-менее готовы для коммерческих поездок (и то в пределах солнечной Калифорнии). То есть спустя почти 10 лет. Почему так долго? Хоть и гонка беспилотных технологий и ускорилась за последние 5 лет, все компании испытывают общие проблемы:

Лидар

Лидар это по сути лазерная установка, которая постоянно крутится и «стреляет» лазером 360 градусов, выдавая расстояние до каждой точки, которую удалось измерить.

К сожалению, лидар стоит дорого (от 500 000 рублей за 1 штуку), а их в беспилотном автомобиле надо много (2–5 штук). Так еще и от него никак не избавиться, ведь только радара и камер не хватит, чтобы четко ориентироваться на местности.

Различные компании ведут работы по снижению стоимости лидара и выпуску нового дешевого твердотельного лидара (без крутящихся элементов), но пока такие продукты еще в разработке.

AI (искусственный интеллект)

Как было сказано выше, AI — это сердце автомобиля. AI определяет объекты с камер, пытается распознать объект (например, собаку, человека, автомобиль, дорожный знак и пр.), определить, как поведут себя пешеходы и другие автомобили. Чтобы такой искусственный интеллект работал, инженеры “скармливают” ему огромные массивы данных, чтобы специальные алгоритмы могли обучаться на этих данных. Чем больше качественных данных на входе, тем лучше алгоритмы будут работать.

Картография

Беспилотникам не подходят простые карты и простая точность GPS (погрешность 3–10 метров), автомобилю нужно понимать, где он находится с сантиметровой точностью. Хотя у беспилотника много сенсоров, необходимо иметь точную информацию об окружающей местности (геометрию дорожной разметки, границы дороги, ближайшие дорожные знаки и пр). Вся эта информация есть в HD-картах — цифровой модели дороги.

Чтобы поддерживать картографию в актуальном состоянии, специальные картографические автомобили (спец. автомобиль с камерами и лидарами) должны ездить по улицам и «оцифровывать» их. Таким образом, с появлением гонки беспилотных автомобилей началась и гонка картографии среди таких компаний как Here, TomTom, DeepMap, lvl5, Carmera, Google и прочих. В 21-ом веке данные — это новое золото.

Инфраструктура

Беспилотным автомобилям требуется новая дорожная инфраструктура. И не просто инфраструктура, а умная инфраструктура в которой автомобили могли бы общаться не только с самой инфраструктурой (знаки, светофоры и пр.), но и с другими автомобилями . Вот немного основных терминов:

• V2V (vehicle-to-vehicle) — автомобили обмениваются информацией напрямую друг с другом
• V2I (vehicle-to-infrastructure) — автомобили обмениваются информацией с дорожной инфраструктурой
• V2P (vehicle-to-pedestrian) — автомобили обмениваются информацией с пешеходами (например, автомобиль видит смартфон пешехода и понимает, что тут находится человек)

Например, автомобиль едет по шоссе, а дорожный знак за 300 м впереди сам сообщает “я знак такой-то, нахожусь там-то”. Беспилотный автомобиль сможет заранее понимать, что впереди и планировать свои действия в соответствии с этой информацией.

Доверие человека

Люди все еще не особо доверяют беспилотным автомобилям. Согласно исследованию Reuters и Ipsos только лишь 38% мужчин и 17% женщин сказали что чувствовали бы себя комфортно в беспилотном автомобиле. В общем-то и не удивительно, технология беспилотных автомобилей довольно молодая, люди не успели привыкнуть. Автопроизводителям и стартапам еще предстоит завоевать доверие людей.

Что дальше?

Мы становимся свидетелями того, как беспилотные автомобили медленно появляются на наших дорогах. Вряд ли в следующие 5 лет мы увидим их как массовое явление: ни алгоритмы, ни инфраструктура еще не доросли до этого. Однако, с приходом V2V/V2I, возможно, появятся специальные зоны беспилотного транспорта, где можно будет вызвать привычный Uber/Яндекс и доехать за полчасика на беспилотнике до работы.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5e95f3832d34573bbda1dbe5/bespilotnye-avtomobili-dlia-nachinaiuscih-5e95f7856dfdce0b1380690a

Беспилотные автомобили в 2020 году. Как далеко продвинулись технологии

В 2020 году, несмотря на пандемию, технологии не замедлились в своем развитии. Кроме того, некоторые из них стали еще актуальнее в эпоху социального дистанцирования. Например, сервис беспилотных автомобилей. Рассказываем о главных достижениях лидеров рынка в 2020 году, какие обновления и модели появились на рынке — от Tesla до «Яндекса».

Сейчас около 60 компаний занимаются разработкой и выпуском на рынок автомобилей с автопилотом. Кто из них добился наибольшего успеха в 2020 году? Для начала разберемся, что такое автомобиль с автопилотом вообще.

Четыре уровня «самоуправления» автомобилей

Само понятие «самостоятельное вождение» или «автопилот» — это довольно расплывчатый термин. Согласно SAE International, есть четыре уровня беспилотного вождения.

• Автоматизация уровня 1: некоторые небольшие задачи по рулевому управлению или ускорению выполняются автомобилем без вмешательства человека, но все остальное полностью находится под контролем человека.
• Автоматизация уровня 2 похожа на усовершенствованный круиз-контроль или оригинальную систему автопилота на некоторых автомобилях Tesla, автомобиль может автоматически принимать меры безопасности, но водитель должен оставаться начеку за рулем.
• Для автоматизации уровня 3 по-прежнему требуется водитель-человек, но он может добавить к транспортному средству некоторые «критически важные для безопасности функции» в определенных условиях движения или окружающей среды.
• Автоматизация уровня 4 — это автомобиль, который ездит самостоятельно почти все время без участия человека, но может быть запрограммирован так, чтобы не путешествовать по не нанесенным на карту участкам или в плохую погоду.
• Автоматизация уровня 5 означает полную автоматизацию в любых условиях.

Поскольку эти уровни не имеют большого значения для людей, не относящихся к отрасли, производители автомобилей часто не говорят о своих технологиях в этих конкретных условиях SAE. Наиболее интересны для людей либо автомобили, которые большую часть пути по шоссе находятся в режиме самоуправления (уровень 3), либо автомобили, которые могут ездить почти самостоятельно, за исключением нескольких условий (уровень 4).

Итак, какие компании отличились разработками в области беспилотных автомобилей и как в 2020 году?

Cruise — тестирует полностью беспилотные автомобили в Сан-Франциско

Cruise, компания по производству беспилотных автомобилей, аффилированная с General Motors и Honda, тестирует в Сан-Франциско автомобили без водителя, за рулем которого не должен сидеть человек. Компания одной из первых протестировала свои беспилотные автомобили 4-ого уровня в плотной и сложной городской среде.

На видео, опубликованном компанией, сотрудник Cruise сидит на пассажирском сиденье, пока машина едет по темным улицам Сан-Франциско. Все автомобили Cruise имеют аварийный выключатель в центральном канале рядом с переключателем передач на случай, если что-то пойдет не так.

Cruise был одобрен для тестирования автомобилей без водителя (уровня 4) в Калифорнии 15 октября 2020 года. По данным DMV (Автотранспортная инспекция США), Cruise может протестировать только пять беспилотных автомобилей «на некоторых улицах Сан-Франциско». Транспортным средствам не разрешается превышать скорость в 48 км/час, и они не могут работать во время сильного тумана или ливня.

Cruise стала пятой компанией, получившей разрешение на использование автопилота без водителя от Департамента автотранспортных средств штата. Другие компании — Waymo, Nuro, Zoox и AutoX.

Это первый раз, когда Cruise продемонстрировала свои возможности автомобиля уровня 4. Его главный конкурент, дочерняя компания Google Waymo, уже более года тестирует свои полностью беспилотные автомобили в Фениксе и недавно объявила, что сделает свою службу такси уровня 4 доступной для большего числа клиентов.

В прошлом году Cruise представила Cruise Origin, полностью беспилотный прототип автомобиля без рулевого колеса, педалей и каких-либо элементов управления, обычно связанных с вождением человека. Автомобиль, который будет запущен в производство на заводе GM в Детройте-Хамтрамке, построен для совместного использования несколькими пассажирами. Хотя насколько востребован общий транспорт в мире после COVID-19, неизвестно. Cruise недавно представила новый набор протоколов безопасности, направленных на то, чтобы люди оставались социально дистанцированными во время поездок, а транспортное средство дезинфицировалось между поездками.

Google Waymo — открывает доступ к своим беспилотным автомобилям

Waymo, самоуправляемое подразделение Alphabet, объявило, что откроет свои полностью беспилотные автомобили для всех клиентов службы вызова пассажиров в Фениксе, штат Аризона. Раньше к беспилотникам допускалось только несколько человек. Теперь более тысячи пользователей сервиса смогут ездить на автомобиле Waymo без водителя на переднем сиденье.

Waymo тестирует свои автомобили в районе Феникса с начала 2017 года. Беспилотные автомобили компании работают на территории площадью около 260 квадратных км. В конце 2018 года компания запустила ограниченную общедоступную службу вызова пассажиров под названием Waymo One, но единственными клиентами, которые получили доступ, были люди, которые сначала прошли проверку в рамках программы бета-тестирования ранних моделей Waymo. Компания сообщила, что у нее около 1500 активных пользователей в месяц из обеих программ.

Ранее только участникам программы Waymo было разрешено ездить в беспилотных автомобилях компании. Им надо было подписывать с компанией соглашение о неразглашении, чтобы получить доступ к ранним версиям технологии Waymo. Это запрещает им выступать публично, когда, скажем, одна из их поездок отклоняется от курса.

Для начала компания планирует предлагать поездки без водителя только для клиентов Waymo One — хотя эти люди могут брать с собой в поездку друзей и семью, заявил в своем блоге генеральный директор Waymo Джон Крафчик. В течение следующих нескольких недель еще больше людей будет приглашено подписаться на Waymo One. У компании есть список ожидания, из которого она выбирает участников.

Компания также планирует добавить автомобильные барьеры между передним рядом сидений и задней пассажирской кабиной. Затем будет «повторное введение поездок с обученным оператором транспортных средств, что увеличит пропускную способность и позволит нам обслуживать более обширную географическую зону», — сказал Крафчик. Транспортные средства также будут чаще мыть из-за пандемии COVID-19. Здесь изложены правила компании по охране труда и технике безопасности.

«В ближайшем будущем 100% наших поездок будут полностью без водителя», — сказал Крафчик, но не сообщил точных сроков. «Мы ожидаем, что новый сервис без водителя будет очень популярным, и мы благодарны нашим гонщикам за их терпение, когда мы увеличиваем доступность сервиса для удовлетворения спроса».

Отметим, что эти беспилотные автомобили не совсем бесконтрольные. У Waymo есть команда удаленных сотрудников, которые в реальном времени следят с восьми камер за трансляциями каждого автомобиля и могут помочь одним нажатием кнопки, если программа попадает в трудное место и требует человеческого вмешательства, чтобы понять, что происходит. Но Waymo настаивает на том, что, все же, автопилот будет принимать большинство решений о вождении благодаря своей объемной компьютерной системе и программному обеспечению с искусственным интеллектом.

Tesla и её бета-версия Full Self-Driving

В конце октября 2020 года Tesla начала продвигать свое обновление «Full Self-Driving» (FSD) для избранной группы клиентов. Генеральный директор компании, Илон Маск, сообщил, что еще больше владельцев Tesla получат обновление в течении нескольких недель для «широкого запуска» к концу года.

Только те клиенты, которые участвуют в программе раннего доступа Tesla, получат обновление программного обеспечения. Оно позволит водителям получить доступ к частично автоматизированной системе помощи водителю автопилота на городских улицах. Программа раннего доступа используется как платформа для тестирования, помогающая устранять программные ошибки.

Маск заявил, что Tesla подошла к обновлению программного обеспечения «очень осторожно», потому что «мир — сложное и беспорядочное место». В письме к инвесторам Tesla сообщила, что ее команда Autopilot «сосредоточилась на фундаментальном архитектурном переписывании нейронных сетей и алгоритмов управления».

Это переписывание, по словам Маска, позволит автомобилям Tesla интерпретировать окружающую среду в четырех измерениях, а не в двух. Маск уверен — это приведет к повышению производительности и более быстрому обновлению ПО.

Автопилот может центрировать Tesla на полосе движения, даже на поворотах, и регулировать скорость автомобиля в зависимости от движущегося впереди объекта. Функция «Навигация на автопилоте» предлагает и выполняет смену полосы движения, чтобы объехать более медленные автомобили, а также направить Tesla к развязкам и съездам. Еще одна функция может замедлить Tesla до остановки на светофоре и знаках остановки.

Автопилот не может выполнять некоторые из этих задач, если маркеры полосы дороги блеклые или отсутствуют, и он не может делать повороты. Водитель также должен постоянно держать руль, иначе автопилот выдаст серию предупреждений, прежде чем в конечном итоге полностью отключится. Но, когда эти функции работают согласованно, может казаться, что машина едет сама, но водитель по-прежнему несет ответственность, если машина допустила ошибку или разбилась. (Было несколько аварий со смертельным исходом с участием автомобилей Tesla с включенным автопилотом.)

Во время разговора Маск утверждал, что преимущество Tesla в области автономного вождения связано с наличием большого парка транспортных средств — около 930 000 — уже находящихся на дорогах. Эти автомобили записывают ситуации и предоставляют данные для обучения для улучшения нейронных сетей, необходимых для программного обеспечения ИИ, которое и обеспечивает работу беспилотных автомобилей. Подход компании к автономным транспортным средствам в первую очередь ориентирован на компьютерное зрение или использование камер.

«Почти миллион автомобилей, которые предоставляют обратную связь по странным ситуациям, которые вы просто не можете придумать в симуляции, — это действительно ценно», — сказал Маск.

«Яндекс» выпустил новый автономный автомобиль

Компания «Яндекс» выпустила новый беспилотный автомобиль четвертого поколения. Он создан вместе с южнокорейской компанией Hyundai Mobis, которая является «дочкой» концерна Hyundai Motors и производит всю электронную начинку автомобиля. Сотрудничество между компаниями началось в марте 2019 года, когда «Яндекс» и Hyundai Mobis подписали соглашение о намерениях, чтобы разработать совместную беспилотную платформу. Первые беспилотные Hyundai Sonata четвертого поколения выехали на улицы Москвы в марте — они были собраны до ограничительных мер из-за распространения новой коронавирусной инфекции. Но официально они были представлены только недавно.

Первое поколение беспилотника «Яндекс» представил в начале 2017 года — оно объединило все экспериментальные сборки «Яндекса». Во втором поколении появилась унификация: компания поняла, какие из сенсоров лучше всего подходят. Десять таких машин «Яндекс» выпустил во второй половине 2017 и в 2018 году. Третье поколение беспилотников — 90 машин — появилось в 2019 году.

Первый беспилотник Hyundai Sonata сошел с конвейера в Южной Корее и был доставлен в Москву самолетом в мае 2019 года: «Яндекс» установил на машину сенсоры с одного из беспилотников Toyota Prius второго поколения, а также компьютер, после чего машина поехала. «Это подтвердило тот факт, что мы делаем универсальную технологию, которую можно было устанавливать в серийный автомобиль», — отметили в пресс-службе «Яндекса».

Далее полгода «Яндекс» и Hyundai Mobis работали над тем, чтобы глубже интегрировать систему управления в автомобиль. «Наши инженеры ездили в Корею, а корейские инженеры приезжали в Москву. Hyundai Mobis доработали все внутренние системы — настроили управление скоростью, работу генератора и т. д.», — рассказали в пресс-службе «Яндекса».

До конца 2020 года флот «Яндекса» пополнит сотня таких автомобилей — их общее число достигнет 200. Часть из них будет использоваться в сервисе беспилотных такси в Иннополисе — бесплатно и с человеком на месте водителя, так как законодательство пока ограничивает использование беспилотных автомобилей. Часть также присоединится к тестовому флоту компании в США (Мичиган). Большинство автомобилей останутся в Москве, так как это основной тестовый полигон с разнообразными дорожными сценариями (пробки, неправильно припаркованные машины, пешеходы, которые переходят дорогу в неположенном месте и т. д.).

Источник статьи: http://hightech.fm/2020/12/11/unmanned-vehicle-new