Pagwawasak ng mahika sa likod ng mga sensor na ginamit sa sariling mga sasakyan sa pagmamaneho

Sa isang mainam na umaga ay tumatawid ka sa kalsada upang maabot ang iyong tanggapan sa kabilang panig, nang malapit ka na lang mapansin mo ang isang walang drayber na piraso ng metal, isang robot, papalapit patungo sa iyo at napunta ka sa isang problema sa pagpapasya na tumawid sa kalsada o hindi? Isang malakas na tanong ang pumipigil sa iyong isipan, "Napansin ba ako ng kotse?" Pagkatapos ay nakakaramdam ka ng kaginhawaan kapag napansin mo na ang bilis ng sasakyan ay awtomatikong pinabagal at gumagawa ito ng isang paraan palabas para sa iyo. Ngunit hawakan kung ano ang nangyari? Paano nakakuha ang isang makina ng intelihensiya sa antas ng tao?

Sa artikulong ito susubukan naming sagutin ang mga katanungang ito sa pamamagitan ng pagtingin nang malalim sa mga sensor na ginamit sa Mga Kotse na Nagmamaneho ng Sarili at kung paano sila naghahanda upang himukin ang mga kotse ng aming hinaharap. Bago sumisid doon, abutin din natin ang mga pangunahing kaalaman ng mga autonomous na sasakyan, ang kanilang mga pamantayan sa pagmamaneho, ang pangunahing pangunahing mga manlalaro, ang kanilang kasalukuyang yugto ng pag-unlad at paglawak atbp. Para sa lahat ng ito isasaalang-alang namin ang mga self-drive na kotse dahil gumawa sila ng isang pangunahing merkado bahagi ng mga autonomous na sasakyan.

Kasaysayan ng Mga Kotse na Nagmamaneho ng Sarili

Ang mga walang kotseng nagmamaneho na mga kotse ay una nang lumabas sa science fiction ngunit ngayon ay halos handa na silang tumama sa mga kalsada. Ngunit ang teknolohiya ay hindi lumitaw ng magdamag; Ang mga eksperimento sa mga kotse na nagmamaneho sa sarili ay nagsimula noong huling bahagi ng 1920 sa mga kotse na kinokontrol sa tulong ng mga alon ng radyo mula sa malayo. Gayunpaman, ang promising trial ng mga kotseng ito ay nagsimulang lumabas noong 1950-1960s na tuwid na pinopondohan at sinusuportahan ng mga samahang pananaliksik tulad ng DARPA.

Makatotohanang nagsimula lamang ang mga bagay noong 2000s kapag ang mga tech-higanteng tulad ng Google ay nagsisimulang sumulong para sa pagbibigay nito ng isang suntok sa mga karibal na patlang na kumpanya tulad ng pangkalahatang mga motor, ford, at iba pa. Nagsimula ang Google sa pamamagitan ng pagbuo ng sarili nitong proyekto sa kotse na tinatawag na Google waymo. Ang kumpanya ng taxi na Uber ay sumulong din kasama ang kanilang self-driven car na magkakasunod kasama ang kumpetisyon nito kasama ang Toyota, BMW, Mercedes Benz at iba pang pangunahing mga manlalaro sa merkado at sa oras na ang Tesla na hinimok ni Elon Musk ay binugbog din ang merkado upang gumawa ng mga bagay. maanghang

Mga Pamantayan sa Pagmamaneho

Mayroong isang malaking pagkakaiba sa pagitan ng term na pagmamaneho ng sarili na kotse at ganap na autonomous na kotse. Ang pagkakaiba na ito ay batay sa Antas ng pamantayan sa pagmamaneho na ipinaliwanag sa ibaba. Ang mga pamantayang ito ay ibinibigay ng seksyon ng J3016 ng internasyonal na engineering at asosasyong industriya ng automotive, SAE (Society of Automotive Engineers), at sa Europa ng Federal Highway Research Institute. Ito ay isang anim na antas na pag-uuri mula sa Antas zero hanggang Antas lima. Gayunpaman, ang antas ng zero ay hindi nagpapahiwatig ng awtomatiko ngunit kumpletong pagkontrol ng tao sa sasakyan.

Antas 1 -Driver Tulong: Isang mababang antas ng tulong ng kotse tulad ng acceleration control o steering control ngunit hindi pareho nang sabay-sabay. Dito ang mga pangunahing gawain tulad ng pagpipiloto, paglabag, pag-alam sa paligid ay kinokontrol pa rin ng driver.

Antas 2 -Partial Automation: Sa antas na ito ang kotse ay maaaring makatulong sa parehong pagpipiloto at pagpabilis habang ang karamihan sa mga kritikal na tampok ay sinusubaybayan pa rin ng driver. Ito ang pinakakaraniwang antas na maaari nating makita sa mga kotse na nasa daan ngayon.

Antas 3 -Kondisyon na Pag-aautomat: Ang paglipat sa antas 3 kung saan sinusubaybayan ng kotse ang mga kondisyon sa kapaligiran gamit ang mga sensor at gumawa ng mga kinakailangang aksyon tulad ng pagpepreno at pagulong sa pagpipiloto, samantalang ang driver ng tao ay naroroon upang makagambala sa system kung may anumang hindi inaasahang kundisyon na lumabas.

Antas 4 -High Automation: Ito ay isang mataas na antas ng pag-aautomat kung saan ang kotse ay may kakayahang makumpleto ang buong paglalakbay nang walang input ng tao. Gayunpaman, ang kasong ito ay may kasamang sariling kundisyon na ang driver ay maaaring ilipat ang kotse sa mode na ito lamang kapag nakita ng system na ang mga kondisyon ng trapiko ay ligtas at walang trapiko.

Antas 5 -Full Automation: Ang antas na ito ay para sa ganap na awtomatikong mga kotse na wala hanggang ngayon. Sinusubukan ng mga inhinyero na mangyari ito. Ito ay magbibigay-daan sa amin upang maabot ang aming patutunguhan nang walang manu-manong pag-input ng kontrol sa pagpipiloto o preno.

Iba't ibang mga uri ng Sensor na ginamit sa Awtomatikong / Mga Sasakyan na Pagmamaneho ng Sarili

Mayroong iba't ibang mga uri ng mga sensor na ginamit sa mga autonomous na sasakyan ngunit ang pangunahing sa mga ito ay nagsasama ng paggamit ng mga camera, RADARs, LIDARs at ultrasonic sensors. Ang posisyon at uri ng mga sensor na ginamit sa Mga Autonomous na kotse ay ipinapakita sa ibaba.

Ang lahat ng nabanggit na mga sensor ay nagpapakain ng data ng real time sa Electronic Control Unit na kilala rin bilang Fusion ECU, kung saan pinoproseso ang data upang makuha ang 360-degree na impormasyon ng kalapit na kapaligiran. Ang pinakamahalagang mga sensor na bumubuo sa puso at kaluluwa ng mga self-drive na sasakyan ay ang RADAR's, LIDAR's at mga sensor ng camera, ngunit hindi namin maaaring balewalain ang kontribusyon ng iba pang mga sensor tulad ng sensor ng Ultrasonic, mga sensor ng temperatura, mga sensor ng detection ng Lane, at GPS din..

Ang grap na ipinakita sa ibaba ay mula sa pag-aaral ng pagsasaliksik na isinagawa sa Google Patents na nakatuon sa paggamit ng mga sensor sa mga autonomous o self-drive na sasakyan, pinag-aaralan ng pag-aaral ang bilang ng patent na patlang sa bawat teknolohiya (maraming mga sensor kabilang ang, Lidar, sonar, radar & mga camera para sa pagtuklas ng object at balakid, pag-uuri at pagsubaybay) gamit ang mga pangunahing sensor na ginagamit sa bawat sasakyan na nagmamaneho sa sarili.

Ipinapakita ng graph sa itaas ang mga uso sa pag-file ng patent para sa mga self-drive na sasakyan na patuloy na nakatuon sa paggamit ng mga sensor dito, dahil maaari itong bigyang kahulugan na ang pag-unlad ng mga sasakyang ito sa tulong ng mga sensor ay nagsimula noong mga 1970s. Kahit na ang bilis ng pag-unlad ay hindi sapat na mabilis, ngunit ang pagtaas sa isang napakabagal na tulin. Ang mga kadahilanan nito ay maaaring maraming kagaya ng hindi nabuong mga pabrika, hindi naunlad na wastong mga pasilidad sa pananaliksik at mga laboratoryo, hindi magagamit ng high end computing at syempre hindi magagamit ng mataas na bilis ng internet, ulap at mga arkitektura para sa pagkalkula at paggawa ng desisyon ng mga self-drive na sasakyan.

Noong 2007-2010 mayroong biglaang paglago ng teknolohiyang ito. Sapagkat, sa panahong ito mayroon lamang isang solong kumpanya na responsable para dito Ie Pangkalahatang mga motor at sa mga susunod na taon ang karerang ito ay sumali sa tech higanteng Google at ngayon iba't ibang mga kumpanya ang nagtatrabaho sa teknolohiyang ito.

Sa mga darating na taon maaari itong mataya na ang isang bagong bagong hanay ng mga kumpanya ay darating sa lugar ng teknolohiyang ito na kumukuha ng pananaliksik pa sa iba't ibang paraan.

Mga RADAR sa Mga Sasakyan sa Pagmamaneho ng Sarili

Ginampanan ng radar ang isang mahalagang papel sa pagtulong sa mga sasakyan na maunawaan ang system nito, nakabuo na kami ng isang simpleng ultrasonic Arduino Radar system nang mas maaga. Ang teknolohiya ng Radar ay unang natagpuan ang malawak na paggamit nito sa panahon ng World War II, na may aplikasyon ng imbentor ng Aleman na si Christian Huelsmeyer patent na 'telemobiloscope' isang maagang pagpapatupad ng radar na teknolohiya na maaaring makakita ng mga barko hanggang sa 3000 m ang layo.

Mabilis na ipinasa ngayon, ang pag-unlad ng radar na teknolohiya ay nagdala ng maraming mga kaso ng paggamit sa buong mundo sa militar, eroplano, barko at submarino.

Paano Gumagana ang Radar?

Ang RADAR ay isang akronim para sa ra dio d etection a nd r anging, at halos mula sa pangalan nito maaari itong maunawaan na gumagana ito sa mga alon ng radyo. Ang isang transmiter ay nagpapadala ng mga signal ng radyo sa lahat ng direksyon at kung mayroong isang bagay o balakid sa daan, ang mga radio wave na ito ay sumasalamin pabalik sa radar receiver, ang pagkakaiba sa dalas ng transmiter at receiver ay proporsyonal sa oras ng paglalakbay at maaaring magamit upang sukatin ang distansya at makilala sa pagitan ng iba't ibang mga uri ng mga bagay.

Ipinapakita ng imahe sa ibaba ang paghahatid ng Radar at grapiko ng pagtanggap, kung saan ang pulang linya ay ang naililipat na signal at mga asul na linya ang natanggap na mga signal mula sa iba't ibang bagay sa buong oras. Dahil alam namin ang oras ng naihatid at natanggap na signal maaari naming maisagawa ang pagtatasa ng FFT upang makalkula ang distansya ng bagay mula sa sensor.

Paggamit ng RADAR sa Mga Sariling Kotse sa Pagmamaneho

Ang RADAR ay isa sa mga sensor na sumakay sa likod ng sheet metal ng kotse para gawin itong autonomous, ito ay isang teknolohiya na nasa paggawa ng mga kotse mula sa 20 taon hanggang ngayon, at ginagawang posible para sa isang kotse na magkaroon ng adaptive cruise control at awtomatiko. emergency pagpepreno. Hindi tulad ng mga system ng paningin tulad ng camera na maaari nitong makita sa gabi o sa masamang panahon at mahulaan ang distansya at bilis ng bagay mula sa daan-daang mga yard.

Ang downside sa RADAR ay iyon, kahit na ang mga advanced na radar ay hindi malinaw na mahulaan ang kanilang kapaligiran. Isaalang-alang na ikaw ay isang siklista na nakatayo sa harap ng isang kotse, narito hindi matanto ng Radar na ikaw ay isang siklista ngunit maaari kang makilala bilang isang bagay o isang balakid at maaaring gumawa ng mga kinakailangang aksyon na hindi rin nito mahulaan ang direksyon sa na kinakaharap mo ay maaari mo lamang makita ang iyong bilis at paglipat ng direksyon.

Upang magmaneho tulad ng mga tao, dapat munang makita ng mga sasakyan tulad ng mga tao. Nakalulungkot, ang RADAR ay hindi gaanong tiyak na detalye na dapat itong gamitin kasama ng iba pang sensor sa mga autonomous na sasakyan. Karamihan sa mga kumpanya ng pagmamanupaktura ng kotse tulad ng Google, Uber, Toyota at Waymo ay umaasa nang malaki sa isa pang sensor na tinatawag na LiDAR dahil ang mga ito ay tiyak na detalye ngunit ang kanilang saklaw ay ilang daang metro lamang. Ito ay nag-iisang pagbubukod sa autonomous na gumagawa ng kotse na TESLA habang ginagamit nila ang RADAR bilang kanilang pangunahing sensor at tiwala si Musk na hindi na nila kakailanganin ng LiDAR sa kanilang mga system.

Mas maaga doon ay hindi gaanong pag-unlad na nangyayari sa Radar Technology, ngunit ngayon sa kanilang kahalagahan sa mga autonomous na sasakyan. Ang pagsulong sa sistemang RADAR ay dinala ng iba't ibang mga kumpanya ng Tech at mga pagsisimula. Ang mga kumpanya na muling likha ang papel ng RADAR sa kadaliang kumilos ay nakalista sa ibaba

BOSCH

Ang pinakabagong bersyon ng Bosch ng RADAR ay tumutulong upang lumikha ng isang lokal na mapa kung saan maaaring magmaneho ang sasakyan. Gumagamit sila ng isang layer ng mapa kasama ang RADAR na nagbibigay-daan sa pag-alam sa lokasyon batay sa impormasyon ng GPS at RADAR na katulad ng paglikha ng mga lagda sa kalsada.

Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga input mula sa GPS at RADAR, ang system ng Bosch ay maaaring tumagal ng data ng real time at ihambing ito sa base map, maitugma ang mga pattern sa pagitan ng dalawa, at matukoy ang mga lokasyon nito na may mataas na kawastuhan.

Sa tulong ng teknolohiyang ito ang kotse ay maaaring magmaneho ng kanilang mga sarili sa isang hindi magandang kondisyon ng panahon nang hindi umaasa sa mga camera at LiDAR.

WaveSense

Ang WaveSense ay isang kumpanya na batay sa Boston na RADAR na naniniwala na ang mga kotse na nagmamaneho ng sarili ay hindi kailangang maramdaman ang kanilang nakapalibot na katulad ng mga tao.

Ang kanilang RADAR hindi katulad ng ibang mga system ay gumagamit ng mga ground-penetrating na alon upang makita sa mga kalsada sa pamamagitan ng paglikha ng isang mapa ng ibabaw ng kalsada. Ang kanilang mga system ay nagpapadala ng mga alon ng radyo na 10 talampakan sa ibaba ng kalsada at ibabalik ang signal kung aling mapa ang uri ng lupa, density, bato, at imprastraktura.

Ang mapa ay isang natatanging print ng daliri ng kalsada. Maaaring ihambing ng mga kotse ang kanilang posisyon sa isang naka-preload na mapa at i-localize ang kanilang mga sarili sa loob ng 2 centimeter nang pahalang at 15 sentimetro patayo.

Ang teknolohiya ng wavesense ay hindi rin nakasalalay sa mga kondisyon ng panahon. Ang ground penetrating radar ay ayon sa kaugalian na ginagamit sa arkeolohiya, trabaho ng linya ng tubo at pagliligtas; Ang wavesense ay ang kauna-unahang kumpanya na gumamit nito para sa mga layuning pang-automotive.

Lunewave

Ang mga sphere na hugis ng antena ay kinikilala ng industriya ng RADAR mula nang sila ay dumating noong 1940 ng pisisista ng Aleman na si Rudolf Luneburg. Maaari silang magbigay ng isang 360-degree na kakayahan sa sensing, ngunit hanggang ngayon ang problema ay matigas sila sa paggawa ng isang maliit na sukat para sa paggamit ng automotive.

Sa kinalabasan ng pag-print sa 3D, madali silang madisenyo. Ang Lunewave ay nagdidisenyo ng 360 degree antennas sa tulong ng 3D na pagpi-print ng halos sa laki ng isang ping-pong ball.

Ang natatanging disenyo ng mga antena ay nagbibigay-daan sa RADAR na maunawaan ang balakid sa layo na 380 yarda na halos doble na maaaring makamit ng isang normal na antena. Dagdag dito, pinahihintulutan ng globo ang kakayahang makaramdam ng 360 degree mula sa isang solong yunit, sa halip na 20-degree na tradisyunal na pagtingin. Dahil sa maliit na sukat mas madaling isama ito sa system, at ang pagbawas sa mga unit ng RADAR ay nagbabawas ng multi-image stitching load sa processor.

Mga LiDar sa Mga Sasakyan na Nagmamaneho ng Sarili

Ang LiDAR ay nangangahulugang Li ght D etection a nd R anging, ito ay isang diskarte sa imaging tulad ng RADAR ngunit sa halip na gumamit ng mga radio wave ay gumagamit ito ng light (Laser) para sa imaging ang paligid. Madali itong makakabuo ng isang 3D na mapa ng nakapaligid sa tulong ng isang point cloud. Gayunpaman, hindi ito maaaring tumugma sa resolusyon ng camera ngunit malinaw pa rin ito upang masabi ang direksyon kung saan nakaharap ang isang bagay.

Paano gumagana ang LiDAR?

Ang LiDAR ay karaniwang makikita sa tuktok ng mga sasakyan na nagmamaneho ng sarili bilang isang umiikot na module. Habang umiikot ito, naglalabas ito ng ilaw sa mataas na bilis na 150,000 pulso bawat segundo at pagkatapos ay sumusukat ito sa oras na kinakailangan upang bumalik sila pagkatapos na tamaan ang mga hadlang sa unahan nito. Habang ang ilaw ay naglalakbay sa isang matulin na bilis, 300,000 kilometro bawat segundo madali nitong masusukat ang distansya ng balakid sa tulong ng pormula Distansya = (Bilis ng Liwanag x Oras ng Paglipad) / 2 at bilang distansya ng iba't ibang mga punto sa ang kapaligiran ay natipon ginagamit ito upang makabuo ng isang point cloud na maaaring bigyang kahulugan sa mga 3D na imahe. Kadalasang sinusukat ng LiDAR ang aktwal na sukat ng mga bagay, na nagbibigay ng isang plus point, kung ginamit sa mga sasakyang pang-automotiko. Maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa LiDAR at ang pagtatrabaho nito sa artikulong ito.

Paggamit ng LiDar sa Mga Kotse

Bagaman ang LiDAR ay tila isang implacable imaging na teknolohiya, mayroon itong sariling mga drawbacks tulad ng

• Mataas na gastos sa pagpapatakbo at matigas na pagpapanatili
• Hindi mabisa sa panahon ng malakas na ulan
• Hindi magandang imaging sa mga lugar na mayroong mataas na anggulo ng araw o malaking pagsasalamin

Bukod sa mga kakulangan na ito ng mga kumpanya tulad ng Waymo ay labis na namumuhunan sa teknolohiyang ito upang mas mapabuti ito dahil sa masidhing pagsalig nila sa teknolohiyang ito para sa kanilang mga sasakyan, kahit na ang Waymo ay gumagamit ng LiDAR bilang kanilang pangunahing sensor para sa imaging ang kapaligiran.

Ngunit may mga kumpanya pa rin tulad ng Tesla na tutol sa paggamit ng LiDAR's sa kanilang mga sasakyan. Kamakailan lamang ay gumawa ng komento ang Tesla CEO na si Elon Musk tungkol sa paggamit ng LiDAR "ang lidar ay isang gawain ng isang tanga at ang sinumang umaasa sa tutupar ay tiyak na mapapahamak. Ang kanyang kumpanya na Tesla ay nakamit ang pagmamaneho ng sarili nang walang LiDARs, ang mga sensor na ginamit sa Tesla at ang saklaw ng sumasaklaw nito ay ipinapakita sa ibaba.

Direkta ito laban sa mga kumpanyang tulad ng Ford, GM Cruise, Uber at Waymo na sa palagay ang LiDAR ay isang mahalagang bahagi ng sensor suite, musk Quote dito bilang "Ang LiDAR ay pilay, ilalagay nila ang LiDAR, markahan ang aking mga salita. Iyon ang hula ko. ” Gayundin ang mga unibersidad ay sumusuporta sa desisyon ng musk na itapon ang LiDAR dahil ang dalawang murang mga camera sa magkabilang panig ng sasakyan ay maaaring makakita ng mga bagay na may kawastuhan ng halos LiDAR na may maliit na bahagi lamang ng gastos ng LiDAR. Ang mga camera na nakalagay sa magkabilang panig ng isang kotse sa Tesla ay ipinapakita sa larawan sa ibaba.

Mga Kamera sa Mga Sasakyan na Nagmamaneho ng Sarili

Ang lahat ng mga sasakyan na nagmamaneho ng sarili ay gumagamit ng maraming mga camera upang magkaroon ng 360-degree na pagtingin sa nakapaligid na kapaligiran. Ang maramihang mga camera mula sa bawat panig tulad ng harap, likuran, kaliwa at kanan ay ginagamit at sa wakas ang mga imahe ay pinagtagpi upang magkaroon ng 360-degree view. Habang, ang ilan sa mga camera ay may malawak na larangan ng view ng hanggang 120 degree at mas maikli ang saklaw at ang iba ay nakatuon sa mas makitid na view upang makapagbigay ng mga long range visual. Ang ilang mga camera sa mga sasakyang ito ay may epekto ng fish-eye upang magkaroon ng sobrang malawak na panoramic view. Ang lahat ng mga camera na ito ay ginagamit sa ilang mga computer vision algorithm na gumanap ng lahat ng analytics at pagtuklas para sa sasakyan. Maaari mo ring suriin ang iba pang mga artikulo na nauugnay sa pagproseso ng imahe na aming nasaklaw nang mas maaga.

Paggamit ng Camera sa Mga Kotse

Ang mga camera sa sasakyan ay ginagamit ng mahabang panahon sa isang application tulad ng sa tulong sa paradahan at pagsubaybay sa likuran ng mga kotse. Ngayon habang ang teknolohiya ng sasakyan na nagmamaneho sa sarili ay nagkakaroon ng papel na ginagampanan ng camera sa mga sasakyan ay muling iniisip. Habang nagbibigay ng isang 360-degree na nakapaligid na pagtingin sa kapaligiran, ang mga camera ay maaaring magmaneho ng mga sasakyan nang masasarili sa kalsada.

Upang magkaroon ng isang nakapaligid na pagtingin sa kalsada, ang mga camera ay isinasama sa iba't ibang mga lokasyon ng sasakyan, sa harap ng isang malawak na view ng camera sensor ay ginagamit ding kilala bilang binocular vision system at sa kaliwa at kanang bahagi na monocular vision system ay ginagamit at sa likuran tapusin ang isang parking camera ay ginamit. Ang lahat ng mga yunit ng camera na ito ay nagdadala ng mga imahe sa mga control unit at tinatahi nito ang mga imahe upang magkaroon ng isang panonood sa paligid.

Iba pang uri ng mga sensor sa Mga Sasakyan sa Pagmamaneho ng Sarili

Bukod sa tatlong mga sensor sa itaas, mayroong ilang iba pang uri ng mga sensor na ginagamit sa mga sasakyan sa pagmamaneho ng sarili para sa iba't ibang mga layunin tulad ng pagtuklas ng lane, pagsubaybay sa presyon ng gulong, pagkontrol sa temperatura, kontrol ng ilaw sa labas, sistemang telematics, kontrol sa headlight atbp.

Ang hinaharap ng mga sasakyan na nagmamaneho ng sarili ay kapanapanabik at nasa ilalim pa rin ng pag-unlad, sa hinaharap maraming mga kumpanya ang paparating na patakbuhin ang karera, at sa maraming bagong mga batas at pamantayan na nilikha upang magkaroon ng isang ligtas na paggamit ng teknolohiyang ito.