Технологии и компоненты
ПИРАМИДА ZENUITY
«Немного» теории автономности
Технологии и компоненты
ПИРАМИДА ZENUITY
«Немного» теории автономности
Так мы начали статью по теме автономности в «КТТ» № 3/2024. Сегодня продолжим...
Алексей САМОЙЛОВ
Простите за красивую заставочную картинку (она только для привлечения внимания).
На самом деле пирамида «Зеньюити» (от англ. Zenuity) выглядит именно так.
Осторожно подозреваю, что те, кто говорят о скором достижении «беспилотия», её никогда не видели...
Уточню особо: в выступлениях Дмитрия Баканова, заместителя министра транспорта РФ, и Дмитрия Круглова, технического директора «Яндекс Беспилотные Технологии», тема «беспилотия» занимала центральное место. Причем оба выступления объединяла уверенность в скором достижении результата! И ещё цитата из релиза со ссылкой на одного из спикеров: «Пока не очевидно, но беспилотные технологии энергоэффективнее, чем проекты, которые используют дизель, бензин, электричество или водород. Экономия достигает 10% (подчеркивание автора). И это существенно. Мы ожидаем, что когда будет достигнута критическая масса беспилотных машин, то решение проблемы пробок и оптимизации трафика станет решаться гораздо проще».
Десять процентов? Всего??
И из-за них предстоит отправить на «свободный рынок труда» тысячи водителей???
SAE L3 (третий уровень): автономное движение в ограниченных условиях. Подразумевается два варианта.
Первый (L3.1) – это дороги общего пользования: водитель остается на рабочем месте, но может снять руки с рулевого колеса. «Может отвести глаза» (как уточняют в Штутгарте) или снять руки с рулевого колеса в условиях монотонного движения. Например, в специально организованной или спонтанно организовавшейся автоколонне, в правом ряду, а лучше – на выделенной полосе и без «резких» маневров. Однако он должен быть готов немедленно вмешаться в управление в случае необходимости. КАМАЗы на М-11 – не правда ли?
Второй (L3.2) – закрытые территории: грузовые и пассажирские терминалы; шахты/карьеры; специальные трассы на территории аэропортов, даже университетских кампусов (есть примеры в США); жестко ограниченные выделенные полосы и т.п. На L3.2 допускается применение ТС, не имеющих места водителя, как вариант – управляемых дистанционно, однако выезд на дороги общего пользования для них недопустим.
SAE L3: да, это в том числе и дороги общего пользования.
Водитель остается на рабочем месте. И он может снять руки с рулевого колеса в условиях монотонного движения. Однако должен быть готов немедленно вмешаться в управление в случае необходимости. Любимый вопрос автора: «А как сохранить его квалификацию, если «необходимость» может возникнуть, например, через шесть или 12 месяцев?» Программы подготовки можно увидеть? Тренинги: программы, периодичность? За чей это счет?
По идее в случае неких проблем, требующих вмешательства водителя, машина должна начать с предупредительных сигналов, потом - снизить скорость и даже остановиться в безопасном месте в случае необходимости... Но... Зима, легкий снегопад, медленное движение на подъем. И вдруг сверху - автопоезд, который начал «складываться», уходя полуприцепом на встречную полосу... Дорога неплохая (все в расчетных условиях), просто его водитель заснул за рулем, а придя в себя - резко тормознул и дернул руль... А этот думаете успеет? Счет может пойти на секунды...
SAE L5: без водителя в кабине.
В свое время американский профсоюз водителей грузовиков упоминал, что в этом случае порядка 3,0 млн человек из транспортной отрасли потеряют работу. А еще у 30 млн (у всех, прямо или косвенно связанных с отраслью, включая членов семей) понизится уровень жизни.
Возьму на себя смелость добавить: АТП в нынешнем виде тоже исчезнут. Просто потому, что не будет смысла возвращения ТС на некую базу: смена водителей не нужна (их нет), ТО и ремонт – сервисный контракт жизненного цикла от производителя автомобиля (в любом месте по маршруту возки)
В конце 2017-го проект Zenuity переименован в Zenseact: после того как из Autoliv было выделено отдельное подразделение – Veoneer, которое занимается исключительно разработкой систем активной безопасности и помощи водителю с прицелом на автономность. Из недавних разработок можно упомянуть Q-INS (Quantum Inertial Navigation System) – квантовую навигационную систему, позволяющую с высокой точностью определять местоположение любого ТС (включая самолеты и корабли) без использования спутников. Нужны только координаты начальной и конечной точек маршрута и точная его карта.
Кроме того, у автора есть информация, что ещё одним участником проекта Zenseact является NVIDIA Corporation – американская технологическая компания, разработчик графических процессоров и систем на чипе (SoC). Кстати, в июне 2024 года она стала крупнейшей компанией в мире по рыночной капитализации ($3,34 трлн). Из недавних достижений: есть информация, что летом нынешнего года для обучения искусственного интеллекта собственной разработки компания сохранила на собственных серверах все (!) видеоматериалы из YouTube и ряда социальных сетей. Судя по всему, возражения авторов пока остаются без ответа.
Теперь о самой пирамиде. Она появилась в самом начале проекта в рамках презентации, и изначально на ней цветами были выделены имеющиеся собственные решения; решения, которые можно найти на рынке, и решения, разработкой которых необходимо заниматься для достижения автономности, начиная с L3. Форма пирамиды подчеркивает, что каждый уровень – фундамент для следующего, но недостаток даже одного «кирпича» может сделать следующий уровень, скажем, неустойчивым.
Допускаю, что предлагаемая ниже детализация (где-то подробная, где-то простая расшифровка аббревиатур) может показаться сложной для восприятия, но очень хочется опровергнуть мысли о скором достижении результатов.
SC – от Steering Control: рулевое управление с обратной связью.
PС – от Propulsion Control: электронное управление работой двигателя (в просторечии «электронная педаль газа»).
DM – от Driver Monitoring: контроль водителя, начиная с уровня его внимания к дорожной обстановке.
USenc – от Ultrasonic Sensors: ультразвуковые датчики, начиная с парковочных на бампере.
IR – от Inertia Sensors: инерционные датчики – необходимы, например, для работы ESP – функции курсовой устойчивости EBS, могут определить даже случаи резкого торможения, не говоря уже о ДТП.
E-Map – от Electronic Map: электронная карта дороги/маршрута возки, разумеется, обновляемая.
V-to-X – от Vehicle-to-Everything (V-to-X): система коммуникации с дорожной инфраструктурой и иными участниками движения.
DGPS – от Differential GPS: система позиционирования, кроме спутников, использующая сеть наземных станций, – точность позиционирования для ЕС гражданских ТС ± 45 см.
Электронная обновляемая карта дороги позволяет решить и такие задачи
Некоторые примеры обмена информацией по протоколу V-to-X (на профессиональном сленге допустимо V2X, учитывая, что «2» по-английски two). Здесь же частный случай использования V2V – «автомобиль автомобилю»
Тему принятия решений системой управления «беспилотников» мы рассмотрим в одном из ближайших номеров, но вот маленький пример для размышления. Это явный конфликт участников дорожного движения по протоколам V-to-I (инфраструктура) и V-to-P (где «Р» от англ. Pedestrian – пешеход, а не то слово, что напрашивается в такой ситуации...)
ESC – от Electronic Stability Control: электронная система стабилизации, иногда называемая ESP – программой электронной стабилизации или DSC – системой динамического контроля.
HMI – от Human-Machine Interface: «человеко-машинный интерфейс» – широкое понятие, охватывающее инженерные решения, обеспечивающие взаимодействие человека-оператора с управляемыми им машинами. Применительно к ТС речь идет в том числе о продуманной эргономике рабочего места водителя и понятной логике управления, в том числе вспомогательным оборудованием.
EPS – от Electric Power Steering: рулевое управление с электроприводом.
BSM – от Blind Spot Monitoring: мониторинг слепых зон – автоматический неотключаемый контроль зон вокруг ТС, которые могут не просматриваться через ветровое стекло, стекла дверей кабины и зеркала заднего обзора. Для реализации данной функции могут использоваться, например, видеокамеры внешнего обзора. У автора есть информация о проведенных успешных испытаниях термолокационных датчиков, но примеры их внедрения, хотя бы как опций, увы, неизвестны.
PCD – от Ped./Cyclist Detection: автоматическая система предупреждения наездов на пешеходов и велосипедистов, в т.ч. и при движении задним ходом, понятно, что она основана на BSM (та определяет и распознает, PCD – принимает решения).
PA – от Parking Aid (System): парковочный ассистент с набором датчиков.
SRW – от Surround/ Real View: система кругового обзора с использованием видеокамер – в отличие от BSM, здесь обзор на 360°, причем с увеличением скорости увеличивается и зона контроля по полосе движения и соседним.
LDW – от Lane Departure Warning: контроль расположения в полосе движения (и пересечения линий дорожной разметки).
FCW – от Forward Collision Warning: система предупреждения фронтального столкновения (автоматический контроль безопасной дистанции).
TSR – от Traffic Sign Recognition: система распознавания дорожных знаков с использованием видеокамер. Может давать больше ошибок, чем V-to-I (автомобиль – инфраструктура), но используется, так как не сразу все дорожные знаки получат оборудование для передачи информации проезжающим ТС.
Небольшая иллюстрация по теме Human-machine Interface: «человеко-машинный интерфейс». И согласитесь, хотя в данном случае водитель отвлекается от управления ТС, но он делает это явно без умысла. А ведь некоторые современные системы контроля внимания могут посчитать это его ошибкой
Electronic Stability Control: электронная система стабилизации, иногда называемая ESP на примере автобусов MAN (и, разумеется, Neoplan) – структура подключений
Ped./Cyclist Detection: автоматическая система предупреждения наездов на пешеходов и велосипедистов. Кстати, с лета 2024 года в ЕС уже в стандартной комплектации грузовиков и автобусов (подробности в следующем номере «КТТ»)
LC & K – от Lane Centering & Keeping: система удержания полосы движения, при этом сохраняется примерно одинаковое расстояние до линий разметки слева и справа (центрирование в полосе). В отличие от LDW (о ней чуть выше) – автоматический режим, например, при активации АСС. Более того: в ряде случаев достаточно только одной линии разметки (слева или справа) – в основе решения простой расчет с учетом реальных габаритов ТС и требований местного законодательства по ширине полосы движения.
CTA – от Cross-Traffic Assist: система предупреждения о возможном столкновении с другим автомобилем, опасно пересекающим траекторию движения. В отсутствие реакции водителя (или при активированном АСС) после предупредительного сигнала возможно применение торможения. Система работает на скоростях до 30 км/ч.
RCM – Real-Collision Mitigation: общее название систем предупреждения (смягчения последствий) фронтальных столкновений. Как правило, при обнаружении объекта подается звуковое предупреждение и визуальное, например, на комбинации приборов. Когда автомобиль приближается к обнаруженным объектам, система применяет предварительное торможение. В отсутствие реакции водителя: экстренное торможение до полной остановки. Последние варианты RCM уже распознают риск столкновения даже при повороте направо или налево на перекрестке. Традиционно зарубежные автопроизводители для RCM используют собственные названия: вспомним, например, Active Brake Assist от Daimler Truck. АВА имеет две особенности... (1) Она умеет отличать медленно движущиеся объекты (пешеходов/велосипедистов) от автомобилей. В первом случае предварительное торможение исключается: сигнал – отсутствие реакции – экстренное торможение до полной остановки. (2) Экстренное торможение никакими воздействиями на органы управления отключить нельзя до полной остановки (предварительное – можно, но здесь без подробностей).
APP – Automatic Parallel Parking: автоматическая система параллельной парковки (задним ходом, разумеется!). На момент написания данной публикации у автора не было информации о разработке подобной для автопоездов.
Navigation – в данном случае подразумевается возможность определения местоположения ТС в случае потери связи/спутников. Q-INS (Quantum Inertial Navigation System) как пример упоминалась выше.
Electronic Horizon – подразумевается т.н. 3D-карта маршрута, позволяющая с учетом реального профиля дороги выбрать оптимальный режим работы агрегатов силовой линии.
Lane Centering & Keeping: система удержания полосы движения, при этом сохраняется примерно одинаковое расстояние до линий разметки слева и справа (центрирование в полосе). Нюанс в том, что в ряде случаев достаточно только одной линии разметки (слева или справа)
Развитие систем автоматической парковки: при движении задним ходом система управления рассчитывает траекторию и определяет возможные препятствия (на фото картинка с камеры заднего вида)
Electronic Horizon – подразумевается т.н. 3D-карта маршрута, позволяющая с учетом реального профиля дороги выбрать оптимальный режим работы агрегатов силовой линии
AEB-Interurban – то же, но загородные дороги: основное отличие от AEB-City – увеличенная дистанция обнаружения потенциально опасного объекта в т.ч. и из-за более высоких скоростей движения (в городе не работает: будет слишком много ошибок).
AEB-Red./Cyclist – автоматическая (не отключаемая) система экстренного торможения при вероятности наезда на пешехода/велосипедиста – здесь зона контроля определятся направлением и траекторией движения.
Intersection Assist – система (ассистент) автоматизированного проезда перекрестков. В отличие, например, от AEB-City, умеет учитывать приоритеты согласно требованиям ПДД, и не только дорожные знаки. Важно для понимания: благодаря использованию технологии V-to-X речь идет о проезде даже не просматриваемых перекрестков.
Overtaking Assist – система контроля безопасности при обгоне: маневр начинается с оценки безопасности выезда из полосы движения.
Overtaking Assist – система контроля безопасности при обгоне: здесь маневр начинается с оценки безопасности выезда из полосы движения
Intersection Assist – система (ассистент) автоматизированного проезда перекрестков. Только благодаря использованию технологии V-to-X речь идет о проезде даже не просматриваемых перекрестков
Automated City Driving – то же, но в городских условиях и на скорости до 30 км/ч и менее (максимум 50% от разрешенной на данной улице/участке дороги, коррекция по DGPS и V-to-I). Подчеркну особо: в условиях монотонного движения «в пробке» (var – в колонне).
Automated Valet Parking – полностью автоматизированная система парковки (в нашем случае – автопоездов). Несколько лет назад та же ZF Friedrichshafen AG предлагала очень похожее решение. При его реализации водитель выходит из кабины на воротах грузового терминала и идет отдыхать, далее машина всё делает сама. Но! Во-первых, терминал должен иметь собственную высокоточную навигационную систему, а во-вторых, в случае необходимости возможно удаленное (внешнее – не из кабины) управление при маневрировании, осуществляемое персоналом терминала.
Evasive Maneuvers – т.н. маневр уклонения. Совокупность перечисленных выше систем активной безопасности позволяет системе управления определить, что с учетом реального тормозного пути (с учетом дорожных условий, состояния шин, загрузки и пр.) для предотвращения ДТП этого может оказаться недостаточно. Посему упомянутая должна (именно так!), если это необходимо для улучшения/восстановления управляемости, прекратить экстренное торможение и попытаться объехать неожиданное препятствие. Даже через сплошную и на «встречку» (вариант: по обочине, плавно снижая скорость).
Нас обычно уверяют с высоких трибун: «Беспилотники всегда безопасны, потому что они всегда будут выполнять требования ПДД». Но, во-первых, все будущие дорожные ситуации предусмотреть невозможно, не правда ли? И во-вторых, а что если один известный писатель-фантаст в своем рассказе «Хоровод» (1942 г.) ошибался, утверждая что «Робот не может причинить вред человеку или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред»? Тем более что у утверждения есть современное продолжение: «...если он об этом знает».
Evasive Maneuvers – т.н. маневр уклонения. Если для предотвращения ДТП остановочного пути может оказаться недостаточно, машина должна (именно так!) прекратить экстренное торможение и попытаться объехать неожиданное препятствие. Тема для дискуссии: ведь это может быть через сплошную и на «встречку» (вариант: по обочине)
Они говорят: «Беспилотники безопасны, потому что соблюдают все требования ПДД».
Но ведь все дорожные ситуации предусмотреть нельзя. Не правда ли?
На картинке: SТОРМ – тормозной путь, SОСТ – остановочный путь, а машинка с аварийкой внезапно сломалась...
Как помните, в свое время Scania, да и не только она, предлагала нечто похожее: система управления запоминала профиль дороги, и на повторном (и следующих) проезде маршрута с активированным круиз-контролем работа агрегатов силовой линии (мотор + коробка) была оптимизирована для снижения расхода топлива.
Automated Route (Destination) – автоматизированный маршрут (пункт назначения). Поясню: в систему управления некто (владелец ТС? Диспетчер? Логист?) вводит только конечную точку назначения. Осторожно подозреваю, что она будет касаться не автомобиля/автопоезда, а некого основного (?) груза, требующего доставки и определяющего маршрут возки. Потом будут попутные грузы и нечто новое в кузове, опять основное и новый маршрут. Наше (или уже не наше) ТС будет подключено к некой глобальной сети, среди прочего предполагающей обмен информацией с иными ТС.
По оценочному суждению автора, этот уровень автономности можно будет реализовать: а) после победы коммунизма на всей планете или б) после того как радиоактивная пыль последней войны осядет и госграниц не останется... Потому что везде (!) должны быть единые ПДД, таможенное и транспортное законодательство (длина автопоездов, разрешенные нагрузки на ось и массы, скорости движения и прочие нюансы), глобальная сервисная поддержка подвижного состава, единая придорожная инфраструктура и т.д. и т.п.
Посему, извините, фантастика у нас в другом отделе...
Просто красивая картинка... Наслаждайтесь пока для вас есть место в кабине за рулем, а не в очереди на бирже труда после внедрения Autonomous Driving...
Специалисты Принстонского и Корнелльского университетов в своих отчетах указывают, что в ходе опытов с системой видеоконтроля для «беспилотников» им удалось добиться ситуаций, когда информация на знаках, полученная с помощью видеокамер, полностью искажалась. Например (слева направо): посторонние надписи, стикеры (снег, мусор или опавшие листья?) и даже... световые тени. Система утверждала, что STOP (проезд без остановки запрещен) – это... крайний справа... Основная картинка – это иллюстрация к докладу MPI-IS (Max Planck Institute for Intelligent Systems, Germany) Color patch could throw self-driving vehicles off track. Не уходя в подробности: система управления беспилотника этих четырех пешеходов не видит...
На том берегу реки с успехом прошли испытания термолокационных датчиков в дополнение к оптическим системам контроля дорожной ситуации...
К сожалению нельзя исключить влияние на принятие решений системами управления автомобилей с автономным управлением не только хакерских атак, но и умышленных нарушений ПДД.... Например, в Москве гастарбайтеры на электровелосипедах с большими сумками за спиной - уже стихийное бедствие...
Настоящим автор приносит свои извинения читателям: теории слишком много и все весьма поверхностно... Однако согласитесь, прежде чем некоторым авторитетным руководителям говорить о достижениях, может, стоит галочки поставить, например, в ячейках этой пирамиды? Хотя, не скрою, она далеко не полностью отражает весь перечень необходимого технического обеспечения, позволяющего с уверенностью достичь хотя бы SAE Level 4. Так, самый минимум. Примеры были выше.
Можно и еще вопрос: «А кем именно будет жертвовать искусственный интеллект в случае неизбежного ДТП: пешеходами или пассажирами ТС?» - картинка ниже...
Тема не закрыта: следите за нашими публикациями в журнале «КТТ» и на нашем
Имеем, например, легковой автомобиль (такси или каршеринг) с автономным управлением и реальную дорожную ситуацию. Хотелось, чтобы возможное решение искусственного интеллекта прокомментировали те, кто говорит о скором достижении «беспилотия»...