Эволюция беспилотных автомобилей
В автомобильной промышленности полным ходом идет разработка беспилотных автомобилей.
Интересно, что в авангарде этой технологии находятся совсем не производители автомобилей: эта награда достается технологическому гиганту Google, который разработал уникальное транспортное средство, в котором установлено большое мягкое сиденье для пассажиров. Материалы, используемые в автомобиле Google, новаторские — гибкая лицевая панель и пластиковое ветровое стекло, которое в маловероятном случае столкновения не принесет вреда пассажирам.
Другие компании, такие как Toyota и Volvo, занимаются модификацией обычных легковых автомобилей, встраивая в них беспилотные технологии. Но радары на крыше уменьшают внешнюю привлекательность автомобиля, да и большие компьютеры часто оказываются непрактичными. Кроме того, ходят слухи, что корпорация Apple разрабатывает собственный беспилотный автомобиль, так что держите нос по ветру…
В будущее за рулем: автономный транспорт
В машинах завтрашнего дня не понадобится рулевое колесо, педаль газа или тормоза; они будут автономны и не потребуют какого-либо вмешательства со стороны человека. Более того, в некоторых городах мира их можно встретить на дороге уже сейчас.
Беспилотный (или «самодвижущийся») автомобиль работает в основном благодаря большому количеству бортовых радаров, датчиков и камер, которые постоянно анализируют окружающее пространство, чтобы выстроить картину дороги впереди. В то время как радары и датчики контролируют все, начиная с дистанции до других автомобилей, велосипедистов и пешеходов, фронтальная камера учитывает особенности движения с помощью дорожных знаков, разметки и сигналов светофоров. Вся информация непрерывно поступает на бортовой компьютер автомобиля, который использует эти данные для корректировки работы автомобиля, например, скорости и траектории движения, причем вносит коррективы за доли секунды. Передовые технологии спутниковой навигации используются в непрерывном режиме для выверенного перемещения транспортного средства по точному маршруту.
Прототип автономного, или беспилотного транспортного средства практически неотличим от современного автомобиля, управляемого человеком. Встроенные датчики, расположенные по периметру на корпусе автомобиля, испускают импульсы, которые отражаются от объектов, — точно так же работают датчики парковки на многих современных автомобилях — чтобы передать в компьютер беспилотного автомобиля сведения о том, насколько близко находятся такие объекты, как бордюры, пешеходы или другие транспортные средства. Бортовой компьютер и система навигации незаметны, поскольку находятся внутри, и только расположенный на крыше лазерный дальномер (LIDAR) отличает такой автомобиль от обычной машины.
Это вращающееся устройство посылает лазерные лучи и, анализируя отраженный свет, выстраивает трехмерное изображение положения автомобиля в текущем окружении. Полученная информация передается на основной бортовой компьютер. В кабине пассажир видит экран, на котором выстраивается маршрут. Также имеется кнопка экстренной остановки, которая при необходимости позволит немедленно остановить автомобиль.
Беспилотный автомобиль выстраивает изображение окружения с углом 360° — это намного шире, чем поле зрения человека.
Несмотря на то, что технологический гигант Google стал лидером в разработке концепций беспилотного движения, автоконцерны, такие как BMW и Nissan, вложили значительные ресурсы в исследования и разработку в сфере технологий автономного передвижения для своих автомобилей. Эти тестовые транспортные средства, как правило, представляют собой адаптированные версии современных автомобилей, управляемых человеком, и как только человек касается любой педали или руля, система немедленно уступает человеку право контроля над автомобилем.
Хотя компания Google начала разработку автономного транспорта, адаптировав уже существующие автомобили Toyota и Lexus, еще в далеком 2010 году, ее последний прототип, возможно, станет лучшим. Пока он демонстрирует значительно более безопасное вождение по сравнению с человеком, поскольку усталость водителя или степень опьянения не будут играть никакой роли в путешествии из пункта А в пункт Б.
Чтобы еще больше повысить безопасность, Google экспериментирует с пластиковыми ветровыми стеклами и передней частью автомобиля из пеноподобного материала для защиты пешеходов от повреждений, если произойдет столкновение. Максимальная скорость этих автомобилей ограничивается 40 км/ч, поскольку проект все еще на стадии тестирования.
Хотя в теории самоуправляемые автомобили относительно просты — компьютер обрабатывает входные данные для механического управления машиной, — непредсказуемость опасных ситуаций при вождении является самой большой проблемой для беспилотного транспортного средства. Подобно тому, как человек долгие часы практикуется в управлении автомобилем перед сдачей экзамена в ГИБДД, процесс «обучения» самоуправляемых автомобилей — это оценка каждого отдельного сценария вероятной опасности, которая может возникнуть на дороге, и внесение их в компьютер автомобиля для выбора лучшего варианта действий в такой ситуации.
Для технологии беспилотной езды существуют дополнительные ограничения. В настоящее время автомобиль Google не может ездить по дороге, которая не была внесена в систему Карты Google, поэтому нарезание самоуправляемым автомобилем кругов вокруг вашего недостроенного коттеджа может стать проблемой. Кроме того, датчики на автомобиле с ошибками считывают дорожную разметку во время дождя или снегопада, что существенно повышает опасность беспилотного вождения в неблагоприятных условиях.
Компании стремятся устранить эти недостатки: водители ежедневно тестируют беспилотные транспортные средства в различных дорожных ситуациях и на основании полученного опыта предлагают улучшения. Google даже признает, что прототип беспилотного автомобиля компании построен с целью обучения и развития, а не комфорта, поэтому он пока лишен каких-либо удобств. Но если проект беспилотного вождения окажется успешным, ситуация вскоре может измениться, и мы увидим автомагистрали, заполненные беспилотными транспортными средствами, в которых каждый пассажир во время движения может откинуться назад, посмотреть фильм, проверить электронную почту или почитать свой любимый журнал.
Водитель против беспилотного автомобиля
Может ли беспилотная Audi RS7 пройти трассу быстрее гонщика?
Издавна ведется спор: что лучше — технологии или способности человека? В мире автомобилей этот спор стремится выйти на первый план, так как беспилотные автомобили уже протестированы на дорогах по всему миру.
Основная задача производителей беспилотных автомобилей состоит в том, чтобы сделать их более безопасными по сравнению с управляемыми человеком. Тем не менее немецкий автоконцерн Audi пошел дальше и решил выяснить, могут ли беспилотные автомобили двигаться быстрее. Для этого был разработан прототип беспилотного автомобиля RS7. RS7 — это тюнингованная спортивная модель, которую доработали, реализовав технологии беспилотного управления.
Концепция беспилотной модели RS7 аналогична разработкам других производителей, например Toyota и Google. Помимо улучшенной, невероятно точной спутниковой системы навигации, на автомобиле размещены камеры, которые считывают дорожные знаки и дорожную разметку. Они работают вместе с датчиками и радарами, установленными по всему корпусу автомобиля и непрерывно контролирующими положение машины на дороге и дистанцию до объектов. Вся эта информация передается на центральный компьютер, который ее обрабатывает и на основе ее анализа управляет автомобилем.
Беспилотный концепт Audi RS7 превосходит разработки конкурентов не только по скорости движения, но и по уровню интеллекта. Испытатели выбирали такие стиль и траекторию движения (апексы), чтобы проехать трассу максимально быстро. Это означает использование всей ширины дороги, торможение перед поворотом в последний момент, и стабилизация машины на всей протяженности пути. Как показали испытания на гоночной трассе, беспилотный прототип RS7 определил очень точную траекторию движения, почти идентичную той, которой придерживался опытный гонщик. Сама по себе технология не лишена достоинств: беспилотный RS7 фактически превзошел время прохождения круга на трассе Ascari (на целых две секунды!), которое продемонстрировал идентичный автомобиль под управлением человека.
Беспилотные грузовики
Семейные автомобили — не единственные транспортные средства, на которые в настоящее время устанавливают оборудование для автономного движения. Компания Mercedes разрабатывает концепцию автопилотируемой системы для своей линейки грузовых автомобилей большой грузоподъемности. И, в отличие от новаторского программного обеспечения автомобиля Google, Mercedes просто дорабатывает технологии, применяемые в люксовых седанах этой марки.
Системы круиз-контроля, помощи при движении по полосе, автоматического торможения и контроля устойчивости — все, что доступно в новых автомобилях S-класса Штутгартской компании, — установлено на концептуальном грузовике Mercedes-Benz Future Truck 2025. Встроенный радар сканирует дорогу впереди на расстояние до 250 м и взаимодействует с системами на борту, обеспечивая безопасность движения автомобиля без вмешательства водителя. Разработчики упоминают, что беспилотная система будет более экономична, чем человек. Поскольку автомобиль сможет находиться в движении несравнимо более долгие промежутки времени, чем позволяют нынешние трудовые ограничения для водителя, налицо существенная экономия топлива, а также повышение производительности.
Автопоезд: все за мной!
Дальнейшие разработки в сфере беспилотного автомобильного движения уже реализованы в некоторых транспортных средствах, позволяя им двигаться автономно, а также в составе группы. Идея этой концепции была взята из проекта SARTRE.
Созданная шведским концерном Volvo и группой партнеров по технологическим разработкам, SARTRE задействует множество камер, а также радиолокационных и лазерных датчиков, которые соединены в систему через беспроводной интерфейс. Такая система позволяет отдельным транспортным средствам двигаться в составе автопоезда.
Первым в группе идет специализированный ведущий автомобиль, управляемый профессиональным водителем, за которым следуют автономные ведомые машины. Проект разрабатывается с целью сократить количество ежегодных дорожно-транспортных происшествий, вызванных усталостью водителей от длительного вождения.
Эта технология уже доказала свою эффективность, когда в мае 2012 года в Барселоне были проведены успешные испытания. Участок дороги протяженностью в 200 км проехал автопоезд в составе ведущего грузовика, которым управлял человек, и трех автомобилей позади него. Автономные технологии и технологии коммуникации между автомобилями, успешно объединенные в проекте, контролировали, чтобы три отдельных автомобиля оставались в составе группы на протяжении всего заезда, и, что крайне важно, без каких-либо происшествий.