- Sürücüsüz Otomobillerin Tarihi
- Otonom / Otonom Araçlarda Kullanılan Çeşitli Sensör Türleri
- Otonom Araçlarda RADAR'lar
- Otonom Araçlarda LiDars
- Sürücüsüz Araçlarda Kameralar
- Otonom Araçlarda diğer sensör türleri
Güzel bir sabah, diğer taraftaki ofisinize ulaşmak için yolun karşısına geçiyorsunuz, tam da yolun yarısına geldiğinizde, sürücüsüz bir metal parçası, bir robot, doğru ilerliyor ve geçmeye karar veren bir ikileme düşüyorsunuz. yol mu değil mi? Aklınıza güçlü bir soru geliyor: "Araba beni fark etti mi?" O zaman aracın hızının otomatik olarak yavaşladığını ve bunun sizin için bir çıkış yolu açtığını gördüğünüzde rahatlarsınız. Ama az önce ne oldu? Bir makine insan seviyesinde zekayı nasıl elde etti?
Bu yazıda, Otonom Araçlarda kullanılan sensörlere ve geleceğimizin otomobillerini sürmeye nasıl hazırlandıklarına derinlemesine bakarak bu soruları cevaplamaya çalışacağız. Buna dalmadan önce , otonom araçların temellerini, sürüş standartlarını, önemli anahtar oyuncuları, mevcut geliştirme ve dağıtım aşamalarını da öğrenelim. Tüm bunlar için, büyük bir pazar oluşturdukları için sürücüsüz arabaları değerlendireceğiz otonom araçların payı.
Sürücüsüz Otomobillerin Tarihi
Sürücüsüz Kendi kendine giden arabalar başlangıçta bilim kurgudan çıktı ama şimdi neredeyse yollara çıkmaya hazırlar. Ancak teknoloji bir gecede ortaya çıkmadı; Otonom arabalar üzerinde deneyler, 1920'lerin sonlarında, arabaların radyo dalgalarının yardımıyla uzaktan kontrol edilmesiyle başladı. Ancak, bu arabaların ümit verici denemesi 1950-1960'larda DARPA gibi araştırma kuruluşları tarafından doğrudan finanse edilerek ve desteklenerek çıkmaya başladı.
İşler ancak 2000'li yıllarda Google gibi teknoloji devlerinin genel motorlar, ford ve diğerleri gibi rakip saha şirketlerine darbe indirmeye başlamasıyla gerçekçi başladı. Google, artık Google waymo olarak adlandırılan sürücüsüz araba projesini geliştirerek işe başladı. Taksi şirketi Uber, Toyota, BMW, Mercedes Benz ve pazardaki diğer büyük oyuncularla rekabetinin yanı sıra kendi kendine giden arabasıyla da öne çıkıyor ve zamanla Elon Musk tarafından sürülen Tesla da bir şeyler yapmak için pazara çarptı. baharatlı.
Sürüş Standartları
Kendi kendine giden araba terimi ile tamamen otonom araba terimi arasında büyük bir fark vardır. Bu fark, aşağıda açıklanan Sürüş standardı seviyesine dayanmaktadır. Bu standartlar, uluslararası mühendislik ve otomotiv endüstrisi derneği SAE'nin (Otomotiv Mühendisleri Topluluğu) J3016 bölümü tarafından ve Avrupa'da Federal Karayolu Araştırma Enstitüsü tarafından verilmektedir. Seviye sıfırdan Seviye beşe altı seviyeli bir sınıflandırmadır. Bununla birlikte, sıfır seviyesi, hiçbir otomasyon değil, aracın tam insan kontrolü anlamına gelir.
Seviye 1 -Sürücü Yardımı: Hızlanma kontrolü veya direksiyon kontrolü gibi ancak aynı anda ikisi birden değil, aracın düşük seviyeli yardımı. Burada direksiyon, kırılma, çevreyi tanıma gibi ana görevler hala sürücü tarafından kontrol ediliyor.
Seviye 2 - Kısmi Otomasyon: Bu seviyede otomobil, kritik özelliklerin çoğu hala sürücü tarafından izlenirken hem direksiyon hem de hızlanmaya yardımcı olabilir. Bu, günümüzde yollarda olan arabalarda bulabildiğimiz en yaygın düzeydir.
Seviye 3 - Koşullu Otomasyon: Aracın sensörleri kullanarak çevre koşullarını izlediği ve direksiyonda frenleme ve yuvarlanma gibi gerekli eylemleri gerçekleştirdiği 3. seviyeye geçilirken, insan sürücü beklenmedik bir durum ortaya çıktığında sisteme müdahale etmek için oradadır.
Seviye 4 - Yüksek Otomasyon: Bu, aracın insan müdahalesi olmadan tüm yolculuğu tamamlayabildiği yüksek seviyeli bir otomasyondur. Bununla birlikte, bu durum, sürücünün aracı bu moda ancak sistem trafik koşullarının güvenli olduğunu ve trafik sıkışıklığı olmadığını algıladığında değiştirebilmesi koşuluyla birlikte gelir.
Seviye 5 -Tam Otomasyon: Bu seviye, bugüne kadar var olmayan tam otomatik arabalar içindir. Mühendisler bunu gerçekleştirmeye çalışıyor. Bu, direksiyona veya frenlere manuel kontrol girişi olmadan hedefimize ulaşmamızı sağlayacaktır.
Otonom / Otonom Araçlarda Kullanılan Çeşitli Sensör Türleri
Otonom araçlarda kullanılan çeşitli sensör türleri vardır, ancak bunların çoğu kameraların, RADAR'ların, LIDAR'ların ve ultrasonik sensörlerin kullanımını içerir. Konum ve Otonom araçlarda kullanılan sensörlerin türü aşağıda gösterilmiştir.
Yukarıda belirtilen tüm sensörler, gerçek zamanlı verileri, çevredeki ortamın 360 derecelik bilgilerini almak için verilerin işlendiği Fusion ECU olarak da bilinen Elektronik Kontrol Birimine besler. Otonom araçların kalbini ve ruhunu oluşturan en önemli sensörler RADAR'lar, LIDAR'lar ve kamera sensörleridir, ancak Ultrasonik sensör, sıcaklık sensörleri, Şerit algılama sensörleri ve GPS gibi diğer sensörlerin katkısını da göz ardı edemeyiz..
Aşağıda gösterilen grafik, sensörlerin otonom veya otonom araçlarda kullanımına odaklanan Google Patentleri üzerinde yapılan araştırma çalışmasındandır; çalışma, her bir teknolojideki patent alanlarının sayısını analiz eder (Lidar, sonar, radar ve her sürücüsüz araçta kullanılan temel sensörleri kullanan nesne ve engel algılama, sınıflandırma ve izleme kameraları.
Yukarıdaki grafik, sensörler yardımıyla bu araçların geliştirilmesinin 1970'li yıllarda başladığı yorumlanabileceği için, içindeki sensörlerin kullanımına odaklanmaya devam eden sürücüsüz araçlar için patent başvurusu eğilimlerini göstermektedir. Geliştirme hızı yeterince hızlı olmasa da, çok yavaş bir hızda artıyor. Bunun nedenleri, gelişmemiş fabrikalar, gelişmemiş uygun araştırma tesisleri ve laboratuarlar, üst düzey bilgi işlemin bulunmaması ve tabii ki kendi kendine giden araçların hesaplanması ve karar vermesi için yüksek hızlı internet, bulut ve uç mimarilerin bulunmaması gibi çok sayıda olabilir.
In 2007-2010 Bu teknolojinin ani bir artış meydana geldi. Çünkü bu dönemde bundan sorumlu tek bir şirket vardı, yani General Motors ve sonraki yıllarda bu yarışa teknoloji devi Google katıldı ve şu anda çeşitli şirketler bu teknoloji üzerinde çalışıyor.
Önümüzdeki yıllarda, araştırmayı farklı şekillerde ileriye taşıyacak yepyeni bir şirket grubunun bu teknoloji alanına gireceği tahmin edilebilir.
Otonom Araçlarda RADAR'lar
Radar, araçların sistemini anlamalarına yardımcı olmak için önemli bir rol oynar, daha önce basit bir ultrasonik Arduino Radar sistemi oluşturduk. Radar teknolojisi ilk kez 2.Dünya Savaşı sırasında, 3000 m uzaklığa kadar olan gemileri tespit edebilen radar teknolojisinin erken uygulaması olan Alman mucit Christian Huelsmeyer patentinin 'telemobiloskopu' uygulamasıyla yaygın kullanımını buldu.
Günümüzde hızlı bir şekilde ileri sürülen radar teknolojisinin gelişimi, dünya çapında orduda, uçaklarda, gemilerde ve denizaltılarda birçok kullanım durumunu beraberinde getirdi.
Radar Nasıl Çalışır?
RADAR için kullanılan bir kısaltmadır ra dio d etection bir nd r Anging ve hemen hemen adından buna radyo dalgaları üzerinde çalıştığı anlaşılabilir. Bir verici, radyo sinyallerini her yöne iletir ve yolda bir nesne veya engel varsa, bu radyo dalgaları radar alıcısına geri yansır, verici ve alıcı frekansındaki fark, seyahat süresiyle orantılıdır ve ölçüm yapmak için kullanılabilir. mesafeler ve farklı nesne türleri arasında ayrım yapın.
Aşağıdaki resim, Radar iletim ve alım grafiğini göstermektedir; burada kırmızı çizgi, iletilen sinyaldir ve mavi çizgiler, zaman içinde farklı nesnelerden alınan sinyallerdir. Gönderilen ve alınan sinyalin zamanını bildiğimizden, nesnenin sensörden uzaklığını hesaplamak için FFT analizi yapabiliriz.
Öz Sürüş RADAR kullanımı Otomobil
RADAR, otomobilin sac metalinin otonom hale getirilmesi için arkasına geçen sensörlerden biridir, 20 yıldan bu yana otomobillerin üretiminde kullanılan bir teknolojidir ve bir arabanın uyarlanabilir hız sabitleyici ve otomatik olmasını mümkün kılar. acil frenleme. Kamera gibi görüş sistemlerinden farklı olarak, gece veya kötü hava koşullarında görebilir ve nesnenin mesafesini ve hızını yüzlerce yarda tahmin edebilir.
RADAR'ın dezavantajı, son derece gelişmiş radarların bile çevrelerini net bir şekilde tahmin edememesidir. Bir arabanın önünde duran bir bisikletçi olduğunuzu düşünün, burada Radar kesinlikle bir bisikletçi olduğunuzu tahmin edemez, ancak sizi bir nesne veya engel olarak tanımlayabilir ve gerekli eylemleri yapabilir, ayrıca yönünü de tahmin edemez. Karşı karşıya olduğunuz şey yalnızca hızınızı ve hareket yönünüzü algılayabilir.
İnsanlar gibi sürmek için, araçlar önce insanlar gibi görmelidir. Ne yazık ki, RADAR otonom araçlarda diğer sensörlerle birlikte kullanılması gerektiğinden çok fazla ayrıntıya özgü değildir. Google, Uber, Toyota ve Waymo olarak imalat arabanın Çoğu şirket adında başka sensör temeline dayanmaktadır LiDAR onlar detay özgü olduğu için ama onların aralığı yalnızca birkaç yüz metre olduğunu. Bu, otonom otomobil üreticisi TESLA için tek bir istisnadır çünkü RADAR'ı ana sensör olarak kullanır ve Musk sistemlerinde bir LiDAR'a asla ihtiyaç duymayacağından emin.
Daha önce Radar Teknolojisinde pek bir gelişme olmadı, şimdi otonom araçlardaki önemi ile. RADAR sistemindeki ilerleme, çeşitli teknoloji şirketleri ve yeni başlayanlar tarafından getirilmektedir. RADAR'ın hareketlilikteki rolünü yeniden icat eden şirketler aşağıda listelenmiştir.
BOSCH
Bosch'un en son RADAR sürümü, aracın üzerinde gidebileceği yerel bir harita oluşturmaya yardımcı oluyor. Yol imzaları oluşturmaya benzer şekilde GPS ve RADAR bilgilerine dayalı olarak konumu bulmaya izin veren RADAR ile birlikte bir harita katmanı kullanıyorlar.
Bosch'un sistemi, GPS ve RADAR'dan gelen girişleri ekleyerek gerçek zamanlı verileri alıp temel haritayla karşılaştırabilir, ikisi arasındaki modelleri eşleştirebilir ve konumlarını yüksek doğrulukla belirleyebilir.
Bu teknolojinin yardımıyla, araba kameralara ve LiDAR'lara fazla güvenmeden kötü hava koşullarında kendi kendine gidebilir.
WaveSense
WaveSense, sürücüsüz arabaların çevresini insanlar gibi algılamasına gerek olmadığına inanan Boston merkezli bir RADAR şirketidir.
RADAR'ları diğer sistemlerden farklı olarak, yol yüzeyinin bir haritasını oluşturarak yolların arkasını görmek için yere nüfuz eden dalgaları kullanır. Sistemleri, radyo dalgalarını yolun 10 fit altına iletir ve toprak türünü, yoğunluğu, kayaları ve altyapıyı haritalayan sinyali geri alır.
Harita, yolun benzersiz bir parmak izidir. Arabalar konumlarını önceden yüklenmiş bir haritayla karşılaştırabilir ve kendilerini yatay olarak 2 santimetre ve dikey olarak 15 santimetre içinde konumlandırabilirler.
Waveense teknolojisi ayrıca hava koşullarına bağlı değildir. Yere nüfuz eden radar geleneksel olarak arkeolojide, boru hattı çalışmalarında ve kurtarmalarda kullanılmaktadır; Waveense, onu otomotiv amaçlı kullanan ilk şirkettir.
Lunewave
Küre şeklindeki antenler, 1940 yılında Alman fizikçi Rudolf Luneburg tarafından ortaya çıkmalarından bu yana RADAR endüstrisi tarafından tanınmaktadır. Bir sağlayabilir 360 derece algılama yeteneği, ancak şimdiye kadar problem, otomotiv kullanımı için küçük bir boyutta imal etmek zor idi.
3D baskının sonucu ile kolayca tasarlanabilirler. Lunewave, kabaca bir pinpon topu büyüklüğünde 3D baskı yardımıyla 360 derece antenler tasarlıyor.
Antenlerin benzersiz tasarımı, RADAR'ın normal bir antenle elde edilebilecek olanın neredeyse iki katı olan 380 yarda mesafeden engeli algılamasını sağlar. Ayrıca küre, 20 derecelik geleneksel görünümden ziyade tek bir birimden 360 derecelik algılama yeteneğine izin verir. Küçük boyutu nedeniyle sisteme entegre etmek daha kolaydır ve RADAR birimlerindeki azalma, işlemci üzerindeki çoklu görüntü dikiş yükünü azaltır.
Otonom Araçlarda LiDars
LiDAR açılımı Li GHT D etection bir nd R Anging, bir görüntüleme tekniği sadece RADAR gibi yerine çevreyi görüntülenmesinde ışık (Lazer) kullanan radyo dalgaları kullanarak bu. Bir nokta bulutu yardımıyla kolayca 3 boyutlu bir çevre haritası oluşturabilir. Ancak, kameranın çözünürlüğü ile eşleşemez, ancak yine de bir nesnenin baktığı yönü söyleyecek kadar nettir.
LiDAR nasıl çalışır?
LiDAR genellikle kendi kendine giden araçların üstünde dönen bir modül olarak görülebilir. Dönerken, saniyede 150.000 atım yüksek hızda ışık yayar ve önündeki engellere çarptıktan sonra geri dönmeleri için geçen süreyi ölçer. Işık saniyede 300.000 kilometre yüksek hızda hareket ettiğinden, Mesafe = (Işık Hızı x Uçuş Süresi) / 2 formülü yardımıyla ve farklı noktaların uzaklığı olarak engelin mesafelerini kolayca ölçebilir. ortam toplandığında, 3 boyutlu görüntülere dönüştürülebilecek bir nokta bulutu oluşturmak için kullanılır. LiDAR genellikle nesnelerin gerçek boyutlarını ölçer, bu da otomotiv araçlarında kullanılırsa bir artı puan verir. Bu makalede LiDAR ve çalışması hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
Arabalarda LiDar Kullanımı
LiDAR, amansız bir görüntüleme teknolojisi gibi görünse de, kendi dezavantajlarına sahiptir.
- Yüksek işletme maliyeti ve zorlu bakım
- Şiddetli yağmur sırasında etkisiz
- Yüksek güneş açısı veya büyük yansımalara sahip yerlerde kötü görüntüleme
Bu dezavantajların yanı sıra, Waymo gibi şirketler, araçları için bu teknolojiye büyük ölçüde güvendikleri için daha iyi hale getirmek için bu teknolojiye yoğun bir şekilde yatırım yapıyorlar, hatta Waymo bile çevreyi görüntülemek için birincil sensör olarak LiDAR'ları kullanıyor.
Ancak yine de Tesla gibi araçlarında LiDAR kullanımına karşı çıkan şirketler var. Tesla CEO'su Elon Musk geçtiğimiz günlerde LiDAR'ın " lidar aptalca bir iştir ve lidar'a güvenen herkes mahkumdur " kullanımı hakkında bir yorum yaptı. Şirketi Tesla, LiDAR'lar olmadan kendi kendine sürüş yapabilmiştir, Tesla'da kullanılan sensörler ve kapsama aralığı aşağıda gösterilmiştir.
Bu, LiDAR'ın sensör paketinin önemli bir parçası olduğunu düşünen Ford, GM Cruise, Uber ve Waymo gibi şirketlere doğrudan karşı geliyor. Musk, "LiDAR topal, LiDAR'ı terk edecekler, sözlerimi not edin. Benim tahminim bu. " Ayrıca üniversiteler, Musk'ın LiDAR'ları boşaltma kararını destekliyor, çünkü bir aracın her iki tarafındaki iki ucuz kamera, nesneleri LiDAR'ın maliyetinin sadece çok altında neredeyse LiDAR doğruluğu ile tespit edebiliyor. Tesla arabasının her iki tarafına yerleştirilen kameralar aşağıdaki resimde gösterilmektedir.
Sürücüsüz Araçlarda Kameralar
Tüm otonom araçlar, çevrenin 360 derecelik görüntüsüne sahip olmak için birden fazla kamera kullanır. Ön, arka, sol ve sağ gibi her iki taraftan birden fazla kamera kullanılır ve son olarak görüntüler 360 derecelik görünüme sahip olacak şekilde birbirine dikilir. Kameraların bir kısmı 120 dereceye kadar geniş bir görüş alanına ve daha kısa menzile sahipken, diğerleri uzun menzilli görseller sağlamak için daha dar bir görünüme odaklanıyor. Bu araçlardaki bazı kameralar, süper geniş panoramik görüşe sahip olmak için balık gözü efektine sahiptir. Tüm bu kameralar, araç için tüm analiz ve algılamayı gerçekleştiren bazı bilgisayar görüş algoritmalarıyla birlikte kullanılır. Daha önce ele aldığımız görüntü işleme ile ilgili diğer makalelere de göz atabilirsiniz.
Araçlarda Kamera Kullanımı
Araçlarda kameralar, park yardımı ve araçların arkasını izleme gibi bir uygulama ile çok uzun zamandır kullanılmaktadır. Artık sürücüsüz araç teknolojisi geliştikçe, araçlarda kameranın rolü yeniden düşünülüyor. Kameralar, çevrenin 360 derece çevreleyen görüntüsünü sağlarken, araçları yolda otonom olarak sürebiliyor.
Yolun çevre görüşüne sahip olması için aracın farklı yerlerine kameralar entegre edilmiş, önde dürbün görüş sistemi olarak da bilinen geniş görüşlü kamera sensörü, sol ve sağ tarafta monoküler görüş sistemleri ve arkada sonunda bir park kamerası kullanılır. Tüm bu kamera birimleri, görüntüleri kontrol birimlerine getirir ve görüntüleri çevreleyen bir görünüme sahip olacak şekilde birleştirir.
Otonom Araçlarda diğer sensör türleri
Yukarıdaki üç sensörün yanı sıra, şerit algılama, lastik basıncı izleme, sıcaklık kontrolü, dış aydınlatma kontrolü, telematik sistemi, far kontrolü vb. Gibi çeşitli amaçlar için sürücüsüz araçlarda kullanılan başka tip sensörler de vardır.
Otonom araçların geleceği heyecan verici ve hala geliştirilme aşamasında, gelecekte birçok şirket yarışı yürütmek için öne çıkacak ve bu teknolojiyi güvenli bir şekilde kullanmak için birçok yeni yasa ve standart oluşturulacak.