СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ КАК ОБЪЕКТ МОДЕРНИЗАЦИИ КОНТРОЛЯ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ

AUTOMATIC VEHICLE CONTROL SYSTEM AS AN OBJECT OF MODERNIZATION OF TRAFFIC CONTROL

Anna Shamkova

student, Department of Instrumental and Applied Software, MIREA – Russian technological University (RTU MIREA),

Russia, Moscow

Andrey Svishchev

scientific supervisor, assistant of the Department of Practical and Applied Informatics, MIREA – Russian technological university (RTU MIREA), Institute of information technology

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

На сегодняшний день инновационные технологии играют большую роль в современном обществе. Системы автоматического управления автомобилем активно разрабатываются, тестируются на дорогах общего пользования и внедряются в повседневную жизнь. В данной статье рассматривается устройство и принцип работы системы автоматического управления, а также перспективность данной технологии.

ABSTRACT

Today, innovative technologies play an important role in modern society. The automatic vehicle control system is actively being developed, tested on the roads of general use and applied in daily life. This article discusses the structure and the principle of operation of the automatic control system, as well as the prospects of this technology.

Ключевые слова: система автоматического управления, беспилотный автомобиль, круиз-контроль, автопилот.

Keywords: automatic control system, self-driving car, cruise control, autopilot.

Автомобиль с технологией автоматического управления использует датчики и программное обеспечение, которое управляет работой всех систем транспортного средства: положением руля, сменой передач, газом и тормозом, а также может включать в себя машинное зрение и нейросети. В свою очередь датчики представляют из себя:

• лидары – лазерные дальномеры, устанавливаемые на крыше автомобиля и генерирующие 3D-карту пространства;
• радары, применяющие радиоволны с целью определения дальности объектов, траекторию и скорость их движения;
• датчики положения, которые определяют координаты автомобиля на карте;
• видеокамеры, которые обнаруживают цветовые сигналы светофоров и объекты, приближающиеся на потенциально опасное расстояние.

В багажнике беспилотного автомобиля располагаются управляющий компьютер, компьютер визуального интерфейса и модули датчиков, контроллер рулевого управления и привода, система коммуникации «машина-машина», а также система голосового радиоуправления.

При помощи лидара генерируется карта окружающего пространства, которая соединяется с данными памяти управляющего компьютера. На основе полученной информации от радаров, камер и сенсоров специальный алгоритм оценивает ситуацию на дороге, учитывает поведение других участников движения и определяет траекторию движения автомобиля (рисунок 1) [1].

Рисунок 1. Анализ окружающего пространства системой автоматического управления

Системой предусмотрена вероятность наличия тумана, снега и дождя, а также принимаются во внимание дорожные знаки и сигналы светофора. Автомобиль с автоматическим управлением самостоятельно регулирует скорость, замедляется на поворотах и ускоряется на прямых участках пути, находит свободное место для парковки и самостоятельно паркуется.

Все произошедшие сценарии дорожного движения, полученная информация и практический опыт системы автоматизированного управления передаются в базу данных, которой пользуются остальные беспилотные автомобили, что позволяет ускорить процесс обучения искусственного интеллекта.

Испытания беспилотных автомобилей проводятся на специальных полигонах, где систему прежде всего тестируют на взаимодействие с дорожной инфраструктурой и с пешеходными переходами. Далее транспорт проверяют в реальных условиях на шоссе с присутствием человека, способного вмешаться в случае, если искусственный интеллект не справляется с управлением. Последним шагом является получение сертификата о прохождении испытаний высокоавтоматизированных транспортных средств (ВАТС), которые представляют из себя проверку исправности комплектующих автомобиля [2].

Согласно классификации SAE [3], существует 6 уровней автоматизации автомобилей:

0. Автоматизация полностью отсутствует.
1. Помощь водителю. Система осуществляет лишь помощь водителю транспортного средства.
2. Частичная автоматизация. Система полностью управляет автомобилем, однако некорректная реакция транспортного средства и, вследствие, вмешательство водителя не исключаются.
3. Условная автоматизация. Система так же полностью осуществляет контроль транспортного средства, но уже с меньшей потребностью вмешательства водителя.
4. Широкая автоматизация. На данном уровне вероятность вмешательства водителя сведена к минимуму.
5. Полная автоматизация.

На рисунке 2 приведен прогноз статистики количества автоматизированных автомобилей третьего и четвертого уровней до 2030 года, согласно расчетам российской компании Cognitive Technologies [4].

Рисунок 2. Количество автоматизированных автомобилей до 2030 года

На сегодняшний день разработкой, тестированием и внедрением автопилотируемых автомобилей занимаются такие крупные компании, как Tesla, Volvo, Mercedes Benz, Volkswagen, BMW, Ford, Apple, Google и Яндекс. Кроссовер Volvo XC90 следующего поколения появится на рынке уже в 2021 году. Модель обладает автопилотом четвертого уровня и предусматривает автономное передвижение без участия водителя [5]. В 2022 году компания Volvo представит усовершенствованную версию архитектуры SPA 2, частью системы автопилота станет оптический лидар высокой точности производства Luminar, интегрированный в крышу над лобовым стеклом и работающий под управлением программного обеспечения Zenity, дочерней компании Volvo и Autoliv [6]. В компании Tesla, по заявлению ее основателя Илона Маска на ежегодной шанхайской Всемирной конференции по искусственному интеллекту 2020 года, ведется разработка основы автопилота максимального, пятого уровня автономности. Компания начала работу новой системы FSD (Full Self-Driving Capability) в тестовом режиме [7].

Следует отметить, спектр функций системы автоматического управления автомобилем можно считать ограниченным за счет уязвимости и непредсказуемости искусственного интеллекта. Помимо этого, перед масштабной реализацией такого рода проектов необходимо добиться их сертификации правительством, что создает некоторые сложности. Однако в данном направлении проводятся активные разработки и тестирования беспилотных автомобилей, что в перспективе приведет к повсеместному внедрению данной технологии. Это позволит повысить уровень контроля дорожного движения и свести к минимуму количество случаев дорожно-транспортных происшествий.

Список литературы:

1. Как работает беспилотный автомобиль [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://bespilot.com/chastye-voprosy/kak-rabotaet-bespilotnyj-avtomobil (дата обращения: 17.12.2020)
2. Марков Д. Разобрали принцип работы автопилотов в современных авто. Насколько это безопасно? [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.iphones.ru/iNotes/self-driving-vehicles-how-it-works (дата обращения: 19.12.2020)
3. Shuttleworth J. SAE Standards News: J3016 automated-driving graphic update [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.sae.org/news/2019/01/sae-updates-j3016-automated-driving-graphic (дата обращения: 19.12.2020)
4. Зубко Ю. Ольга Ускова: В России будут машины, которые всегда ездят по правилам [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://rg.ru/2017/09/21/olga-uskova-v-rossii-budut-mashiny-kotorye-vsegda-ezdiat-po-pravilam.html (дата обращения: 21.12.2020)
5. Гронский Я. Новый Volvo XC90 получит автопилот [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.autonews.ru/news/5b2b86189a79471e2977171e (дата обращения: 23.12.2020)
6. Носаченко А. Беспилотники Volvo выйдут на дороги через два года [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://motor.ru/news/highway-pilot-06-05-2020.htm (дата обращения: 23.12.2020)
7. Кадощук К. Tesla запустила бета-версию полноценного автопилота [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://autoreview.ru/news/tesla-zapustila-beta-versiyu-polnocennogo-avtopilota (дата обращения 23.12.2020)