Hoe het zelfrijdende systeem werkt
De Duitse regering heeft onlangs aangekondigd dat ze de ontwikkeling van technologie wil bevorderen en plannen heeft om gespecialiseerde infrastructuur op snelwegen aan te leggen. Alexander Dobrindt, de Duitse minister van Verkeer, maakte bekend dat het gedeelte van de snelweg A9 van Berlijn naar München zo wordt aangelegd dat autonome auto's comfortabel over het hele traject kunnen rijden.
Woordenlijst met afkortingen
buikspieren Antiblokkeersysteem. Een systeem dat in auto's wordt gebruikt om wielblokkering te voorkomen.
ACC Adaptieve cruisecontrol. Een apparaat dat een gepaste veilige afstand tussen bewegende voertuigen aanhoudt.
AD Geautomatiseerd rijden. Geautomatiseerd rijsysteem is een term die gebruikt wordt door Mercedes.
ADAS Geavanceerd rijhulpsysteem. Uitgebreid ondersteuningssysteem voor stuurprogramma's (zoals Nvidia-oplossingen)
ASSK Geavanceerde intelligente cruisecontrol. Op radar gebaseerde adaptieve cruisecontrol
AVGS Automatisch voertuigcontrolesysteem. Geautomatiseerd bewakings- en rijsysteem (bijvoorbeeld in een parkeergarage)
DIV Onbemande intelligente voertuigen. Slimme auto's zonder chauffeurs
ECS Elektronische componenten en systemen. Algemene benaming voor elektronische apparatuur
IoT Internet van dingen. internet van dingen
ZIJN Intelligente transportsystemen. Intelligente transportsystemen
LIDAR Lichtdetectie en bereik. Een apparaat dat vergelijkbaar is met een radar - het combineert een laser en een telescoop.
LKAS Lane Keeping Assist-systeem. Lane Keeping Assist
V2I Voertuig-infrastructuur. Communicatie tussen voertuig en infrastructuur
V2V Voertuig naar voertuig. Communicatie tussen voertuigen
Het plan omvat onder meer de aanleg van infrastructuur om de communicatie tussen voertuigen te ondersteunen; hiervoor wordt een frequentie van 700 MHz toegekend.
Deze informatie laat niet alleen zien dat Duitsland ontwikkeling serieus neemt, motorisering zonder chauffeurs. Hierdoor begrijpen mensen trouwens dat onbemande voertuigen niet alleen voertuigen zelf zijn, ultramoderne auto's volgepropt met sensoren en radars, maar ook hele administratieve, infrastructuur- en communicatiesystemen. Het heeft geen zin om in één auto te rijden.
Veel gegevens
De werking van een gassysteem vereist een systeem van sensoren en processors (1) voor detectie, dataverwerking en snelle reactie. Dit alles zou parallel moeten gebeuren met tussenpozen van milliseconden. Een andere vereiste voor de apparatuur is betrouwbaarheid en hoge gevoeligheid.
Camera's moeten bijvoorbeeld een hoge resolutie hebben om fijne details te herkennen. Bovendien moet dit alles duurzaam zijn, bestand tegen verschillende omstandigheden, temperaturen, schokken en mogelijke stoten.
Een onvermijdelijk gevolg van de introductie auto's zonder chauffeurs is het gebruik van Big Data-technologie, dat wil zeggen het verkrijgen, filteren, evalueren en delen van enorme hoeveelheden gegevens in korte tijd. Daarnaast moeten systemen veilig zijn, bestand tegen aanvallen van buitenaf en interferentie die tot zware ongevallen kunnen leiden.
Auto's zonder chauffeurs ze rijden alleen op speciaal geprepareerde wegen. Wazige en onzichtbare lijnen op de weg zijn uitgesloten. Intelligente communicatietechnologieën – car-to-car en car-to-infrastructuur, ook wel bekend als V2V en V2I, maken de uitwisseling van informatie tussen bewegende voertuigen en de omgeving mogelijk.
Daarin zien wetenschappers en ontwerpers een aanzienlijk potentieel als het gaat om de ontwikkeling van autonome auto's. V2V maakt gebruik van de 5,9 GHz-frequentie, ook gebruikt door Wi-Fi, in de 75 MHz-band met een bereik van 1000 m. V2I-communicatie is iets veel complexer en betreft niet alleen directe communicatie met weginfrastructuurelementen.
Dit is een uitgebreide integratie en aanpassing van het voertuig aan het verkeer en interactie met het gehele verkeersmanagementsysteem. Typisch is een onbemand voertuig uitgerust met camera's, radars en speciale sensoren waarmee het de buitenwereld 'waarneemt' en 'voelt' (2).
Gedetailleerde kaarten worden in het geheugen geladen, nauwkeuriger dan traditionele autonavigatie. GPS-navigatiesystemen in voertuigen zonder bestuurder moeten uiterst nauwkeurig zijn. Nauwkeurigheid tot een tiental centimeter is van belang. Zo blijft de machine aan de band plakken.
1. Een zelfrijdende auto bouwen
De wereld van sensoren en ultranauwkeurige kaarten
Voor het feit dat de auto zelf aan de weg blijft plakken, is het systeem van sensoren verantwoordelijk. Er zijn meestal ook twee extra radars aan de zijkanten van de voorbumper om andere voertuigen te detecteren die van beide kanten op een kruispunt naderen. Op de hoeken van het lichaam zijn vier of meer andere sensoren geïnstalleerd om mogelijke obstakels in de gaten te houden.
2. Wat een autonome auto ziet en voelt
De camera aan de voorkant met een kijkhoek van 90 graden herkent kleuren en leest dus verkeerssignalen en verkeersborden. Afstandssensoren in auto's helpen u op de juiste afstand te blijven tot andere voertuigen op de weg.
Bovendien houdt de auto dankzij de radar afstand tot andere voertuigen. Als het geen andere voertuigen detecteert binnen een straal van 30 meter, kan het zijn snelheid verhogen.
Andere sensoren zullen helpen bij het elimineren van de zogenaamde. Blinde vlekken langs de route en detectie van objecten op een afstand vergelijkbaar met de lengte van twee voetbalvelden in elke richting. Veiligheidstechnologieën zullen vooral nuttig zijn op drukke straten en kruispunten. Om de auto verder te beschermen tegen aanrijdingen, wordt de topsnelheid beperkt tot 40 km/u.
W auto zonder chauffeur het hart van Google en het belangrijkste element van het ontwerp is een 64-straals Velodyne-laser die op het dak van het voertuig is gemonteerd. Het toestel draait heel snel rond, waardoor het voertuig een 360-graden beeld om zich heen "ziet".
Elke seconde worden 1,3 miljoen punten geregistreerd, samen met hun afstand en bewegingsrichting. Hierdoor ontstaat een 3D-model van de wereld, dat het systeem vergelijkt met kaarten met een hoge resolutie. Hierdoor ontstaan er routes met behulp waarvan de auto om obstakels heen gaat en de verkeersregels volgt.
Daarnaast ontvangt het systeem informatie van vier radars voor en achter de auto, die de positie bepalen van andere voertuigen en objecten die onverwachts op de weg kunnen verschijnen. Een camera naast de achteruitkijkspiegel pikt lichten en verkeersborden op en bewaakt voortdurend de positie van het voertuig.
Zijn werk wordt aangevuld met een traagheidssysteem dat het volgen van de positie overneemt waar het GPS-signaal niet komt - in tunnels, tussen hoge gebouwen of op parkeerplaatsen. Gebruikt om een auto te besturen: afbeeldingen die zijn verzameld bij het maken van een database in de vorm van Google Street View zijn gedetailleerde foto's van stadsstraten uit 48 landen over de hele wereld.
Dit is natuurlijk niet voldoende voor veilig rijden en de route die door Google-auto's wordt gebruikt (voornamelijk in de staten Californië en Nevada, waar rijden onder bepaalde voorwaarden is toegestaan). auto's zonder chauffeur) worden vooraf nauwkeurig vastgelegd tijdens speciale reizen. Google Cars werkt met vier lagen visuele gegevens.
Twee daarvan zijn ultra-precieze modellen van het terrein waarlangs het voertuig zich voortbeweegt. De derde bevat een gedetailleerd stappenplan. De vierde is de gegevens van vergelijking van vaste elementen van het landschap met bewegende elementen (3). Daarnaast zijn er algoritmes die volgen uit de psychologie van het verkeer, bijvoorbeeld het signaleren bij een kleine ingang dat je een kruispunt wilt oversteken.
Misschien wordt het in een volledig geautomatiseerd wegennet van de toekomst zonder mensen die iets moeten begrijpen, overbodig en rijden voertuigen volgens vooraf vastgestelde regels en strikt beschreven algoritmen.
3. Hoe de auto van Google zijn omgeving ziet
Automatiseringsniveaus
Het niveau van voertuigautomatisering wordt beoordeeld aan de hand van drie fundamentele criteria. De eerste heeft betrekking op het vermogen van het systeem om de controle over het voertuig over te nemen, zowel bij het vooruitrijden als bij het manoeuvreren. Het tweede criterium betreft de persoon in het voertuig en diens vermogen om iets anders te doen dan het voertuig te besturen.
Het derde criterium betreft het gedrag van de auto zelf en zijn vermogen om te "begrijpen" wat er op de weg gebeurt. De International Association of Automotive Engineers (SAE International) classificeert de automatisering van het wegvervoer in zes niveaus.
Vanuit het oogpunt automatisering van 0 tot 2 de belangrijkste factor die verantwoordelijk is voor het rijden is de menselijke bestuurder (4). De meest geavanceerde oplossingen op deze niveaus omvatten Adaptive Cruise Control (ACC), ontwikkeld door Bosch en steeds vaker gebruikt in luxe voertuigen.
In tegenstelling tot traditionele cruisecontrol, waarbij de bestuurder constant de afstand tot het voorligger moet bewaken, doet het ook een minimale hoeveelheid werk voor de bestuurder. Een aantal sensoren, radars en hun interactie met elkaar en met andere voertuigsystemen (o.a. rijden, remmen) zorgen ervoor dat een auto die is uitgerust met adaptieve cruisecontrol niet alleen een ingestelde snelheid aanhoudt, maar ook een veilige afstand tot de voorligger aanhoudt.
4. Automatiseringsniveaus in auto's volgens SAE en NHTSA
Het systeem remt het voertuig indien nodig af en alleen vertragenom een aanrijding met de achterkant van de voorligger te voorkomen. Wanneer de wegomstandigheden stabiliseren, accelereert het voertuig weer naar de ingestelde snelheid.
Het apparaat is erg handig op de snelweg en biedt een veel hoger veiligheidsniveau dan de traditionele cruisecontrol, die bij verkeerd gebruik erg gevaarlijk kan zijn. Een andere geavanceerde oplossing die op dit niveau wordt gebruikt, is LDW (Lane Departure Warning, Lane Assist), een actief systeem dat is ontworpen om de rijveiligheid te verbeteren door u te waarschuwen als u onbedoeld uw rijstrook verlaat.
Het is gebaseerd op beeldanalyse: een camera die is aangesloten op een computer houdt rijstrookbeperkende borden in de gaten en waarschuwt in samenwerking met verschillende sensoren de bestuurder (bijvoorbeeld door trillingen van de stoel) bij het wisselen van rijstrook, zonder de richtingaanwijzer aan te zetten.
Bij hogere automatiseringsniveaus, van 3 tot 5, worden geleidelijk meer oplossingen geïntroduceerd. Niveau 3 staat bekend als "voorwaardelijke automatisering". Het voertuig verwerft dan kennis, dat wil zeggen verzamelt gegevens over de omgeving.
De verwachte reactietijd van de menselijke bestuurder in deze variant wordt verhoogd tot enkele seconden, terwijl dit op lagere niveaus slechts een seconde was. Het boordsysteem bestuurt het voertuig zelf en alleen indien nodig de persoon op de hoogte stellen van de noodzakelijke tussenkomst.
De laatste kan echter iets heel anders doen, zoals lezen of een film kijken, alleen klaar zijn om te rijden als dat nodig is. Op niveau 4 en 5 neemt de geschatte menselijke reactietijd toe tot enkele minuten naarmate de auto het vermogen verwerft om onafhankelijk te reageren over de hele weg.
Dan kan een persoon helemaal niet meer geïnteresseerd zijn in autorijden en bijvoorbeeld gaan slapen. De gepresenteerde SAE-classificatie is ook een soort blauwdruk voor voertuigautomatisering. Niet de enige. De American Highway Traffic Safety Agency (NHTSA) hanteert een indeling in vijf niveaus, van volledig menselijk - 0 tot volledig geautomatiseerd - 4.
