Проблемы, с которыми столкнётся разработка полностью автономных систем
Беспилотные автомобили наделали изрядно шума в последние восемь-десять лет. Хотя уже полвека тому назад на эту тему много говорилось, более того, проводились исследования, как заставить автомобиль обучаться, а затем уметь ездить самостоятельно. Сегодня проводится множество экспериментов с беспилотными автомобилями в контролируемой среде под наблюдением человека, в отличных дорожных и экологических условиях, но нас ждут некоторые проблемы в разработке полностью автономного транспортного средства.
Дорожные условия могут быть крайне непредсказуемыми и варьироваться от местности к местности. В некоторых случаях встречаются ровные и обозначенные широкие автомагистрали. В остальных случаях дорожные условия сильно ухудшены – разметка отсутствует, полосы не прорисованы, есть выбоины, есть горные и туннельные дороги, где внешние направляющие сигналы не очень чёткие и тому подобное.
Может быть солнечная и ясная погода или дождливая и ненастная погода. Автономные автомобили должны работать в любых погодных условиях. Нет абсолютно никаких возможностей для сбоев или простоев.
Автономным автомобилям придётся передвигаться в любых дорожных условиях. Они будут ездить по дороге вместе с другими автономными автомобилями, и в то же время там будет много людей. Везде, где задействованы люди, проявляется множество эмоций. Трафик может быть строго модерируемым и саморегулируемым. Нередко бывают случаи, когда люди нарушают правила дорожного движения. Объект может оказаться в неожиданных обстоятельствах. В случае плотного трафика даже движение в несколько см в минуту имеет значение. Нельзя бесконечно ждать, пока пробки автоматически рассосутся и появятся какие-то предварительные условия для начала движения. Если больше таких машин на дороге будут ждать, пока освободится движение, в конечном итоге это может привести к новым пробкам на дорогах.
Самым важным аспектом беспилотных автомобилей является ответственность за несчастные случаи. Кто несёт ответственность за ДТП, произошедшие по вине беспилотного автомобиля? В случае с автономными автомобилями программное обеспечение будет основным компонентом, который будет управлять автомобилем и принимать все важные решения. В то время как в первоначальных проектах за рулём физически находился человек, в новых проектах нет приборной панели и рулевого колеса. В таких конструкциях, где автомобиль не имеет никаких органов управления, таких как руль, педаль тормоза, педаль акселератора, как человек в автомобиле должен управлять автомобилем в случае непредвиденного происшествия? Кроме того, из-за особенностей беспилотных автомобилей пассажиры в основном будут находиться в расслабленном состоянии и могут не обращать пристального внимания на условия дорожного движения. В ситуациях, когда потребуется их внимание, к тому времени, когда им нужно будет действовать, может быть уже слишком поздно для того чтобы предотвратить ситуацию.
Автономные автомобили используют лазеры и радары для навигации. Лазеры устанавливаются на крыше, а датчики — на кузове автомобиля. Принцип работы радара заключается в обнаружении отражений радиоволн от окружающих объектов. Находясь на дороге, автомобиль постоянно излучает радиочастотные волны, которые отражаются от окружающих автомобилей и других объектов рядом с дорогой. Время, необходимое для отражения, измеряется для расчёта расстояния между автомобилем и объектом. Затем на основании показаний радара принимаются соответствующие меры. Когда эта технология будет использоваться для сотен транспортных средств на дороге, сможет ли автомобиль отличить свой собственный (отражённый) сигнал от сигнала (отражённого или переданного) от другого транспортного средства? Даже если для радара доступно несколько радиочастот, этот диапазон частот вряд ли будет достаточным для всех выпускаемых транспортных средств.
Сама концепция «беспилотных» транспортных средств на дороге вызвала любопытство среди различных слоев общества. Немногие до сих пор верят, что такая возможность вообще существует или появится в ближайшее время. И почему этого не должно быть – в функции вождения так много параметров движения, которые необходимо обрабатывать и контролировать одновременно, и так много проблем с беспилотными автомобилями, связанных с управлением. И даже один-единственный сбой может иметь весьма катастрофические последствия. На самом деле, в автономном вождении не существует ничего абсолютно чёрного или абсолютно белого.
Автономное транспортное средство обычно представляет собой комбинацию датчиков и исполнительных механизмов, сложных алгоритмов беспилотного автомобиля и мощных процессоров для выполнения программного обеспечения. Существуют сотни таких датчиков и исполнительных механизмов, которые расположены в различных частях автомобиля и управляются весьма сложной системой.
Сенсорную систему можно разделить на три части.
Навигация и руководство: система, которая определяет – где вы находитесь, куда хотите идти и как туда добраться. Инструменты и методы, такие как компас, секстант, радиолокация Loran и счисление пути, входят в число тех, которые использовались с разной степенью точности, последовательности и доступности.
Вождение и безопасность: управление транспортным средством, обеспечение его правильного поведения при любых обстоятельствах и соблюдение правил дорожного движения. Автономный автомобиль должен иметь возможность видеть и интерпретировать то, что находится впереди, когда он движется вперёд (и, конечно, сзади, когда он движется задним ходом). Также необходимо посмотреть, что находится по обе стороны; другими словами, ему нужен обзор на 360⁰. Очевидным выбором является набор видеокамер, позволяющих определять расположение полосы движения и распознавать объекты или разметку на дороге.
Производительность: управление внутренними системами автомобиля. Значительная часть конструкции автономного транспортного средства включает в себя повседневные проблемы, такие как управление питанием. К обычному транспортному средству добавляется несколько уникальных плат и подсистем, предназначенных для конкретного применения, чтобы обеспечить функции, необходимые для автономной работы. Большая часть операций на уровне системы включает в себя измерение и управление требованиями к мощности для контроля мощности, общего потребления и тепловыделения.
Обозреватели автомобильной отрасли полагают, что примерно через 11 лет доля частных автомобилей упадёт на 80%. Постепенное сокращение количества водительских прав среди подростков и молодых людей также рисует ту же картину.
Водители такси, автобусов и грузовиков превосходят по численности технологов, разрабатывающих инновации в области автономного вождения. Если бы все транспортные средства стали достаточно умными, многие люди могли бы остаться без работы.
Повсеместное распространение беспилотных транспортных средств может сделать общественный транспорт и совместные поездки менее безопасными. Сейчас существует неписаный общественный договор, согласно которому человек за рулём имеет власть в такси или автобусе, и все это признают. Другими словами, водитель может предотвратить плохое поведение пассажира в общественном транспорте; однако без водителя будет отсутствовать власть, удерживающая людей от использования автономных видов транспорта.
Для многих вождение – это больше, чем просто средство передвижения. Оно олицетворяет свободу и удовольствие, с которыми многие не готовы расставаться пока или когда-либо. Изобретение автономных транспортных средств представляет собой экзистенциальную угрозу тому, что они любят.
Не существует будущего, в котором не существовало бы беспилотных автомобилей; некоторые из них уже сейчас в пути. К лучшему или худшему, они останутся здесь, и просто нужно проявить творческий подход и стремиться смягчить удар для тех, кто пострадает.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал