Разработки полностью автономной системы для беспилотных автомобилей и проблемы, с которыми сталкиваются разработчики

Беспилотные автомобили наделали много шума за последние восемь-десять лет. Хотя тема была на слуху уже пятьдесят лет назад, уже тогда велись исследования на тему того, как заставить машину учиться самостоятельно рулить. Сегодня проводится множество экспериментов с беспилотными автомобилями в контролируемой среде под наблюдением человека, а также в отличных дорожных условиях и окружающей среде, но есть некоторые проблемы при разработке полностью автономного транспортного средства.

1. Дорожные условия

Дорожные условия бывают крайне непредсказуемыми и могут варьироваться от места к месту. В ряде случаев встречаются ровные и обозначенные широкие магистрали. В других случаях дорожные условия сильно ухудшены – разметки нет. Полосы не обозначены, есть выбоины, горные и туннельные дороги, где внешние сигналы направления не очень чёткие, и тому подобное.

2. Погодные условия

Погодные условия играют не менее важную роль. Может быть солнечная и ясная погода или дождливая и бурная. Автономные автомобили должны работать в любых погодных условиях. Нет абсолютно никаких возможностей для отказа или простоя.

3. Условия движения

Автономные автомобили должны были выйти на дорогу, где им пришлось бы двигаться в самых разных дорожных условиях. Им пришлось бы ехать по дороге вместе с другими автономными автомобилями, и в то же время вместе с людьми. Везде, где задействованы люди, проявляется много эмоций. Трафик может быть очень модерируемым и саморегулируемым. Часто бывают случаи, когда люди могут нарушать правила дорожного движения. Объект может оказаться в неожиданных условиях. В случае плотного трафика даже движение на несколько сантиметров в минуту имеет значение. Нельзя бесконечно ждать, пока трафик автоматически очистится и появятся какие-то предпосылки для начала движения.

4. Ответственность за несчастный случай

Наиболее важным аспектом автономных автомобилей является ответственность за несчастные случаи. Кто несет ответственность за ДТП 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 человек физически находился за рулем, в новых проектах вовсе нет приборной панели и руля! В таких конструкциях, где в автомобиле нет никаких органов управления, таких как руль, педаль тормоза, педаль акселератора, как человек в машине должен управлять автомобилем в случае неблагоприятного инцидента? Кроме того, из-за характера автономных автомобилей пассажиры в основном будут находиться в расслабленном состоянии и могут не обращать пристального внимания на условия движения. В ситуациях, когда требуется их внимание, к тому времени, когда им нужно действовать, может быть уже слишком поздно, чтобы предотвратить аварию.

5. Радиолокационные помехи

Автономные автомобили используют для навигации лазеры и радары. Лазеры установлены на крыше, а датчики – на кузове автомобиля. Принцип работы радара заключается в обнаружении отражений радиоволн от окружающих объектов. Находясь в дороге, автомобиль будет непрерывно излучать радиочастотные волны, которые отражаются от окружающих автомобилей и других объектов вблизи дороги. Время, необходимое для отражения, измеряется для расчёта расстояния между автомобилем и объектом. Затем на основе показаний радара принимаются соответствующие меры. Принцип работы радара заключается в обнаружении отражений радиоволн от окружающих объектов. Находясь в дороге, автомобиль будет непрерывно излучать радиочастотные волны, которые отражаются от окружающих автомобилей и других объектов вблизи дороги. 

Время, необходимое для отражения, измеряется для расчёта расстояния между автомобилем и объектом. Затем на основе показаний радара принимаются соответствующие меры. Когда эта технология будет использоваться для сотен автомобилей на дороге, сможет ли автомобиль отличить свой собственный (отражённый) сигнал от сигнала (отражённого или переданного) другого автомобиля? Даже если для радаров доступно несколько радиочастот, этого диапазона частот вряд ли будет недостаточно для всех выпускаемых транспортных средств.

Вся концепция «беспилотного» транспортного средства на дороге вызвала любопытство у различных слоев общества. Мало кто до сих пор верит, что такая возможность вообще появится в ближайшее время. А почему бы и нет — в функции вождения так много движущихся параметров, которые нужно обрабатывать и контролировать одновременно, и так много проблем с беспилотными автомобилями, связанных с управлением. И даже один сбой может иметь катастрофические последствия. На самом деле, в автономном вождении нет абсолютно черного или абсолютно белого. В целом существует пять различных уровней, которые могут определять уровень автоматизации. На базовом уровне есть человек (водитель), который управляет всеми функциями, такими как тормоза, рулевое управление, дроссельная заслонка, мощность и т.д.

Как спроектировать автономную/беспилотную транспортную систему, которая способна управлять работой транспортного средства как человек, во всех возможных условиях? AV обычно представляет собой комбинацию датчиков и исполнительных механизмов, сложных алгоритмов самоуправляемых автомобилей и мощных процессоров для выполнения программного обеспечения. Существуют сотни таких датчиков и исполнительных механизмов, которые расположены в различных частях автомобиля и управляются очень сложной системой.

В наши дни уже меньше людей покупают автомобили в собственность, чем несколько десятилетий назад. Примерно через 11 лет количество частных автомобилей в Америке упадет на 80%. Постепенное снижение количества водительских прав среди подростков и молодых людей рисует ту же картину.

Даже сегодня у обучающих алгоритмов есть много проблем для запуска автономных автомобилей на дорогах. Но такова же и решимость наших ученых, инженеров и специалистов по решению проблем из различных дисциплин. Коллективные усилия отрасли определённо однажды сделают беспилотный автомобиль на дороге реальностью, и преимущества будут огромными. Это не только сэкономит топливо, будет способствовать эффективному транспорту и совместным услугам, но и поможет спасти множество жизней, которые регулярно гибнут в дорожно-транспортных происшествиях.

Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал