XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Беспилотный автомобиль – это машина, которая управляется при помощи встроенных автоматически систем, без участия человека. Помните, в «Пятом Элементе» герой Брюса Уиллиса перемещался на беспилотной летающей тачке? Современные автомобили двигаются примерно так же, но только по земле

Сегодня рынок предлагает много беспилотных гаджетов, начиная с машинки на пульте управления и заканчивая полноценным беспилотным авто. Существуют беспилотные самолёты, дроны и подводные лодки, но что мы понимаем под беспилотностью ? Удалённый контроль оператором? С оператором на борту, но без его участия? Давайте разберёмся!

ЧТО УМЕЕТ ДАННАЯ МАШИНА?

Она умеет очень многое из того, что недосягаемо машинам повседневного использования.

Во-первых, она передвигается полностью самостоятельно из пункта А в пункт В, и выбирает для этого оптимальный маршрут, при этом учитывает не только данные местности , но и берет информацию из интернета для определения пробок на дорогах.

Во-вторых, самостоятельно регулирует скорость, сбавляет скорость на поворотах и увеличивает её на прямых участках пути. А также находит свободное место на парковках и самостоятельно там паркуется .

В-третьих, беспилотный транспорт распознает другие транспортные средства, ориентируется в сложных погодным условиях например маневрирует сквозь туман, снег и дождь, в ее область зрения попадают все дорожные знаки и сигналы светофора, и он соблюдает их.

На данный момент спектр функций можно считать достаточно узким, но в планах разработчиков усовершенствовать систему таким образом, чтобы беспилот мог быстро реагировать на изменения на автострадах и тем самым избегать ДТП.

ПРИНЦИП РАБОТЫ БЕСПИЛОТНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Любое авто с искусственным интеллектом содержит в себе массу технологий, которые в совокупности и дают такие удивительные результаты. Если раньше создание модернизированного автомобиля было чем-то за гранью реальности , то в наш век современных технологий , смарт-каром уже никого не удивишь.

Для того чтобы автомобиль смог самостоятельно ездить по трассам, ему необходимо «зрение», «мозг» и картографичная система.

Что подразумевается под «Зрением»?

Итак, в качестве зрения в таких машинах выступают лазерные датчики. Они позволяют ориентироваться на местности и распознавать другие транспортные средства. Для работы беспилотных автомобилей нужна следующая техника: лидар, радар, и видеокамера. Итак, что же это такое?

Лидар – это сердце автопилота. Это лазерный дальномер, который устанавливается на крыше авто и генерирует 3D-карту пространства в радиусе до 100 метров. Полученные данные управляющий компьютер объединяет с картами Google, что позволяет ему избегать аварийных ситуаций и соблюдать ПДД.

Радар – их на беспилотном автомобиле 4 штуки (иногда больше): два впереди и два – на заднем бампере. Данная система применяет радиоволны, чтобы определить дальность объектов, траекторию и скорость их движения. Радар излучает импульсы, они отражаются от препятствий и передаются на принимающую антенну. Таким образом радары становятся «глазами» авто и позволяют мгновенно реагировать на любые изменения ситуации.

Видеокамера – расположена возле зеркала заднего вида. Она обнаруживает цветовые сигналы светофоров, объекты, которые приближаются на потенциально опасное расстояние. На современных беспилотах обычно установлено от 1 до 3 видеокамер.

А что входит в картографическую систему?

Датчик положения – это специальное устройство, которое определяет координаты автомобиля на карте. GPS приемник позволяет отследить местоположение машины и маршрут его следования. Датчики отправляют уведомления в компьютер, который ее считывает и создает оптимальную работу автомобиля.

Именно благодаря датчикам и бортовому компьютеру автомобиль может быстро среагировать на различные дорожные происшествия. Во многих беспилотных средствах стоят внутренние и наружные камеры. Они распознают точные цвета светофора, пешеходов и другие объекты. Это основные механизмы, которые помогают смарт-машинам двигаться независимо и безопасно.

Все перечисленные процессы осуществляются одновременно и в режиме реального времени. Каждую секунду поступает новая информация, которая молниеносно обрабатывается, позволяя формировать новые решения. По итогу, машина корректно регулирует скорость, траекторию, торможение, правильно распознает окружающие объекты в любую погоду, не теряя бдительность в дождь, снег или туман. Беспилотный автомобиль не пропустит дорожный знак, сигнал светофора или ребенка, внезапно выскочившего на дорогу. Благодаря спутниковому сообщению вы никогда не заблудитесь и приедете в конечный пункт всегда вовремя.

Что же находится в «мозговом центре» самоуправляемого автомобиля?

Такую технику программируют по двум методам: классический и нейросетевой. Первый состоит из четырёх модулей: локализация, распознавание, планирование и управление. При работе со вторым подходом автомобиль получает данные с камер, отправляет их нейросети, а она уже определяет, куда повернуть и на какой скорости ехать.

Реализация нейросетевого подхода требует огромного количества входных данных для каждой из возможных ситуаций, чтобы научить машину вести себя подобно человеку. Это сделать довольно сложно, поэтому многие беспилотные автомобили работают на основе классического подхода.

Планирование пути почти так же важно, как и восприятие окружающего мира автомобилем. Методы планирования пути :

1. Алгоритмы поиска пути на графах

К качественным алгоритмам поиска пути на графах в отношении беспилотных автомобилей можно отнести A*. Однако и у него есть недостатки, например, в пространствах большой размерности скорость работы уменьшается . При этом нужно учитывать, что на самой дороге нет ни вершин, ни рёбер клеток и придётся самим составлять граф, учитывая положение машины в пространстве. Но чем оно сложнее, тем более нагруженным становится график.

2. Оптимизационные методы.

Такие методы позволяют накладывать ограничения и штрафы с помощью функций. Штрафы могут быть за превышение скорости или за чрезмерное приближение к другим объектам. При использовании этого метода пространство исследуется агрессивно. Алгоритм не ищет оптимального способа объезда препятствия, а просто двигается в разные стороны.

3. Стохастические алгоритмы.

Этот метод отличается высокой скоростью работы в больших пространствах, однако оптимальность выбора остаётся под большим вопросом. Но тем не менее данные, полученные с помощью этого метода, можно отправлять напрямую системе управления автомобилем.

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ БЕСПИЛОТНЫХ АВТО

Сначала выявим плюсы :

1) Количество человеческих жертв и количества аварий значительно снизится . Мы уже писали, что такой автомобиль не устает, не теряет бдительность, не упускает из виду ни одну деталь. Он едет аккуратно и безопасно;

2) Экономия топлива, а также экономическая выгода (не нужно платить зарплату водителям);

3) Оптимизация износа дорожного покрытия (отсутствие агрессивной езды);

4) Возможность передвигаться на авто для людей без водительских прав и несовершеннолетних, что невозможно даже для каршеринга;

5) Возможность координировать свое время (во время поездки можно работать, заниматься творчеством или спать);

6) Возможность перевозить грузы в опасных локациях (техногенных, в местах военных действий);

А сейчас перейдем к минусам:

1) Нет четкого понимания того, кто несет ответственность за ущерб если произошла авария;

2) Программное обеспечение уязвимо к взлому и слежке;

3) Такие машины могут начать применять для совершения террористических действий ;

4) Водители (живые люди) теряют навык езды в критических условиях;

5) Среди других проблем внедрения беспилотного транспорта – потеря водителями рабочих мест;

КАК БЕСПИЛОТНЫЕ АВТОМОБИЛИ ИЗМЕНЯТ НАШЕ БУДУЩЕЕ?

Буквально пару лет назад корпорация Google удивила людей новостью о разработке самоуправляемых автомобилей. А в этом году Uber уже запустила в Питтсбурге несколько беспилотных такси. Нетрудно догадаться , что уже в ближайшем будущем эта технология окажет огромное влияние на жизнь человека. А вот и примеры :

Человеку запретят водить машину

Ежегодно именно из-за аварий, причиной которой являются автомобили, убивают более 1,3 миллиона человек во всём мире. Программируемая техника может водить гораздо лучше. Во-первых, она не пьет и не отвлекается на переписку и другие дела за рулём. Во-вторых, множество сенсоров даёт ей сверхчеловеческие способности: радары, лазеры, камеры, онлайн-навигация и вычислительная мощь для мгновенного принятия решений. По данным недавнего исследования широкое распространение беспилотных автомобилей может сократить количество ДТП на 90 %. Это должно спасти жизни тысячи людей.

Светофоры и пробки

Учтем так же очевидную выгоду для экологии, а так же меньшее количество автомобилей на дорогах — первый шаг к устранению пробок и грязи . В 2009 году команда ученых показала, как дорожные заторы могут возникать из ниоткуда. Они запустили 23 автомобиля на зацикленном дорожном участке длиной 240 метров на скорости 49 км/ч. Через некоторое время образовалась пробка. Этот феномен называют известен как волна трафика. Он возникает в результате снижения скорости одним из водителей в очереди машин и вызывает цепную реакцию.

Заключение.

Эра беспилотных автомобилей уже дышит нам в спину, и через несколько лет они преодолеют все трудности – юридические, экономические, этические – на пути к тотальному господству на дорогах. Они уже признаны в два раза безопаснее транспортных средств под управлением человека, а с развитием технологий их компьютерный «разум» сможет полностью заменить водителей.

Список используемой литературы:

Иван Беляев Современные технологии. Беспилотный автомобиль. 2018-с.18-23

Библиографическое описание: Тимошенко О. Б., Азаров А. В., Кириери Е. М., Енна Е. С. Беспилотный транспорт будущего // Молодой ученый. — 2019. — №8.2. — С. 44-46. — URL https://moluch.ru/archive/246/56678

Тимошенко О. Б., Азаров А. В., Кириери Е. М., Енна Е. С. Беспилотный транспорт будущего // Молодой ученый. — 2019. — №8.2. — С. 44-46. — URL https://moluch.ru/archive/246/56678

Код для цитирования: Скопировать