что это такое, уровни автономности
Сколько вокруг беспилотных автомобилей ведется споров! Кто-то считает их потрясающей идеей, и верит, что очень скоро они заполонят весь мир. Оппоненты, напротив, называют автомобильный автопилот опасной технологией, которая никогда не сможет заменить собой человека.
Впрочем, реальное положение вещей, наверняка, не так однозначно, и истина, как всегда, где-то посередине.
Но чтобы в дальнейшем понимать, какое выработать личное отношение к автономному вождению, стоит знать базовые вещи. Одной из которых является понимание уровней автомобильного автопилота.
Тем более, что уже сегодня мы регулярно на улицах сталкивается с автомобилями, наделенными определенным уровнем беспилотности. И в ближайшее время таких машин будет становиться все больше.
Классификацию уровней беспилотности разработало американское Сообщество автомобильных инженеров (SAE International), назвав шкалой SAE. Впервые ее опубликовали в 2014 году. Сначала классификацию приняло Министерство транспорта США, а затем и Организация Объединенных Наций. Теперь данная шкала является общепринятой.
Беспилотный автомобиль – пять уровней автономности
Автопилот 0 – «без автоматизации»
В каких авто есть: в старых автомобилях ни о какой помощи автоматики человеку и речи не было.
Функции автоматизации: их нет, все делает человек. Предупреждающие сигналы и автоматическая система экстренного торможения в данном случае не рассматриваются автоматизацией, а входят в нулевой уровень автономности.
Автопилот 1 – «без ног»
Когда появился: в конце 90-х годов у Mercedes-Benz, после чего было усовершенствовано Honda.
В каких авто есть: любой автомобиль, обладающий адаптивным круиз-контролем, системой предупреждения выезда из полосы или системой помощи при парковке.
Сейчас львиная доля автомобилей выпускается именно такой, с 1-ым уровнем автономности.
Функции автоматизации: автоматика уже не просто уведомляет водителя, а вмешивается в управление и оказывает помощь.
Адаптивный круиз-контроль – держит безопасное расстояние между вашим авто и участниками движения спереди, замедляет и ускоряет авто, когда этого требует дорожная обстановка.
Парктроник – активная система безопасности, особенно эффективна при движении задним ходом, в стесненных условиях, в темное время суток.
Система предупреждения выезда из полосы – помогает в случае усталости водителя.
Данные системы оказывают помощь, но не избавляют водителя от необходимости управления.
Автопилот 2 – «без рук»
Когда появился: в 2017 году
В каких авто есть: Tesla Model S, Mercedes E-Class, BMW X3. Сегодня это самые инновационные применяемые в серийных автомобилях технологии. Автопилот Тесла, Volvo Pilot Assist, Audi Traffic Jam Assist – некоторые примеры автономных возможностей Уровня 2.
Функции автоматизации:
При 2-ом уровне беспилотности автомобильный автопилот серьезно контролирует машину, совершая ускорение, торможение и рулевое управление. Однако! Хотя данный уровень автономности и называется «без рук», это не значит, что водитель может лечь спать. Человек должен быть готов вмешаться в управление в любой момент, ибо автоматическая система не всегда правильно реагирует на дорожную ситуацию.
Автопилот 3 – «без глаз»
Когда появится: обещают, в 2019-2020 году
В каких авто будет: ожидается в Audi A8 2019
Функции автоматизации:
При 3-ем уровне автономности машина временами будет брать на себя полную ответственность за управление. По сути, это уже применение не только лидаров, радаров, камер и датчиков, но и искусственного интеллекта.
Однако, контроль человека все равно обязателен. Спать или играться в смартфон нельзя.
Автопилот 4 – «без внимания»
Когда появится: пока неизвестно
В каких авто будет: еще никто не заявлял
Функции автоматизации:
Полностью самостоятельный автомобильный автопилот, берущий на себя контроль над управлением. Предполагается, что при таком уровне автономности, к примеру, на трассе, водитель сможет спать, читать книгу, смотреть кино. Автомобиль будет управляться автопилотом в определенных условиях, в более сложных ситуациях (в городе, в пробках) управление должно переходить к человеку.
Автопилот 5 – «без водителя»
Когда появится: пока неизвестно
В каких авто будет: еще никто не заявлял
Функции автоматизации:
Полностью автономный автомобиль, которому вообще не требуется водитель и органы управления. Когда это произойдет, машины смогут праздновать победу над человеком.
Технології
Автомобильный лидар – что это такое и как работает
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Автопилот — Википедия
Блок управления автопилотом приборной панели Боинг-747Автопилот — устройство или программно-аппаратный комплекс, ведущий транспортное средство по определённой, заданной ему траектории. Наиболее часто автопилоты применяются для управления летательными аппаратами (в связи с тем, что полёт чаще всего происходит в пространстве, не содержащем большого количества препятствий), а также для управления транспортными средствами, движущимися по рельсовым путям. Современный автопилот позволяет автоматизировать все этапы полёта или движения другого транспортного средства.
Пульт управления вертолётного автопилота АП-34Авиационный автопилот предусматривает автоматическую стабилизацию параметров движения летательного аппарата (автопарирование возмущений по курсу, крену и тангажу) и в качестве дополнительных функций — стабилизацию высоты и скорости. Предварительно, перед включением автопилота в работу, летательный аппарат выставляется в стабилизированный полёт без тенденции к завалам и скольжению, то есть стабилизируется по трём осям (по курсу-крену-тангажу) триммерами. После включения автопилота требуется периодический контроль его работоспособности и периодическая корректировка дрейфа рулевых машин, обусловленная несовершенством схемы и параметрическим разбросом комплектующих. На военных машинах управление самолётом по крену через автопилот может передаваться штурману через бомбовый прицел для разгрузки лётчика в процессе прицеливания и бомбометания.
В общем, классические автопилоты в современной авиации установлены на довольно старых машинах. Начиная с 1970-х — 1980-х годов в СССР строились вполне сложные многофункциональные системы автоматического управления летательными аппаратами.
История разработки и внедрения автопилота в авиации[править | править код]
Исторически первой разработкой в области автоматизации управления самолётом был автопилот, разработанный американским предприятием Sperry Corporation в 1912 году; он обеспечивал автоматическое удержание курса полёта и стабилизацию крена. Рули высоты и руль направления были связаны гидравлическим приводом с блоком, получающим сигналы от гирокомпаса и высотомера.
В 1930-х годах автопилоты уже устанавливались на некоторые самолёты — в первую очередь, пассажирские лайнеры.
В ходе Второй Мировой войны возросшие требования к авиатехнике (в первую очередь, к бомбардировщикам, соверщающим многочасовые дальние полёты) привели к разработке более совершенных автопилотов.
В 1947 году самолёт C-54 ВВС США совершил трансатлантический перелёт полностью под управлением автопилота (включая взлёт и посадку).[1]
В современной авиации[править | править код]
В современной авиации более глубокое развитие автоматизации полёта получили системы автоматического управления (САУ или АБСУ) и более сложные структурированные комплексы. САУ, помимо стабилизации самолёта в пространстве и на маршруте, позволяет также реализовать программное управление на различных этапах полёта. Наиболее сложные системы автоматического управления берут на себя значительную часть функций по управлению самолётом в «штурвальном режиме», делая управление для лётчика лёгким и единообразным, парируя болтанку, предотвращая сносы, скольжения, выходы на критические режимы полёта и даже запрещая или игнорируя некоторые действия лётчика.
Система управления в автоматических режимах ведёт самолёт по заданному маршруту (или реализует более сложную подпрограмму боевого применения), используя пилотажно-навигационную информацию от группы собственных датчиков, самолётных систем, наземных радионавигационных средств или даже выполняя команды бортового оборудования соседнего самолёта (некоторые боевые летательные аппараты могут работать в паре или группой, постоянно обмениваясь тактической информацией по радиоканалам, вырабатывая тактику совместных действий и выполняя полётное задание в автоматическом или, что происходит чаще, полуавтоматическом режиме — для выполнения того или иного автоматически выработанного решения требуется подтверждения человека). Подсистема траекторного управления позволяет выполнять заход на посадку с высокой точностью без вмешательства экипажа.
В качестве управляющих органов уже давно стараются не применять рулевые машины, включённые в проводку управления, а используют прямое управление рулевыми агрегатами, подмешивая управляющие сигналы от системы автоматического управления в сигналы от штурвала (или ручной системы управления). На органах управления применяется довольно сложная электромеханическая система имитации загрузки для создания лётчику привычных усилий. В последнее время от этой практики постепенно отходят, резонно считая, что как ни имитируй, всё равно большая часть процесса управления воздушным судном автоматизирована. Всё чаще в кабинах современных самолётов применяются боковые ручки управления типа «сайдстик».
Проблемы систем автопилотирования[править | править код]
Основной проблемой при построении автопилотов и автоматических систем управления является безопасность полёта. В простейших и не только авиационных автопилотах предусматривается быстрое отключение автопилота лётчиком при нарушениях его нормальной работы, возможность «пересиливания» рулевых машин ручным управлением, механическое отключение рулевых машин от проводки управления и даже «отстрел» пиропатронами (Ту-134). Системы автоматического управления изначально проектируются с расчётом на отказы с сохранением основных функций работы, и предусматривается комплекс мер для повышения безопасности полёта.
Системы автоматического управления проектируются многоканальными, то есть параллельно работают два, три и даже четыре абсолютно одинаковых канала управления на общий рулевой привод, и отказ одного-двух каналов никак не влияет на общую работоспособность системы. Система контроля постоянно отслеживает соответствие входных сигналов, прохождение сигналов по цепям и выполняет непрерывный контроль выходных параметров системы автоматического управления в течение всего полёта, как правило, по методу кворумирования (голосование большинством) или сравнения с эталоном.
В случае возникновения какого-либо отказа система самостоятельно принимает решение на возможность дальнейшей работы режима, его переключения на резервный канал, дублирующий режим или передачи управления лётчику. Хорошим способом проверки общего контроля исправности системы автоматического управления считается предполётный тест-контроль, осуществляемый методом «прогона» пошаговой программы, подающей стимулирующие имитационные сигналы в различные входные цепи системы, что вызывает фактические отклонения рулевых и управляющих поверхностей самолёта в различных режимах работы.
Тем не менее, даже полная предполётная проверка автоматической системы управления с программным тест-контролем не может дать стопроцентной гарантии исправности системы. В связи с большой сложностью некоторые режимы просто невозможно симулировать в наземных условиях, тогда дефект может проявиться в воздухе, как, например, случилось на самолётах Ту-154 B-2610 (Air China, заводской номер 86А740) и RA-85563 (ВВС России). Ту-154 оснащён постоянно работающей в полёте автоматической бортовой системой управления (АБСУ-154), которая может работать как в режиме автопилота, полностью стабилизируя самолёт по одной из программ (выдерживание заданных тангажа и крена, стабилизация высоты, приборной скорости или числа М, выдерживание заданного курса, заход по глиссаде и др.), так и в штурвальном режиме, демпфируя колебания самолёта и тем самым облегчая управление. Полностью АБСУ из системы управления выключить невозможно, но можно отключать поканально рулевые агрегаты системы.
На машине B-2610 было перепутано подключение однотипных блоков датчиков линейных ускорений крена и рыскания, установленных рядом и имеющих в силу однотипности одинаковые штепсельные разъёмы. В результате элероны пытались демпфировать колебания по курсу, а руль направления — по крену, в результате чего колебания только прогрессирующе росли и самолёт разрушился в воздухе от перегрузок. Погибли 160 находившихся на борту человек.
На машине RA-85563 было перепутано подключение двух питающих фазных проводов в системе электроснабжения 36 вольт, что вызвало отказ системы демпфирования. АБСУ-154 питается трёхфазным напряжением 36 В обратной фазировки (фазные напряжения принимают положительные значения в порядке A, C, B) и аварийные источники 36 В (преобразователи ПТС-250 27/36 В) сразу вырабатывают напряжение обратной фазировки, а основные источники (трансформаторы ТС330СО4Б 208/36 В) вырабатывают напряжение прямой фазировки и требуется их обратное подключение на переключающем контакторе (приходящие на колодку контактора провода — A-C-B, по цветам — жёлтый-красный-зелёный, а отходящие — в обычном порядке жёлтый-зелёный-красный). Но подготавливавший машину к перелёту на капремонт сотрудник этого исключения не учёл и подключил провода «цвет к цвету» — жёлтый против жёлтого и так далее. В результате часть АБСУ была запитана неправильной фазировкой, БДГ-26 (блоки демпфирующих гироскопов) выдавали сигналы обратной полярности и АБСУ вместо демпфирования раскачивала самолёт. Экипаж проявил профессионализм в пилотировании, посадив практически неуправляемый самолёт, но показал полное незнание алгоритмов в работе системы управления машины, не распознав причины раскачки и не отключив неисправные каналы АБСУ.
Примеры некоторых отечественных авиационных автопилотов[править | править код]
АП-5 — стоял на Ил-28, ранних Ту-16 и Ту-104
АП-6Е — наиболее массовая версия автопилота АП-6, применялась и применяется на Ту-16, Ту-104, Ту-124, Ил-18, Ил-38, Бе-12 и др.
АП-6ЕМ-3П — автопилот в составе бортовой системы управления БСУ-3П самолёта Ту-134 (не оборудованных системой АБСУ-134). С базовым АП-6 имеет мало общего.
АП-7 — Ту-22, Ту-128
АП-15 — Ту-95, Ту-114, Ту-142. В отличие от многих систем САУ, работает на переменном токе, на амплитуде и сдвиге фаз.
АП-28 — автопилот изготавливался в нескольких модификациях, а также в варианте с электрическими или гидравлическими рулевыми машинами. Применяется на ряде типов самолётов: Як-28, Ан-10, Ан-12, Ан-24, Ан-26, Ан-30 и др.
АП-34 — вертолётный автопилот, стоит на Ми-6, Ми-8, Ми-10, Ми-14
АП-45 — модификация пневматического автопилота АП-42. Устанавливался на самолёте Ли-2.
ВУАП-1 — вертолётный автопилот, работает в составе САУ или пилотажного комплекса. Установлен на Ми-24, Ми-26, Ка-27, Ка-29, Ка-32.
и др.
Автопилот в других транспортных средствах[править | править код]
Складской погрузчик с автопилотом RoboCVПонятие «автопилот» (иногда в жаргонной форме) включает в себя, помимо классического авиационного автопилота, также и системы автоматического пилотирования, вождения или управления всевозможными шагающими, колёсными, плавающими или крылатыми машинами (роботами) и развивающиеся системы автоматического управления автомобилем в условиях шоссе[источник не указан 1281 день]. Примером канала автоматического управления автомобилем может служить система стабилизации текущей скорости движения, известная как «круиз-контроль» («автоспид», «автодрайв»).
- Автоведение — система автоматического управления поездом;
- Автопилот — услуга такси, заключающаяся в передаче управления автомобилем клиента вызванному шофёру такси, например, при нетрезвости или плохом состоянии здоровья клиента;
- «Автопилот» (жарг.) — перемещение в пространстве весьма нетрезвого человека, утратившего связь с окружающим миром и двигающегося подсознательно.
- Боднер В. А. Теория автоматического управления полётом, М., 1964.
- Справочник по авиационному оборудованию (АиРЭО)
Автопилотируемые машины | Журнал Популярная Механика
Ездовая презентация проекта SARTRE, состоявшаяся на полигоне компании Volvo близ Гетеборга, оказалась для меня куда менее захватывающей, чем я ожидал. И я с радостью сообщил об этом принимающей стороне — ведь для инженеров Volvo не найти лучшего комплимента.
Мое олимпийское спокойствие в весьма щекотливой ситуации — целиком и полностью их заслуга. А ситуация и впрямь кому угодно пощекотала бы нервы. Впервые в жизни я сидел на водительском кресле авто, движущегося со скоростью 90 км/ч, полностью убрав ноги с педалей, отпустив руль и отвернувшись от лобового стекла. Я попивал кофе и пролистывал свежую прессу, пока автомобиль вел себя сам.
Благозвучная аббревиатура SARTRE (SAfe Road TRains for the Environment) означает безопасные и экологически дружелюбные дорожные поезда. Помимо Volvo в проекте участвуют такие компании, как Ricardo (Великобритания), IDIADA и Tecnalia (Испания), Рейнско-Вестфальский технический университет Ахена (Германия), Технический исследовательский институт Швеции и другие автомобильные гранды. Чтобы представить публике полностью работающую систему, блестяще проявившую себя не только на полигонных тестах, но и во время более чем 100-километрового автопробега по дорогам общего пользования в Испании, партнерам пришлось потратить более трех лет на разработку концепции дорожных поездов, алгоритмов взаимодействия автономных транспортных средств, написание и тестирование программного обеспечения. Однако в том, что касается железа, SARTRE — целиком и полностью технология сегодняшнего дня. Для связи между «локомотивом» и «вагонами» используется обычный Wi-Fi, а сами автомобили контролируют дорожную обстановку с помощью датчиков системы City Safety, которой оснащаются все современные Volvo.
Из двух миров
По меткому замечанию Эрика Коэлинга, технического гуру Volvo, SARTRE объединяет в себе лучшие качества двух миров — автомобильного и общественного транспорта. Ни с чем не сравнимые комфорт, мобильность и безопасность личного авто сочетаются с возможностью довериться профессиональному водителю и передать ему управление на скоростных магистралях.
Водитель управляет грузовиком во главе колонны. Информация обо всех его действиях — о каждом повороте руля и нажатии на педаль — мгновенно передается легковым автомобилям, следующим друг за другом на дистанции 4−6 м. Время прохождения сигнала столь мало, что им можно пренебречь. Передающийся сигнал Wi-Fi более мощный, чем тот, что мы используем дома, однако его мощность не является критическим фактором: автомобили могут принимать сигнал как напрямую от грузовика, так и от соседей по потоку.
Система Volvo City Safety включает видеокамеру (она следит за дорожной разметкой, габаритными огнями соседей по потоку и пешеходами), радар дальнего действия (используется для работы адаптивного круиз-контроля с автоматическим поддержанием заданной дистанции) и прецизионный лазерный сканер ближнего действия (отвечает за автоматическое торможение до полной остановки в пробках и на низких скоростях). Зная точную дистанцию до впередиидущего транспортного средства, автомобиль может рассчитать временную задержку, с которой нужно повторять все управляющие действия водителя-лидера. «Грузовик как будто разбрасывает за собой конфетки, которые подбирают легковые машины», — шутит господин Коэлинг.
На практике процесс выглядит следующим образом. Приблизившись к каравану на расстояние прямой видимости, водитель получает возможность присоединиться к колонне, нажав соответствующую кнопку на экране навигационной системы. Получив подтверждение от лидера каравана, он пристраивается в хвост колонны. Активируется радарный круиз-контроль, и автомобиль сам подходит к колонне на заданную дистанцию (4−6м). Почувствовав, что рулевое колесо поворачивается самостоятельно, можно смело передать управление машине.
Цель создателей SARTRE — обеспечение минимальной дистанции между автомобилями в колонне. Уменьшение дистанции дает целый ряд преимуществ: автомобили легче идентифицируются как колонна — значит, будет меньше желающих вклиниться между ними; малая дистанция дает экономию топлива за счет снижения аэродинамического сопротивления; чем меньше места колонна занимает на дороге, тем ниже вероятность возникновения заторов.
Поезда против пробок
Возможность переложить бремя управления машиной на чужие плечи — не единственный плюс SARTRE. В списке преимуществ системы ее создатели упоминают безопасность, экономичность, бережное отношение к окружающей среде и даже весомый вклад в борьбу с пробками. Ведущим грузовиком управляет профессиональный водитель. Он хорошо обучен, внимателен и трезв как стеклышко. Перед каждой поездкой он вставляет в картридер электронные права и проходит проверку на алкотестере, иначе двигатель грузовика не заведется. Закон, по крайней мере в Швеции, запрещает ему управлять машиной более четырех часов подряд. Так что приходится признать, что этот человек ведет автомобиль и следит за дорожной ситуацией куда лучше, чем любой из нас.
На опасность, замеченную водителем, все автомобили в караване реагируют одновременно. На полигоне нам продемонстрировали экстренное торможение со скорости 90 км/ч до полной остановки при четырехметровой дистанции между авто. Со стороны это выглядело так, как будто машины движутся на жесткой сцепке: на протяжении всего замедления дистанция между ними оставалась неизменной.
Даже между собой создатели SARTRE пока не могут прийти к согласию, что именно можно делать за рулем дистанционно управляемого автомобиля и чего нельзя. Наиболее яркий пример — сон. Как быстро разбудить спящего водителя, если срочно понадобится его вмешательство, и как не дать ему заснуть, если сон признать недопустимым?
Каждый из ведомых автомобилей способен самостоятельно инициировать экстренное торможение и остановить все машины, следующие за ним. Это необходимо в маловероятном случае возникновения препятствия между участниками каравана, будь то выбежавшее на дорогу животное или не в меру активно перестраивающийся мотоциклист. Препятствие обнаруживается с помощью камеры или лазерного дальномера, которые входят в систему City Safety. После того как опасность миновала, дистанция между машинами автоматически увеличивается, и караван плавно расформировывается. Разумеется, водители ведомых автомобилей заранее получают предупреждение о необходимости взять управление на себя.
Тормозная динамика грузовика уступает динамике легковушек, поэтому ведомые автомобили с легкостью повторяют маневры лидера. Безопасность — это одна из причин, по которым во главе каравана находится именно грузовик. Другая причина — экология и экономия топлива. Ведомые автомобили движутся в воздушном мешке большого лидера. Он берет на себя значительную часть сопротивления воздуха, на преодоление которого при движении по шоссе расходуется до 90% топлива.
Кроме того, большую часть времени автомобили в караване движутся в режиме круиз-контроля. Автомат способен поддерживать скорость более плавно, чем человек, избегая лишних разгонов и торможений. В результате общая экономия топлива достигает 10−20%.
Наконец, двигаясь на предельно малой дистанции, автомобили занимают меньше места на дороге. При большом количестве автопоездов это может уменьшить вероятность возникновения пробок.
Водитель головного грузовика дает каждому участнику разрешение присоединиться к колонне. Он может регулировать численность автомобилей в караване в соответствии с дорожной обстановкой. Возможность общения участников каравана с водителем по голосовой связи пока находится в стадии обсуждения.
Вопросы без ответов
Несмотря на то что автопоезд SARTRE блестяще проявил себя на полигоне и на дорожных тестах в Испании, пока система вызывает довольно много вопросов. Может ли караван перестраиваться, и если да, то в каком порядке: последовательно с «носа» до «хвоста», с «хвоста» до «носа» или все автомобили одновременно? Устанавливать ли голосовую связь с лидером и как сделать так, чтобы водители ведомых автомобилей не отвлекали его, но могли чувствовать присутствие профессионала и были спокойны? Разрешать ли водителю спать «на автопилоте», и как быстро разбудить его при необходимости? Как поведет себя техника в условиях непогоды и сильных радиопомех? Наконец, кто понесет ответственность за ДТП с участием ведомого транспортного средства?
Алгоритмы управления ведомыми автомобилями также содержат потенциал для доработки. Пока что легковушки лишь повторяют все управляющие действия водителя грузовика. В идеале, зная траекторию движения лидера и имея достаточно времени и вычислительной мощности для перерасчета линии движения, ведомые машины могли бы выполнять маневры более качественно. К примеру, пройти поворот можно в одно движение руля, как по рельсам, вместо того чтобы повторять все «подруливания» водителя-лидера.
Школа роботов
Существует классификация автомобилей по степени автоматизации. Первый тип — это автомобиль, полностью управляемый водителем, к каким привыкли наши отцы и деды. Автомобили второго типа берут на себя некоторые функции водителя, но не освобождают его от управления ни на секунду. Типичный пример авто второго типа — машина с адаптивным круиз-контролем, которая берет на себя управление скоростью движения и позволяет убрать ноги с педалей.
SARTRE — это пример системы третьего типа, которая полностью берет на себя управление транспортным средством на определенные ограниченные периоды времени. Такие функции кажутся удивительными для мира автомобилей, однако автопилот в самолете давно считается обычным делом. Машина четвертого типа полностью возьмет управление движением на себя, как будущий беспилотный автомобиль Google.
Оптимизированные траектории могли бы дать дополнительную экономию топлива и повышенный комфорт для пассажиров. Правда, и ныне существующая версия системы дает достаточный комфорт и чувство уверенности, чтобы можно было легко расслабиться и довериться автоматическому управлению.
Важнейшее направление для дальнейших разработок — пользовательский интерфейс и инфраструктура SARTRE, которая должна напоминать общественный транспорт. В идеале все выглядит следующим образом. Указав предполагаемый маршрут движения на сайте, водитель получает расписание автопоездов, которые могут быть ему полезны. Там же можно приобрести билет — ведь работа лидера должна быть оплачена — и забронировать место в караване.
Выехав на дорогу, водитель видит ближайшие автопоезда на навигационной системе, которая помогает добраться до нужного каравана. При присоединении к колонне и выходе из нее плата списывается автоматически. Оплачивается только фактическое расстояние, которое водитель преодолел в составе каравана.
Инженеры Volvo наотрез отказываются называть даже примерные сроки появления машин с автопилотом в продаже, несмотря на то что технология SARTRE демонстрирует впечатляющие результаты на полигонных и дорожных испытаниях. В качестве главного препятствия называются юридические сложности.
Конечно, движение на кратчайшей дистанции вслед за грузовиком может ухудшить обзорность, пусть даже любоваться окрестностями на «автопилоте» можно исключительно в эстетических целях. Чтобы решить проблему, разработчики планируют транслировать изображение с видеокамеры, расположенной на лобовом стекле грузовика, на экраны всех ведомых автомобилей.
Опережая закон
На полигонном тесте SARTRE проявил себя настолько надежно, что я с легкостью доверился бы системе на дороге уже сегодня. Однако, к сожалению, даже примерно очертить временные перспективы появления SARTRE в продаже на сегодняшний день невозможно. Причина тому — абсолютная неготовность европейской правовой системы к появлению автоматического автомобильного транспорта.
Дорожное движение в европейских странах регулируется Венской конвенцией, принятой в 1968 году, когда беспилотный автомобиль можно было встретить разве что в фантастическом рассказе. Конвенция задает минимальную временную дистанцию движения, равную одной секунде, что на скорости 90 км/ч соответствует 25 м. Документ требует, чтобы водитель постоянно контролировал дорожную ситуацию. По словам Андерса Югенссона, ответственного за юридическую сторону проекта SARTRE, разные страны трактуют это требование по‑своему. Либеральные Швеция и Испания подразумевают, что водитель должен быть готов в любой момент принять управление, а консервативные Германия и Россия убеждены, что человек обязан постоянно смотреть на дорогу и держаться за руль.
Так или иначе, согласно исследованиям, около половины водителей хотели бы приобрести машину с автопилотом. «Когда-то автомобиль считался символом свободы, — говорит президент Volvo Car Corporation Стефан Джейкоби, — теперь же свобода — это возможность всегда быть на связи. И по иронии судьбы сегодня именно автомобиль остается одним из немногих мест, в котором онлайн-свобода ограничена. Мы близки к тому, чтобы это исправить».
Статья «Мирный сон за рулем» опубликована в журнале «Популярная механика» (№12, Декабрь 2012).Краткая история автопилота / Habr
Автопилот – это устройство или программно-аппаратный комплекс, который может вести вверенное ему транспортное средство по заданной траектории. История автопилота началась с поддержания определённого курса полёта, но со временем развитие технологии позволило сделать самолёты, которые могут сами садиться и взлетать, поезда, которые ездят без участия машиниста, и робоавтомобили, которые уже скоро могут стать обычным делом на дорогах общего пользования.
Кадр из фильма «Аэроплан»
Летательные аппараты
Первая разработка в области автоматизации управления самолётом была сделана в США в 1912 году компанией Sperry Corporation. Автопилот помогал автоматически удерживать курс полёта и стабилизировать крен. Гидравлический привод с блоком, получающий сигналы от гирокопаса и высотомера, был связан с рулями высоты и управления. Устройство назвали «гироскопическим стабилизирующим аппаратом», его впервые установили на самолёт Curtiss C-2 и показали на выставке во Франции 18 июня 1914 года.
В рамках демонстрации во время полёта оба пилота вылезли на крылья самолёта, чтобы показать способность летательного аппарата и продолжать полёт без ручного управления.
В СССР к теме автопилотов проявлялся большой интерес, о чём говорит издание «Основы теории автоматического пилотирования и автопилоты. Сборник статей». В книгу вошли переведённые статьи «Общая теория автоматического регулирования», «Автопилот Сименса для самолетов», «Гиропилот Сперри» и другие, описаны принципы автоматического пилотирования и конструкции автопилотов. Ознакомиться с книгой можно на одном известном ресурсе, который уже второй месяц пытаются заблокировать на территории России.
Применение автопилота необходимо не только для того, чтобы снизить нагрузку на живого человека во время управления, но и для управления торпедами и ракетами, когда пилота внутри них нет и не может быть (исключение есть — тип японских торпед под названием кайтэн, которыми управляли смертники).
В 1947 году американский военно-транспортный самолёт Douglas C-54 Skymaster, построенный на базе пассажирского DC-4, перелетел через Атлантический океан под управлением автопилота. И взлёт, и посадка были осуществлены в автоматическом режиме.
Douglas C-54
Смысл автопилота состоит в том, чтобы система поддерживала правильную ориентацию аппарата. В случае с самолётом ориентация в пространстве определяется тремя углами. Это угол тангажа — угол между продольной осью летательного аппарата и горизонтальной плоскостью, угол рыскания — угол поворота корпуса в горизонтальной плоскости, и угол крена — он возникает при повороте самолёта вокруг продольной оси.
Для сохранения ориентации необходимо её определить, и в этом помог гироскоп. Американский лётчик Элмер Сперри использовал его, чтобы сначала просто стабилизировать самолёт, а затем и создать автопилот в начале 1920-х годов. Если первый автопилот мог сохранять заданный режим полёта, то последующие системы управляли рулями и двигателями самолёта и могли не только летать без участия лётчика, но и взлетать и садиться.
Тангаж, рыскание и крен
Отличный пример раннего автопилота — немецкая баллистическая ракета дальнего действия «Фау-2», которую в конце Второй мировой войны принял на вооружение Вермахт. Ракета взлетала вертикально, после чего в действие вступала автономная гироскопическая система управления.
Но чрезмерное увлечение автопилотом привело к тому, что пилоты гражданской авиации в США стали допускать ошибки при ручном управлении. Они слишком полагаются на автоматику, и в результате исследований показывают неудовлетворительные результаты проверки лётных навыков. Это приводит к человеческим жертвам. Похожая проблема с автоматикой есть у офицеров военных кораблей флота США, они применяют GPS, но мало кто из курсантов умеет обращаться с секстантом.
И, конечно, существует огромное количество мультикоптеров и дронов других типов, которые способны работать как под управлением оператора-пилота, так и самостоятельно и при взаимодействии с другими аппаратами.
Рельсовый транспорт
В 1967 году в столице Великобритании открыли линию Лондон Виктория. Это была первая линия, на которой поезда управлялись с помощью системы Automatic Train Operation. После этого технологию ATO развивают, чтобы поезда могли ездить абсолютно без участия живых водителей в кабине или сотрудников на борту.
Королева Елизавета в поезде на линии Лондон Виктория, 1969 год
Разделяют четыре уровня «развитости» автоматизированных систем для рельсового транспорта. Одна из самых простых систем — это ATO в лондонской подземке, а самая сложная — в метро Копенгагена, где поезда движутся постоянно без водителей, сами открывают и закрывают двери, оперативно реагируют в экстренных случаях на, например, людей на рельсах. Кабины машиниста нет вовсе, и пассажиры наблюдают за движением через лобовое стекло. В центре управления работают всего пять операторов в смену, которые могут вмешаться в работу в экстренной ситуации, но по большей части контролируют работоспособность систем. Автоматика позволила перейти на круглосуточный режим работы, и метрополитен закрывается на одну ночь шесть раз в год для проведения капитального ремонта.
В 2016 году в Москве запустят три автоматических поезда на Кольцевой линии метро. Система будет отправлять поезда со станции после закрытия машинистами дверей и вести поезд по перегону с соблюдением графика. Важно при этом обеспечить безопасность не только пассажиров, но и людей, которые незаконно проникают в тоннели московского метро — за год происходит около восьмисот таких случаев, хотя благодаря введению интеллектуальной системы защиты, отслеживающих посторонних, количество таких случаев снижается. В любом случае в кабине будет нужен живой машинист.
Автомобили
Трендом нескольких лет подряд являются беспилотные автомобили. Началось всё гораздо раньше, с создания первого круиз-контроля, который также называют «автоспид» и «автодрайв». Всё, что он делает — это поддерживает постоянную скорость автомобиля, прибавляя газ при снижении скорости и уменьшая при увеличении, самостоятельно подтормаживает на спусках. Такие системы массово начали ставить на автомобили в 1970-х годах в США — благодаря наличию в стране длинных автомагистралей.
Изобрели их раньше — в 1940-1950-е годы в тех же штатах, компания American Motors. Их блок управления скоростью был предназначен для крупных авто с автоматической коробкой передач. В России впервые подобной системой оснастили ГАЗ-21 в 1956 году. «Ручной газ» работал так: во время движения нужно было вытянуть рукоятку, после чего можно убирать ногу с педали газа.
Адаптивный круиз-контроль поддерживает переменную скорость движения, подстраиваясь под среднюю скорость в потоке и постоянно соблюдая дистанцию между автомобилем и впереди идущим транспотным средством. Впервые эти системы стали ставить в конце 1990-х Mercedes-Benz, BMW и Toyota. Для адаптивной системы необходимо наличие исправных ABS и ESP, иначе система не будет работать.
Многие компании сейчас продолжают улучшать существующие технологии с целью сделать полностью автономные автомобили. В 2011 году Google пролоббировала закон штата Невада для того, чтобы на дорогах общего пользования можно было использовать беспилотные автомобили. В мае 2012 компания получила лицензию на беспилотники в Неваде, а в сентябре того же года власти Калифорнии легализовали авто с функцией автопилота. Подобные автомобили в теории способны сэкономить сотни миллиардов долларов в год, но не все видят в беспилотных автомобилях будущее — например, глава сервиса заказа такси Lyft от такого будущего открещивается.
В декабре 2014 года Google представила первую готовую версию автомобиля. До этого компания показывала макет с неработающими фарами. В Google уверены, что робомобили появятся на дорогах уже через два-пять лет.
Кроме Google над беспилотными автомобилями работает ряд крупных автопроизводителей. Например администрация шведского Гётеборга заказала у Volvo Cars сотню беспилотных автомобилей к 2017 году на сумму 56,3 миллиона евро. Беспилотные такси в стране планируют запустить власти Японии. Nissan хочет начать продажи беспилотных авто к 2020 году. Прототипы уже есть у Audi и Toyota, Tesla уже внедрила функцию автопилота в Model S, а Ford начал учить свои автомобили ездить в снегопад без участия водителя.
Для проверки ориентации автомобиля в пространстве, соблюдения знаков и определения участников дорожного движения автономный автомобиль использует массу поступающей информации. Это данные с установленного лидара — у Ford их сразу четыре, информация с камер и различных датчиков. Компьютер для автономных автомобилей разработала Nvidia.
Компании BMW, Honda, Volkswagen, Tesla и GM работают совместно с Mobileye — эта версия автопилота использует мобильный интернет и сенсоры, которые уже установлены на многих автомобилях. Mobileye разрабатывает системы безопасности для предотвращения столкновений. Осталось только научить беспилотные автомобили решать этические вопросы — например, как вести себя, когда авария с человеческими жертвами неизбежна, кем при этом нужно пожертвовать.
Над беспилотным грузовиком, способным передвигаться по российским дорогам и преодолевать, предварительно распознавая, неожиданные проломы и пробоины в асфальте сейчас работает «Камаз». В то время как с легковыми авто работают множество автопроизводителей, грузовиками занимаются единицы.
Так работает функция «Summon» в автомобиле Tesla Model S. Интересно, насколько удобно при развитии технологии в будущем в зоне погрузки Ikea «призвать» автомобиль, чтобы загрузить в него покупки.
Виды автопилота в авто: 5 уровней лени |
С каждым годом мы (пишем) и вы (читаете) о новинках автомобилей, всё более интересных и навороченных системах безопасности и, как венец эволюции этих систем, попытках автопроизводителей максимально автоматизировать процесс вождения, чтобы наконец уйти от назойливого «человеческого фактора». Об этом мы и поговорим в статье ниже — об автопилотах, главных (и не очень) различиях в них. И, пусть косвенно, о эволюции человеческой лени, когда понятие «личный автомобиль» неожиданно может превратиться пусть в комфортабельное, пусть личное — но такси. С немногословным водителем и подборкой любимой музыки.
Как-то исторически сложилось, что уровни «умности» автомобильного автопилота разделили на 6 рангов — от полного отсутствия любой автоматизации до полного же отсутствия ручного управления. Вот по повышению и пойдем.
Содержание статьи:
Уровень автопилота 0: педали
Нулевой «левел» и в играх, и в жизни — это скучно. Строго говоря, подавляющее большинство не только старых (более 20 лет), но и вполне современных автомобилей не оснащаются вообще никакими системами, которые бы могли автоматизировать или упростить движение. В таком случае только водитель на 100% отвечает не только за «продольное» движение (т.е. собственно вперед и назад), а и «боковое» перемещение (повороты).
У части новых автомобилей есть только зачатки автопилота в форме разнообразных датчиков и сенсоров. Но их роль сводится к системе же предупреждений: например, контроль рядности движения с звуковым «сопровождением» при незапланированном съезде без включения поворотников. При этом часть современных систем безопасности хоть и может вмешиваться в процесс движения — но делает это только в крайних случаях (системы превентивного торможения и пр.), что также не даёт возможности их включения к системам автопилотирования хотя бы первого уровня.
Уровень автопилота 1: ассистенты
Если нулевой «левел» был у в сущности всех достаточно дешевых автомобилей, то первый (ассистенты, они же помощники движению) уже стал приятным бонусом для автомобилей классом повыше. При этом водитель по-прежнему полностью контролирует все перемещения машины, допуская «автоматику» только для движения по трассе или магистрали. В последних случаях речь идет об адаптивном круиз-контроле, когда радар «цепляется» за впереди едущий автомобиль и корректирует скорость в зависимости от ведущего.
При этом, увы, «простой» круиз-контроль (удержание выбранной скорости и набор её в случае торможения (последнее — усилиями водителя)) к автоматике и автопилоту отношения не имеет. И да, даже самый умный адаптивный «круиз» может только разгоняться и тормозить — без перестроения по полосам.
Уровень автопилота 2: разнополосное движение
Второй «левел» уже интереснее: на еще более дорогих и премиальных авто можно доверить автопилоту движение всё по той же трассе или магистрали — но имея в рукаве не одну полосу движения, а все доступные. Количество радаров и дальних сонаров при этом увеличивается многократно: передние, задние, боковые, диагональные…
То есть чисто теоретически речь уже идет о частичной автоматизации. Почему же только частичной? Просто потому, что почти никто из автопроизводителей не хочет избавляться от хотя бы косвенного, но участия водителя в процессе собственно вождения. Говоря еще проще, руки придется постоянно держать на руле, а если нет — то электроника звуком и вибрацией напомнит, что в машине главное — это всё же тот самый кусок мяса и костей в кожаном мешке.
При этом городские условия для даже самых современных машин всё еще очень сложны, все возможные варианты развития событий и выбегающих к троллейбусу бабушек не способны предвидеть ни Тесла, ни Гугл. Но они искренне пытаются.
Уровень автопилота 3: терминатор Т-800
У третьего уровня автопилота две основные проблемы: во-первых (как и Терминатор) это вопрос пока еще будущего. А во вторых… законы. Вернее, Венская конвенция о дорожном движении далёкого прошлого 1968-го, согласно которой водитель обязан постоянно контролировать автомобиль в движении. Так что прежде чем вводить в повседневную жизнь новый уровень автопилота — придется поменять законы.
Хотя речь тут идет еще не об полноценном автоматическом пилотировании, однако об уже условной автоматизации. Датчики уже не требуют постоянного контроля со стороны водителя, позволяя полностью насладиться общением друг с другом. НО — только в определенных условиях движения (те же трассы, автобаны, пр.). В случае же, если автоматика считает необходимым передать власть обратно человеку (читай — в данной ситуации достигла своих пределов) — водитель принимает обратно свою работу. Пределы же часто вызываются внешними факторами, а не внутренними конфликтами морали. О последних речь еще вообще не идет.
Уровень автопилота 4: терминатор Т-1000
Увы, четвертый уровень пока еще более фантастичен, чем третий, ведь речь тут идет о вмешательстве человека только в наиболее сложных условиях движения. Например, плохая видимость, отсутствие собственно дороги и прочее. И если со вторым еще можно согласиться (где наша не проезжала?), то сложно конкурировать простому человеческому зрению с ультра-современными радарами, лидарами (лазерная версия радара), инфракрасными датчиками и прочее, и прочее. Особенно ночью в тумане.
Так или иначе, а уровень 4 подразумевает именно это — полный автопилот «за исключением» наиболее сложных для машины условий. А во всех остальных случаях не факт, что руль и педали вообще будут доступны.
Впрочем, не на 100% этот «левел» чистая фантастика: возможность машины самостоятельно припарковаться вообще без участия водителя (а сейчас и вовсе без людей в салоне) вполне укладывается в один из сценариев полностью автопилота.
Уровень автопилота 5: Future is coming
Руль, педали…. пф, прошлый век! Только автоматика и полное исключение водителя в вождение. Наиболее скучный вариант, если подумать — сидеть в кресле из точки А к точке Б можно и в такси.
Но работы в этом направлении уже ведутся: на подходе немало прототипов от разных производителей, всё управление которыми сводится к голосовым командам. Остаётся только расслабиться и получать удовольствие.
Ну а если хочется увидеть всю разницу между уровнями быстро и наглядно (или просто наконец дочитали эту статью) — вот фото:
Автопилоты на автомобильном транспорте, как взаимодействовать со спец. транспортом?
Источник картинки
Несколько дней назад был задержан человек за нетрезвое вождение автомобиля Тесла в режиме «автопилота», к тому же еще сам водитель спал.
Возникло много вопросов, на которые пока нет ответов. Один из самых простых – почему автомобиль ехал сам, при этом человек никак не проявлял активность, чтоб автопилот работал, как полагается.
как работает автопилот, когда человек игнорирует визуальные и звуковые сообщения – он просто останавливается в той же полосе и включается «аварийка».Маск на это ответил,
Exactly. Default Autopilot behavior, if there’s no driver input, is to slow gradually to a stop & turn on hazard lights. Tesla service then contacts the owner. Looking into what happened here.
— Elon Musk (@elonmusk) December 3, 2018
что по умолчанию так и должно быть, но что-то пошло не так и они будут разбираться. Один из вариантов это то, что голова водителя создавала нужное усилие на рулевое колесо и автоматика автомобиля воспринимала это как должное. Встречалось несколько других вариантов для обмана автопилота. Самый простой – апельсин. На Модел С этот фокус сработал
а на Модел 3
– не очень, даже лимоны с грейпфрутами не помогли. Есть более продвинутые товарищи, которые предлагали уже технические средства для обмана автопилота.
Но, это всё лирика, потому что на текущий момент, все «автопилоты» находятся на 2-м уровне автоматизации (возможно, последнее обновление от Теслы продвинулось чуть далее), и это значит, что все эти потуги обойти требования автоматики по контролю движения автомобиля – попытка выиграть премию Дарвина.
Второй вопрос – почему автомобиль не останавливался по требованию стражей закона, которые действовали по инструкции. Они действовали по инструкции, которая работает с людьми, а вот с машинами так не получится. Думаю, что после таких событий, уже пишется очередная инструкция для полицейских, как им поступать в дальнейшем. В данной ситуации – случай уникальный, человек был «в отключке», а автомобиль ехал сам. У автоматики, нет никаких алгоритмов при которых они должны прижаться к обочине и полностью остановится, если сзади или спереди едет полицейский с включенными проблесковыми маячками. Даже на аудио поток не рассчитан автопилот. Автоматика воспринимала автомобиль полицейских как обычное транспортное средство. Когда полицейские «прижали к обочине» автомобиль Тесла, то автоматике ничего не оставалось, как сбросить скорость в ноль, потому что не было возможности ехать по прямой. В этом плане водителю Теслы повезло, что у него не был включен автопилот в режиме навигации по карте в режиме бета-версии. В ранних версиях обновления 9.0 автопилота от Теслы, как раз в режиме навигации можно было задать маршрут и «агрессивность» смены полос для движения. В таком режиме автопилот лично принимал решения, когда и как ему менять полосы для движения, без участия человека, да можно было вмешиваться и перестраиваться в разные полосы при включении нужного поворотника, но это было не обязательно. А с опцией «Безумный Макс» (Mad Max) — перестраивается очень быстро, как для автопилота. Вот есть примеры:
здесь можно увидеть описательную часть этой «фичи»в этом
и и этом видео
можно посмотреть, как автомобиль едет сам и перестраивается по полосам. Но, в финальной версии, Тесла отказалась от этой идеи, возможно даже к лучшему.
То есть, мы можем представить, как могли бы отреагировать стражи порядка на обычные действия автопилота. Автомобиль едет по маршруту к заданной точке, есть помеха в текущей полосе, он перестраивается в левую полосу и пытается ехать далее при максимально допустимой скорости. В это время полицейские видят неуправляемый автомобиль, водитель спит и никак не реагирует на голосовые команды остановить автомобиль. Скорость – свыше 100 км/ч, это потенциальная угроза для других участников дорожного движения, самое простое, что они могли сделать, это принудить автомобиль остановиться, используя при этом физический контакт и они будут правы, по всем их инструкциям. А на такой скорости разворот или же съезд автомобиля с дороги – очень небезопасно.
Да, можно говорить, что водитель был пьян и не понимал, что делает.
Вотчеловек уснул и ехал в пробке. Это не новость, когда люди засыпают за рулем. К сожалению, по этой причине происходит не малое количество ДТП.
Но есть другие водители, которые осознано ездят на пассажирском сидении
РазДва
То есть, таких случаев может быть все больше и больше. И для обеспечения безопасности других участников дорожного движения нужно принимать меры.
Один из вариантов – это доработка автопилота, который бы реагировал на спецсигналы автомобилей разных служб (полиция, скорая помощь, пожарные). Маск по этому поводу
написалWe’re adding police car, fire truck & ambulance to the Tesla neural net in coming months
— Elon Musk (@elonmusk) December 3, 2018
что они добавят эту опцию в ближайшие месяцы, в свою нейронную сеть. Это отсылка к 3-й версии Автопилота от Теслы с их ИИ и новым «железом», которое будет на несколько порядков быстрее по сравнению с текущим. Это звучит отлично, все очень ждут, уже года 2-3 как. Но у меня возникает один вопрос. А на сколько это просто вот так добавить адекватную «реакцию» на спец. автомобили с их «люстрой» и звуковыми сигналами? То есть, это должен быть автопилот 5-го уровня. Правильно реагировать на знаки, другие маневренные автомобили, разметку и знаки светофора. Не каждый средний водитель в состоянии ездить, не нарушая правил. А здесь еще дополнительный фактор – «свето-шумовые автомобили». Как оказалось, в процессе недавнего обсуждения на Хабре в соседней теме, не каждый водитель знает, что делать, если будет ехать полицейский автомобиль с включенными маячками синего и красного цвета. Да, для автопилота не сложно прописать, что нужно делать, если появились автомобили с маяками. У меня другой вопрос – как они будут идентифицировать весь этот поток информации. Это сложнее, чем обычный светофор.
Допустим, автопилоты достигли такого уровня, что «видят» полицию и скорую за версту. Это всё отлично, у меня резонный вопрос – а будут ли власти настаивать на том, чтоб у таких служб были возможности дистанционно останавливать или же замедлять автомобили. Думаю, что они должны стоять в очереди за такой опцией. Да, можно представить, что есть вызов, пожар, прокладывается маршрут и все автомобили на пути следования спец. транспорта понимают, что нужно уступить и уходят в сторону, и пожарники попадают на место пожара за 3 минуты. Фантастика. С другой стороны, есть шанс того, что этим могут злоупотреблять. Как бы не хотелось, но сейчас крайне сложно подвинуть поток автомобилей в сторону, когда за «рулем» живой человек, которому не очень интересно уступать дорогу очередному чиновнику. Поэтому, в моем понимании, правительства примут автопилоты в конечном итоге, но с оговорками, что в любой момент сможем управлять, как захотим. Инструменты производители должны сами предоставить. С одной стороны – это увеличение безопасности на дорогах и увеличение пропускной способности, а с другой – ваша собственность, автомобиль, не такая уж и ваша, при определенном желании отдельных людей.
Как итог, можно задать сейчас задать риторический вопрос, а как далеко должны зайти разработки в плане автопилотов.
Автозавтра | Журнал Популярная Механика
2018: машины станут «общаться»
Речь о так называемой технологии V2X (обмен данными между автомобилем и окружающим миром). В этом году компании Huawei, Bosch и Vodafone провели испытания систем интеллектуальной мобильной телефонии на базе 5G, позволяющих машинам полноценно общаться друг с другом. Как это работает? Каждый автомобиль, используя Wi-Fi и сотовую передачу данных, в радиусе 300 м отправляет по тысяче сигналов в секунду, сообщая о своих скорости, траектории движения, торможении, срабатывании ESP, подушек безопасности и т. д. Одновременно он принимает аналогичные сигналы от других машин, светофоров, знаков, пешеходных переходов и даже самого дорожного полотна. В итоге каждая машина заранее знает, есть ли впереди гололед или лужа, когда включится красный сигнал, нет ли пешеходов на зебре и какие маневры предпринимают остальные участники движения, даже если те не включают поворотники.
Особенно важен такой обмен данными на перекрестках, ведь автомобили будут знать о скорости приближения друг друга даже вне зоны видимости (за стеной, за углом, за кустами). Национальное управление безопасностью движения на трассах (NHTSA) считает, что эта технология в будущем сможет в одних только США спасать 7300 жизней в год.
Сегодня такие системы есть на некоторых моделях Cadillac, Audi и Volkswagen (до внедрения 5G они используют протокол 802.11p), но пока «поговорить» им на дорогах, кроме как друг с другом, особенно не с кем. Ожидается, что Нью-Йорк станет одним из первых городов, дорожная инфраструктура которого получит все упомянутые «умные» технологии. Эти системы позволят роботизированным машинам и автомобилям с людьми за рулем легче уживаться на одной дороге. Кроме того, в автономном режиме движения такая осведомленность машин о чужих маневрах и маршрутах позволит им эффективнее распределяться на дороге, выстраиваясь в колонны, избегая необоснованных перестроений и снижая количество пробок.
2019: начнется прощание с рулем
Согласно данным Bosch, за один километр пути каждая камера автономного автомобиля собирает 100 Гб информации. Чтобы оперативно работать с таким массивом данных, NVIDIA создала DRIVE Pegasus — суперкомпьютер для машин с автопилотом, который совмещает огромную производительность (320 трлн операций в секунду) с высокой энергоэффективностью (1 трлн операций на 1 Вт). Он будет работать в паре с облачными нейросетями на базе суперкомпьютеров NVIDIA DGX AI, быстро обучающимися и способными предугадывать развитие ситуации на дороге на несколько шагов вперед. В 2019 году совместные испытания системы начинают Bosch, NVIDIA и Mercedes-Benz, но полную автономность компании рассчитывают обеспечить только к 2030 году. В таких прогнозах с ними согласны большинство конкурентов, но есть и те, кто более оптимистичен.
«Мы планируем стать первым крупным автопроизводителем, который запустит серийный выпуск автомобилей с автопилотом», — объявила генеральный директор General Motors Мэри Барра. В 2019 году концерн собирается поставить на конвейер Cruise AV. Построенный на базе электрокара Bolt, он будет иметь 5 лидаров, 21 радар и 16 видеокамер, которые позволят автомобилю контролировать все, происходящее вокруг, и 10 раз в секунду корректировать параметры своего движения, просчитывая возможные маневры соседей по потоку, готовя по несколько траекторий своего пути. Таким образом, речь идет о машине с 4−5-м уровнем автономности.
В интерьере Cruise AV нет руля и педалей. Такие машины GM хочет начать производить уже в следующем году.
Весь прошлый год 200 прототипов Cruise AV испытывались на дорогах США — правда, у них были рули и педали, а на серийных машинах не будет никаких органов управления, что уже приводит к определенным сложностям. По американским законам, любой новый автомобиль должен иметь подушку безопасности в руле. Сейчас GM ждет разрешения обойти это правило, а также провести испытания в плотном городском потоке (в планах — Нью-Йорк). Флот Cruise AV, по расчетам GM, должен стать новым поколением каршеринга, прибыль от которого позволит концерну с лихвой компенсировать снижение доходов от сервиса (электромобили реже проходят ТО и нечасто требуют ремонта).
В интерьере Cruise AV нет руля и педалей. Такие машины GM хочет начать производить уже в следующем году.
2020: в ДТП перестанут гибнуть
Volvo заверяет, что начиная с этого года в их машинах невозможно будет погибнуть или получить хоть сколько-нибудь серьезную травму. По мнению производителя, некогда придумавшего трехточечный ремень безопасности, системы защиты пассажиров и подстраховки водителя к 2020 году достигнут необходимого уровня, чтобы это громкое заявление стало реальностью. Основные надежды связаны с премьерой обновленного Volvo XC90 с продвинутыми системами автономного управления и постоянной связью с облачным сервисом с картографическими данными.
В этом же году нас ждет новое поколение системы Subaru Eyesight. Сегодня она состоит из двух цветных стереокамер, сканирующих дорогу на 110 м перед автомобилем и дающих сигналы к действию бортовым системам безопасности, что позволяет существенно снизить количество аварий. В 2020 году арсенал Eyesight пополнят еще более совершенные средства мониторинга: Subaru сможет «видеть» дальше и не зависеть от погодных условий и времени суток. По сути, автомобиль оснастят комплексом, аналогичным тем системам, которые будут устанавливаться на машины с автопилотом.
По данным Fuji Heavy Industries и Японского института исследований дорожных происшествий, Subaru c системами Eyesight на 61% реже попадают в аварии, заканчивающиеся серьезными травмами или смертью.
2021: повсеместный переход на 4-й уровень автономности
2021 году Audi, BMW, Volvo, Ford, Hyundai и многие другие автопроизводители планируют выпустить в продажу автомобили с 4-м уровнем автономности. Если в этом отношении они солидарны (или почти солидарны), то насчет 3-го уровня мнения разошлись. Например, Audi A8 текущего поколения уже можно отнести к 3-му уровню, а вот Ford посчитал, что эту стадию, в которой от человека при автономном движении автомобиля требуется контроль за дорогой, можно пропустить (тесты показывали, что водителей буквально усыпляет такой режим). Вопрос о том, чем во время поездки занять людей, лишенных руля, серьезно заботит автопроизводителей. Читать и пользоваться гаджетами могут только люди с крепким вестибулярным аппаратом (остальных укачивает), значит, из развлечений остаются старое доброе радио и общение — живое или по телефону. В США был опыт с запуском специального телеканала для пассажиров лимузинов, но он провалился. Сегодня Audi проводит исследования на эту тему с целью создания наиболее комфортной мультимедиасреды в салоне, но есть мнение, что решит проблему не столько электроника, сколько более совершенные лекарства от морской болезни.
Запуск Toyota Mirai на американском рынке выпал на 21 октября — день, когда вернулись назад в будущее герои одноименного фильма. Чтобы подчеркнуть эту связь, был сделан концепт Mirai в стиле легендарного DeLorean.
2022: прощание с дизелем
К 2022 году на фоне роста популярности гибридов и электрокаров, а также общего тренда на выживание из городов автомобилей на тяжелом топливе (с 2025 года таким машинам будет запрещен въезд в центральные районы Парижа, Мадрида, Афин и Мехико) от дизельных моторов планируют избавиться Fiat, Chrysler, Jeep, Maserati и Alfa Romeo. Такое же намерение у Volvo и Subaru.
Toyota сделает это еще раньше — уже в 2018 году компания начнет поэтапный вывод модификаций на тяжелом топливе из Европы, а в 2020-м откроет два новых завода по производству компонентов для водородных автомобилей. К этому моменту Toyota рассчитывает продавать по 30 тысяч легковых машин на топливных элементах в год.
Кроме того, на Олимпийских играх в Токио гостей будут перевозить более ста автобусов Toyota FC Bus, работающих на водородных топливных элементах. Они будут построены на основе силовой установки TFCS1 — это «сердце» первого серийного легкового водородного автомобиля Toyota Mirai. Она эффективнее традиционного ДВС и имеет нулевые выбросы СО2. Высокая мощность и большая емкость подачи электроэнергии позволят использовать автобусы в качестве мобильного аварийного источника питания в случае стихийных бедствий. При этом, несмотря на инвестиции в 1 млрд долл. в разработки искусственного интеллекта и автопилота, Toyota по‑прежнему считает, что полная автономность 5-го уровня (когда на любой дороге человек в машине только пассажир) пока недостижима ни для одной компании: слишком многое зависит от разметки, видимости и прочих факторов.
2023: новые краш-тесты
Установку систем V2X (связь «автомобиль — окружающий мир») или V2V (связь «автомобиль — автомобиль») NHTSA рассчитывает сделать обязательной для всех новых машин в США. По плану EuroNCAP, в Европе обязательными станут системы автоматического руления и торможения в экстренных ситуациях и система обнаружения оставленного без присмотра ребенка в салоне. Кроме того, ужесточатся требования к краш-тестам, имитирующим наезд на человека, что должно подтолкнуть производителей активнее внедрять подкапотные подушки безопасности, смягчающие удар.
2024: электрокары станут дешевле конкурентов
Ожидается, что к этому году некоторые электромобили будут предлагаться по ценам более выгодным, чем их собратья с ДВС. Рост рынка и конкуренция со стороны китайских производителей (в Пекине к 2020 году планируют открыть уже 5 млн зарядных станций) потянет цены вниз.
2025: мировые продажи машин с автопилотом составят 600 тысяч в год
С 2020 года Renault-Nissan-Mitsubishi обещает выпуск машин с автопилотом, но полноценно автономным автомобиль, по их расчетам, станет не раньше 2025 года. Это же касается и грузового транспорта (беспилотные грузовики собирается пустить в серию и наш КамАЗ). Годовые продажи машин с автопилотом достигнут 600 тыс. штук, у электромобилей этот показатель перевалит за 14 млн.
Будущее грузового транспорта в платонинге — движении автономных или полуавтономных машин колонной, которая управляется первым из грузовиков. Такие системы отрабатывают все крупнейшие производители.
2026: новые аккумуляторы
Renault-Nissan-Mitsubishi и BMW рассчитывают к этому году перейти на новый вид аккумуляторов на основе твердых электролитов. Эта технология должна увеличить мощность батарей на 15−20% и сделать их гораздо легче. Сегодня в мире строится несколько десятков мегафабрик по производству литий-ионных батарей, но пока неясно, как их перерабатывать (к 2030 году скопится около 11 млн т такого рода отходов). По прогнозам Toyota, после утилизации автомобиля аккумуляторы можно переставить в новую машину или использовать в домашней электрической сети: их ресурс примерно в пять раз больше, чем ресурс автомобиля.
2027: такси избавятся от таксистов и подешевеют
В Uber рассчитывают к этому моменту перевести часть своего флота машин на автопилот, за счет чего цена поездок снизится, по предварительным оценкам, более чем в четыре раза. Одновременно постоянное использование сервисов вроде Uber станет выгоднее, чем владение автомобилем аналогичного класса. Есть мнение, что личные автомобили постепенно вымрут. Так, по прогнозу компании Jaguar, к 2040 году все машины будут шеринговыми, а люди начнут пользоваться этими сервисами по подписке, получая для доступа к ним в личное пользование… «умные» рули — гаджеты с голосовым управлением и искусственным интеллектом.
Концепт-кар Audi Aicon демонстрирует, каким может быть автомобиль будущего снаружи и изнутри. Салон больше напоминает кабинет или гостиную. За основу взят Audi A8 с автопилотом 3-го уровня, который уже сегодня умеет маневрировать без участия человека.
2028: шины «поумнеют» и «позеленеют»
Компания Michelin представляет шины будущего как органические, безвоздушные и изготавливаемые из биоматериалов. Шины можно «переключать» из зимнего в летний режим и печатать на них любой рисунок протектора, не снимая с автомобиля. Показанный в 2017 году концепт такой покрышки инженеры рассчитывают увидеть на рынке не раньше, чем через десять лет.
2029: искусственный интеллект сравняется с человеческим
Люди перестанут получать права, а автомобили будут выбирать по тому софту и приложениям, которые они поддерживают. Чем лучше программы на борту, тем лучше машина. Соответственно, в число систем безопасности все увереннее входят антивирусы. «Лаборатория Касперского» и компания AVL — разработчик технологий, применяемых в автомобильных двигателях, — еще в 2017 году начали работу над системами обеспечения кибербезопасности «умных» автомобилей. Это позволит, например, избежать повторения эксперимента хакеров Криса Валасека и Чарли Миллера, которые обнаружили брешь в мультимедийной системе машины, позволяющую удаленно контролировать управление и даже получать доступ к рулению. Хакеры заставили бортовую электронику поверить, что скорость движения в несколько раз ниже реальной. Это дало возможность активировать систему автоматической парковки, предполагающую руление в автономном режиме. Водителю пришлось бороться с «баранкой», пытавшейся сбросить машину в кювет (что ей в итоге и удалось).
2030: полный автопилот и летающие такси
К этому году, по расчетам большинства экспертов и автопроизводителей, станет возможным выпуск полностью автономного автомобиля 5-го уровня, который будет одинаково эффективно везти пассажиров в любое время суток и по любой дороге (Land Rover обещает внедорожники с автопилотом). Впрочем, Uber, Airbus и Volocopter на полном серьезе рассчитывают, что к этому году в крупных городах уже несколько лет будут работать летающие такси, так что, может быть, мы наконец начнем пересаживаться на летающие машины?
