Kako razvojni inženjer Forda vidi budućnost autonomne vožnje?

Napisao: Chris Brewer

Prošlo je tri godine od kada smo izašli na ulice s našim prvim Fusion Hibrid autonomnim istraživačkim vozilom, i ova najnovija verzija je uzela sve što smo naučili i ugradila u njega.

Ovaj novi automobil koristi trenutnu Ford platformu autonomnih vozila, ali dodaje procesorsku snagu s novim hardverom računala. Električne kontrole su jednostavnije za proizvodnju, i prilagodbe na tehnologiji senzora, uključujući smještaj, dopuštaju automobilu da bolje vidi što se događa oko njega. Novi LiDAR senzori imaju gladak dizajn i više ciljano vidno polje, što omogućuje automobilu da sada koristi samo dva senzora, a ne četiri, dok prima istu količinu podataka. Kao što smo prije razgovarali, postoje dva glavna elementa za stvaranje autonomnog vozila – autonomna platforma vozila, što je nadograđena verzija samog automobila i sustav virtualnog vozača. Ovo novo vozilo razvija oba elementa, osobito s obzirom na razvoj i testiranje sustava virtualnog vozača, što predstavlja veliki skok u snazi senzora i računalnoj snazi. Što to znači sustav virtualnog vozača? Kako bismo napravili u potpunosti autonomna vozila, prema SAE definiciji, koja ne trebaju vozača da preuzme kontrolu, automobil mora biti u stanju izvesti ono što čovjek može obavljati za upravljačem. Naš sustav virtualnog vozača osmišljen je kako bi učinio upravo to. Sustav se sastoji od:

  • Senzora – LiDAR, kamere i radari
  • Algoritama za lokalizaciju i planiranje putanje
  • Računalnog vida i strojnog učenja
  • Vrlo detaljne 3D karte
  • Računalne i elektroničke konjske snage kako bi sve moglo raditi

Izgradnja automobila koji neće biti kontroliran od strane ljudskog vozača je potpuno drukčija od projektiranja konvencionalnog automobila, a to otvara cijeli novi set pitanja za naš tim inženjera koji rade autonomno vozilo: Kako ponoviti sve što ljudski vozač radi za upravljačem u vozilu koje se samo vozi? Jednostavan zadatak zahtijeva da ljudski vozač stalno na putu donosi odluke. Ima li prvenstvo prolaza? Što se događa ako nesreća ili građevinski blokovi prepriječe njegov put?

Baš kao što imamo povjerenje u sebe i druge vozače, potrebno je razviti robustan sustav virtualnog vozača s istom razinom pouzdanosti za donošenje odluka, a onda ih provesti na odgovarajući način u pokretu. U Fordu to radimo uzimajući jedinstven pristup kako bi pomogao da naši autonomni automobili vide, osjećaju, misle i izvode kao čovjek – u stvari i bolje, u nekim slučajevima.

Kako automobil vidi

Ovdje ću biti malo više tehnički, pa molim da ostanete sa mnom. Na temelju sadašnje i očekivane tehnologije, naši inženjeri rade na izgradnji dva načina percepcije u sustavu virtualnog vozača autonomnog vozila: posredovane percepcije i izravne percepcije. Posredovana percepcija zahtijeva stvaranje 3D karata okruženja visoke rezolucije u kojem će se voziti autonomni automobil. Te karte obuhvaćaju sve što sustav virtualnog vozača zna o putu prije nego što automobil počne vožnju – lokacije stop znakova, pješačke prijelaze, prometne znakove i druge statične stvari. Kada je na cesti, virtualni vozač koristi svoj LiDAR, radare i senzorne kamere za kontinuirano skeniranje područja oko automobila i uspoređuje – ili posreduje – s onim što vidi na 3D karti. To omogućuje precizno lociranje položaja vozila na cesti, te identificiranje i razumijevanje što se događa oko njega. Posredovana percepcija također uključuje sustav koji zna pravila ceste, tako da se može pripremiti i pridržavati tih pravila. Izravna percepcija upotpunjuje posrednu percepciju pomoću senzora kako bi vidjeli pozicioniranje vozila na cesti, kao i dinamične osobe – poput pješaka, biciklista i drugih automobila. Senzori mogu čak i pomoći protumačiti znakove rukom, kao što je znakovi prometnog policajca. Naravno, mogućnost izravne percepcije zahtijeva još sofisticiraniji softver i računalnu snagu za identifikaciju i klasifikaciju raznih subjekata, posebno pješaka koji su u pokretu. Ovaj hibridni pristup, koji uključuje i posredovanu i izravnu percepciju, omogućit će da naš sustav virtualnog vozača obavlja poslove jednake onima što ljudski vozač može, a potencijalno čak i bolje. Sada, hajdemo istražiti ono što ide u transformaciju Ford Fusion Hibrida na ljudski pogon u potpuno autonomni automobil. Da pojednostavnimo, podijelit ćemo odgovornosti virtualnog vozača u tri zadatka – osjećanje okoline, korištenje te percepciju za donošenje odluka na cesti, i kontrolu automobila.

Osjećanje oko automobila

Izvana, senzori našeg autonomnog istraživačkog vozila su najzamjetljivija razlika od konvencionalnih Fusion Hibrid automobila. Mislite o njima kao o ljudskim očima i ušima. Dva LiDAR senzora veličine hokejskog paka, svaki proizvodi milijune zraka, vire iz prednjih stupova automobila, pružajući pregled od 360 stupnjeva. Ovi novi senzori imaju raspon senzora otprilike dužine dva nogometna igrališta u svakom smjeru. Visoko definirani LiDAR je posebno dobro prilagođen za razlikovanje, gdje je objekt, koliko je velik, i kako izgleda. Tri kamere montirane na dvije police su instalirane na vrhu krova. Kamera okrenuta prema naprijed montirana je ispod vjetrobranskog stakla. Ove kamere prepoznaju objekte i čitaju semafore na cesti. Kratkometni i dalekometni radarski senzori – vješti u uvjetima kiše, magle i jakog snijega – dodaju još jednu razinu vida, i time pomažu kako bi se utvrdilo kako se objekt kreće u odnosu na automobil. Podaci iz sva tri senzora pohranjuju se u mozgu autonomnog vozila, gdje se uspoređuju podaci u odnosu na 3D kartu okoline i odvijaju druge prerade računalnog vida.

Razmišljanje i donošenje odluka

Mozak Fordovog autonomnog vozila se nalazi u prtljažniku. Tamo se generira 1 terabajt podataka na sat, ekvivalent najnovijim računalima – više nego što će prosječna osoba koristiti u podacima s mobitela u 45 godina. No, ono što je zaista zaživilo Fordov program virtualnog vozača je računalna platforma, razvijena kod nas. Postoji mnogo stvari koje autonomni automobil mora uzeti u obzir pri obradi u vožnji: Što je okolo automobila? Što drugi vozači rade? Gdje ide? Koji je najbolji put? Ako se spaja u drugu traku, treba li ubrzati ili usporiti? Što ta odluka znači za druga vozila na cesti? Sofisticirani algoritmi koje pišu naši inženjeri procesuiraju milijune podataka svake sekunde, pomažući da autonomna vozila reagiraju baš ka  što su programirana da to učine.

Kontroliranje automobila

Baš kao što naš mozak govori mišićima u našim rukama i nogama što trebaju učiniti, odluke u autonomnoj kontroli vozila se prenose putem mreže električnih signala. To znači ugađati softver Fusion  Hibrida i, u nekim slučajevima, hardver, tako da se električne naredbe mogu poslati na upravljanje, kočenje, gas i sustav promjene brzine. Kako bi se osiguralo da svi mehanički sustavi rade kao što su dobili upute potrebna je sofisticirana mreža, slična živčanom sustavu ljudskog tijela. Naravno, dodatne funkcije zahtijevaju dodatnu snagu – i to puno snage. Standardni automobil nema dovoljno električne energije za autonomna vozila, pa smo za Fusion Hibridmorali iskoristiti akumulator visokog napona, a čak ni to nije bilo dovoljno. Tako naša nova generacija autonomnih vozila uključuje generator struje za veću opskrbu energije.

Ovo novo razvojno vozilo stavlja Ford korak bliže u svojoj predanosti da ponudi potpuno autonomno vozilo 2021. godine za uslužne servise i vožnje na zahtjev. Za sada, automobil i dalje dolazi s upravljačem i papučicama – opremom koju naša vozila u  budućnosti neće uključivati. Gledajući naprijed, imamo još puno toga za učiniti. Proširena flota ubrzava naše testiranje u stvarnom svijetu koje se već odvija na cestama u Michiganu, Kaliforniji i Arizoni. Planiramo još veći rast flote, utrostručavanjem veličine na oko 90 automobila u novoj godini. A vi ćete početi slušati više o tome kako razmišljamo kroz iskustvo korisnika flote autonomnih vozila. Na primjer, radimo na tome što učiniti ako putnik slučajno ostavi neki predmet u vozilu, ili ne zatvori vrata nakon izlaska. Naši inženjeri su neumoljivi u svojoj misiji da razviju robustan, sposoban i pouzdan sustav virtualnog vozača. A naša nova generacija autonomnih vozila je jasan korak naprijed – onaj koji nas vodi bliže autonomnom vozilu koje vizualiziramo da će naši kupci jednog dana voziti po gradu. Budućnost dolazi. A mi jedva čekamo.

 

Tags: , ,