Table of Contents[Ferstopje][Toanje]
Sensors en software wurde kombinearre yn autonome auto's om in ferskaat oan auto's te navigearjen, te stjoeren en te operearjen, ynklusyf motorfytsen, auto's, frachtweinen en drones.
Ofhinklik fan hoe't se waarden ûntwikkele of ûntwurpen, se meie of net nedich bestjoerder assistinsje.
Folslein autonome auto's kinne feilich operearje sûnder minsklike bestjoerders. Guon, lykas Google's Waymo automobile, koe net iens hawwe in stjoer.
In foar in part autonome auto, lykas in Tesla, kin folsleine kontrôle oer it auto oernimme, mar kin in minsklike bestjoerder nedich wêze om te helpen as it systeem yn twifel rint.
Ferskillende graden fan selsautomatisearring binne opnommen yn dizze auto's, fan lanebegelieding en remhelp oant folslein ûnôfhinklike, selsridende prototypes.
It doel fan sjauffeurleaze auto's is it ferleegjen fan ferkear, emissies en ûngemakken.
Dit is mooglik om't autonome auto's better binne yn it folgjen fan ferkearsregels dan minsken.
Foar in soepele rit is bepaalde ynformaasje nedich, lykas de lokaasje fan 'e auto of alle objekten yn' e buert, it koartste en feilichste paad nei de bestimming, en de kapasiteit om it rydsysteem te betsjinjen.
It is krúsjaal om te begripen wannear en hoe nedige taken út te fieren.
Dit artikel sil cover in soad grûn, ynklusyf de systeem arsjitektuer foar autonome auto's, fereaske komponinten, en ad hoc netwurken foar auto's (VANET's).
Needsaaklike komponinten nedich foar Autonome Vehicle
De hjoeddeistige autonome auto's brûke in ferskaat oan sensoren, ynklusyf kamera's, GPS, inertiale mjitienheden (IMU's), sonar, deteksje en berik fan laserferljochting (lidar), radiodeteksje en berik (radar), lûdnavigaasje, en berik (sonar), en 3D kaarten.
Tegearre analysearje dizze sensoren en technologyen gegevens yn real-time om it stjoer, fersnelling en remmen te kontrolearjen.
De radarsensors helpe by it byhâlden fan de ferbliuwplak fan omlizzende auto's. Auto's wurde holpen mei ultrasone sensoren by it parkearen.
In technology bekend as lidar waard makke troch it brûken fan beide soarten sensoren. Troch ljochtpulsen fan 'e omjouwing om' e auto te reflektearjen, kinne lidar-sensoren de marzjes fan wegen detektearje en baanmarkers identifisearje.
Dizze warskôgje bestjoerders ek foar oanbuorjende obstakels, lykas oare auto's, fuotgongers en fytsen.
De grutte en ôfstân fan alles om 'e auto wurde mjitten mei lidar-technology, dy't ek in 3D-kaart makket wêrtroch it auto syn omjouwing kin besjen en alle risiko's identifisearje.
Nettsjinsteande de tiid fan 'e dei, oft it helder of somber is, docht it in geweldige baan om ynformaasje op te nimmen yn ferskate soarten ambient ljocht.
De auto brûkt kamera's, radar en GPS-antennes, tegearre mei lidar en kamera's, om har omjouwing te detektearjen en har lokaasje te identifisearjen.
Kamera's kontrolearje op fuotgongers, fytsers, auto's en oare obstakels, wylst se ek ferkearssinjalen detectearje, ferkearsbuorden en markearring lêze, en oare auto's byhâlde.
Se koenen lykwols in hurde tiid hawwe yn dimmen of skaadgebieten. In autonoom auto kin sjen wêr't it hinne giet troch in miks fan lidar, radar, kamera's, GPS-antennes en ultrasone sensoren te brûken om de dyk dêrfoar digitaal yn kaart te bringen.
Systeemarsjitektuer op hege nivo
De essensjele sensoren, actuators, hardware en software wurde neamd yn 'e arsjitektuer, dy't ek it heule kommunikaasjemeganisme as protokol yn AV's toant.
Gewaarwurding
Dit poadium omfettet it identifisearjen fan de lokaasje fan 'e AV yn relaasje ta it miljeu en it sensearjen fan' e omjouwing om 'e AV mei in ferskaat oan sensors.
De AV brûkt RADAR, LIDAR, kamera, real-time kinetyske (RTK), en oare sensoren op dizze stap. De herkenningsmodules ûntfange de gegevens fan dizze sensoren en ferwurkje se nei it trochjaan.
Yn it algemien, de AV bestiet út in kontrôle systeem, LDWS, TSR, ûnbekende obstakels erkenning (UOR), in auto posisjonearring en lokalisaasje (VPL) module, etc.
De kombinearre ynformaasje wurdt jûn oan it stadium fan beslútfoarming en planning nei it ferwurkjen.
Beslút & Planning
De bewegingen en gedrach fan 'e AV wurde besletten, pland en kontroleare op dizze stap mei de ynformaasje dy't ûntfongen is tidens it belibjenproses.
Dit poadium, dat it brein soe fertsjinwurdigje, is wêr't karren wurde makke oer dingen lykas paadplanning, aksjefoarsizzing, foarkommen fan obstakels, ensfh.
De kar is basearre op de ynformaasje dy't no en histoarysk tagonklik is, ynklusyf real-time kaartgegevens, ferkearspesifikaasjes, trends, brûkersynformaasje, ensfh.
D'r kin in datalogmodule wêze dy't flaters en gegevens byhâldt foar letter gebrûk.
Kontrolearje
De kontrôle module fiert operaasjes / aksjes yn ferbân mei fysike kontrôle fan de AV, lykas stjoeren, braking, accelerating, ensfh nei ûntfangst fan ynformaasje fan de beslút en planning module.
chassis
De lêste stap omfettet ynteraksje mei de meganyske dielen befestige oan it chassis, lykas de gearmotor, stjoermotor, rempedaalmotor, en pedaalmotoren foar de accelerator en rem.
De kontrôle module sinjalearret en beheart al dizze komponinten.
No sille wy prate oer de algemiene kommunikaasje fan in AV foardat wy prate oer it ûntwerp, operaasje en gebrûk fan ferskate kaai sensoren.
RADAR
Yn AV's wurde RADAR's brûkt om de omjouwing te scannen om auto's en oare objekten te finen en te lokalisearjen.
RADAR's wurde faak brûkt yn sawol militêre as sivile doelen, lykas fleanfjilden of meteorologyske systemen, en se operearje yn it millimeter-wave (mm-wave) spektrum.
Ferskillende frekwinsjebanden, ynklusyf 24, 60, 77 en 79 GHz, wurde brûkt yn hjoeddeistige auto's en hawwe in mjitberik fan 5 oant 200 m [10].
Troch de ToF te berekkenjen tusken it útstjoerde sinjaal en de weromkommende echo, wurdt de ôfstân tusken de AV en it objekt bepaald.
Yn AV's brûke de RADAR's in array fan mikro-antennes dy't in samling lobben meitsje om berikresolúsje en meardere doelidentifikaasje te ferbetterjen. mm-Wave RADAR kin objekten fan tichtby berik yn elke rjochting krekt beoardielje troch de fariânsje yn Doppler-ferskowing te brûken fanwegen syn ferhege penetrabiliteit en gruttere bânbreedte.
Sûnt mm-Wave-radars in langere golflingte hawwe, hawwe se anty-blokkearjende en anty-fersmoargingsmooglikheden dy't har ynskeakelje kinne funksjonearje yn rein, snie, mist en leech ljocht.
Derneist kin Doppler-ferskowing brûkt wurde om de relative snelheid te berekkenjen fia mm-Wave-radars. Troch har fermogen binne mm-Wave-radars goed geskikt foar in breed skala oan AV-tapassingen, ynklusyf obstakeldeteksje, en erkenning fan fuotgongers en auto's.
Ultrasone sensoren
Dizze sensors wurkje yn it berik fan 20-40 kHz en brûke ultrasone weagen. In magneto-resistive membraan dat wurdt brûkt om de ôfstân fan it objekt te mjitten produseart dizze wellen.
Troch de tiid-of-flight (ToF) fan 'e útstjoerde welle nei it echosignal te berekkenjen, wurdt de ôfstân bepaald. It typyske berik fan ultrasone sensoren is minder dan 3 meter.
De sensorútfier wurdt elke 20 ms fernijd, wat foarkomt dat it foldocht oan 'e strange QoS-easken fan 'e ITS. Dizze sensoren hawwe in relatyf lyts beamdeteksjeberik en wurde rjochte.
Dêrom, om in folslein fjild fyzje te krijen, binne ferskate sensoren nedich. In protte sensoren sille lykwols ynteraksje en kinne resultearje yn signifikante ûnjildigens yn berik.
LiDAR
De spektra fan 905 en 1550 nm wurde brûkt yn LiDAR. Om't it minsklik each gefoelich is foar retinale skea fan it 905 nm-berik, wurket de hjoeddeistige LiDAR yn 'e 1550 nm-band om retinale skea te ferminderjen.
Oant 200 meter is LiDAR's maksimale wurkberik. Solid-state, 2D, en 3D LiDAR binne de ferskate subkategoryen fan LiDAR.
In inkele laserbeam wurdt ferspraat oer in spegel dy't rap draait yn in 2D LiDAR. Troch ferskate lasers op 'e pod te pleatsen, kin in 3D LiDAR in 3D-ôfbylding krije fan 'e omjouwing.
It is oantoand dat in LiDAR-systeem oan 'e dyk it oantal auto-to-fuotgongers (V2P) botsingen ferleget yn sawol krusing as net krusingsône.
It brûkt in 16-line, real-time, komputeratyf effektyf LiDAR-systeem.
It wurdt suggerearre om in djippe auto-encoder keunstmjittich te brûken neuronale netwurk (DA-ANN), dy't in krektens fan 95% berikt oer in berik fan 30 m.
Yn, wurdt oantoand hoe't in stipe vector masine (SVM) -basearre algoritme kombinearre mei in 64-line 3D LiDAR kin ferbetterje fuotgonger erkenning.
Nettsjinsteande it hawwen fan bettere mjittingsprecisions en 3D-fisy dan in mm-Wave-radar, prestearret LiDAR minder goed yn ûngeunstich waar ynklusyf mist, snie en rein.
Cameras
Ofhinklik fan 'e golflingte fan it apparaat kin de kamera yn AV's ynfraread- of sichtber-ljocht-basearre wêze.
Charge-coupled apparaat (CCD) en komplementêre metaal-oxide-semiconductor (CMOS) byldsensors wurde brûkt yn 'e kamera (CMOS).
Ofhinklik fan 'e lenskwaliteit is it maksimale berik fan 'e kamera sawat 250 m. De trije bands dy't brûkt wurde troch sichtbere kamera's - read, grien en blau - wurde skieden troch deselde golflingte as it minsklik each, of 400–780 nm (RGB).
Twa VIS-kamera's wurde keppele mei fêststelde fokale lingten om in nij kanaal te meitsjen dat djipte (D) ynformaasje befettet, wêrtroch it meitsjen fan stereoskopyske fyzje mooglik is.
In 3D-werjefte fan it gebiet om it auto hinne kin wurde krigen troch dizze mooglikheid fia de kamera (RGB-D).
Passive sensors mei in golflingte fan tusken 780 nm en 1 mm wurde brûkt troch de ynfraread (IR) kamera. Yn pykferljochting biede de IR-sensors yn AV's fisuele kontrôle.
Dizze kamera helpt AV's mei objektherkenning, kontrôle fan sydwerjefte, opname fan ûngelokken en BSD. By ûngeunstich waar, lykas snie, mist en feroarjende ljochtomstannichheden, feroarje de prestaasjes fan 'e kamera lykwols.
De primêre foardielen fan in kamera binne har fermogen om de tekstuer, kleurferdieling en foarm fan 'e omjouwing krekt te sammeljen en op te nimmen.
Global Navigation Satellite System en Global Positioning System, Inertial Measurement Unit
Dizze technology helpt de AV by it navigearjen troch de krekte lokaasje te bepalen. In groep satelliten yn in baan om it oerflak fan 'e planeet wurdt brûkt troch GNSS om te lokalisearjen.
It systeem bewarret gegevens oer de lokaasje, snelheid en krekte tiid fan 'e AV.
It wurket troch de ToF út te finen tusken it ûntfongen sinjaal en de útstjit fan 'e satellyt. De Global Positioning System (GPS) koördinaten wurde faak brûkt om de AV-lokaasje te krijen.
De GPS-ekstrahearre koördinaten binne net altyd presys, en se foegje typysk in posisjonele flater ta mei in gemiddelde wearde fan 3 m en in standert fariaasje fan 1 m.
Yn metropolityske situaasjes wurdt de prestaasjes fierder efterút, mei in flater yn 'e lokaasje fan oant 20 m, en yn bepaalde swiere omstannichheden is de GPS-posysjeflater sawat 100 m.
Derneist kinne AV's it RTK-systeem brûke om de posysje fan it auto krekt te bepalen.
Yn AV's kinne de posysje en rjochting fan 'e auto ek wurde bepaald mei deade rekkening (DR) en de traagheidsposysje.
Sensor Fúzje
Foar goed behear en feiligens fan auto's moatte AV's krekte, real-time kennis krije fan 'e lokaasje, status en oare autofaktoaren lykas gewicht, stabiliteit, snelheid, ensfh.
Dizze ynformaasje moat wurde sammele troch de AV's mei in ferskaat oan sensoren.
Troch it gearfoegjen fan de gegevens krigen fan ferskate sensoren, wurdt de sensorfúzjetechnyk brûkt om gearhingjende ynformaasje te produsearjen.
De metoade lit de synteze ta fan net-ferwurke gegevens krigen fan komplementêre boarnen.
As gefolch, sensorfúzje stelt de AV yn steat om har omjouwing sekuer te begripen troch alle nuttige gegevens sammele fan ferskate sensoren te fusearjen.
Ferskillende soarten algoritmen, ynklusyf Kalman-filters en Bayesian-filters, wurde brûkt om it fúzjeproses yn AV's út te fieren.
Om't it wurdt brûkt yn ferskate tapassingen, ynklusyf RADAR-tracking, satellytnavigaasjesystemen en optyske odometry, wurdt it Kalman-filter sjoen as krúsjaal foar in auto om autonoom te operearjen.
Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs)
VANET's binne in nije subklasse fan mobile ad hoc netwurken dy't spontaan in netwurk fan mobile apparaten / auto's kinne meitsje. Vehicle-to-vehicle (V2V) en vehicle-to-infrastructure (V2I) kommunikaasje binne mooglik mei VANETs.
It primêre doel fan sokke technology is it fergrutsjen fan ferkearsfeiligens; bygelyks,, yn gefaarlike situaasjes lykas ûngemakken en files, auto's kinne ynteraksje mei elkoar en it netwurk te relay krusjale ynformaasje.
De folgjende binne de primêre komponinten fan VANET-technology:
- OBU (on-board unit): It is in GPS-basearre trackingsysteem pleatst yn elk auto wêrmei se kinne ynteraksje mei inoar en mei roadside units (RSU). De OBU is útrist mei ferskate elektroanyske komponinten, ynklusyf in boarne kommando-prosessor (RCP), sensorapparaten, en brûkersynterfaces, om essensjele ynformaasje te krijen. It primêre doel is om in draadloos netwurk te brûken om te kommunisearjen tusken meardere RSU's en OBU's.
- Roadside Unit (RSU): RSU's binne fêste kompjûter-ienheden dy't op krekte punten op strjitten, parkearplakken en knooppunten binne pleatst. It wichtichste doel is om autonome auto's te keppeljen oan 'e ynfrastruktuer, en it helpt ek mei autolokalisaasje. Derneist kin it wurde brûkt om in auto te keppeljen oan oare RSU's dy't ferskate brûke netwurk topologyen. Derneist binne se útfierd op enerzjyboarnen fan omjouwing, ynklusyf sinne-enerzjy.
- Trusted Authority (TA): It is in lichem dat elke stap fan it VANET-proses kontrolearret, en soarget derfoar dat allinich legitime RSU's en OBU's foar auto's kinne registrearje en ynteraksje. Troch de OBU ID te befêstigjen en it auto te ferifiearjen, biedt it feiligens. Derneist fynt it skealike kommunikaasje en frjemd gedrach.
VANET's wurde brûkt foar kommunikaasje mei auto's, dy't V2V-, V2I- en V2X-kommunikaasje omfettet.
Vehicle 2 Vehicle Communication
De mooglikheid foar auto's om mei-inoar te praten en krúsjale ynformaasje út te wikseljen oangeande ferkearsopstopping, ûngemakken en snelheidsbeperkingen is bekend as inter-vehicle communication (IVC).
V2V-kommunikaasje kin it netwurk oanmeitsje troch ferskate knooppunten (auto's) byinoar te ferbinen mei in mesh-topology, foar in part of folslein.
Se wurde kategorisearre as single-hop (SIVC) of multi-hop (MIVC) systemen ôfhinklik fan hoefolle hops wurde brûkt foar inter-vehicle kommunikaasje.
Wylst de MIVC kin wurde brûkt foar kommunikaasje op lange berik, lykas ferkearsmonitoring, kin de SIVC brûkt wurde foar applikaasjes mei koarte berik lykas fusearjen fan baan, ACC, ensfh.
Tal fan foardielen, ynklusyf BSD, FCWS, automatisearre needbraking (AEB), en LDWS, wurde oanbean fia V2V-kommunikaasje.
Vehicle 2 Ynfrastruktuer Kommunikaasje
De auto's kinne kommunisearje mei de RSU's fia in proses bekend as roadside-to-vehicle communication (RVC). It helpt by it opspoaren fan parkearmeters, kamera's, lanemarkers en ferkearsinjalen.
Ad hoc, draadloze en bidirectionele ferbining tusken de auto's en de ynfrastruktuer.
Foar de administraasje en tafersjoch fan ferkear wurde de gegevens fan de ynfrastruktuer ynset. Se wurde brûkt om ferskate snelheidsparameters oan te passen wêrtroch de auto's de brânstofekonomy maksimalisearje kinne en ferkearsstream beheare.
It RVC-systeem kin skieden wurde yn de Sparse RVC (SRVC) en de Ubiquitous RVC ôfhinklik fan de ynfrastruktuer (URVC).
It SRVC-systeem biedt allinnich kommunikaasjetsjinsten op hotspots, lykas it lokalisearjen fan iepen parkearplakken of tankstasjons, wylst it URVC-systeem dekking biedt oer de hiele rûte, sels by hege snelheden.
Om netwurkdekking te garandearjen, fereasket it URVC-systeem in grutte ynvestearring.
Vehicle 2 Alles Kommunikaasje
De auto kin ferbine mei oare entiteiten fia V2X, ynklusyf fuotgongers, dykobjekten, apparaten, en it Grid (V2P, V2R, en V2D) (V2G).
Troch dit soarte fan kommunikaasje te brûken, kinne sjauffeurs foarkomme dat risikofolle fuotgongers, fytsers en motorriders reitsje.
It systeem foar pedestrian Collision Warning (PCW) kin de bestjoerder fan in passazjier oan de dyk warskôgje foardat in katastrofale botsing plakfynt troch V2X-kommunikaasje.
Om de fuotgonger wichtige berjochten te stjoeren, kin de PCW profitearje fan 'e smartphone's Bluetooth of Near Field Communication (NFC).
Konklúzje
De protte technologyen dy't brûkt wurde om autonome auto's te bouwen kinne in grutte ynfloed hawwe op hoe't se wurkje.
Op syn meast basale ûntwikkelet de auto in kaart fan syn omjouwing mei in array fan sensoren dy't ynformaasje leverje oer de rûte om him hinne en oare auto's op syn paad.
Dizze gegevens wurde dan analysearre troch in yngewikkeld masine-learsysteem, dat in set aksjes genereart foar de auto om út te fieren. Dizze gedrach wurdt regelmjittich feroare en bywurke as it systeem mear leart oer de omjouwing fan it auto.
Nettsjinsteande myn bêste ynspanningen om jo in oersjoch te presintearjen fan 'e arsjitektuer fan it autonome autosysteem, is d'r in protte mear bart efter de skermen.
Ik hoopje echt dat jo dizze kennis weardefol sille fine en der gebrûk fan meitsje.
Leave a Reply