Daptar eusi[Sumputkeun][Témbongkeun]
Sénsor sareng parangkat lunak digabungkeun dina kendaraan otonom pikeun nganapigasi, nyetir, sareng ngoperasikeun rupa-rupa kendaraan, kalebet motor, mobil, treuk, sareng drone.
Gumantung kana kumaha aranjeunna dikembangkeun atanapi dirancang, aranjeunna tiasa atanapi henteu peryogi bantosan supir.
Mobil otonom pinuh tiasa beroperasi sacara aman tanpa supir manusa. Sababaraha, kawas Google Waymo mobil, malah teu bisa boga setir.
Kendaraan sawaréh otonom, sapertos a Tesla, bisa nganggap kontrol lengkep kandaraan tapi mungkin perlu supir manusa pikeun mantuan lamun sistem ngajalankeun kana ragu.
Derajat anu béda tina otomatisasi diri kalebet dina mobil ieu, ti pituduh jalur sareng bantosan ngerem dugi ka prototipe anu mandiri sareng mandiri.
Tujuan tina mobil tanpa supir nyaéta nurunkeun lalu lintas, émisi, sareng tingkat kacilakaan.
Ieu mungkin sabab kandaraan otonom leuwih mahér dina aturan lalulintas ti jalma.
Pikeun drive mulus, informasi tangtu diperlukeun, kayaning lokasi mobil atawa objék caket dieu, jalur shortest na safest ka tujuan, sarta kapasitas pikeun ngajalankeun sistem nyetir.
Penting pikeun ngartos iraha sareng kumaha ngalaksanakeun tugas anu diperyogikeun.
Artikel ieu bakal nutupan loba taneuh, kaasup nu arsitéktur sistem pikeun mobil otonom, komponén anu diperyogikeun, sareng jaringan ad hoc kendaraan (VANET).
Komponén anu dipikabutuh pikeun Kendaraan Otonom
Kandaraan otonom ayeuna nganggo sababaraha sénsor, kalebet kaméra, GPS, unit pangukuran inersia (IMU), sonar, deteksi sareng jarak cahaya laser (lidar), deteksi radio sareng ranging (radar), navigasi sora, sareng ranging (sonar), sareng peta 3D.
Kalawan babarengan, sénsor sareng téknologi ieu nganalisis data sacara real-time pikeun ngontrol setir, akselerasi, sareng ngerem.
Sénsor radar ngabantosan pikeun ngalacak dimana mobil di sakurilingna. Kandaraan dibantuan ku sensor ultrasonik nalika parkir.
Téknologi anu katelah lidar diciptakeun ku ngagunakeun dua jinis sénsor. Ku reflecting pulsa cahaya kaluar lingkungan sabudeureun mobil, sensor lidar bisa ngadeteksi margins of roadways tur nangtukeun spidol jalur.
Ieu ogé ngingetkeun supir ngeunaan halangan anu padeukeut, sapertos kendaraan sanés, pejalan kaki, sareng sapédah.
Ukuran sareng jarak sadayana di sabudeureun mobil diukur nganggo téknologi lidar, anu ogé nyiptakeun peta 3D anu ngamungkinkeun kendaraan ningali sakulilingna sareng ngaidentipikasi résiko naon waé.
Henteu paduli waktos beurang, naha éta caang atanapi suram, éta ngalaksanakeun tugas anu saé pikeun ngarékam inpormasi dina sababaraha jinis cahaya ambien.
Mobil ngagunakeun kaméra, radar, sareng anteneu GPS, sareng lidar sareng kaméra, pikeun ngadeteksi sakulilingna sareng ngaidentipikasi lokasina.
Kaméra mariksa pejalan kaki, bikers, mobil, sareng halangan sanés bari ogé ngadeteksi sinyal lalu lintas, maca rambu sareng tanda jalan, sareng ngalacak kendaraan sanés.
Sanajan kitu, aranjeunna bisa boga waktu teuas dina taram atawa shadowy wewengkon. Kandaraan otonom tiasa ningali kamana jalanna ku ngagunakeun campuran lidar, radar, kaméra, anteneu GPS, sareng sénsor ultrasonik pikeun memetakan jalan di payuneunana sacara digital.
Arsitéktur Sistim-tingkat tinggi
Sensor penting, aktuator, hardware, sareng parangkat lunak didaptarkeun dina arsitéktur, anu ogé nunjukkeun sadayana mékanisme komunikasi atanapi protokol dina AV.
panenjo
Tahap ieu ngawengku ngidentipikasi lokasi AV anu aya hubunganana sareng lingkungan sareng sensing lingkungan di sabudeureun AV nganggo sababaraha sénsor.
AV ngagunakeun RADAR, LIDAR, kaméra, real-time kinetic (RTK), jeung sénsor séjén dina hambalan ieu. Modul pangakuan nampi data tina sénsor ieu sareng ngolahna saatos ngaliwat.
Sacara umum, AV diwangun ku sistem kontrol, LDWS, TSR, kanyahoan pangakuan halangan (UOR), posisi wahana jeung lokalisasi (VPL) modul, jsb.
Inpormasi gabungan dipasihkeun kana tahapan kaputusan sareng perencanaan saatos diolah.
Kaputusan & Perencanaan
Gerakan sareng paripolah AV diputuskeun, direncanakeun, sareng dikawasa dina léngkah ieu nganggo inpormasi anu ditampi nalika prosés persépsi.
Tahap ieu, anu bakal diwakilan ku otak, nyaéta dimana pilihan dilakukeun dina hal-hal sapertos perencanaan jalur, prediksi tindakan, ngahindarkeun halangan, jsb.
Pilihanna dumasar kana inpormasi anu ayeuna sareng sajarahna tiasa diaksés, kalebet data peta real-time, spésifikasi lalu lintas, tren, inpormasi pangguna, jsb.
Bisa aya modul log data anu ngalacak kasalahan sareng data pikeun dianggo engké.
pangawasan
modul kontrol executes operasi / lampah anu patali jeung kontrol fisik AV, kayaning setir, ngerem, akselerasi, jeung sajabana sanggeus narima informasi ti kaputusan jeung modul tata.
Chassis
Léngkah terakhir ngalibatkeun interaksi sareng bagian mékanis anu dipasang dina sasis, sapertos motor gear, motor setir, motor pedal rem, sareng motor pedal pikeun akselerator sareng rem.
Modul kontrol sinyal jeung ngatur sakabéh komponén ieu.
Ayeuna urang bakal ngobrol ngeunaan komunikasi umum hiji AV sateuacan ngobrol ngeunaan desain, operasi, sarta pamakéan rupa sensor konci.
RADAR
Dina AVs, RADAR dipaké pikeun nyeken lingkungan pikeun manggihan tur maluruh mobil jeung objék séjén.
RADAR sering dianggo dina tujuan militer sareng sipil, sapertos bandara atanapi sistem météorologi, sareng aranjeunna beroperasi dina spéktrum gelombang milimeter (mm-Wave).
Pita frékuénsi anu béda, kalebet 24, 60, 77, sareng 79 GHz, dianggo dina mobil kontemporer sareng gaduh rentang ukur 5 dugi ka 200 m [10].
Ku ngitung ToF antara sinyal dikirimkeun jeung gema balik, jarak antara AV jeung objék ditangtukeun.
Dina AVs, RADARs ngagunakeun sababaraha anteneu mikro anu nyiptakeun kumpulan lobus pikeun ningkatkeun resolusi rentang sareng sababaraha idéntifikasi target. mm-Wave RADAR tiasa akurat meunteun obyék jarak-deukeut dina sagala arah ku cara ngagunakeun varian dina shift Doppler kusabab paningkatan penetrability sareng bandwidth anu langkung ageung.
Kusabab radar-gelombang mm gaduh panjang gelombang anu langkung panjang, aranjeunna gaduh kamampuan anti-blocking sareng anti-polusi anu ngamungkinkeun aranjeunna tiasa fungsina dina hujan, salju, kabut, sareng cahaya redup.
Sajaba ti, shift Doppler bisa dipaké pikeun ngitung laju relatif via mm-Wave radar. Kusabab kamampuanana, radar-gelombang mm cocog pisan pikeun rupa-rupa aplikasi AV, kalebet deteksi halangan, sareng pangakuan pejalan kaki sareng kendaraan.
Sénsor ultrasonik
Sénsor ieu dianggo dina rentang 20–40 kHz sareng nganggo gelombang ultrasonik. Mémbran magneto-résistif anu dipaké pikeun ngukur jarak obyék ngahasilkeun gelombang ieu.
Ku ngitung time-of-flight (ToF) tina gelombang anu dipancarkeun kana sinyal echoed, jarakna ditangtukeun. Kisaran has sensor ultrasonik kirang ti 3 méter.
Kaluaran sénsor disegerkeun unggal 20 mdet, anu nyegah éta saluyu sareng sarat QoS anu ketat ITS. Sensor ieu gaduh rentang deteksi sinar anu relatif leutik sareng diarahkeun.
Ku alatan éta, pikeun meunangkeun visi full-widang, loba sensor diperlukeun. Nanging, seueur sénsor anu bakal berinteraksi sareng tiasa nyababkeun kasalahan anu signifikan.
LiDAR
Spéktrum 905 sareng 1550 nm dianggo dina LiDAR. Kusabab panon manusa rentan ka ruksakna rétina tina rentang 905 nm, LiDAR ayeuna beroperasi dina pita 1550 nm pikeun ngurangan karuksakan rétina.
Nepi ka 200 méter nyaéta rentang kerja maksimum LiDAR. Solid-state, 2D, sareng 3D LiDAR mangrupikeun subkategori LiDAR anu béda.
Sinar laser tunggal disebarkeun dina eunteung anu muter gancang dina LiDAR 2D. Ku cara nempatkeun sababaraha laser dina pod, a LiDAR 3D bisa acquire gambar 3D tina sakuliling.
Éta parantos nunjukkeun yén sistem LiDAR sisi jalan ngirangan jumlah tabrakan kendaraan-ka-pedestrian (V2P) dina zona simpang sareng non-simpang.
Éta ngagunakeun sistem LiDAR 16-jalur, sacara real-time, efektif sacara komputasi.
Disarankeun ngagunakeun auto-encoder jero jieunan jaringan neural (DA-ANN), anu ngahontal akurasi 95% dina rentang 30 m.
Dina, éta nunjukkeun kumaha mesin vektor rojongan (SVM) -algoritma basis digabungkeun jeung 64-garis 3D LiDAR bisa ningkatkeun pangakuan pedestrian.
Sanaos gaduh akurasi pangukuran sareng visi 3D anu langkung saé tibatan radar Gelombang mm, LiDAR ngalaksanakeun kirang saé dina cuaca anu parah kalebet kabut, salju, sareng hujan.
kaméra
Gumantung kana panjang gelombang alat, kaméra dina AVs tiasa boh infra red- atawa dumasar-cahaya katempo.
Alat anu gandeng muatan (CCD) sareng sénsor gambar logam-oksida-semikonduktor (CMOS) pelengkap dipaké dina kaméra (CMOS).
Gumantung kana kualitas lensa, jangkauan maksimum kaméra kira-kira 250 m. Tilu pita anu dianggo ku kaméra anu katingali—Beureum, Héjo, sareng Biru—dipisahkeun ku panjang gelombang anu sami sareng panon manusa, atanapi 400-780 nm (RGB).
Dua kaméra VIS gandeng ku panjang fokus ngadegkeun pikeun nyieun saluran anyar nu ngandung informasi jero (D), sahingga pikeun kreasi visi stereoscopic.
Panempoan 3D tina daérah sakuriling kendaraan tiasa didapet berkat kamampuan ieu ngalangkungan kaméra (RGB-D).
Sénsor pasip anu panjang gelombangna antara 780 nm sareng 1 mm dianggo ku kaméra infra red (IR). Dina katerangan puncak, sénsor IR dina AV nawiskeun kontrol visual.
Kaméra ieu ngabantosan AV kalayan pangenal obyék, kontrol tampilan sisi, ngarékam kacilakaan, sareng BSD. Tapi, dina cuaca anu goréng, sapertos salju, kabut, sareng kaayaan cahaya anu robih, kinerja kaméra robih.
Kauntungan utama kaméra nyaéta kamampuan pikeun ngumpulkeun sareng ngarékam tékstur, distribusi warna, sareng bentuk lingkungan.
Sistem Satelit Navigasi Global sareng Sistem Posisi Global, Unit Ukur Inersia
Téknologi ieu ngabantosan AV dina nganapigasi ku cara nunjukkeun lokasi anu tepat. Sakumpulan satelit dina orbit sabudeureun beungeut planét dipaké ku GNSS pikeun lokalisasi.
Sistem nyimpen data ngeunaan lokasi AV, laju, sareng waktos anu tepat.
Gawéna ku cara ngitung ToF antara sinyal anu ditampi sareng émisi satelit. Koordinat Global Positioning System (GPS) sering dianggo pikeun kéngingkeun lokasi AV.
Koordinat anu diekstrak GPS henteu salawasna akurat, sareng biasana nambihan kasalahan posisional kalayan nilai rata-rata 3 m sareng variasi standar 1 m.
Dina kaayaan métropolitan, kinerja langkung parah, kalayan kasalahan dina lokasi dugi ka 20 m, sareng dina kaayaan anu parah, kasalahan posisi GPS kirang langkung 100 m.
Salaku tambahan, AV tiasa nganggo sistem RTK pikeun nangtoskeun posisi kendaraan.
Dina AVs, posisi jeung arah kandaraan ogé bisa ditangtukeun ngagunakeun dead reckoning (DR) jeung posisi inersia.
Fusion sénsor
Pikeun manajemén kendaraan anu leres sareng kasalametan, AV kedah nampi pangetahuan anu tepat, real-time ngeunaan lokasi, status, sareng faktor kendaraan sanés sapertos beurat, stabilitas, laju, jsb.
Inpo ieu kudu dikumpulkeun ku AVs ngagunakeun rupa-rupa sensor.
Ku ngahijikeun data anu dicandak tina sababaraha sénsor, téknik fusi sénsor digunakeun pikeun ngahasilkeun inpormasi anu koheren.
Métode ieu ngamungkinkeun sintésis data anu teu diolah anu dicandak tina sumber pelengkap.
Hasilna, sensor fusi ngamungkinkeun AV pikeun akurat ngarti sabudeureunana ku merging sakabeh data mangpaat dikumpulkeun ti sagala rupa sensor.
Rupa-rupa algoritma, kalebet saringan Kalman sareng saringan Bayesian, dianggo pikeun ngalaksanakeun prosés fusi dina AV.
Kusabab dipaké dina sababaraha aplikasi, kaasup tracking RADAR, sistem navigasi satelit, sarta odometry optik, Kalman filter katempona krusial pikeun wahana pikeun beroperasi otonom.
Jaringan Ad-Hoc Kendaraan (VANETs)
VANET mangrupikeun subkelas anyar jaringan ad hoc mobile anu sacara spontan tiasa nyiptakeun jaringan alat sélulér / kendaraan. Komunikasi kandaraan-ka-kandaraan (V2V) sareng kandaraan-ka-infrastruktur (V2I) tiasa dianggo sareng VANET.
Tujuan utama téknologi sapertos kitu nyaéta pikeun ningkatkeun kaamanan jalan; contona, dina kaayaan bahaya kayaning kacilakaan sarta macet lalulintas, mobil bisa interaksi saling jeung jaringan pikeun relay informasi krusial.
Ieu mangrupikeun komponén utama téknologi VANET:
- OBU (on-board unit): Ieu sistem tracking dumasar GPS disimpen dina unggal kandaraan anu ngamungkinkeun aranjeunna pikeun berinteraksi sareng nu sejen tur kalawan roadside unit (RSU). OBU dilengkepan ku sababaraha komponén éléktronik, kalebet prosésor paréntah sumber daya (RCP), alat sénsor, sareng antar pangguna, pikeun meunangkeun informasi penting. Tujuan utami nyaéta ngagunakeun jaringan nirkabel pikeun komunikasi antara sababaraha RSU sareng OBU.
- Unit Tepi Jalan (RSU): RSU mangrupikeun unit komputer tetep anu diposisikan dina titik-titik tepat di jalan, tempat parkir, sareng simpang. Tujuan utama na nyaéta pikeun ngaitkeun kendaraan otonom ka infrastruktur, sareng éta ogé ngabantosan lokalisasi kendaraan. Salaku tambahan, éta tiasa dianggo pikeun ngaitkeun kendaraan ka RSU sanés anu ngagunakeun sababaraha rupa topologi jaringan. Salaku tambahan, aranjeunna parantos dijalankeun dina sumber énergi ambien kalebet tanaga surya.
- Otoritas dipercanten (TA): Éta mangrupikeun badan anu ngatur unggal léngkah tina prosés VANETs, mastikeun yén ngan ukur RSU sareng OBU kendaraan anu sah tiasa ngadaptar sareng berinteraksi. Ku confirming OBU ID na authenticating wahana, eta nawarkeun kaamanan. Salaku tambahan, éta mendakan komunikasi anu ngabahayakeun sareng paripolah ganjil.
VANET dianggo pikeun komunikasi kendaraan, anu kalebet komunikasi V2V, V2I, sareng V2X.
Kendaraan 2 Komunikasi Kendaraan
Kamampuhan mobil pikeun ngobrol sareng silih tukeur inpormasi penting ngeunaan kamacetan lalu lintas, kacilakaan, sareng larangan laju katelah komunikasi antar kendaraan (IVC).
Komunikasi V2V bisa nyieun jaringan ku cara ngahijikeun rupa-rupa titik (Kandaraan) babarengan ngagunakeun topologi bolong, boh parsial atawa pinuh.
Éta téh categorized salaku single-hop (SIVC) atawa multi-hop (MIVC) sistem gumantung kana sabaraha hops dipaké pikeun komunikasi antar-kandaraan.
Nalika MIVC tiasa dianggo pikeun komunikasi jarak jauh, sapertos ngawaskeun lalu lintas, SIVC tiasa dianggo pikeun aplikasi jarak pondok sapertos ngahijikeun jalur, ACC, jsb.
Seueur kauntungan, kalebet BSD, FCWS, ngerem darurat otomatis (AEB), sareng LDWS, ditawarkeun ngalangkungan komunikasi V2V.
Kandaraan 2 Komunikasi Infrastruktur
Mobil tiasa komunikasi sareng RSU ngalangkungan prosés anu katelah komunikasi sisi jalan-ka-kandaraan (RVC). Éta ngabantosan ngadeteksi méter parkir, kaméra, spidol jalur, sareng sinyal lalu lintas.
Sambungan ad hoc, nirkabel, sareng bidirectional antara mobil sareng infrastruktur.
Pikeun administrasi sareng pangawasan lalu lintas, data infrastruktur dianggo. Éta dianggo pikeun nyaluyukeun sababaraha parameter laju anu ngamungkinkeun mobil ngamaksimalkeun ékonomi bahan bakar sareng ngatur aliran lalu lintas.
Sistem RVC bisa dipisahkeun kana Sparse RVC (SRVC) jeung Ubiquitous RVC gumantung kana infrastruktur (URVC).
Sistem SRVC ngan ukur nawiskeun jasa komunikasi di hotspot, sapertos milarian tempat parkir atanapi SPBU, sedengkeun sistem URVC nawiskeun liputan sapanjang jalur, bahkan dina kecepatan anu luhur.
Pikeun ngajamin jangkauan jaringan, sistem URVC peryogi investasi anu ageung.
kandaraan 2 Sagalana Komunikasi
Mobil tiasa nyambung sareng éntitas sanés ngalangkungan V2X, kalebet pejalan kaki, objék sisi jalan, alat, sareng Grid (V2P, V2R, sareng V2D) (V2G).
Ngagunakeun komunikasi jenis ieu, supir bisa nyingkahan nganiaya pejalan kaki di-resiko, cyclists, sarta pengendara motor.
Sistem Pedestrian Collision Warning (PCW) tiasa ngingetkeun supir panumpang sisi jalan sateuacan tabrakan musibah lumangsung berkat komunikasi V2X.
Pikeun ngirim pesen penting pikeun pejalan kaki, PCW tiasa ngamangpaatkeun Bluetooth atanapi Near Field Communication (NFC) smartphone.
kacindekan
Seueur téknologi anu dianggo pikeun ngawangun mobil otonom tiasa gaduh dampak anu ageung pikeun kumaha aranjeunna beroperasi.
Dina dasarna, mobil ngembangkeun peta sakulilingna nganggo sababaraha sénsor anu nyayogikeun inpormasi ngeunaan rute di sakurilingna sareng kendaraan sanés dina jalurna.
Data ieu lajeng dianalisis ku sistem mesin-learning pajeulit, nu dibangkitkeun sakumpulan lampah pikeun mobil ngaéksekusi. Paripolah ieu rutin dirobih sareng diénggalan nalika sistem diajar langkung seueur ngeunaan sakuliling kendaraan.
Sanaos usaha anu saé pikeun nampilkeun anjeun gambaran ngeunaan arsitéktur sistem kendaraan otonom, seueur deui anu lumangsung di balik layar.
Abdi ngarep pisan anjeun bakal mendakan pangaweruh ieu berharga sareng ngamangpaatkeunana.
Leave a Reply