Orodha ya Yaliyomo[Ficha][Onyesha]
Sensorer na programu zimeunganishwa katika magari yanayojiendesha ili kusogeza, kuelekeza, na kuendesha aina mbalimbali za magari, ikiwa ni pamoja na pikipiki, magari, malori na ndege zisizo na rubani.
Kulingana na jinsi zilivyotengenezwa au kutengenezwa, zinaweza kuhitaji au zisihitaji usaidizi wa madereva.
Magari yenye uhuru kamili yanaweza kufanya kazi kwa usalama bila madereva ya kibinadamu. Baadhi, kama Waymo wa Google gari, haikuweza hata kuwa na usukani.
Gari inayojiendesha kwa kiasi, kama vile a Tesla, inaweza kuchukua udhibiti kamili wa gari lakini inaweza kuhitaji dereva wa kibinadamu kusaidia ikiwa mfumo una shaka.
Digrii tofauti za uwekaji otomatiki zimejumuishwa kwenye magari haya, kutoka kwa mwongozo wa njia na usaidizi wa breki hadi prototypes huru, za kujiendesha.
Madhumuni ya magari yasiyo na dereva ni kupunguza trafiki, uzalishaji na viwango vya ajali.
Hili linawezekana kwa sababu magari yanayojiendesha ni mahiri zaidi katika kufuata kanuni za trafiki kuliko watu.
Kwa uendeshaji laini, maelezo fulani ni muhimu, kama vile eneo la gari au vitu vyovyote vilivyo karibu, njia fupi na salama zaidi ya kulengwa, na uwezo wa kuendesha mfumo wa kuendesha gari.
Ni muhimu kuelewa ni lini na jinsi ya kutekeleza majukumu muhimu.
Nakala hii itashughulikia mambo mengi, pamoja na usanifu wa mfumo kwa magari yanayojiendesha, vipengele vinavyohitajika, na mitandao ya dharula ya magari (VANETs).
Vipengele muhimu vinavyohitajika kwa Gari la Kujiendesha
Magari ya kisasa yanayojiendesha yanatumia vitambuzi mbalimbali, ikiwa ni pamoja na kamera, GPS, vitengo vya kipimo cha inertial (IMUs), sonar, utambuzi wa mwanga wa leza na masafa (lidar), utambuzi wa redio na kuanzia (rada), usogezaji wa sauti, na kuanzia (sonar), na Ramani za 3D.
Kwa pamoja, vitambuzi na teknolojia hizi huchanganua data katika muda halisi ili kudhibiti uendeshaji, uongezaji kasi na breki.
Vihisi vya rada husaidia kufuatilia mahali zilipo magari yanayozunguka. Magari yanasaidiwa na sensorer za ultrasonic wakati wa maegesho.
Teknolojia inayojulikana kama lidar iliundwa kwa kutumia aina zote mbili za vitambuzi. Kwa kuakisi mipigo ya mwanga kutoka kwenye mazingira yanayozunguka gari, vitambuzi vya lidar vinaweza kutambua kando ya njia za barabara na kutambua alama za njia.
Hizi pia huwaonya madereva juu ya vizuizi vilivyo karibu, kama vile magari mengine, watembea kwa miguu, na baiskeli.
Ukubwa na umbali wa kila kitu karibu na gari hupimwa kwa kutumia teknolojia ya lidar, ambayo pia huunda ramani ya 3D ambayo inaruhusu gari kuona mazingira yake na kutambua hatari yoyote.
Bila kujali wakati wa siku, iwe ni angavu au huzuni, hufanya kazi nzuri sana ya kurekodi taarifa katika aina tofauti za mwangaza.
Gari hilo hutumia kamera, rada na antena za GPS, pamoja na lidar na kamera, kutambua mazingira yake na kutambua mahali lilipo.
Kamera hukagua watembea kwa miguu, waendesha baiskeli, magari na vikwazo vingine huku pia ikitambua ishara za trafiki, kusoma alama na alama za barabarani, na kufuatilia magari mengine.
Hata hivyo, wanaweza kuwa na wakati mgumu katika maeneo ya giza au kivuli. Gari linalojiendesha linaweza kuona linapoenda kwa kutumia mchanganyiko wa lida, rada, kamera, antena za GPS na vihisi vya angani ili kuweka ramani iliyo mbele yake kidigitali.
Usanifu wa Mfumo wa hali ya juu
Vihisi muhimu, viamilisho, maunzi na programu vimeorodheshwa katika usanifu, ambayo pia inaonyesha utaratibu mzima wa mawasiliano au itifaki katika AVs.
Mtazamo
Hatua hii inajumuisha kutambua eneo la AV kuhusiana na mazingira na kuhisi mazingira karibu na AV kwa kutumia vitambuzi mbalimbali.
AV hutumia RADAR, LIDAR, kamera, kinetic ya wakati halisi (RTK), na vitambuzi vingine katika hatua hii. Moduli za utambuzi hupokea data kutoka kwa vitambuzi hivi na kuichakata baada ya kuipitisha.
Kwa ujumla, AV ina mfumo wa udhibiti, LDWS, TSR, utambuzi wa vikwazo visivyojulikana (UOR), moduli ya nafasi ya gari na ujanibishaji (VPL), nk.
Taarifa zilizounganishwa hutolewa kwa hatua ya kufanya maamuzi na kupanga baada ya kushughulikiwa.
Uamuzi na Mipango
Mienendo na tabia ya AV huamuliwa, kupangwa, na kudhibitiwa katika hatua hii kwa kutumia taarifa iliyopokelewa wakati wa mchakato wa utambuzi.
Hatua hii, ambayo ubongo ungewakilisha, ndipo uchaguzi unafanywa kuhusu mambo kama vile kupanga njia, utabiri wa hatua, kuepusha vizuizi, n.k.
Chaguo linatokana na maelezo ambayo yanafikiwa sasa na kihistoria, ikiwa ni pamoja na data ya ramani ya wakati halisi, maelezo ya trafiki, mitindo, maelezo ya mtumiaji, n.k.
Kunaweza kuwa na moduli ya kumbukumbu ya data ambayo hufuatilia makosa na data kwa matumizi ya baadaye.
Kudhibiti
Moduli ya udhibiti hutekeleza shughuli/vitendo vinavyohusiana na udhibiti wa kimwili wa AV, kama vile uendeshaji, breki, kuongeza kasi, n.k. baada ya kupokea taarifa kutoka kwa uamuzi na moduli ya kupanga.
Chassier
Hatua ya mwisho inahusisha kuingiliana na sehemu za mitambo zilizobandikwa kwenye chasi, kama vile mori ya gia, injini ya usukani, injini ya kanyagio ya breki, na injini za kanyagio kwa kichapuzi na breki.
Moduli ya udhibiti inaashiria na kudhibiti vipengele hivi vyote.
Sasa tutazungumza juu ya mawasiliano ya jumla ya AV kabla ya kuzungumza juu ya muundo, operesheni, na utumiaji wa vihisi muhimu mbalimbali.
RAIS
Katika AV, RADAR hutumiwa kuchanganua mazingira ili kupata na kupata magari na vitu vingine.
RADAR mara nyingi hutumika kwa madhumuni ya kijeshi na kiraia, kama vile viwanja vya ndege au mifumo ya hali ya hewa, na hufanya kazi katika wigo wa mawimbi ya milimita (mm-Wave).
Mikanda tofauti ya masafa, ikiwa ni pamoja na 24, 60, 77, na 79 GHz, hutumiwa katika magari ya kisasa na yana kipimo cha meta 5 hadi 200 [10].
Kwa kuhesabu ToF kati ya ishara iliyopitishwa na echo iliyorejeshwa, umbali kati ya AV na kitu imedhamiriwa.
Katika AV, RADAR hutumia safu ya antena ndogo ambazo huunda mkusanyiko wa lobes ili kuboresha ubora wa masafa na utambuzi wa lengwa nyingi. mm-Wave RADAR inaweza kutathmini kwa usahihi vitu vya masafa ya karibu katika mwelekeo wowote kwa kutumia tofauti katika shifti ya Doppler kutokana na kuongezeka kwake kupenya na kipimo data kikubwa.
Kwa kuwa rada za mm-Wave zina urefu mrefu wa mawimbi, zina uwezo wa kuzuia kuzuia na kuzuia uchafuzi unaoziwezesha kufanya kazi kwenye mvua, theluji, ukungu na mwanga mdogo.
Zaidi ya hayo, shift ya Doppler inaweza kutumika kukokotoa kasi ya jamaa kupitia rada za mm-Wave. Kutokana na uwezo wake, rada za mm-Wave zinafaa kwa ajili ya programu mbalimbali za AV, ikiwa ni pamoja na kutambua vizuizi, utambuzi wa watembea kwa miguu na gari.
Sensorer za Ultrasonic
Vihisi hivi hufanya kazi katika safu ya 20-40 kHz na hutumia mawimbi ya ultrasonic. Utando unaokinza sumaku unaotumika kupima umbali wa kitu huzalisha mawimbi haya.
Kwa kuhesabu muda wa kukimbia (ToF) wa wimbi lililotolewa kwa ishara iliyopigwa, umbali umeamua. Aina ya kawaida ya sensorer za ultrasonic ni chini ya mita 3.
Toleo la kihisi husasishwa kila baada ya ms 20, ambayo huizuia kuendana na mahitaji makali ya QoS ya ITS. Sensorer hizi zina safu ndogo ya kutambua boriti na zinaelekezwa.
Kwa hivyo, ili kupata maono kamili ya uwanja, sensorer nyingi zinahitajika. Walakini, vitambuzi vingi vitaingiliana na vinaweza kusababisha makosa makubwa ya anuwai.
LiDAR
Mtazamo wa 905 na 1550 nm hutumiwa katika LiDAR. Kwa kuwa jicho la mwanadamu linaweza kuathiriwa na uharibifu wa retina kutoka kwa safu ya 905 nm, LiDAR ya sasa inafanya kazi katika bendi ya 1550 nm ili kupunguza uharibifu wa retina.
Hadi mita 200 ndio safu ya juu zaidi ya kufanya kazi ya LiDAR. Imara-hali, 2D, na 3D LiDAR ni kategoria tofauti za LiDAR.
Boriti moja ya leza hutawanywa juu ya kioo kinachozunguka kwa kasi katika 2D LiDAR. Kwa kuweka leza kadhaa kwenye ganda, 3D LiDAR inaweza kupata picha ya 3D ya mazingira.
Imethibitishwa kuwa mfumo wa LiDAR kando ya barabara hupunguza idadi ya migongano ya watembea kwa miguu (V2P) katika maeneo ya makutano na yasiyo ya makutano.
Inatumia mfumo wa LiDAR wa laini 16, wa muda halisi, unaofanya kazi kimahesabu.
Inapendekezwa kutumia kisimbaji cha kina kiotomatiki bandia neural mtandao (DA-ANN), ambayo inafanikisha usahihi wa 95% katika masafa ya mita 30.
Katika, inaonyeshwa jinsi algorithm ya msingi ya mashine ya vekta (SVM) pamoja na LiDAR ya mistari 64 ya 3D inaweza kuboresha utambuzi wa watembea kwa miguu.
Licha ya kuwa na usahihi bora wa kipimo na mwonekano wa 3D kuliko rada ya mm-Wave, LiDAR haifanyi kazi vizuri katika hali mbaya ya hewa ikiwa ni pamoja na ukungu, theluji na mvua.
Kamera
Kulingana na urefu wa mawimbi ya kifaa, kamera katika AV inaweza kuwa ya infrared- au inayoonekana-msingi-mwanga.
Kifaa kilichounganishwa chaji (CCD) na vitambuzi vya picha vya ziada vya metal-oksidi-semiconductor (CMOS) hutumiwa kwenye kamera (CMOS).
Kulingana na ubora wa lenzi, upeo wa juu wa kamera ni karibu 250 m. Bendi tatu zinazotumiwa na kamera zinazoonekana—Nyekundu, Kijani, na Bluu—zimetenganishwa kwa urefu sawa na wa jicho la mwanadamu, au 400–780 nm (RGB).
Kamera mbili za VIS zimeunganishwa na urefu wa kulenga uliowekwa ili kuunda kituo kipya ambacho kina maelezo ya kina (D), kuruhusu kuundwa kwa maono ya stereoscopic.
Mwonekano wa 3D wa eneo linalozunguka gari unaweza kupatikana kutokana na uwezo huu kupitia kamera (RGB-D).
Vihisi tulivu vyenye urefu wa kati ya nm 780 na 1 mm hutumiwa na kamera ya infrared (IR). Katika uangazaji wa kilele, vitambuzi vya IR katika AVs hutoa udhibiti wa kuona.
Kamera hii inasaidia AV na utambuzi wa kitu, udhibiti wa mtazamo wa upande, kurekodi ajali na BSD. Hata hivyo, katika hali mbaya ya hewa, kama vile theluji, ukungu, na hali ya mwanga inayobadilika, utendakazi wa kamera hubadilika.
Faida kuu za kamera ni uwezo wake wa kukusanya na kurekodi kwa usahihi umbile, usambazaji wa rangi na umbo la mazingira.
Mfumo wa Satellite ya Urambazaji Ulimwenguni na Mfumo wa Kuweka Nafasi Ulimwenguni, Kitengo cha Kipimo cha Inertial
Teknolojia hii inasaidia AV katika kuabiri kwa kubainisha eneo lake mahususi. Kundi la satelaiti katika obiti kuzunguka uso wa sayari hutumiwa na GNSS kufanya ujanibishaji.
Mfumo huhifadhi data kuhusu eneo la AV, kasi na wakati mahususi.
Inafanya kazi kwa kubaini ToF kati ya mawimbi yaliyopokelewa na utoaji wa setilaiti. Viwianishi vya Global Positioning System (GPS) hutumiwa mara nyingi kupata eneo la AV.
Viwianishi vilivyotolewa na GPS si sahihi kila wakati, na kwa kawaida huongeza hitilafu ya nafasi yenye thamani ya wastani ya mita 3 na tofauti ya kawaida ya 1 m.
Katika hali ya miji mikuu, utendakazi unazidi kuzorota, na hitilafu katika eneo la hadi m 20, na katika hali fulani kali, hitilafu ya nafasi ya GPS ni takriban 100 m.
Zaidi ya hayo, AVs zinaweza kutumia mfumo wa RTK ili kubainisha kwa usahihi nafasi ya gari.
Katika AVs, nafasi na mwelekeo wa gari pia inaweza kuamua kwa kutumia hesabu iliyokufa (DR) na nafasi ya inertial.
Mchanganyiko wa Sensorer
Kwa usimamizi na usalama ufaao wa gari, AV ni lazima zipate ujuzi sahihi, wa wakati halisi wa eneo, hali na vipengele vingine vya gari kama vile uzito, uthabiti, kasi n.k.
Taarifa hii lazima ikusanywe na AV kwa kutumia vitambuzi mbalimbali.
Kwa kuunganisha data iliyopatikana kutoka kwa vitambuzi kadhaa, mbinu ya muunganisho wa kihisi hutumika kutoa maelezo madhubuti.
Mbinu hiyo inaruhusu uchanganuzi wa data ambayo haijachakatwa iliyopatikana kutoka kwa vyanzo vya ziada.
Kwa hivyo, muunganisho wa kihisi huwezesha AV kuelewa kwa usahihi mazingira yake kwa kuunganisha data zote muhimu zilizokusanywa kutoka kwa vitambuzi mbalimbali.
Aina tofauti za algoriti, ikijumuisha vichujio vya Kalman na vichungi vya Bayesian, hutumiwa kutekeleza mchakato wa muunganisho katika AV.
Kwa sababu inatumika katika programu nyingi, ikiwa ni pamoja na ufuatiliaji wa RADAR, mifumo ya urambazaji ya setilaiti, na odometry ya macho, kichujio cha Kalman kinaonekana kuwa muhimu kwa gari kufanya kazi kwa uhuru.
Mitandao ya Ad-Hoc ya Magari (VANETs)
VANET ni aina mpya ya mitandao ya dharula ya rununu ambayo inaweza kuunda mtandao wa vifaa/magari ya rununu moja kwa moja. Mawasiliano ya gari kwa gari (V2V) na gari-kwa-miundombinu (V2I) yanawezekana kwa VANETs.
Lengo la msingi la teknolojia hiyo ni kuongeza usalama barabarani; kwa mfano, katika hali hatari kama vile ajali na msongamano wa magari, magari yanaweza kuingiliana na mtandao ili kupeana taarifa muhimu.
Zifuatazo ni sehemu kuu za teknolojia ya VANET:
- OBU (kitengo cha ubaoni): Ni mfumo wa ufuatiliaji unaotegemea GPS uliowekwa katika kila gari unaowaruhusu kuingiliana na wengine na vitengo vya kando ya barabara (RSU). OBU ina vifaa kadhaa vya kielektroniki, pamoja na kichakataji cha amri ya rasilimali (RCP), vifaa vya sensorer, na. miingiliano ya mtumiaji, kupata taarifa muhimu. Kusudi lake kuu ni kutumia mtandao usio na waya kuwasiliana kati ya RSU nyingi na OBU.
- Kitengo cha Barabarani (RSU): RSU ni vitengo vya kompyuta vilivyowekwa ambavyo vimewekwa katika maeneo mahususi kwenye mitaa, maeneo ya kuegesha magari na makutano. Kusudi lake kuu ni kuunganisha magari yanayojitegemea na miundombinu, na pia husaidia na ujanibishaji wa magari. Zaidi ya hayo, inaweza kutumika kuunganisha gari na RSU nyingine kwa kutumia anuwai topolojia za mtandao. Zaidi ya hayo, zimekuwa zikiendeshwa kwenye vyanzo vya nishati iliyoko ikiwa ni pamoja na nishati ya jua.
- Mamlaka Inayoaminika (TA): Ni shirika linalodhibiti kila hatua ya mchakato wa VANETs, na kuhakikisha kuwa RSU halali pekee na OBU za magari ndizo zinazoweza kusajiliwa na kuingiliana. Kwa kuthibitisha kitambulisho cha OBU na kuthibitisha gari, inatoa usalama. Zaidi ya hayo, hupata mawasiliano mabaya na tabia isiyo ya kawaida.
VANET hutumiwa kwa mawasiliano ya magari, ambayo ni pamoja na mawasiliano ya V2V, V2I, na V2X.
Mawasiliano ya Gari 2
Uwezo wa magari kuzungumza na kubadilishana taarifa muhimu kuhusu msongamano wa magari, ajali na vizuizi vya kasi hujulikana kama mawasiliano kati ya magari (IVC).
Mawasiliano ya V2V yanaweza kuunda mtandao kwa kuunganisha nodi mbalimbali (Magari) pamoja kwa kutumia topolojia ya matundu, ama sehemu au kamili.
Zimeainishwa kama mifumo ya single-hop (SIVC) au multi-hop (MIVC) kulingana na jinsi humle nyingi hutumika kwa mawasiliano kati ya gari.
Ingawa MIVC inaweza kutumika kwa mawasiliano ya masafa marefu, kama vile ufuatiliaji wa trafiki, SIVC inaweza kutumika kwa programu za masafa mafupi kama vile kuunganisha njia, ACC, n.k.
Manufaa mengi, ikiwa ni pamoja na BSD, FCWS, breki ya dharura ya kiotomatiki (AEB), na LDWS, hutolewa kupitia mawasiliano ya V2V.
Mawasiliano ya Miundombinu ya Gari 2
Magari yanaweza kuwasiliana na RSUs kupitia mchakato unaojulikana kama mawasiliano ya barabara hadi gari (RVC). Inasaidia katika kutambua mita za maegesho, kamera, alama za njia, na ishara za trafiki.
Muunganisho wa dharula, usiotumia waya, na wa pande mbili kati ya magari na miundombinu.
Kwa usimamizi na usimamizi wa trafiki, data ya miundombinu inatumika. Zinatumika kurekebisha vigezo mbalimbali vya kasi vinavyoruhusu magari kuongeza uchumi wa mafuta na kudhibiti mtiririko wa trafiki.
Mfumo wa RVC unaweza kugawanywa kuwa Sparse RVC (SRVC) na Ubiquitous RVC kulingana na miundombinu (URVC).
Mfumo wa SRVC unatoa huduma za mawasiliano katika maeneo ya karibu pekee, kama vile kupata nafasi wazi za maegesho au vituo vya petroli, ilhali mfumo wa URVC hutoa huduma katika njia nzima, hata kwa kasi ya juu.
Ili kuhakikisha upatikanaji wa mtandao, mfumo wa URVC unahitaji uwekezaji mkubwa.
Gari 2 Kila kitu Mawasiliano
Gari linaweza kuunganishwa na vyombo vingine kupitia V2X, ikijumuisha watembea kwa miguu, vitu vya kando ya barabara, vifaa na Gridi (V2P, V2R, na V2D) (V2G).
Kwa kutumia aina hii ya mawasiliano, madereva wanaweza kuepuka kugonga watembea kwa miguu walio hatarini, waendesha baiskeli, na waendesha pikipiki.
Mfumo wa Tahadhari ya Mgongano wa Watembea kwa miguu (PCW) unaweza kumwonya dereva wa abiria wa kando ya barabara kabla ya mgongano mkubwa kutokea kutokana na mawasiliano ya V2X.
Ili kutuma ujumbe muhimu kwa watembea kwa miguu, PCW inaweza kufaidika na Bluetooth ya simu mahiri au Mawasiliano ya Uga wa Karibu (NFC).
Hitimisho
Teknolojia nyingi zinazotumiwa kuunda magari yanayojiendesha zinaweza kuwa na athari kubwa juu ya jinsi yanavyofanya kazi.
Kwa msingi wake, gari hutengeneza ramani ya mazingira yake kwa kutumia safu ya vitambuzi vinavyotoa maelezo kuhusu njia inayolizunguka na magari mengine kwenye njia yake.
Data hii kisha inachambuliwa na mfumo mgumu wa kujifunza kwa mashine, ambao hutoa seti ya vitendo ili gari litekeleze. Tabia hizi hubadilishwa na kusasishwa mara kwa mara mfumo unapojifunza zaidi kuhusu mazingira ya gari.
Licha ya juhudi zangu nzuri za kukuletea muhtasari wa usanifu wa mfumo wa magari unaojiendesha, kuna mengi zaidi yanayoendelea nyuma ya pazia.
Natumai kwa dhati utapata maarifa haya kuwa ya thamani na kuyatumia.
Acha Reply