Mundarija[Yashirish][Show]
Datchiklar va dasturiy ta'minot avtonom transport vositalarida turli xil transport vositalari, jumladan, mototsikllar, avtomobillar, yuk mashinalari va dronlarni boshqarish, boshqarish va boshqarish uchun birlashtirilgan.
Ular qanday ishlab chiqilgan yoki ishlab chiqilganiga qarab, ular haydovchining yordamini talab qilishi yoki talab qilmasligi mumkin.
To'liq avtonom avtomobillar haydovchilarsiz xavfsiz ishlashi mumkin. Ba'zilar kabi Google kompaniyasining Waymo avtomobil, hatto rulga ham ega bo'lmagan.
Qisman avtonom avtomobil, masalan, a Tesla, avtomobilni to'liq boshqarishni o'z zimmasiga olishi mumkin, lekin tizimda shubha tug'ilsa, yordam berish uchun inson haydovchisi kerak bo'lishi mumkin.
Ushbu avtomobillarda o'z-o'zini avtomatlashtirishning turli darajalari mavjud, ular qatorni boshqarish va tormozlash yordamidan tortib, to'liq mustaqil, o'zini o'zi boshqaradigan prototiplargacha.
Haydovchisiz avtomobillarning maqsadi tirbandlik, chiqindilar va baxtsiz hodisalar darajasini kamaytirishdir.
Bu mumkin, chunki avtonom transport vositalari odamlarga qaraganda yo'l harakati qoidalariga ko'proq mos keladi.
To'g'ri haydash uchun ma'lum ma'lumotlar kerak, masalan, avtomobil yoki yaqin atrofdagi ob'ektlar, manzilga bo'lgan eng qisqa va xavfsiz yo'l va haydash tizimini boshqarish qobiliyati.
Kerakli vazifalarni qachon va qanday bajarish kerakligini tushunish juda muhimdir.
Ushbu maqola juda ko'p narsalarni qamrab oladi, shu jumladan tizim arxitekturasi avtonom avtomashinalar, kerakli komponentlar va avtomashinalar uchun maxsus tarmoqlar (VANETs).
Avtonom avtomobil uchun zarur bo'lgan komponentlar
Bugungi avtonom avtomobillarda kameralar, GPS, inertial o'lchov birliklari (IMU), sonar, lazerli yoritishni aniqlash va diapazon (lidar), radio aniqlash va masofani aniqlash (radar), ovozli navigatsiya va masofani aniqlash (sonar) kabi turli xil sensorlar qo'llaniladi. 3D xaritalar.
Ushbu sensorlar va texnologiyalar birgalikda boshqaruvni, tezlashtirishni va tormozlashni boshqarish uchun real vaqt rejimida ma'lumotlarni tahlil qiladi.
Radar sensorlari atrofdagi avtomobillarning qayerdaligini kuzatishga yordam beradi. Avtoulovlarga to'xtash vaqtida ultratovushli sensorlar yordam beradi.
Lidar deb nomlanuvchi texnologiya ikkala turdagi sensorlar yordamida yaratilgan. Avtomobil atrofidagi yorug'lik impulslarini aks ettirgan holda, lidar sensorlari yo'llarning chekkalarini aniqlay oladi va chiziq belgilarini aniqlaydi.
Shuningdek, ular haydovchilarni boshqa transport vositalari, piyodalar va velosipedlar kabi qo'shni to'siqlar haqida ogohlantiradi.
Avtomobil atrofidagi hamma narsaning o‘lchami va masofasi lidar texnologiyasi yordamida o‘lchanadi, bu esa avtomobilga atrofni ko‘rish va har qanday xavfni aniqlash imkonini beruvchi 3D xaritani ham yaratadi.
Kunning qaysi vaqtidan qat'i nazar, yorug' yoki ma'yus bo'ladimi, u har xil turdagi yorug'likdagi ma'lumotlarni yozib olishda ajoyib ish qiladi.
Avtomobil atrofni aniqlash va joylashuvini aniqlash uchun kameralar, radar va GPS antennalaridan, lidar va kameralardan foydalanadi.
Kameralar piyodalar, velosipedchilar, avtomobillar va boshqa to'siqlarni tekshiradi, shuningdek, yo'l belgilarini aniqlaydi, yo'l belgilari va belgilarini o'qiydi va boshqa transport vositalarini kuzatib boradi.
Biroq, ular xira yoki soyali joylarda qiyinchiliklarga duch kelishlari mumkin. Avtonom transport vositasi lidar, radar, kameralar, GPS antennalari va ultratovushli sensorlar aralashmasidan foydalanib, oldidagi yo‘lni raqamli ko‘rinishda ko‘ra oladi.
Yuqori darajadagi tizim arxitekturasi
Muhim sensorlar, aktuatorlar, apparat va dasturiy ta'minot arxitekturada keltirilgan bo'lib, ular AVlarda butun aloqa mexanizmi yoki protokolini namoyish etadi.
sezish
Bu bosqich AV ning atrof-muhitga nisbatan joylashishini aniqlash va turli sensorlar yordamida AV atrofidagi muhitni sezishni o'z ichiga oladi.
Ushbu bosqichda AV RADAR, LIDAR, kamera, real vaqtda kinetik (RTK) va boshqa sensorlardan foydalanadi. Tanib olish modullari ushbu sensorlardan ma'lumotlarni oladi va ularni uzatgandan keyin qayta ishlaydi.
Umuman olganda, AV boshqaruv tizimi, LDWS, TSR, noma'lum to'siqlarni aniqlash (UOR), transport vositasini joylashtirish va mahalliylashtirish (VPL) moduli va boshqalardan iborat.
Birlashtirilgan ma'lumotlar qayta ishlanganidan keyin qaror qabul qilish va rejalashtirish bosqichiga beriladi.
Qaror va rejalashtirish
AV ning harakatlari va xatti-harakatlari idrok etish jarayonida olingan ma'lumotlardan foydalangan holda ushbu bosqichda qaror qabul qilinadi, rejalashtiriladi va nazorat qilinadi.
Miya ifodalaydigan bu bosqich yo'lni rejalashtirish, harakatni bashorat qilish, to'siqlardan qochish va hokazolar bo'yicha tanlovlar amalga oshiriladi.
Tanlov hozirda mavjud bo'lgan va tarixan mavjud bo'lgan ma'lumotlarga, jumladan, real vaqtda xarita ma'lumotlariga, transport xususiyatlariga, tendentsiyalarga, foydalanuvchi ma'lumotlariga va boshqalarga asoslanadi.
Keyinchalik foydalanish uchun xatolar va ma'lumotlarni kuzatib boradigan ma'lumotlar jurnali moduli bo'lishi mumkin.
nazorat
Boshqaruv moduli qaror qabul qilish va rejalashtirish modulidan ma'lumot olgandan so'ng, AVni jismoniy boshqarish bilan bog'liq operatsiyalarni/harakatlarni, masalan, boshqarish, tormozlash, tezlashtirish va hokazolarni bajaradi.
Yurish qismini
Oxirgi bosqich shassisga o'rnatilgan mexanik qismlar, masalan, tishli vosita, rul dvigateli, tormoz pedali dvigateli va gaz va tormoz uchun pedal motorlari bilan o'zaro ta'sir qilishni o'z ichiga oladi.
Boshqaruv moduli ushbu komponentlarning barchasini signallaydi va boshqaradi.
Endi biz turli xil kalit sensorlarning dizayni, ishlashi va ishlatilishi haqida gapirishdan oldin AV ning umumiy aloqasi haqida gapiramiz.
RADAR
AVlarda RADARlar avtomobillar va boshqa narsalarni topish va joylashtirish uchun atrof-muhitni skanerlash uchun ishlatiladi.
RADARlar ko'pincha harbiy va fuqarolik maqsadlarida, masalan, aeroportlar yoki meteorologik tizimlarda qo'llaniladi va ular millimetrli to'lqin (mm-to'lqin) spektrida ishlaydi.
Zamonaviy avtomobillarda 24, 60, 77 va 79 gigagertsli chastota diapazonlari qo'llaniladi va ularning o'lchov diapazoni 5 dan 200 m gacha [10].
O'tkazilgan signal va qaytarilgan aks-sado o'rtasidagi ToF ni hisoblash orqali AV va ob'ekt orasidagi masofa aniqlanadi.
AVlarda RADARlar diapazon o'lchamlarini va bir nechta maqsadni aniqlashni yaxshilash uchun loblar to'plamini yaratadigan bir qator mikro-antennalardan foydalanadi. mm-to'lqinli RADAR har qanday yo'nalishda yaqin masofadagi ob'ektlarni aniq baholashi mumkin, chunki uning o'tkazuvchanligi va kattaroq o'tkazish qobiliyati tufayli Doppler siljishidagi dispersiyadan foydalanish.
mm-to'lqinli radarlar uzunroq to'lqin uzunligiga ega bo'lgani uchun ular yomg'ir, qor, tuman va kam yorug'likda ishlashga imkon beruvchi blokirovkaga qarshi va ifloslanishga qarshi qobiliyatlarga ega.
Bundan tashqari, Doppler siljishi mm-to'lqinli radarlar orqali nisbiy tezlikni hisoblash uchun ishlatilishi mumkin. Imkoniyatlari tufayli mm-to'lqinli radarlar keng ko'lamli AV ilovalari, jumladan to'siqlarni aniqlash, piyodalar va transport vositalarini aniqlash uchun juda mos keladi.
Ultrasonik sensorlar
Ushbu sensorlar 20-40 kHz diapazonda ishlaydi va ultratovush to'lqinlaridan foydalanadi. Ob'ektning masofasini o'lchash uchun ishlatiladigan magnit-rezistiv membrana bu to'lqinlarni hosil qiladi.
Echoed signalga chiqarilgan to'lqinning parvoz vaqtini (ToF) hisoblab, masofa aniqlanadi. Ultrasonik sensorlarning odatiy diapazoni 3 metrdan kam.
Sensor chiqishi har 20 msda yangilanadi, bu esa uning ITSning qat'iy QoS talablariga mos kelishiga to'sqinlik qiladi. Ushbu sensorlar nisbatan kichik nurni aniqlash diapazoniga ega va yo'naltirilgan.
Shuning uchun, to'liq maydonni ko'rish uchun ko'plab sensorlar talab qilinadi. Biroq, ko'plab sensorlar o'zaro ta'sir qiladi va sezilarli diapazondagi noaniqliklarga olib kelishi mumkin.
LiDAR
LiDARda 905 va 1550 nm spektrlari qo'llaniladi. Inson ko'zi 905 nm diapazondan retinal shikastlanishga sezgir bo'lganligi sababli, joriy LiDAR retinaning shikastlanishini kamaytirish uchun 1550 nm diapazonda ishlaydi.
200 metrgacha - LiDARning maksimal ish diapazoni. Qattiq holat, 2D va 3D LiDAR LiDARning turli kichik toifalaridir.
Bitta lazer nuri 2D LiDARda tez aylanadigan oynaga tarqaladi. Podkaga bir nechta lazerlarni joylashtirish orqali 3D LiDAR atrofdagi 3D tasvirni olishi mumkin.
Yo'l bo'yidagi LiDAR tizimi chorraha va chorraha bo'lmagan zonalarda avtomobil va piyoda (V2P) to'qnashuvi sonini kamaytirishi ko'rsatildi.
U 16 qatorli, real vaqt rejimida, hisoblash jihatdan samarali LiDAR tizimidan foydalanadi.
Sun'iy chuqur avtomatik kodlovchidan foydalanish tavsiya etiladi neyron tarmoq (DA-ANN), bu 95 m diapazonda 30% aniqlikka erishadi.
64-qatorli 3D LiDAR bilan birgalikda qo'llab-quvvatlovchi vektor mashinasiga (SVM) asoslangan algoritm qanday qilib piyodalarni tanib olishni yaxshilashi ko'rsatilgan.
mm-to'lqinli radarga qaraganda yaxshiroq o'lchov aniqligi va 3D ko'rish qobiliyatiga ega bo'lishiga qaramay, LiDAR tuman, qor va yomg'ir kabi noqulay ob-havo sharoitida kamroq ishlaydi.
kameralar
Qurilmaning to'lqin uzunligiga qarab, AV-dagi kamera infraqizil yoki ko'rinadigan yorug'likka asoslangan bo'lishi mumkin.
Kamerada (CMOS) zaryad bilan bog'langan qurilma (CCD) va qo'shimcha metall-oksid-yarim o'tkazgich (CMOS) tasvir sensorlari ishlatiladi.
Ob'ektiv sifatiga qarab, kameraning maksimal masofasi 250 m atrofida. Ko'rinadigan kameralar tomonidan ishlatiladigan uchta diapazon - Qizil, Yashil va Moviy - inson ko'zi bilan bir xil to'lqin uzunligi yoki 400-780 nm (RGB) bilan ajratilgan.
Ikkita VIS kamerasi o'rnatilgan fokus uzunliklari bilan birlashtirilib, chuqurlik (D) ma'lumotlarini o'z ichiga olgan yangi kanal yaratish uchun stereoskopik ko'rishni yaratishga imkon beradi.
Ushbu imkoniyat tufayli avtomobilni o'rab turgan hududning 3D ko'rinishini kamera (RGB-D) orqali olish mumkin.
To'lqin uzunligi 780 nm dan 1 mm gacha bo'lgan passiv sensorlar infraqizil (IR) kamera tomonidan qo'llaniladi. Yorug'likning eng yuqori darajasida AV-dagi IR sensorlar vizual nazoratni taklif qiladi.
Ushbu kamera ob'ektni aniqlash, yon ko'rinishni boshqarish, baxtsiz hodisalarni yozib olish va BSD bilan AV-larga yordam beradi. Biroq, qor, tuman va o'zgaruvchan yorug'lik sharoitlari kabi noqulay ob-havo sharoitida kameraning ishlashi o'zgaradi.
Kameraning asosiy afzalliklari uning teksturasini, rang taqsimotini va atrof-muhit shaklini aniq yig'ish va yozib olish qobiliyatidir.
Global navigatsiya sun'iy yo'ldosh tizimi va global joylashishni aniqlash tizimi, inertial o'lchov birligi
Ushbu texnologiya AV ning aniq joylashuvini aniqlab, navigatsiyada yordam beradi. Sayyora yuzasi orbitasida joylashgan bir guruh sun'iy yo'ldoshlar GNSS tomonidan lokalizatsiya qilish uchun ishlatiladi.
Tizim AV ning joylashuvi, tezligi va aniq vaqti haqidagi ma'lumotlarni saqlaydi.
U qabul qilingan signal va sun'iy yo'ldosh emissiyasi o'rtasidagi ToF ni aniqlash orqali ishlaydi. Global joylashishni aniqlash tizimi (GPS) koordinatalari ko'pincha AV joylashuvini olish uchun ishlatiladi.
GPS-chiqarish koordinatalari har doim ham aniq emas va ular odatda 3 m o'rtacha qiymati va 1 m standart o'zgarishi bilan pozitsion xatolikni qo'shadilar.
Metropoliya sharoitida ishlash yanada yomonlashadi, joylashuvdagi xatolik 20 m gacha, ba'zi og'ir holatlarda esa GPS pozitsiyasi xatosi taxminan 100 m ni tashkil qiladi.
Bundan tashqari, AV lar avtomobilning holatini aniq aniqlash uchun RTK tizimidan foydalanishi mumkin.
AVlarda transport vositasining holati va yo'nalishi o'lik hisob (DR) va inertial pozitsiya yordamida ham aniqlanishi mumkin.
Sensor birikmasi
Avtotransport vositalarini to'g'ri boshqarish va xavfsizligi uchun AVlar joylashuvi, holati va og'irligi, barqarorligi, tezligi va boshqalar kabi boshqa avtomobil omillari haqida aniq, real vaqtda ma'lumotga ega bo'lishi kerak.
Ushbu ma'lumot turli xil sensorlardan foydalangan holda AVlar tomonidan to'planishi kerak.
Bir nechta sensorlardan olingan ma'lumotlarni birlashtirib, izchil ma'lumot ishlab chiqarish uchun sensorni sintez qilish texnikasidan foydalaniladi.
Usul qo'shimcha manbalardan olingan qayta ishlanmagan ma'lumotlarni sintez qilishga imkon beradi.
Natijada, sensor sintezi AV ga turli sensorlardan to'plangan barcha foydali ma'lumotlarni birlashtirib, atrofni to'g'ri tushunish imkonini beradi.
AVlarda termoyadroviy jarayonni amalga oshirish uchun har xil turdagi algoritmlar, jumladan Kalman filtrlari va Bayes filtrlari qo'llaniladi.
RADAR kuzatuvi, sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlari va optik odometriyani o'z ichiga olgan bir nechta ilovalarda qo'llanilganligi sababli, Kalman filtri avtomobilning avtonom ishlashi uchun juda muhim hisoblanadi.
Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs)
VANETlar o'z-o'zidan mobil qurilmalar/avtomobillar tarmog'ini yaratishi mumkin bo'lgan mobil maxsus tarmoqlarning yangi kichik sinfidir. VANETlar bilan avtomobildan avtomobilga (V2V) va avtomobildan infratuzilmaga (V2I) aloqa qilish mumkin.
Bunday texnologiyaning asosiy maqsadi yo'l harakati xavfsizligini oshirishdir; masalan, baxtsiz hodisalar va tirbandliklar kabi xavfli vaziyatlarda avtomobillar muhim ma'lumotlarni uzatish uchun bir-biri va tarmoq bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin.
Quyidagilar VANET texnologiyasining asosiy komponentlari:
- OBU (bort birligi): Bu har bir transport vositasiga joylashtirilgan GPS-ga asoslangan kuzatuv tizimi bo'lib, ular bir-biri bilan va yo'l bo'yidagi birliklar (RSU) bilan o'zaro aloqada bo'lishga imkon beradi. OBU bir nechta elektron komponentlar bilan jihozlangan, jumladan resurs buyruq protsessori (RCP), sensorli qurilmalar va foydalanuvchi interfeysi, muhim ma'lumotlarni olish uchun. Uning asosiy maqsadi bir nechta RSU va OBU o'rtasida aloqa o'rnatish uchun simsiz tarmoqdan foydalanishdir.
- Yo'l bo'yidagi birlik (RSU): RSU'lar ko'chalarda, to'xtash joylarida va kesishmalarda aniq nuqtalarda joylashgan statsionar kompyuter birliklari. Uning asosiy maqsadi avtonom avtotransport vositalarini infratuzilma bilan bog'lash, shuningdek, transport vositalarini mahalliylashtirishga yordam beradi. Bundan tashqari, u turli xil vositalardan foydalangan holda transport vositasini boshqa RSU-larga ulash uchun ishlatilishi mumkin tarmoq topologiyalari. Bundan tashqari, ular atrof-muhit energiya manbalarida, shu jumladan quyosh energiyasida ham ishlaydi.
- Ishonchli organ (TA): Bu VANET jarayonining har bir bosqichini nazorat qiluvchi organ boʻlib, faqat qonuniy RSU va avtomobil OBUlari roʻyxatdan oʻtishi va oʻzaro aloqada boʻlishini taʼminlaydi. OBU identifikatorini tasdiqlash va avtomobilni autentifikatsiya qilish orqali u xavfsizlikni ta'minlaydi. Bundan tashqari, u zararli aloqalar va g'alati xatti-harakatlarni topadi.
VANETlar V2V, V2I va V2X aloqalarini o'z ichiga olgan avtomobil aloqasi uchun ishlatiladi.
Avtomobil 2 Avtomobil aloqasi
Avtomobillarning bir-biri bilan gaplashishi va tirbandlik, baxtsiz hodisalar va tezlik cheklovlari haqida muhim ma'lumotlarni almashish qobiliyati avtomobillararo aloqa (IVC) deb nomlanadi.
V2V aloqasi qisman yoki to'liq tarmoqli topologiyadan foydalangan holda turli tugunlarni (Avtomobillarni) birlashtirish orqali tarmoq yaratishi mumkin.
Mashinalararo aloqa uchun qancha hopdan foydalanilganiga qarab, ular bitta-hop (SIVC) yoki multi-hop (MIVC) tizimlari sifatida toifalarga bo'linadi.
MIVC transport monitoringi kabi uzoq masofali aloqa uchun ishlatilishi mumkin bo'lsa-da, SIVC yo'laklarni birlashtirish, ACC va boshqalar kabi qisqa masofali ilovalar uchun ishlatilishi mumkin.
V2V aloqasi orqali BSD, FCWS, avtomatlashtirilgan favqulodda tormozlash (AEB) va LDWS kabi ko'plab imtiyozlar taklif etiladi.
Avtomobil 2 infratuzilma aloqasi
Avtomobillar RSU bilan yo'l bo'ylab transport vositasiga aloqa (RVC) deb nomlanuvchi jarayon orqali bog'lanishi mumkin. Bu to'xtash o'lchagichlari, kameralar, yo'l belgilari va yo'l signallarini aniqlashda yordam beradi.
Avtomobillar va infratuzilma o'rtasida maxsus, simsiz va ikki tomonlama aloqa.
Trafikni boshqarish va nazorat qilish uchun infratuzilma ma'lumotlaridan foydalaniladi. Ular avtomobillarga yonilg'i tejamkorligini oshirish va transport oqimini boshqarish imkonini beruvchi turli tezlik parametrlarini sozlash uchun ishlatiladi.
RVC tizimini infratuzilmaga (URVC) qarab Sparse RVC (SRVC) va Ubiquitous RVC ga ajratish mumkin.
SRVC tizimi faqat ochiq to'xtash joylari yoki yoqilg'i quyish shoxobchalarini aniqlash kabi faol nuqtalarda aloqa xizmatlarini taklif qiladi, URVC tizimi esa hatto yuqori tezlikda ham butun marshrut bo'ylab qamrovni taklif qiladi.
Tarmoq qamrovini kafolatlash uchun URVC tizimi katta sarmoyani talab qiladi.
Avtomobil 2 Hamma narsa aloqa
Avtomobil V2X orqali boshqa ob'ektlar, jumladan, piyodalar, yo'l chetidagi ob'ektlar, qurilmalar va Grid (V2P, V2R va V2D) (V2G) orqali ulanishi mumkin.
Bunday aloqadan foydalanib, haydovchilar xavf ostida bo'lgan piyodalar, velosipedchilar va mototsikl haydovchilarini urmasliklari mumkin.
Piyodalar to‘qnashuvi haqida ogohlantirish (PCW) tizimi V2X aloqasi tufayli halokatli to‘qnashuv sodir bo‘lishidan oldin yo‘l chetidagi yo‘lovchining haydovchisini ogohlantirishi mumkin.
Piyodalar uchun muhim xabarlarni yuborish uchun PCW smartfonning Bluetooth yoki Near Field Communication (NFC) imkoniyatlaridan foydalanishi mumkin.
Xulosa
Avtonom avtomashinalarni yaratishda qo'llaniladigan ko'plab texnologiyalar ularning ishlashiga katta ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Eng oddiy holatda, avtomobil uning atrofidagi marshrut va uning yo'lidagi boshqa transport vositalari haqida ma'lumot beruvchi bir qator sensorlar yordamida atrof-muhit xaritasini ishlab chiqadi.
Keyinchalik bu ma'lumotlar murakkab mashinani o'rganish tizimi tomonidan tahlil qilinadi, bu esa avtomobilni bajarishi uchun harakatlar to'plamini yaratadi. Ushbu xatti-harakatlar muntazam ravishda o'zgartiriladi va yangilanadi, chunki tizim avtomobilning atrofi haqida ko'proq bilib oladi.
Avtonom avtomobil tizimi arxitekturasining umumiy ko‘rinishini sizga taqdim etishga bo‘lgan sa’y-harakatlarimga qaramay, sahna ortida yana ko‘p narsa bor.
Umid qilamanki, siz ushbu bilimni qimmatli deb topasiz va undan foydalanasiz.
Leave a Reply