Как виждат колите

Лидар, радар и камери помагат на автомобилите да възприемат всичко, което се случва около тях

Съвременните автомобили буквално са претъпкани с всевъзможни електронни устройства, които би трябвало да правят живота на шофьора и пътниците по-защитен. Бъдещето обещава колите да се движат на автопилот, но дотогава ще мине още много време и “задкормилното устройство”, т.е. шофьорът, остава най-важният.

Системите ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) осигуряват асистенция на водача по време на шофиране, за да повишават безопасността на пътя. Тези програми използват различни сензори, камери, радари, лазери и софтуер, за да осъществяват мониторинг на случващото се около автомобила, като дават ключова за водача информация и му помагат да взема правилните решения. Типични примери за ADAS системи са асистентите за предупреждение за сблъсък, за автоматично спиране, за поддържане на лентата, за разпознаване на пътни знаци, адаптивен темпомат (круиз контрол) и др. Асистиращите системи

не само осигуряват повече сигурност и комфорт на пътя,

но и са важна стъпка към автомобилите с автономно управление.

Помощниците за шофиране са разделени на пет нива от SAE International (Обществото на автомобилните инженери или организацията за стандартизация в областта на космическата и автомобилната индустрия).

Ниво 0 е запазено изключително за стандартни функции за безопасност като автоматично аварийно спиране (AEB) или наблюдение на мъртвите точки. Ниво 5 пък епълното автономно шофиране, при което колата няма нужда от шофьор.

Засега това ниво е само теоретично,

тъй като все още не съществува. Повечето автомобили, които се продават днес, се предлагат с ниво 1 или 2.

Някои автомобили, оборудвани със системи за подпомагане на шофирането от ниво 2, които комбинират помощ при спиране и кормилно управление, са оборудвани със система за подпомагане при поддържане на лентата и адаптивен круиз контрол, комбинация, която в някои специфични случаи, като тази на BlueCruise на Ford или автопилота на Tesla, също позволява да свалите ръцете си от волана при определени обстоятелства и по-ниска скорост.

Системите за подпомагане на водача от ниво 3  са най-модерните налични в някои серийни коли и са способни да шофират сами в задръствания с малка скорост при добри метеорологични условия на ясно маркирани пътища. Те обаче могат да поискат намесата на водача, когато е необходимо, и скоростта им на действие обикновено е ограничена до около 70 км/ч.

Истинските самоуправляващи нива са 4 и 5. Те все още са във фаза на проучване и развитие и трябва да извървят дълъг път, преди да могат да бъдат вградени масово в колите.

Повечето асистенти от ниво 1 използват за работа радарна система, която предава и приема радиовълни. Когато предаваните радиовълни достигнат твърд обект, те се отразяват обратно към самата радарна система на автомобила, която ги открива.

Това позволява на процесора да определи  математически разстоянието, скоростта и посоката

на открития обект.

Това е една от най-старите технологии, използвани в света на ADAS, като първите системи за радарно откриване датират от началото на 19-и век. Използването му в автомобилите започва преди повече от 60 години, първо в концепцията Cadillac Cyclone.

Първата технология за откриване на коли, налична в сериен автомобил, използва инфрачервено устройство, което е предшественик на съвременната лидарна система, а не радар. За да не се бърка със съвременния LiDAR, той може да измерва времето за отражение на вълновите импулси.

Първият производител на автомобили, който експериментира с тази система, е  Mitsubishi със седана Debonair от 1992 г., предлаган изключително на японския пазар.

Mitsubishi Debonair e първата кола с лидарна система, която е подобна на съвременния круиз контрол.

Това е елементарна система в сравнение със съвременните, тъй като няма контрол върху газта или спирачката и

може само да предупреди водача за наличието на всякакви препятствия

и да деактивира круиз контрола при леко забавяне. Освен това той също не е много ефективен при лошо време и на мокри пътища.

През годините Mitsubishi продължава да развива технология за подпомагане на водача, добавяйки контрол на газта през 1995 г. и предна камера, която използва обработка на визуален контраст, за да “види” линиите на пътя.

Освен това сервомеханизъм в кормилната колона може леко да “побутне” колата, ако системата на камерата открие, че водачът излиза от лентата си. Това е ранен опит за автоматизация на ниво 2, въпреки че липсата на автоматично спиране и разчитането на лидар намалява действителната му полезност.

Първата компания, която въвежда пълен адаптивен круиз контрол на пазара през 1999 г. е  Mercedes-Benz със системата Distronic, предлаган за първи път в S-Class. Тя е подобна на съвременните системи за подпомагане на водача с възможност да действа както върху газта, така и (частично) върху спирачките, за да съответства на скоростта на автомобила отпред.

Радарът не се влияе от лошото време

и също така работи на много по-дълъг обхват от предишната инфрачервена система, което го прави подходящ за круиз контрол на дълги разстояния.

Няколко години по-късно, през 2003 г., Honda представи първата автоматична система за аварийно спиране в света, първо на Inspire - кола, запазена само за японския пазар, а след това и на Acura TL през 2006 г. Тази система използва радарен сензор за наблюдение на трафика и уведомява водача за наличието на по-бавни или неподвижни автомобили и ако водачът не се намеси, може предварително да опъне предпазните колани и да приложи максимална спирачна сила.

От този момент нататък комбинациите от ADAS системи от всякакъв вид и тип започнаха да се разпространяват с все по-бързи темпове. Съвременните автомобили днес са оборудвани с усъвършенствани системи за безопасност, често съставени от комбинация от традиционни камери, радар и лидар, за да имате пълна картина на заобикалящата ситуация.

Най-модерните асистиращи системи от ниво 3 на пазара днес, като Drive Pilot на Mercedes, комбинират изброените технологии с още по-голям брой асистиращи системи, сензори и GPS.

Системи като Drive Pilot на Mercedes са най-модерните в момента.

 По-автономните автомобили също

са способни да обработват голямо количество данни наведнъж

По-специално в случая на Drive Pilot това са около 34 GB на минута.

Според компютърния гигант Intel напълно самоуправляваща се кола в бъдеще ще генерира над 4000 GB данни за шофиране на ден, числа, обработвани в реално време с висока изчислителна интензивност.

Ако всичките 1,47 милиарда коли на Земята се управляваха самостоятелно, те щяха да използват четири пъти повече изчислителна мощност от всички центрове за данни на Facebook и да изискват повече електричество, отколкото консумира България например.  

Следователно основната пречка за бъдещето е не само подобряването на сензорите, но и управлението на количеството данни. Това е проблем, с който компютърните инженери се сблъскват от първия компютър в историята и на автомобилните инженери им остава да се надяват, че компютърът ще напредва както по отношение на мощността на обработката, така и по отношение на алгоритмите.

Най-важните модерни джаджи, които помагат при шофиране

*Адаптивен круиз контрол (ACC). Може да поддържа избрана скорост и разстояние между колата отпред. ACC може автоматично да спира или ускорява.

*Антиблокираща спирачна система (ABS). Възстановява сцеплението на гумите, като регулира спирачното налягане, когато автомобилът започне да поднася. ABS системите са стандартни в съвременните коли.

*Автоматично паркиране. Поема изцяло контрола върху функциите за паркиране, включително кормилно управление, спиране и ускорение.

*Система за избягване на сблъсък. Използва малки радарни детектори, обикновено поставени близо до предната част на автомобила. Системите могат да реагират на възможна ситуация на сблъсък с множество действия, като пускане на аларма, опъване на предпазните колани на пътниците, затваряне на шибидаха и повдигане на наклонени седалки.

*Круиз контрол. Може да поддържа определена скорост, предварително зададена от водача. Колата ще поддържа скоростта, зададена от водача, докато не натисне педала на спирачката, на съединителя или не изключи системата.

Distronic е първият адаптивен темпомат, въведен от Mercedes (S-класата) през 1999 г.

*Електронен контрол на стабилността (ESC). Може да намали скоростта на автомобила и да активира отделни спирачки, за да предотврати недозавиване и презавиване. Недозавиване възниква, когато предните колела нямат достатъчно сцепление.

*Система за контрол на сцеплението (TCS). Помага за предотвратяване на загубата на сцепление и обръщането на колата при остри криви и завои.

*Head-up дисплей. Безопасно показва важна системна информация директно на стъклото пред шофьора.

*Системи за нощно виждане. Позволяват на колата да открива препятствия, включително пешеходци, в тъмното или при тежка метеорологична ситуация, когато водачът е с ниска видимост.

*Автоматични светлини. Интелигентният асистент реагира на фаровете на други автомобили и деактивира дългите светлини автоматично, когато е необходимо, преди да възстанови дългите светлини, когато пътят е чист.