خوردو های خودران چگونه کار می کنند؟

وقتی درباره ماشین خودران فکر می کنیم، اغلب اوقات تصور ما این است که این خودرو ها قادر هستند ما را از نقطه A به B برسانند بدون این که نیاز حضور شخصی در پشت فرمان خودرو باشد. اما واقعا چه چیزی باعث می شود که یک وسیله نقلیه معمولی تبدیل به یک وسیله نقلیه خودران شود؟

انجمن مهندسان خودرو ( SAE ) ، مراحل مختلفی را برای تبدیل یک وسیله نقلیه معمولی به یک وسیله خودران تعریف کرده اند که از مرحله صفر (وسایل نقلیه معمولی که در حال حاضر استفاده می کنیم ) شروع می شود و تا مرحله پنجم ( وسایل نقلیه ای که نیاز به تعامل با انسان ها ندارند ) ادامه دارد. در حال حاضر و تا رسیدن به مرحله پنجم فاصله زیادی داریم؛ زیرا موقعیت های بسیاری وجود دارند که وسایل نقیله خودران نمی توانند آن ها را پیش بینی کرده و به طور مستقل تصمیم گیری کنند.

برای آشنایی بیشتر با سطوح مختلف خودرو های خودران، پیشنهاد می کنیم این ویدیو را مشاهده کنید.

با این وجود ، اگر صنعت و دانش بتوانند تعامل خوبی با یکدیگر داشته باشند ممکن است زودتر از آن که فکرش را هم بکنیم به این فناوری دست یابیم. اما آیا در حال حاضر حتی می توانید تصور نشستن دریک ماشین بدون فرمان را هم داشته باشید؟

بیایید فناوری هایی که از یک خودروی معمولی، یک خودروی خودمختار می سازد را بررسی کنیم و با نحوه ادغام این فناوری ها برای حرکت خودرو های سبک، نیمه سنگین و سنگین بیشتر آشنا شویم.

قبل از این که به بررسی این مفاهیم کلیدی بپردازیم، اول باید به بررسی مفاهیم پیش زمینه ای مانند سنسورهایی که از آن ها استفاده می شود بپردازیم.

سنسور های وسایل نقلیه خودران

فناوری تشخیص نور و محدوده جغرافیایی ( LiDAR )

لیدار یک روش سنجش از راه دور است که برای اندازه گیری محدوده ( فواصل متغیر ) از نور به صورت پالس لیزری استفاده می کند. این فناوری، جاده ها و ساختمان ها را اسکن می کند. با اسکن LiDAR ، ابری از نقاط ( به معنی واقعی کلمه ، مجموعه داده ای از نقاط ) را تولید می کنیم تا نمایانگر دنیای واقعی باشد.

تشخیص و اندازه گیری رادیویی ( RADAR )

رادار دستگاه ردیابی است که از امواج رادیویی برای تشخیص طیف، زاویه یا سرعت اشیا استفاده می کند. رادار یکی از ساده ترین سنسورهایی است که می توانیم در ماشین خودران خود داشته باشیم و فقط در مسافت های کوتاه می توان از آن ها استفاده کرد. اما در مقایسه با LiDAR ها ، به نسبت ارزان تر هستند.

در حال حاضر، بسیاری از وسایل نقلیه برای جلوگیری از تصادف هنگام پارک ماشین از رادار استفاده می کنند.

دستگاه موقعیت یاب جهانی ( GPS )

همه ما با GPS آشنا هستیم. وقتی شما از گوشی هوشمندتان استفاده می کنید، ممکن است نیاز به دانستن موقعیت جغرافیایی خود بر روی زمین باشید. شما GPS خود را فعال می کنید و بر روی صفحه گوشی تان ، گوگل مَپ یا هر برنامه وابسته به مکان دیگری را در دسترس خواهید داشت.

دوربین

دوربین ها ، سنسورهای مهمی در وسایل نقلیه خودران هستند که به این نوع ماشین ها امکان تشخیص اشیا و افراد در دنیای واقعی را می دهند.

به لطف توسعه تکنیک های یادگیری ماشین به خصوص در شبکه های عصبی کانولوشنی ، وسایل نقلیه خودران می توانند از دوربین ها برای تشخیص و شناسایی اشیا استفاده کنند.

اکنون بیایید یکی دیگر از اجزای کلیدی وسایل نقلیه خودران را مورد بررسی قرار دهیم.

نقشه HD ( نقشه با وضوح بالا )

اولین مقوله مورد نیاز برای یک ماشین، توانایی ماشین در تشخیص موقعیت خود در جهان است.

برای انجام این کار ، وسیله نقلیه خودمختار به یک نقشه HD نیاز دارد که شامل داده های بسیاری درباره جاده ها و اطراف آن است. ایجاد یک نقشه خوان HD ، مستلزم تلاش بسیار است. کمپانی هایی وجود دارند که تنها هدفشان ایجاد و به روز رسانی نقشه های HD است.

برای ایجاد یک نقشه HD، با استفاده از LiDAR ها و دوربین ها ، اطراف وسیله نقلیه اسکن می شود و داده های دریافتی با استفاده از بینایی رایانه ، برای استخراج اطلاعات مربوط به جاده، وسایل نقلیه مجاور و خط اشیا تجزیه و تحلیل می شود.

فناوری تخمین موقعیت

اطلاعات ورودی از سنسورها در وسایل نقلیه خودران را هماهنگ می کند و موقعیت جغرافیایی وسیله نقلیه را با استفاده از نقشه HD به روز می کند.

این فناوری، این کار را با دریافت اطلاعات ورودی و جمع آوری داده از تمامی از تمامی بخش های مختلف وسیله نقلیه انجام می دهد.

در موقعیت های مخلف ممکن است سنسورهای متفاوتی ، انجام این کار را تسهیل کنند. اگر وسیله نقلیه داخل اتوبان باشد، ممکن است سیگنال های GPS از کار بیفتد و قابلیت پشتیبانی خود را از دست بدهد و در این شرایط و موقعیت است که فناوری تخمین موقعیت باید از سایر سنسور ها مانند LiDAR ، RADAR و حرکت تایر برای به روز کردن موقعیت جغرافیایی وسیله نقلیه استفاده کند.

در یک بزرگراه ممکن است یک کامیون مقابل وسیله نقلیه تان قرار گیرد که مانع درک سنسور LiDAR از فضای اطراف ماشین شود. در چنین موقعیتی، وسیله نقلیه خودران نمی تواند فضای روبرویی خود را ببیند. در این شرایط، خودرو های خودران با استفاده از نقشه HD و GPS می تواند مسیری که در آن حرکت می کند را درک و مشاهده کند که آیا مسیر پیش رو تقاطع است یا خروجی.

در نهایت، فناوری تخمین موقعیت ، داده ها را از سنسورهای داخل وسیله نقلیه خودران دریافت و آن ها را با هم ادغام می کند. هیچ سنسوری ، داده ها را به یک میزان ارسال نمی کند. سیستم LiDAR در هر میلی ثانیه، داده ها را با نوسانات زیادی ارائه می دهد ؛ در حالی که به روز رسانی داده در GPS ، زمان بیشتری می برد تا بتواند تعداد داده ورودی های مختلف را با هم ادغام کند.

برنامه ریز حرکت

برنامه ریز حرکت ، یک مجموعه داده الگوریتمی بزرگ است که بر اساس مسیر خودرو عمل می کند . برنامه ریز حرکت ، مسئول حرکت ماشین است.

اگر بخواهیم با ماشین خود از نقطه A به B حرکت کنیم، اولین کاری که ممکن انجام دهیم این باشد که حرکت رو به جلو ( معکوس و چرخشی ) داشته باشیم. برنامه ریز حرکت باید تعیین کند که برای رسیدن خودرو به مقصد، چه نوع حرکتی مورد نیاز است. فناوری تخمین موقعیت ، به وسیله نقلیه کمک می کند تا موانع سر راه خود را بشناسد و برنامه ریز حرکت برای مواقع توقف اضطراری است. وقتی ماشین در حال حرکت بخواهد که لاین مسیر خود را عوض کند، برنامه ریز حرکت ماشین ، برای تغییر مسیر حرکت ماشین به لاین مورد نظر، نوع حرکت را تعریف می کند.

اگر علاقه زیادی دارید که وارد خودرو های خودران شوید، این موارد مهم و اساسی را در نظر داشته باشید. در توسعه خودروهای خودران ، باید مواردی مانند الگوریتم های کتابخانه ای و مهندسی وسایل نقلیه در نظر گرفته شوند و باید درباره این موضوع درک زمینه ای داشته باشید که یک ماشین خودران چگونه می تواند خودش به تنهایی رانندگی کند.