На каком уровне автоматизации находятся автомобили которые уже тестируют яндекс и гугл

Автопилот от 0 до 5. Гид по уровням беспилотных автомобилей

В последние несколько лет все только и говорят о беспилотных технологиях. Предлагаем разобраться, какие есть уровни автономного вождения, и как на каждом из них взаимодействуют участники.

Терминология

Классификация беспилотных транспортных средств, которой пользуются большинство компаний, разработана инженерами SAE International — всемирной ассоциации, в которую входят более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой автомобильной промышленности.

Вначале нужно оговорить некоторые термины, которые использует в своей работе SAE.

Под динамическим вождением понимается оперативное и тактическое вмешательство в управление автомобилем:

• К оперативному относят: рулевое управление, контроль транспортного средства и проезжей части.
• К тактическому относят: реагирование на событие, определение момента смены полосы, поворота, использование сигналов и т.п.

Режимы вождения – это возможность отвечать за разные нестандартные ситуации, возникающие во время движения, такие как слияние двух дорог, высокая скорость, пробка, движение по закрытой территории (например, университетский городок) и прочие.

Уровень 0. Нет автономности

• Рулевое управление, ускорение/замедление – человек.
• Мониторинг окружающего пространства – человек;
• Принятие решения при динамическом вождении – человек;
• Режимы вождения – всем управляет только человек.

Этот уровень включает в себя автомобили, оборудованные обычным круиз-контролем. Способность поддерживать скорость, установленную водителем, не считается автономной технологией.

«Автомобили превратятся в гаджеты». Главное из интервью с Кириллом Жанайдаровым, фонд «Сколково»

Уровень 1. Требуется помощь водителя

• Рулевое управление, ускорение/замедление – человек и системы.
• Мониторинг окружающего пространства – человек;
• Принятие решения при динамическом вождении – человек;
• Режимы вождения – автомобиль отвечает только за некоторые функции.

К первому уровню автономности относятся автомобили с адаптивным круиз-контролем: машина придерживается скорости впереди идущего автомобиля. Удержание полосы тоже причисляют к первому уровню. Сюда же можно отнести системы предупреждения о возможном столкновения.

«Сбербанк» и Cognitive Technologies будут вместе работать над беспилотными технологиями

Уровень 2. Есть частичная автономность

• Рулевое управление, ускорение/замедление – человек и системы автомобиля;
• Мониторинг окружающего пространства – человек;
• Принятие решения при динамическом вождении – человек;
• Режимы вождения – автомобиль отвечает только за некоторые функции.

Автономные системы второго уровня следят за скоростью и за управлением в определенных условиях. Они способны сопоставлять скорость автомобиля со скоростью потока, а также следовать изгибам дорогам.

Водители должны постоянно следить за дорожной ситуацией, чтобы в экстренном случае взять управление на себя.

Ученые обнаружили баг беспилотных автомобилей. У машин случается «эпилептический припадок»

Уровень 3. Условная автономность

• Рулевое управление, ускорение/замедление – системы автомобиля;
• Мониторинг окружающего пространства – системы автомобиля;
• Принятие решения при динамическом вождении – человек;
• Режимы вождения – автомобиль отвечает только за некоторые функции.

Когда система автопилота включена, машина может сама контролировать окружающую среду. Этот уровень предполагает работу автопилота только на малых скоростях или в стабильных дорожных обстоятельствах, например, на автомагистралях. При этом руки водителя должны оставаться на руле.

Если ситуация становится неординарной, то автомобиль сообщает об этом водителю, и он должен взять управление на себя.

Тем, что грани между третьим и четвертым уровнем автономности достаточно размыты, часто пользуются как маркетинговым ходом, объявляя, что автомобиль имеет более высокий уровень.

К примеру, автопилот Tesla способен сам принимать решение при динамическом вождении, уходя от возможного столкновения.

По инструкции руки водителя должны оставаться на руле. И несмотря на возможность ориентироваться в пространстве и реагировать на неожиданное событие, автопилот Tesla профессиональное сообщество причисляет к 3 уровню, а еще год назад и вовсе относило ко 2 уровню.

Большинство владельцев Tesla Model 3 доверяют автопилоту. Исследование Bloomberg

Уровень 4. Высокая автономность

• Рулевое управление, ускорение/замедление – автомобиль;
• Мониторинг окружающего пространства – автомобиль;
• Принятие решения при динамическом вождении – автомобиль;
• Режимы вождения – автомобиль отвечает за все функции, но находится под контролем человека.

К этому уровню автономности можно отнести все беспилотники, которые перемещаются самостоятельно, но под присмотром инженера, находящегося в машине. Ни один серийный автомобиль, который на данный момент оснащен автономными функциями, не поддерживает 4 уровень.

Как устроен полигон для беспилотников Яндекса. Главное из репортажа vc.ru

Уровень 5. Полная автономия

• Рулевое управление, ускорение/замедление – автомобиль;
• Мониторинг окружающего пространства – автомобиль;
• Принятие решения при динамическом вождении – автомобиль;
• Режимы вождения – всем управляет автомобиль.

Пятый уровень автономности подразумевает, что автомобиль самостоятельно передвигается по дорогам общего пользования без сопровождения водителя-испытателя или инженера. Теоретически на это способны беспилотники Яндекса, Waymo (проект Google), Renault и некоторых других компаний, но пока нет 100% уверенности в их безопасности и надежности.

Когда нас ждет беспилотное будущее?

Четыре года назад многие эксперты и автопроизводители были уверены, что к 2020 году на дорогах городов появятся полностью беспилотные автомобили. Но в последнее время они все чаще признают, что поторопились с прогнозами.

Генеральный директор Daimler Ола Калленюс считает, что из-за дороговизны технологии беспилотники скорей всего будут применяться в коммерческом транспорте, когда необходимы длительные переезды на большие расстояния.

Генеральный директор Ford Джим Хакетт также считает, что индустрия поторопилась с прогнозами: «Мы переоценили сроки появления автономных транспортных средств».

Невозможность обеспечить 100% безопасность для пассажиров, изменчивость окружающей среды и этический момент выбора – три главных препятствия при переходе на 5 уровень автономности.

По мнению Bloomberg, идеального партнерства водителя и автопилота пока нет. Автопилот может совершить такой спасительный маневр, который человек просто не успел бы сделать, но при этом электроника совершает глупые ошибки, которые водитель никогда бы не сделал.

С другой стороны, полное доверие к автопилоту приводит к тому, что водитель полностью отключается от контроля за дорожной ситуацией.

Представители Waymo (беспилотный проект Google) считают, что постепенный переход Tesla к функциям самостоятельного вождения может привести к опасной самоуверенности водителей.

По этой же причине многие автопроизводители не спешат вводить автопилоты 3 и 4 уровня автономности, так как водители перестают доверять своему опыту и не берут управление на себя в экстренной ситуации.

Готово ли общество к беспилотникам? Исследование JD Power

Источник

Беспилотные автомобили: объяснение 6 уровней автономности

Что имеют в виду, когда говорят об автопилотах автомобилей «Уровень 4» или «Уровень 5»? Что это за уровни, и кто их определяет?

Это перевод статьи John Rosevear. В оригинальном тексте используется слово self-driving, я переводил его как “автопилот”, “беспилотный”.

Что имеют в виду, когда говорят об автопилотах автомобилей «Уровень 4» или «Уровень 5»? Что это за уровни, и кто их определяет?

«Уровни» устанавливаются организацией SAE International. Это профессиональная ассоциация инженеров-автомобилестроителей, и уровни автономности кратко описывают, как далеко продвинулась конкретная система автоматизации задачи вождения транспортного средства. Стандарты SAE были приняты к использованию государственными регуляторами, инженерами и автопроизводителями, а также инвесторами.

Стандарты SAE описывают шесть уровней автоматизации: от его абсолютного отсутствия до полностью автоматизированной системы управления, что означает систему, которая в любой ситуации ведет себя как квалифицированный водитель.

Инвесторам в этой область очень важно понимать, что подразумевается под разными уровнями, кто решает, какой уровень присвоить данной системе, и в чем заключаются различия между уровнями – особенно по мере того, как системы становятся более продвинутыми. (Расскажу вам тайну: иногда системы, описанные как «автопилоты», на самом деле таковыми не являются).

Не всегда легко понять, в чем именно заключаются эти стандарты. Как и следовало ожидать от общества инженеров-автомобилестроителей, собственные описания уровней SAE изобилуют жаргонизмами и трудны для неспециалиста. Но они обретают смысл, когда объясняются простым языком – как раз то, что вы найдете ниже.

Что такое автономное вождение?

Прежде всего, система «автономного вождения» – это та, которая позволяет транспортному средству безопасно ездить по общественным дорогам без участия человека. Такие термины, как «автономное вождение», «без водителя» и «самоуправляемый автомобиль» описывают одну и ту же технологию: компьютерный мозг и датчики, которые могут управлять транспортным средством вместо человека, по крайней мере, при некоторых условиях.Вот несколько ключевых вещей, которые нужно помнить, когда мы исследуем мир автоматизированных систем вождения:

Есть еще одна вещь, которую нужно знать, и очень важно иметь в виду, когда вы оцениваете требования к конкретным системам:

Уровень, присвоенный данной системе, присваивается ее изготовителем. На данный момент нет независимого или государственного учреждения, удостоверяющего систему как Уровень 3 или Уровень 4 или что-то еще. До тех пор, пока это не изменится, уровни лучше всего воспринимать как утверждения производителя: они могут быть немного оптимистичными, поэтому будьте осторожны.

Источник

Как Яндекс делает обычные автомобили беспилотными

Привет, меня зовут Антон Чистяков. Пару лет назад я работал в хелпдеске Яндекса и даже писал здесь про то, как мы придумали вендомат с аксессуарами. Теперь отвечаю за сборку беспилотных автомобилей и роботов-доставщиков. Под катом расскажу, как мы делаем простые машины беспилотными: от момента покупки авто и выбора имени до сборки и калибровки, на которых всё, впрочем, не заканчивается.

Шаг 1. Покупаем автомобиль

В 2019 году Яндекс и Hyundai Mobis заключили соглашение о сотрудничестве: договорились объединить усилия в разработке беспилотных автомобилей. Сейчас все наши машины — Hyundai Sonata 8-го поколения. Почему мы выбрали именно эту модель? Она оборудована всем, что нужно для программного управления рулём и ускорением. Hyundai Sonata, которые мы превращаем в беспилотные, ничем не отличаются от других автомобилей той же модели. Мы покупаем их в обычном дилерском центре. Но подготавливать оборудование — компьютер, комплект сенсоров, проводку — начинаем гораздо раньше. Чуть позже расскажу об этом этапе поподробнее.

После покупки все машины проходят стандартную процедуру постановки на учёт. Им выдают номера и СТС.

Это уже четвёртое поколение наших беспилотников. Как раз о нём Дмитрий Полищук рассказывал на YaC 2020:

Шаг 2. Выбираем автомобилю имя и зачисляем его в наш флот

Для учёта автомобиля в наших внутренних системах мы используем два параметра: его VIN-код и имя. Если перевести в IT-термины, VIN — это MAC-адрес, а имя машины — FQDN. Да-да, у каждой из наших машин есть своё имя. VIN-код слишком сложно запомнить, а госномер может измениться.

Сначала мы называли автомобили в честь героев сериала «Мир дикого запада»: Takoda, Kohana, Akecheta. Когда персонажи закончились, нам на помощь пришла нейросеть, которая сгенерировала 60 тысяч уникальных имён. Так появились Natelio, Keyro, Onipa.

Если встретите на дорогах наш беспилотник, без труда узнаете, как его зовут. Стикеры с именами мы наклеиваем всегда в одно и то же место: справа, под лобовое стекло.

Управлять немаленьким флотом беспилотников нам помогает обширная база данных. В ней хранится информация о каждой машине и событиях, которые с ней происходят. Это своего рода судовой или лабораторный журнал, где мы тщательно фиксируем логи всех поездок: отмечаем неисправности, храним фотографии, записываем изменения, следим за метриками по каждой отдельной машине и всему флоту в целом. Снова обращусь к IT-терминам — наша база очень похожа на ERP-систему.

Шаг 3. Переходим к сборке

Сборкой надо как-то управлять: считать метрики, выстраивать цепочки поставок, оптимизировать ресурсы. Мы делали несколько подходов к этой задаче, и самым эффективным из всех нам показался Scrum-фреймворк. Оказывается, он подходит не только для разработки ПО.

Каждый понедельник мы планируем задачи на неделю вперёд (по сути — устраиваем планирование спринта). Команду dev представляют механики и электрики; за Scrum-мастеров — менеджеры проектов; чтобы приоритизировать задачи и отработать гипотезы, подключаются заказчики.

Дальше всё тоже стандартно: выбираем задачи из бэклога и распределяем их между командами. Одновременно со сборкой машины, команда проводит эксперименты: например, улучшает качество сигнала модемов. Или модернизирует разъёмы для слива логов. Или оптимизирует систему очистки сенсоров.

В течение недели мы регулярно собираем в цеху летучки «на ногах» (daily standup). По пятницам подводим итоги. Story points только не ввели: не прижились они у механиков. Измеряем всё в часах.

Про технологии в целом

Каждый беспилотник собираем как Роллс-Ройс: вручную, стапельным методом. Это означает, что машина всё время стоит на месте, все необходимые узлы и агрегаты доставляют прямо к ней.

Цех беспилотных автомобилей

Мы выбрали этот подход осознанно: собираем очень маленькой серией, по пять машин, поэтому выстраивать даже полуавтоматический конвейер невыгодно. К тому же для конвейера важно, чтобы конфигурация автомобиля не изменялась, а мы всё-таки экспериментируем и можем менять расположение элементов внутри машины, добавлять или исключать элементы из конечной конфигурации.

После покупки и занесения в базу, будущие беспилотники отправляются в наш цех в Москве. Первое, что мы с ними делаем — оклеиваем фирменной ливреей Self-driving car.

Далее полностью разбираем весь салон, включая обшивку потолка и багажника. Чтобы превратить машину в беспилотник, необходимо протянуть почти 200 метров различных проводов от её мозга — вычислителя — ко всем устройствам и узлам периферии. Оборудование, которое находится на крыше (сенсор-бокс), подключаем оптическими кабелями, камеру — коаксиальными, для передачи данных между IP-устройствами используем UTP. Не забываем и про силовые провода: всем частям беспилотника нужно электричество.

Одновременно усиливаем шумо- и виброизоляцию багажника, заодно заглушаем гул системы охлаждения — простое, но очень важное улучшение. Мы используем беспилотники в качестве такси, а значит, должны позаботиться о комфорте клиентов.

Помните, я говорил, что сборка беспилотника начинается ещё до покупки подходящего автомобиля? Чтобы ускорить сборку, мы готовим комплектующие и собираем основные узлы ещё до того, как к нам приедет очередная Sonata.

Большую часть комплектующих мы разрабатываем самостоятельно. Для быстрого прототипирования и экспериментов мы изготавливаем некоторые детали своими силами: в нашем распоряжении несколько 3D-принтеров разных типов и размеров, токарный станок и фрезерный трёхосевой станок с ЧПУ. После продолжительной серии тестов мы заказываем серийные детали на внешних производственных площадках со строгим соблюдением стандартов, нормативов и контролем качества.

Гермобокс для электроники

Под обшивкой каждой машины прячется множество электронных устройств: камеры, лидары, радары, вычислители, система охлаждения, сетевое оборудование, электрические платы с различными входами и выходами. Обо всём этом подробно рассказывал Виталий Подколзин, не буду повторяться.

Корпуса для собственных плат мы также разрабатываем самостоятельно, часть покупных плат перекорпусируем. Например, один из нужных нам свитчей поставляют только в большом стоечном исполнении. Сама плата при этом занимает 60% корпуса. Замена оболочки в подобных ситуациях помогает нам не только сэкономить пространство (напоминаю, мы размещаем всё оборудование в багажнике обычного автомобиля), но и установить дополнительное охлаждение. Места мало, тепла выделяется много: воздух не должен застаиваться внутри корпуса. Приятный бонус — оборудование в одинаковых лаконичных корпусах выглядит стильно.

Пора установить силовую часть. Машина потребляет до 2 кВт. Львиная доля электроэнергии приходится на вычислитель, внутри которого трудятся два серверных процессора и три мощные видеокарты. Фактически каждая наша машина — миниатюрный центр обработки данных. Все вычисления происходят на борту автомобиля, он полностью автономен.

Бортовой компьютер в багажнике

Багажник после установки оборудования

Чтобы беспилотная часть машины могла продолжать функционировать длительное время, мы комплектуем автомобиль двумя дополнительными батареями, от которых питается вся электрическая сеть. К слову, энергопотребление всего беспилотного оборудования меньше, чем у штатных узлов и агрегатов. Упаковываем провода в аккуратные жгуты и разводим по всей машине. Подключения — только разъёмные и рассчитанные именно на автомобиль: чтобы выдерживали вибрации и многократные включения и отключения.

Главное в машине — это безопасность. На всю электронику нижнего уровня — включая устройство, которое подаёт управляющие сигналы автомобилю, — приходят две независимые линии питания. Мы контролируем обе из них. В случае отклонений хотя бы в одной линии машину просто не удастся перевести в автономный режим.

Монтируем заранее собранные узлы, хранившиеся на складе готовых изделий, и подключаем. Тестируем все системы, прежде чем вернуть машине привычный вид.

Автомобиль до и после установки фендера

Устройство фендера с боковым лидаром

Завершаем сборку установкой сенсор-бокса на крышу машины.

Про сенсор-бокс в частности

Большой белый багажник с башней на крыше — тот самый сенсор-бокс. Внутри него собрано самое большое количество «органов зрения». А вообще, чтобы беспилотник мог «видеть» всё, что его окружает, на машину устанавливается три вида сенсоров:

Передний лидар имеет складную конструкцию и в случае механического воздействия уходит во внутреннюю часть автомобиля. В беспилотниках предыдущего поколения все эти сенсоры соединялись проводами с вычислителем. Это было не очень практичное решение: появлялся большой жгут кабелей, который надо было тащить до багажника через полмашины. В четвёртом поколении большую часть этих проводов терминируем уже внутри герметичного сенсор-бокса и соединяем с багажником единым оптическим кабелем.

Сенсор-бокс и лидар Яндекса

Мы живём не в самом благоприятном климате: у нас выпадают все возможные виды осадков, да и резкие перепады температуры не редкость. Всё это загрязняет наши сенсоры и мешает машине «видеть». Поэтому мы разработали специальную систему очистки, которая подаёт на лидар и камеры воздух и воду в правильной пропорции. Радары умеют видеть через закрытые кожухи, скрыты внутри крыши и в очистке не нуждаются.

Компрессор, резервуар для воды, баллон со сжатым воздухом, гидравлическую и пневматическую трассы, из которых состоит система очистки, наши конструкторы сумели уместить в сенсор-боксе на крыше автомобиля. А дизайнеры постарались, чтобы всё это выглядело стильно.

◼︎ Гермобокс с электроникой
◼︎ Система очистки сенсоров
◼︎ Радары
◼︎ Камеры

Шаг 4. Калибруем

Важный этап создания беспилотника — калибровка. Это процедура нахождения некоторых внутренних параметров сенсора и/или его положения относительно машины или другого сенсора.

Как я рассказывал чуть выше, каждая машина снабжена большим количеством самых разных сенсоров. Всем им необходимо работать синхронно, как одно целое, поставляя данные в вычислитель, который определяет логику поведения машины. Ведущий «орган зрения» беспилотника — лидар разработки Яндекса. Все остальные сенсоры мы калибруем относительно него. А он сам калибруется относительно кузова автомобиля.

Калибровка выглядит так: автомобиль перемещается по большому помещению с множеством шахматных досок, расположенных в форме круга и установленных под разным углом. Когда беспилотник накопит достаточно кадров окружающего его пространства с разных ракурсов, сенсоры, используя эти данные, синхронизируются между собой.

Процесс калибровки

Шаг 5. Сертифицируем

После всех наших вмешательств автомобиль уже нельзя назвать обычной Hyundai Sonata. Значит, надо удостовериться, что получившаяся модель надёжна и соответствует стандартам безопасности серийных автомобилей. Поэтому отправляем наши машины на сертификацию в «НАМИ-Фонд». Там беспилотники испытывают и выдают сертификат соответствия, который разрешает эксплуатировать их на дорогах общего пользования.

Шаг 6. Запускаем. Тестируем. В путь

Осталось «вдохнуть жизнь» в машину: установить на бортовой компьютер операционную систему и ещё раз протестировать все узлы, агрегаты и сенсоры. Мы используем UNIX-подобную ОС.

Почти всё. До момента, когда беспилотник можно будет выпускать на улицы города, осталось 400 км. Проезжая это расстояние на нашем специальном полигоне, машина докалибровывается под присмотром водителя-испытателя. Лидары «видят» более чем на 200 м, поэтому идеально точно настроить их в помещении при скоростях меньше 40 км/ч невозможно, требуется доработка «в бою». Вместе с этим мы ещё раз проверяем надёжность всех узлов и агрегатов.

Только после завершения всех тестов мы считаем машину полностью готовой к езде в автономном режиме.

Уже более трёх лет десятки наших беспилотных автомобилей ездят на полигоне Яндекса 24 часа в сутки 365 дней в году без человека за рулём. Останавливаются они, только чтобы заправиться.

С 2018 года мы активно тестируем технологию на городских улицах в Москве (в районе Хамовников и Мичуринского проспекта) и в других странах: США и Израиле. За это время наши автомобили проехали больше 16 млн километров в беспилотном режиме. Из самых свежих новостей — начало открытого тестирования в Ясенево, на которое может подать заявку любой человек старше 18 лет.

Источник