На головну | Пишіть нам | Пошук по сайту тел (063) 620-06-88 (інші) Укр | Рус | Eng   
У будь-якій цивілізованій країні права інтелектуальної власності повинні бути такими ж святими і непорушними, як і право приватної власності
  новини  ·  статті  ·  послуги  ·  інформація  ·  питання-відповіді  ·  про Ващука Я.П.  ·  контакти за сайт: 
×
Якщо ви помітили помилку чи похибку, позначте мишкою текст, що включає
помилку (все або частину речення/абзацу), і натисніть Ctrl+Enter, щоб повідомити нам.
×

Інноваційні можливості комп'ютерної симуляції робочого циклу і руху транспортних засобів

2012-10-10
Андрій (Гавріель) Лівшиць

Аварійність на транспорті перетворилася в один з дестабілізуючих факторів сучасних мегаполісів і невеликих міст

Інновації в області комп'ютерної симуляції можуть допомогти знизити рівень дестабілізуючого впливу від випадків аварій і хаосу, що виникає при неправильному водінні

У першу чергу це відноситься до сучасних методів навчання і напрацювання досвіду водіння за допомогою спеціальних комп'ютерних програм

Є багато прикладів оптимального вирішення цієї проблеми в Ізраїлі

... Перший клас школи Смарт-Драйв з'явився ще кілька років тому в Ашдоді. Після успішного старту філія школи тепер відкрився в ТЦ Азріель - в Тель-Авіві, місті, де навчиться водити, ймовірно, найскладніше в Ізраїлі. За кілька років свого існування симулятори водіння максимально підігнали під вітчизняні реалії.

При цьому головний акцент робиться на мультизадачність. Легким рухом руки віртуальна машина може перетворитися на легку вантажівку, в приватний автомобіль з ручною коробкою передач, або традиційний для Ізраїлю автомат. Головний плюс - це водіння симулятора в умовах максимально наближених до реальності.

Каже, Голова ради директорів компанії "Смарт Драйв": "Ізраїльські дороги набагато небезпечніше, ніж ми можемо собі уявити. В програмах наших симуляторів закладені самі різні ситуації, з якими водії стикаються щодня, але з якими зіткнутися під час стандартного уроку водіння практично неможливо.

Це дуже важливий момент для людини, яка хоче не просто отримати права, але навчитися водити ".

Крім звичайного легковика можна спробувати себе в управлінні моторолером. Для цього тренажера розроблена спеціальна програма з урахуванням усіх аспектів водіння "тустуса" в місті та на міжміських трасах. При цьому симулятор фактично дає можливість трасу відчути.

Каже, гендиректор компанії "Смарт Драйв": "Ми вчимо тому, чому в машині навчитися буває складно. Наприклад, якщо людина починає вчитися влітку, досвіду водіння в зимових умовах (а це дощ, ожеледь на півночі, і багато іншого) у нього просто не буде, і навпаки.

На симуляторі можна зробити помилку, повернутися на кілька кроків назад, проаналізувати ситуацію і більше таку помилку не допускати. Помилка на дорозі часто буває останньою. А симулятор дозволяє кількість помилок скоротити до мінімуму.

Один з найбільших плюсів проекту полягає в тому, що як мінімум теоретично завдяки цим машинам можна скоротити кількість уроків на машинах справжніх. Особливо з урахуванням того, що стандартний урок триває приблизно 40 хвилин, а урок на симуляторі цілу годину.

Каже, учень школи водіння: "Відчуття супер. Я раніше водив, але це було давно, симулятор дуже схожий на справжню машину. Є відчуття дороги, руху, все як насправді. Мені дуже сподобалося".

Головне, що повинно привнести в ізраїльські реалії використання симуляторів - це ту саму культуру водіння, про яку ми всі так довго і багато говоримо. Адже куди легше зрозуміти суть безпечного керування автомобілем неабияк потренувавшись в класі на тренажері, на якому навіть аварія може стати елементом навчання. Зате вже на справжньому автомобілі навіть думки не буде лихачити або порушувати правила. Адже ясно чим це може закінчитися.

У США це рішення має набагато більший розмах і представлено більш перспективними рішеннями

Управління транспортних засобів американського штату Невада 7 травня схвалив видачу компанії Google першою у своєму роді ліцензії на випробування керованих автопілотом автомобілів на дорогах загального користування. Можливості безпілотного Toyota Prius, оснащеного арсеналом різних датчиків, фахівці Google успішно продемонстрували на швидкісних шосе штату, в житлових районах Карсон-Сіті і центрі Лас-Вегаса.

Як повідомляється в прес-релізі Управління транспортних засобів Невади, перші дослідні автомобілі з автопілотом від Google отримають червоні номерні таблички. У лівій частині номерного знака буде розташований знак нескінченності - символ "автомобіля майбутнього", пояснив глава Управління Брюс Бреслоу (Bruce Breslow).

Оригінальні червоні номери будуть встановлюватися тільки на досвідчені безпілотні автомобілі, завдяки чому їх легко буде розпізнати як звичайним громадянам, так і представникам правопорядку ", - розповів Бреслоу. Для перших серійних безпілотних машин номерні знаки зроблять зеленого кольору з тим же характерним символом нескінченності.

Варто відзначити, що Google стала далеко не першою компанією, що вирішила вкластися в розробку безпілотних автомобілів. Зараз подібні дослідження проводять General Motors, Ford, Mercedes-Benz, Volkswagen, Audi, BMW і Volvo. Компанія Cadillac, зокрема, працює над напівавтоматичною системою управління Super Cruise, яку планується випустити на ринок у найближчі кілька років.

Перші серйозні випробування безпілотних автомобілів почалися ще в 1980-х роках в Німеччині. Тоді військові фахівці з Мюнхенського університету Бундесверу випробували мікроавтобус Mercedes-Benz, оснащений роботизованою системою управління, заснованої на відеодатчіках. Автомобілю вдалося розігнатися до 100 кілометрів на годину, проте випробування проходили на порожніх вулицях - по суті, в далеких від реальності умовах.

"Гугломобіль" ж оснащений повністю автономним керуванням - роботизована система відповідає за повороти керма, прискорення і гальмування.

Безпечне пересування по дорогах в реальних умовах (зі світлофорами, перехрестями, автомобілями і пішоходами) забезпечується за рахунок системи супутникової навігації, сервісу Google Street View і цілого комплексу датчиків. В їх число входять розташований на даху оптичний датчик LIDAR, що визначає відстань до об'єктів за допомогою відбитого світла, радари на передній частині автомобіля, датчик позиціонування на задньому колесі, і, звичайно, відеокамери в салоні автомобіля.

Провідним інженером, відповідальним за розробку безпілотного автомобіля Google, є віце-президент компанії Себастьян Трун (Sebastian Thrun), який очолює лабораторію з вивчення штучного інтелекту в Стенфордському університеті. У 2005 році група вчених на чолі з Трунов виграла змагання серед безпілотних автомобілів, організовані Управлінням перспективних дослідницьких проектів (DARPA) міністерства оборони США. У жовтні 2010 року Трун оголосив про розробку безпілотного автомобіля в інтересах Google.

Перші випробування "гугломобілей" почалися в Каліфорнії. Дослідні зразки успішно проїхали від кампусу Google в Маунтін-В'ю до офісу в Санта-Моніці, а потім і до Голлівудського бульвару. Згодом безпілотники прокотилися по мосту "Золоті ворота" в Сан-Франциско, трасі SR 1, що проходить по узбережжю Тихого океану, і по березі озера Тахо.

В даний час, за інформацією Las Vegas Sun, в парк "гугломобілей" входять щонайменше вісім машин - шість "гібридних" Toyota Prius, один Audi TT і один Lexus RX450h. За даними на кінець березня 2012 року, в загальній складності "гугломобілі" успішно подолали понад 320 тисяч кілометрів. В ході випробувань один такий безпілотний Prius навіть відвіз сліпого в закусочну Taco Bell.

За всю історію випробувань "гугломобіль" потрапив всього в одну аварію - безпілотний Prius зачепив звичайний "пілотований" Prius в районі Маунтін-В'ю. Представники Google, втім, тут же заявили, що "гугломобіль" у момент аварії знаходився в режимі ручного управління, а система автоматичного управління працює без збоїв.

Як би там не було, Google стала першою в США (та й у світі) компанією, офіційно допущеною до дослідної експлуатації своїх безпілотних машин на громадських дорогах. Можливим це стало після затвердження в лютому 2012 року законодавчих норм, які дозволяють рух автономних транспортних засобів по дорогах Невади.

Відповідно до закону, ліцензія на пересування по суспільних дорогах може бути видана тільки заявникам, чиї безпілотні автомобілі накатали в ході випробувань не менше 16 тисяч кілометрів. Крім того, при пересуванні таких машин по суспільних дорогах під час випробувань в салоні повинні перебувати не менше двох осіб - один на місці водія, інший - на "штурманському" місці.

Крім Невади подібні нормативні акти готуються до розгляду в Каліфорнії, Флориді, Оклахомі і на Гаваях. За межами США доля безпілотних автомобілів поки не настільки однозначна. The Daily Telegraph, зокрема, пише з посиланням на главу парламентського комітету Великобританії з транспорту Роберта Гіффорд (Robert Gifford), що в королівстві переходити на безпілотне управління машинами поки не планують.
"Зараз є автомобілі, які можуть самостійно паркуватися [наприклад, Volkswagen Touran - прим." Стрічки.Ру "], але лише допомагають водієві, не замінюючи його. Уряду необхідно зрозуміти, як [безпілотна] технологія буде розвиватися в найближчі десять років. .. ", - пояснив Гіффорд.

Якщо вірити представнику Google Ентоні Левандовскі (Anthony Levandowski), якого цитує The Wall Street Journal, в компанії сподіваються завершити розробку "гугломобіля" "набагато швидше", ніж за десять років.

Вчені з Колумбійського університету встановили, що використання автопілотів на автомобілях допоможе збільшити ефективність транспортних і пасажирських перевезень як мінімум на 273 відсотка. Дослідження такого роду - не новина, але примітною роботу американців робить те, що при розрахунках вони виходили виключно з існуючих технологій.

Недосконалі водії

Перше, що необхідно зрозуміти і прийняти - людина, будь-яка людина, дуже поганий водій. Головний його недолік - дуже велика затримка в реакції на зміну ситуації на дорозі. Пов'язано це, звичайно, багато в чому з фізіологічними обмеженнями. Так, наприклад, людині потрібно час, щоб проаналізувати ситуацію і зреагувати на неї.

У загальній складності, в залежності від фізичного стану водія, умов видимості, його концентрації та інших факторів час реакції може варіюватися в межах від 0,15 секунди до десятків секунд. При середньому умовному значенні в 1,5 секунди і швидкості автомобіля в 90 кілометрів на годину такий час реакції забезпечує гальмівний шлях більш ніж в сорок метрів. А адже до цього необхідно додати ще й час, який йде безпосередньо на виконання транспортним засобом команди - наприклад, повної зупинки після натискання гальм (це додає до гальмівного шляху ще 40 метрів).

Внаслідок цього людина вкрай неефективно використовує дорожнє полотно. Як показав аналіз вчених з Колумбійського університету, на прямолінійній шосе автотранспорт покриває в середньому близько 5 відсотків дорожнього полотна. Всі інші 95 відсотків, яких, втім, буває недостатньо, залишені під недосконалі людські рефлекси.

Крім цього, за словами вчених, необхідно враховувати психологічні особливості водіїв, які теж грають не на користь якості водіння. Наприклад, один автомобіліст цілком здатний заблокувати в результаті зопалу прийнятого рішення одну-дві смуги, що в деяких випадках може призвести до повної зупинки автотранспорту на трасі.

Досконалий рух

В даний час роботи по удосконаленню дорожнього руху ведуться, умовно кажучи, у двох напрямках. Перше (яке ми назвемо глобальним) намагається налагодити рух транспорту ззовні, без урахування особливостей людей-водіїв. У таких моделях автомобіль пасивний, по суті він грає ту ж роль, що і рідина при моделюванні струму у водопроводі. Цей напрямок сміливо можна називати класичним і досить непогано розвинутим - вчені використовують комп'ютерне моделювання, наприклад, струмів з різними властивостями на графах (задаючих схему доріг).
Виникаючі в таких завданнях динамічні системи дуже складні, зокрема, вони стрибкоподібно можуть переходити від одного стійкого режиму (вільного руху автомобілів) до іншого (пробці, коли швидкість окремих автомобілів майже нульова). При цьому, як показують дослідження, умови такого переходу залежать від безлічі факторів, зокрема, наприклад, від будови самої мережі доріг.

Разом з тим, у цьому напрямку є деякі успіхи - так, в Європі активно використовуються (pdf) різні режими роботи світлофорів, що, як показує практика, дозволяє або помітно розвантажити дорогу, або зупинити зростання навантаження. При цьому в основі подібних методів лежить теза про те, що від пробок на дорозі позбутися повністю не вийде ніколи.

Неявно більшість моделей такого роду мають на увазі, що водії під час руху підкоряються правилам дорожнього руху, тобто реагують на подавані ззовні сигнали, а це, як говорилося вище, через психологічних особливостей не завжди правда. Таким чином, ми переходимо до другого класу моделей, в яких водій відсутня в принципі - замість цього задається принципово інша задача організації руху, в якій автомобілі розглядаються як активна частина моделі.

З одного боку, це спрощує завдання в теорії, але з іншого - ускладнює її практичну реалізацію, адже взаємодія автомобілів між собою або з якоїсь керуючої системою ще необхідно організувати.

Взаємодія як шлях до успіху

У 2011 році корейські математики отримали цікавий результат. Виявилося, що якщо автомобілі будуть просто повідомляти один одному напрям руху і швидкість (це, звичайно, має на увазі наявність між транспортними засобами якийсь зв'язку - сигнальних вогнів тут буде недостатньо), то можна уникнути багатьох пробок. Локального взаємодії часто виявляється досить для того, щоб полегшити транспортну ситуацію.

В рамках нової роботи, яка з'явилася в журналі IEEE Spectrum, вчені розглядали більш радикальний сценарій. Вони припускали, що автомобілі управляються автопілотами. При цьому розглядався найпростіший випадок - прямолінійне шосе без розв'язок і перехресть. Виявилося, що в цьому випадку одна смуга дороги може пропустити до 12 тисяч автомобілів на годину при швидкості в 120 кілометрів на годину.

Для порівняння, якщо б автомобілем керував чоловік, то пропускна здатність при інших рівних умовах складала б 2-3 тисячі автомобілей.Все справа, за словами дослідників, у тому, що при такій швидкості водії зазвичай тримають дистанцію в 40-50 метрів (це вважається безпечним). Крім цього дослідники встановили, що, якщо на машинах встановлені не повноцінні автопілоти, а системи на зразок адаптивного круїз-контролю, безпечну дистанцію на швидкості 120 кілометрів на годину можна скоротити до 25-30 метрів. При цьому пропускна спроможність виростає "всього" в 1,5-2 рази до 4 тисяч автомобілів на годину.

Втім, головне достоїнство нової роботи полягає в тому, що при аналізі вчені використовували вже існуючі технології. Детально про розвиток цих технологій "Лента.Ру" вже писала.

Що вже є

У червні 2011 року концерн Volkswagen показав розробку "Тимчасовий автопілот" (Temporary Auto Pilot, TAP). По суті це той самий аналог круїз-контролю, здатний забезпечити пропускну спроможність у 4000 машин, про який йшла мова вище. Система складається з бортового комп'ютера і великої кількості датчиків: радарів, камер, лазерних сканерів і інших пристроїв. Такий тимчасовий автопілот здатний утримувати машину на дорозі в потоці машин на швидкостях до 130 кілометрів на годину. При цьому він сам слідкує за розміткою, розуміє деякі знаки обмеження швидкості (відповідно до них він вибирає швидкісний режим).

У серпні того ж року свій автопілот представила компанія BMW. За функціоналом її система перевершує розробку Volkswagen (при фактично тією ж технічною складовою), оскільки дозволяє машинам самостійно розганятися, гальмувати, обганяти, виїжджати з прилеглих доріг і вклинюватися в що йде потік, а також підлаштовуватися під дорожні умови. На момент офіційного оголошення тестовий автомобіль з таким автопілотом пройшов 4800 кілометрів.

У січні 2012 року Volvo продемонструвала публіці систему, яка дозволяє машинам самостійно об'єднуватися в колони. З точки зору моделювання, на відміну від попередніх систем, розробка Volvo увазі взаємодію машин між собою в тому розумінні, що одному транспортному засобу зрозуміла поведінка іншого.

У квітні 2012 року свою розробку показала компанія Cadillac. Її система по функціоналу і з технічної складової схожа на розробку BMW. Машина з такою системою також може розганятися і гальмувати. На відміну, втім, від попередніх розробок Cadillac називає дату, з якої планує встановлювати такі системи на свої автомобілі - 2015 рік.

Нарешті в травні 2012 року відбулося воістину революційна подія - управління транспортних засобів американського штату Невада дозволило компанії Google випробовувати керовані автопілотом автомобілі на дорогах загального користування. Крім Невади подібні нормативні акти готуються до розгляду в Каліфорнії, Флориді, Оклахомі і на Гаваях.

На закінчення

Не треба пояснювати, що у автопілотів величезні перспективи.

корисний матеріал? Натисніть:




2020-11-20
Жива вода
інші статті...
© Ярослав Ващук, 2003-2011
при використанні будь-яких матеріалів сайту посилання на джерело обов'язкове
[pageinfo]
сайты Хмельницкого bigmir)net TOP 100