CC BY
248
УДК 656.073
ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ БЕСПИЛОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫМИ ПЕРЕВОЗКАМИ
Кузнецова М. В., Веремеенко Е. Г.
Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация
[email protected] [email protected]
Представлена история развития беспилотных автомобилей, рассмотрены зарубежные и российские грузовые беспилотные транспортные средства. Отражены пять уровней автономности автомобиля. Представлены технологии автономных транспортных средств в России. Результатом проделанной работы является выявление ряда преимуществ управления беспилотными грузовыми автомобилями и их актуальности в современном мире.
Ключевые слова: беспилотное транспортное средство, грузовые перевозки, оснащение, уровни автономности, история развития беспилотных автомобилей, преимущества
UDC 656.073
INTRODUCTION PROSPECTS OF UNMANNED MANAGEMENT OF ROAD TRANSPORT
Kuznetsova M. V.,Veremeenko E. G.
Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation
[email protected] [email protected]
This paper presents the history of the development of unmanned vehicles. Foreign and Russian cargo unmanned vehicles are considered. It shows 5 levels of autonomy of the vehicle. The technologies of autonomous vehicles in Russia are presented. The result of this work is the identification of a number of advantages of driving unmanned trucks and their relevance in the modern world.
Keywords: unmanned vehicle, freight transportation, equipment, levels of autonomy, history of the unmanned vehicles development, the advantages of unmanned vehicles.
беспилотных автомобилей.
Введение. Проблема перемещения грузов посредством сторонней силы беспокоила человечество с давних времен. Данный вопрос способствовал появлению таких идей, как приручение животных, изобретение колеса и, впоследствии, разработка первых автомобилей, приводимых в движение двигателями внутреннего сгорания.
Актуальность вопроса развития беспилотных систем транспортного средства в современном мире возрастает вследствие быстрого развития высокотехнологических проектов в области перевозок и робототехнических систем.
Основная часть. Научный прорыв в истории транспортной инфраструктуры и всего человечества — это изобретение и использование беспилотного грузового автомобильного транспорта, искусственный интеллект которого заменяет роль водителей.
История развития беспилотных автомобилей представлена на рис. 1.
* Начало 1960-х годов - прототип самоуправляемой тележки («Стэнфордская тележка») Джеймс Адамс
1970-е года - усовершенствование тележки. Оснащение ее системой технического зрения, с помощью которого устройство могло частично автономно двигаться, ориентируясь на белую линию. Джон Маккарти
-
1980 г - создание полностью автономного автомобиля. Группа немецких исследователей под руководством Эрнста Дикманса
1987-1995 гг - проект «Прометей» по созданию роботизированного автомобиля.
ц.
Середина 1990-х г - прорыв в области искусственного интеллекта, нейронных сетей и машинного обучения.
jj
1994 г - передвижение автомобиля «VAmP» Mercedes, оборудованного технологиями Дикманса, на скорости до 130 км/ч.
Щг
2004 г - первое в мире соревнование с участием роботов-автомобилей DARPA Grand Challenge.
Л
2010 г - Google протестировала свои первые робомобили. V
Рис. 1. История развития беспилотных автомобилей
В настоящий момент большое количество автопроизводителей по всему миру делают серьезную ставку на беспилотные автомобили [1, 2].
За рубежом формированием системы автономного вождения занимается корпорация Daimle. Прототип седельного тягача — Future Truck 2025 — «Грузовик будущего» испытан летом 2014 года под Магдебургом. Скорость движения составила до 85 км/ч.
На данном этапе Future Truck 2025 является условно беспилотным. Транспортное средство оборудовано:
• ручным запуском автомобиля и его выводом в поток;
• местом для водителя;
• включением системы Highway Pilot, осуществляющейся при достижении скорости 80 км/ч;
• сенсорами и датчиками, различающими полосы движения;
• определением участников движения и объектов дорожной инфраструктуры на расстоянии 70-250 метров.
В 2015 году компания Freightliner продемонстрировала первый в США коммерческий беспилотный грузовик класса 8, названный Inspiration Truck («Вдохновение»).
На Inspiration Truck установлена система управления Highway Pilot. Система Highway Pilot интегрирует датчики и сенсоры для обеспечения рядности, скоростного режима, дистанции торможения, предотвращения ДТП. Система 3 уровня автономности облегчает работу водителя.
Inspiration Truck оборудован местом для водителя и необходимыми органами управления.
Автоматическое обеспечение способствует:
• оптимизации рабочего времени,
• решению логистических задач построения графика и маршрута,
• поддержанию связи [3].
В начале 2016 года компанией Volvo Trucks был представлен беспилотный грузовой автомобиль Volvo FMX.
Данная модель оснащена новыми функциональными возможностями, система которой объединяет датчики на основе лазера и радара. На первых этапах данная система использовалась для создания и построения карты маршрута движения автономного средства. Накопленная информация применяется для регулирования:
• рулевого управления,
• механизма переключения передач,
• скорости автомобиля.
Оптимизация работы грузового автомобиля и движение по маршруту проводится с помощью датчиков, которые непрерывно сканируют область вокруг грузовика.
Транспортное средство управляется на расстоянии и способно совершать циклические операции [4].
В конце октября 2016 года в США первый коммерческий рейс был совершен беспилотным грузовым автомобилем Volvo компании Otto. В своем первом рейсе он перевез 45 тысяч банок пива, преодолев расстояние 160 км.
Грузовик Otto построен на базе серийного тягача Volvo и оснащен фронтальным радаром, камерами для распознавания дорожной разметки и GPS-модулем [2].
Другие достижения первопроходцев в этой области остаются на уровне тестирования автономных машин, приспособленных для езды по обычным дорогам.
В настоящее время в современных машинах используется 5 уровней автономных технологий (рис. 2).
Технологии автономных колесных транспортных средств и научно-исследовательские работы в этой сфере созданы в Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ). На специально построенном полигоне МАДИ тестируются и отрабатываются наиболее распространенные сценарии:
• колонизированное движение;
• устойчивость к кибератаке;
• реагирование по пересекаемым траекториям;
• замедление-увеличение скорости (без перестроения) [5].
Российская компания Cognitive Technologies активно занимается развитием системы автономного движения. Совестно с автоконцерном «КамАЗ» с 2015 года разрабатывается беспилотный самосвал одноименной марки.
Уровни автономности транспортного средства
- 1 уровень —
0 уровень —
Отсутствие автономных функций: полный контроль со стороны водителя
Функциональные автономные системы: регулирование отдельных аспектов движения, напроимер:помощь при ускорении/торможении
2 уровень —
Использование бортовых систем для управления автомобилем и для регулирования скорости.
3 уровень —
Комбинированные автономные функции: : возможность автоматического контроля над всеми аспектами вождения при условии,что водитель при возникновении опасности должен взять на себя управление автомобилем.
- 4 уровень —
Высокий уровень автоматизации: автомобиль в состоянии осуществлять контроль над всеми аспектами вождения в большинстве ситуаций, вмешательство водителя - в исключительных случаях.
1— 5 уровень —
Автономные системы с полной самоуправляемостью: самостоятельное движение автомобиляв любых условиях, водитель не требуется
Рис. 2. Уровни автономности автомобиля
Прототип системы управления для беспилотного транспорта смонтирован на базе серийного полноприводного автомобиля КамАЗ-5350 и прошел первые испытания.
Беспилотное транспортное средство имеет программу, которая обеспечивает с помощью дистанционного управления автономное движения из одной точки в другую движение в колонне с помощью: видеокамер, GPS, радаров, лидара [6].
Развитием беспилотных проектов легковых и грузовых автомобилей занимаются все ведущие мировые производители автомобилей и самостоятельно некоторые IT компании.
Главным ориентиром в развитии российских беспилотных автомобилей служат шведские беспилотные грузовики Volvo, которые уже проходят активное тестирование. Беспилотные автомобили имеют такие существенные преимущества, как:
• минимизация ДТП, человеческих жертв;
• экономичный расход топлива;
• «дисциплинированность», то есть соблюдение правил дорожного движения [6, 7]. Рассмотрение преимуществ каждого из видов беспилотного автомобильного транспорта
представлено на рис. 3.
Беспилотные автомобили
Легковые
повышение пропускной способности дорог за счёт сужения ширины дорожных полос
минимизация дорожных аварий и происшествий
Грузовые
экономичное потребление топлива за счет управления потоком автомобилей из единого центра
повышение эффективности использования топлива
Пассажирский
повышение пропускной способности дорог
возможность перемещения на дорогах обычного типа.
экономичный расход топлива
снижение стоимости транспортировки грузов и людей за счёт экономии на заработной плате водителей
возможность самостоятельного передвижение людей с ослабленным зрением
перевозка грузов в опасных зонах, во время природных и техногенных катастроф или военных действий
экономия времени, ранее
затрачиваемого на управление автомоблем
Рис. 3. Преимущества беспилотного автомобиля
Заключение. Проведя анализ зарубежного и отечественного опыта в создании грузовых беспилотных автомобилей, можно сказать, что развитие данного направления требует инновационных методов, исследований, работы над проектами и серьезных материальных вложений. Западные страны и российские производители представляют миру автономные грузовики высокого уровня и с новейшими технологиями. Беспилотные грузовые транспортные средства — это открытие новой эры, позволяющее облегчить и улучшить процесс перевозки грузов во всем мире.
i \QQ/ *
Библиографический список
1. Краткая история развития беспилотных автомобилей [электронный ресурс] / Habr. — Режим доступа: https://habr.com/post/393237/(дата обращения: 10.02.2018).
2. Беспилотные автомобили. Часть 19: Беспилотная фура совершила свой первый рейс [электронный ресурс] / DRIVE2.RU — Режим доступа: https://www.drive2.ru/b/458118942490121988/ (дата обращения: 10.02.2018).
3. Пронин, Е. Н. Беспилотные автомобили на метане? [электронный ресурс] / Е. Н. Пронин.
— Режим доступа: http://www.gazpronin.ru/aboutSelfDrivingVehs.html (дата обращения: 10.02.2018).
4. Беспилотный грузовик Volvo FMX проходит испытания в шахте компании Boliden [электронный ресурс] / ADT.BY — Режим доступа: https://adt.by/bespilotnyiy-gruzovik-volvo-fmx-prohodit-ispyitaniya-v-shahte-kompanii-boliden/ (дата обращения: 05.02.2018).
5. Грошев, А. М. Беспилотные транспортные средства: настоящее и будущее / А. М. Грошев, А. В. Тумасов. — Режим доступа : https://transport-systems.ru/assets/2016_02_009.pdf (дата обращения: 10.02.2018).
6. Новая эра автотранспорта или что такое беспилотный автомобиль [электронный ресурс] / X Международная студенческая научная конференция «Студенческий научный форум» — 2018.
— Режим доступа: http://www.gazpronin.ru/aboutSelfDrivingVehs.html (дата обращения: 10.02.2018).
7. Автопилот. Беспилотный автомобиль [электронный ресурс] / TADVISER. — Режим доступа: http://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Автопилот_(беспилотный_ автомобиль) (дата обращения: 12.02.2018).
