Большая часть современных прогрессивных технологий появилась отнюдь не вчера. Виртуальная реальность, 3D-принтеры, космическая программа преподносятся нам, как достижения XXI века. Но мы с вами уже знаем, что этим всем люди начали заниматься ещё в середине прошлого столетия. Это же относится и к беспилотным автомобилям, о которых мы сегодня поговорим.
История
Первые шаги в области автономных машин, передвигающихся без помощи водителя или оператора, были сделаны ещё в 30-х годах XX столетия, когда на выставке Futurama World's Fair известная американская компания General Motors представила своё видение будущего автопрома. Тогда специалисты представили две идеи. Первая заключалась в том, что автомобили будут управляться посредством радиоволн, с помощью которых можно контролировать дистанцию. Вторая основывалась на том, чтобы сделать дороги наподобие скейтбордных рамп. То есть машины должны ехать посередине, а если их начинает вести к обочине, то они «скатываются» обратно в углубление. Конечно, в то время обе идеи беспилотного автомобиля встретили скептически. Однако разработки в этом направлении пошли с удвоенной силой.
В 50-х годах инженеры General Motors начали испытания первого в мире «умного» автомобиля Firebird II. Помимо титанового корпуса и инновационной системы торможения, машина оснащалась магнитными датчиками, которые могли взаимодействовать с «дорогами будущего» (согласно данной концепции под слоем асфальта должны были проложить электро-кабели) для предотвращения аварий. В третьей версии данного концепт-кара использовалась первая система автопилота, которая в наше время известна как круиз-контроль. Она позволяет автомобилю самостоятельно удерживать постоянную скорость, что позволяет водителю меньше внимания уделять работе с педалями, например, при длительных поездках по шоссе. Стоить отметить, что для паровых двигателей система поддержания постоянной скорости была разработана ещё в 1788 году.
В 60-е годы компания Citroën смогла оборудовать тестовый полигон, на котором реализовала идеи General Motors относительно «умных дорог». Автомобиль Citroën DS мог обходиться без водителя, получая сигналы от кабелей в асфальте. На реальных дорогах беспилотные модели так и не появились, а Citroën DS стал просто автомобилем бизнес-класса, правда, довольно известным благодаря фильмам о Фантомасе. В то же время Chrysler Plymouth пробовала встроить магнитные сенсоры в бампер обычного автомобиля. Они должны были передавать информацию на компьютер в салоне машины. Идея провалилась, так как система управления занимала половину салона, а на крыше необходимо было устанавливать электрогенератор. В 1968 году, кстати, вышел первый фильм о живой машине Херби под названием The Love Bug.
В 80-х годах немецкий учёный Эрнст Дикманнс (Ernst Dickmanns) создал из фургона Mercedes-Benz Vario первую по-настоящему «умную» машину. Благодаря вместительности автомобиля разработчик смог поместить внутри целую компьютерную систему. 5-тонный монстр, который мог без помощи водителя передвигаться по дорогам, привлёк внимание концерна Daimler-Benz, запустившего проект Eureka PROMETHEUS (Program for European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety — программа движения с наивысшей эффективностью и беспрецедентной безопасностью). Благодаря новым инвестициям к середине 90-х годов Дикманнс собрал ещё два самоуправляемых автомобиля — VaMP и VITA-2. Новые прототипы смогли успешно пройти испытания на шоссе под Парижем. Они самостоятельно ехали со скоростью до 130 км/ч, меняли ряд, отслеживали движение других автомобилей и могли их обгонять. Впоследствии наработки Дикманнса, проекта PROMETHEUS и улучшенная система круиз-контроля (адаптивная, которая может поддерживать переменную скорость, подстраиваясь под среднюю скорость в потоке и соблюдая безопасную дистанцию) использовали в серийных Mersedes'ах S-класса 95-го года. После этого разные функции, помогающие водителю в управлении автомобилем, начали появляться во многих моделях различных производителей.
Принципы работы
Чтобы автомобиль мог ездить без помощи водителя, ему нужны «глаза», «мозг» и карта. Все машины, обладающие функциями автопилота, имеют встроенные навигационные системы и датчики, которые позволяют определить точное местоположение автомобиля, а также проложить оптимальный маршрут до конечной точки. При этом могут учитываться данные о пробках из сети Интернет, максимальная скорость на различных участках пути и т.д.
Для распознавания впередиидущих автомобилей, более точной ориентации в пространстве и некоторых других задач на беспилотных автомобилях устанавливаются высокочувствительные лазерные датчики на переднем и заднем бамперах. Они передают данные на бортовой компьютер, который анализирует информацию. Благодаря этой системе машина способна быстро отреагировать на резкие изменения на дороге (например, если кто-то выбежит на проезжую часть, или передняя машина резко затормозит).
На автономных автомобилях Google также используется лидар (Light Identification Detection and Ranging — световое обнаружение и определение дальности). Это вращающийся датчик, который установлен на крыше, сканирующий пространство вокруг автомобиля в радиусе более 60-90 метров при помощи отраженного от объектов света. Данные, полученные лидаром, обрабатываются компьютером, образую трёхмерную карту окружающей местности. Вместе с информацией навигационной системы и Google Street View, полученная карта используется для создания маршрута.
Также в беспилотных автомобилях присутствуют внутренние камеры. Они устанавливаются в верхней части ветрового стекла и помогают бортовому компьютеру распознавать цвет светофора, приближающиеся объекты и т.д.
Всё это помогает машинам самостоятельно передвигаться от начальной точки к пункту назначения, при этом соблюдая правила дорожного движения, и оперативно реагируя на различные непредвиденные ситуации.
Современные автономные автомобили и будущее технологии
Как видим, системы автопилота направлены на то, чтобы помочь человеку вести машину. Например, круиз-контроль, который позволяет водителю не полностью концентрироваться на управлении автомобилем. Специально для дальнобойщиков Mercedes разработала систему Highway Pilot, которая может полностью принять управление на себя во время движения по трассе. Автомобили Tesla могут осуществлять экстренное торможение в критических ситуациях, а также самостоятельно парковаться. Ford разрабатывает систему, которая будет помогать людям во время снегопадов или ливней. Стоит отметить, что системы автопилотирования работают не только на низких скоростях в условиях городского трафика, но и на гоночных трассах. Например, Audi RS7 смогла ездить по треку, развивая скорость до 300 км/ч.
Однако все эти автомобили так или иначе требуют присутствия человека. Созданием по-настоящему беспилотного автомобиля, в котором даже не будет педалей с рулём, занялась компания Google. Первый прототип был представлен в 2014 году. Сейчас эти автомобили проходят испытания на дорогах общего пользования в нескольких штатах США вместе с предыдущими моделями самоуправляемых автомобилей, разрабатываемых совместно с Toyota. Как считает сооснователь Google Сергей Брин, будущее именно за полностью беспилотными автомобилями.
С таким заявлением в целом можно согласиться. Беспилотные автомобили не нарушают правила дорожного движения. Компьютер обладает реакцией в разы превосходящей человеческую, так что если кто и успеет затормозить в чрезвычайной ситуации, то это автопилот. Датчики хорошо «видят» и днём, и ночью, и не устают при длительных поездках в отличие от человеческих глаз. К тому же время, которое приходится тратить на управление машиной, можно использовать на другие более полезные дела, например, почитать. Беспилотные транспортные средства можно использовать в опасных зонах, во время природных и техногенных катастроф или военных действий. Противники беспилотных автомобилей могут указать на их высокую стоимость, но если их поставят на поток, данная проблема решится. Отсутствие опыта у водителей? Но если все машины будут автономны — это не проблема. Надёжность программного обеспечения? Возможно. Но во всём и всегда есть как преимущества, так и недостатки.
Стоит отметить, что помимо Google, Tesla, Apple, Mercedes, Volvo и других названных в этой статье компаний, созданием беспилотного автомобиля занимается КамАЗ. Однако в отличие от остальных подобных разработок это будет грузовик способный передвигаться даже по бездорожью.
Возможно, что в будущем человечество будет ездить на чём-то вроде Audi RSQ из фильма «Я, робот» по произведениям Айзека Азимова. Как вы думаете?
Предлагаю разработать дорожную систему, основанную на использовании лучших свойств автотранспорта, железных дорог и авиации. Предложение является частным случаем решения задачи автоматизации автотранспорта.
Всё самое лучшее из всех видов транспорта и современные компьютеры, и связь дают возможность разработки новой транспортной системы, решающей большинство проблем перевозки людей и грузов. Цель решения — дать России новые дороги и убрать с них дураков. Это достигается изменением организации движения на скоростных участках, что потребует унификации транспортных средств (ТС) по скорости, ускорению, размерам и массе, с изменением формы дороги. Обеспечивается качественный скачок скорости и безопасности на дороге.
В систему входят :
⦁ Дорога.
⦁ Транспортное средство — (ТС).
Дорога — колея, оборудованная питающим и информационным кабелями, блоком управления и устройством передачи энергии с Дороги на ТС. Конструкция Дороги должна обеспечить высокую скорость и невозможность обгона на скоростных участках. Передача энергии возможна контактным способом.
Устройство передачи энергии должно обеспечить безопасность, быстрое подключение и достаточную мощность передаваемой энергии. Устройств передачи энергии нет в местах съезда с Дороги. Движение ТС в этих местах — на аккумуляторах. Колея Дороги изготавливается из стали секциями по 5-10м и устанавливается на сваи на высоте 2-3м. Это экономит землю и облегчает обслуживание. Такая конструкция удешевляет строительство и делает возможным быстрый монтаж в полевых условиях.
Транспортное средство — электромобиль, дополнительно оборудованный устройством приёма энергии от Дороги, с возможностью зарядки аккумулятора во время движения. Скорость и ускорение ТС задается блоком управления Дороги. Это даёт возможность передвигаться вплотную с одной скоростью и ускорением и без участия водителя. При движении ТС вплотную создается своеобразный поезд, в котором каждый вагон является локомотивом. Чем больше вагонов, тем больше мощность поезда и меньше сопротивление воздуха каждому ТС. У каждого пассажира персональный вагон с возможностью съехать с Дороги на любой станции, и доехать в этом вагоне до дома. Ограничение веса и возможность использовать ТС для грузовых перевозок, как контейнер на колёсах без водителя, позволяют отказаться от услуг складов, выгружая грузы у потребителя. Аккумуляторы грузовых ТС обеспечивают движение от Дороги до стоянки. Электропривод даёт дополнительные преимущества перед двс.
Все технические решения, использованные в этом решении, уже разработаны и широко применяются.
Преимущества:
1) Безопасность. ТС двигаются по Дороге на минимальном расстоянии друг от друга без обгона и не могут столкнуться. Скорость и ускорение регулируются блоком управления Дороги. При неисправности Дороги движение происходит на аккумуляторах. Исключается человеческий фактор в авариях на больших скоростях.
⦁ Экология.
⦁ Скорость. Возможна скорость 300-400км/час .
⦁ Экономичность. Меняется транспортная схема снабжения городов. При возможности проехать 100км за 20 минут без пробок люди будут селиться в экологически чистых местах за городом. Отпадает необходимость авиарейсов до 3000 км, с отменой погодных ограничений. При скорости 400 км груз от Москвы до Владивостока дойдет за 24 часа. Транспортом занято больше половины населения страны и любые изменения в этой области влияют на всю экономику.
⦁ Мобильность. После съезда с дороги ТС едет как электромобиль. Решается проблема “последней мили”.
⦁ Перевозка грузов возможна без водителя, что распределяет нагрузку на Дорогу в течение суток. Грузовик представляет из себя контейнер оборудованный четырьмя колёсами, электродвигателем, аккумулятором, тягово-сцепным устройством и рулевым управлением. Блок управления грузовика состоит из круиз-контроля и парковочного устройства, включающегося после съезда с скоростной дороги. Система «Платон» сможет обеспечить контроль прохождения груза.
⦁ Дорогу можно строить на заводе и монтировать на месте в любое время года. Облегчается строительство и обслуживание Дороги в районах вечной мерзлоты.
⦁ Унификация ТС создает возможность расчета и управления движения с центрального компьютера. Решается проблема пробок.
Больше всего ТС похож на троллейбус с аккумулятором. Нижнее расположение токосъемника обеспечит мобильность въезда и съезда ТС на Дорогу, а управление ТС с блока управления Дороги обеспечит безопасность движения .
Основные принципы решения транспортной проблемы.
⦁ Проектирование Дороги и ТС одновременно.
⦁ Исключение возможности перестроения и обгона ТС на скоростных участках, и увеличение скорости в 3-4 раза.
⦁ Унификация ТС по скорости, ускорению и грузоподъемности.
⦁ Передача энергии с Дороги на ТС во время движения.
⦁ Мобильность съезда и заезда на Дорогу.
⦁ Управление с Дороги скоростью и ускорением ТС.
⦁ Автономное питание ТС после съезда с Дороги.
Начинать использовать моё решение можно с строительства такой Дороги между станциями метро в Москве и Петербурге. Люди выйдя из метро в Москве смогут арендовать ТС и через 3 часа выйти на станции метро в Петербурге. Нижний Новгород. Дюков Владимир Дмитриевич т 89030576450
РS. Это предложение можно использовать на уже существующих дорогах, выделив полосу для авто с автопилотом. Для движения по выделенной полосе можно использовать обычные машины с перепрограммированным круиз контролем.