Беспилотное авто в городе. Как это работает?

В настоящее время на транспорте стремительно развивается направление беспилотного вождения. Сперва оно было внедрено на рельсовых путях - особенно там, где не требуется множества решений с развилками - например, на линиях метро. Затем стало внедряться на железных дорогах. Ещё позже компании стали экспериментировать с авто, двигающимся по стандартным путям ограниченного (непубличного) использования - например, с карьерными самосвалами. И наконец, сейчас эта "беспилотная" тенденция распространяется на автотранспорт на дорогах публичного пользования - где наиболее сложное движение, требующее принятия ежесекундных решений и где с машиной взаимодействуют тысячи объектов - от других машин, управляемых водителями, до пешеходов и животных.


C беспилотниками я уже сталкивался. Впервые увидел такое решение ещё в далёком 2002 году, когда побывал в Париже. Уже тогда 14-я линия метро обслуживалась автоматически, что тогда поразило. Жили мы именно на ней, в Дефансе, и я каждый день ездил по этой линии. Затем я наблюдал беспилотное движение маневровых толкачей на новой сортировочной станции в Усть-Луге, и беспилотник-шаттл в Шереметьево под взлетной полосой. С "автомобильной" составляющей я познакомился в ходе своей поездки на золотой карьер "Олимпиада" в Восточной Сибири 2 года назад: уже тогда там экспериментировали с беспилотным движением в карьере. Однако это была всё же закрытая служебная зона со строго регулируемым движением и особыми правилами.

Но вот с экспериментами по полностью беспилотному движению в мегаполисе до этой осени я ещё никогда не сталкивался. Каково же было моё удивление, когда я узнал, что такое происходит буквально у меня под носом, на Петроградской стороне! И делает это компания "Ралиент", которая базируется в технопарке близ ленинградской телевышки. Создали этот стартап молодые ребята, большей частью выпускники питерских технических вузов (ИТМО, политех, СПбГУ) и работают они над этим пионерным проектом уже больше года. В конце октября я сьездил к ним с дружественным визитом и мы поговорили о том, что же это такое - "беспилотник в городе" и как вообще это диво выглядит.

Давайте вместе разберемся, что они предлагают внедрить и как вообще это работает на оживленных дорогах города (это как раз самое интересное).

Суть проекта - запустить в Петербурге и его пригородах сеть беспилотных шаттлов грузоподьемностью около 2 т, которые выполняют функции доставки товаров со складов конечным потребителям ("последняя миля"). Это наиболее востребованная сейчас функция грузоперевозок внутри города и одновременно наиболее дорогая, в расчете на 1 км движения. Предлагается полностью отказаться от водителя (и даже от экспедитора!) и развозить товары по городу в полностью автономном режиме.


Габаритные размеры грузового беспилотника:


При этом вся сеть таких шаттлов будет связана между собой локальной сетью и скоординирована так, чтобы доставку можно было заказать со смартфона удалённо любому потребителю, по наличию свободных машин и после оплаты услуг. Когда же машина заказана, то заказчик сможет следить со смартфона за движением шаттла и выполнением его заказа.


А для грузоперевозчика полностью уходит такая статья расходов, как оплата труда водителей (35%).
Более того, в расходной части сокращаются ещё и затраты на топливо (с 30% до 6%), поскольку шаттлы - электрические. Таким образом, вместо 100% нынешних затрат получается 41%, если считать с 5% нормой прибыли (наиболее распространенной в автоперевозках). Это серьёзно стимулирует рынок автоперевозок к развитию и скорей всего, опустит и цены на них, когда на этом рынке будет присутствовать несколько игроков.


Сам беспилотный грузовой шаттл будет курсировать внутри города и в пригородах, где находятся склады и логистические парки. Выглядит он весьма оригинально и резко бросается в глаза на дороге - даже лобовое стекло у него условно не выделено (!). Запас хода такого шаттла на батареях - до 420 км, максимальная скорость 80 км/ч, полезная нагрузка - до 2 т, а кроме того - высокая маневренность и большой относительный объем грузового отсека. Который позволит перевозить и легкие объёмные грузы.


Или на видео:


При этом очень интересная схема принята для зарядки машин: для того, чтобы шаттлы не заряжались по 3-8 часов от розетки, как какие-нибудь Теслы, предлагается устроить по городу сеть зарядных станций, где заранее заряжаются аккумуляторые модули. Затем шаттл просто подьезжает к такой станции, и там быстро меняют эти батареи - как на фонарике или в фотокамере. Место для батареи оптимизировано таким образом, чтобы можно было быстро и сбоку открывать его и менять модули буквально за минуты (показано красной стрелочкой).


Источником энергии предполагаются литий-ионные аккумуляторы LiFePO4 с ресурсом в 2000 циклов заряда-разряда, что даёт на пару батарей запас хода не менее чем в 800 тыс. км.

* * *
Но как же такая машина будет вести себя на дороге? На реальной питерской дороге - где пробки, пешеходы, мосты, развязки, дворовые проезды и служебные заезды в склады? Там другие водители могут нарушать правила и подрезать машину, там пешеходы могут бежать через дорогу в неположенных местах, по краям дороги могут парковаться в два ряда; там могут быть большие лужи или гололёд зимой. Как автономная машина будет ориентироваться в такой сложной среде? Меня именно этот вопрос интересовал, как водителя.

Так вот. Для разрешения этой проблемы "Ралиентом" создана система искусственного интеллекта Mimir, которая сочетает в себе функции управления, компьютерного зрения, предсказания дорожной обстановки и построения оптимального маршрута. При этом система самообучается в процессе движения и накапливает прецеденты. Более того, упор в системе Mimir сделан не на высокоточные карты (как у многих других компаний в этой сфере), а именно на предсказание поведения в процессе движения, на сканирование окружающей среды и на оперативную коррекцию маршрута в процессе, если что-то меняется.

[...] Между тем, никто сейчас не занимается решением сложных погодных кейсов, нестандартной дорожной обстановкой. Мы можем находить полосу движения там, где нет никакой разметки. Это вообще наши уникальные черты как проекта. Мы не планируем использовать высокоточные карты, как большинство крупных игроков, это удешевляет эксплуатацию. При этом мы ставим перед собой цель, чтобы машина обучалась всегда. Каждый ее километр пути становился ее опытом. Это делает машину умнее, поможет справляться с нестандартными ситуациями и кейсами.
(из интервью с разработчиками)

Вот упрощённая схема этого искусственного беспилотного разума:


Признаться, я не сразу понял принцип её работы. Но потом разобрался в последовательности действий.
Итак, смотрим на ролике, как это работает практически:


Каждый объект на дороге и обочинах (другая машина, пешеход, дорожный знак, бегущее животное, неподвижное здание, препятствие на дороге, забор, шлагбаум и т.п.) определяется системой Mimir как куб или параллелепипед, грани которого и есть ограничитель движения. Если это знак, то система интерпретирует его значение, согласно ПДД. Если же на дороге нет разметки (стерлась, не нанесена и т.п.), то Mimir сама условно размечает полосы, отталкиваясь от ширины дороги и ведет машину по ним - так, как это рефлекторно делает и средний водитель-человек.

1 - Разметка
2 - Движущиеся объекты
3 - Неподвижные объекты

"Органов чувств" у беспилотника несколько (как у человека глаза, уши, нос, руки для тактильного контакта и т.п.). Это:
- модуль спутниковой навигации высокой точности
- камеры видеонаблюдения
- радары (отражение радиоволн)
- лидары (лазерное сканирование)
- сенсоры локализации и спутниковой связи (определение местоположения)
- сонары (ультразвуковые датчики для маневрирования)

При этом каждый отвечает за свой участок распознавания. (1) Лидары распознают объекты и их размер; (2) радары определяют скорость движения всех объектов вокруг, а также расстояние до них в любую погоду; (3) 8 камер распознают объекты и дают интеллекту круговой обзор; (4) модуль спутниковой навигации передаёт текущее местоположение. Всё это сводится в систему предсказания движения, которая даёт команду модулю управления шаттлом. Такая вот стройная система.


Относительно сроков внедрения. Ребята из "Ралиента" предполагают иметь небольшую серию (около 100 шаттлов) к 2022-2023 гг., а затем можно будет и масштабировать это решение, с учетом реального опыта эксплуатации.

Кроме этого, в компании есть ещё одно направление разработки - смежное с этим: это создание беспилотного тягача для стандартных прицепов (как у фур). Предполагается, что для выгодной эксплуатации запас хода такого тягача должен быть в районе 800 километров - т.е. примерно вдвое больше, чем городского шаттла. Концепт:


Вот такое есть интересное направление транспортного хай-тека. Самое удивительное для меня, что всё это создаётся и тестируется рядом с нами, здесь и сейчас! А не где-то далеко за океаном или за Одером с Вислой.

https://periskop.su/2012476.ht...