Тема сегодняшней лекции: что именно подразумевает автомобильная наука, когда говорит об автомобилях с автономным управлением?
Думается, что наиболее логичная их классификация в свое время была предложена SAE International. Для справки (информация с официального сайта): это глобальная ассоциация, объединяющая порядка 130 тысяч инженеров и технических экспертов в аэрокосмической отрасли, сфере производства автомобилей и коммерческих транспортных средств из 97 стран мира. Основные области специализации SAE включают в себя постоянное совершенствование знаний и разработку консенсусных стандартов, принимаемых на добровольной основе. Основатели: Генри Форд, Эндрю Л. Райкер, Эдуард Бердсолл и Джон Уилкинсон... Штаб-квартира SAE расположена в Уоррендейле - северном пригороде Питтсбурга, Пенсильвания, США...
Что интересно: SAE International выстраивает классификацию, опираясь на совершенствование систем помощи водителю. Сначала - отдельные, потом - комплексы, потом - управление всем комплексом с помощью компьютера, а позже и искусственного интеллекта... Чем именно последний отличается от самого мощного компьютера и почему это серьезная (неразрешимая?) проблема для автомобилей с автономным управлением, мы поговорим в свое время.
А пока...





SAE Level 1 (первый уровень автономности по классификации SAE). Автомобили, относящиеся к нему, оснащаются одной или несколькими системами помощи водителю начального уровня. Например, это обычный и привычный парктроник или, например, Lane Assist или Lane departure warning system - система предупреждения о сходе с полосы.
Упомянутые, равно и иные, системы чаще всего автономны - активируются без участия человека, но могут только предупреждать/ рекомендовать/ обращать внимание. Например, Lane Assist на MB Sprinter это вибрация рулевого колеса, на MB Actros - звуковой сигнал со стороны пересекаемой линии разметки, на автобусах Mersedes-Benz или Setra - вибрация подушки сиденья с соответствующей стороны.
Понятно, что водитель может: а) игнорировать сигнал предупреждения или б) отключить его (например, перестроение тоже связано с пересечением линии разметки, но сигнала от LA не будет, если включен сигнал поворота).
На фото пример работы Parking Package (парковочного пакета) на MB Sprinter. Он базируется на использовании ультразвуковых датчиков и камер внешнего обзора. Существуют два уровня контроля: обзор 180 градусов и 360 градусов. Но "снести" столбик удается без проблем...





SAE Level 2 (второй уровень автономности). Автомобили, относящиеся к нему, также оснащаются несколькими системами помощи водителю. Но в отличии от первого уровня - эти активные/ автономные. Иными словами, они могут самостоятельно воздействовать на рулевое управление, систему управления двигателем, коробку передач, рабочую и вспомогательные тормозные системы...
Например, активный Lane Assist пытается вернуть машину в полосу движения. Active Brake Assist при критическом сокращении дистанции до машины впереди, предупреждает, а потом начинает тормозить самостоятельно, достаточно быстро доводя использование всех существующих систем (начиная с моторного тормоза) до 100%. Adaptive Cruise Control (ACC) умеет поддерживать дистанцию до впереди следующего автомобиля, снижая скорость и разгоняясь вместе с ним. Причем есть варианты ACC, способные выбрать и оптимальный с точки зрения расхода топлива режим работы силового агрегата (двигатель+коробка) с учетом реального профиля дороги (3D-карта местности) и фактической загрузки грузовика/ автопоезда...
На фото выезд с парковки задним ходом "под поперечное движение" (Rear Cross Traffic Alert - MB Sprinter). Стандартная ситуация после постановки машины в ряд перпендикулярно или под углом к тротуару (краю дороги). В данном случае система управления автомобиля создает компьютерную модель дорожной ситуации и на ее основе начинает управлять режимами работы АКП. При скорости до 12 км/ч и обнаружении препятствия система полностью останавливает автомобиль, причем независимо от степени воздействия на органы его управления. Минус решения единственный и очевиден: машина, закрывающая обзор может оказаться выше и длинней Sprinter'a...
Здесь, увы, тоже есть проблемы для практической эксплуатации. Ибо:
а) игнорировать указания данных систем сложней, но тоже получается;
б) возникают эмоции, которые реально способны влиять на безопасность дорожного движения.
Из собственного (хотя и небольшого) опыта. Во-первых, эти системы даже у квалифицированного водителя могут вызвать чувство ложной уверенности и спровоцировать достаточно агрессивную манеру вождения (а что уже говорить о новичке). Во-вторых. Ситуация: как положено по регламенту - остановился для отдыха... А чувствуешь себя (простите - 18+) дурак-дураком: 4 часа (var - весь день, весь рейс) только за руль держался, ибо "железка" умней тебя... Но ведь отсюда один шаг до записи в твоем последнем следственном деле: "в сложной ситуации не сумел адекватно среагировать и взять управление на себя, что и привело к...".
По двум пунктам (Level 1 и Level 2) еще раз подчеркну, что системы помощи водителю (или "ассистенты"), хотя и способны на некие самостоятельные действия - "условно автономны", но способны лишь оказать помощь или попытаться исправить ошибки в управлении. И не более...





SAE Level 3 (третий уровень автономности, здесь иногда упоминается термин "Conditional assistance") - автомобиль осуществляет контроль дорожной ситуации и двигается самостоятельно только в ограниченных условиях. Это могут быть закрытые территории (например, грузовые терминалы, аэропорты, производственные зоны и прочее), транспортные системы типа PRT - Personal Rapid Transin или BRT - Bus rapid transit, некие выделенные участки дорог (даже фрагменты хайвэев в пустыне штата Невада, США)...
Поясню картинку.
Это разработка Zahnrad Fabrik (ZF Friedrichshafen AG). Имеем некий грузовой терминал, оснащенный, в том числе, и специальными системами позиционирования (здесь точность плюс-минус 5 см, во всяком случае - седло со шкворнем "телеги" совмещается с первой попытки). Естественно, все грузовики, на него заезжающие, имеют специальное оснащение, равно как и все "местные" погрузчики и терминальные тягачи. На терминале остается аппарат управления (по аналогии с диспетчерской аэропорта) и тот, кто все-таки следит за правильным размещением и креплением грузов. Водители стороннего транспорта оставляют машины на стоянке и идут отдыхать. А потом с той же стоянки их забирают и сразу в рейс... Кстати, вообще-то грузовик с картинки оснащен еще гибридной трансмиссией, посему все маневры осуществляется на электроприводе!
Здравый смысл в этой технологии есть, но о первоначальных инвестициях и сроках окупаемости - не спрашивайте...




С оговорками к SAE Level 3 можно отнести и технику, работающую в рамках проекта European Truck Platooning Challenge (ЕТРС). Это так называемые "конвои" в ситуациях, когда управление колонной осуществляет водитель головного автопоезда.
Понятно, что за редким исключением, человек лишь на определенное время может снять руки с рулевого колеса. Например, "в условиях монотонного движения (по автобану)" - как в свое время уточнили в Германии на презентации системы Highway Pilot (разработчик Daimler AG). Кстати, в следующем поколении, получившая название система Highway Pilot Connect как раз и позволяет при движении в рамках организованной колонны "передать управление" головной машине. Кавычки не случайны: дело в том, что наш грузовик просто начинает повторять все маневры лидера, удерживая дистанцию 10-15 метров. А мы остаемся на рабочем месте и просто сняли руки с рулевого колеса (и отвечаем за свой автомобиль!).
Обсудим "подводные камни"? Особенно - экономическую составляющую...




С одной стороны беспилотный (и даже "бескабинный") самосвал в карьере/ на подземной выработке, полностью автономный погрузчик или терминальный тягач. Возможно даже автобус-челнок на закрытой территории, например, аэропорта. И хотя по данным Gartner Inc. (Стэмфорд, Коннектикут, США) - компании, занимающейся разработкой и интеграцией дополнительного оборудования, а также программного обеспечения для автономной техники, стоимость такого комплекта может достигать 400 тысяч USD на один автомобиль, то в указанных случаях можно предположить сроки окупаемости. Например, зарплата водителя карьерного самосвала достигает 75-90 тысяч USD в год, если это вахта, значит - четыре "бойца" на машину. Полтора года получается? На аэропортовском автобусе зарплата меньше, но в принципе тоже "считается"...
Но что делать с магистральным тягачом, когда водителю позволяется только снять руки с рулевого колеса на некоторое время? Что в этом случае выигрывает владелец техники и его работодатель? Первое, что напрашивается: раз драйвер нажал кнопку, включил Highway Pilot, а тем более Highway Pilot Connect, то... тахограф должен перейти в другой режим записи (обозначено стрелками на картинке). Например, "другие работы" или вообще... ХЗ (простите). Понятно, что при этом подвижной состав увеличивает время в движении, а значит (ну, вы поняли)... Но ведь человек реально остался за рулем и более того - должен быть готов в любую секунду взять управление на себя!!!
Впрочем, это только часть проблемы. Помните European Truck Platooning Challenge? Лидер - автопоезд компании "А", за ним - машина компании "Б". Однако это конкуренты. А ведь водитель первой отвечает не только за себя, хотя при этом из-за особенностей аэродинамики при движении в плотной колонне, водитель второй машины не просто снял руки с рулевого колеса, но еще и топливо экономит (до 20%!!!). Кстати, тот раз "в канале" болтали, что если кроме указанной проблемы, вдруг выясняется, что MAN едет за Mercedes'ом, а Volvo за Scania (или наоборот) - с тягачем-лидером просто чудеса начинаются: то мотор не тянет, то ошибки непрерывные бортовой компьютер выдает, то у водителя проблемы с кишечником начинаются...
Разумеется, это была шутка, другой вопрос - юридические аспекты при движении в колонне от Truck Platooning... Жаль, вопросы задать некому: участники проекта пока заняты - гордятся результатами, причем каждый своим...
=====
Резюмируя. Существует мнение, что SAE Level 3 "надо пропустить". Что сделано, что получилось - пусть останется, но основные усилия надо направить уже на SAE Level 4 (High automation), который является основой для Level 5 (Full automation)... Первый - это уже настоящие беспилотники, правда - в расчетных условиях эксплуатации, второй - в любых...




Напоминаю. Мы запланировали цикл тематических публикаций. Тема следующей: четвертый уровень автономности (SAE Level 4) и проблемы с ним связанные.
p.s. Кстати, красивые глаза у нее... были... Были? Или еще можно телефончик спросить?