15 Αυγ 2018

Το τρίτο επίπεδο της αυτόνομης οδήγησης

Tο Audi A8 είναι το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο αυτοκίνητο με δυνατότητα αυτόνομης οδήγησης επιπέδου 3, μια κατά τα φαινόμενα λογική εξέλιξη προς το πλήρως αυτοματοποιημένο όχημα. Όμως εδώ συντελέστηκε ένα τεράστιο άλμα προόδου, καθώς η ευθύνη για την παρακολούθηση του περιβάλλοντος οδήγησης μετατοπίζεται για πρώτη φορά από τον οδηγό στο ίδιο το αυτοκίνητο.

Σύμφωνα με την κατηγοριοποίηση της SAE, υπάρχουν έξι επίπεδα αυτοματοποίησης της κίνησης ενός οχήματος. Μια προδιαγραφή που επινοήθηκε με σκοπό να ταξινομήσει την πολυπλοκότητα ενός συστήματος για χρήση από τους κατασκευαστές, τους προμηθευτές της αυτοκινητοβιομηχανίας, αλλά και τον νομοθέτη. Ως επιπέδου 0 χαρακτηρίζονται τα συμβατικά αυτοκίνητα, ενώ το επίπεδο 5 αντιπροσωπεύει το πλήρως αυτόνομα κινούμενο όχημα χωρίς την αναγκαιότητα ύπαρξης οδηγού. Η κλίμακα 1 χαρακτηρίζει αυτοκίνητα που διαθέτουν συστήματα υποβοήθησης οδηγού και σε αυτά συγκαταλέγονται τα περισσότερα σύγχρονα αυτοκίνητα. To Adaptive Cruise Control ή το σύστημα διατήρησης λωρίδας αρκεί για να εντάξει ένα μοντέλο στο επίπεδο 1.

Στην κλίμακα 2 υπάρχει μια μερική αυτοματοποίηση, καθώς η εκτέλεση χειρισμών στο σύστημα διεύθυνσης, η επιτάχυνση και η επιβράδυνση μπορούν να γίνουν συνδυαστικά από τα ηλεκτρονικά συστήματα του αυτοκινήτου. Η ταχύτητα θα προσαρμοστεί αυτόματα στην ταχύτητα των προπορευόμενων οχημάτων και ακολουθούνται οι καμπύλες του δρόμου. Ο οδηγός, ωστόσο, οφείλει να παρακολουθεί ενεργά την πορεία και να είναι έτοιμος να παρέμβει ανά πάσα στιγμή. Συστήματα όπως τα Mercedes-Benz Distronic Plus, Nissan ProPilot Assist, Tesla Autopilot, Volvo Pilot Assist και Cadillac Super Cruise είναι επιπέδου 2. Η μεγάλη διαφορά στο επίπεδο 3 (που περιγράφει την υπό συνθήκες αυτοματοποιημένη οδήγηση) είναι πως την εποπτεία του περιβάλλοντος αναλαμβάνουν τα ηλεκτρονικά συστήματα, προσφέροντας τη δυνατότητα εκτέλεσης περισσότερο πολύπλοκων αυτόνομων αλληλουχιών και λήψης άμεσων αποφάσεων, όπως είναι το φρενάρισμα πανικού.

Στην περιπτωση του Α8, το σύστημα Αl Traffic Jam Pilot μπορεί να αναλάβει την οδήγηση σε κυκλοφοριακή συμφόρηση ή αργή κίνηση της εθνικής οδού μέχρι τα 60 χλμ./ώρα. Μόλις ο οδηγός ενεργοποιήσει το σύστημα από το αντίστοιχο μπουτόν στην κεντρική κονσόλα, μπορεί να πάρει το πόδι του από το γκάζι και το φρένο και τα χέρια του από το τιμόνι. Θα πρέπει βέβαια, και εδώ, να είναι έτοιμος να παρέμβει, μόνο όμως όταν ζητηθεί από το σύστημα. Εκκίνηση, επιτάχυνση, διεύθυνση και φρενάρισμα εκτελούνται αυτόματα, όπως και η αντίδραση στην περίπτωση έκτακτων καταστάσεων, πχ κόψιμο κάποιου οχήματος μπροστά στο αυτόνομα κινούμενο αυτοκίνητο. Στη θεωρία μπορεί αυτό να φαίνεται αρκετά απλό, στην πράξη όμως η τεχνολογία πίσω από το σύστημα αποτελεί ένα τεράστιο άλμα προς την πλήρως αυτοματοποιημένη οδήγηση. Κλειδί για το σύστημα της Audi είναι η μονάδα ελέγχου zFAS, η οποία συνδυάζει πολλαπλές υπολογιστικές εργασίες σε μια ισχυρή κεντρική μονάδα. Η πιο απαιτητική λειτουργία είναι ο συνδυασμός των δεδομένων που συλλέγονται από τους στερεοσκοπικούς αισθητήρες, τα ραντάρ, το lidar και τους αισθητήρες επιτάχυνσης πολλαπλών αξόνων και η μετατροπή τους σε ψηφιακό, τρισδιάστατο μοντέλο του περιβάλλοντος. Το τελευταίο χρησιμοποιείται από όλα τα συστήματα υποστήριξης του οδηγού, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που είναι υπεύθυνα για την αυτόνομη οδήγηση, ώστε να υπολογιστούν οι αντίστοιχες ενέργειές τους. Το zFAS, που παράγεται από την Delphi, βρίσκεται κάτω από το κάθισμα του οδηγού και περιλαμβάνει τέσσερις βασικούς επεξεργαστές, οι οποίοι εκτελούν διαφορετικές εργασίες ανάλυσης και επεξεργασίας δεδομένων. Επιπλέον, πολλαπλοί μικροεπεξεργαστές και μικροελεγκτές μοιράζονται το φόρτο εργασίας. Ένας επεξεργαστής χειρίζεται τις λειτουργίες επεξεργασίας εικόνας, ενώ ο κεντρικός επεξεργαστής είναι υπεύθυνος για ό,τι είναι κρίσιμο για την ασφάλεια, όπως για τη σύνθεση αντικειμένων, τη λήψη αποφάσεων και την επικοινωνία του αυτοκινήτου.

Για τις αποφάσεις και τις επικοινωνίες, οι απαιτήσεις σε πραγματικό χρόνο είναι σημαντικά υψηλότερες. Αυτά τα καθήκοντα πρέπει να πληρούν υψηλά λειτουργικά πρότυπα ασφαλείας, όπως το ISO 26262, με δύο όμοιους πυρήνες να εκτελούν τα ίδια υπολογιστικά καθήκοντα. Αν τα αποτελέσματα δεν ταιριάζουν, τίθεται σε λειτουργία η διακοπή ασφαλείας. Ωστόσο, η συνήθης πρακτική απενεργοποίησης ή επανεκκίνησης ενός υποσυστήματος δεν είναι αρκετή σε ένα σύστημα αυτόνομης οδήγησης επιπέδου 3, που οφείλει να εγγυάται τη συνεχόμενη -έστω και μειωμένη σε περίπτωση ανάγκης- λειτουργικότητα. Επομένως, για ανοσία σε ενδεχόμενη βλάβη και σφάλματα πρέπει να δημιουργηθεί κάποιου είδους πλεονασμός στο σύστημα. Έτσι, κάθε υποσύστημα βασικά ορίζεται από μια αρχιτεκτονική M-out-of-N (MooN). Ένα τέτοιο σύστημα περιέχει Ν πανομοιότυπα εξαρτήματα και λειτουργεί με βάση την αρχή ότι, εάν τουλάχιστον τα Μ από τα Ν εξαρτήματσ λειτουργούν σωστά, τότε δεν υπάρχουν λάθη. Συχνά τα συστήματα επιπέδου 3 είναι MooND, που σημαίνει ότι πραγματοποιούν επίσης διάγνωση, εξασφαλίζοντας το μέγιστο δυνατό επίπεδο ασφάλειας στη μεταφορά επιβατών. Ακόμα κι έτσι, όμως, ο δρόμος προς το πλήρως αυτοματοποιημένο όχημα είναι ακόμη αρκετά μακρύς.

Περισσότερες φωτογραφίες:
Ετικέτες: