Fordovo autonomno vozilo

Prošlo je tri godine od kada je Ford izašao na ulice s prvim Fusion (Mondeo u Europi) Hibrid autonomnim istraživačkim vozilom. U nastavku pročitajte tekst Chrisa Brewera, voditelja razvojnog programa Fordovih autonomnih vozila.

S ponosom mogu predstaviti sljedeću generaciju hibridnog Fusiona (Mondea u Europi), razvojni model autonomnog vozila iz Forda. Ovaj novi model na jednom mjestu sadrži sve što smo u tom procesu naučili. Novi auto koristi trenutnu Fordovu platformu za samovozeća vozila, no bitno unaprjeđuje hardverski dio kako bi se povećale mogućnosti računalne sposobnosti i brzina informacija. Električne kontrole puno su bliže onima kakve će biti u serijskim modelima, a podešavanjem senzorske tehnologije, uključujući i njihov smještaj omogućavaju bolji pregled situacije automobilu u vožnji. Novi LiDAR senzori puno su elegantnijeg izgleda i nude veće vidno polje pa stoga više nisu potreba četiri senzora, već samo dva da bi se dobila jednaka količina informacija.

Dva su osnovna segmenta samovozećih vozila; prvo je samovozeća platforma, odnosno unaprijeđeni auto, a drugo sustav virtualnog vozača. Novo vozilo unaprijeđeno je na oba polja, posebno što se tiče razvoja i testiranja sustava virtualnog vozača, što je znatan iskorak u osjetilnoj i računalnoj snazi.

Što smatramo virtualnim vozačem? Kako bi proizveli potpuno autonomno vozilo koje stvarno može sve samo (po SAE standardu to je četvrta razina samovozećeg vozila koje ne zahtjeva nikakvu kontrolu od vozača već može napraviti samo sve što može i pravi vozač). Fordov virtualni vozač upravo je to, a sastoji se od:

• Senzora: LiDAR, kamera i radara
• Algoritama za lokaciju i planiranje puta
• Računalnog „gledanja“ i sposobnosti učenja
• Detaljne 3D mapa visoke rezolucije
• Računalne i elektroničke snage koja to sve može objediniti i učiniti sve navedeno operabilnim

Stvaranje automobila koji će sam voziti potpuno je drugačije od stvaranja novog modela konvencionalnog automobila te postavlja neka potpuno nova pitanja timu odgovornom za razvoj takvog vozila. Kako oponašati sve što vozač inače radi u procesu vožnje? Vozač donosi odluke u realnom vremenu, za vrijeme vožnje, ovisno o tome što se događa oko njega, ide li u dobrom smjeru, što ako je put blokiran radovima ili prometnom nezgodom?

Upravo tako kako smo sigurni u sebe i svoje odluke moramo stvoriti i virtualnog vozača kojem ćemo prepustiti donošenje takvih odluka i njihovo izvršenje „u hodu“ dok vozilo ide. Mi u Fordu pristupamo tome tako da našim vozilima omogućimo da vide, čuju i razmišljaju baš kao i pravi vozači, a ponekad i bolje od njih.

Kako automobil vidi

Na temelju sadašnje i očekivane tehnologije, naši inženjeri rade na izgradnji dva načina percepcije u sustavu virtualnog vozača autonomnog vozila: posredovane percepcije i izravne percepcije.

Posredovana percepcija zahtijeva stvaranje 3D karata okruženja visoke rezolucije u kojem će se voziti autonomni automobil. Te karte obuhvaćaju sve što sustav virtualnog vozača zna o putu prije nego što automobil počne vožnju – lokacije stop znakova, pješačke prijelaze, prometne znakove i druge statične stvari. Kada je na cesti, virtualni vozač koristi svoj LiDAR, radare i senzorne kamere za kontinuirano skeniranje područja oko automobila i uspoređuje – ili posreduje – s onim što vidi na 3D karti. To omogućuje precizno lociranje položaja vozila na cesti, te identificiranje i razumijevanje što se događa oko njega. Posredovana percepcija također uključuje sustav koji zna pravila ceste, tako da se može pripremiti i pridržavati tih pravila.

Izravna percepcija upotpunjuje posrednu percepciju pomoću senzora kako bi vidjeli pozicioniranje vozila na cesti te pješake, bicikliste i druge automobile. Senzori mogu čak i pomoći protumačiti znakove rukom, kao što su znakovi prometnog policajca. Naravno, mogućnost izravne percepcije zahtijeva još sofisticiraniji softver i računalnu snagu za identifikaciju i klasifikaciju raznih subjekata, posebno pješaka koji su u pokretu.

Ovaj hibridni pristup, koji uključuje i posredovanu i izravnu percepciju, omogućit će da naš sustav virtualnog vozača obavlja poslove jednake onima što ljudski vozač može, a potencijalno čak i bolje.

Podijelit ćemo odgovornosti virtualnog vozača u tri zadatka – osjećanje okoline, korištenje te percepciju za donošenje odluka na cesti i kontrolu automobila.

Osjećanje oko automobila

Izvana, senzori našeg autonomnog istraživačkog vozila su najzamjetljivija razlika od konvencionalnih Fusion Hibrid automobila. Mislite o njima kao o ljudskim očima i ušima.

Dva LiDAR senzora veličine hokejskog paka, svaki proizvodi milijune zraka i vire iz prednjih stupova automobila pružajući pregled od 360 stupnjeva. Ovi novi senzori imaju raspon senzora otprilike dužine dva nogometna igrališta u svakom smjeru. Visoko definirani LiDAR je posebno dobro prilagođen za razlikovanje gdje je objekt, koliko je velik i kako izgleda.

Tri kamere montirane na dvije police su instalirane na vrhu krova. Kamera okrenuta prema naprijed montirana je ispod vjetrobranskog stakla. Ove kamere prepoznaju objekte i čitaju semafore na cesti. Kratkometni i dalekometni radarski senzori – vješti u uvjetima kiše, magle i jakog snijega – dodaju još jednu razinu vida, i time pomažu kako bi se utvrdilo kako se objekt kreće u odnosu na automobil.

Podaci iz sva tri senzora pohranjuju se u mozgu autonomnog vozila, gdje se uspoređuju podaci u odnosu na 3D kartu okoline i odvijaju druge prerade računalnog vida.

Razmišljanje i donošenje odluka

Mozak Fordovog autonomnog vozila se nalazi u prtljažniku. Tamo se generira 1 terabajt podataka na sat, ekvivalent najnovijim računalima – više nego što će prosječna osoba koristiti u podacima s mobitela u 45 godina. No, ono što je zaista zaživilo Fordov program virtualnog vozača je računalna platforma, razvijena kod nas.

Postoji mnogo stvari koje autonomni automobil mora uzeti u obzir pri obradi u vožnji: Što je u okolini automobila? Što drugi vozači rade? Gdje ide? Koji je najbolji put? Ako se spaja u drugu traku, treba li ubrzati ili usporiti? Što ta odluka znači za druga vozila na cesti? Sofisticirani algoritmi koje pišu naši inženjeri procesuiraju milijune podataka svake sekunde, pomažući da autonomna vozila reagiraju baš kao što su programirana da to učine.

Kontroliranje automobila

Baš kao što naš mozak govori mišićima u našim rukama i nogama što trebaju učiniti, odluke u autonomnoj kontroli vozila se prenose putem mreže električnih signala. To znači ugađati softver Fusion  Hibrida i, u nekim slučajevima, hardver, tako da se električne naredbe mogu poslati na upravljanje, kočenje, gas i sustav promjene brzine. Kako bi se osiguralo da svi mehanički sustavi rade kao što su dobili upute potrebna je sofisticirana mreža, slična živčanom sustavu ljudskog tijela.

Naravno, dodatne funkcije zahtijevaju dodatnu snagu – i to puno snage. Standardni automobil nema dovoljno električne energije za autonomna vozila pa smo za Fusion Hibrid morali iskoristiti akumulator visokog napona, a čak ni to nije bilo dovoljno. Tako naša nova generacija autonomnih vozila uključuje generator struje za veću opskrbu energije. Ovo novo razvojno vozilo stavlja Ford korak bliže u svojoj predanosti da ponudi potpuno autonomno vozilo 2021. godine za uslužne servise i vožnje na zahtjev. Za sada, automobil i dalje dolazi s upravljačem i papučicama – opremom koju naša vozila u  budućnosti neće uključivati.

Gledajući naprijed, imamo još puno toga za učiniti. Proširena flota ubrzava naše testiranje u stvarnom svijetu koje se već odvija na cestama u Michiganu, Kaliforniji i Arizoni. Planiramo još veći rast flote, utrostručavanjem veličine na oko 90 automobila u novoj godini. A vi ćete početi slušati više o tome kako razmišljamo kroz iskustvo korisnika flote autonomnih vozila. Na primjer, radimo na tome što učiniti ako putnik slučajno ostavi neki predmet u vozilu ili ne zatvori vrata nakon izlaska.

Naši inženjeri rade neumorno na tome da stvore robusnog, sposobnog virtualnog vozača na kojeg se možete osloniti. A naš Ford Fusion Hybrid nove generacije na kojem to sve radimo jasan je korak naprijed koji nas približava našoj viziji samovozećeg vozila i koji će nas jednog dana voziti po gradu.

Budućnost dolazi. Jedva čekamo…