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Cómo nuestro tranvía no tripulado ve la ciudad real

Hola Habr!

En general, hay un tranvía experimental, que a veces recorrió una de las rutas como parte de las pruebas. El piloto automático se prueba en un área cerrada y en áreas urbanas, un asistente activo para el conductor de un conductor de automóvil. El conductor del tranvía viaja con las manos sobre el control, pero se está probando el piloto automático autónomo. El tranvía no es visualmente diferente del habitual, ya que junto con el fabricante colmamos los bloques de instrumentos muy por debajo de los paneles y llevamos las interfaces a las pantallas estándar. Lo único: puede ver varias cámaras debajo del parabrisas, ocultas debajo de la piel del radar y un sensor GPS en el techo. Sí, a veces colgamos lidar con fines de depuración.

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Durante las pruebas, aprendimos que las reglas de la carretera y la situación real en las carreteras, incluso para un tranvía, son cosas muy diferentes.

En general, un tranvía es un arenero ideal para un piloto automático completo de un automóvil. Ya lo hemos implementado. Nuestros trucos:

  • Conocemos la ruta y tenemos la garantía de que nuestro vehículo no irá a ninguna parte con ella.
  • Puede conducir hacia adelante y marcar los puntos con semáforos, etc., para que sea más fácil para el sistema reconocerlos.
  • Un tranvía no puede cambiar de carril a carril. La mayor parte de la carga del piloto automático está vinculada a "dónde rodar ahora" y miles de escenarios, y no tenemos dónde rodar.
  • Se ralentiza casi al instante y un poco bruscamente, es decir, las predicciones del movimiento de otros vehículos en la carretera son menos complicadas.

Lo que realmente es el problema es que las personas en las paradas que intentan escalar primero arriesgan sus vidas.

Etapas de prueba


En las dos primeras etapas hicimos piloto automático en áreas cerradas (planta \ depósito \ sitio frente al depósito). Un tranvía puede moverse a lo largo de una ruta, detenerse en las paradas y abrir puertas, dejar pasar a los peatones, automóviles y detenerse frente a obstáculos. Al mismo tiempo, desarrollamos un asistente de conductor que ya fue probado en condiciones urbanas. El asistente consta de dos subsistemas principales. Límite de velocidad (OS): garantiza que el conductor no exceda la velocidad (por ejemplo, de acuerdo con las reglas para la operación técnica de los tranvías, los puentes no se pueden conducir a más de 20 km / h, y en túneles: 10 km / h. Las flechas se deben pasar a una velocidad de 5 km / h h, etc.). El otro es el frenado automático (AT), asegurándose de que el conductor no aplasta a nadie: disminuye la velocidad (hasta una parada completa) frente a los peligros del camino, semáforos rojos,flechas cerradas En este caso, el control del tranvía se produce junto con el conductor. Esto nos permitió probar sin problemas diferentes partes del dron en condiciones sucesivamente más difíciles.

Finalmente, ahora estamos en el proceso de probar el piloto automático en una ruta en vivo. Como parte de las pruebas del sistema de ayuda, recorremos la ruta real en este momento, pero nuestro tranvía no recoge pasajeros en las paradas y, a menudo, no se detiene en ellos. Esto no es visible desde lejos, y nadie lee la inscripción "Run-in", especialmente en lugares donde hay una sola ruta 17. Por lo tanto, a menudo las personas, suponiendo que estaremos parados en la parada del autobús, se atreven con denuedo contra nosotros.

Esas mismas personas


Si en el caso de copilotos de maquinaria agrícola y cosechadoras es importante para nosotros asegurar la máxima eficiencia de la cosecha de granos y no volar en un tractor, entonces la situación es diferente. Se trata de eficiencia, pero lo principal es no derribar nada. Y nadie Esto también tiene una justificación económica, porque un tranvía que tuvo un accidente no solo es un costo para su reparación, sino también un vehículo costoso simple en un depósito, es decir, pérdida de ganancias y, a menudo, una línea completa simple durante mucho tiempo.

Por otro lado, tenemos un radar y ya tres cámaras para vigilar lo que está sucediendo. Esto significa que podemos identificar obstáculos con mucha precisión.

El problema es que el tranvía a menudo se cruza con las personas. En Moscú, la gente se para al borde del camino en la plataforma y parece balancearse con el viento.

Nuestro modelo para evitar colisiones hace lo siguiente condicionalmente:

  • Detecta obstáculos y calcula sus trayectorias, posibles comportamientos.
  • Determina los momentos de intersección con nuestra trayectoria y el tiempo anterior.
  • Reduce la velocidad por adelantado y notifica o ralentiza con urgencia.
  • Todo esto se complementa con una búsqueda por radar de obstáculos por delante.

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Los peatones en el modelo son cosas que pueden moverse a velocidades de hasta ocho kilómetros por hora a pie, trotar o saltar. Casi no tienen inercia, tienen pequeñas dimensiones, en general, un sólido al azar. Y en ningún caso deben ser aplastados.

Específicamente, actualmente estamos trabajando en un modelo de hipótesis múltiples más prometedor. Entendemos que los peatones en este lugar pueden caminar a lo largo de la plataforma, pararse en ella o cruzar la carretera a lo largo de este camino. Bueno, si ninguno de los modelos encaja, entonces, en este caso, una persona se clasifica como inadecuada, y luego sí, un azar sólido, nos alejamos de él en todas las direcciones.

Las primeras versiones de firmware no pudieron detenerse: personas impredecibles estaban demasiado cerca. El conductor del tranvía apagó al copiloto en ese viaje en cada parada.

Por supuesto, puede reducir el posible nivel de ansiedad del modelo cerca de la parada (sabemos dónde está, la ruta está arreglada) y aumentarla en el camino. Esta es una buena opción para resolver el problema del porche, pero ineficaz si algún héroe, sin embargo, salta del camino.

Tuve que construir modelos esqueléticos de cada peatón individual (incluso en la multitud, que no es una tarea muy trivial) y controlar la posición de las articulaciones. Ahora el tranvía piensa que la mayoría de los peatones rara vez viajan con la espalda hacia adelante. Recolectamos una muestra más o menos interesante de peatones que cruzan la carretera y capacitamos a la red neuronal para ver la intención en posiciones características. Resultó bien. Gloria a las tecnologías modernas que permiten meter tanta potencia informática en una pequeña caja como en todo el planeta en los albores de la era espacial.

Tenemos paradas, a nivel del suelo (teniendo en cuenta el terreno a lo largo de la ruta), y ya sabemos cómo predecir bien el movimiento. Sin conocer esta característica, solicitamos la preparación del primer prototipo en 2018 para hacer una emergencia, contando con una parada dura ordinaria. Golpeé y luego volé al salón. El conductor dijo: "Te lo advertí: agárrate fuerte". Los pasajeros encuentran esto muy raramente; Estoy seguro de que con el frenado de emergencia, casi todo el interior se caerá.

Semáforos


Cuando un conductor llega a una nueva ruta, lo "conducen" hacia ella: realiza uno o varios viajes a lo largo de la nueva ruta con un conductor de carro experimentado, que hizo esta ruta cientos de veces. También "enrollamos" el sistema en la ruta, lo marcamos de antemano, lo que garantiza una alta precisión del sistema. La segunda característica desagradable de la ruta: los conductores cometen los mismos errores que el piloto automático en las primeras pruebas sin marcar la ruta, tratando de reconocer las señales y controlar su movimiento. Esto es alentador. Al marcar la ruta, se logró la precisión.

Conocer la posición exacta de los semáforos nos permite, en primer lugar, reducir los requisitos para la precisión del detector (si se equivoca donde no hay 100% de tráfico, no es muy crítico), y en segundo lugar, decidir la reacción a la posición del semáforo. En una intersección en particular, sabemos con certeza cuál de los semáforos nos pertenece (y cuál no se aplica), dónde tiene una línea de parada, cuánto tiene un período verde y qué tipo de señal es permisiva para nosotros.

Si no conocemos la topología de la intersección, luego de haber pasado el verde intermitente, podemos comenzar a reducir la velocidad en el semáforo rojo situado en el extremo opuesto de la intersección. Pero en nuestro sistema esto se tiene en cuenta: el semáforo distante regula el paso precisamente a través del comienzo de la intersección, y no hasta el final.

Si se trata de una señal de prohibición, debe calcular la hora de llegada al semáforo y la velocidad posible.

Las condiciones ambientales son muy importantes para el frenado de emergencia. Si los rieles están mojados o con hielo, si no es correcto frenar correctamente, el vagón pasará, tendrá que cortar el freno del riel (por el tranvía, por cierto, hay tres frenos diferentes), o tratar de sacar suavemente el tranvía del patín y frenar de la manera normal. Un freno de riel rompe caminos, por ejemplo. En realidad, por lo tanto, nuestro perfil de velocidad (o el cálculo de la distancia de frenado) tiene en cuenta estas condiciones, de lo contrario puede volar fuera del camino \ ir al usuario.

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El cálculo de la distancia de frenado se realiza a partir de la curvatura de la pista, una sección específica de la ruta, el estado de la cobertura. Esto significa que es más difícil reducir la velocidad en la lluvia y más fácil en el calor. El tranvía "conoce" el clima al reconocer lo que está sucediendo en la calle y reaccionar a las primeras acciones cautelosas al comienzo de la ruta y a lo largo de su curso (es decir, el copiloto reaccionará ante la aparición de la lluvia). Hay varios perfiles de tráfico (los recogimos de los tranvías de línea fija, por lo que sabemos quién los supera generalmente, pero, por supuesto, no dejaremos que los conductores bajen a Mosgortrans: nos ayudaron mucho), desde "lluvia" y "nieve" hasta "sol" y "Hielo". Puede preseleccionar y anclar firmemente cualquiera de ellos desde la interfaz. Por defecto, el tranvía conoce el entorno en sí.

Por lo tanto, si el conductor no responde al semáforo prohibitivo, el tranvía comenzará a disminuir la velocidad y luego disminuirá lentamente.

Aquí estábamos esperando el segundo bloque de sorpresas. Las primeras salidas del copiloto fueron cuidadosas y detuvieron el tranvía a pocos metros del semáforo. Los conductores lamentablemente sacudieron la cabeza y dijeron que en Rusia ese piloto automático está condenado. Resultó que necesita levantarse más fuerte, de lo contrario, por ejemplo, la cola de un tranvía largo puede sobresalir en la intersección. Como resultado, ahora el robot solicita varias carreras de la ruta con el operador para conocer todas las características y sabe qué semáforos necesita para levantarse con fuerza.

Cruce


La siguiente porción de temblorosa sacudida de la cabeza nos sucedió en la encrucijada durante las horas pico.

El tranvía, que en la mañana pasó la intersección con una explosión, era estúpido.

Resultó que en una intersección concurrida en la cabeza de los conductores: redes neuronales, en las que la prioridad "conducir más rápido" prevalecerá sobre la seguridad. Y se frotan casi cerca del costado del tranvía. El movimiento significa una gran amenaza de colisión.

Y luego lo más interesante: cómo configurar el sistema para que el tranvía pueda moverse en condiciones tan difíciles y para que el sistema no funcione continuamente durante el frenado. Por lo tanto, primero debe comenzar a moverse, esto cambiará la reacción de los conductores, y luego nuevamente debe evaluar esta reacción. Esta es una de las tareas más triviales.

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La segunda característica son los idiotas en las carreteras, que vuelan a un lado de los menores y se apresuran.

Dado que la situación real durante las horas pico a menudo va acompañada de violaciones reiteradas de las reglas por parte de otros, el conductor a menudo quiere tomar el control para que el tranvía no sea cauteloso. Hicimos el botón "10 segundos de libertad" cuando el sistema se apaga y se eliminan las restricciones. Muy a menudo, el conductor lo usa ahora en intersecciones "bloqueadas". La frecuencia de uso de este botón es uno de los KPI mediante el cual evaluamos la calidad del sistema.

Cómo llegar a un futuro mejor


El primer nivel es evitar colisiones, ayudar al conductor y responder a amenazas vívidas más rápido que él.

En el segundo nivel, había un modo de control del conductor: cambia la flecha a lo largo de la ruta, controla la velocidad de las secciones (el conductor ahora puede ingresar al giro más rápido que la velocidad segura o puede pegar la 15a carrera en hielo), pero el tranvía no acelerará más rápido que la velocidad del perfil.

Podemos implementar más niveles en áreas cerradas. El tranvía se mueve bajo control humano. Un copiloto lo lleva a lo largo de la ruta, tiene en cuenta la situación en las carreteras, a veces protege mejor el tranvía y otros.

Y un futuro más brillante es un tranvía totalmente autónomo.

La instalación se probó en Vityaz y Bogatyr (este tranvía aún no se encuentra en las carreteras). Todo está controlado por ellos a través del módulo de interfaz CAN. No hay módulos no nativos en la cabina, a través de las interfaces del sistema. Equipo: una cámara sobre vidrio.

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Utilizamos cámaras POE para visión industrial con diferentes lentes (debe mirar hacia adelante, hacia los lados). El radar es más interesante: la revisión es de 160 grados, el alcance es de 150 metros, la lluvia penetra. También necesitamos un sensor GNSS de alta precisión para las unidades de navegación e integración con el propio tranvía. El procesamiento se lleva a cabo en el sitio, la unidad de procesamiento 65 TFLOPS (parece un gran disipador térmico con puertos). Como puede ver, este no es un tractor de Bielorrusia para piloto automático, puede obtener equipos más caros aquí.

Moscú y otras ciudades se están moviendo hacia el transporte ferroviario ligero. Hay aproximadamente 300 redes de tranvías desarrolladas en el mundo. Se fabrican mejor en China, Rusia, Turquía y se están desarrollando en Europa. En China, el desarrollo de la red de tranvías es una locura porque funciona con el presupuesto regional y el metro con el federal. Los presupuestos de la región se asignan más fácilmente y son más activos que los federales. El otro día firmamos un contrato con FiTSCO, el mayor operador ferroviario chino , estamos lanzando nuestro sistema en Shanghai y tendremos el primer caso de un tranvía chino.

En Rusia: 1.500 tranvías. En el mundo - 30 mil. La producción es solo de 2.500 a 3.000 por año, es decir, ahora equiparemos los tranvías existentes con el segundo o tercer nivel, y luego pasaremos a la integración con los fabricantes.



Ya sabes acerca de nuestros copilotos para cosechadoras y tractores , ahora sabes sobre el copiloto del tranvía. Todavía hay una locomotora de maniobras. Todo este equipo en términos de tamaño del mercado es un tercio del automóvil. No es un interés miserable, sino un tercero. Y en este mercado, solo que ahora estamos con tales tecnologías. Por lo tanto, es muy interesante no solo observar cómo está cambiando el mundo, sino también cambiarlo.

De las sorpresas también notaré que este radar es de nuestro desarrollo. Porque al principio necesitábamos tomar datos de un nivel bajo para obtener modelos más precisos en las redes neuronales, y luego, de alguna manera, redactamos el primer prototipo, y listo. Acerca de cómo recopilar el radar, creo que vale la pena decir por separado si está interesado.

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