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Comment notre tram sans pilote voit la vraie ville

Bonjour, Habr!

En général, il y a un tramway expérimental, qui empruntait parfois l'un des itinéraires dans le cadre des tests. Le pilote automatique est testé dans une zone fermée et dans les zones urbaines - un assistant actif du conducteur d'un conducteur de voiture. Le conducteur du tramway roule les mains sur la commande, mais c'est le pilote automatique autonome qui est testé. Le tramway n'est visuellement pas différent de l'habituel, car avec le fabricant, nous avons entassé les blocs d'instruments bien en dessous des panneaux et amené les interfaces aux écrans standard. La seule chose - il peut voir plusieurs caméras sous le pare-brise, cachées sous la peau du radar et un capteur GPS sur le toit. Oui, parfois nous suspendons le lidar à des fins de débogage.

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Lors des tests, nous avons appris que les règles de la route et la situation réelle sur les routes, même pour un tramway, sont des choses très différentes.

En général, un tramway est un bac à sable idéal pour un pilote automatique complet d'une voiture. Nous l'avons déjà mis en œuvre. Nos tricheurs:

  • Nous connaissons l'itinéraire et avons la garantie que notre véhicule n'ira nulle part avec lui.
  • Vous pouvez avancer et marquer les points avec des feux de signalisation et ainsi de suite, afin qu'il soit plus facile pour le système de les reconnaître.
  • Un tramway ne peut pas changer de voie en voie. La majeure partie de la charge du pilote automatique est liée à «où rouler maintenant» et à des milliers de scénarios, mais nous n'avons nulle part où rouler.
  • Il ralentit presque instantanément et un peu brusquement, c'est-à-dire que les prévisions de mouvement d'autres véhicules sur la route sont moins compliquées.

Ce qui est vraiment le problème, c'est avec les gens aux arrêts qui essaient de grimper en premier, risquant leur vie.

Étapes de test


Au cours des deux premières étapes, nous avons effectué le pilotage automatique dans des zones fermées (usine \ dépôt \ site devant le dépôt). Un tramway peut se déplacer le long d'un itinéraire, s'arrêter aux arrêts et ouvrir les portes, laisser les piétons, les voitures passer et s'arrêter devant les obstacles. Parallèlement, nous avons développé un assistant conducteur déjà testé en milieu urbain. L'assistant se compose de deux sous-systèmes principaux. Limite de vitesse (OS): garantit que le conducteur ne dépasse pas la vitesse (par exemple, selon les règles de fonctionnement technique des tramways, les ponts ne peuvent pas être conduits à plus de 20 km / h, et dans les tunnels - 10 km / h. Les flèches doivent passer à une vitesse de 5 km / h, etc.). L'autre est le freinage automatique (AT), en veillant à ce que le conducteur n'écrase personne: il ralentit (jusqu'à un arrêt complet) devant les dangers de la route, les feux rouges,flèches fermées. Dans ce cas, la commande du tramway s'effectue en collaboration avec le conducteur. Cela nous a permis de tester en douceur différentes parties du drone dans des conditions successivement plus difficiles.

Enfin, nous sommes actuellement en train de tester le pilote automatique sur un itinéraire en direct. Dans le cadre des tests du système d'assistance, nous empruntons actuellement la route réelle, mais notre tramway ne prend pas les passagers aux arrêts et souvent ne s'arrête pas à eux. Ce n'est pas visible de loin, et personne ne lit l'inscription «Run-in», surtout dans les endroits où il n'y a qu'un seul 17e parcours. Par conséquent, souvent, les gens, en supposant que nous nous tenons à l'arrêt de bus, vont hardiment contre nous.

Ces mêmes personnes


Si dans le cas des copilotes de machines agricoles et de moissonneuses - batteuses, il est important pour nous d'assurer l'efficacité maximale de la récolte des céréales et de ne pas voler dans un tracteur, la situation est différente. C'est une question d'efficacité, mais l'essentiel est de ne rien faire tomber. Et personne. Cela a également une justification économique, car un tramway accidenté est non seulement un coût pour sa réparation, mais aussi un simple véhicule coûteux dans un dépôt, c'est-à-dire une perte de profit, et aussi souvent une simple ligne entière pendant longtemps.

D'un autre côté, nous avons un radar et déjà trois caméras pour garder un œil sur ce qui se passe. Cela signifie que nous pouvons identifier très précisément les obstacles.

Le problème est que le tram croise souvent des gens. À Moscou, les gens se tiennent juste au bord du chemin sur la plate-forme et semblent se balancer dans le vent.

Notre modèle d'évitement de collision effectue les opérations suivantes de manière conditionnelle:

  • Détecte les obstacles et calcule leurs trajectoires, comportements possibles.
  • Il détermine les moments d'intersection avec notre trajectoire et le temps qui précède.
  • Il réduit la vitesse à l'avance et notifie ou ralentit de toute urgence.
  • Tout cela est complété par une recherche radar des obstacles à venir.

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Les piétons dans le modèle sont des choses qui peuvent se déplacer à des vitesses allant jusqu'à huit kilomètres par heure à pied, en faisant du jogging ou en sautant. Ils n'ont presque aucune inertie, ils ont de petites dimensions - en général, un solide aléatoire. Et en aucun cas ils ne doivent être écrasés.

Plus précisément, nous travaillons actuellement sur un modèle multi-hypothèses plus prometteur. Nous comprenons que les piétons de cet endroit peuvent soit marcher le long de la plate-forme, soit s'y tenir debout, soit traverser la route le long de ce chemin. Eh bien, si aucun des modèles ne correspond, alors déjà dans ce cas, une personne est classée comme inadéquate, puis oui, un solide hasard, nous nous éloignons de lui dans toutes les directions.

Les premières versions du firmware n'ont pas pu s'arrêter: des personnes imprévisibles se tenaient trop près. Le conducteur du tramway a éteint le copilote lors de ce trajet à chaque arrêt.

Vous pouvez bien sûr réduire le niveau d'anxiété possible du modèle près de l'arrêt (nous savons où il se trouve, l'itinéraire est fixe) et l'augmenter en cours de route. C'est une bonne option pour résoudre le problème du porche, mais inefficace si un héros saute néanmoins le pas.

J'ai dû construire des modèles squelettiques de chaque piéton (y compris dans la foule, ce qui n'est pas une tâche très banale) et surveiller la position des articulations. Maintenant, le tramway pense que la plupart des piétons voyagent rarement avec le dos en avant. Nous avons collecté un échantillon plus ou moins intéressant de piétons traversant la route et formé le réseau neuronal pour voir l'intention dans des positions caractéristiques. Ça s'est bien passé. Gloire aux technologies modernes qui permettent de mettre autant de puissance de calcul dans une petite boîte que sur la planète entière à l'aube de l'ère spatiale.

Nous avons des arrêts - au niveau du sol (en tenant compte du terrain le long de l'itinéraire), et nous savons déjà bien prévoir le mouvement. Ne connaissant pas cette fonctionnalité, nous avons demandé la préparation du premier prototype en 2018 pour faire une urgence, en comptant sur un arrêt dur ordinaire. J'ai frappé puis j'ai volé dans le salon. Le conducteur a dit: "Je vous ai prévenu: tenez-vous bien." Les passagers trouvent cela très rarement; Je suis sûr qu'avec un freinage d'urgence, presque tout l'intérieur tombera.

Feux de circulation


Lorsqu'un conducteur arrive sur un nouvel itinéraire, il le «conduit»: il effectue un ou plusieurs trajets sur le nouvel itinéraire avec un chauffeur expérimenté, qui a roulé cet itinéraire des centaines de fois. Nous «roulons» également le système dans l'itinéraire, le marquons à l'avance, ce qui garantit une grande précision du système. La deuxième caractéristique désagréable de l'itinéraire - les conducteurs font les mêmes erreurs que le pilote automatique lors des premiers tests sans marquer l'itinéraire, en essayant de reconnaître les signes et de contrôler leurs mouvements. C'est encourageant. En marquant l'itinéraire, la précision a été obtenue.

La connaissance de la position exacte des feux de circulation nous permet, d'une part, de diminuer les exigences de précision du détecteur (si l'on se trompe là où 100% du trafic n'est pas là, ce n'est pas très critique), et d'autre part, de décider de la réaction à la position du feu. À une intersection particulière, nous savons avec certitude lequel des feux de circulation nous appartient (et lequel ne s'applique pas), où il a une ligne d'arrêt, combien il a une période verte et quel type de signal nous permet.

Si nous ne connaissons pas la topologie de l'intersection, alors, après avoir passé le vert clignotant, nous pouvons commencer à ralentir sur la sous-étude des feux rouges située de l'autre côté de l'intersection. Mais dans notre système, cela est pris en compte: le feu de signalisation lointain régule le passage précisément au début de l'intersection et non à la fin.

S'il s'agit d'un signal d'interdiction, vous devez calculer l'heure d'arrivée au feu de circulation et la vitesse possible.

Les conditions ambiantes sont très importantes pour le freinage d'urgence. Si les rails sont mouillés ou verglacés, s'il n'est pas correct de freiner accidentellement, la voiture dérapera, vous devrez soit couper le frein de rail (par le tramway, soit dit en passant, trois freins différents), soit essayer de retirer en douceur le tramway du dérapage et freiner normalement. Un frein de rail casse des chemins, par exemple. En fait, par conséquent, notre profil de vitesse (ou calcul de la distance de freinage) prend en compte ces conditions, sinon vous pouvez vous éloigner \ go de l'utilisateur.

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Le calcul de la distance d'arrêt se fait à partir de la courbure de la piste, d'une section spécifique de l'itinéraire, de l'état de la couverture. Cela signifie qu'il est plus difficile de ralentir sous la pluie et plus facile par la chaleur. Le tramway «connaît» la météo en reconnaissant ce qui se passe dans la rue et en réagissant aux premières actions prudentes au début de l'itinéraire et tout au long de son parcours (c'est-à-dire que le copilote réagira au début de la pluie). Il existe plusieurs profils de trafic (nous les avons collectés dans les tramways fixes, nous savons donc qui les dépasse généralement, mais bien sûr, nous ne laisserons pas les conducteurs descendre à Mosgortrans: ils nous ont beaucoup aidés) - de la «pluie» et de la «neige» au «soleil» et "La glace". Vous pouvez présélectionner et épingler fermement l'un d'eux à partir de l'interface. Par défaut, le tramway est conscient de l'environnement lui-même.

Donc, si le conducteur ne répond pas au feu de signalisation prohibitif, le tramway commencera d'abord à ralentir, puis il ralentira doucement.

Ici, nous attendions le deuxième bloc de surprises. Les premières sorties du copilote ont été prudentes et ont arrêté le tramway à quelques mètres du feu. Les conducteurs ont tristement secoué la tête et déclaré qu'en Russie, un tel pilote automatique est condamné. Il s'est avéré que vous devez vous lever plus serré, sinon, par exemple, la queue d'un long tramway peut dépasser à l'intersection. En conséquence, le robot demande maintenant plusieurs parcours de l'itinéraire avec l'opérateur afin d'apprendre toutes les fonctionnalités, et sait de quels feux de circulation vous avez besoin pour vous lever hermétiquement.

Carrefour


La prochaine portion de la secousse lugubre de la tête nous est arrivée au carrefour pendant les heures de pointe.

Le tramway, qui le matin passait l'intersection avec fracas, était stupide.

Il s'est avéré qu'à une intersection achalandée dans les têtes des conducteurs - les réseaux de neurones, dans lesquels la priorité "conduire plus vite" l'emportera sur la sécurité. Et ils sont frottés presque près du côté du tramway. Le mouvement signifie une menace élevée de collision.

Et puis la chose la plus intéressante: comment configurer le système pour que le tramway puisse se déplacer dans des conditions aussi difficiles et pour que le système ne fonctionne pas en continu pendant le freinage. Par conséquent, vous devez d'abord commencer à bouger, cela changera la réaction des conducteurs, puis vous devrez à nouveau évaluer cette réaction. C'est l'une des tâches les plus simples.

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La deuxième caractéristique est les idiots sur les routes, qui s'envolent sur le côté des mineurs et se précipitent.

Étant donné que la situation réelle aux heures de pointe s'accompagne souvent de violations répétées des règles par d'autres, le conducteur veut souvent prendre le contrôle afin que le tram ne devienne pas prudent. Nous avons créé le bouton «10 secondes de liberté» lorsque le système s'arrête et que les restrictions sont supprimées. Le plus souvent, le conducteur l'utilise désormais aux intersections «verrouillées». La fréquence d'utilisation de ce bouton est l'un des KPI par lesquels nous évaluons la qualité du système.

Comment arriver à un avenir meilleur


Le premier niveau consiste à éviter les collisions, à aider le conducteur, à répondre aux menaces vives plus rapidement que lui.

Au deuxième niveau, il y avait un mode de contrôle du conducteur: il fait basculer la flèche le long du parcours, contrôle la vitesse des sections (le conducteur peut maintenant entrer dans le virage plus vite que la vitesse de sécurité ou peut coller le 15e dans la glace), mais le tram n'accélèrera pas plus vite que la vitesse du profil.

Nous pouvons implémenter d'autres niveaux dans des zones fermées. Le tramway se déplace sous contrôle humain. Un copilote l'emmène le long du parcours, prend en compte la situation sur les routes, protège parfois mieux le tramway et les autres.

Et un avenir meilleur est un tramway entièrement autonome.

L'installation a été testée sur Vityaz et Bogatyr (ce tramway n'est pas encore retrouvé sur les routes). Tout est contrôlé par eux via le module d'interface CAN. Aucun module non natif dans la cabine, tout au long des interfaces système. Équipement - une caméra sur verre.

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Nous utilisons des caméras POE pour la vision industrielle avec différentes lentilles (vous devez regarder loin devant, large sur les côtés). Le radar est plus intéressant: la revue est à 160 degrés, la portée est de 150 mètres, la pluie perce. Nous avons également besoin d'un capteur GNSS de haute précision pour les unités de navigation et d'intégration avec le tram lui-même. Le traitement a lieu sur place, l'unité de traitement 65 TFLOPS (ressemble à un grand dissipateur thermique avec ports). Comme vous pouvez le voir, ce n'est pas un tracteur biélorusse pour pilote automatique, vous pouvez obtenir des équipements plus chers ici.

Moscou et d'autres villes s'orientent vers le transport ferroviaire léger. Il existe environ 300 réseaux de tramways développés dans le monde. Ils sont mieux fabriqués en Chine, en Russie, en Turquie et se développent en Europe. En Chine, le développement du réseau de tramway est fou car il fonctionne sur le budget régional, et le métro sur le fédéral. Les budgets de la région sont plus facilement alloués et plus actifs que les budgets fédéraux. L'autre jour, nous avons signé un contrat avec FiTSCO - le plus grand opérateur ferroviaire chinois , nous lançons notre système à Shanghai et nous aurons le premier cas de tramway chinois.

En Russie - 1 500 tramways. Dans le monde - 30 mille. Production - seulement 2 500 à 3 000 par an, c'est-à-dire que maintenant nous équiperons les tramways existants du deuxième ou du troisième niveau, puis nous passerons à l'intégration avec les fabricants.



Vous connaissez déjà nos copilotes pour les moissonneuses - batteuses et les tracteurs , maintenant vous connaissez le copilote du tram. Il y a encore une locomotive de manœuvre. Tout cet équipement en termes de taille de marché représente un tiers de l'automobile. Pas un intérêt misérable, mais un troisième. Et sur ce marché, nous ne sommes maintenant qu'avec de telles technologies. Il est donc très intéressant non seulement d'observer comment le monde change, mais de le changer.

Je noterai également par surprise que ce radar même est de notre développement. Parce qu'au début, nous devions prendre des données à partir d'un bas niveau pour obtenir des modèles plus précis dans les réseaux de neurones, puis, mot pour mot, nous avons assemblé le premier prototype - et c'est parti. Sur la façon de collecter le radar, je pense qu'il vaut la peine de dire séparément si vous êtes intéressé.

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