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Como nosso bonde não tripulado vê a cidade real

Olá Habr!

Em geral, existe um bonde experimental, que algumas vezes percorreu uma das rotas como parte dos testes. O piloto automático é testado em uma área fechada e em áreas urbanas - um assistente ativo para o motorista de um motorista de carro. O motorista do bonde monta com as mãos no controle, mas é o piloto automático autônomo que está sendo testado. O bonde não é visualmente diferente do habitual, porque, juntamente com o fabricante, amontoamos os blocos de instrumentos bem abaixo dos painéis e levamos as interfaces para telas padrão. A única coisa - ele pode ver várias câmeras sob o para-brisa, escondidas sob a pele do radar e um sensor de GPS no teto. Sim, às vezes penduramos o lidar para fins de depuração.

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Durante os testes, aprendemos que as regras da estrada e a situação real nas estradas, mesmo para um bonde, são coisas muito diferentes.

Em geral, um bonde é uma caixa de areia ideal para um piloto automático completo de um carro. Nós já o implementamos. Nossos truques:

  • Conhecemos a rota e temos a garantia de que nosso veículo não vai a lugar algum.
  • Você pode seguir em frente e marcar os pontos com semáforos e assim por diante, para que seja mais fácil para o sistema reconhecê-los.
  • Um bonde não pode mudar de faixa para faixa. A maior parte da carga do piloto automático está vinculada a "onde taxiar agora" e a milhares de cenários, e não temos onde taxiar.
  • Desacelera quase instantaneamente e de maneira um pouco acentuada, ou seja, as previsões do movimento de outros veículos na estrada são menos complicadas.

O que realmente é o problema é com as pessoas nas paradas que tentam subir primeiro, arriscando suas vidas.

Etapas do teste


Nas duas primeiras etapas, fizemos o piloto automático em áreas fechadas (planta \ depósito \ local na frente do depósito). Um bonde pode se mover ao longo de uma rota, parar em paradas e abrir portas, deixar pedestres, carros passarem e parar diante de obstáculos. Ao mesmo tempo, desenvolvemos um motorista assistente que já havia sido testado em condições urbanas. O assistente consiste em dois subsistemas principais. Limite de velocidade (OS): garante que o motorista não exceda a velocidade (por exemplo, de acordo com as regras para operação técnica dos bondes, as pontes não podem ser conduzidas a mais de 20 km / h, e nos túneis - 10 km / h. As setas devem ser passadas a uma velocidade de 5 km / h, etc.) O outro é a travagem automática (AT), certificando-se de que o motorista não esmaga ninguém: diminui a velocidade (até uma parada completa) diante de perigos nas estradas, semáforos vermelhos,setas fechadas. Nesse caso, o controle do bonde ocorre em conjunto com o motorista. Isso nos permitiu testar sem problemas diferentes partes do drone em condições sucessivamente mais difíceis.

Finalmente, estamos agora no processo de testar o piloto automático em uma rota ao vivo. Como parte dos testes do sistema de ajuda, seguimos a rota real no momento, mas nosso bonde não pega passageiros nas paradas e, muitas vezes, não para. Isso não é visível de longe, e ninguém lê a inscrição “Run-in”, especialmente em locais onde existe uma única 17ª rota. Portanto, muitas vezes as pessoas, assumindo que estaremos de pé no ponto de ônibus, corajosamente vão contra nós.

Essas mesmas pessoas


Se, no caso de copilotos de máquinas agrícolas e colheitadeiras , é importante garantir a máxima eficiência da colheita de grãos e não voar para um trator, a situação é diferente. É sobre eficiência, mas o principal não é derrubar nada. E ninguem Isso também tem uma justificativa econômica, porque um bonde que sofreu um acidente não é apenas um custo para sua reparação, mas também um veículo simples e caro em um depósito, ou seja, lucros perdidos e muitas vezes uma linha inteira simples por um longo tempo.

Por outro lado, temos um radar e já temos três câmeras para ficar de olho no que está acontecendo. Isso significa que podemos identificar com precisão os obstáculos.

O problema é que o bonde geralmente cruza com as pessoas. Em Moscou, as pessoas ficam à beira do caminho na plataforma e parecem balançar ao vento.

Nosso modelo de prevenção de colisões faz o seguinte condicionalmente:

  • Detecta obstáculos e calcula suas trajetórias, comportamento possível.
  • Determina os momentos de interseção com nossa trajetória e o tempo anterior a isso.
  • Reduz a velocidade antecipadamente e notifica ou diminui a velocidade com urgência.
  • Tudo isso é complementado por uma pesquisa por radar de obstáculos à frente.

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Os pedestres no modelo são coisas que podem se mover a velocidades de até oito quilômetros por hora a pé, correndo ou pulando. Eles quase não têm inércia, têm pequenas dimensões - em geral, um sólido aleatório. E em nenhum caso eles devem ser esmagados.

Especificamente, atualmente estamos trabalhando em um modelo de múltiplas hipóteses mais promissor. Entendemos que os pedestres neste local podem caminhar ao longo da plataforma, ou pisar nela, ou atravessar a estrada por esse caminho. Bem, se nenhum dos modelos se encaixa, então, nesse caso, uma pessoa é classificada como inadequada e, em seguida, sim, um sólido aleatório, nós a evitamos em todas as direções.

Os primeiros lançamentos de firmware não conseguiram parar: pessoas imprevisíveis estavam muito perto. O motorista do bonde desligou o copiloto nessa viagem em cada parada.

Obviamente, você pode reduzir o possível nível de ansiedade do modelo próximo à parada (sabemos onde fica, a rota está fixa) e aumentá-lo ao longo do caminho. Esta é uma boa opção para resolver o problema da varanda, mas ineficaz se algum herói, no entanto, sair do caminho.

Eu tive que construir modelos esqueléticos de cada pedestre individual (inclusive na multidão, o que não é uma tarefa muito trivial) e monitorar a posição das articulações. Agora, o bonde pensa que a maioria dos pedestres raramente viaja de costas para a frente. Coletamos uma amostra mais ou menos interessante de pedestres correndo pela estrada e treinamos a rede neural para ver a intenção em posições características. Acabou bem. Glória às tecnologias modernas que permitem colocar tanto poder de computação em uma pequena caixa quanto em todo o planeta, no início da era espacial.

Temos paradas - no nível do solo (levando em consideração o terreno ao longo da rota) e já sabemos como prever bem o movimento. Sem conhecer esse recurso, solicitamos a preparação do primeiro protótipo em 2018 para fazer uma emergência, contando com uma parada comum. Eu bati e depois voei para o salão. O motorista disse: "Eu avisei: segure firme." Os passageiros acham isso muito raramente; Estou certo de que, com a frenagem de emergência, quase todo o interior cairá.

Luzes de trânsito


Quando um motorista chega em uma nova rota, ele o “conduz”: ele faz uma ou várias viagens ao longo da nova rota com um motorista experiente, que percorreu essa rota centenas de vezes. Também “rolamos” o sistema na rota, marcamos com antecedência, o que garante alta precisão do sistema. A segunda característica desagradável da rota é que os motoristas cometem os mesmos erros do piloto automático nos primeiros testes sem marcar a rota, tentando reconhecer sinais e controlar seus movimentos. Isso é encorajador. Marcando a rota, a precisão foi alcançada.

O conhecimento da posição exata dos semáforos nos permite, em primeiro lugar, reduzir os requisitos de precisão do detector (se estiver errado quando 100% de tráfego não existe, não é muito crítico) e, em segundo lugar, decidir a reação à posição do semáforo. Em um cruzamento específico, sabemos com certeza qual dos semáforos pertence a nós (e quais não se aplicam), onde possui uma linha de parada, quanto possui um período verde e que tipo de sinal é permissivo para nós.

Se não conhecermos a topologia do cruzamento, depois de passar o verde intermitente, poderemos começar a desacelerar no semáforo vermelho - estudo localizado no lado mais distante do cruzamento. Porém, em nosso sistema, isso é levado em consideração: o semáforo distante regula a passagem pelo início do cruzamento e não pelo final.

Se este é um sinal de proibição, é necessário calcular a hora de chegada no semáforo e a velocidade possível.

As condições ambientais são muito importantes para a frenagem de emergência. Se os trilhos estiverem molhados ou gelados, se não for correto travar acidentalmente, o carro derrapará, será necessário cortar o freio do trilho (pelo bonde, a propósito, três freios diferentes) ou tentar remover suavemente o bonde do patim e do freio da maneira normal. Um freio de trilho quebra caminhos, por exemplo. Na verdade, portanto, nosso perfil de velocidade (ou cálculo da distância de frenagem) leva em consideração essas condições; caso contrário, você pode sair do caminho \ ir para o usuário.

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O cálculo da distância de parada é feito a partir da curvatura da pista, uma seção específica da rota, o estado da cobertura. Isso significa que é mais difícil desacelerar na chuva e mais fácil no calor. O bonde “conhece” o clima reconhecendo o que está acontecendo na rua e reagindo às primeiras ações cautelosas no início da rota e ao longo de seu percurso (ou seja, o copiloto reagirá ao início da chuva). Existem vários perfis de tráfego (nós os coletamos de bondes de telefonia fixa, então sabemos quem geralmente os excede, mas é claro que não deixamos os motoristas em Mosgortrans: eles nos ajudaram muito) - de "chuva" e "neve" a "sol" e "Gelo". Você pode pré-selecionar e fixar firmemente qualquer um deles na interface. Por padrão, o bonde está ciente do próprio ambiente.

Portanto, se o motorista não responder ao semáforo proibitivo, o bonde começará a desacelerar e depois desacelera suavemente.

Aqui estávamos esperando o segundo bloco de surpresas. Os primeiros lançamentos do copiloto foram cuidadosos e pararam o bonde a poucos metros do semáforo. Os motoristas tristemente balançaram a cabeça e disseram que na Rússia esse piloto automático está condenado. Aconteceu que você precisa se levantar com mais força; caso contrário, por exemplo, a cauda de um longo bonde pode se destacar no cruzamento. Como resultado, agora o robô solicita várias execuções da rota com o operador para aprender todos os recursos e sabe quais semáforos você precisa levantar com força.

Encruzilhada


A próxima porção de agitação lamentável da cabeça nos atingiu na encruzilhada nas horas de ponta.

O bonde, que de manhã passou pelo cruzamento com um estrondo, era estúpido.

Aconteceu que em um cruzamento movimentado na cabeça dos motoristas - redes neurais, nas quais a prioridade "dirigir mais rápido" prevalecerá sobre a segurança. E eles são esfregados quase perto da lateral do bonde. Movimento significa uma grande ameaça de colisão.

E o mais interessante: como configurar o sistema para que o bonde possa se mover em condições tão difíceis e para que o sistema não funcione continuamente durante a frenagem. Portanto, primeiro você precisa começar a se mover, isso mudará a reação dos motoristas e, novamente, você precisará avaliar essa reação. Essa é uma das tarefas mais não triviais.

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A segunda característica são os idiotas nas estradas, que voam para o lado dos menores e avançam.

Como a situação real durante as horas de ponta é frequentemente acompanhada por repetidas violações das regras por outros, o motorista geralmente quer assumir o controle para que o bonde não se torne cauteloso. Criamos o botão "10 segundos de liberdade" quando o sistema é desligado e as restrições são removidas. Na maioria das vezes, o motorista o usa agora em cruzamentos "bloqueados". A frequência de uso desse botão é um dos KPIs pelos quais avaliamos a qualidade do sistema.

Como chegar a um futuro melhor


O primeiro nível é evitar colisões, ajudar o motorista, responder a ameaças vivas mais rapidamente do que ele.

No segundo nível, havia um modo de controle do motorista: ele muda a seta ao longo da rota, controla a velocidade das seções (o motorista agora pode entrar na curva mais rápido que a velocidade segura ou pode enfiar a 15ª no gelo), mas o bonde não acelera mais rápido que a velocidade do perfil.

Podemos implementar outros níveis em áreas fechadas. O bonde se move sob controle humano. Um co-piloto o leva ao longo da rota, leva em conta a situação nas estradas, às vezes protege melhor o bonde e outros.

E um futuro melhor é um bonde totalmente autônomo.

A instalação foi testada em Vityaz e Bogatyr (este bonde ainda não foi encontrado nas estradas). Tudo é controlado por eles através do módulo de interface CAN. Não há módulos não nativos na cabine, tudo através de interfaces do sistema. Equipamento - uma câmera em vidro.

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Usamos câmeras POE para visão industrial com lentes diferentes (você precisa olhar muito à frente, de lado). O radar é mais interessante: a revisão é de 160 graus, o alcance é de 150 metros, a chuva chega. Também precisamos de um sensor GNSS de alta precisão para unidades de navegação e integração com o próprio bonde. O processamento ocorre no local, a unidade de processamento 65 TFLOPS (parece um grande dissipador de calor com portas). Como você pode ver, este não é um trator da Bielorrússia para piloto automático, você pode obter equipamentos mais caros aqui.

Moscou e outras cidades estão caminhando para o transporte ferroviário leve. Existem aproximadamente 300 redes de bonde desenvolvidas no mundo. Eles são fabricados melhor na China, Rússia, Turquia e estão em desenvolvimento na Europa. Na China, o desenvolvimento da rede de bondes é louco porque é executado no orçamento regional e no metrô no federal. Os orçamentos da região são mais facilmente alocados e mais ativos que os federais. No outro dia, assinamos um contrato com a FiTSCO - a maior operadora ferroviária chinesa , estamos lançando nosso sistema em Xangai e teremos o primeiro caso de bonde chinês.

Na Rússia - 1.500 bondes. No mundo - 30 mil. Produção - apenas 2.500 a 3.000 por ano, ou seja, agora equiparemos os bondes existentes com o segundo ou terceiro nível e, em seguida, passaremos à integração com os fabricantes.



Você já conhece nossos copilotos para colheitadeiras e tratores , agora conhece o copiloto do bonde. Ainda há uma locomotiva de manobra. Todo esse equipamento em termos de tamanho de mercado é um terço do automóvel. Não é um interesse miserável, mas um terço. E neste mercado, apenas agora estamos com essas tecnologias. Portanto, é muito interessante não apenas observar como o mundo está mudando, mas também mudá-lo.

Também observo de surpresas que esse mesmo radar é do nosso desenvolvimento. Porque, a princípio, precisávamos coletar dados de um nível baixo para obter modelos mais precisos em redes neurais e, de alguma forma, palavra por palavra, reunimos o primeiro protótipo - e vamos embora. Sobre como coletar o radar, acho que vale a pena contar separadamente se você estiver interessado.

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