Автономно шофиране

Какво е автономно шофиране?

Терминът „автономно шофиране“ се свързва с превозни средства, които се движат самостоятелно без шофьор или дистанционно управление от оператор. Това включва и автономно управляващи транспортни системи и роботи. Това означава, че тези превозни средства са оборудвани със сензори, задвижващи механизми и системи за управление, които позволяват автономното движение на превозното средство. Наред с електрификацията, свързаността и Car-Sharing услугите, автономното шофиране е една от мегатрендовете в автомобилната индустрия.

Защо автономно шофиране?

Има много причини за въвеждането на автономни автомобили. Повишаването на пътната безопасност е основен приоритет, най-вече защото гъстотата на трафика се увеличава и демографските промени налагат да се създаде възможност за мобилност, подходяща според възрастта (за да се сведе до минимум рискът от злополуки в различните възрастови групи според публикацията на Берлинската технологична фондация). В допълнение, самоуправляващите се автомобили биха могли да се движат по-ефективно и по този начин да спестят CO2. И накрая, автономното шофиране е от голямо значение за автоматизацията в логистиката, например под формата на самоуправляващи се логистични автомобили в рамките на производствените мощности или при „Platooning“ (вижте също по-долу).

Кои нива са определени за постигане на автоматизирано шофиране?

За да може ясно да се разграничат различните нива, бяха направени следните определения:

• Ниво 0: Шофьорът е 100% активен (управлява, ускорява, спира и т.н.), без автоматика.
• Ниво 1: Автомобилът предлага режим на асистенция, в който поддържащи системи като напр. круиз контрол, ABS, ESP се намесват автоматично.
• Ниво 2: Автомобилът предлага режим на асистенция, който поема частични задачи, без водачът да се намесва. Те включват напр. асистент за паркиране, предупреждение за напускане на лентата и асистент за задръствания.
• Ниво 3: Автомобилът предлага автоматизиран режим, при който водачът не поема управлението постоянно, а трябва да го поеме след определено време за предупреждение. Автомобилът е в състояние да предприеме сам необходимите функции (смяна на лентата, мигачи, спиране).
• Ниво 4: Автомобилът предлага силно автоматизиран режим, при който той самият може да поеме управлението постоянно. Ако системата вече не е в състояние да се справи със задачите, контролът може да бъде върнат на водача.
• Ниво 5: Автомобилът предлага напълно автоматичен режим. Водач не е предвиден.

Кога започва историята на автономното шофиране?

Много преди да се заговори за термина „автономно шофиране“, автомобилната индустрия се занимава с първите технологии в тази насока. Още в края на 50-те години Chrysler разработва употребата на „Cruise Control“, който поддържа скоростта на автомобила постоянна независимо от действителния транспортен поток. Това дава началото на по-нататъшните стъпки в разработката чак до автономното шофиране на автомобили на изпитателен полигон през 60-те години на миналия век, с цел да има възпроизводими условия за тестване на гуми. Новите разработки от 90-те години на миналия век, като радар или LiDAR, допринасят значително за реализирането на автономното шофиране по пътищата.

Какви специални форми на автономно шофиране има?

Под термина „Platooning“ и производителите на товарни превозни средства използват системите на автономното шофиране. При това няколко камиона се свързват чрез т.нар. „електронен теглич“. Това функционира чрез управлението на първия камион, който се управлява от водач, т.е. частично автономно. Допълнителни камиони следват първото превозно средство синхронно и на дефинирано разстояние.

Какво е необходимо на един автомобил за автономно шофиране?

За да може автомобилът да се движи автономно, голям брой сензори (радар, LiDAR, камера, ултразвук) трябва да бъдат свързани към мощен контролер. Те анализират околната среда по такъв начин, че да се възприемат всички обекти, превозни средства, хора и т.н. Тук е важно посоката, скоростта, размерът, разстоянието и т.н. да бъдат разпознати или измерени. Освен това сензорите трябва да регистрират пътни знаци, светофари и т.н., така че настоящите правила за движение да могат да бъдат обработени и изпълнени. За да се създаде пълно отражение на ситуацията в контролера е необходимо всички данни от тези сензори да се записват цялостно.

След това получените по този начин данни се обработват в цялостна картина с помощта на сложен алгоритъм. На базата на тази обработка се вземат решения, които изискват контролерът да има достъп до всички необходими задвижващи механизми (спирачки, кормилно управление, ускорение), както и всички асистенти, за да се движи превозното средство безопасно дори в критични ситуации на шофиране. Автономните автомобили са оборудвани с така наречената технология Car-to-X, за да получават допълнителна решаваща информация извън автомобила (напр. системи за управление, Cloud или други автомобили). Тук информация като напр. пътна настилка, предупреждения за злополуки, пешеходци на светофари и т.н. се предават на превозното средство, за да може да се реагира на опасностите своевременно. В случай на повреда в системата, в автомобила се осигуряват резерви, които безопасно го спират в авариен режим.

Пример:

През 2022 г. Mercedes като първи автомобилен производител в света получи разрешение да продава превозни средства в Германия, които автономно могат да се движат с максимум 60 km/h по ниво 3. За целта се използват 12 ултразвукови сензора, 4 камери, 1 стерео камера, 6 радарни сензора, 1 LiDAR сензор и високочувствителна GPS антена. Регистрираните сензорни данни се обработват в устройство за управление с гигантска мощност на изчисление (сравнимо с ок. 15 лаптопа)

Какви въздействия има автономното шофиране върху автомобилния дизайн?

За да се използва превозно средство на ниво 4, автомобилът се нуждае все още за определени периоди и при подкана от вниманието на водача. Автономно превозно средство от ниво 5 вече не се нуждае от водач, а има само пътници. Наличните към момента изследвания показват, че това ще има значителни въздействия върху дизайна на превозното средство и интериора.

Например при автомобил от ниво 4 воланът ще може да се прибира в арматурното табло. Автомобилите от ниво 5 („истински“ автономни автомобили) изобщо няма да имат волан. Интериорът се проектира от различните производители така, че напр. да има място за диван в U-образна форма или легло за превозните средства за дълги разстояния. При някои концепции седалката на водача може да се преоборудва в мобилно работно място или всички пътници да седят обърнати един към друг.

Как стои въпросът за правната сигурност при автономното шофиране?

Важна стъпка в посока на правната сигурност бе промяната на признатата в ЕС „Виенска конвенция за движението по пътищата“ от 1968 г., която е установила основното схващане, че всяко движещо се по пътищата превозно средство трябва да има водач. Това споразумение бе изменено през 2016 г., така че за пръв път бяха разрешени системи за превозни средства, които оказват влияние върху шофирането на превозното средство (системи за подпомагане на водача, системи за асистиране на водача или автоматизирани функции за движение).

В световен мащаб е трудно да се получи цялостно одобрение, тъй като правните рамки са сложни. Пример за това е фактът, че няма водач и се задава въпросът, кой носи отговорност при злополуки. Понастоящем при автономно превозно средство нито притежателят, нито производителят могат да се подведат под отговорност.

Един централен етичен въпрос се дискутира интензивно. Как автономното превозно средство (алгоритмично управлявано) взима решение, ако се получи следната ситуация: Минувач се движи по пътното платно, група пешеходци се движи по ръба на насрещното пътно платно и насреща идва автомобил. Ще отбие ли автомобилът и ще навлезе ли в насрещното платно или ще приеме сблъсък с минувача, за да избегне удряне в групата пешеходци?

Какво е текущото ниво на развитие на автономното шофиране?

Все повече популярни производители на автомобили предлагат модели в средния и горния клас със системи за асистиране до ниво 3. Интензивно се работи по превозни средства за ниво 4 и 5. Различни OEM са представили съответните прототипи, отчасти още преди доста години.

Ето няколко примера от популярни OEM производители:

• Tesla e въвела на пазара система „Автопилот“. Т.нар. „FSD“ (Full Self Driving) е на ниво 2, с което автомобилите могат самостоятелно да се управляват към цели от навигационната система.
• Mercedes представи годен за движение автономен прототип с иновативен интериорен дизайн на Mobility Show 2021. Както вече бе описано, S-класата от 2022 г. се движи автоматизирано с до 60 km/h.
• VW разработи автономен състезателен автомобил (ID Pikes Peak) и ще покорява пазара на автономни компактни автомобили с концептуалното проучване Sedric.
• Volvo тества 100 автоматизирани автомобила XC90 на околовръстния път на Гьотеборг.
• GM чрез своето дъщерно дружество „Cruise“ пусна през 2021 г. автомобил от ниво 5 да се движи без осигуряващ водач през Сан Франциско.

Каква е ролята на изкуствения интелект?

Използваните в момента системи вече показват, че значителна част от изискванията са изпълнени, когато условията на околната среда са благоприятни за автомобила. При тежки условия (като снеговалеж, липсваща пътна маркировка, неясни пътни ситуации), те не могат да се справят с достатъчна безопасност с помощта на настоящите системи. В бъдеще за това ще се използва AI (изкуствен интелект). Някои производители използват AI в комбинация с невронни мрежи и оценяват данните, събрани от тестови превозни средства с помощта на алгоритми за „Deep Learning“. Тази мярка увеличава сигурността при правилно вземане на трудни решения (напр. разграничаване между хора и предмети).

Как се развива пазарът за автономно шофиране?

Ако се вярва на прогнозите на реномирани предприятия (Statista 06.02.2020), делът на автономните превозни средства през 2030 г. вече ще възлиза на 10%. До 2040 г. (съгласно Bain) се очаква делът на автономните превозни средства да се покачи до 40% от пазарния дял. Следователно може да се предположи, че тази технология ще навлезе на масовия пазар след около 10 години.