Név: Gondos Bálint Dátum: 2015-11-30 2015-11-30átu
Önvezető autók Gondos Bálint Óbudai Egyetem Neumann János Informatikai Kar Beágyazott és mobil informatika szakirány A megoldott probléma: A teljesen autonóm módon közlekedő autók elterjedése a mai álláspont szerint még nem lehetséges, de a fejlődés állomásait sok vezetetést segítő rendszerrel már láthatjuk és használhatjuk. Ebben a dolgozatban ennek a fejlesztési folyamatnak főbb állomásait szeretném bemutatni.
A megoldás(ok) bemutatása: Ahhoz, hogy az önvezető autók működését be lehessen mutatni először is meg kell vizsgálni, hogy milyen járműveket tekintünk önvezetőnek és ezek milyen funkcionalitással rendelkeznek az önvezetés terén. Az önvezető vagy szakszóval autonóm járművek három főbb csoportját szeretném bemutatni, amelyek egyre komolyabb feladatokat képesek önállóan megoldani. Így bemutatásra kerülnek a parkolást segítő rendszerek, a sofőr munkáját segítő és az önálló autópályás haladást megvalósító járművek és a minden helyzetben önállóan működni képes járművek. Egyre több gyártó kínál alapfelszereltségként vagy extraként parkolást segítő, parkolást automatizáló rendszereket a különböző autótípusokhoz. A nevéből kikövetkeztethető a rendszer célja: a parkolás feladatát megoldani a vezető beavatkozása nélkül, vagy bizonyos típusoknál a vezető segítésével. Egy forgalmas nagyvárosban jelentős probléma a cél körül parkolóhelyet keresni és egy gyengébb képességű sofőr még nehezebben tud leparkolni autójával. Sokkal nagyobb parkolóhelyre van szüksége a biztonságos parkolás végrehajtásához, mint annak, aki a lehető legkisebb helyre képes beállni az járművel. Az első olyan járműveket, ami a parkolás terhét átvette a vezetőtől 2013-ban mutatták be, manapság már sorozatgyártású modellek is rendelkeznek ezzel a kényelmi funkcióval. A rendszerek alapvető működése elég egyszerű. Általában ultrahangos távolságmérőkkel működnek, mint egy egyszerű parkoló radar, de ezek jeleit automatikusan dolgozza fel a vezérlő számítógép. A Ford rendszere 30km/h sebességig képes felmérni az út szélén parkoló autókat és ezek között keresi a parkoláshoz megfelelő méretű helyet. Amint megtalálja az autó nagyságánál legalább 20%-al nagyobb helyet jelzi a vezetőnek, aki a megfelelő gomb megnyomásával átadja az irányítást a járműnek. Különbség van a manuális és az automataváltós rendszerek között. Mivel a manuális váltót az automatika nem tudja kezelni, ezért az ilyen váltóval szerelt járművek a vezetőnek adott utasítással oldják meg az előre-hátramozgást, miközben a kormányzást átveszik a sofőrtől. Ennél egyszerűbb az
automataváltóval szerelt autó sofőrjének dolga: csak kiadja a parkolás utasítást és az autó autonóm módon elvégzi a teljes feladatot. Természetesen a parkolóhelyről való kiállást is megoldják ezek a rendszerek. Az autópályás közlekedés sokszor hosszú és unalmas, a sofőrök koncentrációja csökken, ahogy egyre több és több kilométert haladtak. A felfestések és korlátok csak növelik a monotonitást, ezért egyre több gyártó próbál segíteni a sofőröknek, egy-egy hirtelen helyzet megoldásában. A ma piacon lévő autók még csak segítik a vezető munkáját az autópályás közlekedésnél, pedig technikailag megoldott, hogy teljesen átvegyék ezt a feladatot, de ez megoldatlan jogi problémákat vet fel manapság. Egy mai középkategóriás autó alapfelszereltségei közé tartozik az adaptív tempomat, a sávelhagyásra figyelmeztető vagy sávtartó elektronika és az automatikus vészfékrendszer. Az adaptív tempomat egy radarrendszer, aminek egyik érzékelője távolra a másik az autó közvetlen közelébe vizsgálja felmerülő akadályokat és azok sebességét.
1. ábra: Adaptív tempomat működése
Mint minden tempomatnak ennek is feladata az automatikus sebességtartás, de a hagyományos társaitól eltérően a beállított sebességet ez a fajta rendszer maximális és nem mindenképpen tartandó értéknek veszi. Amint a jármű megközelít egy előtte haladó járművet a rendszer ezt érzékeli és lelassít a jármű sebességére. Az automata vészfékrendszer ezen radarok adatait egészíti ki egy közeli érzékelővel aminek jeleiből következtetni tud arra, hogy egy olyan akadály van az autó előtt amit a sofőr nem észlelt. Az akadály észlelésekor figyelmezteti a sofőrt majd ha nem történik reakció automatikusan vészfékezésbe kezd, hogy elkerülje az ütközést vagy minimalizálja a károkat.
A sávelhagyásra figyelmeztető optikai elven vizsgálja az út felfestéseit és ennek megfelelően figyelmezteti a vezetőt (fény vagy hangjelzéssel, esetleg a kormánykerék vibrálásával) ha indexelés nélkül hagyná el a forgalmi sávot. A sávtartó rendszer működése hasonló, annyi különbséggel, hogy képes apró kormánymozdulatokat tenni annak érdekében, hogy az autó ne hagyja el a forgalmi sávot. Jól látható, hogy e rendszerek együttes működésével képes lenne az autó az autópályás haladás automatizálására, de a jogi kérdések miatt nem használhatóak még folyamatos működés közben. A sávtartó automatika egy bizonyos idő után kikapcsol, ha azt érzékeli, hogy a vezető nem fogja a kormányt. A legösszetettebb és legnagyobb kihívást mégis a tejes mértékben autonóm módon közlekedő járművek jelentik. Több cég is foglalkozik ilyen járművek tesztelésével legjelentősebb mégis a Google aminek a járművei több millió saját hibás baleset nélküli kilométert tettek meg Nevada államban. Ezen járművek nagyon összetett szenzorrendszerrel vannak felszerelve ami a közlekedés minden befolyásoló tényezőjét nyomon követik kezdve a közlekedési lámpákon, táblákon át a gyalogosok mozgásán át a forgalom többi részvevőjéig.
2. ábra: A Google járműve által "látott" tér [1] Ezen rendszer alapját egy nagy pontosságú lézeres távolságmérő jelenti, amely az autók tetejére van elhelyezve. Ennek a szenzornak az adatait összeveti egy nagy pontosságú térképek adatbázissal, hogy tisztában legyen az adott területen érvényes közlekedési szabályokkal. Ezen kívül 2-2 radar is megtalálható az autó elején és hátulján, ami az autópályás közlekedésben segíti a járművet. Természetesen megtalálható benne egy nagy felbontású kamera, amely a lámpák és a táblák felismerésében játszik szerepet. Elengedhetetlen még egy GPS érzékelő, amely az autó helyzetét néhány méteres pontossággal tudja meghatározni. Ez egy ilyen jármű működéséhez nem lenne elég, de a többi szenzor és a rendelkezésre álló nagy pontosságú térkép segítségével nagyon pontosan meghatározható az autó jelenlegi pozíciója. Ebből adódik, hogy szükség van egy nagy pontosságú térképre: az autonóm járművek útvonalát minden esetben fel kell térképezni. A cég munkatársai egy vagy több alkalommal végig haladnak az új tervezett útvonalon, amit felvisznek az autó rendszerébe így az egyre nagyobb ismert területet tud bejárni.
Az ilyen elven működő autó pontosabb és gyorsabb felmérésre képes mint az emberi sofőrök pontosabb döntéseket tud hozni és ezeket pontosabban végre is tudja hajtani ugyanakkor vannak korlátai is: csak előre feltérképezett útvonalakat tud bejárni [1]. Úgy gondolom, hogy a technika jelenlegi állása még nem elegendő arra, hogy a köznapi életben is elterjedjenek az önvezető járművek, viszont az emberi sofőrök segítésében és a közlekedés biztonságának növelésében jelentős szerepet játszhatnak az ez irányba történő fejlesztések.
Irodalmi hivatkozások: [1] https://www.google.com/selfdrivingcar/ utolsó megtekintés: 2015-11-30
