«Осталось убрать самую ненадёжную часть – водителя»: как разрабатываются беспилотные автомобили

Беспилотные автомобили, которые отчасти всё ещё кажутся «пришельцами» из будущего, находятся не просто на этапе подготовки, но и кое-где уже работают. В рамках Science fest, прошедшего в Петербурге в сентябре, руководитель отдела «Умный автомобиль StarLine» Борис Иванов рассказал, что должен уметь «беспилотник», до чего техника дошла и как принять участие в разработках автономного управления.

«До реального беспилотника ещё далеко»

‒ Электромобили, автоматизированные парковки, системы помощи водителю – всё это уже есть, ‒ начинает разговор Борис Иванов. ‒ Дальнейшее логичное развитие ‒ это убрать самую ненадёжную часть автомобиля, то есть водителя.

«Умный автомобиль» внешним видом мало чем отличается от обычного: только водительское кресло пустое, а к подголовнику прикреплена камера. Прежде чем разработчики начали продумывать устройство будущего беспилотника, пришлось изучить уже существующие системы помощи водителю.

‒ Задача систем, по сути, та же ‒ облегчить жизнь водителю. Например, зная, что в России знаки определённого размера, столько-то на столько-то миллиметров, мы через камеры можем распознать его, ‒ рассказал Борис Иванов. ‒ Но что, если знак сломан? Да, система не сработает. И в этом ‒ принципиальная разница между системой помощи и беспилотником, где мы не можем себе такого позволить.

Разработчик признаёт, что до реального автономного управления ещё далеко. Определяют шесть уровней автономности, а мир сейчас находится на уровне два ‒ два плюс, хотя некоторые компании уже заявляют о выходе на третий. На уровнях до третьего включительно человек обязан вмешаться, если система не понимает, что происходит на дороге. На четвёртом же уровне система может попросить человека вмешаться, но, если он не хочет, сама способна привести машину в безопасное состояние. А беспилотник пятого уровня, до которого миру, по словaм Ивaновa, ещё далеко, сможет проехать везде, где способен проехать человек.

Сейчас вся автоматизация разбита на сценарии. Борис Иванов поясняет, что разработчики разных компаний сами решают, какие сценарии автоматизировать: «Как правило, все начинают с трассы. Город проще в плане скоростного режима, но сложнее предсказать поведения остальных участников».

«Пешеход – это, естественно, штука, которую нужно беречь»

‒ Сейчас мы используем движение по ключевым точкам, ‒ рассказывает разработчик. ‒ В автомобиле есть два планировщика: глобальный и локальный. Первый знает дорогу и строит точки, которые мы проезжаем одну за другой. А второй контролирует реальную ситуацию на дороге, смотрит, можем ли переместиться в следующую точку, нет ли препятствий.

Локальный планировщик работает за счёт «сенсорики» ‒ разных устройств, считывающих пространство вокруг автомобиля. По словам Бориса Иванова, особенно важна классификация объектов перед машиной: «Если нерадивые дорожники оставили бетонный блок поперёк дороги, то, наверное, глупо стоять и ждать, пока он уйдёт». Другое дело – пешеход, «видя» которого, автомобиль всегда останавливается. В таком однозначном решении есть и минусы: если кто-нибудь позавидует владельцу беспилотного автомобиля, то достаточно встать перед машиной, она увидит пешехода и не тронется с места. И всё, завидовать нечему!

‒ Пока в таких ситуациях маршрут перепрокладываться не будет, система подождёт, когда человек уйдёт, ‒ подтверждает Борис Иванов. ‒ На самом деле, тут начинаются проблемы морального плана: а если человек переходит дорогу не по пешеходному переходу? Вряд ли эта проблема решится в скором времени. Пешеход – это, естественно, штука, которую нужно беречь. А во всех нестандартных ситуациях поможет ручное управление.

Как же система «видит» мир вокруг? Многие компании используют, прежде всего, радары – они есть и в системах помощи водителю. Разработчики «StarLine» используют вместо них лидар – набор лазерных рулеток, которые вращаются с большой скоростью и получают расстояния до всех точек вокруг себя. Радиус обзора лидара ‒ до 100 метров, и точность высокая ‒ до 3-5 миллиметров. Но у умного устройства есть и недостатки. Главный – это стоимость: около семи тысяч долларов стоит не самый качественный лидар.

‒ Причина не в том, что ребята денег захотели, а это реально надо, ‒ уточняет Борис Иванов. ‒ Но автопромышленность очень критично относится к двум вещам: стоимости и надёжности. Причём со второй у лидара тоже проблемы. Представьте, это механическая система с определённой массой, вращается с высокой скоростью. Любая яма, колдобина ‒ и у меня есть сомнения, что лидар долго проживёт.

Из-за таких недостатков компания пытается отказаться от лидара и перейти на стереокамеры, которые, подобно человеческому зрению, могут строить карту глубины и измерять расстояния до объектов.
Если ломается знак или рядом со светофором горит ещё какой-нибудь фонарь, сенсорика уже не поможет. Выручат высокоточные карты местности.

‒ Мы рассчитываем на то, что на картах будут отмечены дорожные знаки, светофоры, стоп-линии, пешеходные переходы и прочее-прочее-прочее, ‒ говорит Борис Иванов. ‒ Карты резко уменьшат вычислительные работы: камере останется только различать временные знаки, а они бывают лишь определённых типов.

Обновлением карт должна заниматься сама система: все несоответствия будут автоматически переданы на сервер.

«В тоннеле спутники почему-то не летают»

‒ Мы уже разработали систему удержания в полосе, но тогда были сильно наивными. Да, машина ездит по разметке очень хорошо, но эта разметка имеет свойство неожиданно заканчиваться, – продолжает Борис Иванов.

Чтобы справиться с этой проблемой, автомобилю нужно точно знать, где он находится, – до сантиметров. Основной источник ‒ это спутниковый навигационный приёмник. Бонусом получим поправку геолокации в зависимости от инфраструктуры города: приёмник не покажет, что мы едем по обочине.

‒ Конечно, и у приёмника есть свои недостатки. В городе от высоких зданий сигнал переотражается ‒ получаются большие погрешности. А заезжаем в тоннель ‒ там почему-то спутники не летают.

Но компания уже придумала, как обойти и эти недостатки. Например, можно считывать информацию с датчиков на колёсах: зная количество вращений каждого колеса, узнаем пройденный путь. И хотя погрешность накапливается, особенно на проскальзывании колеса или заносе, небольшой промежуток пути мы сможем проехать без GPS. Ещё вариант – та же монокамера, способная понять, куда мы движемся, по смещению картинки.

Борис Иванов подчёркивает, что важно использовать комплекс из нескольких устройств. Именно так сглаживаются их недостатки. Лидар строит картину на 360°, а радар работает при любых погодных условиях; спутниковый приёмник точно позиционирует автомобиль, а датчики на колёсах или камера помогут, если не ловится сигнал, и так далее.

«Всё на пути к полному беспилотнику»

Для тестирования используются как реальный автомобиль, так и виртуальное пространство. Симулятор построен на стандартных игровых движках, и у него есть множество плюсов: легко набрасывается любая дорожная сцена, устанавливаются любые датчики, которые в реальности для тестирований покупать слишком дорого. С помощью симулятора разработчики решают, сколько датчиков понадобится, в каких местах их лучше расположить, как избавиться от слепых зон и многое другое.

Борис Иванов отдельно обговорил сложности разработок: не хватает законодательной базы, дорожной инфраструктуры, мешает высокая цена датчиков и самого автомобиля. Впрочем, он уверен, что цена будет снижаться по мере увеличения количества разработок, а затем падать, когда беспилотник войдёт в массы.

‒ Несмотря на сложности, всё на пути к полному беспилотнику, ‒ заявляет разработчик и рассказывает о том, как в Казани во время Чемпионата мира по футболу шаттл не только без водителя, но и без руля развозил болельщиков.

А в мае Федеральное дорожное агентство устроило проезд беспилотных автомобилей на подъезде к Крымскому мосту. На участке дороги длиной примерно в 12 километров организаторы ограничили скорость: не больше 40 километров в час.

‒ Для загородной трассы, наверное, маловато, но так ‒ нормально, ‒ оценивает такое решение Борис Иванов. ‒ Мы и сами ещё не пробуем скорость выше 50. Пока не отработаем все сценарии, не начнём уверенно двигаться на этих скоростях ‒ больше не надо.

Руководитель отдела «StarLine» добавляет, что создание беспилотника – только техническая цель проекта, а основная ‒ собрать команду инженеров и партнёров. Компания заинтересована не столько в автопроме, сколько в популяризации науки. А потому Борис Иванов пригласил присоединиться к командам разработчиков и тестировщиков всех, кому интересно этим заниматься.

Подготовила Маргарита Воротникова / ИА «Диалог»