DSE Fest — технично и понятно про data science для разработчиков. Первые доклады уже на сайте >>
×Закрыть

DOU Проектор: Infocom Ltd — беспилотные технологии по-украински

В рубрике DOU Проектор все желающие могут презентовать свой продукт (как стартап, так и ламповый pet-проект). Если вам есть о чем рассказать — приглашаем поучаствовать. Если нет — возможно, серия вдохновит на создание собственного made in Ukraine продукта. Вопросы и заявки на участие присылайте на editors@dou.ua.

Весь мир сегодня следит за тестированием беспилотных автомобилей — с одной стороны, беспилотный автомобиль выглядит фантастически, а, с другой стороны, практически все задумки фантастов уже тестируются, беспилотные системы управления реализуются, идеи и фантазии становятся реальной жизнью. Беспилотная тематика составляет значительную часть инновационных программ как международных концернов-гигантов — Volvo, BMW, General Motors, Toyota и др., так и инновационных IT-компаний — Uber, Google, Tesla.

Практические результаты появились и у украинских разработчиков, ориентированных на наукоемкие высокотехнологичные перспективные задачи. Тематика беспилотных наземных транспортных средств (БНТС) в течение последних нескольких лет является значительной частью работ нашей компании ИНФОКОМ ЛТД. Исследования в этом направлении базируются на 20-летнем опыте работ в области автоматизации промышленных процессов и позволяют квалифицированно и эффективно решать задачи роботизации, суть которых та же: собрать информацию, обработать («осмыслить»), выработать управляющее воздействие в объеме заданных ограничений (условий).

Идея

Сама идея создания БНТС не нова, а активизация работ в этом направлении связана с возможностями современных средств автоматизации управления техническими системами в условиях развития объективных потребностей общества и разрешения актуальных проблем. Для Украины потребности в БНТС актуализированы событиями на Востоке страны.

Первично мы поставили перед собой задачу разработки универсальной системы управления, обеспечиваемой элементами адаптации под широкий спектр транспортных средств — от легкового автомобиля до тяжелой военной техники. Предложенный подход позволяет минимизировать затраты (время, деньги) на решение задач технического и алгоритмического характера, отрабатывая их на менее мощной технике, и в последующем переносить их на более тяжелое, дорогое транспортное средство.

Реализация

За два с половиной года работы мы добились значительных результатов. Уже в 2015 году представили первую версию беспилотной системы управления. Первым тестовым вариантом был беспилотный ZAZ Lanos:

В силу особенности текущих обстоятельств для Украины — первоочередными прикладными задачами БНТС стало обеспечение реализации заданий по уменьшению рисков гибели человека в зонах военных действий, а также зонах чрезвычайных ситуаций, зонах стихийных бедствий — где действия машины обоснованы, выполнимы, минимизируют опасности для исполнителя:

  • транспортировка медикаментов, продовольствия, боеприпасов;
  • эвакуация раненых из зоны боевых действий;
  • разведывательные операции, патрулирование, охрана объектов.

Изначально заложенная масштабируемость и адаптируемость системы управления позволила эффективно применить ее к построению БНТС на базе Jeep Cherokee и военному КрАЗ Спартан:

За счет применения накопленного в области промышленной автоматизации опыта, где, собственно, требования к безопасности, надежности системы управления ответственными технологическими операциями, ничуть не меньше, чем в системах управления БНТС, были реализованы шаги подбора оборудования, приборов, IT-техники, разработки оригинального алгоритмического и программного обеспечения (ноу-хау разработчиков).

Над системой на данный момент работает 12 разработчиков. Используются нейронные сети для обработки видеопотока с камер, а для управления механической частью используются ПЛК (контроллер) совместно с актуаторами. На автомобиль установлены датчики ближней и дальней локации для осуществления безопасности езды беспилотного автомобиля.

Технически система предусматривает дистанционное управление до 5 км с операторской станции (стационарной или мобильной), управление с планшета/смартфона или при помощи квадрокоптера (новый функционал).

В условиях прямой видимости БНТС (UGV) можно управлять при помощи определенных жестов, голосом и Smart-перчаткой.

Система управления разбита на следующие отдельные функциональные компоненты:

SmartTip — распознавание окружающей среды, препятствий, дороги, дорожной разметки и знаков. Анализ этих данных позволяет принимать решение о дальнейшем движении, остановках, скорости.

SmartRoad — компонента для работы в среде «умная дорога». Суть алгоритма заключается в идентификации дорожных знаков, уличного движения, направления движения благодаря установленным на них RFID-меткам, которые помогают системе быстро ориентироваться на местности, передают информацию об ограничениях. Это существенно упростит и скоординирует движение беспилотников по установленным маршрутам (особенно полезно для городского транспорта).

PilotDrive — система-помощник для водителя, непосредственно влияющая на ускорение/торможение, повороты.

SmartTrack — отдельная компонента, позволяющая беспилотным автомобилям двигаться в колонне с определенной скоростью, даже при возникновении временных препятствий, которые нужно преодолеть, возвращаться в колонну и продолжать следовать за «ведущей» машиной.

SmartDrive — компонента, отвечающая за автономное передвижение беспилотного автомобиля, когда машина анализирует полученные данные их прочих компонент, сама принимает решение о дальнейших передвижениях. Фактически, она является «мозгом» беспилотного автомобиля.

SmartGuide — компонента, отвечающая за дистанционное управление беспилотником, чтобы в любой момент оператор мог «перехватить» управление машиной и продолжить управление самостоятельно. На данный момент перехватить управление можно при помощи:

  • планшета, смартфона,
  • умной перчатки (Smart glove),
  • определенных жестов,
  • голосовых команд.

SpiderNet — компонента, отвечающая за логику передвижения беспилотника в режиме радио тишины (или намеренного подавления связи).

Tech-in-Drive — часть программы, отвечающая за «обучаемость» системы управления.

Новый, последний по времени разработки, функционал — управление БНТС через квадрокоптер:

Twix — это одна из последних разработанных компонент, совместная работа беспилотного автомобиля и летающего дрона. В этой связке дрон обеспечивает большую «глубину» планирования маршрута, его верификации и своевременной корректировки:

Результаты

В настоящее время система управления БНТС адаптирована для ZAZ Lanos, Jeep Cherokee, бронеавтомобиля КрАЗ Спартан. Но пока активный интерес к технологии проявляет только военная промышленность.

Наше украинское БНТС создано с учетом реалий украинских дорог — в перспективе какой-то особенной дороги для него не потребуется (хотя разработчикам больше нравится хорошая дорога). Сенсоры беспилотника имеют охват 360˚, что позволяет исключить «мертвые зоны» и видеть полную картину происходящего. Погодные условия также не помеха — сенсорные системы автомобиля надежно защищены от дождя и тумана. Датчики беспилотного автомобиля распознают дорожные знаки, ширину дороги, пешеходов, препятствия, животных — реакция на препятствие мгновенная. Система анализа позволяет реагировать в течение доли секунд. Работаем над распознаванием выбоин и прочих «сюрпризов» в пути.

Беспилотное будущее

Внешне беспилотный автомобиль сегодня мало отличается от своих управляемых собратьев на дорогах. Миниатюризация видеокамер, тепловизоров и прочих приборов — что дают беспилотному авто возможность видеть и слышать — приведет в ближайшем будущем к сложности отличить его от привычных автомобилей. Впрочем, естественным процессом будет и формирование специфического дизайна по мере повышения надежности и безопасности систем управления БНТС. Например, транспортных средств без кабины водителя:

Слева: беспилотный грузовик Volvo (без кабины водителя). Справа: боевая роботизированная платформа «ЛАСКА»

А будущее у беспилотных автомобилей крайне интересное, ведь возможности их использования в повседневной жизни очень большие:

  • оказание транспортных услуг — в том числе на дорогах общего пользования;
  • беспилотная агротехника (комбайны, тракторы и т. п.);
  • использование беспилотной техники при тушении пожаров, исследование обстановки в зонах отчуждения, сбор и передача информации из эпицентра бедствия или из зон с повышенной радиацией;
  • решение задач транспортировки провианта и медикаментов в опасные точки.

Что касается ИНФОКОМ ЛТД, в ближайших планах развития — компонента SmartTip в качестве отдельного приложения для смартфона (Android). Приложение будет работать как «умный видеорегистратор», помогающий водителю и контролирующий окружающую среду.

5 комментариев

Подписаться на комментарииОтписаться от комментариев Комментарии могут оставлять только пользователи с подтвержденными аккаунтами.
... с учетом реалий украинских дорог

имеется в виду отсутствие инфраструктуры, облегчающей «жизнь» беспилотников, или она ямы объезжает?

светится этот спартан за три километра во всех диапазонах «вот он я, стреляйте» ))

Есть пару вопросов:
1. Хардвер, на чем обрабатываете видеопотоки?(стримы же локально обрабатываються?)
2. Вы написали что погода не страшна, но как же снег?
3. RFID, в условиях текущего состояния дорог(и знаков в том числе), а тем более относительно к военной технике?

Про обработку потоков. В Демке видно, что скорее всего это пока только пульт, автопилотирования явно нет, на сегодняшний день. либо же есть но очень примитивное, по типу слежения за впереди идущей машиной. ИМХО

Подписаться на комментарии