Автономность автомобиля и будущее электротехники

Вы когда-нибудь смотрели научно-фантастический фильм, в котором по экрану летали или ехали удивительные футуристические новшества?

Вы когда-нибудь верили, что эти изобретения произойдут при вашей жизни? Что ж, будущее здесь в виде беспилотного автомобиля.

Эти чудеса современной технологии, более известные как автономные электромобили (AEV), используют комбинацию датчиков, камер и других передовых технологий для наблюдения за областями вокруг автомобиля и выявления каких-либо конструкций впереди.

Поскольку количество автомобильных аварий растет из-за ошибок водителей, производители автомобилей ищут новые способы создания более безопасных транспортных средств, которые не полагаются на людей-водителей.

Что такое автономный электромобиль?

Автономный электромобиль — это транспортное средство, которому не требуется водитель-человек.

Поэтому он использует комбинацию радара, датчиков, камер и искусственного интеллекта для навигации по маршруту между пунктами назначения.

Полностью автономный автомобиль должен делать это без вмешательства человека, и для измерения этого используются несколько уровней автономии.

Уровни автономии

Национальное управление безопасности дорожного движения США (NHTSA) подробно описывает шесть уровней автономии, начиная с уровня 0, когда транспортным средством можно управлять только с помощью человека.

Остальные пять уровней детализируют и изучают автономные функции вплоть до полностью автономного транспортного средства, не требующего помощи.

1-й уровень

Этот уровень включает усовершенствованную систему помощи водителю (ADAS), которая помогает водителю с функциями автомобиля, такими как рулевое управление, ускорение и торможение, но не одновременно.

Более того, в этой системе задействованы задние камеры, способные зафиксировать любой объект позади автомобиля. Кроме того, он устанавливает предупреждения для водителей, если они съезжают со своей полосы движения.

Эти функции безопасности являются стандартными для коммерческих автомобилей, а система помощи водителю обычно доступна с новыми автомобилями.

Уровень 2

Автономность уровня 2 включает усовершенствованную систему помощи водителю, которая может одновременно управлять, тормозить или ускоряться, пока водитель находится за рулем.

Автомобиль может взять на себя задачу вождения, но водитель может восстановить контроль в любой момент.

Уровень 3

Уровень 3 включает в себя автоматизированную систему вождения (ADS), а не систему помощи водителю, которая может выполнять все действия при определенных обстоятельствах.

Примером уровня 3 является транспортное средство, которое может парковаться для водителя без посторонней помощи. Тем не менее, водитель-человек по-прежнему должен быть начеку и большую часть времени контролировать автомобиль.

Уровень 3 — это когда автомобиль начинает обнаруживать окружение и изучать окружающую среду вокруг автомобиля.

Уровень 4

На этом уровне водитель-человек больше похож на пассажира и может расслабиться и отдохнуть, в то время как автоматизированная система вождения выполняет все задачи и следит за окружающей средой.

Транспортное средство на этом уровне достаточно надежно, чтобы человек мог заниматься другими делами во время езды и не обращать на него столько внимания, как на разных уровнях.

Уровень 5

Уровень 5 — это воплощение автономии, когда транспортное средство делает все, что сделал бы человек-водитель, в то время как пассажиры сидят сложа руки и не должны следить за транспортным средством.

Это тот уровень, к которому стремятся автопроизводители, потому что он предоставляет вам виртуального шофера. Таким образом, вы можете заниматься другими делами во время поездки вместо того, чтобы обращать внимание на пробки.

На стадии испытаний находится несколько транспортных средств 5-го уровня, которые дали многообещающие результаты, показывающие, что транспортные средства с такими возможностями могут быть изготовлены недорого и, следовательно, доступны для всех.

Как работают беспилотные автомобили?

Автономные электромобили работают с помощью искусственного интеллекта, который использует огромные объемы данных для создания системы, помогающей транспортному средству передвигаться без помощи водителя.

Системы включают в себя распознавание изображений, машинное обучение и нейронные сети, для обслуживания и эксплуатации которых требуется высокий уровень инженерных знаний.

Нейронные сети определяют закономерности в больших объемах данных, которые затем передаются в алгоритмы компьютерного обучения.

Затем нейронные сети учатся идентифицировать такие вещи, как светофоры, бордюры, деревья, пешеходы, дорожные знаки и другие естественные элементы дорожного движения.

Таким образом, это, по сути, автомобиль, который идет в автошколу и учится, на что обращать внимание. Эта система может уменьшить количество аварий, потому что искусственный интеллект может чувствовать, что находится вокруг автомобиля.

Кроме того, автомобиль может предсказать, какими могут быть эти объекты, и принять соответствующие решения в течение нескольких секунд. Система становится только лучше, чем больше она работает, так как она узнает больше каждый раз, когда выходит на прогулку.

Примером того, как работает продвинутая система, является проект Google Waymo:

• Пассажир задает пункт назначения, а программное обеспечение автомобиля рассчитывает оптимальный маршрут.

• Вращающийся датчик на крыше контролирует расстояние до 60 метров вокруг автомобиля и создает трехмерную карту окружающей среды вокруг автомобиля.

• Другой датчик на левом заднем колесе обнаруживает любое боковое движение, чтобы контролировать положение автомобиля относительно 3D-карты.

• Радары на обоих бамперах рассчитывают препятствия и расстояние до них.

• Программное обеспечение искусственного интеллекта связано со всеми датчиками и собирает данные из программного обеспечения Google Street View и данные с видеокамер в автомобиле.

• Глубокое обучение системы искусственного интеллекта имитирует человеческое восприятие и способность принимать решения для управления такими действиями, как рулевое управление, торможение и ускорение.

• Программное обеспечение автомобиля связывается с Google Maps, чтобы получать любые предварительные уведомления о предстоящих ориентирах или проблемах, таких как аварии, дорожные знаки и светофоры.

• В систему встроена функция блокировки, если водителю необходимо взять на себя управление транспортным средством.

Этот тип системы представляет собой действительно автономное транспортное средство, в котором водитель может взять на себя управление автомобилем только в случае необходимости.

Преимущества беспилотных автомобилей

Безопасность

Подсчитано, что 94% всех дорожно-транспортных происшествий вызваны ошибкой водителя или плохим поведением водителя.

С появлением автономных транспортных средств путешествие не будет зависеть от способности человека концентрироваться и следовать правилам дорожного движения.

Поэтому логично было бы свести к нулю количество дорожно-транспортных происшествий.

Независимость

Беспилотный автомобиль может дать долгожданную независимость тем людям, которые не могут водить машину из-за инвалидности.

Например, пожилой человек, который больше не может водить машину из-за дегенерации желтого пятна, или женщина, которая парализована ниже пояса и которой больше не нужно зависеть от других людей в выполнении поручений.

Беспилотный автомобиль — отличное решение для тех, кто все еще хочет сохранить свою независимость и жить качественной жизнью, не завися от других.

Экономит деньги

Эти автомобили могут помочь сэкономить деньги на страховых выплатах, потому что количество несчастных случаев снизится.

Со временем страховые ставки для беспилотных автомобилей также могут быть снижены, потому что количество страховых случаев резко уменьшится.

Кроме того, с постоянно растущими ценами на бензин люди могут сэкономить деньги, поскольку эти автомобили электрические.

Повышенная производительность

Пассажирам больше не придется следить за автомобилем перед ними во время пробок.

Кроме того, они могут прочитать книгу, закончить отчет или отдохнуть, готовясь к предстоящему дню.

Эта технология также может позволить транспортному средству высадить пассажиров в пункте назначения, а затем самостоятельно припарковаться.

Уменьшает заторы

Эти транспортные средства могут уменьшить заторы на дорогах, уменьшив количество аварий, вызывающих задержки.

Лучше для окружающей среды

Сокращение пробок означает меньшее количество простоев и меньшее количество парниковых газов, наносящих вред атмосфере. Беспилотный автомобиль также является идеальным средством для совместного использования автомобилей, уменьшая количество автомобилей на дороге.

Автономная электромобильная техника

Разработка в области автономных транспортных средств является сложной задачей. Это также может быть полезной междисциплинарной профессией, которая включает в себя образование в области компьютерных наук, робототехники, автомобилестроения и машинного обучения.

Таким образом, инженеры в этой отрасли могут искать работу в одной из крупнейших автомобильных компаний, занимающих лидирующие позиции в области передовых инноваций.

Если вы заинтересованы в работе с автономными транспортными средствами, вы можете записаться на магистерскую программу ECE, подобную той, что предлагается в онлайн-университете Кеттеринга.

Кроме того, этот тип программы специально разработан для обучения разработке электрических и автономных транспортных средств с учетом будущего автомобильной промышленности.

Инженерные беспилотные автомобили выходят за рамки традиционного инженерного образования и разветвляются во многих областях знаний.

Качества инженера по автономным электромобилям

Когда вы получаете степень магистра в области электротехники и вычислительной техники для передовых систем мобильности, вы будете сосредоточены на следующих аспектах:

• Интеграция компьютерных систем и электрических систем для использования в беспилотных транспортных средствах и других передовых мобильных приложениях.

• Разработка передовых приложений мобильности для электрических, автономных и гибридных транспортных средств, а также других транспортных систем — в частности, как разрабатывать системы искусственного интеллекта и робототехники применительно к области приложений передовой мобильности.

• Как проектировать динамические системы, расширяющие автономную функциональность

• Робототехника, усиленная ИИ

Требуется целеустремленный человек с острым умом и взглядом в будущее, чтобы попытаться стать инженером по самоуправляемым автомобилям.

Если вы работаете полный рабочий день, вы можете получить степень в Интернете. Следовательно, это само по себе требует решимости и дисциплины, присущих независимым учащимся.

Эта карьера — не гонка до финиша, а марафон, который приведет вас в новые области технологий.

Инновации, над которыми вы будете работать, будут постоянно расширяться по мере того, как область автономных транспортных средств меняется и совершенствуется как на дрожжах.

Возможно, вы захотите заняться этой динамичной карьерой, если у вас есть некоторые из следующих характеристик:

• Быть учеником на протяжении всей жизни, который готов постоянно совершенствовать свои навыки и знания

• Страсть к исследованиям, чтобы помочь улучшить технологию

• Преданность решению проблем и настойчивость даже при столкновении с трудной задачей

• Способность к программированию и чистому кодированию

• Способность мыслить технически

• Способность анализировать системы для выявления недостатков

Люди с опытом работы в области инженерии с различными стилями, интересами и наборами навыков могут добиться больших успехов, объединившись с компанией, занимающейся разработкой автономных транспортных средств.

Есть много областей, открытых для тех, кто имеет ученую степень, в том числе:

• Инженер-робототехник: инженер-робототехник работает над интеграцией роботов в существующие технологии, такие как автономные транспортные средства, подводные аппараты, автономные летательные аппараты и другие типы роботов.

• Инженер-электрик: инженер-электрик специализируется на работе с электромагнетизмом, электричеством и электроникой.

• Инженер по проверке автономного вождения (ADVE): эти инженеры тестируют и проверяют компьютерную платформу автономных транспортных средств.

• Системный инженер: это инженер, который разрабатывает и поддерживает функциональные системы (например, системы беспроводной связи между транспортными средствами, системы аэрокосмической спутниковой связи, системы облачных вычислений).

• Инженер по управлению и приводам: этот тип инженера занимается обслуживанием программного и аппаратного обеспечения функциональных компонентов системы искусственного интеллекта, таких как исполнительные механизмы и датчики.

• Компьютерный программист: это тот, кто пишет и тестирует код компьютерного программирования для работы программного и аппаратного обеспечения.

• Инженер сенсорной системы: инженер сенсорной системы занимается программными и аппаратными аспектами сенсорных систем, таких как радар, лидар и камеры.

Чтобы стать инженером по автономным транспортным средствам, необходимо междисциплинарное исследование в области разработки программного обеспечения, математики и робототехники.

Кроме того, требуется компьютерное программирование, датчики, автомобильный дизайн и механика, машиностроение.

Это эволюция техники, и это захватывающая перспектива увидеть, какие инновации появятся дальше.

Последние мысли

Будущее уже здесь, и однажды, когда мы все сядем в наши беспилотные автомобили без руля, мы будем удивляться, как прошлые поколения делали что-то еще.

Наши газовые транспортные средства, которыми должны управлять люди, пойдут по пути лошади и повозки.

Аварии перестанут существовать, потому что автомобили будущего будут подстраиваться друг под друга и продолжать учиться с каждым днем.

Технология автономных электромобилей более доступна, чем мы думаем. Более того, некоторые компании стремятся сделать эту технологию максимально доступной.

Удивительно, как электрические беспилотные автомобили помогут нашей окружающей среде и безопасности водителей.

Есть какие-нибудь мысли по этому поводу? Перенесите обсуждение в наш Twitter или Facebook.

Рекомендации редакции:

• Технологические прорывы могут стать ключом к безопасному автономному вождению
• Сообщается, что Apple Car полностью перейдет на беспилотное вождение и может быть выпущен к 2025 году.
• Аварии Tesla Autopilot имеют серьезные последствия для беспилотных автомобилей
• Автономные транспортные средства и безопасность дорожного движения