Hur självkörande bilar fungerar Nötterna och bultarna bakom Googles autonoma bilprogram

Att kunna pendla fram och tillbaka till jobbet medan du sover, äter, spelar Trivia Crack eller hamnar på dina favoritbloggar i Feedly är ett koncept som är lika tilltalande och till synes långt borta och för futuristiskt att faktiskt hända.

När Google meddelade sitt autonoma bilprojekt 2008, började visionerna om minoritetsrapporten att virvla runt i huvudet medan vi undrade om möjligheterna för en bil som verkligen inte behövde göra något annat än att slå på. Samma bil skulle inte behöva oroa sig för olyckor, distraktion eller körning under inflytande, samtidigt som det gjorde tusentals - eller till och med miljoner - av delade andra beräkningar för att hålla dig säker.

Du ser, som det visar sig är människor anmärkningsvärt dåliga vid körning. Enligt Joshua Schank, från Eno Center for Transportation:

“Människor är inte bra vid körning - 30 000 människor dör varje år i bilolyckor (i USA). Maskiner kan vara mycket bättre än människor när det gäller körning; de dricker inte eller text och kan tänka sig snabbare.”

Medan ingen enda chaufför skulle hävda att det inte finns några riktiga problematiska dåliga drivrutiner på vägen, hur säker är Google Car De chockerande effekterna av Googles drivlösa bil [INFOGRAFISK] De chockerande effekterna av Googles drivlösa bil [ INFOGRAFISK] Framtiden är närmare än du kanske tror. Tack vare Googles högsta hemliga forskningsavdelning är Google X, förare utan bil en verklighet och kan slå på vanligt i den inte alltför avlägsna framtiden ... Läs mer ?

Tja, i totalt 700 000 vägmiljöer loggade, har Google Car varit i exakt två olyckor, som inte heller kan skyllas på bilen. Den första skedde när en mänsklig förare bakåtlämnade den autonoma bilen och den andra uppstod när en människa körde Google Bil på en testkörning. Däremot finns det en dödlighet för varje 1,7 miljon miles som drivs i Storbritannien och en död per 1,13 miljoner mil i USA (2009-data). Medan Google Cars ännu inte har loggat så många miles är frekvensen av olyckor per kilometer driven bestämt lägre än bilar som drivs av människor.

Tekniken bakom Googles autonoma bil

Den lovande saken om Googles drivlösa bilar är att det mesta av tekniken används för närvarande både på vägen. Bilen i morgon - idag: De bästa verktygen för att sätta en dator i bilen. Bilen i morgon - idag: Toppverktyg för att sätta en dator I din bil Det blir en alltmer populär tidsfördriv för att lägga till ett nytt element för bilar, ett nytt nav för underhållning, GPS och kommunikation. Carputerna verkar ha inspirerats delvis av TV-program som ... Läs mer, och i andra applikationer. Det innebär att den teknik som håller passagerarna säkra är inte ny eller ej testad, och utöver deras egna mjukvaror och algoritmer har Google-bilar en hel del testade och säkra hårdvaror.

Låt oss ta en titt på något av det.

LIDAR

Laser Illuminerande Detektion och Ranging - eller LIDAR - används för att bygga en 3D-karta och tillåta bilen att “se” potentiella faror genom att studsa en laserstråle av ytor som omger bilen för att noggrant bestämma avståndet och profilen för objektet. Google Car använder en Velodyne 64-strållaser för att ge den inbyggda processorn en 360 graders vy genom att montera LIDAR-enheten på toppen av bilen (för obegränsad visning) och låta den rotera på en specialbyggd bas.

Radar

Medan LIDAR är utmärkt för att kartlägga omgivningen noggrant, är den ena dödliga felen i sin förmåga att noggrant övervaka hastigheten på omgivande fordon i realtid. Det är här de fyra stötfångarmonterade radarenheter tar upp slaget. Med två sensorer i främre stötfångaren och två på baksidan tillåter radarenheterna att bilen undviker påverkan genom att skicka en signal till den inbyggda processorn för att applicera bromsarna eller förflytta sig ur vägen när det är tillämpligt. Denna teknik fungerar i kombination med andra funktioner på bilen, såsom tröghetsmätare, gyroskop och en hjulkodare för att skicka korrekta signaler till fordonets bearbetningsenhet (hjärnan) för att bättre kunna fatta beslut om hur man ska undvika potentiella olyckor.

Högdrivna kameror

Den faktiska kameratekniken Hur fungerar en digital kamera? [Teknologi förklarad] Hur fungerar en digital kamera? [Teknologi förklaras] Läs mer och installationen på varje förarfri bil varierar, men en prototyp använder kameror monterade på utsidan med liten separation för att ge en överlappande bild av bilens omgivning. Denna teknik är inte olik det mänskliga ögat som ger överlappande bilder till hjärnan innan man bestämmer saker som skärpedjup, perifer rörelse och objektivitet i objekten.

Varje kamera har ett 50 grader synvinkel och är korrekt till ca 30 meter. Kamerorna själva är ganska användbara, men mycket som allting i bilen är de överflödig teknik som skulle tillåta bilen att fungera även om de skulle funktionsfel.

Ekolod

Återigen är varje prototypbil byggd av Google något annorlunda, men några av de testade har presenterat avancerad sonarteknik. Begränsningarna av sonar är dess snäva synsfält och det relativt korta effektiva intervallet (ca 6 meter). Integreringen ger dock ännu ett annat redundant system som gör det möjligt för bilen att effektivt korsreferensdata från andra system i realtid för att applicera bromsarna, förspänna säkerhetsbälten för stöt eller svänga för att undvika hinder.

positionering

En bil utan ratt, inga bromsar och ingen accelerator skulle vara väsentligen meningslöst utan avancerade positionssystem för att spåra sin kurs och rita en lämplig väg till dess destination. För denna utmaning använder Google sitt eget kartsystem Hur fungerar Google Maps? Hur fungerar Google Maps? Google Maps används av miljontals människor varje dag och du kan vara en av dem, men hur fungerar det faktiskt och hur håller Google sin noggrannhet så bra? Läs mer, liksom GPS-satelliter, tröghetsmätare och en hjulkodare för att bestämma aktuell hastighet. Systemet arbetar tillsammans med de inbyggda kamerorna för att bearbeta information i realtid såväl som GPS-data och körhastighet för att exakt bestämma varje fordons exakta läge, till några centimeter samtidigt som man gör smarta korrigeringar för saker som trafik, väg konstruktion och olyckor.

Sofistikerad programvara

Programvaran behandlar all data i realtid, liksom modellering beteendemönster hos andra förare Hur bilar kommer en dag att prata med varandra Hur bilar kommer en dag att prata med varje annan morgondags transport handlar inte bara om den självkörande bilen. Framtiden kommer att se nätverk av bilar som arbetar tillsammans för att hålla passagerarna säkra och leverera dem till deras destinationer effektivt. Läs mer, fotgängare och objekt runt dig. Medan vissa data är hårdkodade i bilen, till exempel att stoppa vid röda lampor, lärs andra svar utifrån tidigare körupplevelser. Varje mil som körs på varje bil loggas, och dessa data bearbetas i ett försök att hitta lösningar för varje tillämplig situation.

Inlärningsalgoritmen bearbetar data om inte bara den bil du kör på, utan också för andra för att hitta ett lämpligt svar på varje eventuellt problem. Behavioral dynamik kartläggs också och dessa data används för att känna igen situationer innan de händer, som en mänsklig förare. Bilarna är till exempel smarta nog att känna igen - och anpassa sig till - situationer som:

• Ett långsamt fordon i rätt linje tyder på en högre sannolikhet för att bilen följer den försöker passera.
• Ett krukhål eller främmande föremål på gatan visar en högre sannolikhet för att en förare svänger för att undvika det.
• Överbelastning i vänster körfält betyder att förare är mer benägna att försöka komma in i rätt körfält.

Major Hurdles Projektets Ansikter Innan Utbredd Adoption

Medan tekniken i Googles autonoma bilprogram är inget annat än fantastiskt betyder det inte att det inte finns några signifikanta problem som fortfarande behöver lösas innan vi når fram till en framtid som domineras av självkörande bilar. Så här kommer vi att få till en värld fylld med förare utan bil Här är hur vi kommer till en värld fylld med förare utan bil Driving är en tråkig, farlig och krävande uppgift. Kan det idag automatiseras av Googles drivlösa bilteknik? Läs mer .

Teknologi

Innan vi tar upp några andra problem står den autonoma bilen inför, men det är viktigt att notera att tekniken fortfarande är den största barriären som skiljer förare utan bil från konsumentmarknaden.

Ett av dessa problem som Google står inför är anpassningsförmågan hos kartläggningssystemet. Kartorna som används av dessa bilar är inte som de du ser i din GPS-enhet eller på Google Maps. Varje karta är mycket detaljerad ner till höjden på kantarna, och dimensionerna av banan som bilen för närvarande reser i.

Problemet med denna detaljnivå är den enorma kartläggningen av hela landet - eller världen. För närvarande har Google kartlagt cirka 2 000 miles av väg för att den förare som körs utan bil ska fungera. För att ge dig en uppfattning om skalan finns det mer än 170 000 miles av vägen i Kalifornien ensam och över 4 miljoner mil med offentlig väg i USA.

Anledningen till att bilarna har utfört sig så bra i deras första 700 000 milprov beror till stor del på att bilarna kommer till “fuska” på det sätt som de svarar på sin miljö. Det vill säga, varje bil fattar inte beslut i realtid om hur man svarar på yttre stimuli, och Google har inte testat bilens förmåga att reagera på situationer utanför dessa mappade miljöer. Det här är självklart ett problem som kan - till en viss tid - rätta sig i en utsträckning, eftersom varje Google-bil på vägen inte bara kör, det hjälper också till att skapa 3D-kartor för andra autonoma bilar genom att kartlägga data.

Ytterligare teknikrelaterade problem är:

• Hittills har bilen problem som skulle förhindra att den körs i snö, is eller kraftigt regn.
• Det går inte att berätta för trafikljusets färg när sensorerna är blinda genom sol eller bländning.
• Sensorer upptäcker objekt som pixelerade former, så hypotetiskt, skulle bilen svara på samma sätt - genom att sväva - att sakna ett barn på vägen, eller en tidning som var flytande förbi.

Statlig reglering

Enligt lagens bok, åtminstone i hemlandet för Google HQ (Kalifornien) är självkörande bilar för närvarande lagliga. Chris Urmson, chef för det självkörande bilprojektet hos Google, säger:

“Lagen som passerade nästan ett och ett halvt år sedan gjorde det helt klart att effektivt körlösa drift av fordon var tillåtet i Kalifornien och i allmänhet tror vi att det är sant över mycket av USA.”

Som sagt är jag inte säker på att många regeringar föreställde sig en framtid med förare utan bil när de antog sina gällande trafiklagar och förordningar. Det är osannolikt att anta att regeringen inte kommer att gå in vid någon tidpunkt och göra sin egen utredning som praktiken och säkerheten hos autonoma fordon. Autonoma bilar: Är robotar bra för miljön? Autonoma bilar: Är robotar bra för miljön? Det sätt vi använder bilar kommer att förändras. Dessa förändringar kommer att vara omfattande, men ett område som inte har undersökts i så mycket detalj: miljöpåverkan. Läs mer .

Går konsumenterna ensam om det?

Även om det har varit stor spänning på tekniken från vissa, har andra avskedat idén helt på grund av säkerhetshänsyn, eller ovilligheten att ge upp kontrollen över hjulet. Medan vissa aldrig kan omfamna tekniken kan Hackers verkligen ta över din bil? Kan hackare verkligen ta över din bil? Läs mer, det är säkert att något segment av konsumentpopulationen skulle vara intresserad, förutsatt att två huvudfaktorer tas upp: säkerhet och prissättning.

Medan säkerhetsproblemen fortfarande utarbetas verkar bilen ha en anmärkningsvärd säkerhetsinformation till denna punkt. En filosofisk dilemma har tagits upp som är ganska intressant men; hur ska bilen svara på så kallade “vagnsproblem?” Vagnsproblem är den filosofiska termen som används för att beskriva problem som uppstår där det inte finns något korrekt svar. Till exempel måste en Google-bil svänga för att undvika ett barn, men därigenom skulle det påverka moderen eller en grupp barn på andra sidan vägen. vad gör det?

Så vad är nästa?

Sammantaget är det en spännande idé och antagandet av tekniken har andra praktiska tillämpningar. Till exempel behöver en bil som inte behöver en förare, inte heller en passagerare. Detta skulle göra det möjligt för din bil att släppa ut paket utan dig, ge vänner en åktur hemma (och sedan återvända till ditt garage) eller hitta sin egen parkeringsplats efter att ha släppt dig någonstans.

Faktum är att den mest spännande ideen om alla kan vara det faktum att detta skulle kunna göra tanken på “ägande” en bil föråldrad. Dessa bilar kan hypotetiskt lämnas överallt och fungera som en slags taxi för hela samhällen utan att behöva köpa och behålla bilen själv.

Drivlösa bilar är en spännande idé för transportens framtid, men tills Google tar upp de tekniska utmaningarna och bevisar att dessa bilar verkligen är säkrare än din genomsnittliga förare, kommer de att förbli bara det, en idé. Jag är dock övertygad om att Google kommer att utarbeta kinks och att denna teknik kommer att ha stor inverkan på transportens framtid. Hur självkörande bilar kommer att förändra transporten för alltid Hur självkörande bilar kommer att förändra transporter för alltid När vi flyttar in 2015 är frågan inte längre om självkörande bilar kommer att ersätta manuellt drivna bilar, men hur snabbt tar de över. Läs mer .

Skulle du köpa en självkörande bil?

Bildkrediter: Velodyne High Def Def LIDAR av Steve Jurvetson, Hoje-Taastrup Kommune av kamratfot, trafikljus av MiloszB, allt via Flickr

Utforska mer om: Automotive Technology, egen bil.