Өздігінен жүретін көліктерге лидар не үшін керек

2017-жылдың сәуір айында Navigant Research зерттеу тобы жүргізушісі жоқ автокөліктер жасау саласындағы әртүрлі автоөндірушілерді сараптаған есепті жарыққа шығарды. Тізімге 18 компания енді. Бұл Tesla көлігінің жанкүйерлерін қатты ашуландырды. Өйткені, сарапшылар Илон Масктың компаниясы шығарған автокөлікте көлікті жүргізушісіз басқарудағы ең маңызды элемент — лидардың жоқ екенін белгілеген. 

Бұл құны қазір $10 000 көлемінде (бұл өте қымбат) болатын шағын құрылғы. Бірақ ол автокөліктің жалпыға ортақ жолда қауіпсіз қозғалуына көмектеседі. Масктың бұл құрылғының еш пайдасы жоқ екенін дәлелдеуге қанша тырысқанынан қарамастан, сарапшылар лидардың жүргізушісіз автокөлік жасау жолындағы негізгі элементтердің бірі екенін атап өтті. Біз бұл құрылғының не екенін және болашақтың автокөліктері үшін неліктен соншалықты қажет екенін тарқатып айтпақпыз.

Лидар (LiDAR, Light Identification Detection and Ranging — қашықтықты жарықпен байқау және анықтау) — шағылысқан жарықтың дабылын өңдеу арқылы қашықта тұрған нысан туралы ақпарат алатын технология. Басқаша айтқанда, технология белгілі бір уақыт аралығында өз айналасындағы нысанды тауып, оған дейінгі қашықтықты анықтайтын көп мөлшердегі лазерлік импульс шығарады.

Лидардың арқасында автокөлік жолды, басқа көліктерді, белгілерді, ағаштарды, ғимараттарды және кедергілерді көреді. Оның үстіне ол жартастар, жаңбыр, химиялық байланыстар, аэрозолдар, бұлттар, тіпті бөлек молекулалар сияқты металл емес материалдарды да анықтай алады.

Оны қолдану саласы өздігінен басқарылатын транспорттық көліктермен ғана шектелмейді. Бұл технология әртүрлі беттердің топографиялық суреттерін алуда және қала құрылысын жоспарлауда, ғарышты зерттеуде, табиғат апатынан кейінгі зиянды бағалауда және археологиялық қазба жұмыстарында кеңінен пайдаланылады.

«Бұл технология қоршаған ортаның 3D-картасын жасауда, сондай-ақ сол бейнелерді бір секундта бірнеше рет жаңартуға өте тиімді», - дейді өзі басқарылатын автокөліктер нарығындағы ойыншылардың кездесулерін ұйымдастыратын Self Driving Track Days қоғамдастығының негізін қалаушы Алекс Лоуренс-Беркли.

Лидардың негізгі артықшылықтары

Өздігінен басқарылатын автокөліктерде лидарды әдетте қоршаған ортаның картасын үлгілеп және әр нысанға дейінгі қашықтықты анықтайтын өздігінен басқарылатын құрылғы деп атайды. Бұл жүргізушісіз тасымал көлігінің камера және радар сияқты бөлшегі.

Лидар лазерлік сәулелерді бағыттайтын айналмалы айналардан тұратын құрылғы. Құрылғы әдетте автокөліктің төбесінде тұрады. Осылайша оның бақылау бұрышы 360 градусты құрайды. Ең жақсы лидарлар жүздеген метр қашықтықта тұрған бірнеше сантиметрлік нысанды анықтай алады.

Google-дың жүргізушісіз автокөлікке арналған лидары

Лидардың басқа датчиктерден артықшылығы, бұл құрылғы қашықтықты екі сантиметр дәлдікке дейін анықтай алады. Салыстыру үшін айтар болсақ, GPS-тің дәлдігі — екі метр. Оның үстіне кейбір материалдар (мысалы, резеңке) радотолқындарды шағылыстырмайды. Сондықтан радар лидар сияқты жолда жатқан шинаны анықтай алмайды. Бұл құрылғының радар мен камерадан тағы бір артықшылығы, жарық аз кезде де және жарық молынан түскен кезде де жұмыс істеу қабілеті төмендемейді. Ол айналасындағы барлық нәрсені бірдей жақсы көреді.

Лидар — өте маңызды бөлшек. Әңгіме мынада, көпшілік өздігінен басқарылатын автокөліктер туралы айтқанда, тек жалпы адамдарға немесе қала ішіндегі таксилерге қатысты тұтыну көліктерін ғана есепке алады. Бірақ бүгінде ірі компаниялар да жүк көліктері сияқты коммерциялық ауқымдағы жұмыстарға қызығушылық танытып жатыр. Ал ауылшаруашылық техникасы – бөлек үлкен бір санатқа жатады. Мысалы, лидарды комбайнға пайдалану арқылы орақ шекарасын анық белгілеп, бір дән қалдырмай жинап алуға болады. Ал дән таситын жүк көлігі комбайнның соңынан бір елі қалмай ілесіп отырады.

Заманауи технологияларды пайдалануды Volvo компаниясы бразилиялық фермерлердің мысалымен дәлелдеп берді. Қант құрағын жинау кезінде олар жыл сайын өнімнің 4%-ін жоғалтып отырған. Оған себеп, орақ кезінде шикізат тиелетін жүк көлігі тезірек немесе баяу жүріп отыратын болған. Өйткені адамның бірнеше сағат бойы тапжылмай отырып бірқалыпты жылдамдықты сақтай алуы мүмкін емес. Volvo-ның арнайы жүйесі жұмыс барысын автоматтандыруға мүмкіндік берді. Соның арқасында жүк көлігі бірқалыпты жүріп отырды. Ал адам тек жұмыс үрдісін бақылап отырды.

Технологияның мәселесі

Құрылғының ең басты кемшілігі — бағасы. Лидар өздігінен басқарылатын автокөліктің ең қымбат бөлшегі болып саналады. Бір құрылғының құны $75 000-ға дейін жетуі мүмкін. Қазіргі уақытта салыстырмалы түрде аз ғана көлікті жолда жүргізіп, сынақтан өткізгенінен қарамастан оған деген сұраныс тағы бір мәселеге айналды. Наурыз айында «The Information» басылымы лидар өндірушілер мерзіміне үлгермей, тапсырыс берушілерді жарты жылға дейін күттіріп қойғанын хабарлады.

Бірақ сұраныс — мәселенің үлкені емес. Лидар жасайтын компаниялардың негізгі мәселесі бұрынғыдай құрылғының бағасы болып тұр. Соңғы кездері кейбір лидарлардың бағасын он есе төмендетіп, $7500 деңгейіне түсіру мүмкін болды. Бірақ бұл бәрібір көп. Өзіңіз ойлап көріңізші, бір ғана бөлшегінің өзі $10 000 тұратын көліктің құны қанша болуы мүмкін?

Алғашқы жетістіктер де жоқ емес. Жүргізушісіз жүретін көліктер шығарумен айналысатын Waymo компаниясының өкілдері 2017-жылдың басында көлік жасаушылар лидардың құнын 90%-ке төмендетті деп мәлімдеді. Бұрын Waymo құны $75 000 болатын құрылғыны пайдаланатын.

Лидар жасайтын ірі өндірушілердің бірі Velodyne 2016-жылдың желтоқсан айында жаппай өндіру болған кезде құны  $50-дан аспайтын тұрақты лидар жасайтындарын хабарлады. Неміс компаниясы Infineon да осы бағытта жұмыс істейді және құны $250 болатын құрылғы шығаруды жоспарлап отыр.

Жаңа, әрі арзан лидарлардың өлшемдері де кішірейе береді. Бірақ қазір құрылғының габариті де біраз мәселе туындатып отыр. Delphi және жоғарыда айтылған Velodyne сияқты кейбір компаниялар қазірдің өзінде лидарларды автокөлік шанақтарына орнатып жатыр. Компаниялар эстетика үшін ғана емес, аэродинамика заңдарының ерекшелігі үшін дәстүрлі дизайннан ауытқымай отыр.

Volvo компаниясы да дәл осы қағидамен жұмыс істейді. 2015-жылдың өзінде компания лидарды қолдану арқылы Drive Me концептін ұсынды. Оның шағын өлшемдері құрылғыны автокөліктің алдыңғы бөлігіне орналастыруға мүмкіндік берді. Ол шолу бұрышы 140 градуспен 150 метр қашықты көре алады. Осы көліктің есебінде концепт стандартты автокөлік (шанақтағы «қалпақсыз») сияқты және жалпы шығарылымның бір бөлігі болатын ХС90 үлгісінде көрсетілді. Бұл ретте автомобиль жүйесіндегі 360 градустық бейнені бірқатар датчиктер мен лазерлік сенсорлар (автокөлік периметрі бойынша бірнеше ондаған) арқылы алады. 

Баға мен сұраныстан кейінгі үшінші мәселе лидардың қашықтық көрсеткіші. Бүгінгі күні оның максималды көрсеткіші —120-150 метр. Бірақ инженерлер жүйе 200 метрден аса қашықтықта жұмыс істей алу үшін еңбек етіп жатыр. Бұл автокөліктің алдыңғы және жан-жағындағы жағдай туралы көбірек ақпарат жинауға мүмкіндік береді. Демек, сапар бұрынғыдан да қауіпсіздеу болады.

Лидарлардың қажеттілігі

2015-жылы осы саланың көшбасшыларының бірі, Tesla компаниясының басшысы Илон Маск жүргізушісіз көлікке лидар керек емес деп мәлімдеген. «Тасымал құралдарының толық дербестігі үшін сенсорлардың ауқымды жинағы және қатесіз компьютерлік жүйе керек. Сондықтан, менің ойымша лидардың қажеті жоқ. Мен толық дербестікке пассивті оптикалық датчиктер және бәлкім, бір радар арқылы қол жеткізуге болады деп ойлаймын». Содан бері Илон Маск өз ойынан айныған емес. Ал Tesla көліктері әлі де лидарсыз шығарылып жатыр.

2016-жылдың  шілдесінде Tesla автокөлігі жүргізушісіз режимде апатқа ұшырады. Көлік жүйесі алдында кетіп бара жатқан ақ түсті (көлік күн сәулесінің әсерінен ақ түсті ажырата алмай қалған) жүк көлігін анықтай алмай, көлік астына кіріп кеткен. Нәтижесінде, жүргізуші қаза тапты. Осыдан кейін лидарға деген қажеттілік бұрынғыдан да өзекті бола түсті.

Қазір нарық ойыншыларының көбі жүргізушісіз автокөліктерге лидар керек деп есептейді. Бәлкім, Илон Маск оның қажеттілігін бағасының қымбаттығына бола жоққа шығарған шығар. Қазіргі Luminar, Velodyne немес Quanergy компаниялары шығарып жатқан лидарлар өте қымбат, автокөлік құнын 10-15%-ке көтеріп жібереді. Ал бұл компанияның тұрақты көп шығындарына байланысты Tesla үшін жақсы нұсқа емес.

«Бір жағынан лидардан бас тарту қарапайым, арзан және орнатуға оңай басқа сенсорларға назар аударуға мүмкіндік береді. Екінші жағынан, жүргізушісіз автокөлік жасайтын компаниялар 3D-мәліметтердің ауқымды көлеміне қол жеткізе алмайды», - деп есептейді Self Driving Track Days басшысы Алекс Лоуренс-Беркли. 

Volvo компаниясындағы Drive Me жүйесімен жұмыс істеп жүрген топ та автокөлікті автокөліктің барлық периметрі бойынша көп камералармен және датчиктермен жабдықтайды. Бірақ лидар да жалпы жүйенің бір бөлшегі. Ақиқаттан қашып құтыла алмаймыз: қазіргі уақытта тек осы жүйе ғана кез-келген ауа-райында және кез-келген жағдайда автомобиль айналасындағы нысандар картасының нақты үлгісін жасауға мүмкіндік бере алады. Әлемдегі ең қауіпсіз автомобильдердің жасайтын Volvo үшін бұл салмақты дәлел.

---

Әлеуметтік желілерде бөлісіңіз: