سیستم خودروهای خودران وسایل نقلیه موتوری نوعی سیستم خودروی هوشمند است که رانندگی بدون سرنشین را از طریق سیستم رایانه‌ای داخلی تحقق می‌بخشد. ساختار سیستم خودروهای خودران به طور کلی به چهار بخش تقسیم می‌شود: سیستم ادراک، سیستم تصمیم‌گیری، سیستم اجرا و سیستم ارتباطی!
سیستم ادراک خودروهای خودران
سیستم ادراک از دوربین (چشم‌ها) برای دیدن جاده پیش رو و از رادار (گوش) برای گوش دادن به ماشین‌ها، افراد و موجودات اطراف ماشین (جلو، عقب، چپ و راست) استفاده می‌کند. همچنین از واحد تشخیص اطلاعات (مغز) برای تجزیه و تحلیل بهره می‌گیرد. به طور کلی، سیستم ادراک از سه بخش حسگرها، نقشه‌های با دقت بالا و واحدهای تشخیص اطلاعات تشکیل شده است که به شرح زیر هستند:
- حسگرها معادل چشم و گوش انسان هستند و وظیفه اصلی آنها جمع‌آوری اطلاعات لحظه‌ای از اطراف وسیله نقلیه است. در واقع کار حسگرها ارائه اطلاعات کامل و دقیق زیست محیطی برای وسایل نقلیه بدون سرنشین است. حسگرهای رایج عبارتند از: دوربین های نوری، رادار نوری (LiDAR)، رادار مایکروویو، سیستم های ناوبری و … .
- نقشه‌های با دقت بالا، که اطلاعات محیطی نسبتاً ثابتی را با یک چرخه به‌روزرسانی طولانی ارائه می‌کنند، مانند علامت‌گذاری خطوط، محدودیت‌ها، چراغ‌های راهنمایی و … .
- واحد تشخیص اطلاعات از روش‌های مختلف یادگیری برای تشخیص اطلاعات دریافتی توسط حسگر استفاده می‌کند.
- در حال حاضر الگوریتم ها و فناوری های اساسی برای شناسایی دقیق چیزهای خارجی عبارتند از: الگوریتم پس انتشار خطا و فناوری پیشرفته دوربین دیجیتال!
سیستم تصمیم‌گیری خودروهای خودران
سیستم تصمیم‌گیری رانندگی خودکار مسئول برنامه‌ریزی مسیر و ناوبری بصورت بلادرنگ است. برنامه‌ریزی و ناوبری بلادرنگ نه تنها به نقشه های دیجیتالی با دقت بالا نیاز دارد، بلکه به پشتیبانی از فناوری شبکه ارتباطی V2X نیز نیاز دارد. در واقع سیستم تصمیم‌گیری، نرم‌افزاری است که از عملیات اساسی رایانه مانند زمان‌بندی وظایف، اجرای برنامه‌ها و کنترل تجهیزات خارجی پشتیبانی می‌کند. کار این سیستم این است که سخت‌افزار وسایل نقلیه خودران، رادارهای مختلف، دوربین‌ها و سایر سخت‌افزارهای حسگر را هماهنگ و آنها را در یک سیستم کلی سازماندهی کند.
سیستم تصمیم گیری رانندگی خودران باید دارای هوش مصنوعی پیشرفته باشد تا بتواند خودروی خودران را هدایت کند. سیستم تصمیم گیری خودروهای خودران باید کاملاً ایمن و قابل اعتماد باشد، یعنی از عملکردهای اساسی و پیشرفته خودرو پشتیبانی کند و بازخورد بلادرنگ در مورد داده‌های دریافتی ارائه دهد. در واقع، خودروی خودران باید به یک سیستم تصمیم‌گیری بسیار دقیق مجهز باشد، یعنی باید بداند که خودرو در حال حاضر کجاست، بداند چه چیزی در اطراف آن است، و بتواند اتفاقات بعدی و چگونگی واکنش به آن اتفاق را پیش‌بینی کند.
سیستم اجرایی برای رانندگی خودمختار
سیستم اجرایی مسئولیت عملیات خاص ترمز، شتاب و فرمان خودرو را بر عهده دارد. در این نوع خودروها، فرمان و دریچه گاز را از طریق یک “دستگاه کنترل سیم” ویژه کنترل می‌کنند که جایگزین دست و پای رانندگان انسان می‌شود. کنترل سیم یک عبارت خاص در صنعت الکترومکانیک است و یک روش کنترل فیزیکی در کنترل الکترومکانیکی است. سیستم کنترل سیم از یک سیستم الکتروپنوماتیک به جای سیستم مکانیکی یا سیستم هیدرولیک استفاده می‌کند و به طور کلی به اتصال بین مولد سیگنال و گیرنده سیگنال از طریق کابل اشاره دارد. به عبارت ساده، اجرای کنترل سیمی یک وسیله نقلیه خودران عمدتاً شامل کنترل سیمی فرمان، دریچه گاز و ترمز است و سخت‌ترین قسمت در اجرای کنترل سیم، ترمز کردن است.
سیستم های ارتباطی خودروهای خودران
خودروی خودران برای ارتباط از فناوری شبکه ارتباطی V2X استفاده می‌کند. V2X به تبادل اطلاعات بین خودرو و دنیای خارج اشاره دارد و اصطلاح کلی برای مجموعه‌ای از فناوری‌های ارتباطی داخل خودرو است. V2X شامل شش دسته اصلی است: خودرو به خودرو (V2V)، خودرو به تجهیزات جاده (V2R)، خودرو به زیرساخت‌های شهری (V2I)، ماشین به عابرپیاده (V2P)، خودرو به شبکه (V2N) و خودرو به وسیله (الکترونیکی) (V2D).
چند نمونه خودروهای خودران
خودروی خودران اتوپایلوت ۲٫۰ تسلا
این خودرو در مجموع به ۸ دوربین مجهز است:
• ۳ دوربین جلو (زوایای دید مختلف – زاویه دید گسترده، تله فوتو، متوسط)؛
• ۲ دوربین جانبی (یکی چپ و یکی راست)؛
• ۳ دوربین عقب؛
• ۱۲ سنسور اولتراسونیک (فاصله سنجش دو برابر می‌شود)؛
• رادار جلو (نسخه پیشرفته)؛
• دوربین دنده عقب نصب شده در پشت، پوشش ۳۶۰ درجه کل وسیله نقلیه را به دست می آورد و می‌تواند تا ۲۵۰ متر دورتر را تشخیص بدهد.
مجهز به ۱۲ رادار اولتراسونیک نصب شده در جلو که می‌تواند در هوای بارانی، مه و گرد و غبار حرکت کند و داده‌های تشخیص سیستم بینایی را زیاد کند. رادار موج میلی متری تقویت شده می‌تواند در آب و هوای بد کار کند و همچنین می تواند وسیله نقلیه جلویی را به خوبی شناسایی کند. مادربرد خودرو تراشه پردازشی Nvidia PX2 را ادغام می‌کند و قدرت محاسباتی آن ۴۰ برابر بیشتر از سیستم اتوپایلوت نسل اول است و عملکرد آن ۴۰ برابر محصول قبلی است که قدرت محاسباتی را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد.
کامیون هوشمند L4 بدون راننده دانگ فنگ
کامیون هوشمند L4 دارای عملکردهایی مانند سیستم کروز تطبیقی و حفظ خطوط برای تحقق دنبال کردن خودکار، رانندگی در پیچ و چرخش بصورت کاملاً مستقل است.
اتوبوس خودران شنژن
این خودرو مجهز به رادار لیزری، رادار امواج میلی‌متری، دوربین، آنتن جی پی اس و سایر تجهیزات است. عملکردهای تشخیص عابر پیاده و وسیله نقلیه، جلوگیری از کاهش سرعت، توقف اضطراری، دور زدن مانع، تغییر خط و توقف خودکار توسط ایستگاه تحت رانندگی خودکار را انجام می‌دهد.
با همه اینها یک چالش بزرگ در توسعه و استفاده از خودروهای خودران وجود دارد و آن “ایجاد اعتماد” است. خودروهای خودران مانند هواپیما هستند. حتی اگر بدانید که از خودروهای معمولی ایمن‌تر هستند، باز هم حس بی اعتمادی وجود دارد. ایجاد اعتماد آسان نیست. انسان‌ها می خواهند مطمئن شوند که همه چیز را تحت کنترل دارند و همه چیز را می‌بینند. این نوع غریزه انسانی با پیشرفت تکنولوژی از بین نمی‌رود، بنابراین بهتر است با آن سازگار شویم.
فناوری خودروهای خودران بیش از پیش رشد کرده است. همه این تغییرات و نوآوری‌های تکنولوژیکی و تغییر در روش‌های تعامل، ترافیک را ایمن‌تر کرده و زمان آزاد بیشتری را برای ما فراهم می‌کند، اما همانطور که ایلان ماسک اشاره کرد، در مناطق شهری با تراکم بالا، ما به وسایل حمل و نقل کارآمدتری نیاز خواهیم داشت.
