Самым амбициозным проектом конкурса «Живая электроника России – 2018» признан «Умный беспилотный автомобиль StarLine». И вполне справедливо. С тех пор как представителям компании была вручена премия, инновационная российская разработка уже успела совершить экспериментальное путешествие длиною в 2 500 километров из Санкт-Петербурга в Казань, успешно пройти квалификационные испытания и выйти в финал всероссийского конкурса «Зимний город». Конкурс нацелен на создание беспилотного транспорта, способного передвигаться в сложных климатических и дорожных условиях.
С чего все начиналось, и как разработка беспилотного автомобиля будет осуществляться дальше, рассказывает Борис Иванов, руководитель проекта «Умный беспилотный автомобиль StarLine».
Справка:
Команда НПО СтарЛайн неоднократно становилась лауреатом премии «Живая электроника России»:
В 2012 году – с концепцией многоуровневой защиты автомобиля StarLine Победит.
В 2016 году жюри высоко оценило умный охранно-телематический комплекс StarLine M96.
В 2017 году победили сразу два проекта компании: высокотехнологичное производство НПО СтарЛайн и умный охранный комплекс StarLine AS96.
От умной автозащиты к умному автомобилю
Борис, расскажите, как команда НПО СтарЛайн пришла к идее создания беспилотного автомобиля?
Этот проект стал вполне закономерным этапом в развитии нашей компании. НПО СтарЛайн (бренд StarLine) с 1988 года разрабатывает и производит оборудование, которое защищает автомобиль от угона, делает его комфортнее, безопаснее и умнее. Вот уже более 30 лет мы обеспечиваем жителей России и мира высоким уровнем безопасности на основе прогрессивных технологий мирового сообщества.
Разработка беспилотного автомобиля StarLine» стала следующим шагом к тому, чтобы обеспечить на дорогах мира высокий уровень безопасности. Как показывает статистика, современные автомобили вполне надежны и безопасны. Главный фактор риска – сам человек. Беспилотный транспорт поможет снизить количество ДТП, а, следовательно, сберечь огромное количество жизней.
Для разработки беспилотных технологий нужны определенные знания и опыт. Ранее у вас уже были наработки в этой области?
НПО СтарЛайн постоянно наращивает компетенции в областях, на которых строится концепция умного автомобиля: автоматизация и роботизация производства, машинное видение, искусственные нейронные сети и интеллект, компьютерное зрение, электронная картография, телематика и другие.
Много лет мы осуществляем разработку автомобильной электроники. Наша компания производит электронные компоненты, пластиковые и кабельные изделия. Все наше охранно-телематическое оборудование – целиком и полностью продукт StarLine.
Наше высокотехнологичное производство расположено в Ленинградской области, на территории 20 000 м². Оно полностью автоматизировано и роботизировано, оснащено передовым оборудованием, не имеющими аналогов в России. Изделия изготавливаются по самым высоким международным стандартам качества. Поэтому, если нам нужно что-то для беспилотного автомобиля, мы используем мощности своего производства. Например, наши конструкторы разрабатывают необходимые для беспилотного автомобиля электронные блоки, которые затем изготавливаются на производстве НПО СтарЛайн.
Как простой автомобиль стал беспилотным
Когда стартовал проект «Умный беспилотный автомобиль»? И почему был выбран именно автомобиль Skoda?
Идея проекта была предложена осенью 2016 года. После этого, достаточно долго, до сентября 2017 года, мы изучали тему и выбирали машину, подходящую для эксперимента.
В итоге остановили выбор на автомобиле Skoda Superb, который было решено использовать как платформу для тестирования разрабатываемых нами алгоритмов. В дальнейшем их можно будет применить к любому современному автомобилю. Таким образом, исходя из миссии нашей компании, мы сможем сделать беспилотные технологии доступными для автовладельцев.
На тот момент Skoda подходил лучше всего, так как в автомобиле уже был набор нужных систем, позволяющий сделать его беспилотным: электроусилитель руля, системы удержания в полосе и помощи при парковки, адаптивный круиз-контроль.
Когда начались первые испытания беспилотника?
В январе 2018 года автомобиль уже начал ездить по испытательному полигону. В мае разработка успешно прошла первые крупные федеральные испытания беспилотников на подъезде к Крымскому мосту (участок трассы «Новороссийск-Керчь»), на которые нас пригласили Минтранс и Росавтодор. В октябре мы совершили экспериментальное путешествие длиною в 2 500 километров из Санкт-Петербурга в Казань. И вот сейчас участвуем в новых испытаниях – всероссийском конкурсе «Зимний город», который организуют фонд «Сколково», Российская венчурная компания (РВК) и Агентство Стратегических Инициатив (АСИ).
За счет чего машина едет самостоятельно?
Программы, которые мы используем для управления автомобилем, условно можно разделить на два уровня – нижний и верхний. Нижний отвечает за взаимодействие компьютера со штатной системой автомобиля и установленными датчиками. Верхний уровень решает те задачи, которые традиционно выполняет водитель – распознавание дорожных знаков, взаимодействие с другими участниками дорожного движения (пешеходами, другими автомобилями, велосипедистами и так далее), поиск парковочного места и многое другое. Этот уровень мы разрабатываем так, чтобы его потом можно было применять в любом автомобиле.
Как автомобиль распознает пространство вокруг себя?
Для этого на беспилотник StarLine установлено дополнительное оборудование, которое помогает нам решить две основные задачи – определение его точного местоположения и восприятие окружающей обстановки (чтобы он «видел» движущиеся препятствия и мог спрогнозировать траектории их движения).
Местоположение автомобиля с сантиметровой точностью определяет высокоточный спутниковый навигационной приемник. Но возникают проблемы при въезде в тоннель. Там спутники, к сожалению, не летают. Для решения этой задачи мы объединяем информацию, которую получаем от спутникового приемника, инерциальных систем навигации (акселерометра и гироскопа) и одометрии автомобиля (это метод, позволяющий оценить перемещение автомобиля по скорости вращения колес). И в результате получаем точные данные о его местонахождении и пройденном маршруте.
«Видит» окружающий мир беспилотник благодаря системе технического зрения, использующей данные с видеокамер, сканирующих лидаров и радаров. Камеры распознают светофоры, дорожные знаки и позволяют автомобилю классифицировать объекты. Лидары используются для точного определения расстояния до близко расположенных объектов, а радары – для распознавания объектов на большом расстоянии и в плохих погодных условиях.
Набор оборудования постоянно меняется и дополняется по мере усложнения задач, которые стоят перед нашей командой.
Какие еще инструменты используются в вашем научном эксперименте?
У нас есть виртуальный симулятор, на котором мы отрабатываем идеи, прежде чем приступить к испытаниям с реальным автомобилем. Виртуальный «двойник» умного автомобиля в симуляторе оснащен тем же оборудованием. Мы можем поместить его в те или иные условия и посмотреть, как поведет себя беспилотник в реальности. Например, на скоростной трассе или в пробке. Можно узнать, как автомобиль будет распознавать обстановку вокруг себя, если поместить какой-то датчик в определенную его часть. Это позволяет нам разместить на автомобиле оборудование так, чтобы оно работало с максимальной эффективностью и, к тому же, сократить время на отладку алгоритмов управления автомобилем.
Чтобы машина «рулила» лучше, чем человек
Какие задачи стоят перед вами прямо сейчас?
Сейчас мы участвуем в конкурсе «Зимний город», направленном на разработку таких беспилотников, которые смогут безопасно передвигаться по дорогам в условиях русской зимы. Причем, они должны это не просто уметь, но уметь гораздо лучше, чем обычный водитель. Вообще задача беспилотника – ездить самостоятельно лучше, чем если бы им управлял человек.
Для конкурса мы провели дооснащение беспилотного автомобиля. Добавили еще четыре лидара (теперь их в сумме пять) и две дополнительные камеры (теперь их четыре). Раньше камеры были установлены в салоне, а сейчас они находятся на крыше. Благодаря этому обзор стал лучше. Для защиты от дождя, снега и повреждений мы поместили камеры в герметичный бокс с подогревом.
Наша задача сейчас – сделать так, чтобы система беспилотного автомобиля отлично работала в сложных погодных условиях и нештатных ситуациях.
А сейчас сложные погодные условия являются помехой для беспилотника?
Я бы сказал, не помехой, а вызовом. Одна из главных сложностей, с которой мы столкнулись, – это густой снег. Лидары воспринимают его как препятствие, и автомобиль останавливается. С этой проблемой нам удалось справиться, применив специальные фильтры.
Также мы оснастили автомобиль двумя морозостойкими аккумуляторами с большей емкостью, чтобы увеличить продолжительность работы электроники.
Главный лидар у нас рассчитан на работу при температуре до -10°C. Поэтому, мы дооснастили автомобиль дополнительным морозоустойчивым лидарам.
А почему не замените главный лидар на морозостойкий?
Дело в том, что когда мы приобретали главный лидар, он был единственным в своем роде, представленным на рынке. Обзор его составляет 360°, а лазерных лучей у нашего главного лидара 16 (это очень хороший показатель – чем больше лазерных лучей, тем лучше обзор). Сейчас на рынке есть аналогичная, более устойчивая к морозам модель, но ее стоимость настолько высока, что, мы решили, будет проще и разумнее дооснастить автомобиль приемлемыми по стоимости дополнительными лидарами с меньшим углом обзора, с меньшим количеством лазерных лучей, но при этом устойчивыми к морозам. Три из них рассчитаны на работу при температурах до -30°C, а еще один – до -40°C. Добавлю, что эти лидары хорошо себя проявили и здорово нас выручили на квалификационных испытаниях конкурса «Зимний город».
Получается, приборы автомобиля взаимозаменяют друг друга в разных условиях?
Именно так. Любые датчики имеют свои достоинства и недостатки. Поэтому мы постарались выстроить работу системы беспилотного автомобиля таким образом, чтобы работающие по разным принципам датчики дополняли и, в случае чего, могли заменить друг друга. Например, при сильном снеге и дожде лазерные лучи лидаров преломляются о воду, идут искажения. В таком случае на помощь приходят радары, которые великолепно работают при обильных осадках, но менее точны и плохо видят статические цели.
Получать максимально точную картину окружающего мира беспилотнику StarLine помогает комплексирование информации со всех приборов и датчиков — совокупные показания загружаются в бортовой компьютер, обрабатываются, анализируется и выдается максимально правильная информация об окружающих автомобиль пространстве и объектах.
А как автомобиль отреагирует, если другой участник движения решит нарушить ПДД? Или на дорогу неожиданно выбежит ребенок?
Разработка беспилотника происходит со строгим соблюдением правил дорожного движения. Благодаря установленному оборудованию и датчикам он может распознать, когда другой участник нарушает и отреагирует, если на дорогу выбежит пешеход.
А если рассуждать глобально, то важно научить беспилотный транспорт не просто видеть, но и предугадывать наперед дальнейшие действия других участников дорожного движения – как пешеходов, так и автомобилей. Например, если перед автомобилем вдруг с обочины выскакивает мячик, он должен предположить, что следом выбежит ребенок. Это очень сложная задача. На сегодняшний день о реализации таких сценариев с участием беспилотника речи не идет ни в одной стране мира. Пока это нерешенный вопрос, ответ на который нам предстоит найти.
Некоммерческая сторона вопроса
Есть ли у вас план заработка денег на этом проекте? Может быть, вы планируете продавать какие-то решения?
Сейчас мы не преследуем никакой коммерческой цели, это инициативный научный эксперимент нашей компании. Более того, мы открыты для других разработчиков и готовы делиться своим опытом. Сейчас ведем переговоры о возможном сотрудничестве с российскими научными учреждениями и инновационными компаниями.
Получаете ли вы финансовую или научную поддержку от государства, российских или иностранных партнеров?
Проект финансируется только на средства НПО СтарЛайн. Что касается государственной поддержки, то мы рады тому, что сейчас в нашей стране уделяется большое внимание развитию беспилотных технологий и внедрению соответствующих законопроектов и регламентов. Появились тестовые и экспериментальные площадки для беспилотников в Москве и Казани. Надеемся, что и в Санкт-Петербурге, где расположена наша компания, они тоже со временем появятся. Кроме этого, сейчас ведутся разговоры о развитии городской инфраструктуры для беспилотного транспорта и многое другое.
Взгляд в беспилотное будущее
Каким вы видите становление рынка беспилотного транспорта в России? Как в связи с этим изменятся дорожная инфраструктура, нормативно-правовая база? Какую нишу беспилотный транспорт займет в первую очередь?
В будущем с беспилотными автомобилями инфраструктура городов, районов должна будет существенно измениться. Под этим понятием будут подразумевать общее информационное пространство, из которого беспилотные автомобили будут получать данные о пробках, дорожных работах, погоде, расписании городского транспорта и электричек, времени разведения мостов, мероприятиях (например, скопление людей около стадионов во время проведения матчей) и большом количестве других факторов, влияющих на движение транспорта в городе.
Большие изменения коснутся, конечно, и дорожной инфраструктуры. Дороги общего пользования должны быть подготовлены к бепилотному транспорту, то есть иметь специальную разметку для автономных автомобилей, подключенные к «облаку» светофоры и дорожные знаки (со специальными чипами или радиомодулями), актуальную высокодетализированную (HD) 3D-карту городских дорог.
На внесение изменений в нормативно-правовую базу также потребуется время. Так как еще ни в одной стране мира не принят полный пакет законов, позволяющих автономному транспорту передвигаться по дорогам общего пользования.
Если говорить о нише, которую беспилотники займут в первую очередь, то это будут, скорее всего, логистические перевозки грузов по специальным полосам движения на трассах. Также беспилотный транспорт очень быстро найдет свое место в сельском хозяйстве (там не нужна дорожная инфраструктура).
Материал опубликован в ежегоднике «
