Беспилотный автомобиль поколения 4+ от «Группы ГАЗ»

Программу по созданию беспилотного транспорта «Группа ГАЗ» реализует с 2014 года. За это время были изучены и протестированы все возможные технологии, позволяющие двигаться автомобилю самостоятельно и при этом выполнять реальные транспортные задачи. За прошедших шесть лет были созданы беспилотные автомобили, имеющие оригинальную систему распознавания разметки и объектов дорожной инфраструктуры. В настоящий момент в компании проходят испытания несколько беспилотных автомобилей. В них реализованы инновационные инженерные решения, которые не требуют присутствия водителя за рулём во время движения по заданному маршруту. Если же водитель всё же присутствует в кабине, то его функции управления автомобилем благодаря автоматизированной системе помощи водителю ADAS максимально облегчены.

Трудности автономии

Проект для «Группы ГАЗ» настолько важен, что для его разития она построила специальный полигон, имитирующий городскую среду. Установлены дорожные знаки, пешеходные переходы, светофоры, есть зоны с круговым движением и парковки. Там и проводятся все испытания беспилотных автомобилей. На полигоне система учится преодолевать препятствия и ориентироваться в любых погодных условиях. Есть участки, где дорожная разметка отсутствует, ведь в России таких мест «сплошь и рядом». Справиться с такими трудностями помогает дополнительная система локализации и лазерные датчики – лидары. Технология является совместной разработкой инженеров «Группы ГАЗ» и команды учёных Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева.

Участвует в разработках Конструкторское бюро «Аврора», а также Рязанский радиотехнический университет. По словам директрора компании КБ «Аврора» Станислава Голя их «ГАЗель» проехала в автономном режиме несколько сотен километров на различных полигонах Горьковского автозавода. Она же представляла Россию на Европейском конкурсе роботизированной техники European Land Robot Trial. В 2015 году КБ «Аврора» получила от «Сколково» грант 5 млн руб. на разработку программного обеспечения для беспилотных автомобилей. Сумма небольшая, но всё же.

Сегодня машина от КБ «Аврора» может совершать автономное движение из начальной точки в конечную по автоматически выбираемому маршруту и абсолютно без разметки. При этом она искусно объезжает все естественные и искусственные препятствия. Машина хорошо себя показала в программе «Следуй за мной» – это автономное движение за ведущим в колонне, что в Европе получило название platooning. Есть и функция «Движение за активной меткой», которая позволяет буквально «за руку» привести машину, например, к точке отгрузки.

Павел Береснев, технический руководитель НГТУ им. Р.Е. Алексеева:

– В беспилотной машине главное – программное обеспечение. Результат складывается из взаимодействия сенсоров и центральной системы машины. Всё начинает работать благодаря компьютеру и определённым алгоритмам, разработанным нашей командой и реализованным в программном коде. Это транспортное средство имеет возможность локализоваться в пространстве т. е. определять своё местоположение с высокой точностью. Машина может обнаруживать объекты на пути следования с использованием, например, слияния данных от радара и камеры. Благодаря набору сенсоров – радару, лидару, камерам и навигации мы добиваемся устойчивой работы автомобиля на сложных участках дороги без участия водителя.

Видеть как человек

Беспилотная «ГАЗель» распознаёт людей, здания, деревья, реагирует на погодные условия. Автономная машина получает информацию об окружающей обстановке от многочисленных датчиков и камер, размещённых на бортах и крыше машины. Глаза робота – система сканеров. Трёхмерный дальдномер, или попросту лидар, непрерывно вращается вокруг оси и передаёт объёмную 3D картину происходящего. 2D сканер передаёт информацию о преградах, которые возникают непосредственно на пути. В зависимости от внешней обстановки компьютер принимает решение о скорости передвижения и дальнейших маневрированиях. Акселератор, сцепление, тормозная система и рулевое колесо управляются при помощи электроприводов специальными контроллерами.

Чтобы научить машину правильно реагировать на препятствия и ситуации, конструкторам приходится проявлять чудеса изобретательности. Испытания автономных автомобилей проходят в самых разных погодных условиях. Идеальная среда не подходит, нужны дождь, снег, ветер, пыль, гололёд, изменение освещённости – всё это существенно изменяет картину восприятия окружающей среды роботами. Эти нюансы нужно накопить и обучить автономную машину «правильному поведению». Сделать это можно, но для некоторых «решений» автономной машины требуются значительные вычисления, а это время, которого в экстренных ситуациях может не хватить. К тому же конструкторы всегда поднимают вопрос о компактности оборудования. Современные вычислительные технологии шагнули далеко вперёд, но ещё недостаточно.

Достижимые задачи

На беспилотной «ГАЗели» установлены те же сенсоры, что и на гугломобилях, эппломобилях и других беспилотных машинах, которые нынче тестируют крупные автоконцерны. И потому как за последние годы ничего прорывного мы не видим, можно сказать, что прогресс в этой сфере деятельности не быстрый. Электромеханика уже давно превосходит человеческие возможности: сенсоры видят глубже, шире, в разных спектральных диапазонах. Но в целом есть одна главная проблема – создать программное обеспечение искусственного интеллекта, которая сможет со всем этим управиться. А здесь пока всё развивается очень медленно. Тем не менее мы находимся на пороге ожидания, когда математика выдаст нам что-то революционно новое, которое позволит преодолеть этот барьер.

Кроме ускорения обработки данных и решения вопроса с практическим применением беспилотников ещё предстоит определить и юридический статус автомобилей без водителя. А этот вопрос, учитывая специфику законодательных органов в любой стране, может затянуться на годы.

Пока же один из беспилотников успешно работает на внутризаводском маршруте Горьковского автозавода. Он ездит между Объединённым инженерным центром и главным конвейером. Это отличная практика для автономной машины, так как внутри предприятия огромное количество различных помех, начиная от электромагнитных излучений и заканчивая банальными бетонными блоками на территории и интенсивного потока транспорта. В ближайшее время один из автомобилей будет передан стороннему подрядчику для тестовой эксплуатации в условиях реальной промышленной зоны.

Михаил Иванов, главный инженер-конструктор Объединённого инженерного центра «Группы ГАЗ»:

– Беспилотный образец, который мы сегодня демонстрируем, относится к поколению 4+. Он воплощает в себе все решения, которые нам удалось наработать за эти годы. Это комплексная навигация, которая сочетает в себе и высокоточное ориентирование по спутникам, а также навигацию при помощи лидарных карт и оптических систем. Перед препятствиями машина останавливается, распознает дорожную разметку, пешеходов и внезапно возникающие помехи. Эти системы уже многократно протестированы и считаем, что на данных прототипах решены все задачи.

Не дождёмся

По мере совершенствования автономного вождения и распознавания машиной условий окружающей среды возникали всё новые задачи. Необходимо не только научить автомобиль следовать по маршруту с определённой скоростью и выдерживать заданную дистанцию до впереди идущей машины, это уже реализовано в системах активного круиз-контроля. Нужно чтобы автомобиль умел реагировать на внештатные ситуации, типа пешеходов-нарушителей или, например, не перепутал бумажный пакет на дороге с камнем, как это периодически происходит с автопилотом от Google.

Кстати, сравнение гугломобиля с автономной «ГАЗелью» не совсем корректное. Гугломобиль требует постоянного подключения к Интернету, в то время как беспилотная «ГАЗель» разрабатывается как абсолютно автономный вариант.

И всё же это будет чудо, когда на наших улицах начнут появляться «ГАЗели» без водителя в кабине, а может, и вовсе без кабины. Но сегодня мне в это не верится, поскольку я слышал высказывание одного из разработчиков таких систем: «Да, мы научили машину двигаться самостоятельно, но сможем ли научить принимать решение. Именно поэтому сегодня объезд пня в траве – это просто колоссальная проблема для движения вперёд».