A Volvo Cars egy olyan teljesen egyedi rendszert alkotó megoldást dolgozott ki, amelynek segítségével az önjáró (autonóm) gépkocsik fenntartások nélkül vehetnek részt a hétköznapi forgalomban – átlagemberekkel a volánjuk mögött.
„Az autonóm mobilitás teljes mértékben feltérképezetlen területnek számít.” – mondta Dr. Peter Mertens, a Volvo Car Group kutatási és fejlesztési tevékenységekért felelős alelnöke. „A mai napig egyetlen autógyártó sem vállalkozott arra, hogy hétköznapi forgalomban, közutakon, átlagembereket ültessen az önálló közlekedésre képes gépkocsik volánja mögé; a Volvo azonban pontosan ezzel a célkitűzéssel indította útjára izgalmas mintaprojektjét.”
A Drive Me projekt második évébe lépve a Volvo Cars hatalmas lépésekkel közeledik azon céljához, hogy 2017-re száz darab autonóm gépkocsit adhasson át ügyfeleinek, akik Göteborg környékén, meghatározott útvonalakon közlekedhetnek majd azokkal. A jogalkotók, a közlekedési hatóságok, egy nagyváros és egy autógyártó közötti – előzmények nélküli – együttműködés keretében létrehozott mintaprojekt fontos oszlopa a Volvo Cars fenntartható mobilitás és balesetmentes közlekedés felé mutató célkitűzéseinek.
Elvesztegetett idő helyett hasznosan töltött idő
A lehetséges műszaki hibák kiterjedt elemzését követően a Volvo Cars egy teljes körű, sorozatgyártásra alkalmas, autonóm közlekedési rendszert tervezett. Az előzmények nélküli hatalmas ugrás megvalósításának kulcsa az érzékelőkből, felhő alapú helymeghatározó rendszerekből, valamint intelligens fék- és kormánymű-technológiákból álló összetett hálózat.
„Az autonóm közlekedés alapjaiban fogja megváltoztatni az emberiség autózásról alkotott elképzelését. A jövőben szabadon választhatunk az aktív és autonóm vezetés között.” – mondta Dr. Mertens. „Jelenleg elvesztegetett időként tekintünk az ingázásra, ám a jövőben hasznosan tölthetjük az utazás idejét, ami a munkavégzés és a szabadidős tevékenységek terén egyaránt új távlatokat nyit meg.”
A demonstráción túl
A Volvo Cars Autopilot rendszerét úgy tervezték meg, hogy kellően megbízható legyen ahhoz, hogy autonóm üzemmódban a gépjárművezetés minden aspektusát nyugodtan átengedhessük neki. Ez a technológia egy igen fontos lépéssel haladja meg az eddig megismert autóipari rendszerek képességeit, amennyiben hibatűrő rendszereket alkalmaz.
„Viszonylag egyszerű megépíteni egy autonóm koncepciójárművet, majd demonstrálni annak üzemképességét, ám ha valós eredményeket szeretnénk elérni, olyan, teljes körű rendszert kell terveznünk és létrehoznunk, amelyek biztonságosak, tartósak és az átlagember számára is megfizethetőek.” – mondta Dr. Erik Coelingh, a Volvo Cars műszaki szakembere.
A legnagyobb kihívás az volt, hogy olyan Autopilot rendszert tervezzenek, amely egyformán tartósan viseli a közlekedési helyzeteket, illetve az esetleg előforduló műszaki meghibásodásokat. Nem várható el a vezetőtől, hogy készenlétben várja, mikor kell hirtelen beavatkoznia egy kritikus helyzetben. Kezdetben az autók csak megfelelő körülmények (például szembejövő forgalomtól, kerékpárosoktól és gyalogosoktól mentes útszakasz) teljesülése esetén, bizonyos kijelölt utakon fognak önállóan közlekedni.
Tartalék rendszerek
„Ezt az összetett rendszert nem elegendő 99 százalékos megbízhatóságra terveznünk. Jóval közelebb kell kerülnünk a 100 százalékhoz, mielőtt megengedhetjük, hogy az önjáró gépkocsik részt vegyenek a forgalomban, és a hagyományos járművekkel osztozzanak az utakon.” – mondta Erik Coelingh.
„Ebből a szempontból hasonlóképpen állunk a kérdéshez, mint a légiipar szereplői. Hibabiztos üzemű rendszerünk tartalékban olyan biztonsági elemeket tartalmaz, amelyek révén az Autopilot akkor is tökéletes biztonsággal üzemelhet tovább, ha a rendszer egyes elemei működésképtelenné válnak.”
Rendkívül csekély például annak a veszélyre, hogy meghibásodik a fékrendszer. Mégis, az autonóm gépkocsikat fel kell szerelni egy másodlagos, független fékrendszerrel, amely képes megállítani a gépkocsit. Arra ugyanis nem számíthatunk, hogy majd a vezető készen áll a fékezésre.
Képes a bonyolult helyzetek megoldására
A közúton a teljes technológiának képesnek kell lennie akár a legbonyolultabb helyzetek megnyugtató megoldására, a zökkenőmentes ingázásról a sűrű csúcsforgalmon át a vészhelyzetekig.
„Akárcsak egy jó vezetőnek, az autonóm gépkocsinak is ésszerű óvatossággal kell megközelítenie a potenciálisan veszélyes helyzeteket. Valós vészhelyzet esetén azonban az autó gyorsabban reagál, mint a legtöbb ember.” – mondta Erik Coelingh.
Abban az esetben, ha az autonóm közlekedés nem lehetséges – például szélsőséges időjárási viszonyok vagy műszaki meghibásodás miatt, vagy csak azért, mert a gépkocsi elérte az engedélyezett útvonal végét – a rendszer felszólítja a vezetőt, hogy vegye át a gépkocsi irányítását. Amennyiben a vezető erre bármely okból kifolyólag nem képes, és megfelelő időn belül nem veszi át a vezetést, a gépkocsi arra alkalmas helyen biztonságosan megáll.
Fogyasztói és társadalmi előnyök
Azon túl, hogy leegyszerűsítik az emberek életét, és a mindennapos ingázást időpazarló tevékenységből hasznosan kihasználható idővé alakítják át, az autonóm gépkocsik környezeti előnyöket is hordoznak.
A Volvo Cars várakozásai szerint az autonóm közlekedés bevezetésével csökkenhet az emberiség üzemanyag-felhasználása. A technológia emellett a forgalom ütemét is javíthatja, továbbá új távlatokat nyithat meg a várostervezés, illetve a költséghatékonyabb infrastrukturális beruházások terén.
„Az önjáró gépkocsik átfogó műszaki keretmegoldásának megteremtése hatalmas lépés. Amint a nyilvános mintaprojekt üzembe lép, értékes információkkal láthat el bennünket az autonóm gépkocsik forgalomban történő részvételéről, és segítségünkre lehet abban, hogy felmérjük, a technológia hogyan járulhat hozzá a fenntartható mobilitáshoz. Intelligens járműveink részei a megoldást jelentő képletnek, ám ahhoz, hogy a jövőben fenntartható személyes mobilitást biztosíthassunk, széles társadalmi bázisú megközelítésre van szükség. Ez az egyedi, kereszt-funkcionális együttműködés a kulcsa az autonóm gépkocsik sikeres bevezetésének.” – mondta Erik Coelingh.
A Drive Me rendszerszintű megoldás fontosabb alkotóelemeinek áttekintése:
Érzékelő technológiák
A Volvo Cars olyan, holisztikus megoldás létrehozásán dolgozik, amely pontosan meghatározza a gépkocsi helyzetét, valamint 360 fokos képet ad annak környezetéről. Ehhez számos radar, kamera és lézeres érzékelő együttes alkalmazására van szükség. Az információt redundáns hálózatba kötött számítógépek dolgozzák fel, létrehozva a közelben mozgó, illetve mozdulatlan tárgyak valós idejű térképét.
A pontos helymeghatározáshoz a fentiekben ismertetett környezeti információkon túl GPS adatokat, valamint nagy részletességű, valós idejű adatokkal folyamatosan frissülő, 3D digitális térképet használ a rendszer. A rendszer elég megbízható ahhoz, hogy a vezető felügyelete vagy beavatkozása nélkül üzemeljen.
Kombinált radar és kamera
A 76 GHz frekvencia-modulált folytonos hullám alapú radarból, valamint a szélvédőn elhelyezett kamerából álló rendszer megegyezik a vadonatúj XC90 modellben alkalmazott berendezéssel. A rendszer képes a közlekedési jelzőtáblák beolvasására, valamint az út nyomvonalának a felismerésére, és képes az úttesten felismerni a közlekedés egyéb résztvevőit vagy más tárgyakat.
Körkörös radarok
Az első és hátsó lökhárítók mögött, a jármű sarkain elhelyezett, négy darab radar minden irányban képes beazonosítani a környező tárgyak helyzetét. A balra és jobbra egyaránt pásztázó rendszer a jelzőtáblákról, oszlopokról vagy az alagutak faláról visszaverődő hullámok segítségével az autó környezetét 360 fokos tartományban képes felügyelni.
360° körkörös kamerarendszer
A jármű közvetlen környezetét négy darab kamera felügyeli. Ebből kettő a külső visszapillantó tükrök alatt kapott helyett, egy a hátsó lökhárítóban, egy pedig a hűtőrácsban található. Ez a rendszer nem csak a rövid távú akadályfelismerésre alkalmas, hanem a forgalmi sávok határát jelző felfestések felügyeletére is.
A kamerák nagy dinamikatartományuknak köszönhetően könnyedén alkalmazkodnak a fényviszonyok hirtelen változásához, például amikor alagútba hajtunk be.
Többnyalábos lézeres szkenner
Ez a szenzorrendszer a gépkocsi orrában, a légbeömlő alatt helyezkedik el. A nagy szögfelbontású szkenner képes a jármű előtt található tárgyak, akadályok azonosítására, illetve egymástól való megkülönböztetésére. Az egyedi lézeres szenzor akár 150 méterről képes észlelni a járműveket, szögtartománya 140 fok.
Trifokális kamera
A fenti rendszereken túl a szélvédő felső részénél elhelyezett trifokális kamera valójában három kamera egyben: a berendezés egyszerre képes széles, 140 fokos szögtartományban, 45 fokos szögtartományban, valamint kiváló mélységészlelést, valamint távoli tárgyak érzékelését lehetővé tevő, hosszú távú, de szűk, 34 fokos szögtartományban rögzíteni a képet. A kamera képes a hirtelen feltűnő gyalogosok és egyéb, váratlanul megjelenő útakadályok észlelésére.
Hosszú távú radarok
A hátsó lökhárítóban elhelyezett, két darab hosszú távú radar tökéletes hátralátást engedélyez a rendszernek. Ez a technológia különösen hasznos sávváltás esetén, mivel képes a messze hátulról érkező, nagy sebességgel közeledő járművek azonosítására.
Ultrahangos érzékelők
A járművön körös-körül elhelyezett, összesen tizenkét darab ultrahangos szenzor a jármű közelében elhelyezkedő akadályok beazonosítására szolgál; ez a rendszer támogatja a kissebességű autonóm közlekedést.
Az érzékelők ugyanazt a technológiát alkalmazzák, amelyeket jelenleg a parkolástámogató rendszerek, kiegészítve egy fejlett jelfeldolgozó funkcióval. Ez a technológia különösen hasznos lehet váratlan helyzetek – például a járműhöz közel tartózkodó gyalogosok vagy veszélyforrások – felismerésére.
Nagyfelbontású 3D digitális térkép
A nagyfelbontású 3D digitális térkép látja el a gépkocsit a mindenkori környezetére vonatkozó információkkal, a tengerszint feletti magasságtól az út ívén át a forgalmi sávok számáig; az alagutak rajzolatától a szalagkorlátokon át a jelzőtáblákig, kijáratokig, stb. A helymeghatározás geometriája sok esetben centiméteres pontosságú.
Nagyteljesítményű helymeghatározás
A helymeghatározó egység része a nagyteljesítményű GPS berendezés. Az egységet olyan technológiák támogatják, mint a fejlett GPS, vagy a három szabadsági fokú gyorsulásmérő, illetve giroszkóp. A szenzorok sokasága által összeállított 360 fokos képet ezután a térkép rajzolatával összevetve a gépkocsi képes környezetéhez viszonyítva megállapítani saját helyzetét.
A különböző érzékelőktől, illetve a térképtől érkezett adatok kombinálásra révén a Drive Me gépkocsi képes valós időben kijelölni a számára legkedvezőbb útvonalat, figyelembe véve az olyan tényezőket is, mint az útkanyarulat íve, a sebességhatár, az átmenetileg kihelyezett táblák vagy a forgalom egyéb szereplői.
Felhő alapú szolgáltatások
A felhő alapú szolgáltatás a közlekedési hatóságok vezérlőközpontjával áll összeköttetésben, így biztosítva a mindenkori legfrissebb közlekedési információk rendelkezésre állását. Szükség esetén a vezérlőközpont diszpécserei is képesek arra felkérni a vezetőt, hogy kapcsolja ki az autonóm üzemmódot.
