Tecnologías clave para vehículos sin conductor
1. Tecnología de percepción ambiental
El módulo de percepción ambiental es equivalente a los ojos y oídos del automóvil sin conductor. El automóvil sin conductor utiliza el módulo de percepción ambiental para identificar la información ambiental a su alrededor. y proporcionarle Proporcionar información de apoyo para las decisiones de comportamiento. La percepción ambiental incluye dos partes: la percepción de la posición del vehículo sin conductor y la percepción del entorno circundante. Un único sensor sólo puede medir un determinado aspecto o característica del objeto que se está midiendo, que no puede satisfacer las necesidades de medición. Por lo tanto, es necesario utilizar múltiples sensores para medir simultáneamente una o más características del objeto que se está midiendo y extraer señales útiles con alta credibilidad después de la fusión de datos. Dependiendo de los objetos de medición del sistema de detección ambiental, utilizamos dos métodos de detección:
La información de posición del vehículo sin conductor incluye principalmente la velocidad, aceleración, inclinación, posición y otra información del propio vehículo. Este tipo de información es relativamente fácil de medir, utilizando principalmente sensores como motores de accionamiento, brújulas electrónicas, sensores de inclinación y giroscopios.
La percepción del entorno circundante por parte de los coches sin conductor se basa principalmente en sensores de alcance activos, como el radar, complementados con sensores de alcance pasivo, y se logra mediante la fusión de información. Debido a que la combinación de láser, radar, ultrasonidos y otros sensores de alcance activos puede satisfacer mejor las necesidades de realizar tareas en condiciones complejas y duras, lo más importante es que la cantidad de datos procesados sea pequeña y el rendimiento en tiempo real sea bueno. Al mismo tiempo, los datos del eco láser se pueden utilizar directamente para cálculos durante la planificación de rutas sin conocer la información específica de los obstáculos.
La visión es un medio importante de percepción ambiental. Aunque todavía existen algunos problemas en la percepción en entornos hostiles, su importancia en el reconocimiento de objetivos, el seguimiento de carreteras, el dibujo de mapas, etc. no puede ser reemplazada por otros sensores. y la visión también es un medio indispensable en términos de clasificación de plantas, detección de agua y sedimentos en el medio silvestre.
2. Tecnología de navegación y posicionamiento
El módulo de navegación de vehículos sin conductor se utiliza para determinar la ubicación geográfica de los vehículos sin conductor y es el soporte para la planificación de rutas y la planificación de misiones de los vehículos sin conductor. La navegación se puede dividir en navegación autónoma y navegación en red.
La tecnología de navegación autónoma se refiere a tareas de navegación que se pueden completar de forma independiente sin asistencia externa, excepto asistencia de posicionamiento. La tecnología de navegación autónoma almacena datos geoespaciales localmente y todos los cálculos se completan en el terminal, lo que permite el posicionamiento bajo cualquier circunstancia. Sin embargo, el equipo de navegación autónoma tiene recursos informáticos limitados, lo que da como resultado capacidades informáticas deficientes y, en ocasiones, la incapacidad de proporcionar servicios de navegación precisos y en tiempo real. . Las tecnologías de navegación autónoma existentes se pueden dividir en tres categorías:
Posicionamiento relativo: se basa principalmente en sensores propioceptivos internos, como odometría y giroscopios, para determinar el desplazamiento del vehículo no tripulado en relación con su posición inicial. Ubicación del vehículo autónomo. Posicionamiento absoluto: Utiliza principalmente balizas de navegación, marcadores activos o pasivos, coincidencia de mapas o GPS para el posicionamiento.
Posicionamiento combinado: uso integral de métodos de posicionamiento relativo y posicionamiento absoluto para compensar las deficiencias de un método de posicionamiento único. Las soluciones de posicionamiento combinadas generalmente incluyen coincidencia de mapas GPS, proyección de trayectoria 6PS, coincidencia de mapas de proyección de trayectoria GPS, coincidencia de mapas de navegación inercial GPS GLONASS, etc. La navegación en red puede interactuar con el centro de información de tráfico a través de la red de comunicación inalámbrica en cualquier momento y en cualquier lugar. Los dispositivos móviles están conectados a servidores WebGIS conectados directamente a Internet a través de redes de comunicación móviles. Los servidores realizan funciones como almacenamiento de mapas y cálculos complejos, y los usuarios pueden descargar datos de mapas desde el servidor. La ventaja de la navegación en red es que no tiene límite de capacidad de almacenamiento, tiene una gran potencia informática, puede almacenar cualquier mapa detallado y los datos del mapa siempre están actualizados.
3. Tecnología de planificación de rutas
La planificación de rutas es un puente que conecta la percepción de la información y el control inteligente de los vehículos sin conductor, y es la base para realizar la conducción autónoma.
La tarea de la planificación de rutas es encontrar una ruta libre de colisiones desde el estado inicial (incluidas la posición y la actitud) hasta el estado objetivo de acuerdo con ciertos criterios de evaluación en un entorno con obstáculos.
La tecnología de planificación de rutas se puede dividir en planificación de rutas globales y planificación de rutas locales. La planificación de rutas globales consiste en utilizar información local conocida (como la ubicación de los obstáculos y los límites de las carreteras) para determinar la ruta óptima factible cuando se conoce el mapa. Combina bien los mecanismos de optimización y retroalimentación. La planificación de ruta local se guía por el área transitable generada por la planificación de ruta global y determina la trayectoria de conducción de la plataforma no tripulada en la carretera actual en función de la información ambiental local detectada por el sensor. La planificación de rutas global es adecuada para situaciones en las que se conoce el entorno circundante, mientras que la planificación de rutas locales es adecuada para situaciones en las que se desconoce el entorno.
Los algoritmos de planificación de rutas incluyen el método de gráfico visual, el método de cuadrícula, el método de campo de potencial artificial, el método de hoja de ruta probabilística, el algoritmo de árbol de búsqueda aleatoria, el algoritmo de enjambre de partículas, etc.
4. Tecnología de control de la toma de decisiones
El módulo de control de la toma de decisiones es equivalente al cerebro de un coche autónomo. Su función principal es tomar decisiones basadas en juicios. en la información obtenida por el sistema de detección, y luego determinar el siguiente paso. Tomar decisiones basadas en su comportamiento y luego controlar el vehículo. La tecnología de toma de decisiones incluye principalmente razonamiento difuso, aprendizaje por refuerzo, redes neuronales y redes bayesianas, entre otras tecnologías.
El comportamiento del sistema de control de toma de decisiones se divide en esquema pasivo, esquema reflexivo y esquema integral: el control pasivo es un proceso de control de retroalimentación, que ajusta continuamente el ángulo y la velocidad del volante de acuerdo con la desviación entre la posición actual del vehículo y la ruta deseada. hasta llegar a tu destino. El control reflexivo es un comportamiento de bajo nivel que se utiliza para emitir juicios y responder rápidamente a emergencias durante la conducción.
El control integrado añade un módulo de aprendizaje automático a la capa de reacción, convirtiendo parte del comportamiento de la capa de toma de decisiones en comportamiento de la capa de reacción basada en sensores, mejorando así la velocidad de respuesta del sistema.