بهبود دید خودروهای خودران

• توسط : معصومه حیدری
• در : ۱۴۰۰-۰۳-۰۴
• در : دانستنیها

مقدمه

در صورتی که نتوانید جاده را ببینید چگونه رانندگی می کنید؟ اگر خودرویی خودران (بدون راننده) باشید، چطور؟ محققان با ابداع سیستمی که موجب می شود خودروهای خودران جاده را بهتر ببینند، برای بهبود دید خودروهای خودران اقدام نموده اند. آن ها برای این کار از رادار زمین نفوذ استفاده می شود. در ادامه بیش تر با این ابداع آشنا خواهیم شد.

برای ماندن در جاده به زیر سطح جاده نگاه کنید.

بهبود دید خودروهای خودران و استفاده از رادار زمین نفوذ

به طور معمول، از حسگرهای LIDAR در خودروهای خودران، جهت پیمایش جاده استفاده می شود. اما پیشرفته نبودن این حسگرها، باعث می شود تا در شرایط بد آب و هوایی مثل باران و برف و همچنین شرایطی که موجب کاهش دید در جاده‌ ها می شود، این سیستم به طور کامل عمل نکند. کاهش دید به خصوص در سرعت های بزرگراه، می تواند مشکلات بزرگی را به وجود آورد.

محققان جهت رفع این مشکل، سیستمی ایجاد کرده اند که به خودروها این امکان را می دهد تا زیر آسفالت را ببینند.

در این راستا، از رادار زمین نفوذ (که راداری جهت بررسی لایه های کم عمق زمین، بر اساس ارسال امواج الکترومغناطیسی به درون زمین می باشد)، برای کشف اهدافی در زیر سطح زمین استفاده می شود. بیش ترین کاربرد این رادار، کشف خطوط لوله مدفون و محل تقاطعشان، یافتن موقعیت نشت مواد از خطوط لوله های مدفون شده، کشف چاه و تونل ها، مین و مواد منفجره ای که در زیر سطح زمین قرار دارند، می باشد.

محققان آمریکایی بر روی رادار زمین نفوذ (GPR) در حال آزمایش می باشند تا به وسایل نقلیه تصوری دقیق از این که کجا هستند را بدهند، حتی در زمان بارش برف، باران، تاریکی و یا سایر رخدادهای طبیعی که ممکن است در آن شرایط رانندگی دشوار باشد. این خودروهای خودران با کمک دوربین ها و سنسورهایی متوجه خواهند شد که در کدام قسمت از جاده می باشند.

تیمی از آزمایشگاه علوم کامپیوتر MIT و آزمایشگاه هوش مصنوعی (CSAIL) از GPR بومی شده (LGPR) برای ارسال پالس های الکترومغناطیسی به سطح زیر زمین جهت بررسی و اندازه گیری ترکیبات خاص منطقه (خاک، سنگ و ریشه) استفاده کرده اند.

فرآیند نقشه برداری، اثر انگشت منحصر به فردی از گونه های مختلف را ایجاد کرده که وسیله نقلیه خودران می تواند از این داده ها در زمان بازگشت به آن بخش خاص از زمین، استفاده کند.

در آزمایشاتی مشاهده شد که میانگین حاشیه خطای (margin of error) سیستم ناوبری در شرایط برفی در مقایسه با هوای پاک، تقریباً ۲٫۵ سانتی متر (یک اینچ) بوده است. اما میانگین حاشیه خطای سیستم ناوبری در هوای بارانی کمی بیش تر بود. اما هنوز حدود متوسط ​​۱۴ سانتی متر بوده است (محققان می گویند، احتمالاً این موضوع به خاطر این است که باران خاک را خیس کرده و باعث نفوذ بیش تر آب به زمین شده و موجب می شود که اختلاف بین خواندن نقشه اصلی LGPR و شرایط فعلی خاک افزایش یابد).

محققان با اشاره به این که این تکنولوژی جدید فقط در سرعت های پایین و در جاده های پوشیده از برف مورد آزمایش قرار گرفته است، می گویند: این سیستم هنوز در آغاز راه قرار دارد و ممکن است چندین سال زمان نیاز باشد تا برای استفاده در سایر جاده ها آماده شود.

بهبود دید خودروهای خودران و استفاده از رادار زمین نفوذ

دانیلا روس، نویسنده ارشد مقاله ای که به کنفرانس بین المللی رباتیک و اتوماسیون امسال در پاریس ارائه شد، می گوید: تلاش های ما حاکی از ابداع یک روش عملی برای کمک به اتومبیل های خودران است که می توانند در آب و هوای نامناسب، بدون این که واقعاً با استفاده از اسکنرهای لیزری یا دوربین ها بتوانند ببینند، حرکت کنند.

یکی از مزیت های عمده نقشه برداری از یک منطقه با کمک LGPR این است که نقشه های زیرزمینی به مرور زمان بهتر از نقشه های ایجاد شده با استفاده از دید یا LIDAR (سنسورهای تشخیص نور و دامنه) نگه داری می شوند، زیرا احتمال تغییر ویژگی ها در این روش کم تر است.

روس و همکارانش بیان نموده اند که آن ها اولین توسعه دهندگان سیستم های خودران برای تست GPR می باشند که از این سیستم قبلاً در زمینه هایی از جمله برنامه ریزی ساخت، کشف مین و اکتشافات قمری مورد استفاده قرار گرفته بوده است.

و در حالی که این محققان تاکنون تنها توانسته اند این سیستم را فقط در سرعت هایی کم و در جاده های بسته و روستایی مورد آزمایش قرار دهند، اما اطمینان دارند که به راحتی می توان از این سیستم در بزرگراه ها و سایر مناطق با سرعت بالا نیز استفاده نمود.

اما با وجود این که هنوز کارهای زیادی برای انجام وجود دارد. از طرف دیگر، سیستم فعلی قادر به انجام محلی سازی جهانی، بدون استفاده از GPS قبلی نیست.

به طور کلی، تمرکز اصلی بر روی طراحی تکنیک های نقشه برداری است که به شما امکان می دهد تا مجموعه داده های LGPR را به هم ربط داده تا بتوان با جاده ها و تقاطع های چند خطه کنار آمد.

علاوه بر این، سخت افزار فعلی حجیم و ۱٫۸ متر عرض دارد، بنابراین پیش از این که سیستم به اندازه کافی کوچک و سبک شود تا در وسایل نقلیه جای گیرد، لازم است تا پیشرفت های اساسی در طراحی آن ایجاد شود.

بهبود دید خودروهای خودران و استفاده از رادار زمین نفوذ

اما حتی اگر این کار به درستی انجام شود، هرگز قادر به انجام کل کار نخواهیم بود، زیرا این سیستم نمی تواند چیزهای بالای زمین را تشخیص دهد. اما تیم MIT توانایی خود را در محلی سازی در شرایط بد آب و هوایی اظهار می کنند، بدین معنا که با LIDAR و رویکردهای بینایی به خوبی همسو خواهند شد.

کلام پایانی

از آن جا که حسگرهای LIDAR در خودروهای خودران، به اندازه کافی پیشرفته نیستند، لذا این امر باعث می شود تا این حسگرها، در شرایط بد آب و هوایی از جمله باران و برف و همچنین شرایطی که موجب کاهش دید در جاده‌ ها می شود، به طور کامل عمل نکند. برای رفع این مشکل و بهبود دید خودروهای خودران محققان توانسته اند سیستمی ابداع نمایند. آن ها از از رادار زمین نفوذ برای رسیدن به هدف استفاده کرده اند.