Рассмотрение и классификация автопилотов, применяемых на различном транспорте

Современную жизнь невозможно представить  без транспорта. Для повседневного пользования люди используют автомобиль, автобус или электричку. Во время путешествия средством передвижения являются самолет, поезд или корабль.

Транспорт – заслуга инженеров, техников, ученых. На этапе проектирования поднимается наиважнейший вопрос – вопрос безопасности, обеспечивать которую будут люди, управляющие тем или иным видом средства передвижения. Для капитанов кораблей, пилотов самолетов, да и просто водителей необходима учеба, курсы повышения квалификации, хорошее здоровье, высокая самодисциплина, умение концентрировать внимание во время управления транспортным средством.

Транспорт подразделяется на:

• Автомобильный;
• Воздушный;
• Железнодорожный;
• Морской;
• Речной.

Прогресс не стоит на месте, появляются автоматизированные системы управления, которые в будущем могут полностью заменить человека. Самолеты сами летят и осуществляют посадку, автомобили и поезда сами ездят, корабли сами ходят. Так зачем же нужен человек? Ведь есть чудо-устройство – автопилот. Ответ лежит на поверхности: любая техника имеет способность отказывать, в то время как человек  вовремя может взять управление на себя, не допустив тем самым угрозу жизни и здоровью пассажиров.

Представьте следующую ситуацию: вы поднимаетесь на борт воздушного судна и понимаете, что в кабине никого нет. Всем полетом будет полностью управлять автоматика. Согласитесь, вам и остальным пассажирам будет намного спокойнее, когда помимо высокоавтоматизированных систем управления на транспорте присутствует профессионально обученный и подготовленный человек.

Убедимся, действительно ли автопилот на любом транспорте в скором времени заменит человека?

Автопилот на воздушном судне

Автопилот — специальное устройство или программно-аппаратный комплекс, управляющий транспортным средством и ведущий его по намеченной, заданной ему траектории.

Общество думает, что экипаж после нажатия кнопки «Ap» (автопилот) больше ничего не делает. Развеем этот миф.

Изначально автопилот справлялся с задачей горизонтального полета. К примеру, на 11 часовом рейсе без автопилота экипажу воздушного судна пришлось бы все 11 часов держать штурвал. Это очень утомительная работа, приводящая к падению внимания и концентрации. Летчики должны следить за параметрами полета, вести радиосвязь, контролировать все системы. Именно поэтому в данном случае задача автопилота - выдерживание горизонтального полета, курсов, скоростей и высот.

Но мы уже говорили, что прогресс не стоит на месте. Разработчики смогли заложить в устройство функции набора высоты, снижения и автоматического захода на посадку.

Нередко возникает ситуация, когда на аэродроме вылета хорошая погода, а по прилету на аэродром назначения – ухудшается до минимума. В помощь приходит автопилот, которого «научили» осуществлять посадку по специальным системам. Это значит, что автопилот осуществляет не только автоматический заход на посадку, но и саму посадку.

Разумеется, автопилот – устройство очень дорогое. Но гораздо лучше вкладывать в него, чем отправлять самолет на запасной аэродром, расходуя при этом не менее дорогое топливо.

Со взлетом дела обстоят иначе. Если же погода ниже минимума, то ни о каком отправлении речи быть не может, пилоты попросту не будут пытаться взлететь. Также во время взлета могут произойти самые неожиданные ситуации: появление животного на взлетной-посадочной полосе, выезд аэродромной техники, когда необходимо предпринять мгновенное решение. Автопилот пока не научен, а человек способен справиться с этим очень хорошо.

Воздушное судно – высокоавтоматизированная машина, но даже она пока неспособна обеспечить руление по аэродрому и автоматический взлет. Для этого нужен человек. А в случае отказа техники экипаж, контролируя работу систем, готов незамедлительно вмешаться в процесс, перейти на ручное управление и безопасно выполнить посадку в ручном режиме.

Автопилот в автомобиле

Многие водители во время долгой утомительной поездки задумываются, как же хорошо было бы иметь машину с автопилотом. И такие автомобили уже есть, правда встречаются они пока в очень небольшом количестве.

В идеальном случае машина, оснащенная автопилотом, должна работать автономно. Это означает, что водителю будет необязательно жать на педали, крутить руль, контролировать поездку и перехватывать управление в случае непредвиденных ситуаций. Но на самом деле на данный момент автопилот в автомобиле – лишь интеллектуальный помощник водителя, которому полностью довериться нельзя.

Инженеры и разработчики выделяют 6 степеней автономности машин:

1. Level 0 – No active assistance system. Hands – on, eyes – on;
2. Level 1 – Longitudinal or transverse guide. Hands – on, eyes – on. Pedals are not used by a driver;
3. Level 2 - Traffic control. Longitudinal or transverse guide. Hands temp – off, eyes temp – off;
4. Level 3 – Awareness for take over. Take over request. Hands – off, eyes – off;
5. Level 4 – No driver intervention. No take over request. Hands – off, mind – off;
6. Level 6 – No driver.

Для наглядного представления обратите внимание на рисунок ниже – рис.1.

Рис. 1

Сегодня автомобили с функцией беспилотного управления достигли только level 3. И тут мы снова убеждаемся, что нужен человек.

Искусственный интеллект анализирует окружающую обстановку на дороге, умеет распознавать дорожную разметку, знаки, сигналы светофора, людей, животных, машины, преграды.

Для этого устройство принимает входные сигналы с датчиков и делает анализ. Датчики можно классифицировать как:

1. Камеры. Предназначены для визуального обнаружения объектов (знаки, дорожная разметка);
2. Радар. Для определения препятствий впереди и сзади автомобиля и расстояния до них;
3. Лидар. Как радар, распознает объекты углом обзора 360 на расстоянии до 60 метров;
4. Датчик положения. Входит в конструкцию колеса, отвечает за определение автомобиля на карте.

Автомобили с автопилотом тестируются на специальных полигонах, определяют их взаимодействие с пешеходными зебрами и дорожной инфраструктурой. Но во время одного испытания выясняли, что даже такую машину, как Tesla с самым продвинутым по своей функциональности автопилотом удалось обмануть недорогим проектором. Разработчики подтверждают, что искусственный интеллект пока непредсказуем, который можно обмануть.

Автопилот в поезде

В автоматическом передвижении лидируют поезда.

Известно, что на поезде нет руля, машинист управляет краном, тягой, краном вспомогательного тормоза, различными кнопками, тумблерами, переключателями. Он определяет оптимальный режим ведения поезда: его скорость и торможение.

Современные поезда имеют на пульте управления задатчик скорости, благодаря которому можно устанавливать необходимую скорость движения с учетом оптимальной тяги, которую подберет автоматика.

Но и здесь не обойтись без человека. Скорость установили, выдерживает ее автопилот. Но в случае непредвиденной ситуации затормозить сможет только машинист.

Снова вернемся к тому, что прогресс не стоит на месте. Несколько лет назад появилась специальная система УСАВП – Унифицированная система автоматического ведения поезда, которая управляет не только тягой и скоростью, но и тормозами. В систему входит картридж с информацией об ограничении скорости движения и остановках. Здесь машинист нужен для контроля работы системы и ее параметров.

Но и это не предел. Совсем скоро на сертификацию поступят новые беспилотные поезда «Ласточка». Автоматизация выйдет на совершенно новый уровень, для контроля которой требуется человек.

Автопилот на катере

На морском транспорте автопилот – это совокупность электрических или электронных инструментов навигации, позволяющие управлять кораблем достаточно долго без участия человека.

Принцип работы следующий: катер стабилизируется на заданном курсе, нажимается кнопка «Авто», и автопилот будет выдерживать направление, учитывая ветер и течение.

Состав автопилота на морском судне известен: центральный процессор – компьютер со встроенным компасом, блок привода, прикладывающий усилия для руля, и блок управления.

Но автопилоты на морском судне обладают следующими недостатками:

1. Очень часто автопилот выходит из строя, и ТО может быть затруднено;
2. Плохая погода влияет на поддержание автопилотом курса. Это приводит к увеличению нагрузки на электрическую систему;
3. При попадании воды возможно возникновение коррозии,  соединения могут привести к выходу из строя автопилота. Нередко бывает генерирование ошибочных данных.

Автопилот – очень тонкое место для морского транспорта, в отличие от других. В условиях круиза автопилот используется для движения в спокойной воде в отсутствии волн. Во всех остальных ситуациях – не обойтись без человека, который должен  следить за окружающей обстановкой и в случае необходимости уметь разойтись с другим морским судном, используя ручное управление.

Таким образом, автопилот на любом транспорте еще не скоро заменит человека. Автоматизированные системы облегчают  управление, но не берут всю ответственность на себя.  Не робот, а именно человек, высоко обученный и квалифицированно натренированный, способен в случае отказа техники и автопилота взять управление на себя, предотвратив тем самым угрозу поломки и разрушения транспорта, а также угрозу жизни и здоровью пассажиров.