Автоматизированные системы управления в автомобиле TESLA

Необходимо обратить внимание, что в настоящее время численность автомобилистов в крупных городах возрастает ежегодно. Это приводит к снижению безопасности на дорогах, что в свою очередь несет огромные риски для городской среды, а именно субъектов и объектов налогообложения. Поэтому, внедрение автоматизированных систем управления в автомобильное строение играют важную роль в сохранности уровня безопасности на дорогах.

В то время как мировые автопроизводители экспериментируют с автономными транспортными средствами с 1980 годов, именно внезапно появившийся стартап “Тесла”, стал первым автомобильным производителем, который сделал коммерчески доступную автоматизированую систему (автопилот), наиболее близко подошедшую к реализации мечты миллионов фантазеров, которая позволит автомобилям ездить самостоятельно, даже без необходимости водителю держать руки на руле и педалях.

Любая из моделей Tesla на которой установлен Автопилот может держаться в пределах своей полосы, передвигаясь автономно по дороге, избегать столкновения при помощи торможения и рулежки, найти место для парковки и припарковаться, регулировать свою скорость в зависимости от интенсивности движения, в том числе до остановки ТС и перестраиваться. Уникальность Тесла состоит в том, что она уже может делать весь этот набор функций, в то время как некоторые автомобили на рынке могут исполнять лишь отдельные вещи из списка. Так же в системе Тесла, водители используют свой ​​мобильный телефон, чтобы вызвать машину с парковки или наоборот, загнать ее в гараж. Еще одна по-настоящему умная вещь в системе Автопилота является его функция обучения. Каждая модель, поддерживает обратную связь в режиме реального времени с облаком Тесла (по воздуху), посредством этого, компания постоянно совершенствует систему Автопилота и улучшает поведение каждой машины. Другие мировые автопроизводители не имеют этого важного звена в своих авто с полуавтономными возможностями. Модели Tesla подвергается обновлению функций Автопилота и других параметров машины не реже одного раза в три месяца.

Если транспортное средство находится в жилом районе, в котором нет разметки осевой линии, система не сможет превышать установленной скорости движения более чем на пяти миль в час (8 км/ч).

Таковы требования безопасности. Автомобиль также может принять решение ехать медленнее, если дорожные условия потребуют этого. Поэтому Тесла рекомендует использование автопилота на шоссе. Тем не менее пользователи на собственном примере показали, что он может неплохо работать и на загородных дорогах. Хотя автономный режим движения для двухполосных дорог это одно из главных ограничений функции автопилота известное в данный момент.

Еще одно ограничение, налагаемое на использование автопилота Тесла заключается в том, что водитель обязан держать руки на руле, когда система включена. Сделано это было для того чтобы предотвратить небезопасное поведение водителей-владельцев за рулем. Некоторые люди на радостях от технического прогресса вели себя во время движения на автопилоте не совсем адекватно, например: пересаживались в едущем авто на заднее сидение, читали книги, сидели в смартфонах, занимались своими делами и иными небезопасными вещами. Согласно собранной калифорнийской компанией информации, Тесла советует владельцам при использовании системы автопилота ездить в средней полосе на шоссе. Решение поможет в том случае, если разметка не видна или на дороге сложные погодные условия и транспортное средство потребует водителя взять управление под свой ​​контроль. Поскольку водитель обязан держать по крайней мере одну руку на руле, вмешательство человека будет мгновенным и опасной ситуации можно будет избежать.

Tesla используют 8 камер, один радар и 12 ультразвуковых датчиков дальнего радиуса действия, расположенных вокруг автомобиля для того чтобы считывать и «зондировать» происходящее вокруг в диапазоне до 250 метров в любом направлении и при любой скорости. Модель также обладает передним радаром, фронтальной камерой, высокоточным GPS, и системой, которая обрабатывает все данные из указанных устройств для формирования виртуального образа дороги и обстановки впереди. Так как у автомобиля полностью цифровая комбинированная приборная панель, автомобиль способен отображать то, что автомобиль "видит" вокруг себя и спереди в режиме реального времени. Благодаря функции самообучения, каждая Тесла с системой автопилота сообщает автопроизводителю в режиме реального времени о проблемах, это дает возможность исправлять все возникающие ошибки в кратчайший срок и даже заранее удалять потенциальные ошибки, прежде, чем другие автомобили и пользователи почувствуют данный «недуг». Ни один автопроизводитель в мире не реализовал работу так продуманно, как это было сделано в Tesla. Исключением из правила можно разве что назвать того, кто делает что- то лучше, чем все остальные, несмотря на то, что он не стал первым. Но и здесь у Tesla все под контролем, этот молодой стартап смог перегнать почти все компании с мировыми именами, занимавшиеся проблемой автономного вождения многие десятилетия.  

Данные технологии являются технически самыми передовыми и доступными на рынке. Сейчас появились и другие бренды, направленные на использование автопилота при вождение автомобиля, такие как Lucid и он за короткий промежуток времени уже является почти прямым конкурентом Tesla. По словам тех, кто тестировал функцию автопилота Tesla, отображение любого обнаруженного автомобиля помогает человеку получить "душевное спокойствие", так как водитель может быть уверен, что автомобиль «видит» препятствия, которые находятся вокруг него и оценивает потенциальную опасность. Это вовсе не означает, что вы можете ничего не делать, человек по-прежнему отвечает за управление автомобилем, просто функция автопилот может значительно сгладить проблемы и опасности, которые возможны случиться на дороге. Илон Маск, основатель Tesla, заявил: «Все выпускаемые автомобили имеют необходимое оборудование, (вычислительное и не только), для полностью беспилотной езды.» Посмотрим в будущем, что именно Илон Маск имеет в виду под фразой «полностью беспилотной ездой».

Усовершенствованная система помощи водителю ADAS (Advanced driver-assistance systems), то есть Автопилот. Состоит из набора датчиков, встроенных в Tesla, включает в себя восемь камер, которые обеспечивают 360-градусный обзор вокруг автомобиля в радиусе 250 метров и 12 ультразвуковых датчиков, которые дополняют эту систему обзора. Вместе они позволяют обнаруживать твердые и мягкие объекты на расстоянии с почти вдвое большей точностью, чем у других систем Автопилота. Данный набор датчиков также включает в себя радиолокационную систему прямого обзора с усовершенствованными функциями обработки изображения.

Эта система предоставляет дополнительные данные об окружающей среде на избыточной длине волны, способной видеть сквозь проливной дождь, туман, пыль и даже за пределами предыдущих автомобилей. На передней части автомобиля расположены четыре камеры, которые поддерживают радар и обладают различными характеристиками. Основная камера охватывает 250 метров, но имеет малый угол обзора, в то время как другие охватывают более короткие расстояния (150, 80 и 60 метров), но имеют широкий угол обзора окружающей среды вокруг автомобиля и именно они используются для считывания дорожных знаков. Остальные четыре камеры смотрят на боковые и задние части автомобиля и могут видеть на расстоянии до 100 метров.Сонар, в свою очередь, использует ультразвук для обнаружения препятствий в радиусе 8 метров вокруг автомобиля. Он работает на любой скорости, а также контролирует слепую зону. Данные, собранные сонаром, также используются автопилотом для управления системой автоматической смены полосы движения во время обгона. Наконец, GPS используется для определения положения автомобиля относительно дороги.

Для прямого обзора компания Tesla разработала трехкамерный модуль с тремя датчиками изображения от On Semiconductor. Тройная камера Tesla оснащена тремя CMOS-датчиками изображения ON Semi AR0136A с размером пикселя 3,75 мкм с разрешением 1280×960 1,2 МП. Эта камера обеспечивает работу системы захвата переднего изображения на расстоянии до 250 метров, используемой модулем контроля автопилота и помощи водителю. Приобретение всех восьми датчиков изображения у одного поставщика означает, что Tesla, стремится к более точной и одинаковой передачи данных и информации, а также к наивыгоднейшей закупочной цене, что снизит стоимость автомобиля и сделает его более доступным.

Tesla выбрала проверенный радиолокационный модуль от Continental ARS4-B, содержащий набор микросхем радиолокатора с частотой 77 ГГц и 32-разрядный микроконтроллер, поставляемый компанией NXP Semiconductors.
Радарная система Continental ARS4-A используется для предупреждения о столкновении, экстренной помощи при торможении, смягчения последствий столкновения или адаптивного круиз-контроля (ACC). Важным элементом данной системы является одновременное измерение больших расстояний (до 250 м с точностью ±0,2 м) и малых расстояний (до 70 м), относительной скорости и угла между двумя объектами.
Система состоит из двух электронных плат, включающих в себя полупроводниковый микроконтроллер и приемопередатчик Broadcom Ethernet. Радиочастотная (RF) плата выполнена с асимметричной структурой с гибридной подложкой, оснащенной плоскими антеннами.
В качестве высокочастотного приемопередатчика радара используется чипсет NXP Semiconductor 77 GHz, состоящий из четырех приемников, двух передатчиков и связанного с ними генератора управляющего напряжением (ГУН).

Tesla разработала специальную «двойную вычислительную платформу с жидкостным охлаждением», состоящую из автопилота и информационных компьютеров. Они построены на двух разных платах в одном модуле. С одной стороны, имеется информационно-развлекательный электронный блок управления. С другой стороны – ECU автопилота, включается с помощью системы на чипе и графического ускорителя от Nvidia.
Tesla интегрировала полноценные модули, чипы, два нейросетевых процессора и один дополнительный процессор от нескольких производителей: графические чипы от Nvidia, процессоры от Intel, микроконтроллеры от NXP и Infineon, память от Micron Technology, Samsung и SK Hynix и аудиоусилители от STMicroelectronics.

Согласно заявлениям Илона Маска, Тesla рассматривает внедрение функции "Summon", благодаря которой электрический автомобиль сможет проехать от западного до восточного побережья и наоборот. Так как эта американская компания продемонстрировала впечатляющий прогресс по сравнению с другими автопроизводителями автомобилей с автопилотом, мы считаем, что этому есть высокая вероятность реализации данного задуманного плана. По всей видимости получается, что лет через пять мы увидим действительно автономные машины на дорогах в разных странах мира. И даже если компании Tesla не удастся революционно улучшить систему, она все равно будет стоять на ступень выше всех других подобных функций установленных у конкурирующих автопроизводителей.