İnsansız araçların üç temel teknolojisinin kapsamlı analizi: hesaplama, güç ve kablolu kontrol
Chen Hua, Voyage resmi blogundan derlendi
Qubit Raporu | Genel Hesap QbitAI
İnsansız bir araç yapmak için hangi yazılım ve donanıma ihtiyaç vardır?
Kendi kendini süren bir otomobil şirketi olan Voyage, bugün resmi blogunda kendi sürücüsüz taksi Homer'in sensörlerden, bilgi işlem donanımından algoritmalara kadar her şeyi kapsayan teknik çözümlerini gösteren bir gönderi yayınladı. İnsansız araç teknolojisi yorumu.
Voyage, Udacity'den ayrıldı ve Udacity'nin kurucusu Sebastian Thrun, Carnegie Mellon Üniversitesi ve Stanford Üniversitesi'nde ders verdi ve ayrıca Google'ın insansız arabasının geliştirilmesine öncülük etti.
Aşağıdaki içerik, resmi Voyage blogundan derlenmiştir:
Algıla, planla, harekete geç
Otonom araçların izlediği geleneksel paradigma, algılama, planlama ve eylemi içerir.
Araç, çevredeki ortamı lidar, radar ve kamera aracılığıyla algılar ve sensör girdisine ve diğer çevresel bilgilere göre A noktasından B noktasına bir rota planlar.
Daha sonra araç, direksiyon simidini ve gaz frenini hareket ettirerek planı uygulamak için harekete geçecektir.
Otomobilin algılama, planlama ve eylem (SPA) yeteneklerine sahip olması için, yazılım ve donanım çalışmalarını koordine edecek karmaşık donanım ve yazılım sistemlerine ihtiyacımız var.
Kameralar ve lidarlar gibi belirli yüzey bileşenlerine çok aşina olabilirsiniz, ancak tüm bileşenlerin bir bütün oluşturması da önemlidir. Bu, bu makalenin özü olacak.
Yolculuk mimarisi
Aşağıdaki şekil, standartlaştırılmış çok sensörlü sürücüsüz araç mimarisi olan Voyage sürücüsüz taksinin yapısını göstermektedir. Bunların arasında her bileşen önemli bir rol oynar.
Bugün, bilgi işlem, güç ve kablolu teknoloji teknolojisini tanıtacağız.
Hesaplama
Hesaplama teknolojisi, SPA paradigmasının "planlama" aşamasına hizmet eder.
Voyage'ın ilk sürücüsüz taksi Homer "beyin", Intel Core i7-7700k "Kaby Lake" dört çekirdekli 2.4GHz işlemci ve Nvidia Titan X GPU ile donatılmış bir gigabit AORUS anakartıdır.
Sensörün yeterince büyük bir veri kanalı almasını sağlamak için, bu makine 64GB RAM ve 3TB büyük kapasiteli depolamayı entegre ediyor. Bu depolama sistemi, yedekli yedekleme sağlamak için 3 katı hal sabit diske dağıtılmıştır.
Bu güçlü bilgisayar cihazı Ubuntu Linux çalıştırır, sistem ortamını yönetmek için Docker konteynerlerini kullanır ve Robot İşletim Sistemi (ROS) gerekli algılama, hareket planlama ve düğüm kontrolü işlevlerini hızlı bir şekilde prototip oluşturabilir.
ROS, mesaj geçişi, zamanlama, veri yapıları (nokta bulutları, kamera çerçeveleri ve engeller gibi), iş parçacıkları ve veri kaydı gibi karmaşık görevleri özetleyen güçlü bir robot ara yazılımıdır.
Ubuntu ve ROS, sürücüsüz arabalar için gerekli olan gerçek zamanlı işletim sistemleri (RTOS) olmasa da, algoritma prototipleme ve gerçek dünyada hızlı test için kullanılabilecek çok güçlü araçlar sağlarlar. Yolculuk için kağıt üzerindeki konsepti en kısa sürede yolda bir arabaya dönüştürmek çok önemli. Ve bu araçlar yardımcı oldu.
ROS düğümleri aslında bağımsız olarak çalışabilen küçük programlardır, ancak aralarında birçok bağlantı vardır.
Düğümlerden biri, Ethernet arayüzünden Velodyne lidar'dan ham verileri okumaktan ve bunları PointCloud2 mesajlarına dönüştürmekten sorumlu olabilir. Bu mesaj, daha sonra ROS ağında yayınlanacak olan üç boyutlu bir kafes ve onun meta verilerinden oluşur ve diğer düğümler bu verileri kullanabilir.
Bir kullanıcı olarak, bir düğüm gerçek zamanlı girdi noktası bulutunu mevcut yerelleştirilmiş haritayla eşleştirmekten sorumluyken, başka bir düğüm nesneleri algılamak ve izlemek için bir küme algoritması çalıştırabilir.
Daha sonra, bu düğümler çıktılarını hareket planlama algoritması tarafından kullanılmak üzere ağda yayınlayacaktır.
Yüksek seviyeden, Voyage arabaları tam olarak böyle çalışır.
Veriler, çok sayıda küçük düğüm tarafından işlenen orijinal sensörlerden (lidar, radar, RTK GPS, kamera ve CAN veri yolu mesajları) gelir, bu küçük düğümler birbirleriyle iletişim kurar ve son olarak gerçek kontrol sinyalini hızlandırıcıya verir ve tel kontrolü aracılığıyla fren yapar. Ve direksiyon simidi.
Voyage'ın arabası veri topluyor
Geliştirme sürecinde, ROS kullanmanın en değerli yönlerinden biri veri kaydetme ve oynatmadır.
Düğümler, belirli kanalları kullanarak iletişim kurduğunda, bazı "konular" daha fazla analiz için otomatik olarak diske kaydedilebilir. Aslında, Voyage'ın arabası yolda olduğu sürece, saniyedeki verileri kaydedebiliriz.
Veri uyuşmazlığı olasılığını önlemek için bu temaların kendi ad alanları vardır.
Bu ayrıca, herhangi bir anda arabanın her bir parçasının nasıl düşündüğünü anlamamıza yardımcı olan ayrıntılı bir çalışma günlüğü sağlayabilir.
Yolda araba kullanmak yerine herhangi bir durumu ofis bilgisayarında yeniden oluşturabilir ve aynı durumun tekrar olmasını bekleyebiliriz. Böylece yeni algoritmayı arabada oturmak yerine ofiste test edebiliriz. Bu, mühendisler için çok zaman kazandırır.
Genel olarak konuşursak, Homer ve diğer Voyage ürünlerindeki bilgi işlem görevlerinin tümü CPU'da yapılır.
Bunun nedeni, görevlerin çoğunun doğrusal olması ve bir sonraki sorunu çözmeden önce mevcut soruna bir çözüm bulunması gerektiğidir. Örneğin, lidar verilerinde görünen bu yeni noktalar hangi engellerdir? Bir sonraki sağa dönüşten önce sola dönmeli miyim?
Çoklu iş parçacığı teknolojisi de bir seçenektir ve büyük veri işleme için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı problemler için, insan zekasını simüle etme yöntemi daha iyi çözümlere yol açabilir ve bu büyük ölçüde paralel hesaplama gerektirir. Burada Titan Xp GPU kullanıyoruz.
Voyage, makine öğrenimi teknolojisini kullanmayı sever. Sorun bir sinir ağı ile çözülebiliyorsa, muhtemelen bir sinir ağı kullanacaktır.
Trafik ışıklarının durumunu tespit etmek için derin öğrenme teknolojisini kullandık ve çok iyi bir doğruluk elde ettik. Lidar'daki çok sayıda veri noktasındaki engelleri belirleyebiliriz. Sahne sınıflandırma teknolojisini kullanarak binaları yollardan ayırabiliriz. Direksiyon açılarını doğrudan oluşturmak için uçtan uca ağdan görüntüleri kullanabiliriz.
GPU, tüm sorunlara uygun bir çözüm olmasa da, gerçekten de mühendislerimizin gücünü ve yaratıcılığını harekete geçirebilecek güçlü bir araçtır.
güç
Tüm sistem Ford Fusion'ın 12V araba aküsüyle çalıştırılıyor.
Pil, 9 farklı 12V konektörü entegre eden çok akıllı bir röle anahtarı olan "Güç Dağıtım Birimi" ne (PDU) güç sağlar. Kendi komut dosyası diline sahiptir ve tek bir anahtarı açıp kapatacak şekilde programlanabilir.
"Beyin" olarak Linux Kutusu, güç elde etmek için 110V'luk bir invertör aracılığıyla PDU'nun bir anahtarına bağlanır.
PDU yalnızca araç sürerken açılacaktır. Ford Fusion Hybrid'de, araç sürücünün koltukta olmadığını tespit ederse, karoseri kontrol modülü 30 dakika sürüş yapılmadığında aracı otomatik olarak kapatır. Ayrıca, PDU ve Linux Box da kapatılacak.
Böyle bir mekanizma mühendislere rahatsızlık verir.
Otomatik kapanma sorununu çözmek için aracın fabrika konfigürasyonunu değiştirdik. Modüllerden birini Ford Fusion Hybrid'in kısıtlama olmaksızın hareket etmesine izin verecek şekilde ayarladık.
Açık kaynak aracı FORScan ve FTDI yongasına dayalı OBD-II aracı aracılığıyla, karoseri kontrol modülüne belirli CAN mesajları gönderiyoruz ve aracın otomatik olarak kapanmaması için orijinal fabrika ayarlarını değiştiriyoruz.
Bu araçların yardımıyla can sıkıcı "düdük" alarmını da yasakladık. Eskiden araba sahibi anahtarı arabada bırakıp kapıyı kapatırsa, araba bu tür bir alarm gönderirdi, şimdi vermiyor.
Teleks
Hesaplama ve gücü elde ettikten sonra program üzerinden aracı nasıl kontrol ederiz?
SPA paradigmamızda "aksiyon" nasıl elde edilir?
Cevap, teleks kablo kontrol modülüdür.
En basit şekilde, teletip tel kontrol modülü, sensör / bilgisayar ve aktüatör arasındaki arayüzdür.
Sensörün giriş verilerini aldıktan sonra, bu modül bilgisayarın talimatlar vermesine (nihayetinde CAN veriyolu mesajları şeklinde) ve bu talimatların (direksiyon ve frenleme dahil) araçta uygulanmasına izin verir.
Aktüatör, tümü Dataspeed tel kontrol kiti aracılığıyla bağlanan bir gaz pedalı, bir fren pedalı ve bir direksiyon simidi içerir.
Çağdaş otomobillerde çoğu aktüatör, sürücünün girişinden tamamen ayrılmıştır.
Örneğin, gaz pedalına bastığınızda, orijinal 0 ila 5V voltaj sinyalini motor kontrol modülüne (ECM) göndermek için sadece iki potansiyometreyi hareket ettirirsiniz. ECM'nin içinde, pedal konumu bilgisi ilgili motor torkuna dönüştürülür ve bu tork, kıvılcım zamanlayıcısının ilerlemesini belirleyebilir veya gaz pedalını açarak hava akışını artırabilir.
Gaz pedalını sürmek için kullanılan tel kontrol modülü, pedal tertibatına ve ECM'ye bağlanır. Sistem kapatıldığında, pedalın orijinal potansiyometresi ECM'ye 0 ila 5V'luk bir sinyal gönderir.
Bununla birlikte, teletip tel kontrol modülü etkinleştirildiğinde, yeni sinyal Ubuntu / ROS bilgisayarı tarafından üretilen talimatlara dayalı olacaktır.
Sürücüsüz arabalar bir dizi karmaşık ve birbirine bağlı sistemlerdir. Umarım bu makale sürücüsüz arabaların nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi verebilir.
İlgili Bağlantılar
orijinal:
https://news.voyage.auto/under-the-hood-of-a-self-driving-car-78e8bbce62a6
ROS:
FORScan:
Veri hızı kablosu kontrol kiti:
Bitiş
Bir uyarı
Beş grup kübit okuyucu başvuruya açıktır.Yapay zeka ile ilgilenen arkadaşlar, kübit asistanının WeChat qbitbot2'sini ekleyebilir, gruba katılmak için başvurabilir ve yapay zekayı birlikte tartışabilir.
Ayrıca, qubit ustaları tarafından bir araya getirilen otonom sürüş teknolojisi grubu, Yalnızca otonom sürüşle ilgili alanlarda çalışan öğrencileri veya öncü mühendisleri kabul edin . Uygulama yöntemi: qbitbot2'yi arkadaş olarak ekleyin, not " Otopilot "Katılmak için başvurun ~
İşe Alım
Qubit, editörleri, muhabirleri, operasyonları, ürünleri ve diğer pozisyonları işe alıyor ve çalışma yeri Pekin, Zhongguancun'da bulunuyor. İlgili ayrıntılar için lütfen şu yanıtı verin: resmi hesabın diyalog arayüzünde "İşe Alım".
