Безопасность трамваев повысит альтернатива GPS
Cognitive Pilot разработала собственную навигационную систему для «умных» трамваев
Одной из ключевых проблем в организации автономного движения транспорта в городских условиях является определение его точного местоположения. Это важнейший фактор обеспечения безопасности движения. Традиционным подходом к ее решению является использование GPS-сигнала. Однако в условиях наличия плотной застройки высотных зданий (каньонный эффект), парковых зон, мостов, тоннелей, оборонных и иных организаций, где GPS-сигнал «глушится» внешними устройствами, постоянное использование навигации по GPS не представляется возможным.
Фото: Cognitive Pilot
Фото: Cognitive Pilot
Для ее эффективного решения и создания гарантированного механизма определения координат автономного транспорта специалисты Cognitive Pilot разработали собственную систему навигации — технологию Сognitive Navigation, которая используется в задаче автопилотирования городского трамвая. Технология внедряется и интегрируется в систему помощи водителю на основе искусственного интеллекта Cognitive Tram Pilot. Это решение уже два года промышленно работает более чем на 200 трамваях в Санкт-Петербурге.
Сognitive Navigation, по данным экспертов, позволит повысить безопасность движения до 20–25%. Аналогов ей в мире специалисты пока не обнаружили.
Установку технологии на весь парк «умных» трамваев Санкт-Петербурга специалисты Cognitive Pilot планируют завершить до конца года.
На вопросы «Ъ-Науки» ответил ведущий разработчик Cognitive Pilot Геннадий Савицкий:
— Из каких основных элементов состоит разработанная система?
— Основными элементами Cognitive Navigation являются инерциальный модуль — это гироскопическое устройство, отвечающее за ориентацию трамвая в пространстве, одометрический датчик (средство определения пройденного трамваем расстояния на основании измерения угла поворота колес) и карта всей рельсовой сети города (включающая все возможные маршруты движения транспорта, депо, развязки и т. д.).
— Для чего системе автопилотирования трамваем, да и любым городским транспортом, необходимо знание его точных координат?
— Это необходимо для обеспечения работы ряда ключевых подсистем. Во-первых, системы контроля проезда перекрестков по сигналам светофора. Отличить сигнал «своего» от встречного светофора или рекламных огней ночью или в плохую погоду сложно даже человеку. Поэтому это требуется при распознавании сигналов светофоров, сопоставлении их с картой и определении возможности движения по перекрестку. Во-вторых, для работы системы предупреждения столкновений. Это необходимо при выполнении торможения, для вычисления необходимых его параметров, позволяющих обеспечить режим максимальной плавности для пассажиров. И, в-третьих, для системы контроля профиля скорости (автопилот Cognitive Tram Pilot не позволяет водителю трамвая превышать заданную скорость на различных участках маршрута). Для активации (выключения) этого модуля необходимо четко знать, в каких точках это необходимо произвести.
Фото: Cognitive Pilot
Фото: Cognitive Pilot
— Какая достигается точность навигации?
— Мы умеем вычислять координаты трамвая с точностью до 1–2 см, хотя в большинстве случаев достаточно иметь точность до полуметра.
— В чем состоит принцип работы Cognitive Navigation?
— Принцип работы состоит в следующем. Перед эксплуатацией автопилота в ситуациях, когда все компоненты технологии работают и все датчики — GPS, одометрия и инерциальный блок, специально разработанный математический аппарат позволяет вычислять погрешность каждой из систем, которая впоследствии будет учитываться, если один из модулей не будет работать. Например, если пропал сигнал GPS, навигация осуществляется на основе данных одометрического датчика, инерциального блока, а также карты путей, что позволяет поддерживать сантиметровую точность.
Вообще, наш механизм определения погрешностей во многом уникален. Он позволяет формировать историю их изменений для каждого трамвая, определять исправность датчиков, наблюдать динамику изменений, как, например, при растачивании колес — уменьшении их радиуса в процессе эксплуатации.
— Можно на каком-нибудь наглядном примере пояснить принцип работы Cognitive Navigation?
— Как и во всех системах автопилотирования Cognitive Pilot, в Cognitive Navigation используется антропоморфная модель искусственного интеллекта при определении точных координат трамвая. Как человек, оказываясь в знакомом месте, начинает по памяти вспоминать ближайшие ориентиры (объекты дорожной инфраструктуры) и сравнивать их с тем, что видит на самом деле, Cognitive Navigation сравнивает данные, полученные от системы компьютерного зрения с данными карты местности и в случае их расхождения производит необходимую коррекцию координат, отдавая предпочтение зрению, точно так же, как и у человека.
— Требует ли навигационная система наличия каких-либо инфраструктурных элементов?
— Не требует никакой дополнительной инфраструктуры для своего функционирования: ни Wi-Fi-маяков, ни RFID-меток, ничего другого. И это очень важно. Ее работа никак не отразится на стоимости проекта по роботизации городских трамваев.