Vestavěná nebo přenosná navigace se svými povely, kde byste měli odbočit (a dnes i aktuálními daty o dopravě) stala šikovným pomocníkem každého řidiče. Pro autonomní vozy jsou ale její schopnosti nedostatečné. Vždyť samořídicí se auto potřebuje vědět polohu s přesností na centimetr, což je věc, kterou současné navigace nechávají na řidiči (i proto se například přístroje využívající GPS dodnes nepropracovaly ve větší míře do železniční dopravy).
První věcí, která musí projít výraznou proměnou, je samotný mapový podklad. Autonomní vozy v něm potřebují informace, které leží mimo dosah senzorů, jež využívají dnešní asistenční systémy. Na rozdíl od současných map se podklady pro ně budou skládat z několika nezávislých vrstev.
Vývojáři učí autonomní auta jezdit v zimě, důležité je mapování terénu |
První z nich je tzv. lokalizační vrstva. Na základě jejího porovnání s informacemi získanými z různých senzorů bude vozidlo schopné určit svoji polohu na silnici (tedy i v jakém se nachází jízdním pruhu). Právě toto je místo, kde přestávají stačit dnešní navigační satelity (kromě notoricky známého amerického GPS je to i ruský GLONASS nebo evropské Galileo). Vozidlo bude potřebovat přesně vědět, v jakém je jízdním pruhu (a to dnes zastane šofér).
V současné době existují dva systémy, které dokážou lokalizaci podobným způsobem zpřesnit; obě využívají jakési průzkumníky, kteří mapují situaci v provozu. Prvním je řešení izraelské společnosti Mobileye (na jaře loňského roku ji koupil technologický gigant Intel, spolupracuje mj. s BMW, VW, FCA, Continentalem a dalšími), jež k určení přesné polohy vozidla využívá kamery.
V praxi se jedná komplexní systém zahrnující vozidla, která svými kamerami zaznamenávají data o silnici a posílají je do cloudového úložiště. Druhá skupina automobilů pak tato data konzumuje a využívá je ke zjištění své přesné polohy na silnici. Ve chvíli, kdy se systém naplno rozjede, se budou obě skupiny navzájem překrývat a společně vytvářet neustále aktuální mapu pozemních komunikací. Obrazová data překvapivě nejsou příliš velká: na jeden kilometr silnice stačí odeslat do cloudu asi 10 kB.
Alternativou k řešení izraelského Mobileye je systém, jehož autory jsou Bosch a TomTom. Základní princip skupiny vozidel „sběračů“ a „konzumentů“ je stejný. Místo kamer se ale budou využívat radarové senzory a speciální radarový otisk silnice. Systém sází na miliardy tzv. radarových reflexních bodů, které se nacházejí v okolí vozidla. Jedná se například o dopravní značky, sloupky nebo svodidla. Díky odrazu radarového signálu od nich dokáže vůz sám určit svoji polohu s přesností na několik centimetrů. V porovnání s jinými systémy, které v tomto případě sází na kamery, má toto řešení výhodu v tom, že spolehlivě pracuje i v noci nebo za zhoršené viditelnosti, a s ještě nižším datovým tokem (pro popis jednoho kilometru silnice stačí cca 5 kB dat).
Zcela bez přítomnosti kamer ale plně automatizované vozidlo fungovat nemůže. Radary totiž nedokážou například přečíst ze značky informaci o nejvyšší povolené rychlosti.
Autům i automobilkám zbývá posledních pár let, věští významný manažer |
Vraťme se ale k jednotlivým mapovým vrstvám. Druhá z nich je plánovací. Na jejím základě bude vozidlo určovat svůj další krok. Tato vrstva tedy bude obsahovat informace o průběhu vozovky, dopravních značkách (včetně rychlostních omezení), poloměru zatáček a odboček nebo různých nebezpečích. Díky plánovací vrstvě tedy bude autonomní vůz vědět, kdy a jak má změnit jízdní pruh, jakou zvolit rychlost pro průjezd zatáčkou a další.
První vlaštovkou je systém v současných vozech značky Audi, který radí, kdy byste měli (třeba před začátkem obce) sundat nohu z plynu, případně různé typy převodovek, které podle profilu trasy mění svoji strategii řazení.
Třetí vrstva je dynamická a obsahuje data o rychle se měnících dopravních situacích: zácpách, pracích na silnici, dalších pohyblivých nebezpečích a volných parkovacích místech. Informace o volných stáních na ulici již dnes dokáže ve vybraných evropských metropolích nabídnout třeba nové BMW řady 5. To díky službě společnosti Inrix, která na základě porovnání historických a aktuálních dat dokáže předpovídat pravděpodobnost obsazení jednotlivých míst. Nová „pětka“ také podobně jako třeba vozy značky Škoda dokáže získat i informace o obsazenosti parkovacích domů s detekcí aut v jednotlivých stáních.
Jednotlivé vrstvy musí být pochopitelně neustále aktuální, u dynamické vrstvy musí docházet k updatům dokonce v reálném čase. Bosch a TomTom počítá pro zajištění neustálé aktuálnosti mapových podkladů s flotilou asi milionu vozidel, které se budou pohybovat na severoamerických a evropských silnicích. Mobileye ve spolupráci s BMW slibovalo poslat do konce uplynulého roku na silnice 40 prvních testovacích „sběračů“.
Aktuální problém: tunely a centra městI dnes navigace naráží na omezení satelitních systémů. Vysoké budovy tvoří v centrech moderních velkoměst jakési uliční kaňony, které znemožňují přímý „oční“ kontakt mezi satelitem a vlastním navigačním zařízením. Obří domy pak mohou navigační signál rovněž odrážet. Výsledkem je nepřesné určení polohy, auto si může snadno myslet, že jste o ulici vedle než skutečně. V tunelech je situace ještě horší – přes beton a tlustou vrstvu zeminy signál k autu prostě nedoputuje. Již nyní existují různá řešení, která můžou situaci výrazně zlepšit. Automotive Dead Reckoning (ADR) Systém ADR byl původně určen pro vozidla vyšších tříd. Kombinuje data z navigačních satelitů se senzory v automobilu. Vstupem je jednak poslední známá poloha z navigačního systému (GNSS), která je následně upravována podle informací z řídicí jednotky vozu, která zná jeho zrychlení a úhlovou rychlost (ví tedy, jak rychle auto jede a jak zatáčí). Pro ADR je nezbytná integrace do palubní elektroniky, je tedy ideální pro vestavěné navigace. Untethered Dead Reckoning (UDR) UDR je další ze systémů, který při určení polohy umí obejít omezení daná signálem polohových satelitů. V podstatě je srovnatelný s ADR, ale není u něj nezbytné využití dat z palubních senzorů vozidla. I on potřebuje kromě dat o poloze z navigačních satelitů údaje o zrychlení a úhlové rychlosti auta. Výhodou ale je to, že se jednotka, která tyto veličiny měří, nachází přímo v navigaci, není tedy nutné ji nějakým způsobem propojovat s řídicí jednotkou vozu. V porovnání s klasickou GPS navigací, která využívá k určení polohy jen satelitní data, je jednotka s UDR třikrát přesnější. I UDR ale potřebuje k uspokojivému určení polohy alespoň signál z jednoho nebo dvou satelitů. UDR zvyšuje rovněž frekvenci, s jakou navigaci dokáže určit svoji polohu. Zatímco konvenční systémy spoléhající na údaje z družic zvládnou maximálně 10 lokalizací za sekundu (pracují tedy s frekvencí 10 Hz), UDR zvládá dvojnásobek: 20 Hz. Nedostatek jednoduššího řešení je dán výraznou latencí družicových navigačních systémů. Rychlost a aktuálnost polohy do budoucna bude klíčová zejména pro systémy automatizované jízdy a vozidla využívající komunikaci V2X (tedy vozidlo-vozidlo, vozidlo-infrastruktura a další). UDR tedy najde využití v autonomních vozech. |
