Radary, laser nebo kamery: Čím vším sleduje svět (nejen) Uber a jeho Volvo?

Nedávná nehoda testovacího autonomního vozu společnosti Uber opět přitáhla pozornost k systémům, které by měly v budoucnu nahradit řidiče. V této souvislosti se určitě hodí zopakovat, co všechno je už dnes k dispozici a jak se vlastně moderní automobily, respektive testovací prototypy autonomních vozů, dívají na svět. V praxi by toho měly „vidět“ rozhodně víc než běžné lidské oko.

Radar + kamera, tradiční kombinace 

Základem dnešních asistenčních systémů je kamera. Umožňuje vizuální snímání vozovky, umí rozpoznávat tvary i barvy. Právě díky kameře, která je navíc relativně levná, najdeme už také u malých a cenově dostupných hatchbacků systém sledování jízdních pruhů (ovšem dost často bez zásahu do řízení). Automobilka Subaru pak využívá dvojici kamer také k určování vzdálenosti překážek. Jde o relativně jednoduché řešení, kdy za pomoci jednoho (dvojitého) senzoru vůz zná jak vzdálenost překážky, tak její tvar a tudíž může velmi přesně určit, co se před ním nachází.

Kamery jsou v dnešní době základem a zároveň jsou ideálním a velmi častým doplňkem pro radar. Automobilka Subaru ovšem využívá kamery dvě. Díky tomu dokáže určit přesnou vzdálenost objektů. Radar proto není potřeba, systém je ale náchylnější na špatné počasí

Protože jsou ale kamery takzvanými pasivními senzory (pasivně snímají okolí, nic nevysílají), jsou závislé na okolních podmínkách. Jinak řečeno, za snížené viditelnosti vidí hůř, stejně jako člověk. Proto není u Subaru problém narazit na moment, kdy se objeví hláška upozorňující na dočasnou deaktivaci systému EyeSight.

Doporučujeme: Sedm „zločinů“ proti bezpečnosti a plynulosti provozu, které nikdo netrestá

Z tohoto důvodu automobilky tradičně doplňují kamerový systém dalším senzorem, který není tolik závislý na okolních podmínkách. Vhodným a dnes také hojně používaným senzorem je radar. U něj je totiž téměř jedno, jaké zrovna panují okolní podmínky a rozhodně nezáleží na tom, jestli je jasný den, nebo tmavá noc. Radar dokáže rychle detekovat překážky na velmi dlouhé vzdálenosti. Třeba Volvo mluví o vzdálenosti až 200 m v případě jeho radaru s dlouhým dosahem. Nevýhodou je ovšem malý úhel záběru (v tomto případě +-10°). Takovýto radar se využívá zejména pro detekci ostatních automobilů. Pro detekci chodců je využíván radar s krátkým dosahem, ale širokým úhlem záběru. Volvo udává dosah 40 m a úhel +-30°.

Radar představuje ideální doplněk kamerového systému. Běžně se používají dva druhy, kdy ten s krátkým dosahem slouží pro detekci chodců, ten s dlouhým dosahem například pro adaptivní tempomat. Radar poskytne informaci o vzdálenosti překážky, kamera určí, o co přesně jde

Radar má ovšem problémy s identifikací překážky. Právě proto je doplňován kamerou. Zjednodušeně řečeno, radar poskytne data o vzdálenosti nebo rychlosti překážky, kamera přidá informaci o tom, co přesně za překážku vůz před sebou má.

Ultrazvukové senzory nebo infračervená kamera 

Dalším častým pomocníkem jsou u dnešních aut ultrazvukové senzory sledující bezprostřední okolí vozu v řádu několika metrů. Tyto senzory znáte z asistenčních parkovacích systémů, případně ze systému upozorňující na přijíždějící provoz při couvání do ulice (jindy je použit také radar nebo couvací kamera). Některé automobilky je propojují s přednárazovým systémem. Například Jeep začne brzdit ve chvíli, kdy byste chtěli nacouvat do zdi. Stejné senzory používají také auta vybavená systémem vzdáleného parkování, jako jsou modely Mercedes nebo BMW, které umí zaparkovat bez toho, aby uvnitř seděl řidič.

Infračervená kamera, respektive systém nočního vidění, už zdaleka tak běžná není. Jedná se spíše o příplatkovou výbavu prémiových automobilek, kdy si řidič může po aktivaci systému zobrazit obraz kamery na přístrojový štít. Pokud kamera zjistí například chodce, orámuje ho na displeji barevným rámečkem. V noci nebo za špatné viditelnosti na neosvětlených silnicích jde o velmi užitečného pomocníka, autonomní vozy tento systém ale nepoužívají. Důvod je prostý, není potřeba, protože zde je laserový senzor.

LiDAR: Standard pro autonomní vozy 

Laserový senzor (Light Detection and Ranging) pracuje na základě vysílaného světla a měření délky letu paprsku k překážce a zpět. Obecně nejde o žádnou novinku, nicméně do automobilů se tento systém začal více prosazovat až v poslední době. Nová generace Audi A8 byla první sériově vyráběný vůz, který nabídl LiDAR také běžným řidičům. Testovací prototypy využívající autonomní řízení ho ale mají vždy.

Audi A8 nové generace nabídlo jako první běžným zákazníkům také LiDAR. Ten je schovaný za předním nárazníkem. Místo toho, aby se točil celý, využívá použité řešení pouze otočné zrcadlo. LiDAR je přesnější než radar, ale je náchylnější na špatné počasí

LiDAR, podobně jako radar, umí bez problémů pracovat i za tmy. Oproti radaru dokáže detekovat okolní překážky s daleko větší přesností (3 cm na 100 m). Problémem je u něj nepříznivé počasí, zejména déšť a sníh, kdy kapky vody dokážou vychýlit laserový paprsek, který se pak nevrátí zpět. Přesto jde o zřejmě nejpřesnější způsob sledování okolí. Ostatně společnost Apple pracuje na systému, který by u autonomních vozů využíval výhradně LiDAR. Laserový senzor totiž poskládá 3D obraz okolí vozu a tudíž zvládne detekovat všemožné překážky. Tedy nejen auta, ale třeba cyklisty.

V současnosti je LiDAR doplňován také o radar, čímž je zvýšena robustnost celého systému. I testovací speciály společnosti Uber sázejí na tuto kombinaci.

Co všechno používá Volvo XC90 od Uberu? 

Autonomní speciály Uber využívají veškeré dostupné typy senzorů. Konkrétně radar pro sledování celého svého okolí (360°), rampa na střeše obsahuje kamery detekující brzdová světla ostatních vozů, chodce, značky nebo semafory. Další kamery hlídají boky vozu a zadní část. Celkem využívají tyto speciály sedm kamer, které sledují celé okolí automobilu.

Na infografice společnosti Uber je přesně uvedeno, s čím vším pracují testovací Volva vybavená autonomním řízením. Zjednodušeně řečeno mají vše od 3D LiDARU přes radary až po kamery. Minimálně LiDAR a radar měly sraženou ženu zaznamenat i ve tmě

A konečně nemůže na střeše chybět ani LiDAR trojrozměrně skenující okolí vozu. Jako doplněk Uber využívá také velmi přesnou GPS.

Minimálně dva systémy Uberu ženu musely vidět 

Z předchozích odstavců jasně vyplývá, že nejlépe vůz rozpozná chodce za pomoci kamery, což je ale za tmy poněkud komplikované. Vývojáři to přirozeně dobře vědí. Proto automobil opatřili dalšími systémy, které měly nešťastné nehodě z minulého týdne zabránit. Minimálně radar a LiDAR přecházející ženu musely vidět  ještě dříve, než byla fyzicky viditelná na zveřejněném videu. Tím spíš, že jinak na široké a přehledné silnici žádné další překážky nebyly. Potvrzuje to také Martha Thoma Hall, prezidentka společnosti Velodyne Lidar Inc., která dodává laserové senzory kromě jiných automobilek také společnosti Uber. Právě její LiDAR využívají i testovací Volva. Na videu si můžete prohlédnout, jak automobil prostřednictvím tohoto systému vnímá svět kolem sebe.

Podle vyjádření pro Bloomberg tento typ LiDARU bez problémů detekuje objekty i za tmy. Tím spíš, když chodkyně tlačila také kolo. Martha Thoma Hall zároveň dodala, že za fungování systému jako celku odpovídá Uber, protože LiDAR samotný nečiní rozhodnutí o aktivaci brzd a zároveň nikdo neví, jaké přesně další senzory tento konkrétní vůz používal a jak bylo vše nastaveno.

Právě software je nesložitější částí celé skládačky. Na jedné straně se totiž snažíte přesně určit 100 % překážek, do kterých by vůz mohl narazit, na straně druhé je potřeba zcela eliminovat situace, kdy vůz začne brzdit bezdůvodně. Hardwarově jsou nejnovější auta na autonomní jízdu připravena, třeba nová A6 může mít až pět radarů, pět kamer, dvanáct ultrazvukových senzorů a laserový skener. Než se ale podaří vše odladit, bude to ještě spoustu let trvat. O tom se předvědčil i Uber, který byl podle webu ArsTechnica až do nedělní nehody přesvědčen, že na komerční nasazení své autonomní flotily bude připraven už zanedlouho.

Jak ukazuje nejnovější generace Audi A6, dnešní automobily využívají neuvěřitelné množství nejrůznějších senzorů. Než se ale opravdu vydají s běžnými zákazníky do městských ulic, bude to trvat ještě velmi dlouho