Veicoli Autonomi Senza Equipaggio: Pro e Contro della Fusione in Multipli Sensori

Ripensa a quando eri piccolo, come immaginavi che sarebbe stato il futuro? Navi spaziali, macchine volanti, Spaceships, flying cars, strumenti da cucina connessi a internet? Abbiamo molte delle cose che speravo avessimo, ma per qualche motivo le auto sono rimaste indietro. Mi aspettavo di vedere macchine volanti sfrecciare nel cielo e auto senza pilota lungo le strade.  

Non ho una soluzione per le macchine volanti, ma c’è qualcosa che sta rendendo i veicoli autonomi senza pilota qualcosa di reale. La fusione in multipli sensori, detiene le risposte per i requisiti di sicurezza rigidi e le condizioni volubili delle auto senza conducente. In ogni caso, i progettisti dovrebbero comunque considerare la vasta varietà di pro e contro associati con la vasta strumentazione. 

Perché è Necessaria la Fusione di Sensori Multipli

Ogni ingegnere sa che avere lo strumento giusto per il proprio lavoro è importante. Senza di esso, il tuo lavoro può variare dal frustrante all’impossibile. Per i veicoli autonomi, lo “strumento giusto” sembra essere un insieme di tanti strumenti più piccoli. Ogni auto sperimenta svariate condizioni di strade che sono  più adatte all’utilizzo di sensori differenti.   

Un grande la camera di retrovisione, che saranno which will be necessarie per le nuove auto nel 2018. In passato, queste videocamere erano semplicemente utilizzate per visualizzare i conducenti che erano dietro di loro.In ogni caso, i progettisti ora hanno combinato i sensori a ultrasuoni con le videocamere di retrovisione per permettere un parcheggio self-service. I sensori ad ultrasuono sono ottimi per giudicare le distanze e le videocamere possono vedere meglio gli ostacoli. Insieme permettono con facilità ad un’auto di parcheggiarsi da sola. 

Le auto necessitano di una vasta gamma di sensori per comprendere completamente il loro ambiente circostante. L’ultrasuono è adatto per valutare la distanza dell’auto dagli oggetti, ma solo ad una distanza ravvicinata (~5-10 m). Il radar può rilevare oggetti a lungo raggio, ma ha una bassa risoluzione. La LIDAR ha la giusta risoluzione, ma perde vista con pioggia e neve abbondanti. Ogni sensore ha i suoi punti di forza e di debolezza, ma quando sono combinati, puoi ottenere un sistema generale più efficace. Sebbene questa sia una soluzione allettante, ha anche molte sfide. 

^{I sensori multipli daranno alla tua vettura un quadro migliore dell’ambiente circostante.}

Vantaggi

I pro della fusione in multipli sensori sono tanti. I principali benefici sono minori rischi falsi positivi o negativi di riduzione del rischio. 

Falsi positivi e negativi sono la rovina di un sistema con auto-guida. Non importa quanto bene hai programmato il tuo processore, dati negativi lo porteranno a scelte sbagliate. Possono accadere cose negative quando hai troppo pochi sensori. 

Con 3 o più sensori, il tuo processore può determinare quando un sensore sta agendo. In aggiunta, utilizzando sensori differenti può darti informazioni ambientali. Se il segnale LIDAR diventa sparpagliato e la visuale passiva mostra solo bianco, potresti trovarti in una tempesta di neve. In tale scenario, la tua auto può essere programmata per affidarsi in maniera più pesante sul suo radar e ai sensori ad ultrasuono. Nel complesso, utilizzare una varietà di 3 o più sensori aiuterà a far sapere al tuo processore se i dati che sta ricevendo sono precisi. È evidente che i sensori multipli permettono una ridondanza della quale le auto senza conducente avranno bisogno.

Sfide

La fusione in multipli sensori porta una serie complessa di problemi, ma anche di soluzioni. Gli ostacoli più difficili che comporta sono costi alti, un’elaborazione pesante ed un aumento della complessità del sistema. 

Il primo problema che troverai quando prevedi di utilizzare un sacco di sensori è il prezzo. I sistemi visivi passivi sono a basso costo, acquistare matrici ad ultrasuono e radar è più costoso. Poi c’è la LIDAR. Mentre i produttori della LIDAR hanno fatto recenti progressi, i loro sensori sono ancora molto costosi. Al momento se, vuoi includere ogni tipo di sensore disponibile, ti costeranno più rispetto a quanto puoi vendere la stessa auto.

^{Almeno non dovrai montare questo su ogni auto.}

Probabilmente stai già provando a rendere il tuo codice efficiente quanto più possibile per risparmiare potenza di calcolo. Più sensori richiederanno processori ancora più veloci. I processori sul mercato ora sono infinitamente troppo piccoli per soddisfare i requisiti dei sistemi completamente autonomi. Il settore richiederà molti più processori all'avanguardia per realizzare veicoli senza equipaggio autonomi.  

Il desidero della potenza di calcolo ha spinto molti sviluppatori ad iniziare ad utilizzare unità di controllo del microprocessore (MCU) anzichè unità di controllo elettronico distribuite (ECU). Questi MCU hanno la loro propria complessità, relative alla memoria. Visto che tutti i sistemi utilizzano la stessa memoria, dovrai utilizzare un’unità di protezione per la memoria (MPU) per soddisfare i requisiti di sicurezza. Queste MPU possono essere molto difficili da gestire senza gli strumenti giusti. Dovrai imparare come affrontare le MCU se vuoi utilizzare sensori multipli. Dovrai probabilmente anche contare sull’aiuto delle librerie per processare i dati del sensore. Potresti essere capace di scrivere un codice per l’array del LIDAR su un sensore ad ultrasuono, ma scrivere librerie per più di due sensori prende un infinità di tempo. Avrai bisogno di scegliere, librerie buone, ottimizzate e standard per permetterti di processare in maniera efficiente i dati dai tuoi strumenti 

I veicoli completamente autonomi non saranno possibili senza l’utilizzo di una varietà di sensori. Tali sensori aggiungeranno ridondanza e si aiutano l’un l’altro in caso di fallimenti. Gli sviluppatori di sensori stanno già lavorando sui modi per abbassare i costi dei loro prodotti. Dovresti essere anche preparato ad imparare di più sulle MCU e MPU, siccome queste saranno necessarie per far funzionare un sistema multi-sensore. 

Mentre dovrai superare alcune delle sfide che si affrontano con la fusione in sensori multipli, non devi farlo da solo. TASKING^® ha creato una varietà di strumenti per aiutare gli sviluppatori come te a far fronte ai compiti della condotta completamente autonoma. Potresti non essere capace di controllare vento o pioggia, ma con questi strumenti, i tuoi sensori saranno capaci di guidare in maniera precisa il tuo veicolo attraverso questi fenomeni. 

Hai maggiori domande riguardo la fusione in sensori multipli? Chiama un esperto di Altium.