Technika autonomních vozidel: Boj s časem i financemi. Kdy bude konečně dostupnější?
Autonomita řízení vozidla zahrnuje celkem pět stupňů, první dva jsou však považovány za „pouhé“ asistenční systémy. První stupeň je takzvaná pomoc řidiči a patří sem třeba adaptivní tempomat. Technika, kterou mají auta už od 90. let. Teprve druhý stupeň platí za částečnou automatizaci. I tu dnes auta běžně používají a zahrnuje třeba systém hlídání jízdy v pruzích, který řidiči sice zasahuje do řízení, avšak rozhodující čin nechává na něm.
Teprve třetí stupeň, jehož dosažením se chlubí nová generace Audi A8, je možné považovat za opravdu autonomní. Jde o takzvanou podmíněnou automatizaci, kdy systém přebírá za řidiče řízení vozidla v případě, že má dostupné všechny informace týkající se okolí jedoucího auta. Ve čtvrtém stupni, vysoké automatizaci, systém převezme řízení v případě zajištění předem daného druhu provozu. Třeba na dálnici. Vrcholem je pátý stupeň, kdy auto jezdí samo za všech podmínek. To je však zatím zcela z oblasti sci-fi. V tomto levelu by měl být dle dostupných informací Volkswagen Sedric známý z letošní Ženevy.
Do 60 km/h
V souvislosti s novou A8 nazývá výrobce její autonomní systém řízení Audi AI Traffic jam pilot. Z toho je jasně zřejmé, že jízdu na hranici dálničního limitu s jednou nohou hozenou přes druhou při současném čtení oblíbené knížky si řidič A8 neužije.
Autonomní systém nové A8 má primární úlohu přebírat za řidiče řízení auta při jízdě v pomalu jedoucím provozu, a to až do rychlosti 60 km/h. Dosud nabízela současná třída E od Mercedesu-Benz něco podobného s tím, že rychlost autonomního řízení byla omezena na maximálně 40 km/h.
Řidiči A8 vlastně stačí pouze tlačítkem „AI“ na středovém panelu aktivovat autonomní režim a o nic dalšího se nemusí starat. Systém autonomního řízení sám auto zrychlí, zpomalí, případně změní jeho směr. Na rozdíl od systémů kategorie 2 může skutečně dát ruce z volantu, aniž na něj bude systém po krátké chvíli blikat a řvát. K tomu dojde až v okamžiku, kdy vozidlo překročí rychlost 60 km/h, případně nastanou jiné podmínky, při kterých systém autonomní jízdy nedokáže spolehlivě fungovat. Pokud řidič nereaguje na výzvu vozidla k převzetí řízení, Audi samočinně po chvíli zajede ke krajnici silnice a zastaví. Dosavadní „leader“ v oblasti autonomního řízení, vozy americké značky Tesla vybavené systémem Autopilot 1.0, se software od izraelské firmy Mobileye sice umějí autonomně jezdit na dálnici, ovšem výrobce zákazníky instruuje, že by neměli dávat své ruce příliš daleko od volantu. Po tragické nehodě z května 2016 ani není divu… Zmíněné problémy, které stály za nehodou by měl vyřešit zdokonalený systém Autopilot 2.0.
Laserový scanner v akci
Autonomní systém Autopilot 1.0 vozu Tesla, který sehrál klíčovou roli ve zmíněné tragické nehodě (soud však Teslu coby viníka nehody neurčil), využívá sestavu kamer podporovanou vyspělým software v kombinaci s radarem. Na rozdíl od Američanů jde Audi s A8 a jejím autonomním systémem jinou cestou. Klíčovým prvkem má být optický systém známý jako LiDAR. Jde o zkratku Light Detection And Ranging. V principu se LiDAR podobá radaru, ovšem na rozdíl od něj nepracuje s rádiovými vlnami, ale s laserovou diodou. Proto se mu také říká laserový scanner, označovaný zkratkou ScaLa. Oproti radaru není jeho činnost tolik ovlivňována nepříznivým počasím. Na druhou stranu ze své podstaty nedokáže poskytovat tak přesné informace o rychlosti, neboť chybí takzvaný Dopplerův jev, který radar beze zbytku využívá. LiDAR dokáže v současnosti spolehlivě pracovat jen v součinnosti s daty s GPS.
U probírané A8 je LiDAR umístěný v přídi ve spodní části masky chladiče. Pracuje v zorném úhlu 145 stupňů na vzdálenost 80 metrů. Že má rezervy, dokázal před časem autonomní Volkswagen Golf, který projel zčásti i naší zemí, a jehož systém na stejném principu měl údajně dosah až 300 metrů. To je však pouze teorie, neboť bezpečný dosah a tedy funkční a spolehlivý za všech podmínek je „pouhá“ třetina této vzdálenosti. V tomto případě ale jde o vývojový prototyp, nikoliv vůz zralý pro sériovou výrobu.
Světelný paprsek v infračerveném spektru se odrazí od reflexních ploch vpředu jedoucího vozidla (bez nich by LiDAR nefungoval) a za méně než milisekundu se vrátí zpátky do přijímače. Musí však současně pracovat s ostatními senzory a také již zmíněným GPS, které LiDARu velkou měrou pomáhá určit polohu objektu, který je detekován. Aby se komunikace a sběr dat o okolí vozidla urychlily na maximálně možnou míru, dostala A8 také novou elektronickou síť. Co konkrétně, to výrobce zatím neuvádí.
Boj o „dokonalý“ a cenově přístupnější LiDAR
Že je LiDAR cestou do budoucna autonomních vozidel dokazuje velmi intenzivní vývoj tohoto systému s cílem zlepšit jeho vlastnosti a zároveň jej zpřístupnit širšímu okruhu uživatelů. Hned několik firem na něm pracuje, navíc v nedávné době došlo dokonce v souvislosti s vývojem tohoto zařízení k trestně právním činům.
Jeho vývoji se již nějaký čas věnuje firma Waymo, což je dceřiná společnost Alphabetu a tedy Google. Právě Google se v duchu své počítačové filozofie velmi intenzivně snaží vyvinout plně autonomní vozidlo. Začátkem letošního roku došlo k rozepři mezi zmíněnou Waymo a společností pro „lidovou taxislužbu“ Uber. Od společnosti Waymo totiž „utekl“ Anthony Levandowski, jeden z hlavních protagonistů vývoje LiDARu spolu s dalšími zaměstnanci. Následně spoluzaložil společnost Otto, která se má zabývat autonomním systémem těžkých užitkových vozidel a kterou v současnosti vlastní Uber. Levandowski ale rozhodně neodešel „s prázdnou“. Naopak vzal si s sebou přibližně 14.000 souborů, popisujících dosavadních vývoj LiDARu u Waymo.
Vidět trojrozměrně
Nejnovější výzkumy a vývoj, který postiženou firmu Waymo vyšel na miliony amerických dolarů, jasně ukazuje, že aby to celé mohlo spolehlivě fungovat i při vyšších rychlostech a ne zrovna příznivých podmínkách, je třeba zajistit, aby snímače dokázaly situaci okolo jedoucího vozidla vyhodnocovat trojrozměrně. Jak už uvádíme výše v souvislosti se systémem autonomního řízení u prototypu VW Golf, je zatím spolehlivá rozlišovací vzdálenost snímačů na hranici 100 metrů od zdroje, tedy vozidla v autonomním režimu jízdy. Jen tak lze zajistit rozlišovací schopnost v řádu centimetrů.
Radar sice spolehlivě a velmi přesně určí rychlost, avšak jeho rozlišovací schopnost je naprosto minimální. A stereokamera, kterou využívá třeba Subaru u svého podpůrného systému Eyesight, sice vyniká rozlišením, stejně jako kvalitním zpracováním obrazu (za přispění výkonného software), ovšem při nepříznivém počasí poměrně rychle narazí na své limity. O tom jsme se ostatně sami přesvědčili při testování vozů Subaru s tím systémem. Stačilo mít zašpiněné čelní sklo v místě kamer, byť u modelu Levorg s tímto systémem přibyl na stírači čelního skla speciální ostřikovač zajišťující lepší výhled kamery.
Je to drahé – zatím
Pokročilý systém na principu LiDARu je sice do budoucna hodně slibný, avšak stále jsou zde jistá omezení. Jedním z nich jsou rozměry jeho světelného senzoru. Dále je to cena, která dle údajů společností, které se LiDARem zabývají (třeba Velodyne, která je dnes asi největším jeho producentem) dosahuje částky řádově tisíců, někdy ale až deseti tisíců amerických dolarů. Z toho je jasné, že LiDAR asi sotva v dohledné době uvidíme v autech nižších tříd.
Jedinou cestou je jeho zlevnění, o což se usilovně snaží právě společnost Waymo. Pokud by se to podařilo, nic už by nebránilo rozšířit autonomní funkci i na levnější vozidla. Konkrétně Waymo vyvíjí tři odlišné snímače, které dokážou detekovat objekty ve třech různých stupních.
Kromě Waymo vyvíjí levný a zároveň vysoce funkční LiDAR pro autonomní řízení vozidel také Ford ve spojení s čínskou firmou Baidu. Chytře přitom spoluprací s již vzpomínanou společností Velodyne, které poskytly finanční podporu ve výši 150 milionů amerických dolarů. Výsledkem je stavba moderní továrny v San Jose, kde by měla v příštím roce začít sériová výroba LiDARu pro použití ve vozidlech.
Je jasné, že do budoucna, až se vyřeší všechny problémy okolo pro autonomní vozidla nezbytně nutné výkonné senzoriky, budou auta jezdit sama čím dále častěji, rychleji a hlavně bezpečněji. Zatímco Audi či Mercedes-Benz vkročily do autonomní éry vozidel dnes, respektive před časem, konkurence v podobě značek Ford či BMW vidí situaci kolem autonomních vozidel poněkud realističtěji. Podle jejich vyjádření můžeme sérii takto vybavených vozidel s „modrým oválem či modrobílou roztočenou vrtulí na přídi“ očekávat do roku 2021.
