سازمان نقشه برداری کشور - کاربرد علوم ژئوماتیک در هدایت اتومبيل هاي بدون راننده

کاربرد علوم ژئوماتیک در هدایت اتومبيل هاي بدون راننده

طي چند سال اخير نه تنها شركتهاي اتومبيل سازي از جمله فورد، ولوو، تسلا و مرسدس بنز، بلكه شركت‌هاي گوگل و اوبر نيز در حال آزمودن اتومبيل‌هاي بدون راننده مي‌باشند. به تازگي شركت ولوو اعلام نموده است كه به دنبال رانندگاني است كه علاقمند به شركت در آزمايش اتومبيل‌هاي بدون راننده آن هستند. این بزرگترين آزمايشي است كه تاكنون در صنعت اتومبيل سازي صورت گرفته است. يك شركت اتومبيل‌سازي سوئدي اظهار داشته كه راه اندازي اين اتومبيل‌ها بايد به سادگي استفاده از تلفن‌هاي هوشمند باشد. مدير محتوايي شركت بين المللي GIM ادعا کرده است که اتومبيل‌هاي بدون راننده بدون فناوري علم ژئوماتيك پيشرفت چنداني نمي كنند.

از زماني كه كارل بنز در سال 1897 اولين موتور احتراق داخلي خود را ثبت اختراع نمود، صنعت خودروسازي دچار تحول بزرگي شد. اصول اوليه تغييري نمي‌كنند: اتومبيلها داراي چهار چرخ هستند، داراي موتور بنزيني يا ديزلي، ماشين‌هاي برقي هنوز نتوانسته‌اند خودي نشان دهند و تنها چند اتومبيل هيدروژني در دسترس عموم قرار دارد و همچنين اتومبيل‌ها هنوز توسط انسان هدايت مي‌شوند. تغيير و تحولات زیادی در حال وقوع است و گام‌هاي بزرگي در راستاي توسعه اتومبيل‌هاي نسل جديد برداشته شده است اما تكنولوژي به كار رفته در اين كار چيست؟

سیستم های ماهواره ای ناوبری جهانی
اتومبيل‌هاي بدون راننده خودشان مي‌توانند جهت‌يابي كنند و اين بدان معناست كه علوم ژئوماتيك در اين كار نقش اساسی دارد. تكنولوژي سيستم ماهواره‌اي ناوبری جهاني مي‌تواند دقت لازم براي جهت‌‌يابي خودروها را فراهم آورد. راهكار موقعيت‌يابي مورد اعتماد و با دقت بالا امري ضروري در اين مقوله مي‌باشد. فقط تصور كنيد كه به عنوان مثال چه اتفاقي رخ مي‌دهد اگركه موقعيت‌يابي اشتباه اتومبيل را در جهت اشتباه مسير هدايت كند. از همين روي وجود تكنولوژي دقيق و قابل اعتماد GNSS چالش بزرگي براي توسعه رانندگي روش مي‌باشد و تنها جدیدترین گيرنده‌هاي GNSS براي اين منظور مناسب مي‌باشند. اين گيرنده‌ها با اتكا به چندين فركانس و صور فلكي چندگانه كار مي‌كنند. موقعيت‌يابي GNSS با (INS) ادغام شده است و يك سيستم قدرتمند ايجاد نموده كه مي‌تواند نقاط ضعف موجود در زمان استفاده از يك سيستم را پوشش دهد. علاوه بر این، تکنولوژی anti-jam برای ارائه موقعیت‌یابی و ادغام حسگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. يكي از شركت‌هاي شناخته شده بين افراد حرفه‌اي در زمينه ژئوماتيك كه بر خودروهاي مستقل متمركز مي‌باشد شركت نواتل است. متخصص GNSS اهل كانادا بيان مي‌كند كه اين تكنولوژي مي‌تواند دقتي در حد دسي‌متر ارائه دهد تا اين اطمينان خاطر را ايجاد نمايد كه اتومبيل در خط خود باقي مي‌ماند و فاصله ايمن را با خودروهاي ديگر حفظ مي‌كند. هدف نواتل اين است كه راه‌كارهايي را ارائه دهد تا اين خوروهاي بدون راننده امري عادي در جاده‌ها و مسيرها باشد و يك مرجع موقعيت‌يابي براي رانندگي مستقل ارائه دهد. بنابراين كانادايي‌ها يك تيم مهندسي متخصص به نام گروه سيستمهاي مهم امنيتي تشكيل داده‌اند كه به توسعه كارامد تكنولوژي موقعيت يابي GNSS مي پردازند تا به برنامه‌هاي كاملا مستقل دست يابند.

دوربين‌هاي نوري
چندين تكنولوژي مربوط به دوربين‌ها در صنعت ماشينهاي بدون راننده (خودرو) مورد استفاده قرار گرفته است كه هركدام طرفداران منحصر به فرد خود را دارند. براي مثال تسلا از دوربينها به عنوان مهمترين حسگر استفاده مي كند و خودروهاي خود را مجهز به هشت دوربين تك چشمي كرده است. از سوي ديگر دوربينهاي استريو ميدان ديدي را به ماشين مي‌دهد كه با ديد انسان برابري مي‌كند. همچنين دوربين‌هاي استريو مزيت توليد ارزان را هم به همراه دارند و اين در حاليست كه از كيفيت بالايي برخوردار هستند. اگرچه برخي بر اين باور هستند كه دوربينهاي فيش‌آي مي‌توانند جايگزين بهتري باشند به اين دليل كه ميدان ديد وسيعتري را پوشش مي‌دهند و همچنين مي‌توانند موانع بسيار نزديك به ماشين را شناسايي نمايند كه اغلب با دوربينهاي استريو دوچشمي قابل ديد نمي‌باشد.

رادار
استفاده از فن‌آوري رادار موجب افزايش امنيت مسافران مي‌گردد كه يك مسئله مهم در رانندگي مستقل مي‌باشد. حسگرهاي رادار بر روي كاپوت جلو و عقب خودرو نصب مي‌شود و ماشين را از آنچه در پشت و جلوي آن قرار دارد آگاه مي‌سازد. اينگونه خودرو فاصله ايمن (دو ثانيه) را با ماشين جلويي رعايت مي‌كند. وقتي ماشين مجهز به تكنولوژي رادار باشد، مي‌تواند سرعت خود را با توجه به حركت ديگر وسايل نقليه تنظيم نمايد. در واقع رادار تغيير فواصل بين خودرو با ديگر وسايل نقليه را در نظر مي‌گيرد. نرم افزار مربوطه اطلاعات را تفسير مي‌كند و سيگنالي را به خودرو مي‌دهد كه سرعت خود را افزايش يا كاهش دهد.
يك پيشرفت جديد در زمينه فناوري رادار، رادار خودرو با هرچيزي مي‌باشد vehicle-to-everything (V2X) radar. كه ارتباط خودرو با خودرو و خودرو با فناوري زيرساخت را ادغام مي‌كند در حاليكه تنها با يك آنتن كار مي‌كند. رادار در مقايسه با ديگر فناوريها داراي يك مزيت بزرگ است و آن مزيت اين است كه در شرايط متفاوت آب و هوايي مانند مه، برف و باران سنگين سازگار است. V2X به‌طور مدوام مي‌تواند سرعت خودروها را شناسايي كند و اين كار را به لطف سنجش‌گرهاي داپلر و حسگر 360 درجه يك آنتن انجام مي‌دهد. اين قابليت‌ها باعث شده كه اين رادار يك گام مهم در توسعه سنسورهاي جديد براي رانندگي مستقل تلقي شود.

ليدار
در صنعت اتومبيل‌‌سازي، ليدار معمولا به صورت يك سيلندر چرخشي بر روي سقف خودرو نصب مي‌گردد. پالس‌هاي ليزري آن با اشيا مختلف در اطراف برخورد مي‌كند و اين مدت زمان محاسبه مي‌گردد و با توجه به فرايند زمان حقيقي اطلاعات ليدار از سنسورهاي 360 درجه، خودرو تشخيص مي‌دهد كه دقيقا از اشيا ديگر چقدر فاصله دارد. از آنجايي كه ليدار به عنوان چشم ماشين‌هاي بدون راننده عمل مي‌كند هيچ تعجبي ندارد كه اكثر خودروهاي بدون راننده از ليدار به عنوان حسگر اصلي استفاده مي‌نمايند. ليدار در زمان ترمز اضطراري، تشخيص عابر و جلوگيري از تصادف ضروري مي‌باشد.
در آگوست 2016، ولودين ليدار يك پيشرو جهاني در زمينه فناوري ليدار اعلام نمود كه سرمايه‌اي به ارزش 150 ميليون دلار از طرف دو سرمايه گذار مشترك يعني فورد و شركت موتور جستجوي چيني بايدو دريافت نموده است كه اين سرمايه به او اجازه مي‌دهد تا به سرعت طراحي و توليد حسگرهاي ليدار مقرون به صرفه و داراي عملكرد عالي براي خودرو را توسعه دهد (شكل 4). ايگونه مي‌توان از اين فناوري به طور گسترده در خودروهاي بدون راننده به عبارتي برنامه هاي سيستم كمك راننده پيشرفته استفاده نمود و مزاياي مهم و قابل تغيير آن را تسهيل بخشيد. فناوري ليدار از سوي شركتهاي اتومبيل سازي جهاني به عنوان يك توامندساز مهم در توسعه خودروهاي بدون راننده شناخته مي‌شود. از همين روي در دسامبر 2016 ماگنا ( يك شركت پيشرو در ساخت بخشهاي اتومبيل) و اينووايز اعلام نمودند كه قصد دارند مشتركا حسگر ليدار از دور را به منظور ايجاد رانندگي مستقل و خودروهاي بدون راننده در آينده به بازار ارائه دهند. اينها فقط دو نمونه از سرمايه‌گذاري صنعت اتومبيل‌سازي براي ليدار مي باشد و چندين شركت اتومبيل‌سازي شناخته شده ديگر نيز بر روي اين فناوري متمركز شده‌اند. اكثر ماشينهاي بدون راننده براي اطمينان از چيزي كه مي‌بينند و پيش بيني حركت وابسته به رادار و ليدار هستند.
اكثر خودروهاي بدون راننده متكي به ليدار هستند به جز تسلا. صاحب اين شركت ميليونر بزرگ الون ماسك تاكنون از رادار معمولي به همراه حسگر اولتراسونيك استفاده كرده است. و چندين بار عدم نياز به ليدارها را اعلام نموده و اينكه اين دستگاه در زمينه ماشينهاي بدون راننده هيچ كاربردي ندارد. اگرچه جاي هيچ شكي وجود ندارد كه قيمت ليدار كاهش پيدا مي‌كند دور از ذهن هم نيست كه شركت تسلا دير يا زود از اين فناوري در خودروهاي خود استفاده نمايد.

هوش مصنوعي
فورد تنها بر فناوري ليدار متمركز نمي باشد. در فوريه 2017، اين شركت اعلام نمود كه مبلغ 1 ميليارد دلار براي پنج سال آينده بر argoal (شركت هوش مصنوعي) سرمايه گذاري خواهد كرد كه توسط رهبران سابق گوگل و اوبر تاسيس شده است. هدف از اين سرمايه گذاري عظيم اين است كه تجريه رباتيك آرگوآل و نرم افزار هوش مصنوعي براي گسترش ماشينهاي بدون راننده ضروري مي‌باشد. هدف اصلي اين شركت ايجاد يك پلتفرم نرم افزاري جديد براي ماشينهاي كاملا مستقل فورد است كه در سال 2021 وارد بازار خواهد شد.

نقشه هاي سه بعدي
نقشه‌هاي مخصوص خودروهاي بدون راننده بايد اطلاعات دقيق و معتبرتري را ارائه دهند كه شامل علائم رانندگي و موانع جاده‌اي مي باشد. مجموعه داده‌هاي نقشه‌هاي HD داراي هوش بالايي براي علائم جاده‌اي مي باشد به عنوان مثال خطوط رنگ شده، نشانه ها، مدلهاي ساخت سه بعدي، سيگنالها، علائم توقف و فضاي پارك. سيستمهاي نقشه برداري به اصطلاح خود ترميمي راه كار مدرني براي خودروهاي بدون راننده مي‌باشد. آنها مشكل اطلاعات جهت‌يابهاي قديمي را برطرف مي كنند و به خودرو اين اختيار را مي‌دهند تا بتواند نقشه‌هاي خود را به روز كند. خودروهاي بدون راننده قادر خواهند بود تا اطلاعات را دريافت و پردازش كرده و هنگام رانندگي آنها را تبديل به اطلاعات مفيد نمايند. به علاوه اتومبيلها به سيستم كلاد متصل هستند تا بتوانند در مورد اينكه كجا مي خواهند بروند از جمله انتخاب مسير مناسب تصميم گيري نمايند.
سيستم نقشه برداري در اتومبيلهاي بدون راننده به اين منظور طراحي شده است كه به اتومبيل سازان، شركتهاي نقشه برداري و استارت آپها كمك نمايد تا نقشه هاي اچ دي توليد كنند و آنها را به روز نگاه دارند و اين سيستم توسط شركتهايي مانند تام فورد، هيير، انويدا و سنبورن ارائه مي گردد. يك پروژه جالب در ژاپن در دست كار است كه در آن يك كنسرسيوم از خودروسازان در ابتكار طراحي نقشه پويا شركت مي‌كند كه بدوا توسط الكتريك ميتسوبيشي مطرح شد. اين گروه يك چارت ديجيتال از شاهراههاي اصلي توسط رانندگي با اتومبيلهاي مجهز به اين تكنولوژي ايجاد مي‌كند. ژاپن اين كار را با هدف توليد ماشينهاي بدون راننده در تعداد قابل توجه براي المپيك تابستانه 2020 در توكيو انجام داد.

عوامل اصلي
يك خودروي بدون راننده بايد قدرت تشخيص را در آن واحد داشته باشد اينكه در اطراف آن چه اتفاقاتي در حال وقوع است، خودش را دقيقا بر روي نقشه‌هاي سه بعدي تشخيص دهد و همچنين مسير ايمني را در پيش گيرد. پيشرفته‌ترين پلتفرمهاي ماشينهاي بدون راننده در جهان يادگيري عمقي، دقت حسگر و ديد اطراف را براي يك تجربه رانندگي مطلوب ادغام مي‌كنند. GNSS، سيستم هاي نقشه برداري سه بعدي (به ويژه ليدار) و هوش مصنوعي اين اتفاق را ممكن مي‌سازند. بنابراين تمام اين موارد به عنوان عوامل اصلي در موفقيت آينده خودروهاي بدون راننده به عنوان يك تغيير بزرگ در حمل و نقل محسوب مي‌شوند همانطور كه ليدار خودش را در دنياي خودروهاي بدون راننده اثبات كرده است. چيزي كه مي تواند سد راه ليدار باشد در واقع قيمت آن است به خصوص در مقايسه با فناوريهايي مانند دوربينها، داده هاي جي پي اس يا رادار اما به لطف نوآوريهاي فني اين مانع هم رفته رفته از سر راه برداشته مي شود. همان طور كه گزارشي از تحقيق در مورد آينده بازار نشان مي دهد تا سال 2027 بازار جهاني خودروهاي بدون راننده به ارزش 3/65 ميليارد دلار برسد. از همين روي بهترين توصيه براي بخش ژئوماتيك اين است كه: كمربند خود را ببنديد و از سفر خود لذت ببريد.

ترجمه مقاله از : مریم صادقی، کارشناس امور حقوقی