В конце января беспилотный автомобиль Waymo, принадлежащий компании Alphabet, оказался в инциденте вблизи начальной школы в Санта-Монике, штат Калифорния. Внезапно на проезжую часть выбежал маленький ребенок, который только что вышел из-за припаркованного внедорожника. Хотя датчики LiDAR автомобиля обнаружили его, произошло столкновение, когда автомобиль, замедлившись с 17 до 6 миль в час, сбил ребенка и отбросил его на тротуар. К счастью, по сообщениям, у ребенка были лишь легкие травмы, однако это не могло не обеспокоить родителей, живущих в городах, где активно используется технология беспилотных автомобилей.
Этот случай подчеркивает важность улучшения технологий обнаружения для автономных транспортных средств. Исследования, проводимые в Университете Пенсильвании, нацелены на решение этой проблемы. Группа инженеров разработала уникальную сенсорную систему, основанную на радиоволнах, чтобы помочь роботам «видеть» объекты (включая людей), скрытые за стенами.
Технология HoloRadar была успешно протестирована на мобильных роботах, которые смогли распознавать людей, находящихся за стенами, в процессе движения по кампусу. Хотя данный проект все еще находится на ранней стадии, команда надеется на возможность интеграции этой системы в автономные транспортные средства, что могло бы значительно снизить риск столкновений.
«Для роботов и беспилотных автомобилей критически важно расширить свои возможности восприятия за пределами непосредственного поля зрения», — отметил Минмин Чжао, старший автор исследования и профессор компьютерных и информационных наук в Университете Пенсильвании. «Это важный шаг к тому, чтобы обеспечить более полное понимание окружающей среды», — добавил он.
Большинство современных беспилотных автомобилей, за исключением таких компаний, как Tesla, полагаются на комбинацию камер, радаров и LiDAR для анализа окружающей обстановки. LiDAR работает, излучая миллионы лазерных импульсов и анализируя их отражения, что позволяет строить детализированные 3D-карты местности.
Однако у этого метода есть свои ограничения: высокие здания или другие препятствия могут блокировать лазерные импульсы, что делает невозможным обнаружение объектов, находящихся за углом. Чтобы преодолеть эти трудности, Чжао и его команда решили обратиться к радиоволнам, которые ранее избегали в автономных транспортных системах из-за их меньшей четкости в сравнении с видимым светом.
Тем не менее, исследователи осознали, что это ограничение может обернуться преимуществом. Радиоволны, отправляемые роботом, могут проходить через неровности поверхностей, что позволяет лишь части сигнала проходить сквозь преграду, а большая часть отражается обратно. Это создает эффект, при котором поверхности действуют как зеркала, отражая радиосигналы по предсказуемым траекториям.
HoloRadar использует этот принцип для обнаружения объектов за углами, что может быть особенно полезно на Т-образных перекрестках. «Это похоже на то, как водители полагаются на зеркала на опасных участках дороги», — объяснил Хаовэнь Лай, аспирант Пенсильванского университета и соавтор исследования. «С помощью HoloRadar окружающая среда фактически становится заполненной зеркалами, не требуя физического изменения пространства вокруг».
Для анализа получаемых данных была разработана двухкомпонентная модель ИИ, которая отсекает ненужные сведения и делает выводы о том, что скрыто за углом. Затем система создает 3D-модель, позволяя визуализировать объекты, находящиеся за стеной. На практике HoloRadar был установлен на мобильного робота, который успешно преодолел три угла и обнаружил скрытые объекты.
Может ли HoloRadar повысить безопасность беспилотных автомобилей?
Ранее в робототехнике были предприняты попытки решить проблему обзора за поворотами, но они не всегда были удачными. В 2019 году исследователи из MIT использовали камеру на крыше беспилотника для определения теней на пути. Эта система могла теоретически обнаружить тень приближающегося автомобиля. Совсем недавно специалисты из Университета Стоуни-Брук применяли однофотонный лидар для выявления света, отраженного за поворотами, вдохновляясь методами, используемыми водителями.
Однако все эти подходы опираются на световые волны, что не позволяет им эффективно работать в условиях плохого освещения. HoloRadar решает эту проблему, использую радиоволны. Тем не менее, исследователи подчеркивают, что эта система должна дополнять существующие сенсоры, а не заменять их.
Беспилотные автомобили становятся все более распространенными в городах по всему миру, и в США уже зарегистрированы случаи аварий, приведшие к десяткам смертей. Внедрение технологии, позволяющей автомобилям «видеть» сквозь стены, может стать значительным шагом вперед в обеспечении безопасности на дорогах.
