Источник картинкиКомпания Tesla занимается разработкой и внедрением систем необходимым для автономного вождения транспортных средств, т.н. автопилоты. В настоящее время, эти системы на ранней стадии своей разработки и требуют от водителя постоянного контроля. Для 4-5 уровня автономии нужны лучшее алгоритмы поведения и распознавания окружающей среды, в том числе используя спутниковую навигацию.
В этом патенте раскрываются подробности систем и методов, которые помогут улучшить позиционирование автомобиля на дороге.
Вот как Тесла описывает предпосылки для разработки этой системы.
Множество навигационных спутников передают множество сигналов на приемник, таким образом, что на основе этих сигналов приемник в состоянии определить свое положение с определенной точностью. Некоторые факторы, такие как расположение спутника, блокировка сигнала, ионосферное возмущение, состояние атмосферы, и другие — влияют на сигнал таким образом, что точность местоположения приемника снижается.Так же раскрываются изобретения, которые улучшат точность позиционирования путем определения и применения смещений (исправлений) различными способами или посредством совместного использования необработанных данных позиционирования между множеством устройств, где, по меньшей мере, один знает свое местоположение достаточно точно, для использования в дифференциальных алгоритмах.
Например, смартфон со встроенным приемником может определить свое местоположение с точностью до 5 метров. Точность позиционирования может ухудшаться, когда устройство находится в непосредственной близости возле зданий, мостов, деревьев и других сооружений. И если точность и качество сигнала может быть достаточна для некоторых приложений, то более высокая желательна для других приложений, включая автономное вождение. Соответственно, в связи с этим возникает необходимость обеспечить лучшую точность позиционирования, несмотря на разные факторы, которые ухудшают качество сигнала с навигационных спутников.
Пример технологий:
- станция системы координат (ССК), которая передает автомобилю данные о смещении позиционирования;
- станция системы координат, которая вычисляет и раздает набор параметров (смещение/поправки) для различных ошибок при получении сигнала, связанные с атмосферой, орбитой и часами;
- станция системы координат, которая передает необработанные данные со спутниковой системы навигации (ССН/ GNSS), чтобы транспортное средство могло устранить ошибки с помощью вычисления разностей или других вычислений.
Например, смещение может быть позиционным смещением, то есть фактическим смещением, корректировка смещения через спутник или множество спутников, смещение транспортного средства сгенерированное необработанными данными, когда транспортное средство не обменивается сигналами с базовой станцией или при других условиях.
Так же такой станцией (ССК) может выступать другой автомобиль, который может принимать, обрабатывать и передавать данные на другие автомобили. То есть, системы постоянно находится в поиске лучших данных касательно позиционирования транспортных средств и стационарных объектов. У кого меньше всего погрешностей, тот сигнал берется как лучший и уже на его основе вычисляются координаты текущего автомобиля.
Из этого получается некая спутниковая навигация на земле без участия спутников. Самое простое, что приходит в голову, так это поездки в тоннелях. Потому что получить сигнал со спутника через слой грунта и бетона – практически бесполезное занятие.
Схематический чертеж интеграции транспортного средства в этой системе
Так же эта система предусматривает использование автомобилей других производителей, в том числе автомобилей с ДВС, оборудованные радарами и лидарами (которые Маск не признает, и считает тупиковый веткой развития автопилотов).
В настоящее время Тесла использует спутниковую навигацию, для автопилота в режиме навигации по карте. Однако такая навигация лишь определят маршрут и может выбрать полосу для движения на той или иной транспортной развязке. Сам же автопилот ориентируется на разметку. Текущие автопилоты могут не правильно оценить ситуацию и распознать стену или же обрыв как обычную полосу и просто поехать прямо, что может привести к фатальному исходу.
Желающие ознакомиться с полным описанием патента, могут его найти здесь .
Комментарии (38)
sith
09.12.2018 19:36+1и лидарами (которые Маск не признает, и считает тупиковый веткой развития автопилотов)
Лидар не работает в снег/дождь. В Лос-Анджелесе — не проблема. В Ванкувере/Ситэле прогноз погоды предсказывает на ближайшие пару недель ежедневный дождь (он и сейчас идёт) — это типично для местной зимы.
Маск в данном случае прав.stardust1
09.12.2018 21:12Ещё в 2016 писали, что лидар может работать в снег/в дождь:
qz.com/637509/driverless-cars-have-a-new-way-to-navigate-in-rain-or-snow
А Маск их не ставит, так как его Тесла будет стоить намного дороже.striver Автор
09.12.2018 21:26А Маск их не ставит, так как его Тесла будет стоить намного дороже.
Не первый раз в истории есть случаи, когда приходилось искать более дешевые варианты, и это приводило к интересным результатам. Не вижу ничего плохого в том, что есть разные подходы к решению одной и той же проблемы. В итоге могут выиграть все от конкуренции.
Andriy1218
09.12.2018 21:31Главный аргумент, который выдвигал Маск, заключается в том, что лидары создают один одному помехи. Когда они установленные на небольшом количестве машин, то все работает нормально. Но вот когда они будут на миллионах машинах, то в городах их эффективность будет стремится к нулю.
stardust1
09.12.2018 23:06На счёт помех не слышал от Маска. Да и сомнительно это, так как все другие делают ставку на лидары (не только на них конечно). А Маск говорил про лидары, что они «expensive, ugly and unnecessary» и проблему автономности можно без них решить с помощью камеры и радара.
Andriy1218
10.12.2018 00:33Musk is convinced that the lidar-less road is the right one to take, but he did crack the door open to the possibility that he is mistaken. “Perhaps I’m wrong, in which case I’ll look like a fool, but I’m quite certain that I’m not.”
Ну Маск пока не отказывается от своих убеждений. Хотя он славится своей самоуверенностью. Если в ближайшем будущем лидары значительно подешевеют и улучшатся, то вероятно и на Теслу вероятно их поставят. В общем, время покажет.Murmurianez
11.12.2018 14:19Сейчас они уродливые потому что это большая оптическая система которую нужно на очень видное место ставить. Но сейчас какая-то контора разрабатывает лидар на чипе — это исправит все эти проблемы (но, возможно принесёт новые), так что компании, которые используют текущие решения смогут использовать свои алгоритмы и достижения
Ilia001
09.12.2018 21:17Странно, что нормальной статье ставят минусы.
Секта хейтеров Маска несёт дежурство.
striver Автор
09.12.2018 21:23Возможно криво написана. Я попытался правильно описать в общем то, о чем патент. Честно говоря, при обсуждении перспектив автопилотов, ни разу не подымалась тема позиционирования текущего автомобиля за счет других автомобилей и зданий. Это у меня вызвало определенный интерес.
idiv
09.12.2018 23:44Честно говоря, при обсуждении перспектив автопилотов, ни разу не подымалась тема позиционирования текущего автомобиля за счет других автомобилей и зданий. Это у меня вызвало определенный интерес.
В самом патенте указано, что данный патент полностью похож на патенты от General Motors 2013 года, от Autoliv 2015 года и частично похож на патент Audi от 2013 года (там чистый V2V, хотя введение про неточность чистой спутниковой навигации о том же), и это только найденное за время патентного поиска. Если копнуть глубже, то есть патенты подобных концепций да 2010 года, где целый комплекс Car2X описывается с описанием сколько информации и с кем обмениваться нужно. В общем тему уже давно пережевали и сейчас тот же ЕС озабочен разработкой единого стандарта, чтобы не было на рынке несовместимых систем.striver Автор
10.12.2018 01:24Хорошо, еще вопрос. Есть примеры применения этого всего чуда, или же идеи пылятся на полочке?
idiv
10.12.2018 21:03Пока нет в случае уличного транспорта, так как это очень непростая задача. Во-первых, нужно решить, какие данные передавать, а во-вторых, стандарт должен быть расширяемым но при этом компактным, в-третьих, нужно выбрать к программному комплекту подходящее оборудование и частоты. И все это не для отдельно взятых стран, а сразу для нескольких.
Jef239
10.12.2018 00:28Очень кривой патент, пожалуй тоже заминусую. Непонятно, в чем новизна решения. RTK давно известна, PPP тоже, про DGNSS и говорить нечего.. Уточнить координаты стоящего автомобиля по машинному зрению + карте, а потом передать поправки? Ну эта идея не стоит патента, это секрет полишинеля.
Так что цель патента — непонятна, возможно — это защита от патентных троллей, патентующих очевидные вещи. Или тролинг собственной персоной. Или внутри есть что-то неочевидное.
ни разу не подымалась тема позиционирования текущего автомобиля за счет других автомобилей и зданий.
Ну что вы. Вот интересная модель исключения многолучевости по SNR от Uber, а вот крутая идея о том, что все мы немножко трамваи.
А вот и очень перспективная штука — дешевый двухчастотный приемник от Broadcom. Скрестить его с технологией Uber — и будет точность 30 см СКО. Впрочем, Broadcom бахвалится, что такая точность у него уже есть. Вот только неясно где — в зоне действия QZSS или нет.
P.S. Дешевый двухчастотник — это переворот в автомобильной навигации, это прямое определение полосы, по которой едет машина. «Дешевый» — это цена навигатора до 10 тысяч рублей.striver Автор
10.12.2018 01:23Очень кривой патент, пожалуй тоже заминусую. Непонятно, в чем новизна решения. RTK давно известна, PPP тоже,
Хорошо, на сколько я понимаю, эти технологии используются для стационарных объектов. Или же они применяются, например, на транспорте?
Так что цель патента — непонятна
Исходя из вышеизложенного, то цель такая — использование на автомобилях, в динамике.
возможно — это защита от патентных троллей, патентующих очевидные вещи
Ну, Тесла чем-то делится. К тому же, зачем делать ссылки на автомобили с ДВС, которых и близко в помине не будет у них.Ну что вы.
Странно, но я не видел этой темы.
Jef239
10.12.2018 01:47В сельхозтехнике RTK и PPP применяются лет 10-15. Как пример продающейся системы — посмотрите на приемник AGI-4 от Topcon. Поправки OmniStar — это примерно PPP-float, а RTK там напрямую упомянут.
Ну вот вам наш RTK на автомобилеstriver Автор
10.12.2018 09:38А какая разница в навигации, ДВС или электротяга? В автовождении разница тоже минимальна, что к насос-дозатору, что к электропередаче стыковка идет по CAN.
Это к тому, что это с расчетом не только на Теслу.
P.S. Можете спрашивать, мы как раз сдали свой вариант автовождения для комбайнов.
Мне рассказывали, что на поле выставляют стационарные приемники по периметру и точность работы по системе навигации дает погрешность в несколько сантиметров.Jef239
10.12.2018 09:51+1Так это и есть RTK. Одночастотный RTK работает на расстоянии 10-20 км от базы. Так что одной базы на поле хватает. А вот УКВ радиоканал маломощный (3-5 км), поэтому УКВ-передатчиков можно и побольше поставить. 3G в полях далеко не везде есть, даже СМС не везде проходят, поэтому основная связь — УКВ.
У вас RTR описано так:
станция системы координат, которая передает необработанные данные со спутниковой системы навигации (ССН/ GNSS), чтобы транспортное средство могло устранить ошибки с помощью вычисления разностей
Точность одночастотного RTK — 5-7мм СКО + 1мм на километр расстояния от базы до ровера. Но это точность определения расстояния от базы до ровера. А абсолютная точность зависит от того, насколько точно измерены координаты базы. Так что в идеале — стационарная крепежка для базы, и измерение её координат геодезическими методами. То есть статическими измерениями или теодолитами.striver Автор
10.12.2018 10:50Да, исходя из таких данных, то у Тесла не предлагает ничего нового. Нужно масштабировать и делать это быстро движущимися объектами, потому что сейчас обычные приемники, даже когда сигнал получается с достаточного количества спутников и без особых помех на земле (в виде инфраструктуры) — дает погрешность в 5м. Для навигации — это не особая проблема, а вот для точного позиционирования — неприемлемо.
Jef239
11.12.2018 13:19Что такое «обычные приемники»??? То, что в мобильниках, с крошечной антенной и приемом в кармане? Или нормальный приемник, пусть за 20$, но с нормальной антенной на крыше? Или геодезический приемник с антенной хотя бы за 100$?
Что такое погрешность? Их есть 4: СКО)(RMS), КВО-50(CEP), КВО-95, КВО-99.73 (3 сигмы).
В вики есть табличка для перевода. СКО(RMS) — это 0.8493 КВО-50 (CEP). КВО-50(CEP) — это 1.1774 СКО(RMS).
Погрешность одночастотного приемника — 3 метра КВО-50 (2.5 метра СКО), максимальное отклонение (3 сигмы) будет 7.5 метров. Погрешность двухчастотного приемника — 20-30 см СКО, то есть максимальное отклонение 60-90см.
Точность одночастотного приемника с SBAS — 1.5 метра СКО. В России это будет достижимо по всей территории после окончательного ввода в строй СДКМ и распространения приемников, применяющих SBAS к ГЛОНАСС.
Точность приемника с дифпоправкой DGNSS — 1 метр СКО. Достижима в прибрежных районах при наличии приемника DGNSS. И с антенной на уровне голов точности не будет.
Но это в чистом поле с нормальной антенной. Например — на крыше автомобиля. А если антенна в салоне, у неё небо загорожено крышей. И точности тут не будет. И с антеннами ниже уровня голов точности не будет.
Реальная история. Заказчики жалуются, что RTK не стартует. Приезжаю, смотрю их стенд — антенны ниже уровня голов, расстояние до голов 1-2 метра. Берем стол, тащим, ставим стенд на него. В итоге антенны выше голов сантиметров на 30. И все заработало.
А оценка точности дешевого приемника для теслы в США — 1 метр СКО. Это GPS+GALILEO+QZSS+SBAS. И самое главное — антенна на крыше и большее-менее «чистое поле». То есть угол видимости крыш зданий — меньше 20 градусов. Тогда можно поднять маску угла места и получить хорошее решение.
Оценка точности для дешевого двухчастотника от Broadcom в тех же условиях — 30 см СКО. То есть максимальная ошибка — 90 см. И это реально достижимо на дороге. Что будет в городе — не знаю, это вопрос к тем, у кого есть xaomi mi8, куда этот чип встроен.
И ещё раз, повторюсь, «быстрое» движение для GPS — это ускорения от 5g. Это истребители и ракеты, а не машины. Спутник летит со скоростью 4км в секунду, а у автомобиля максимум 50 метров секунду и ускорения до 2g. То есть не создает никаких проблем.
Так что в современных условиях, с момента выхода дешевого двухчастотника от broadcom, как раз для теслы не вижу смысла в использовании RTK и PPP. Fix c 1 с СКО они не получат, а float им даст 10-20 см СКО, что сравнимо с 30 см. СКО от двухчастотника. Но Тесла может поставить себе антенну на крышу. А вот uber должен довольствоваться тем мобильником, что есть у водителя.
Так что на мой взгляд, не нужно это все Тесле. Дешевле антенну на крышу и приемники поменять.striver Автор
11.12.2018 13:45Что такое «обычные приемники»??
Например, за 100$ для автомобилей (контроль пробега/топлива).
Погрешность одночастотного приемника — 3 метра
В движении?
Но это в чистом поле с нормальной антенной.
Даже с антенной, правда в городе.
И ещё раз, повторюсь, «быстрое» движение для GPS
Ну, значит проблемы в софте.Так что на мой взгляд, не нужно это все Тесле. Дешевле антенну на крышу и приемники поменять.
Это не отменяет того факта, что даже если приемник отличный, то есть сложности в получении сигнала со спутников.
===
Апдейт
Я бы не доверил автопилоту поездку с такой точностью
Маршрут движения под спойлером
Jef239
11.12.2018 13:54Например, за 100$ для автомобилей (контроль пробега/топлива).
Цена нормального автомобильного одночастотного приемника — меньше 10$. Двухчастотного от броадком — тоже.
В движении?
КОНЕЧНО! Но это КВО-50 (CEP). То есть 50% результатов укладываются в круг радиусом 3 метра, а 99.73% — в круг, радиусом 7.5 метров.
Даже с антенной, правда в городе.
Вопрос в том, что аньтенна должна быть на крыше. На металлической крыше. И не на краю (не меньше 15 см от края). Крыша работает как подстилающая и загораживает отражение от Земли. Это самое главное.
Ну, значит проблемы в софте.
Проблемы не в софте. По значимости:
- Размещение антенны в салоне (большинство сигнало -0 отраженные)
- Отражения от домов
- Прием только GPS (без ГЛОНАСС и GALILEO).
- Использование приемников десятилетней давности.
Это не отменяет того факта, что даже если приемник отличный, то есть сложности в получении сигнала со спутников.
Уточните, какие именно?striver Автор
11.12.2018 14:00Уточните, какие именно?
Процитирую статью
Некоторые факторы, такие как расположение спутника, блокировка сигнала, ионосферное возмущение, состояние атмосферы, и другие — влияют на сигнал таким образом, что точность местоположения приемника снижается.
Прием только GPS (без ГЛОНАСС и GALILEO).
Есть случаи, когда даже 3 системы спутников принимаютсяИспользование приемников десятилетней давности.
Та не, я такое в учет не беру.Jef239
11.12.2018 14:31расположение спутника, блокировка сигнала, ионосферное возмущение, состояние атмосферы
Расположение спутников не критично при приеме GPS+ГЛОНАСС+GALILEO. Для США- ещё beidou и QZSS. Обращаю внимание, что последние спутники GALILEO запущены 25 июля 2018 года, до того — GALIELO не давал сильного улучшения.
Блокировка сигнала — это расположение антенны в салоне.
Ионосферная ошибка частично (с 3 до 1.5 метра СКО) уменьшается SBAS, и полностью устраняется двухчастотным приемником.
Состояние атмосферы — это копейки, за исключением случая, когда антенна оказывается под слоем воды. То есть корпус антенны нужно делать несмачиваемым.
Есть случаи, когда даже 3 системы спутников принимаются
В текущих условиях всегда видно по 5 спутников каждой системы.
Та не, я такое в учет не беру.
Почему? В автомобилях детали не меняют на ходу. Если модель выпускается 10 лет — там будет приемник примерно 15летней давности разработки по схемотехнике и софту. Не забывайте, что создание нового приемника — это 3-5 лет.
До сих пор выпускаются мобильники c чистым GPS, без ГЛОНАСС и GALILEO. А в автомобильной промышленности инерция больше, автомобильные компоненты берутся с гарантированным 10-20 лет сроком выпуска. Ещё хуже на самолетах — там приемники 20-30 летней давности летают — чистый GPS, 12 каналов, вес приемника — 15 килограмм.striver Автор
11.12.2018 14:38Всё красиво и правильно. Но, на практике не выходит. Всегда есть куча ошибок и откровенных косяков. Для навигации, в текущем варианте — особых проблем нет. Но для автопилота, этого недостаточно. Да, там где маршруты движения проходят каждый день по несколько тысяч раз — то и точность может быть высокая (как Веймо, накатали пробег, прописали маршруты и т.д., но могут ездить только в пригороде Финикса). Да, я там выше скинул скиншот (Маршрут движения под спойлером) точности позиционирования…
Jef239
11.12.2018 14:48Автопилот? По GPS?? В 10 километровом туннеле??? Как только у нас есть туннели и проезды под мостами, забываем по GPS и делаем автопилот на инерциальной навигации. А задача GPS — исправлять дрейф осей инерциалки.
Пока есть тоннели — GPS используется только для навигации.
Ну или для автовождения там, где чистое небо и туннелей нет. То есть комбайнов по полям. Мы свою систему автовождения комбайна месяц назад госкомиссии сдали.
Jef239
11.12.2018 15:17на практике не выходит. Всегда есть куча ошибок и откровенных косяков
Угу, покупаешь запорожец — а он через 10 км ломается. День проехал — неделя в ремонте. Вот и вся цена вашим автомобилям. :-))))))
Хотите качество — за 30 тысяч долларов можно купить JAVAD или Trimble геодезического класса. Или за 1500 долларов такого же класса отечественный приемник Грот от НИИКП. И к ним за 2000 долларов антенну.
Не нужно профессиональное качество — от 20 до 500 долларов хватает полупрофов.
А про мобильники и GPS-навигаторы за 50 долларов забудьте — это нижний сегмент, бытовуха. Приемник там доллара за 3. И пашет соответственно. Ну запорожец это — день ездит, неделя в ремонте.
Надежда, конечно, есть. Очень интересно, как в реальности работает броадкомовский чип в xaomi mi8. Ну а про teseo III от ST я могу через некоторое время сам отписать.
Jef239
10.12.2018 00:34А можно уточнить, что нормального в статье?
P.S. Я как раз спутниковой навигацией занимаюсь, в том числе автовождением сельхозтехники.
striver Автор
09.12.2018 22:31Чуть не в тему, но в продолжение.
Апдейты по ПО автопилота от Маскаvassabi
10.12.2018 02:30если они смогут сделать, чтобы теслы позиционировались в потоке относительно друг друга, и вели себя как стая, то значит патент был зарегистрирован не зря.
Тогда и светофоры будет легче автономно распознавать и позиционировать (передавая по цепочке) и скорой с полицией уступать полосу…striver Автор
10.12.2018 09:40Тогда и светофоры будет легче автономно распознавать и позиционировать (передавая по цепочке) и скорой с полицией уступать полосу…
Это наверное другое — распознание светофоров, но в совокупности — приближение к 4-5 уровню автономии.vassabi
10.12.2018 11:42я в тексте патента больше обратил внимание не на «позиционирование» а на «другие машины».
То есть — вместо развертывания сети дополнительной инфраструктуры на дорогах (передатчики RTK, радиометки светофоров\знаков на дорогах и т.д.), использовать существующие и уже ездящие (или стоящие в гараже\на парковке) автомобили.striver Автор
10.12.2018 11:57Ну так да, эти стационарные точки… их нужно очень много. Думаю, что будут ставиться в местах, где есть большие проблемы с приемом.
chnav
10.12.2018 12:56+1Пример технологий:
— станция системы координат (ССК), которая передает автомобилю данные о смещении позиционирования;
Эту технологию (поправки с базовой станции в виде delta_Lat, delta_Lon, delta_Height) пытались применять на заре GPS в 80-90-e, оказалась слишком малая корелляция между ровером и базой и в общем случае позиция не улучшалась, а наобророт, ухудшалась. Учитывая что в городе наблюдаемое созвездие у каждого приёмника может отличаться то выгоды от этого абсолютно никакой.
Поэтому основной технологией в 90-е были дифференциальные поправки в формате RTCM v2 (коррекция дальности по каждому спутнику отдельно), она идёт вторым пунктом в статье
— станция системы координат, которая вычисляет и раздает набор параметров (смещение/поправки) для различных ошибок при получении сигнала, связанные с атмосферой, орбитой и часами;
Незаслуженно забытая в наше время технология. В Европе тех лет, конкретно в Голландии, стояли гражданские базовые станции, передающие поправки в FM-диапазоне. Пользователь мог купить приёмник с демодулятором и за небольшую абонентскую плату иметь более точные координаты (5 метров против 100м при включенном SA). Причем в то время гражданские приёмники были 6-8 канальными, представьте какой прирост качества будет сегодня при наблюдении 15-20 спутников.
В наше время замечательным каналом связи мог бы быть, например, RDS от любой радиостанции, насколько я помню там битрейт 1200 или 2400, более чем достаточно для RTCM v2.
— станция системы координат, которая передает необработанные данные со спутниковой системы навигации (ССН/ GNSS), чтобы транспортное средство могло устранить ошибки с помощью вычисления разностей или других вычислений.
Одним из подвидов этого решения является пресловутый RTK. Крайне привередливый режим, очень чувствительный к уровню сигнала, плохо работающий в плотной застройке и даже под кронами деревьев. Проехал под мостом? Инициализация сорвалась, начинай по-новой. Доверять этому режиму можно только автопилот на тракторе в чистом поле или судно, когда вокруг никого нет.
НО — вторым подвидом этого (из цитаты) решения является обычный дифф.режим по кодовым измерениям, он будет чуть лучше по качеству чем RTCM v2, однако требует канал связи на порядок толще.
Короче всё придумано до Маска, так в чем же суть патента? Сначала я подумал что автомобили могут выступать в роли ретрансляторов данных от базовой станции, увеличивая зону покрытия. Но нет — на диаграмме нарисовано что корректирующая информация передаются с сервера на автомобиль, он что-то с ними делает и посылает обратно на сервер.??? Какую полезную информацию может передать движущийся автомобиль? И- во-вторых это означает необходимость двустороннего канала связи, что гарантированно ведёт к усложнению системы и её зависимости от условий связи. Очень много непонятного.
odiemius
Они там что, в америце, хабр читают? :)
striver Автор
Есть те, кто живет и работает в США, а еще те, кто работает в Тесле.