Компоненты
«Глаза» автопилота: как работает лазерный радар на новом Audi A8
Одной из главных автомобильных новинок Франкфуртского автосалона 2017 стал новый флагман модельного ряда Audi – седан A8, который получил систему полного автопилота. В основе этой системы лежит мехатронная разработка компании NTN-SNR, которая, в свою очередь, является составляющей частью лазерного радара компании Valeo. О том, как все это работает, – в нашем кратком ликбезе.
Собственно, главной отправной точкой любой системы автопилота является самоопределение транспортного средства в пространстве.То есть автомобиль должен «понимать», где он находится, и главное – что вокруг него происходит, чтобы оперативно реагировать на возникновение тех или иных препятствий.
Для этого в современной машине установлен целый комплекс различных радаров, из-за количества которых некоторые модели представляют собой, по сути, локационные станции.
Одним из главных радаров на новом A8, определяющим обстановку впереди автомобиля, и является плод сотрудничества компаний NTN-SNR и Valeo с инженерами Audi.
Система автопилота «Eyes Off» на Audi A8 позволяет водителю отпустить педали и руль в процессе движения. Правда есть пока и ряд ограничений. В частности автопилот работает на скоростях до 60 км/ч и только на двухполосной дороге с разделительным ограждением. Также, автомобиль может самостоятельно осуществлять парковку в гараж.
Лазерный радар или лидар (от англ. LIDAR – Laser Imaging Detection and Ranging) работает, в общем-то, по традиционной схеме. Внутри устройства имеется излучатель и приемник: когда испускаемый световой луч достигает объекта, он отражается и попадает в приёмник, создавая электрический сигнал. Расстояние между излучателем и препятствием определяется временем возвращения сигнала.
Прогресс заключается в скорости и сверхвысокой точности лидара, который помогает автомобилю определять обстановку впереди себя в режиме реального времени.
Лидар включает в себя четыре лазерных диода и проецирует их луч на треугольную призму с двумя отражающими поверхностями. Непрерывно вращаясь, зеркала сканируют угол 145 градусов 25 раз в секунду и направляют отражённые лучи в оптический приёмник.
Вращение зеркал «отслеживает» датчик угла поворота NTN-SNR, который состоит из магнитного кольца с двумя дорожками, установленного на двигателе ротора зеркал, а также неподвижного сенсора, измеряющего угловое положение ротора.
NTN-SNR разработал высокоточный сенсор с более, чем 5000 импульсов за оборот и точностью измерения до десятой доли градуса. Благодаря второй магнитной дорожке, контрольный импульс определяет абсолютное угловое положение зеркала и подтверждает его на каждом обороте. Такая высокая точность была обязательным требованием к магнитному сенсору, который по цене и прочности выигрывает по сравнению с оптическим сенсором.
Система формирует 3D-изображение окружающей обстановки автомобиля с точностью до нескольких сантиметров. Измерения, полученные при каждом сканировании местности, сравниваются между собой, позволяя определять и относительную скорость объектов.
Valeo’s SCALA – первый лидар с подобными характеристиками, предназначенный для массового производства. Интерес к данному устройству, помимо Audi, проявили и другие автомобильные бренды, приступив к тестовым испытаниям. После запуска массового производства в 2017 году, ежегодный выпуск датчиков NTN-SNR превысит 150 000 штук. Уже начата совместная работа NTN-SNR и Valeo над вторым поколением лидаров.
