Автор: Габибов Р.Ю.
Габибов Р.Ю. Аналитический обзор по методам моделирования транспортных объектов в Интеллектуальных Транспортных Системах (ИТС). В статье рассмотрены основные принципы, закономерности и тенденции развития интеллектуальных транспортных системах. На основании изложенных закономерностей также сделан прогноз роста числа ИТС в ближайшие 10 лет.
На сегодняшний день автомобиль представляет собой популярное устройство, которым пользуется большинство населения планеты. Даже если у вас нет личного автотранспорта, то общественным вы пользуетесь – это точно. Каким был первый в мире автомобиль и какими особенностями обладал?
На вопрос, кто создал первый автомобиль, ответ достаточно сложный, так как было множество разработок, ученые изобретали что-то похожее на авто. При этом некоторые пытались заявить о себе, а некоторые относились к славе чрезвычайно терпимо и просто изобретали.
Когда-то давно Леонтий Шамшуренков создал первый самоходный аппарат, который и считается прообразом современного авто.
В 1752 году Шамшуренков загорелся идеей создания «самобеглой коляски», в связи с чем ему пришлось переехать в Петербург, и уже через 5 месяцев им был создан четырехколесный экипаж, приводимый в движение мускульной силой двух человек. В основу действия его варианта механомобиля был положен принцип педального привода (подобное строение имеют двигательные механизмы велосипеда, мопеда, катамарана и т. д.). Это устройство способно развивать скорость около 15 км/ч и было оснащено прибором, измеряющим километраж.
Педально-приводная система, использованная в механомобиле Шамшуренкова долгое время являлась идеалом инженерного искусства в России. Два водителя должны были вращать ворот, запускающий привод и приводящий в действие колеса. Для пассажиров был сконструирован огороженный от водителей довольно просторный и комфортный отсек. Коляска могла развивать скорость до 15 км/ч, что для современного человека очень мало, но для жителей Москвы XVIII века представлялось головокружительным достижением.
Спустя она была улучшена в конструкциях самокатных машин, созданных И. П. Кулибиным, и в велосипеде разработки Е. М. Артамонова. Велосипед, построенный на Нижнетагильском заводе, был железным, имел вид двухколесной тележки с педальным приводом на переднее колесо и рулем, а переднее колесо было почти в три раза больше заднего. Колеса, расположенные одно за другим, скреплялись изогнутой металлической рамкой. Велосипед приводился в движение ногами путем поочередного нажима на педали, которые сидели на оси переднего колеса. Конструкция самоката была настолько прочна, что мастер смог совершить на нем нелегкое путешествие (со скоростью 10 км/ч) от Урала до Петербурга на коронацию Александра I Изобретение так удивило всех присутствующих и царя, что за создание велосипеда Артамонову со всем его потомством была дарована свобода от крепостной зависимости. Понравившееся чудо техники затем пополнило царскую коллекцию редкостей, после чего было забыто. Второе рождение велосипеда, как, впрочем, и его названия (в переводе с латинского «велосипед» – «быстрые ноги»), состоялось в 1808 году в Париже. Сейчас велосипед Артамонова хранится в Нижнетагильском краеведческом музее, а его точная копия – в Политехническом музее в Москве.
В 1883 году был создан самый первый мировой аппарат, работающий на бензиновом двигателе. Его создателем стал Готлиб Даймлер. А уже через несколько лет инженер Карл Бенц разработал самый первый автомобиль на трех колесах, оснащенный бензиновым двигателем, он и стал прототипом современных транспортных средств.
Только Карл Бенц выполнил все четыре условия, поэтому стал полноправным обладателем звания конструктора первого в мире автомобиля. Эти условия были следующими:
Благодаря соблюдению указанных условий, Карл Бенц стал первым изобретателем машин, однако в свою очередь стоит еще раз отметить, что именно Готлиб Даймлер первый придумал бензиновый двигатель.
В составе работников предприятия Даймлера находился Вильгельм Майбах, он уже в те годы был гением инженерной мысли. Именно ему суждено было впоследствии стать одной из авторитетных величин в автопромышленности всего мира. Одновременно с компанией, которая принадлежала Даймлеру, на немецком рынке с успехом работала фирма с названием Benz & Cie, этой компанией владел Карл Бенц.
Даймлер умер в 1900 году и Вильгельм Майбах был вынужден взять на себя бразды правления компанией. И уже через год после этого им был сконструирован автомобиль, который имел четыре цилиндра и развивал мощность в тридцать пять л. сил. Модель получила свое название в честь имени дочери одного из совладельцев компании, прославленного гонщика Э. Еллинека – Мерседес. И с того самого времени все автомобили, которые производятся на Daimler-Motoren-Gesellschaft имеют общее название Mercedes.
В 1926 году произошло слияние "Даймлер" и "Бенц", двух крупнейших автомобильных корпораций, в результате машина была переименована в "Мерседес-Бенц".
Первый истинный технологический рывок вперед для автомобилей пришёл в 1911 году, когда автомобильные компании начали устанавливать электрические стартеры в транспортные средства. Далее в 1925 году появился первый прикуриватель, а еще спустя 5 лет автолюбители смогли заполучить в свои автомобили радио (в 1930 году). В 1984 году автомобили стали оснащаться подушками безопасности без которых сейчас невозможно представить любой автомобиль.
И после этого настоящие удобства для водителей начали стремительно появляться. В 1985 году в автомобилях появились магнитолы с компакт-дисками, а в 1994 году - компьютерная диагностика на приборной панели, а в 1995 году - системы GPS-навигации. Затем в 2000-х годах автомобили начали оснащаться портами USB и связью Bluetooth, более поздняя из которых была настоящим предшественником связанных автомобилей сегодняшнего дня.
В настоящее время автопроизводители соединяют свои транспортные средства двумя способами: встроенными и привязанными. Встроенные автомобили используют встроенную антенну и набор микросхем, в то время как привязанные соединения используют аппаратное обеспечение, позволяющее драйверам подключаться к своим автомобилям через свои смартфоны.
Кроме того, интеграция приложений становится обычным явлением в сегодняшних автомобилях. Карты Google и другие средства навигации начали заменять встроенные GPS-системы. Такие приложения, как GasBuddy, показывают водителя, где он или она могут найти самое дешевое топливо в своей области. Музыкальные приложения, такие как Spotify, устраняют необходимость использования традиционного или даже спутникового радио.
Возможно, самым значительным примером интеллектуализации автомобиля сегодня является вторая часть «генерального плана» Теслы, о чем говорил генеральный директор Илон Маск. Электромобильный гигант планирует создавать солнечные крыши со встроенным аккумулятором, создавать автомобильные технологии, которые «в десять раз безопаснее», чем ручное вождение, и осуществлять совместное использование автомобилей, что позволит владельцам Tesla зарабатывать деньги.
Говоря о смарт-карах, то ожидается, что это будет следующая волна инноваций в интеллектуализации автомобильного транспорта. И это изменение уже началось.
Шаг первый – внедрение функции автопилот, что позволяет автомобилям «водить себя» в пробках, анализируя переулок впереди и двигаясь соответствующим образом.
Второй шаг – функция удаленного помощника, возможность фактически вызвать автомобиль в небольшом пространстве (например, гараже) через смартфон, смарт-часы или брелок.
Третий шаг создание системы контроля полосы движения (Lane Departure Warning System «LDWS»)), а также использование слепого пятна для переключения полос движения.
Уже сейчас рынок может предложить удачные примеры использования таких технологий, которые обеспечивают дополнительный комфорт от вождения.
Ранее эксклюзивная для дорогостоящих и премиальных седанов система медленно перекочевала в стан бюджетных и семейных типов автомобилей, предлагая свой функционал почти любому автовладельцу.
Система оказывает содействие водителю двумя способами: пассивным и активным. Первый способ направлен на предупреждение водителя, если он начинает отклоняться с выбранной им полосы движения. Второй – активный вместе с первым, автоматически осуществляет корректировку направления движения.
Система LDW может стать незаменимым помощником и «ангелом-хранителем» многих автовладельцев. От ситуаций, которые могут возникнуть за рулем, не застрахован никто, тем более, что участников дорожного движения на дорогах сейчас увеличивается с каждым днем. Необходимо всего несколько секунд, чтобы ситуация от «обычной» стала «аварийной», и как раз эти секунды бывают определяющими.
Однако, следует учитывать, что неправильно настроенная система определения может быть слишком назойливой и реагировать даже на малейшие кочки автомобиля, связанные с неровностью дорожного полотна. Помимо этого, некоторые датчики определения дороги плохо реагируют на затертую некорректную дорожную разметку, а заснеженная дорога является причиной многих сбоев в работе и неправильного функционирования системы.
Шаг четвертый - это полностью беспилотные автомобили, которые не требуют водителя за рулем или даже рулевого колеса вообще. Ожидается, что эти автомобили выйдут на рынок после 2020 года и будут развиваться на протяжении 10 лет.
Чтобы быть полностью автономным, автомобилю нужны многочисленные датчики, включая радиолокационные датчики (короткие и дальние расстояния), ультразвуковые датчики, камеры (видимые, NIR, LWIR), LIDAR) и датчики мертвого отсчета ... По словам аналитиков Yole, пакет автономии ", который будет найден в 2030 году сегодня между 10 000 и 15 000 долларов США.
Основная временная шкала соответствующей модели и вехи оборудования автопилота:
Каждые 2 года в 1.5 раза!!!
Технологии активно проникают практически во все сферы жизни человека, поэтому не удивительно, что конкуренция между Apple и Google с недавних пор перешла в плоскость автомобильных платформ. Каждый производитель предложил собственное решение для интеграции смартфонов с бортовыми информационно-развлекательными системами – CarPlay и Android Auto.
Уже в 2021 году на дорогах должны появиться первые полностью автономные автомобили, обещают автопроизводители. Ford планирует выпустить машину на автопилоте в 2026 году. В будущем прибыль автопроизводителей меньше будет зависеть от продаж автомобилей и выпуска новых моделей. Им придётся придумывать, как монетизировать новый способ вождения и свободное время водителей, которым больше не нужно будет держать руки на руле и следить за дорогой.
Одни прогрессивные автопроизводители вроде Toyota, Intel и Mercedes-Benz уже открывают специальные подразделения, а другие заключают партнёрства с технологическими компаниями — так поступили BMW и Baidu, Fiat Chrysler и Waimo (компания корпорации Alphabet), General Motors и Lyft, Volvo и Uber. Кроме того, компании делают стратегические инвестиции в стартапы: так, Toyota год назад инвестировала в Uber, который, в свою очередь, приобрёл стартап Otto (автопилотируемые грузовики) и открыл подразделение по разработке автономных автомобилей.
Одна автономная машина будет производить 4000 ГБ данных в день (в среднем автомобиль будет проводить в дороге один час) по оценкам Intel. Для сравнения — сейчас человек производит около 650 МБ данных в день, а к 2020 году этот показатель вырастет только до 1,5 ГБ.
С помощью машинного обучения, искусственного интеллекта и data science эти данные используют для создания новых сервисов или улучшения существующих продуктов. Нас ждёт взрывной рост персонализированных технологий, повышение безопасности, дешёвая страховка, более экономичный расход топлива и другие удобства.
Автопроизводители превратятся в дата-компании с «серверами на колёсах». Они будут использовать информацию, чтобы настраивать потребительские сервисы в соответствии с предпочтениями пользователей. BMW iVentures и Toyota Research полгода назад уже инвестировали в стартап Nauto, он собирает информацию о вождении, чтобы обеспечить большую безопасность водителя и пассажиров. Цель стартапа — встроить свой продукт в автомобили на стадии производства. Так корпорации смогут обмениваться данными, которые индивидуально собирать долго и затратно. Многие делают это уже сейчас — конкурирующие автопроизводители делятся данными об окружающей среде и картографии, чтобы ускорить приход автономных машин.
Исследовательская служба Business Insider, ожидает, что в 2021 году 94 миллиона автомобилей будут так или иначе подключены к интернет. Это будет представлять собой совокупный ежегодный темп роста в 35% от 21 миллиона подключенных автомобилей в 2016 году.
Автопроизводители заметили растущую тенденцию и значительную коммерческую привлекательность для подключения своих автомобилей к различным интеллектуальным системам и по расчетам агенства BI Intelligence прогнозируется, что подключенные автомобили будут генерировать 8,1 триллиона долларов США в период с 2015 по 2020 год.
Это будет не просто автомобильный wi-fi, а и общественный транспорт - такой как автобусы и поезда, которые также будет трансформироваться благодаря IoT.
Идея машины будет пересмотрена, когда не станет водителей и внутри автомобиля окажутся только пассажиры. Наравне с software-as-a-service («программное обеспечение как услуга») появится automobile-as-a-service («автомобиль как услуга»). И степень удобства пассажиров станет главным параметром, по которому будут делить автомобили.
Производителям придётся столкнуться с тем, что лояльность к бренду уже не будет значить так много, как функциональность моделей и их лайфстайл-характеристики. Сейчас машина — статус и способ самовыражения, но в будущем автономность превратит её в центр гостеприимства: вместо повёрнутых в одном направлении кресел мы увидим внутри машин офисы, лаунджи и целые комнаты.
Чтобы спроектировать эти машины нового поколения и создать сервисы для них, потребуется очень много новых работников — дизайнеров, специалистов по UX и UI (пользовательский интерфейс), архитекторов и всех, кто переизобретёт опыт пассажира. У автопроизводителей поэтому становится популярен acquihiring — поглощение технологических компаний ради талантов сотрудников. В то же время корпоративная культура крупных автопроизводителей проигрывает атмосфере в небольших командах, действующих быстро и инновационно.
2021 год — это реалистичный срок запуска автономных машин с точки зрения технологий, но потребителям может показаться, что прогресс пришёл слишком быстро. Из-за недоверия людей к автономным машинам первые автомобили будут ездить в ограниченном пространстве — например, на территории университетов и кампусов компаний. Может быть, они появятся на некоторых маршрутах общественного транспорта или на линиях транспортных компаний в тех местах, где инфраструктура уже будет адаптирована к беспилотным автомобилям.
1. Аллилуева, Н. Интеллектуальные транспортные системы [Текст] / Н. Аллилуева, А. Григорьева // Технология защиты №1, 2015 г.
2. Treiber, М. Online traffic state estimation based on floating car data [Текст] / M. Treiber, A. Kesting // Conference MT-ITS in Dresden, Germany, 2013 г..
3. Блог Яндекса [Electronic resourse] / Интернет-ресурс. - Режим доступа : www/ URL: https://yandex.ru/blog/company/12695. - Загл. с экрана
4. Инфопедия [Electronic resourse] / Интернет-ресурс. - Режим доступа : www/ URL: https://infopedia.su/8xbbf5.html. - Загл. с экрана.
5. Драйв [Electronic resourse] / Интернет-ресурс. - Режим доступа : www/ URL: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f17.html. - Загл. с экрана