Создание коммерческого городского транспорта с интеллектуальной системой помощи водителю City Pilot

Соглашение № 075-10-2018-017 от 26.11.2018 г. на период 2017 – 2020 гг. с Министерством образования и науки Российской Федерации в целях реализации Федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы"

Руководитель проекта: доцент Университета Иннополис - Климчик А.С.

Индустриальный партнер: ПАО «КАМАЗ»

Средства субсидии: 140,2 млн. рублей

Внебюджетные средства: 58,9 млн. рублей

Собственные средства получателя субсидии: 4,5 млн. рублей

Цели проекта:
  • Разработка научно-технических решений в области компонентов транспортных средств с автоматизированным управлением движением, направленных на создание навигационных и интеллектуальных систем регулирования движением автоматизированных транспортных средств и их элементов.

  • Исследование, разработка и экспериментальная апробация коммерческого электрического городского транспорта (опытных образцов автомобилей «КОМПАС 4» и «КОМПАС 9») с интеллектуальной системой помощи водителю City Pilot с целью соответствия 3-му уровню по классификации ADAS (Advanced Driver Assistance Systems).

Согласно план-графику исполнения обязательств, запланировано 4 этапа научно-исследовательской работы:

1 этап. Выбор направления исследований.

2 этап. Прикладные научные исследования поставленных перед ПНИЭР задач.

3 этап. Экспериментальные разработки и исследования образца.

4 этап. Подведение итогов реализации проекта.

Результаты научно-исследовательской работы, полученные на 1 этапе:

Работы по данному ПНИЭР направлены на создание коммерческого городского транспорта с интеллектуальной системой помощи водителю City Pilot. Для этого на первом этапе ПНИЭР были проведены теоретического исследования по уточнению состава и наименования составных элементов экспериментальных образцов электрических автомобилей «КОМПАС 4» и «КОМПАС 9», а также теоретические исследования в части конструктивных решений для уточнения требований к составным элементам опытных образцов автомобилей «КОМПАС 4» и «КОМПАС 9». В данных разделах приведена классификация транспортных средств, рассмотрен состав и элементы различных гибридных автомобилей, рассмотрены их преимущества и недостатки. Помимо этого, в них содержатся сведения о стадиях развития электрических автомобилей, являющихся одним из объектов разработки, рассмотрены основные факторы их развития, требования, предъявляемые к ним, и стоящие задачи. Также приведена методика выбора конструктивных параметров электрического автомобиля, сведения о моделировании процессов разряда тяговых батарей. Это позволило определить составить структурную схему автомобилей проекта «КОМПАС» и описать их основные системы и компоненты.

Проведены исследования по подбору комплектующих для создания стенда и виртуального полигона, а также вспомогательного оборудования для обеспечения разработки и проведения опытных исследований. В ней показаны основные компоненты предполагаемого стенда, описан принцип его работы и рассмотрены потенциальные возможности. Реализация стенда и виртуального полигона является вычислительно ресурсоёмкой задачей, для решения которой подобраны наиболее подходящие компоненты.

Проведён кинематический и конечно-элементный анализ исходной конструкции автомобиля в сборе, результат которой позволяет оценить характеристики автомобиля, выбранного в качестве базового. Также разработаны программы и методики испытаний материалов несущей системы автомобиля проведены их испытания. Проведённые работы позволили разработать технические предложения на шасси автомобилей, а также разработать эскизную документацию для их создания.

Виртуальный полигон создаётся на базе трёх программных продуктов – Apollo, Unity и ROS с открытым исходным кодом. Также приведено описание существующих симуляторов.

Разработана математическая модель управления движением роботизированного городского автомобиля, для чего предварительно составлена динамика продольного и поперечного движения, рассмотрены основные системы управления. Приведены примеры построения систем управления для различных задач, выполняемых беспилотным автомобилем, а также приведён листинг разработанной системы управления и показана её эффективность.

Разработаны программы и методики испытаний материалов несущей системы автомобиля, с помощью которой проводились испытания материалов несущей системы автомобиля.

Проведён аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по проблеме обеспечения безопасности дорожного движения автомобильных транспортных средств с использованием автоматизированных процессов управления ТС. Рассмотрены основные компоненты систем транспортных средств с автоматизированными процессами управления, рассмотрены связанные и автоматизированные транспортные средства, средства их автоматизации и коммуницирования, а также управления силовым агрегатом. Также описаны элементы взаимодействующей с транспортными средствами инфраструктуры и вопросы, связанные с другими участниками движения. Рассмотрены вопросы, связанные с удалённым планированием и маршрутизацией, рассмотрены различные сценарии движения. Проведённый обзор включает почти 300 литературных источников.

Определены и обоснованы направления дальнейших исследований и разработок, выполняемых по ПНИЭР. Они сосредоточены прежде всего в создании надёжных систем локализации, маршрутизации и планирования, а также в создании устойчивой системы управления беспилотным автомобилем. Сложность их создания заключается в необходимости учёта большого количества факторов, включая погодные условия, условия освещённости, динамики и положения других участников движения, а также в их недетерминированности. Для определения и обоснования дальнейших исследований и разработок приведён обзор современного опыта по реализации различных программ, нацеленных на развитие беспилотного транспорта, проводимых в различных странах мира. Отметим, что все дальнейшие исследования и разработки должны сопровождаться большим количество экспериментальных тестов и проверок.

Проведены обширные патентные исследования по тематике проекта, позволяющие оценить новизну принимаемых решений и их эффективность.

Проведены мероприятия, на которых были представлены результаты, достигнутые в рамках выполнения первого этапа настоящего ПНИЭР.

Данный проект выполнялся в тесном сотрудничестве с ПАО «Камаз», с которым была разработана и согласована комплектность технической документации (ТД), разрабатываемой в рамках Договора № 01-2018 о софинансировании и дальнейшем использовании результатов исследований (проекта) от 16 мая 2018 г. Техническая документация содержит в себе технические предложения на шасси и  программно-аппаратный комплекс, программу и методики испытаний материалов несущей системы, программу и методики экспериментальных исследований опытных образцов автомобилей, программу и методику дорожных испытаний опытного образца автомобиля, программу и методику экспериментальных исследований ПАК автомобилей «КОМПАС 4» и «КОМПАС 9». Техническая документация также содержит эскизные проекты на разрабатываемые в данном проекте технические решения, а также документацию на разрабатываемое программное обеспечение.

Так же представлены результаты проведения теоретических исследований целевых функциональных характеристик программных и аппаратных подсистем, предназначенных для применения в системе помощи водителю City Pilot. Рассмотрены подсистемы контроля и планирования движения автомобиля в реальном времени, подсистема удалённого планирования и маршрутизации, подсистема бортового контроля и планирования в режиме реального времени. Также рассмотрена подсистема управления движения, подсистема принятия решений. Также рассмотрены основные проблемы и возможности для автоматизированных и связанных транспортных средств при реализации данных подсистем.

Для разработки математической модели для сбора и обработки информации, проведена разработка общей архитектуры системы сбора и обработки информации, рассмотрен применяемый фильтр Калмана, а также процедура слияния данных. Также показана реализация визуальной детекции объектов, обработки облака точек, а также рассмотрены два варианта реализации систем сбора и обработки информации.

В центре внимания

Сайт находится в технической разработке