Автономное транспортное средство команды BaseTracK в финале технологического конкурса «Зимний город»

Введение. В статье приводится обзор проводившегося в течение 2019 г. в России технологического конкурса «Зимний город», представляющего собой соревнование беспилотных автомобилей, движущихся в автономном режиме в зимних условиях, в том числе в условиях городской застройки, в тёмное время суток и с учётом особенностей эксплуатации автотранспорта в России. Одним из пяти финалистов конкурса стала команда BaseTracK, участвовавшая в конкурсе на электрическом микроавтобусе GazelleNextEVA. В статье приводятся и обосновываются технические решения, применённые в процессе подготовки к конкурсу и реализованные в экспериментальном автомобиле.

Цель исследования - разработка автономного колёсного транспортного средства для участия в технологическом конкурсе «Зимний город».

Методология и методы. Исследования проводятся на основе фундаментальных положений теории движения автомобиля, теоретической механики, электротехники, теории математического анализа, теории эксперимента, методов компьютерного моделирования, теории автоматизированного управления, методов синтеза систем управления и средств связи, методов обработки видеоинформации в системах технического зрения.

Результаты и научная новизна. Научной новизной является совокупность выбранных технических решений и методов настройки регуляторов траекторного управления и управления скоростью движения беспилотного автомобиля, обеспечивающих безопасное и эффективное движение в сложных городских зимних условиях. К отличительным особенностям реализованного проекта можно отнести отказ от использования лидарных технологий, использование оптимальных схем управления автомобилем в зависимости от постановки транспортной задачи, высокоточное картирование местности аэрофотосъёмкой.

Практическую значимость представляют описание уникального конкурса «Зимний город», не имеющего подобных аналогов в мире, полученные результаты, анализ практических ошибок, а также методология проектирования беспилотного автомобиля для сложных условий эксплуатации.

1. Saikin A.M., Bakhmutov S.V, Terenchenko A.S. et al. Tendency of creation of “driverless” vehicles abroad // Biosciences biotechnology research Asia. - 2014. -Vol. 11 (Spl. Edn.). - P. 241-246.

2. Eskandarian A. Handbook of Intelligent Vehicles. -Springer, 2012. - 1628 p.

3. Nonami K. et al. Autonomous control systems and vehicles - Intelligent unmanned systems. - Springer Japan, 2013. - 306 p.

4. Yurchevskiy A.A. The study of a car as an object of programmable control. - PhD (Eng.) Dissertation. - Moscow, 1968. - 211 p.

5. Buehler M., Iagnemma K., Singh S. The DARPA Urban Challenge: Autonomous Vehicles in City Traffic. -Springer, 2009. - 651 p.

6. Шадрин С.С., Иванов А.М. Аналитический обзор стандарта SAE J3016 «Системы автоматизированного управления движением АТС. Классификация, термины и определения» // Естественные и технические науки. - 2015. - Вып. 6 (84). - С. 305-308.

7. Шадрин С.С., Иванов А.М., Карпухин К.Е. Радикальное повышение безопасности дорожного движения интегрированием автономных колёсных транспортных средств в интеллектуальную транспортную среду // Вестник машиностроения. - 2018. - № 1. -С. 85-88.

8. Иванов А.М., Шадрин С.С. Автономные колёсные транспортные средства - проблемы развития технологий / Беспилотные транспортные средства: проблемы и перспективы: сборник материалов 94 международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров. - Нижний Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2016. - С. 39-43.

9. Технологические конкурсы UP GREAT - Зимний город. URL: https://city.upgreat.one (дата обращения: 01.06.2020).

10. Национальная технологическая инициатива. URL: https://goo.su/2d9r https://ra.wikipedia.org/wiki/Национальная_технологическая_инициатива (дата обращения: 01.06.2020).

11. Конкурсное задание - Зимний город. URL: https://upgreat.one/upload/iblock/8fa/Конкурсное%o20 задание%20-%20Зимний%20город.pdf (дата обращения: 01.06.2020).

12. Список команд «Зимний город». URL: https://upgreat.one/upload/iblock/269/Список_команд_Зимний_город.pdf (дата обращения: 01.06.2020).

13. Протокол жюри о победителях и призёрах технологического конкурса «Зимний город». URL: https://upgreat.one/upload/iblock/aec/jury_winter_city_protocol_28012020.pdf (дата обращения: 01.06.2020).

14. Технический регламент технологического конкурса Национальной технологической инициативы «Зимний город». URL: https://upgreat.one/upload/iblock/687/TR_winter_city_10.11.2019.pdf (дата обращения: 01.06.2020).

15. Ivanov A., Shadrin S., Popov N., Gaevskiy V, Kristalniy S. Virtual and physical testing of advanced driver assistance systems with soft targets // 2019 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT), IEEE. - DOI: 10.1109/EnT47717.2019.9030527.

16. Ivanov A.M., Shadrin S.S. System of Requirements and Testing Procedures for Autonomous Driving Technologies // 2020 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. - 819 012016. - DOI: 10.1088/1757-899X/819/1/012016.

17. Shadrin S.S. Geoinformation Support of Ground Vehicles’ Autonomous Driving // 2018 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. - 386 012013. - DOI: 10.1088/1757-899X/386/1/012013.

18. Shadrin S. Affordable and efficient autonomous driving in allweather conditions // FISITA World Automotive Congress 2018. - 2018.

19. Snider J.M. Automatic Steering Methods for Autonomous Automobile Path Tracking. - Robotics Institute, Carnegie Mellon University, Pittsburg. - 2009.

20. Falcone P et al. Predictive Active Steering Control for Autonomous Vehicle Systems. - IEEE, 2007.

21. Шадрин С.С. Методология создания систем управления движением автономных колёсных транспортных средств, интегрированных в интеллектуальную транспортную среду: дисс. ... д-ра техн. наук: 05.05.03. - М.: МАДИ, 2017. - 400 с.

22. РобоКросс. Полевые испытания беспилотных робототехнических систем. URL: https://www. russianrobotics.ru/competition/robocros/ (дата обращения: 01.06.2020).