Műegyetemi tudás révén jön létre az önvezető autók digitális iker környezete

A konzorciális részvétvevőkkel megvalósuló program egyedülállóan komplex, az autonóm járművek tesztelésének és működésének támogatására alkalmas rendszer megalkotását eredményezheti.

„A sofőr nélküli vagy intelligens járművek szenzoraikkal a környezetből begyűjtik az adatokat, majd ezeket összesítve indulnak el és haladnak az úton. Mi a folyamat modelljét oly módon egészítettük ki, hogy az autó által megkapott, valamint a környező infrastruktúrában kihelyezett szenzorok által beszerzett információkat egy központi felhő alapú rendszer dolgozza fel, ami gördülékenyebb vezérlést tesz lehetővé” – emelte ki a bme.hu kérdésére Tihanyi Viktor, a BME Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar (KJK) Gépjárműtechnológia Tanszékének adjunktusa, a közelmúltban a szakterülethez kapcsolódóan elnyert NKFIH-pályázat szakmai vezetője.

Az „Osztrák-magyar kétoldalú kutatásfejlesztési és innovációs projekt együttműködések előkészítésének támogatására az önvezető járművek fejlesztéséhez kapcsolódóan” című pályázatban három ausztriai, valamint a BME és a Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft. konzorciuma vesz részt az autonóm járművek tesztelésére és működtetésére alkalmas digitális környezet létrehozásának előkészítésére, amelyre a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH) százmillió forintot biztosít. A program további magyarországi partnerei a Magyar Közút, a Budapest Közút, az Ericsson, és a Magyar Telekom.

A feladatot Magyarországon a zalaegerszegi ZalaZONE is támogatja egyedülálló környezeti, szakmai lehetőségeivel. A későbbi megvalósítás során a járműipari tesztpálya egy első mérföldköve lehet a rendszer próbájának.

A pályázat első fázisa során a konzorcium megvalósíthatósági tanulmányt készít az autonóm járművek tesztelését, majd azok működését támogató központi rendszer-architektúra kialakításának lehetőségeiről. A fejlesztés a környezet egy digitális másolatát hozná létre valós időben, amelyhez a legkorszerűbb technológia szükséges. Ilyen komplexitású rendszer jelenleg sehol sincs a világon, megvalósítása esetén Magyarországon és a régióban elsőként jöhetne létre olyan program, amely az autonóm jármű kutatásainak szempontjából unikális eredmény lenne.

„A jelenlegi fejlesztéseknél főként a járművek gyűjtik az adatokat és állítják össze saját maguk számára a környezeti modellt, akár a más járművektől kapott adatokra is építve. A mi elképzelésünk szerint egy központ fogja kezelni az egészet, így nem kell minden autónak külön elvégeznie a teljes környezeti modell előállításához szükséges számításokat. A másik fontos mozzanat, hogy ez az architektúra nemcsak az egymással kommunikáló autonóm vagy intelligens járműveket támogatja, hanem a hagyományosakat is képes kezelni. Az infrastruktúra szenzorai – ezek például a pálya mentén kihelyezett érzékelők lehetnek – meg tudják állapítani, hol vannak az ilyen típusú autók. Ez a jelzőrendszer jóval pontosabb képet biztosít a környezetről” – ecsetelte a szakember.

E felhő alapú rendszer alapja egy ún. dinamikus térkép – vagy digitális iker –, ami virtuálisan leképezi a világot. Alsó rétegeit a statikus térképre vonatkozó adatok képezik – ez lehet például az út nagy pontosságú 3D modellje. E fölött lehetnek olyan rétegek, mint például a sáv felfestése, vagy egy hídnak az absztrakt leírása. Erre kerülnek a forgalomra, vagy egy útfelújítás körülményeire vonatkozó adatok. A térkép legfelső rétegét a dinamikus adatok képezik: például hol helyezkedik el az éppen közlekedő jármű. A végső eredmény egy valós idejű – azaz a környezeti mozgásokat 100 milliszekundum alatti késleltetéssel lekövető – dinamikus térkép, azaz a környezet digitális másolata. „Ilyen rendszert ebben a formában még senki nem épített, így számos kihívással kell megküzdenünk: a modellnek nemcsak műszakilag kell rendben lennie, hanem biztonsági szempontból is. Esetünkben a járműipar és az informatika szabványai között óriási különbségek lehetnek, amelyeket „össze kell fésülnünk.” Egy autón belül a gyártók könnyen megvalósíthatják a saját rendszereik összehangolt működését, de ez nem szükségképpen működik a más rendszerekkel való kommunikáció során. Ugyanakkor külön foglalkozunk szabványok, előírások, jogszabályok vizsgálatával, hiszen ezek is számos kihívást tartogatnak” – jegyezte meg Tihanyi Viktor, elárulva azt is: a tervek szerint a felhőben lementett adatokat többféle módon használhatják fel, így például balesetek rekonstruálásánál is.

A felhőből származó elkészült környezetmodellt az önvezető autónak elküldve az nemcsak a saját szenzorai, hanem azokat kiegészítve a felhőben létrejött modell segítségével is tudna navigálni. Kissé távolabbi cél, hogy a felhőrendszer maga irányítsa a járművet, ezt megelőzően a rendszert a járműfejlesztésében, vagy például a pályákon történő tesztelésben is lehet alkalmazni.

A pályázati kiírás szerint az első fázis célja egy megvalósíthatósági tanulmány készítése, amely nemcsak irodalomkutatást jelent, hanem két kísérletet is magában foglal.

Az első egy ún. mérési kampány volt, amit az M86-os autóúton végeztek: egy 3,5 km-es szakaszt teljesen elzárták a forgalomtól, a szakemberek pedig kihelyezték az infrastruktúra-szenzorokat az út mellett elhelyezett portálokra. Csak olyan járművek vettek részt a mérésben, amelyek mindegyike centiméter, valamint milliszekundumos pontosságú GPS-el volt felszerelve és minden, a fejlesztéshez szükséges adatot rögzítettek. A gyűjtött információk segítségével később offline üzemmódban tudják tesztelni, vizsgálni a rendszer funkcionális működését. A négy napon át tartó mérés ritka lehetőségét a külső partnerek is kihasználták a saját járműveik környezetérzékelő rendszereinek vizsgálatához.

 Önvezető járművek tesztelése az M86-os úton 2020-ban (Forrás: Krizsán Csaba/MTI)

A pályázathoz tartozó másik kísérleten jelenleg is dolgoznak a szakemberek: ez egy olyan valós idejű rendszer felépítése, aminek alapját az egyetemi campusról már rendelkezésre álló, pontfelhőből, illetve vektorizált adatokból álló 3D térkép képezi, valamint a játékfejlesztők által használt Unity 3D-s szoftverkörnyezetet is felhasználják. „E kísérlet célja, hogy a kihelyezett infrastruktúra szenzorok, valamint egy környezetérzékelő rendszerekkel felszerelt járművünk adataira alapozva egy első, egyszerűsített, azonban már valós időben működő rendszert hozzunk létre, melyben szenzorfúzió segítségével, egyelőre a gyalogosok mozgását monitoroznánk.. Ha valaki besétál az érzékelők hatósugarába, a személy digitális változatát megjeleníti a rendszer. Az összegyűjtött adatokat fuzionálni kell: ha két különböző szenzor érzékeli ugyanazt az autót – vagy esetünkben a gyalogost –, a modellünkben nekünk tudnunk kell, hogy ugyanarról van szó” – mondta a szakmai vezető.

A BME Campus szimulált képe

A több lépcsős projektcsomag első fázisának – a megvalósíthatósági tanulmány – munkájában a Műegyetem részéről csaknem húsz kutató, főként járműmérnökök és informatikusok, köztük doktoranduszok és mesterképzéses hallgatók vesznek részt.

„Az összes feladat izgalmas tudományos vizsgálódást ígér. A megvalósíthatósági tanulmány elkészítése után újabb pályázatokban szeretnénk részt venni. Az 5G terület robbanásszerű fejlődését jelzi, hogy tavaly, a ZalaZONE tesztpálya megnyitóján a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem a Magyar Telekommal és az Ericssonnal közösen készített egy demot egy kísérleti 5G hálózaton, ma már számos helyen az országban publikus 5G hálózatok is hozzáférhetők. (Az eseményről a bme.hu  is beszámolt – szerk) Mivel a projektben mobilszolgáltató partnereink vannak, az 5G kommunikációs technológia által nyújtott lehetőségekre erősen építünk.. Nagyot álmodtunk az elején: a rendszer végleges kiépítése előreláthatólag még vagy tíz évnyi munkát ad nekünk” –  vetítette előre Tihanyi Viktor.

HA-GI
Fotó: Philip János