CHƯƠNG III: THỬ NGHIỆM TRÊN XE TALOS
II. KẾT QUẢ CUỘC THI
2.1. Hoạt động trong sự kiện vòng loại quốc gia NQE
Sự kiện này bao gồm ba khu vực kiểm tra. Khu vực A thử nghiệm băng qua và sáp nhập vào giao thông. Khu vực B thử nghiệm chuyển hướng, đậu xe và vượt qua phương tiện đang dừng. Khu vực C kiểm tra giao nhau ưu tiên và lập kế hoạch khi đường tắc nghẽn. Sự kiện này cũng là cơ hội đầu tiên kiểm tra xe Talos trong một khóa kiểm tra được DARPA thiết kế. Ngày đầu tiên, chúng tôi đã kiểm tra khả năng của xe Talos không chỉ hoàn thành nhiệm vụ mà còn tương thích với các hệ thống tọa độ và quy ước RNDF.
Nhóm nghiên cứu MIT đã hoàn thành nhiệm vụ trong một ngày cho vòng loại 3 ngày đầu tiên và một chuỗi thử nghiệm gồm năm nhiệm vụ vào ngày thứ tư.
Bảng: Kết quả cho tất cả các bài kiểm tra NQE của Talos.
STT Ngày Lịch trình NQE Kết quả
1 T7-27-10 Thử nghiệm 1 khu vực B Hoàn thành
2 CN-28-10 Thử nghiệm 1 khu vực C Hoàn thành, nhưng đã đi xung quanh các rào cản.
3 T2-29-10 Thử nghiệm 1 khu vực A Hoàn thành: an toàn, nhưng chậm (7 vòng trong 24 phút).
4 T3-30-10 Thử nghiệm 2 khu vực B Thử nghiệm 2 khu vực C Thử nghiệm 2 khu vực A Thử nghiệm 3 khu vực B Thử nghiệm 3 khu vực C
Vẫn còn thực hiện, nhưng đã hết thời gian Vượt ra ngoài đường sau 2 lượt quay tại nơi tắc nghẽn.
Hoàn thành: an toàn và nhanh hơn (10 vòng trong 12 phút).
Hoàn thành.
Hoàn thành sau khi kết thúc lượt quay tại khu tắc nghẽn đầu tiên.
5 T4-31-10 --- ---
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE CHẠY TỰ ĐỘNG 59
Vượt qua thành công bài kiểm tra vòng loại và sau đó cuộc đua đã yêu cầu điều chỉnh lên cấp độ vĩ mô để quản lý chiếc xe trong các tình huống không chắc chắn:
Không tiến tới do tắc nghẽn đường so với lỗi nhận thức (như một lề đường không được phát hiện).
Không tiến tới do một chiếc xe đang xếp hàng phía sau vượt qua so với lỗi nhận thức (ví dụ như một lỗi vị trí làn xe).
An toàn so với hành vi quá thận trọng.
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3.10. Thử nghiệm đầu tiên khu B. (a) bản đồ đường nguy hiểm hiển thị địa hình nguy hiểm ngang con đường ở cuối khu vực. Dốc đứng trên làn đường thử thách được phát hiện như là một cái rãnh. (b) Vị trí làn đường không chắc chắn giữa các điểm kiểm soát thể hiện bằng cách nới giãn làn đường. (c) Vị trí mục tiêu đậu xe bên dưới phía trước. (d) Sự tắc nghẽn ảo được sử dụng để thực hiện hành vi vượt qua dẫn đến kết quả không mong muốn.
Sau khi rời khỏi dốc khởi hành, ranh giới từ khu vực khởi hành được nâng lên 15cm thành dốc đứng tạo nên làn đường thử thách. Dốc đứng này được chiếc xe phát hiện như một cái rãnh được hiển thị trong hình 3.10 (a). Để lái xe xuống dốc, chiếc xe đã tìm một
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE CHẠY TỰ ĐỘNG 60
tuyến đường khác để đi nhưng không thể thực hiện, cuối cùng việc chuẩn đoán đã nới giãn những ràng buộc để tránh xảy ra lỗi. Sau đó chiếc xe đã lái xuống con đường thử thách.
Hình 3.10 (b) Cho thấy cách hệ thống dựa trên nhận thức vị trí để định vị dữ liệu bản đồ RNDF. Làn đường phía trước của chiếc xe được nới giãn ra, sự giãn nở dừng lại tại những điểm điều khiển nhất định của làn đường.
Trong khi xe Talos cố gắng đậu, chúng tôi nhắm vào sự khác biệt đầu tiên trong cách giải thích RNDF của đội MIT và DARPA. Hình 3.10 (c) Cho thấy điểm mục tiêu của chiếc xe đang cố gắng di chuyển đến bãi đậu xe ở phía trước. Đối với các điểm đậu xe và các trạm kiểm soát khác, chúng tôi đã cố gắng đưa trung tâm chiếc xe vượt qua trạm kiểm soát. Để thực hiện điều này, chúng tôi đã đặt vị trí mục tiêu phía trước trạm kiểm soát để làm chiếc xe vượt qua trạm kiểm soát. Các vị trí của xe và các điểm đỗ xe cho thấy rằng DARPA chỉ đơn giản yêu cầu chiếc xe lái đến trạm kiểm soát trong thử nghiệm này. Phương thức lấy mẫu của kế hoạch RRT là giả định rằng điểm đậu xe thì trống. Các chỗ đậu xe đã chặn lại làm cho nhiều mẫu bị loại vì phần cuối của quỹ đạo không khả thi.
Đây là lý do tại sao xe Talos mất hơn một phút trong khu vực đậu xe. Trong cuộc đua cuối cùng, một chiến lược lấy mẫu mới đã được phát triển để xe Talos đến càng gần trạm kiểm soát trong chỗ đậu xe càng tốt, nó có thể được thực hiện nhanh hơn nhiều. Hình này cũng cho thấy một vài phát hiện chướng ngại vật ảo nhất thời được tạo ra trong khu vực đậu xe.
Để đảm bảo rằng xe Talos sẽ xếp hàng sau một chiếc xe đang di chuyển chậm nhưng vẫn vượt qua một chiếc xe cố định hoặc chướng ngại vật, hệ thống được thiết kế để tạo ra một con đường bên cạnh chướng ngại vật trên làn đường. Vì sau đó xe Talos sẽ tiến tới, nó sẽ đợi 10 giây để xác định liệu chướng ngại vật là một chiếc xe đang di chuyển chậm hay là một đối tượng đứng yên. Nếu đối tượng vẫn còn đứng yên, xe Talos sẽ bắt đầu thực hiện vượt qua. Hình 3.10 (d) cho thấy chiếc xe đang chờ để vào chế độ vượt qua bên cạnh một chiếc xe đã đậu. Độ cong của đường là nguyên nhân trực tiếp xuất hiện chướng ngại vật trên làn đường hơn là trường hợp thực sự. Xe Talos vào chế độ chuẩn đoán, giới hạn ranh giới đường đã nới giãn. Sau đó xe Talos vượt qua các phần còn lại của thử thách và hoàn thành nhiệm vụ. Lưu ý rằng những chiếc xe đã đậu và những chướng ngại vật vẫn còn xuất hiện sẽ được xem như những khu vực không khả thi ngoài giới hạn của chiếc xe.
Khu vực C thử nghiệm ưu tiên giao nhau và lập lại kế hoạch tắc nghẽn. Chiếc xe đã thực hiện rất tốt tại ngã tư , xử lý trong nhiều tình huống khác nhau. Hình 3.11 (a) cho thấy xe Talos nhận ưu tiên chính xác từ ba phương tiện giao thông trước khi đi về phía
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE CHẠY TỰ ĐỘNG 61
phương tiện thứ hai. Hình 3.11 (b) cho thấy xe Talos xếp hàng phía sau một phương tiện trước khi nhận ưu tiên tại giao lộ.
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3.11. Thử nghiệm đầu tiên khu C. (a) Giao điểm ưu tiên với bốn phương tiện giao thông. (b) Xếp hàng trước một ngã tư. (c) Cố gắng đi vòng qua tắc nghẽn. (d) Chế độ chuẩn đoán 1 cho phép chiếc xe đi vòng qua tắc nghẽn.
Lập lại kế hoạch tắc nghẽn sẽ là thách thức hơn. Xe Talos phát hiện và dừng chính xác tại vạch dừng [xem hình 3.11(c)]. Sau đó, nó lập trình cho chiếc xe lái vòng qua vùng tắc nghẽn. Sau một thời gian nhất định không thực hiện tiến tới, hệ thống sẽ nới giãn một vài giới hạn (tính toán khả năng vị trí đường được ước lượng kém) hoặc xác định tắc nghẽn thực sự và thực hiện quay đầu. Tại thời điểm thử nghiệm, các logic được thiết lập để nới giãn những giới hạn làn đường trước khi xác định tắc nghẽn, giả định rằng tắc nghẽn thực sự không vượt qua được. Phần 1.3 chứa logic chuẩn đoán này. Hình 3.11 (d) cho thấy không gian được nhận thức trong chế độ chuẩn đoán. Khi những giới hạn làn đường được giãn, con đường vòng qua tắc nghẽn là khó thực hiện nhưng vẫn có thể đi qua được, vì vậy xe Talos lái vòng qua tắc nghẽn và kết thúc nhiệm vụ.
Thử nghiệm khu vực A là kiểm tra khả năng gia nhập với các phương tiện giao thông do con người lái. Thử nghiệm chú trọng nhiều về khoảng cách an toàn. Vì vậy vào buổi
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE CHẠY TỰ ĐỘNG 62
chiều trước khi thử nghiệm, đội MIT đã xem xét lại, kiểm tra và sửa chữa. Logic được sử dụng để xác định an toàn khi gia nhập vào dòng giao thông.
Hình 3.12 (a) thể hiện việc theo dõi một chiếc xe đang tiếp cận từ phía bên phải với vận tốc 3,5 m/s, mặc dù được chắn bởi một chiếc xe nhưng việc theo dõi vẫn được thực hiện bởi các Radar và Lidar với vận tốc tương ứng là 3,9 và 4,3 m/s.
Mặc dù chế độ chuẩn đoán cho phép xe Talos hoàn thành thử nghiệm đầu tiên tại khu vực B, nhóm nghiên cứu đã quyết định sửa chữa các lỗi kỹ thuật để xe Talos kết thúc trong chế độ này và chỉ sử dụng nó như là một phương án cuối cùng. Trên thử nghiệm thứ hai tại khu vực B, rất nhiều lỗi được tìm thấy trong thử nghiệm đầu tiên đã được cố định, bao gồm cả độ dốc dẫn ra khỏi khu vực khởi hành và bãi đậu xe tại chỗ vị trí trước trạm kiểm soát.
Hình 3.12. Thử nghiệm đầu tiên khu vực A, (a) thực hiện phương pháp tiếp cận chiếc xe bên phải, (b) mật độ phương tiện cao làm xe chờ lâu.
Trên đường qua thử thách, xe Talos bị mắc kẹt do gặp phải làn đường hẹp, các đối tượng ảo được sử dụng tác động đến hành vi vượt qua của chiếc xe và lỗi này không cho phép xe Talos thực hiện chế độ vượt qua vì xe không nằm hoàn toàn trong làn đường ước tính, thể hiện trong hình 3.13 (e). Xe Talos sau đó lên kế hoạch quay đầu và tiếp cận từ hướng ngược lại. Hình 3.13 (a) và (b) hiển thị tuyến đường dự kiến ban đầu và các tuyến đường thay thế thông qua các thử thách từ hướng ngược lại. Xe Talos hoàn thành thử thách theo hướng ngược lại và sau đó vòng lại lần nữa để kiểm tra vị trí va chạm ban đầu.
Hình 3.13 (c) cho thấy các tuyến đường dự định vì lúc này tắc nghẽn đã được loại bỏ.
Trên đường đi, xe Talos phát hiện một tắc nghẽn thực sự thể hiện trong hình 3.13 (f). Xe Talos hoàn toàn quay đầu và thực hiện kế hoạch thay đổi thể hiện trong hình 3.13 (d). Xe Talos tiếp tục hành trình nhưng với khoảng cách xa hơn và nó đã hết thời gian trước khi hoàn tất hành trình.
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE CHẠY TỰ ĐỘNG 63
(a) (b) (c) (d)
(e) (f)
Hình 3.13. Khu vực B thử nghiệm lần hai, (a), (b,) (c) và (d) cho thấy kế hoạch định hướng xếp hàng. Sau khi một tắc nghẽn được công khai trong cuộc đua, xe Talos cố gắng đạt đến trạm kiểm soát từ hướng đối diện. (e) xe Talos không thể vào chế độ vượt qua bởi vì kết quả ước lượng làn đường kém và xe không nằm hoàn toàn trong làn. (f) xe Talos phát hiện tắc nghẽn là thực sự và quay đầu hoàn toàn.
Trong thử nghiệm thứ hai ở khu vực C, một tắc nghẽn thực sự được đưa vào làm xe Talos quay đầu hoàn toàn thay vì lái xe vòng qua tắc nghẽn. Tuy nhiên trong lượt quay thứ hai một ước lượng làn đường kém và khu vực hạn chế được tạo ra ở phía bên hông của tắc nghẽn bởi các chướng ngại vật. Cuối cùng, xe Talos cũng vào chế độ chuần đoán và thực thi với một khu vực hạn chế đã giảm và giới hạn làn đường cũng nới giãn. Thật không may, khi xe Talos quay đầu thành công, bộ đếm giờ dừng lại đã kích hoạt và xe Talos cân nhắc lại sự lựa chọn tắc nghẽn. Nó quyết định dừng con đường hiện tại và thử tuyến đường ban đầu. Trong việc phục hồi chế độ, xe Talos đã kích hoạt lái xe trên lề đường để hoàn thành nhiệm vụ [thể hiện trong hình 3.14(b)].
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE CHẠY TỰ ĐỘNG 64
(a) (b)
Hình 3.14. Khu vực C thử nghiệm thứ hai. (a) tiến trình bị cản trở trong lần quay vòng thứ hai bởi các ước lượng làn đường kém và vùng hạn chế. (b) vào chế độ chuẩn đoán và quay vòng thành công.
Đối với thử nghiệm thứ hai tại khu vực A, làn đường an toàn để xe hòa vào giao thông đã giảm xuống còn 9 giây (ban đầu là 13s dẫn đến lương thời gian chờ đáng kể). Trình tự lập kế hoạch cũng được sửa đổi để bộ lập kế hoạch RRT có thể chuẩn bị con đường để xe Talos đi theo trong khi bộ định hướng chờ đợi các giao lộ vắng xe. Điều này cải thiện thời gian phản ứng của xe và kết quả tổng thể tốt hơn nhiều, thực hiện 10 vòng chỉ trong 12 phút. Hình 3.15 cho thấy một bức ảnh xe Talos và một ảnh chụp màn hình trong nhiệm vụ này.
(a) (b)
Hình 3.15. Khu vực A thử nghiệm lần hai, (a) xe Talos đang tìm khoảng trống nhỏ hơn thử nghiệm đầu. (b) bộ lập kế hoạch RRT đang làm việc trong khi đợi các xe đang lưu thông.
Hình 3.16 minh họa việc thực hiện của xe Talos trong thử nghiệm thứ ba tại khu vực B. Trong thử thách, các nút thắt được tạo trên đường đã được gỡ bỏ và việc đi qua đã
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE CHẠY TỰ ĐỘNG 65
không còn là trở ngại lớn. Xe Talos đã bị mắc kẹt trên lề đường một vài lần, có thể là do ước lượng đường không chính xác, nhưng cuối cùng cũng đã thực hiện tốt nhiệm vụ.
Trong trường hợp tốt nhất, bộ lập kế hoạch chuyển động sẽ tìm ra một quỹ đạo mới để mục tiêu nằm trong vòng lặp kế hoạch tiếp theo. Nếu kế hoạch tiến triển không được tìm thấy, chiếc xe bắt đầu phanh khẩn cấp. Thỉnh thoảng chiếc xe được đặt quá gần lề đường, vết xe đi ra khỏi lề đường không khả thi nhưng khu vực xung quanh chiếc xe không thay đổi.
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3.16. Thử nghiệm lần ba tại khu vực B, (a) không cần theo dõi làn đường vì thuật toán khoảng trống lề đường đã định vị làn đường. (b) quan sát theo dõi làn đường phục hồi thường xuyên, cung cấp một ước lượng làn đường luôn cải thiện. (c) không cần một chướng ngại vật thực tế, việc vượt qua vẫn sẽ xảy ra khi đối tượng chiếm đủ làn đường. Ở đây, chiếc xe đã đậu vẫn gây ra một hành vi vượt qua. (d) trong chế độ vượt qua, đối với những chiếc xe đã đậu thì dễ dàng thực hiện thao tác đi vòng. Nếu lề đường
TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE CHẠY TỰ ĐỘNG 66
cản trở quá trình di chuyển, chiếc xe sẽ như “con thuyền đắm”. Sau đó, bộ đếm thời gian đạt đến giới hạn định trước,lúc này lề đường được sử dụng với một chi phí cao thay cho tính không khả thi của đường và xe sẽ di chuyển được. Hình 3.16 (a), (b) chỉ cách ước lượng có thể thay đổi dựa trên dữ liệu mới nên phương pháp tiếp cận (lề đường và chướng ngại vật) đơn giản hơn được sử dụng.
Hình 3.17 Hoạt động của xe Talos trong thử nghiệm thứ ba. Sau khi phát hiện chính xác các rào cản, thời gian đầu khi thực hiện quay đầu, xe lái ra ngoài đường và ban điều hành yêu cầu đặt lại vị trí xe, sau sự can thiệp này, xe Talos đã hoàn thành mục tiêu thành công.
(a) (b)
Hình 3.17. Khu vực C thử nghiệm thứ ba. (a) Sau khi phát hiện chính xác các rào cản, Xe Talos bắt đầu quay vòng. Kế hoạch của bộ điều hướng được thay đổi. Xe Talos vào chế độ chuẩn đoán, lái ra ngoài đường. (b) sau khi can thiệp, xe Talos phục hồi lại và quay vòng lần hai trở nên tốt hơn.