Эрнст Дикманнс - Ernst Dickmanns
Эрнст Дикманнс | |
|---|---|
| Родился |
4 января 1936 г. |
| Национальность | Немецкий |
| Альма-матер | RWTH Ахенский университет |
| Известен | Автономный автомобиль |
| Научная карьера | |
| Поля | Робототехника и искусственный интеллект |
| Учреждения |
Центр космических полетов им. Маршалла , Университет Бундесвера, Мюнхен |
Эрнст Дитер Дикманнс - немецкий пионер динамического компьютерного зрения и беспилотных автомобилей . Дикманнс был профессором Мюнхенского университета Бундесвера (1975–2001) и приглашенным профессором в Калифорнийском технологическом институте и Массачусетском технологическом институте, преподавая курсы по «динамическому зрению».
биография
Дикманнс родился в 1936 году. Он изучал аэрокосмическую промышленность и аэронавтику в RWTH Aachen (1956–1961), а также технику управления в Принстонском университете (1964/65); с 1961 по 1975 год он был связан с Немецким центром аэрокосмических исследований (ныне DLR ) Оберпфаффенхофен , работая в области динамики полета и оптимизации траектории . В 1971/72 году он работал в качестве постдока по исследовательской работе с НАСА - Центр космических полетов им. Маршалла , Хантсвилл (возвращение на орбиту). С 1975 по 2001 год он работал в UniBw в Мюнхене, где он инициировал «Institut fuer Flugmechanik und Systemdynamik» (IFS), Institut fuer die «Technik Autonomer Systeme» (TAS) и исследовательскую деятельность в области машинного зрения для управления транспортными средствами.
Новаторская работа в области автономного вождения
В начале 80-х его команда оборудовала фургон Mercedes-Benz камерами и другими датчиками. 5-тонный фургон был модернизирован, чтобы можно было управлять рулевым колесом , дроссельной заслонкой и тормозами с помощью компьютерных команд, основанных на оценке последовательностей изображений в реальном времени. Было написано программное обеспечение, которое переводило сенсорные данные в соответствующие команды вождения. Из соображений безопасности первые эксперименты в Баварии проводились на улицах без движения . В 1986 году автомобиль-робот «VaMoRs» сумел двигаться сам по себе и к 1987 году был способен двигаться со скоростью до 96 километров в час (60 миль в час).
Одна из самых серьезных проблем при высокоскоростном автономном вождении возникает из-за быстро меняющихся визуальных уличных сцен. Тогда компьютеры были намного медленнее, чем сегодня (~ 1% от 1%); поэтому требовались сложные стратегии компьютерного зрения, чтобы реагировать в реальном времени. Команда Дикманнса решила проблему с помощью новаторского подхода к динамическому видению . С самого начала использовались пространственно-временные модели, получившие название «четырехмерный подход», которые не требовали сохранения предыдущих изображений, но, тем не менее, позволяли получать оценки всех трехмерных компонентов положения и скорости. Контроль внимания, включая искусственные саккадические движения платформы с камерами, позволил системе сосредоточить внимание на наиболее важных деталях визуального ввода. Фильтры Калмана были расширены для получения перспективных изображений и использовались для обеспечения надежного автономного вождения даже в присутствии шума и неопределенности . Обратная связь ошибок прогноза позволила обойти (плохо обусловленную) инверсию перспективной проекции с помощью аппроксимации методом наименьших квадратов.
Когда в 1986/87 г. европейская автомобилестроительная промышленность инициировала проект EUREKA «Программа повышения эффективности и беспрецедентной безопасности движения в Европе» ( PROMETHEUS ) (финансирование в пределах нескольких сотен миллионов евро), первоначально запланированная автономная боковая руководство с помощью скрытых кабелей было отброшено и заменено гораздо более гибким подходом машинного зрения, предложенным Дикманнсом и частично воодушевленным его успехами. Участвовало большинство крупных автомобильных компаний; то же самое сделали Дикманнс и его команда в сотрудничестве с Daimler-Benz AG. За следующие 7 лет был достигнут значительный прогресс. В частности, автомобили-роботы Дикманнса научились ездить в пробках в различных условиях. Сопровождающий человек-водитель с «красной кнопкой» позаботился о том, чтобы роботизированный автомобиль не вышел из-под контроля и не стал опасным для населения. С 1992 года вождение в общественном транспорте было стандартом в качестве последнего шага в реальных испытаниях. Несколько десятков Transputers , особая разновидность параллельных компьютеров , использовались для удовлетворения (по стандартам 1990-х годов) огромных вычислительных требований.
Две кульминационные точки были достигнуты в 1994/95 году, когда модернизированный автономный Mercedes-Benz S-класса Дикманнса провел международные демонстрации. Первой была заключительная презентация проекта PROMETHEUS в октябре 1994 года на автостраде 1 недалеко от аэропорта Шарль-де-Голль в Париже. С гостями на борту парные автомобили Daimler-Benz (VITA-2) и UniBwM ( VaMP ) проехали более 1000 километров (620 миль) по трехполосному шоссе в стандартном интенсивном потоке со скоростью до 130 километров в час ( 81 миль / ч). Продемонстрировано движение по свободным полосам, движение колонн с выдерживанием дистанции в зависимости от скорости, а также смена полосы движения влево и вправо с автономным обгоном; последнее потребовало интерпретации дорожной сцены также в задней полусфере. Для этого параллельно использовались две камеры с разным фокусным расстоянием для каждого полушария.
Второй точкой кульминации стала поездка осенью 1995 года на расстояние 1758 километров (1092 мили) из Мюнхена в Баварии до Оденсе в Дании на встречу по проекту и обратно. Как продольное, так и боковое наведение выполнялись автономно с помощью зрения. На шоссе робот достиг скорости, превышающей 175 километров в час (109 миль в час) (на автобане нет общего ограничения скорости ). Публикации исследовательской группы Дикманна показывают, что среднее расстояние автономного движения без сбросов составляет ~ 9 километров (5,6 миль); Самый длинный участок с автономным движением достиг 158 километров (98 миль). Более половины необходимых перезагрузок были выполнены автономно (без вмешательства человека). Это особенно впечатляет, учитывая, что в системе использовались черно-белые видеокамеры и не моделировались такие ситуации, как дорожные строительные площадки с желтой разметкой полос движения; перестроения на скорости более 140 километров в час (87 миль в час) и другие транспортные средства с относительной скоростью более 40 километров в час (25 миль в час) были обработаны. Всего было достигнуто 95% автономного вождения (по расстоянию).
В период с 1994 по 2004 год более старый 5-тонный фургон «VaMoRs» использовался для развития навыков, необходимых для вождения по сети второстепенных (также незащищенных) дорог и для вождения по пересеченной местности, включая избежание таких препятствий, как канавы. Съезд на перекресток неизвестной ширины и углов пересечения потребовал больших усилий, но был достигнут с помощью «многофокусного саккадического видения, основанного на ожиданиях» (EMS-vision). Это зрение позвоночного типа использует возможности анимации, основанные на знаниях о предметных классах (включая само автономное транспортное средство) и их потенциальном поведении в определенных ситуациях. Этот богатый фон используется для управления взглядом и вниманием, а также для передвижения.
Помимо наведения наземных транспортных средств, также были исследованы приложения 4-D подхода к динамическому обзору для беспилотных летательных аппаратов (обычных самолетов и вертолетов). Автономные визуальные заходы на посадку и посадки были продемонстрированы в компьютерном моделировании с объединением визуальных и инерциальных данных. Реальные автономные визуальные заходы на посадку незадолго до приземления были выполнены в 1992 году с двухвинтовым самолетом Dornier 128 из Университета Брауншвейга в аэропорту.
Еще одним успехом этой технологии машинного зрения стал первый эксперимент с визуально контролируемым захватом свободно плавающего объекта в невесомости на борту космического челнока Columbia D2 в 1993 году в рамках эксперимента DLR «Ротекс».
Смотрите также
использованная литература
- ^ Делькер, Янош (2018-07-19). «Человек, который изобрел беспилотный автомобиль (в 1986 году)» . Политико . Проверено 24 июля 2018 .
- ^ "сервер не работает" . Архивировано из оригинала на 2007-10-10.
- ^ Dynamic Vision for Perception and Control of Motion , книга Эрнста Д. Дикманнса 2007 г.