Тест на IQ для дорог

Как смарт-технологии и Big Data меняют транспортную инфраструктуру

Какой должна быть инфраструктура для подключенных автомобилей, которых сегодня уже немало, и беспилотников, чье появление ожидается в недалеком будущем? Как на нее повлияет внедрение 5G? О том, как сегодня меняется IQ российских дорог, в статье RSpectr рассказывают эксперты. 


ПЛАТФОРМА БОЛЬШИХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДАННЫХ 

Разработка проекта федерального закона о государственной информационной системе (ГИС) «Автодата» должна была завершиться до конца 2020 года. Задача, которую поставили перед собой его создатели, – регулирование правоотношений участников оборота автомобильных и инфраструктурных данных, включая права собственности на них.

Как оказалось, создание первой в мире единой автоматизированной системы сбора, обработки и анализа такой информации – задача амбициозная и очень непростая. Она затрагивает интересы практически всех участников рынка: автопроизводителей, водителей, городских центров управления дорожным движением, организаций, проектирующих дороги и их обслуживающих, разработчиков интеллектуальных транспортных систем (ИТС) и операторов связи. Неудивительно, что работа над законопроектом еще не окончена.

ГИС «Автодата» создается для решения многоуровневых задач: повышения качества планирования транспортной инфраструктуры, роста эффективности строительства, качества ремонта и содержания дорог, улучшения организации и повышения безопасности движения. При этом у нее не будет функции оперативного реагирования на дорожно-транспортную ситуацию, пояснили RSpectr.com в НП «ГЛОНАСС». 

Предполагается, что участники движения будут предоставлять в ГИС данные динамики перемещения автомобиля (не персонализированные): текущие координаты, направление (курс), скорость и т.д. 

Помимо этого, системе нужны данные, характеризующие окружающую среду, – концентрация вредных веществ NOx*, твердых частиц, температура отработавших газов.

Поставщиками данных для ГИС «Автодата» являются телематические системы, встроенные в автомобили, ИТС и их подсистемы. Периодичность, с которой должна передаваться такая информация, не регламентирована. «Это зависит от многих факторов: от скорости передачи данных с подсистем ИТС и скорости передачи данных с телематических систем, установленных в автомобиле», – отмечают эксперты НП «ГЛОНАСС». Вопрос о том, кто по закону будет обязан передавать информацию в ГИС «Автодата», тоже остается открытым.

Какие именно данные планируется собирать с подсистем ИТС, рассказывает директор по маркетингу компании «Сател» Мария Мелконян. «Скорее всего, в недалеком будущем они будут передавать в ГИС “Автодата” данные об интенсивности трафика в разные временные периоды, погодных условиях и о состоянии дорожного покрытия, данные о движении спецтехники и общественного транспорта, о ДТП и зафиксированных нарушениях».

Генеральный директор IT-компании Omega Алексей Рыбаков отметил в разговоре с RSpectr, что благодаря единой платформе, возможно, удастся подготовить почву для появления умных дорог, а затем и беспилотных автомобилей. «Если “Автодата” сможет систематизировать такие данные, дать ответы на наболевшие вопросы о том, где самые хорошие или плохие дороги, где в первую очередь нужно менять покрытие, какие автомобили самые безопасные, а в каких срочно нужно что-то усовершенствовать, то это будет прорыв», – говорит эксперт.


ЗАЧЕМ НУЖНА ИТС 

Предназначение ИТС – автоматический поиск максимально эффективных сценариев управления как единичным автомобилем, так и транспортно-дорожным комплексом региона. Такие решения строятся на базе современных информационных, коммуникационных и телематических технологий. Они позволяют автоматизировать процессы управления трафиком и снизить количество ДТП.

В ИТС предусмотрены штатный и нештатный режимы работы. Второй активируется в случае, когда ситуация требует изменений в стандартную схему работы. 

В качестве примера М.Мелконян приводит необходимость оперативно отреагировать на ДТП или обеспечить проезд спецтранспорта.

Мария Мелконян, «Сател»:

– Выбирается режим работы системой на основе данных, поступающих с периферийных цифровых устройств: светофоров, детекторов транспорта, автоматических метеостанций, датчиков состояния дорожного полотна, пунктов взимания платы и весогабаритного контроля, видеокамер для мониторинга автомобильного потока, комплексов фотовидеофиксации нарушений ПДД.

Внедрение интеллектуальных транспортных систем для автоматизации процессов управления дорожным движением в городах с населением свыше 300 тысяч человек предусмотрено сразу несколькими федеральными проектами. В декабре прошлого года председатель правительства РФ Михаил Мишустин подписал распоряжение о выделении регионам более 172,3 млрд рублей на решение этой задачи в ближайшие три года. 

Такие проекты уже реализуются в разных уголках России. К примеру, специалисты компании «Сател» разработали, построили и ввели в эксплуатацию интерактивную коммуникационную систему с элементами интеллектуального управления на федеральных автомобильных дорогах М11 «Нева» (Москва – Санкт-Петербург), М4 «Дон» (Москва – Новороссийск), а также на дублере Курортного проспекта в Сочи.

По словам М.Мелконян, эти решения обеспечили автомагистрали оперативно-диспетчерской связью с интегрированной системой громкого оповещения и колоннами экстренного вызова помощи в тоннелях, что повысило уровень безопасности движения. Кроме того, компанией реализован крупный проект по обеспечению оперативно-диспетчерской связью пунктов взимания платы на Западном скоростном диаметре Санкт-Петербурга.

Внедрение интеллектуальных транспортных систем способствует повышению IQ автодорог, делает их более дружественными по отношению к участникам движения. А данные их разных подсистем имеют высокую ценность для анализа в ГИС «Автодата».

В то же время разработчики беспилотных автомобилей не считают информацию ИТС управления критически важной.

«Основная задача интеллектуальных транспортных систем – это управление потоками. С помощью камер и различных датчиков на некоторых автотрассах ведется мониторинг движения. При образовании, к примеру, затора, он позволяет заблаговременно направить часть автомобилей на другую дорогу, в объезд. В рамках ИТС города осуществляется также управление светофорами, освещением и т.д., – говорит руководитель департамента разработки беспилотных транспортных средств Cognitive Pilot Юрий Минкин. – А под умной дорогой обычно понимаются интеллектуальные дорожные знаки, которые передают свои показания, информацию транспортным средствам. Иными словами, системы управления потоками стоят над беспилотниками, исполняют роль продвинутого навигатора».


ЧЕГО ПОКА НЕ ХВАТАЕТ

Однако современные ИТС еще несовершенны. Одну из проблем обозначил старший менеджер проектов компании ICL Services Владимир Каюров: «Для формирования объективной картины транспортных потоков на периферии ИТС необходимо устанавливать и интегрировать большое количество сложных и дорогостоящих детекторов характеристик дорожного движения. Поскольку информация снимается точечно, только в местах их установки, картина все равно получается крайне неполной».

В настоящий момент оборудование, установленное на российских умных дорогах, работает в одну сторону: считывает дорожную ситуацию и после обработки данных предоставляет различные сервисы, отмечают эксперты НП «ГЛОНАСС». Хотя

в мире уже есть понимание, что обмен информацией должен идти в двух направлениях – от автомобиля к ИТС и от системы к автомобилю

Привести распространенную в России практику в соответствие с мировой мешает отсутствие признанных стандартов, регламентирующих создание такого рода систем; нет пока и стандартов, которые определяют порядок обмена данными между автомобилями и умной дорожной инфраструктурой. Впрочем, как рассказывают эксперты НП «ГЛОНАСС», нормативного единообразия не наблюдается и в мире: в одних странах используется стандарт C-V2X, в других – DSRC. И это сдерживает развитие умных дорог повсеместно.

И в этом смысле законопроект о ГИС «Автодата», в котором решается задача повышения качества данных, должен способствовать разработке необходимых стандартов.

На уровне стандартов должно осуществляться регулирование взаимодействие со смарт-дорогами полностью автоматизированных транспортных средств, убежден Ю.Минкин. «В будущем понадобится единый стандарт, описывающий передачу информации с умных знаков на все транспортные средства и общий для всех формат, в котором она должна осуществляться. В идеале такой стандарт должен быть общемировым, поскольку чем меньше “зоопарк” нормативов, тем проще и выше надежность. Но он понадобится в перспективе пяти-десяти лет, когда беспилотники получат массовое распространение, не раньше», – отмечает эксперт. По мнению Ю.Минкина, скорее всего, к этому времени мы вообще откажемся от знаков, они будут зашиты в карты автопилота, а передача будет требоваться для поправки. Автомобили сами будут распознавать препятствия, людей, переходящих дорогу, неавтоматизированные транспортные средства.


ДЛЯ БЕСПИЛОТНИКОВ ДОРОЖНЫЕ ДАННЫЕ – НЕ ГЛАВНОЕ

Разработчики автономных транспортных средств не испытывают острой потребности в умной дорожной инфраструктуре, считает Ю.Минкин. «Изначально было две концепции: первая предполагала взаимодействие умных автомобилей с интеллектуальной дорожной инфраструктурой. Вторая – сосредоточение интеллекта на борту автомобиля. Поскольку на развертывание и эксплуатацию такой инфраструктуры требуется очень много времени и средств, первая концепция не была реализована нигде, по крайней мере, в большом объеме», – поясняет свою позицию эксперт из Cognitive Pilot. 
К тому же  

подход, предполагающий взаимодействие беспилотного автомобиля с интеллектуальной дорогой, сдерживается отсутствием гарантированных каналов связи

Ведь какой бы умной ни была инфраструктура, сигнал с нее должен поступать на борт транспортного средства. Ю.Минкин отмечает, что надежность радиоканала, не гарантированного по определению, можно повысить за счет резервирования путем использования не одной, а четырех сим-карт: «Но если информация с умного светофора о запрещении движения не дойдет хотя бы до одного автомобиля, случится авария, что совершенно недопустимо. Вот почему мы как разработчики автономных транспортных средств пошли по второму пути, который обеспечивает требуемый уровень надежности. И сегодня главное наше требование к дорогам, чтобы они были нормальные – с разметкой, с понятной схемой движения, с целостным покрытием».

С ним соглашается В.Каюров. «Сегодня все производители беспилотников идут к максимальной независимости роботизированного автомобиля от каких-либо внешних систем. Такое транспортное средство само считывает дорожное полотно, дорожную разметку, распознает дорожные знаки, других участников движения, как транспорт, так и пешеходов», – говорит он.

Юрий Минкин, Cognitive Pilot:

– Сейчас все задачи по обеспечению автономного движения решаются на борту транспортного средства. Для повышения качества работы системы можно использовать дополнительную информацию. К примеру, дублировать распознавание сигнала светофора с помощью камеры автопилотом его передачей по радиоканалу. Но пока для нас все источники информации, находящиеся вне автомобиля, вторичны. Как только появятся стандарты в области умных дорожных знаков, мы будем выстраивать с ними взаимодействие.


ЧТО ИЗМЕНИТ 5G

Технология 5G позволит вывести взаимосвязь между беспилотным автомобилем и дорожной инфраструктурой на новый уровень. По словам Ю.Минкина, пятое поколение станет шагом вперед для решения этой задачи.

«Она позволит массово использовать технологии V2V, с помощью которой машины будут обмениваться информацией между собой, упростит передачу информации со знаков и светофоров, – говорит эксперт. – Возможно, в 5G заработает и еще один стандарт V2I, поддерживающий передачу информации от беспилотного автомобиля к инфраструктуре. К примеру, такая машина сможет транслировать в ИТС данные об аварии, свидетелем или участником которой она стала. Но глобально технология 5G ничего не поменяет».

Другой точки зрения придерживается независимый эксперт и IT-блогер Алексей Шалагинов. По его мнению, появление сетей связи пятого поколения изменит на дорогах все.

Алексей Шалагинов, независимый эксперт и IT-блогер:

– Умные автомобили (как полностью беспилотные, так и оснащенные интеллектуальными системами помощи водителю) нуждаются в быстродействующей сети с низкими задержками на обработку сигнала. Иначе автономные транспортные средства будут продолжать ошибаться в распознавании объектов, как это уже дважды с интервалом в полгода произошло в штате Флорида, когда автомобили Tesla на полной скорости въехали под фуру, выезжающую с боковой дороги. То ли встроенный интеллект смарт-кара принял фуру за придорожный рекламный щит, то ли просто солнце слепило видеокамеру – причину так и не определили.

Если бы в том месте была сеть 5G, этих двух жутких аварий бы не случилось. С ближайшей малой соты (Small Cell), работающей в высокочастотном диапазоне, на бортовой компьютер автомобиля за микросекунды поступил бы сигнал о препятствии на дороге, и успело бы вовремя сработать экстренное торможение. 

Малые соты 5G, способные быстро передать сигнал, подключаются к ближайшему микро-дата-центру (1-2 км) граничной сети интернета вещей, где и происходит обработка сигналов всех датчиков умного автомобиля. В рассмотренном случае – и Tesla, и грузовика. Поэтому уже не «мозг» смарт-кара будет определять, что именно впереди – фура поперек дороги или рекламный щит сбоку от дорожного полотна. Это сделает приложение в мобильной граничной сети МЕС (Mobile Edge Computing). Отсюда и низкие, микросекундные, задержки. И именно это приложение заранее скажет беспилотнику: «Притормози, сбоку выезжает фура», – отмечает эксперт. Потому сеть 5G будет не влиять на интеллектуальную инфраструктуру автодорог, по которым станут ездить умные автомобили, а создавать ее. А. Шалагинов считает, что «пятое поколение связи будет пререквизитом создания этой инфраструктуры и фактически ее частью». 

Но поскольку внедрение стандарта 5G в России откладывается, умные дороги приходится развивать на основе других более доступных технологий, таких как интернет вещей, искусственный интеллект и Big Data. Все они так или иначе будут использоваться в ИТС и ГИС «Автодата».

* NOx – собирательное название оксидов азота NO и NO2, образующихся в химических реакциях в атмосфере и при горении.

Изображение: RSpectr.com, Freepik.com

ЕЩЕ ПО ТЕМЕ: 

Беспилотники ждут умных дорог
Для масштабных испытаний автономному транспорту нужна интеллектуальная инфраструктура