Войти
| Эрнст Дикманнс | |
|---|---|
| Родился | (1936-01-04) 4 января 1936 г. ge 84). Niederkassel, Германия |
| Национальность | немец |
| Alma mater | RWTH Aachen University |
| Известен | Автономным автомобилем |
| Научная карьера | |
| Поля | Робототехника и Искусственный интеллект |
| Учреждения | Центр космических полетов Маршалла,. Университет Бундесвера Мюнхен |
Эрнст Дитер Дикманнс - немец 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, читая курсы по «динамическому зрению».
Дикманнс родился в 1936 году. Он изучал аэрокосмическую отрасль 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 институтом аэрокосмических исследований (ныне DLR ) Оберпфаффенхофен, работая в области динамики полета и оптимизации траектории. В 1971/72 г. он провел научную ассоциацию постдока в НАСА - Центре космических полетов им. Маршалла, Хантсвилле (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.
В начале 1980-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 через компьютер с помощью команд на основе по оценке последовательностей изображений в реальном времени. Было написано программное обеспечение, которое переводило сенсорные данные в соответствующие команды управления автомобилем. Из соображений безопасности первые эксперименты в Баварии проводились на улицах без движения транспорта. В 1986 году робот-автомобиль «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 величайших проблем в области высоких скоростей. автономное вождение возникает благодаря быстро меняющимся визуальным уличным сценам. Тогда компьютеры были намного медленнее, чем сегодня (~ 1% от 1%); поэтому для реагирования в реальном времени требовались сложные стратегии компьютерного зрения. Команда Дикманнса решила проблему с помощью новаторского подхода к динамическому видению. С самого начала использовались пространственно-временные модели, получившие название «4-D подход», которые не нуждались в хранении предыдущих изображений, но, тем не менее, давали оценки всех 3-D компонентов положения и скорости. Контроль внимания, включающий искусственные саккадические движения платформы с камерами, позволял системе сосредоточить внимание на наиболее важных деталях визуального ввода. Фильтры Калмана были расширены для получения перспективных изображений и использовались для достижения устойчивого автономного вождения даже при наличии шума и неопределенности. Обратная связь об ошибках предсказания позволила обойти (плохо обусловленную) инверсию перспективной проекции с помощью аппроксимации методом наименьших квадратов.
Когда в 1986/87 г. европейское автомобилестроение инициировало EUREKA -проект «Европейская программа движения с максимальной эффективностью и беспрецедентной безопасностью» (PROMETHEUS ). В промышленности (финансирование в пределах нескольких сотен миллионов евро) изначально запланированное автономное боковое наведение с помощью скрытых кабелей было отказано и заменено гораздо более гибким подходом машинного зрения, предложенным Дикманнсом и частично воодушевленным его успехами. Участвовали 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, машины-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 транспьютеров, особого вида параллельных компьютеров, использовались для удовлетворения (по стандартам 1990-х годов) огромных вычислительных требований.
Две кульминационные точки были достигнуты в 1994/95 году, когда модернизированный Дикманнс автономный S-класс Mercedes-Benz 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.
Вторым кульминационным моментом стало путешествие на 1758 километров (1092 миль) осенью 1995 года из Мюнхен в Баварии в Оденсе в Дания на встречу по проекту и обратно. Как продольное, так и боковое наведение выполнялись автономно с помощью зрения. На шоссе робот развивал скорость, превышающую 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 сбросов 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 второстепенным (также незащищенным) дорогам и для вождения по пересеченной местности, включая избегание отрицательных препятствий. как канавы. Съезд на перекресток неизвестной ширины и углов пересечения требовал 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 управления наземным транспортным средством, также применяется четырехмерный подход к динамическому зрению для беспилотных летательных аппаратов (обычные самолеты и вертолеты). были исследованы. Автономные визуальные заходы на посадку и приземления 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 помощью двухвинтового самолета Dornier Do 128 из Университета Брансуика в аэропорту.
Еще одним успехом этой технологии машинного зрения стал первый в истории эксперимент с визуально контролируемым захватом свободно плавающего объекта в невесомости на борту космического челнока Columbia D2 в 1993 году в рамках эксперимента Rotex. DLR.
