การขับขี่อัตโนมัติ: ระดับ เทคโนโลยี และอนาคต

คู่มืออัลฟ่า » เกมส์ » การขับขี่อัตโนมัติ: ระดับ เทคโนโลยี และอนาคต

การขับขี่อัตโนมัติได้เปลี่ยนจากแนวคิดในนิยายวิทยาศาสตร์มาเป็นเป้าหมายสำคัญอย่างหนึ่งของอุตสาหกรรมยานยนต์ในเวลาอันสั้น ทุกปีมีการประกาศระบบใหม่ โครงการนำร่อง และการเปลี่ยนแปลงทางกฎหมาย ซึ่งทำให้เราเข้าใกล้แนวคิดของการขึ้นรถ กำหนดจุดหมายปลายทาง และลืมเรื่องการเดินทางที่เหลือไปได้เลย

ถึงกระนั้นเราก็ยังห่างไกลจากการเห็นรถยนต์ไร้พวงมาลัยวิ่งอยู่ทั่วเมืองของเรา สิ่งที่เรามีอยู่ในตลาดแล้วคือรถยนต์ที่มีระดับการทำงานอัตโนมัติที่แตกต่างกัน และระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS) ที่หลากหลาย ซึ่งกำลังปูทางไปสู่การขับขี่อัตโนมัติอย่างเต็มรูปแบบ มาดูกันให้ชัดเจนว่าทั้งหมดนี้ทำงานอย่างไร เทคโนโลยีที่รถยนต์เหล่านี้ใช้คืออะไร ระดับ SAE คืออะไร ความก้าวหน้าที่แท้จริงที่เกิดขึ้นคืออะไร และความท้าทายที่ยังต้องเอาชนะคืออะไร

การขับขี่อัตโนมัติคืออะไรกันแน่?

ก่อนที่จะพูดถึงระดับและแบรนด์ต่างๆ สิ่งสำคัญคือต้องชี้แจงให้ชัดเจนว่าระบบรถยนต์ "อัจฉริยะ" ทุกระบบไม่ได้หมายความว่าจะขับขี่อัตโนมัติเสมอไป มาตรฐานที่ใช้กันเกือบทั้งอุตสาหกรรมคือมาตรฐาน J3016 จากSAE International (Society of Automotive Engineers)ซึ่งกำหนดไว้อย่างแม่นยำว่าอะไรคือการขับขี่อัตโนมัติและมีการจัดประเภทอย่างไร

กล่าวโดยสรุปการขับขี่อัตโนมัติคือความสามารถของยานพาหนะในการควบคุมการขับขี่บางส่วนหรือทั้งหมด (เช่น การเร่งความเร็ว การเบรก การเลี้ยว การตรวจสอบสภาพแวดล้อม การตอบสนองต่อเหตุการณ์ที่ไม่คาดคิด ฯลฯ) ได้อย่างยั่งยืน โดยมีการกำกับดูแลจากมนุษย์ในระดับต่างๆ ในระดับสูงสุด รถสามารถขับเคลื่อนได้โดยไม่ต้องมีการแทรกแซงจากมนุษย์เลย

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้รถยนต์ไร้คนขับจะผสานรวมเซ็นเซอร์ โปรเซสเซอร์ แอคชูเอเตอร์ และซอฟต์แวร์ที่สามารถรับรู้สภาพแวดล้อม ตีความสิ่งที่เกิดขึ้น วางแผนการเคลื่อนที่ และดำเนินการโดยใช้ระบบควบคุมของรถยนต์ ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่ได้รับการออกแบบไว้ ซึ่งเรียกว่าขอบเขตการออกแบบเชิงปฏิบัติการ (ODD)เช่น ประเภทถนน สภาพอากาศ การจราจร แสงสว่าง เป็นต้น

แรงจูงใจหลักเบื้องหลังการแข่งขันทางเทคโนโลยีนี้ไม่ใช่แค่ความสะดวกสบายเท่านั้น มีการประมาณการว่าอุบัติเหตุทางจราจรมากกว่า 90% เกิดจากความผิดพลาดของมนุษย์การลดปัจจัยนี้ การปรับปรุงการจราจรในเมือง และการอำนวยความสะดวกในการเดินทางสำหรับผู้ที่มีปัญหาในการขับขี่ เป็นเป้าหมายสำคัญบางประการของรถยนต์ไร้คนขับ

รถยนต์ไร้คนขับทำงานอย่างไรจากภายใน?

รถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติไม่ใช่แค่ยานพาหนะที่ "ขับเคลื่อนเอง" เท่านั้น แต่เป็นแพลตฟอร์มเทคโนโลยีที่ซับซ้อน เพื่อให้ทำงานได้มันจำเป็นต้องรับรู้สภาพแวดล้อม ระบุตำแหน่งของตัวเองได้อย่างแม่นยำ ตัดสินใจว่าจะทำอะไร และดำเนินการตามการตัดสินใจนั้นอย่างปลอดภัย ทั้งหมดนี้อาศัยส่วนประกอบทางเทคโนโลยีหลายอย่าง

ประการแรก คือเซ็นเซอร์รับรู้สภาพแวดล้อมซึ่งในแง่หนึ่งทำหน้าที่แทนดวงตาและหูของผู้ขับขี่ เซ็นเซอร์เหล่านี้ได้แก่ กล้อง เรดาร์ ไลดาร์ อัลตราซาวนด์ เซ็นเซอร์อินฟราเรด และระบบมองเห็นในเวลากลางคืน เป็นต้น แต่ละชนิดมีจุดแข็งและข้อจำกัด จึงมักนำมาใช้ร่วมกัน

ถัดมาคือ เรื่อง การระบุตำแหน่งและการนำทาง รถยนต์ไร้คนขับต้องรู้ตำแหน่งของตัวเองด้วยความแม่นยำสูงกว่าระบบ GPS ในโทรศัพท์มือถือทั่วไป เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ รถยนต์จึงใช้ระบบนำทางด้วยดาวเทียม (GPS, GLONASS, Galileo ฯลฯ) ระบบนำทางแบบเฉื่อย และในระดับที่ทันสมัยที่สุด จะใช้แผนที่ความละเอียดสูงที่นำมาเปรียบเทียบกับข้อมูลที่บันทึกโดยเซ็นเซอร์อย่างต่อเนื่อง

ทุกสิ่งที่อุปกรณ์เหล่านี้บันทึกได้จะถูกส่งไปยังหน่วยควบคุมที่มีโปรเซสเซอร์ทรงพลังมากนั่นคือจุดที่ปัญญาประดิษฐ์เข้ามามีบทบาท: การมองเห็นด้วยคอมพิวเตอร์ การเรียนรู้ของเครื่อง และอัลกอริธึมการวางแผนที่แปลงข้อมูลดิบให้เป็นการตัดสินใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับพวงมาลัย คันเร่ง หรือเบรก นี่คือสิ่งที่รู้จักกันในอุตสาหกรรมในชื่อระบบขับขี่อัตโนมัติ (ADS )

สุดท้ายนี้อุปกรณ์ควบคุม (เช่น ระบบพวงมาลัยไฟฟ้า ระบบเบรกควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์ ระบบจัดการเครื่องยนต์ ฯลฯ) มีหน้าที่ในการดำเนินการตามคำสั่ง หากเราเพิ่มระบบสื่อสารกับยานพาหนะอื่นหรือกับโครงสร้างพื้นฐาน (V2V, V2I) เข้าไปด้วย แนวคิดของรถยนต์เชื่อมต่อ ก็จะเกิดขึ้น ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญสู่การขับขี่อัตโนมัติอย่างสมบูรณ์ในสภาพแวดล้อมเมืองที่ซับซ้อน

ระดับการขับขี่อัตโนมัติตามมาตรฐาน SAE

เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน SAE จึงกำหนดระดับการทำงานอัตโนมัติไว้ 6 ระดับ ตั้งแต่ 0 ถึง 5ซึ่งกลายเป็นมาตรฐานสากล สิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปในแต่ละระดับโดยพื้นฐานแล้วคือ ผู้รับผิดชอบในการควบคุมการขับขี่: มนุษย์ ระบบอัตโนมัติ หรือการผสมผสานระหว่างทั้งสองอย่าง

ระดับ 0: ไม่มีระบบอัตโนมัติ

ในระดับ 0 การตัดสินใจและการกระทำทั้งหมดขึ้นอยู่กับผู้ขับขี่ที่เป็นมนุษย์อาจมีระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ เช่น ระบบตรวจสอบจุดบอดหรือระบบเตือนการชนด้านหน้า แต่ระบบเหล่านี้ไม่ได้ควบคุมพวงมาลัยหรือความเร็วอย่างต่อเนื่อง พวกมันเป็นเพียงการแจ้งเตือนเท่านั้น ไม่ได้ควบคุมรถโดยตรง

ระดับ 1: ระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่

ระดับที่ 1 ประกอบด้วยระบบแรกๆที่ควบคุมการเคลื่อนที่ตามแนวยาวหรือแนวขวางแต่จะไม่ควบคุมทั้งสองอย่างพร้อมกัน ตัวอย่างเช่น ระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติแบบปรับได้จะจัดการคันเร่งและเบรกเพื่อรักษาระยะห่างที่ปลอดภัยจากรถคันหน้า หรือระบบช่วยจอดรถจะบังคับพวงมาลัยรถในขณะที่ผู้ขับขี่ควบคุมแป้นเหยียบ

เป้าหมายหลักในที่นี้คือการทำให้การขับขี่สะดวกสบายและปลอดภัยยิ่งขึ้นแต่ความรับผิดชอบทั้งหมดก็ยังคงอยู่ที่ผู้ขับขี่ ซึ่งต้องควบคุมดูแลตลอดเวลา

ระดับ 2: ระบบอัตโนมัติบางส่วน

ในระดับที่ 2 ซึ่งเป็นระดับที่แพร่หลายในตลาดอยู่แล้ว รถยนต์สามารถควบคุมการบังคับเลี้ยวและความเร็วไปพร้อมๆ กันได้ในสถานการณ์เฉพาะ (โดยปกติคือทางหลวงหรือการจราจรติดขัด) これにより รถจึงสามารถรักษาเลน ปรับระยะห่างจากรถคันหน้า และเคลื่อนที่ในสภาพการจราจรหนาแน่นได้เกือบ "ด้วยตัวเอง"

ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ระบบช่วยรักษาช่องทางเดินรถที่ทำงานร่วมกับระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติแบบปรับได้ระบบช่วยขับขี่ในสภาพการจราจรติดขัด และระบบจอดรถขั้นสูงที่ควบคุมทั้งพวงมาลัยและแป้นเหยียบ ถึงกระนั้น รถยนต์ระดับ 2 ก็ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ตอบสนองต่อสถานการณ์ที่ไม่คาดคิดทุกอย่างโดยอัตโนมัติและผู้ขับขี่ต้องคอยระมัดระวังและพร้อมที่จะเข้าแทรกแซงอยู่เสมอ

ระดับ 3: การทำงานอัตโนมัติแบบมีเงื่อนไข

ระดับ 3 ถือเป็นก้าวสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากรถยนต์รุ่นนี้มีระบบขับขี่อัตโนมัติที่สามารถจัดการกับงานด้านไดนามิกทั้งหมดได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ผู้ขับขี่สามารถ "มอบ" การควบคุมให้กับรถได้ ซึ่งรถจะขับเคลื่อนเองโดยไม่ต้องมีการควบคุมดูแลอย่างต่อเนื่อง แต่ก็มีรายละเอียดปลีกย่อยที่สำคัญอยู่บ้าง

ระบบมีสภาพแวดล้อมการทำงานที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน (ตัวอย่างเช่น ทางหลวงที่แออัดด้วยความเร็วต่ำ) และสามารถจัดการการขับขี่ได้จนกว่าจะตรวจพบว่ากำลังจะออกจากสภาพแวดล้อมนั้น หรือเผชิญกับสถานการณ์ที่ไม่สามารถแก้ไขได้ ในขณะนั้น ระบบจะต้องการให้ผู้ขับขี่ควบคุมรถกลับคืนมา โดยให้เวลาจำกัดสำหรับการส่ง มอบการ ควบคุม

หากผู้ขับขี่ไม่ตอบสนองทันท่วงที หรือเกิดความผิดพลาดในส่วนประกอบสำคัญบางอย่าง ระบบจะต้องสามารถนำรถไปสู่สถานการณ์ที่มีความเสี่ยงน้อยที่สุดเช่น การหยุดรถอย่างควบคุมได้ในสถานที่ปลอดภัย

ระดับ 4: ระบบอัตโนมัติขั้นสูง

ในระดับที่ 4 รถยนต์สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องมีการแทรกแซงจากมนุษย์ภายในขอบเขตการออกแบบการทำงานที่เฉพาะเจาะจงผู้ขับขี่ไม่จำเป็นต้องตอบสนองต่อคำขอความช่วยเหลือจากระบบอีกต่อไป อันที่จริง อาจไม่มีใครอยู่ในที่นั่งคนขับขณะที่รถทำงานภายในสภาพแวดล้อมที่กำหนดไว้

ระบบขับขี่อัตโนมัติสามารถรับมือกับสถานการณ์ที่ไม่คาดคิดและจัดการกับเหตุฉุกเฉินเพื่อไปยังสถานที่ปลอดภัยได้ด้วยตนเอง แม้ไม่มีการแทรกแซงจากคนขับ อย่างไรก็ตาม ระบบดังกล่าวยังคงมีข้อจำกัดทางภูมิศาสตร์และประเภทของถนน เช่น อาจได้รับการออกแบบให้ใช้งานได้เฉพาะในเขตเมืองบางแห่ง วิทยาเขตปิด หรือเส้นทางหลวงบางเส้นทางเท่านั้น

ผู้ใช้ยังคงสามารถร้องขอควบคุมหรือปิดใช้งานโหมดขับขี่อัตโนมัติได้ แต่ต่างจากระดับ 3 ตรงที่รถสามารถชะลอการปิดใช้งานได้หากเห็นว่าปลอดภัยกว่าและหากไม่มีใครตอบสนอง รถจะต้องหยุดอย่างปลอดภัยด้วยตัวเอง

ระดับ 5: ระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ

ระดับ 5 คือ "เป้าหมายสูงสุด": รถยนต์ที่สามารถเคลื่อนที่ได้ในทุกสภาพแวดล้อมและทุกสภาวะที่มนุษย์สามารถขับขี่ได้ไม่มีข้อจำกัดเรื่องประเภทของถนน สภาพอากาศ หรือพื้นที่เฉพาะใดๆ อย่างน้อยก็ในทางทฤษฎี

ในสถานการณ์นี้ ยานพาหนะสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องมีองค์ประกอบต่างๆ เช่น พวงมาลัยหรือแป้นเหยียบเพราะไม่มีคนขับ บุคคลเพียงแค่ระบุจุดหมายปลายทาง และรถจะจัดการทุกอย่างเอง ไม่ว่าจะเป็นการเดินทางในเมืองที่ซับซ้อนหรือถนนบนภูเขาสายรองท่ามกลางหมอก

แม้ว่าบางบริษัทกำลังพัฒนาต้นแบบที่ใกล้เคียงกับแนวคิดนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปแบบของรถแท็กซี่ไร้คนขับ แต่ความเป็นจริงก็คือยังไม่มีรถยนต์ระดับ 5 ที่พร้อมให้บริการแก่ประชาชนทั่วไปและคาดว่าจะไม่มีในระยะเวลาอันใกล้นี้ด้วย

รถยนต์ไร้คนขับและระบบช่วยเหลือการขับขี่ขั้นสูง (ADAS): ปัจจุบันเราอยู่ตรงไหนแล้ว?

สิ่งสำคัญคือต้องชี้แจงว่า ปัจจุบันยังไม่มีรถยนต์ระดับ 5หรือแม้แต่ระดับ 4 วางจำหน่ายให้แก่ผู้บริโภคทั่วไปที่ตัวแทนจำหน่าย สิ่งที่เรามีคือรถยนต์ที่มีระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS) หลายระบบ และระบบเฉพาะบางอย่างที่สามารถเข้าถึงระดับ 2 ขั้นสูง และแม้กระทั่งระดับ 3 ในสถานการณ์ที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด

ระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS)ครอบคลุมคุณสมบัติช่วยเหลือผู้ขับขี่ต่างๆ ที่เราคุ้นเคยกันดีอยู่แล้ว เช่น ระบบเบรกฉุกเฉินอัตโนมัติ ระบบช่วยรักษาช่องทางเดินรถ ระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติ ระบบจดจำป้ายจราจร กล้อง 360 องศา ระบบจอดรถอัตโนมัติ ระบบตรวจจับความเหนื่อยล้าของผู้ขับขี่ เป็นต้น หน้าที่ของระบบเหล่านี้คือการลดความเสี่ยงในการเกิดอุบัติเหตุและลดภาระงานของผู้ขับขี่แต่ในกรณีส่วนใหญ่ ระบบเหล่านี้ไม่ได้เข้ามาแทนที่ผู้ขับขี่อย่างสมบูรณ์

ในสเปน กฎระเบียบปัจจุบันมีความชัดเจนมาก คือผู้ขับขี่ไม่ได้รับอนุญาตให้ปล่อยมือจากพวงมาลัยขณะขับรถแม้ว่าเทคโนโลยีของรถจะสามารถทำได้ก็ตาม นี่เป็นการจำกัดการใช้งานระบบที่ในประเทศอื่น ๆ ถือว่าเป็นระบบอัตโนมัติระดับ 3 ดังนั้นในสเปน ระบบเหล่านี้จึงยังคงถูกใช้เป็นระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูงที่ต้องการความเอาใจใส่จากผู้ขับขี่อย่างต่อเนื่อง

ในบางพื้นที่ เช่น บางรัฐในสหรัฐอเมริกา หรือบางประเทศในยุโรปและเอเชีย ได้มีการอนุญาตให้ทดสอบการขับขี่อัตโนมัติในสภาพการจราจรทั่วไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับรถแท็กซี่ไร้คนขับหรือบริการการเดินทางร่วมกัน สภาพแวดล้อมเหล่านี้มีการตรวจสอบอย่างเข้มงวดและมีเงื่อนไขที่ควบคุมได้ค่อนข้างดี แต่ก็แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีนี้กำลังพัฒนาไปในทิศทางที่ดีขึ้น

ตัวอย่างระบบขับขี่อัตโนมัติในปัจจุบัน

เพื่อให้เห็นภาพรวมทั้งหมดอย่างชัดเจน จึงควรพิจารณาระบบที่เป็นที่กล่าวถึงมากที่สุด บางระบบ ที่กำลังถูกนำไปใช้งานในตลาดต่างๆ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความหลากหลายของแนวทางอย่างชัดเจน

BYD God's Eye

God's Eye คือระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูงของ BYDซึ่งเปิดตัวครั้งแรกนอกทวีปยุโรป และปัจจุบันได้ถูกนำมาใช้ในรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นราคาประหยัดที่สุดของบริษัทแล้ว ระบบนี้ใช้เซ็นเซอร์ LiDAR กล้อง และเรดาร์ ร่วมกัน เพื่อตรวจสอบสภาพแวดล้อมรอบตัวรถอย่างต่อเนื่อง

ด้วยข้อมูลนี้ ระบบสามารถควบคุมความเร็ว รักษาตำแหน่งในเลน เปลี่ยนเลนบนทางหลวง และหลีกเลี่ยงการชนในบางสถานการณ์ได้ นอกจากนี้ยังได้ทดสอบการทำงานร่วมกับสัญญาณไฟจราจรที่เชื่อมต่อกัน โดยรับข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับสถานะของสัญญาณไฟจราจรเพื่อคาดการณ์การหยุดหรือการเริ่มเคลื่อนที่อีกครั้ง

แม้ว่าพฤติกรรมของรถในเมืองและในการขับขี่ที่ซับซ้อนจะล้ำหน้ามาก แต่การจัดประเภทที่แท้จริงนั้นอยู่ในระดับ 2 ของระบบอัตโนมัติกล่าวคือ ผู้ขับขี่ต้องคอยตรวจสอบและพร้อมที่จะควบคุมรถได้ตลอดเวลา

ระบบขับขี่อัตโนมัติเต็มรูปแบบ (FSD) ของ Tesla

ระบบ FSD ที่เป็นที่รู้จักกันดีของ Tesla คือชุดซอฟต์แวร์ที่นำเสนอคุณสมบัติช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูงแตกต่างจากระบบอื่นๆ ตรงที่ระบบนี้อาศัยกล้องรอบตัวรถเป็นหลัก โดยไม่ใช้เทคโนโลยี LiDAR แต่ใช้โมเดลปัญญาประดิษฐ์ที่ได้รับการฝึกฝนจากข้อมูลผู้ใช้จริงหลายล้านกิโลเมตรแทน

ความสามารถต่างๆ ของรถคันนี้ ได้แก่ระบบนำทางแบบถึงที่หมาย การเปลี่ยนเลนอัตโนมัติบนทางหลวง การจดจำสัญญาณไฟจราจรและป้ายจราจร การจอดรถอัตโนมัติ และฟีเจอร์ "เรียกรถ" ที่โด่งดังซึ่งช่วยให้คุณสามารถเคลื่อนรถด้วยความเร็วต่ำได้จากโทรศัพท์มือถือหรือกุญแจรถ

แม้ชื่อ FSD อาจทำให้ดูเหมือนเวทมนตร์ในวิดีโอบางคลิป แต่ปัจจุบัน FSD ถูกจัดอยู่ในระบบอัตโนมัติขั้นสูงระดับ 2 เท่านั้นเทสลาเน้นย้ำว่าผู้ขับขี่ต้องคอยระมัดระวังและเตรียมพร้อมที่จะเข้าแทรกแซง เนื่องจากระบบยังไม่สามารถตัดสินใจได้อย่างสมบูรณ์ในทุกสถานการณ์ที่เป็นไปได้

ฟอร์ด บลูครูซ

ฟอร์ดได้นำ ระบบ BlueCruise มาใช้ในรุ่นต่างๆ เช่น Mustang Mach-E ซึ่งในสเปนจำหน่ายในรูปแบบการสมัครสมาชิกหลังจากช่วงทดลองใช้ ระบบนี้ช่วยให้ผู้ขับขี่สามารถขับขี่แบบ "แฮนด์ฟรี มองถนนตลอดเวลา" บนทางหลวงและมอเตอร์เวย์บางสายที่กำหนดให้เป็น Blue Zonesได้ตามที่แบรนด์เองได้ระบุไว้

ขณะที่รถกำลังขับผ่านโซนเหล่านี้ระบบ BlueCruise จะตรวจสอบการบังคับเลี้ยว ความเร็ว การเบรก และตำแหน่งเลนพร้อมทั้งรักษาระยะห่างที่ปลอดภัยจากรถคันอื่น กล้องภายในรถจะตรวจสอบสายตาและตำแหน่งศีรษะของผู้ขับขี่เพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขายังคงจดจ่ออยู่กับถนน

ผู้ขับขี่สามารถปล่อยมือจากพวงมาลัยได้เมื่อระบบอนุญาตแต่ต้องพร้อมที่จะตอบสนองอยู่เสมอ ระบบจะปรับตัวให้เข้ากับการจราจรที่ช้าลง การหยุดและออกตัวในขณะรถติด และสามารถปล่อยการควบคุมได้หากผู้ใช้ร้องขอ หรือหากผู้ใช้ขับออกจากเขตสีฟ้า (Blue Zone)

เมอร์เซเดส-เบนซ์ ไดรฟ์ ไพล็อต

เมอร์เซเดสได้ก้าวไปอีกขั้นด้วยระบบDRIVE PILOTซึ่งได้รับการรับรองเป็น ระบบ SAE ระดับ 3ในบางรัฐของสหรัฐอเมริกา นับเป็นหนึ่งในระบบแรกๆ ที่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการ

ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะบางประการ เช่น บนถนนที่ได้รับอนุญาตและด้วยความเร็วประมาณ 65 กม./ชม. โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพการจราจรหนาแน่น ระบบ DRIVE PILOT สามารถควบคุมการขับขี่ได้อย่างสมบูรณ์ในโหมดนี้ ผู้ขับขี่มีสิทธิ์ตามกฎหมายที่จะปฏิบัติภารกิจอื่น ๆ ที่กฎหมายอนุญาต เนื่องจากระบบถือว่ามีความรับผิดชอบในการขับขี่ขณะที่ระบบทำงานอยู่

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ รถคันนี้จึงติดตั้งระบบ LiDAR, เรดาร์, กล้องสำรอง และระบบระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงรวมถึงสถาปัตยกรรมที่ออกแบบมาเพื่อจัดการกับความล้มเหลวได้อย่างปลอดภัย ระบบนี้ให้บริการผ่านการสมัครสมาชิก และเมอร์เซเดสกำลังดำเนินการขยายการให้บริการไปยังตลาดและเครือข่ายถนนอื่นๆ

รถแท็กซี่ไร้คนขับและโครงการ "กำหนดขอบเขตทางภูมิศาสตร์" ระดับ 4

บริษัทต่างๆ เช่นWaymo (บริษัทในเครือ Alphabet บริษัทแม่ของ Google) และผู้ให้บริการบางรายในจีน ได้ทดสอบรถแท็กซี่ไร้คนขับในเขตเมืองที่กำหนดไว้ มานานหลายปี แล้ว ยานพาหนะเหล่านี้ทำงานในโหมดระดับ 4 ภายในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่กำหนด โดยไม่มีคนขับ แต่จะอยู่ภายใต้การควบคุมจากระยะไกลและมีข้อจำกัดที่เข้มงวดเสมอ

ในกรณีของ Waymo พวกเขาใช้เซ็นเซอร์หลายประเภท รวมถึง LiDAR เรดาร์ กล้อง ระบบระบุตำแหน่ง และเครื่องตรวจจับเสียงเพื่อตรวจจับแม้กระทั่งเสียงไซเรนฉุกเฉิน ซอฟต์แวร์ของพวกเขาได้รับการฝึกฝนในเครื่องจำลอง ในวงจรปิด และต่อมาในสภาพการจราจรจริง โดยสะสมประสบการณ์มาแล้วหลายล้านกิโลเมตร

เทคโนโลยีสำคัญในการขับขี่อัตโนมัติ

เพื่อให้ระบบทั้งหมดข้างต้นทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ รถยนต์ไร้คนขับต้องอาศัยชุดเทคโนโลยีที่เชื่อมต่อกัน ผู้ผลิตแต่ละรายเลือก "สูตร" ของตนเอง แต่ส่วนประกอบพื้นฐานมักจะเหมือนกัน

เซ็นเซอร์ตรวจจับสภาพแวดล้อม

รถยนต์ไร้คนขับติดตั้งเซ็นเซอร์หลากหลายประเภท แต่ละประเภทมีบทบาทเฉพาะของตนเอง การทำงานร่วมกันของเซ็นเซอร์เหล่านี้ทำให้สามารถสร้างภาพสามมิติแบบไดนามิกของสภาพแวดล้อมรอบตัวรถได้

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจจับวัตถุที่อยู่ใกล้มาก เช่น ในขณะจอดรถ หลักการทำงานคือการปล่อยคลื่นเสียงที่หูมนุษย์ไม่ได้ยิน และวัดเวลาที่คลื่นเสียงสะท้อนกลับมา เนื่องจากต้นทุนต่ำ จึงนิยมใช้ในระบบช่วยจอดรถและระบบเตือนภัยรอบพื้นที่มานานหลายปีแล้ว

ระบบระบุตำแหน่งด้วยดาวเทียมเช่น GPS, GLONASS และ Galileo ช่วยให้คุณทราบตำแหน่งที่แน่นอนของรถยนต์บนโลกได้ด้วยหลักการหาตำแหน่งโดยใช้ดาวเทียมหลายดวง โดยตัวมันเองแล้ว ระบบเหล่านี้มีความคลาดเคลื่อนหลายเมตร แต่เมื่อรวมกับเทคนิคการแก้ไขอื่นๆ และข้อมูลแผนที่ความละเอียดสูง ความแม่นยำจะดีขึ้นจนถึงระดับที่เหมาะสมสำหรับการทำงานอัตโนมัติขั้นสูง

ระบบนำทางเฉื่อยอาศัยเซ็นเซอร์วัดความเร่งและไจโรสโคปในการประมาณตำแหน่ง ทิศทาง และความเร็วของยานพาหนะโดยไม่ต้องอาศัยการอ้างอิงภายนอก มักใช้เสริมระบบระบุตำแหน่งด้วยดาวเทียมเพื่อลดข้อผิดพลาดชั่วคราวหรือการสูญเสียสัญญาณ แม้ว่าโดยตัวมันเองแล้วจะไม่สามารถให้ความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับการนำทางระดับ 4 หรือ 5 ได้ก็ตาม

เซ็นเซอร์ อินฟราเรด และระบบมองเห็นในเวลากลางคืนให้ข้อมูลที่มีค่าในสภาพแสงน้อย ช่วยให้ตรวจจับคนเดินเท้า สัตว์ หรือสิ่งกีดขวางที่กล้องทั่วไปมองเห็นได้ยาก รุ่นระดับไฮเอนด์บางรุ่นได้นำเทคโนโลยีนี้มาเป็นตัวเลือกมานานหลายปีแล้ว

กล้องวิดีโอเป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไปในปัจจุบัน มีราคาไม่แพงและคุณภาพดีขึ้นมาก แต่ความท้าทายอยู่ที่ซอฟต์แวร์ที่สามารถตีความสิ่งที่กล้องแสดง เช่น เส้นแบ่งเลน ป้ายจราจร คนเดินเท้า จักรยาน ยานพาหนะ งานก่อสร้างถนน ฯลฯ ประสิทธิภาพของกล้องอาจได้รับผลกระทบจากฝนตกหนัก หมอก ฝุ่นบนเลนส์ หรือแสงน้อย

เรดาร์ ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการตรวจจับวัตถุและวัดระยะทาง ความเร็ว และวิถีการเคลื่อนที่ มันทำงานได้ดีในระยะหลายร้อยเมตรและมีความไวต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยน้อยกว่า นี่คือเหตุผลที่เรดาร์ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในฟังก์ชันต่างๆ เช่น ระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติ ระบบตรวจสอบจุดบอด และระบบเบรกฉุกเฉินอัตโนมัติ

LiDAR (Laser Imaging Detection and Ranging)คือเทคโนโลยีที่ปล่อยลำแสงเลเซอร์และวัดเวลาที่ลำแสงใช้ในการสะท้อนกลับมา สร้างเป็นแผนที่ 3 มิติที่ประกอบด้วยกลุ่มจุดที่มีรายละเอียดสูงมาก ข้อมูลนี้ช่วยให้สามารถสร้างภาพสภาพแวดล้อมขึ้นมาใหม่ได้อย่างแม่นยำ รวมถึงขอบถนน สิ่งกีดขวาง เฟอร์นิเจอร์ริมถนน และยานพาหนะอื่นๆ

การทำแผนที่ความละเอียดสูง การระบุตำแหน่งขั้นสูง และการตีความข้อมูล

เพื่อให้ได้ระดับการขับขี่อัตโนมัติที่สูงขึ้น การรู้เพียงว่ารถอยู่ที่ไหน "โดยประมาณ" นั้นไม่เพียงพอ จำเป็นต้องใช้แผนที่ความละเอียดสูงและระบบระบุตำแหน่งที่ผสานรวมข้อมูลจากดาวเทียม เซ็นเซอร์ในรถ และการทำแผนที่ที่แม่นยำ

บริษัทเฉพาะทางบางแห่ง เช่นTomTom, HERE และ Mobileyeสร้างแผนที่ที่มีรายละเอียดสูงเหล่านี้ โดยรวมข้อมูลเกี่ยวกับเลนถนน ป้ายบอกทางทั้งแนวนอนและแนวตั้ง ลักษณะถนนคงที่ และรายละเอียดอื่นๆ ที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการนำทางอัตโนมัติ แต่ละบริษัทใช้เซ็นเซอร์ที่แตกต่างกัน (บางแห่งเน้นเรดาร์ บางแห่งใช้กล้อง และบางแห่งใช้ LiDAR) เพื่อรวบรวมข้อมูล

วิธีการทั่วไปคือการเปรียบเทียบสิ่งที่เซ็นเซอร์ของรถตรวจจับได้แบบเรียลไทม์กับแผนที่ที่จัดเก็บไว้หาก "ภาพ" ตรงกัน ระบบจะสามารถระบุตำแหน่งของรถได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการขับขี่ที่ซับซ้อนหรือสภาพแวดล้อมที่มีโครงสร้างสูง เช่น ทางหลวงหลายเลน

ตัวอย่างที่น่าสนใจคือระบบ Super Cruise ของ Cadillacซึ่งมีให้เลือกในบางรุ่นในสหรัฐอเมริกา ระบบนี้ช่วยให้ขับขี่แบบไม่ต้องใช้มือจับพวงมาลัยบนทางหลวงที่มีการกำหนดเส้นทางไว้ล่วงหน้า (ในพื้นที่ที่กฎหมายอนุญาต) โดยผสานรวมแผนที่ความละเอียดสูง กล้อง ระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติ และ GPS อย่างไรก็ตาม ระบบนี้ยังไม่ถึงระดับ 3: มันไม่สามารถเปลี่ยนเลนโดยอัตโนมัติหรือหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางที่ไม่คาดคิดได้ และผู้ขับขี่ต้องให้ความสนใจอยู่ตลอดเวลา

การสื่อสารระหว่างยานพาหนะและโครงสร้างพื้นฐาน (V2X)

ระบบสื่อสารระหว่างยานพาหนะช่วยให้รถยนต์และโครงสร้างพื้นฐาน (สัญญาณไฟจราจร แผงข้อมูล สถานีริมถนน) สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกันได้แบบเรียลไทม์ เรียกว่า V2V (vehicle-to-vehicle) เมื่อรถยนต์สื่อสารกันเอง และ V2I (vehicle-to-infrastructure) เมื่อรถยนต์สื่อสารกับองค์ประกอบต่างๆ บนท้องถนน

ระบบสื่อสารนี้สามารถใช้เทคโนโลยี 5G หรือเทคโนโลยีการสื่อสารระยะสั้นเฉพาะ (DSRC)ซึ่งทำงานบนย่านความถี่เฉพาะ มีระยะทำการสูงสุด 1 กิโลเมตร และสามารถสื่อสารได้ทั้งสองทิศทาง これにより ทำให้สามารถส่งสัญญาณเตือนเกี่ยวกับการเบรกกะทันหันข้างหน้า การมีรถจอดอยู่บนถนน พื้นผิวถนนลื่น หรือการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณไฟจราจรได้

แม้ว่าเทคโนโลยีเหล่านี้จะไม่ใช่สิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการทำงานของรถยนต์ไร้คนขับ (อันที่จริง บริษัทอย่าง Waymo ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าสามารถพัฒนาไปได้โดยไม่ต้องพึ่งพาเทคโนโลยีเหล่านี้) แต่เทคโนโลยีเหล่านี้ช่วยปรับปรุงการคาดการณ์และความปลอดภัยได้อย่างมากและถือเป็นส่วนสำคัญของระบบนิเวศการคมนาคมในอนาคต

ความซ้ำซ้อนและความปลอดภัยของระบบ

ในรถยนต์ไร้คนขับ ความล้มเหลวของซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ไม่ได้หมายความว่าจะส่งผลให้สูญเสียการควบคุมโดยสิ้นเชิง ดังนั้น ผู้ผลิตจึงออกแบบสถาปัตยกรรมที่มีระบบสำรองสูงในทุกระบบที่สำคัญ เช่น ระบบบังคับเลี้ยว ระบบเบรก ระบบจ่ายไฟ ระบบสื่อสาร เซ็นเซอร์ ระบบระบุตำแหน่ง เป็นต้น

แนวคิดก็คือ หากส่วนประกอบสำคัญเกิดความเสียหายระบบอื่นที่ทำงานคู่ขนานสามารถเข้ามาทำงานแทนหรืออย่างน้อยก็ทำให้รถอยู่ในสภาวะที่มีความเสี่ยงน้อยที่สุด ตัวอย่างเช่น ในระบบเบรก ปั๊มสุญญากาศแบบดั้งเดิมสามารถถูกแทนที่ด้วยปั๊มไฟฟ้าเชิงกลที่ควบคุมได้ทั้งจากหน่วยควบคุมเสถียรภาพและระบบขับขี่อัตโนมัติ ซึ่งจะช่วยให้มีหลายวิธีในการสั่งการให้เบรกทำงาน แม้ว่าส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบจะเกิดความเสียหายก็ตาม

ตั้งแต่ระดับ 3 ขึ้นไป ระบบสำรองนี้ไม่ใช่สิ่งฟุ่มเฟือย แต่เป็นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยขั้นพื้นฐานโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระดับดังกล่าว ผู้ขับขี่จะไม่ถือว่ามีหน้าที่รับผิดชอบโดยตรงในการแก้ไขปัญหาทางเทคนิคใดๆ อีกต่อไป

สถานการณ์ปัจจุบัน ความท้าทาย และอนาคตของการขับขี่อัตโนมัติ

ปัจจุบันเรามีรถยนต์ระดับ 1 และ 2 ที่แพร่หลายระบบระดับ 3 บางส่วนอยู่ระหว่างการทดสอบในโลกแห่งความเป็นจริง และโครงการระดับ 4 ที่จำกัดมาก (รถแท็กซี่หุ่นยนต์ เส้นทางรถบรรทุก วิทยาเขตปิด ฯลฯ) ส่วนระดับ 5 นั้น ในขณะนี้ยังคงอยู่ในขอบเขตของการวิจัยขั้นสูงและการสาธิตเทคโนโลยี

ความก้าวหน้าไม่ได้มีเพียงแค่ด้านเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังมีการทำงานที่สำคัญเกี่ยวกับการวางกรอบกฎระเบียบและมาตรฐานความปลอดภัย อีกด้วย ในยุโรป กฎระเบียบความปลอดภัยยานยนต์ทั่วไปฉบับใหม่ได้เปิดประตูสู่ระบบระดับ 3 และในประเทศอย่างสเปน แนวคิดเรื่อง "ยานยนต์อัตโนมัติ" ได้ถูกรวมไว้ในกฎหมายความปลอดภัยทางถนนเป็นครั้งแรกแล้ว

ถึงกระนั้น ความท้าทายสำคัญก็ยังคงอยู่ ได้แก่การกำหนดความรับผิดชอบทางกฎหมายในกรณีเกิดอุบัติเหตุการสร้างความมั่นใจในความปลอดภัยทางไซเบอร์จากการโจมตีที่อาจเกิดขึ้น การปกป้องความเป็นส่วนตัวของข้อมูลที่สร้างขึ้นโดยยานพาหนะเหล่านี้ (เส้นทาง พฤติกรรมการใช้งาน ตำแหน่งที่ตั้งอย่างต่อเนื่อง) และการปรับนโยบายประกันภัยให้เข้ากับสถานการณ์ที่ผู้ขับขี่อาจไม่ใช่ผู้ที่ตัดสินใจ

นอกจากนี้ยังมีประเด็นด้านจริยธรรมและการยอมรับทางสังคมที่สำคัญอีกด้วย หลายคนยังคงลังเลที่จะขึ้นรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งเกี่ยวกับการใช้ระบบช่วยขับขี่ในทางที่ผิด ดังนั้น ผู้ผลิต รัฐบาล และบริษัทเทคโนโลยีจึงต้องทำงานร่วมกันเพื่อสร้างความไว้วางใจและแสดงให้เห็นด้วยข้อมูลว่าระบบเหล่านี้ช่วยลดอุบัติเหตุได้

ในแง่ของกรอบเวลา การคาดการณ์ที่สมจริงที่สุดระบุว่ายานพาหนะระดับ 4 จะมีบทบาทสำคัญในพื้นที่เฉพาะต่างๆ ในช่วงทศวรรษ 2030โดยส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปแบบของบริการแท็กซี่ไร้คนขับหรือการขนส่งสินค้าตามเส้นทางที่กำหนดไว้ ส่วนยานพาหนะระดับ 5 ที่แพร่หลายนั้นโดยทั่วไปคาดการณ์ว่าจะเกิดขึ้นหลังปี 2040 และผู้เชี่ยวชาญบางคนก็สงสัยว่าจะสามารถบรรลุผลสำเร็จได้อย่างเต็มที่ภายใต้เงื่อนไขที่เป็นไปได้ทั้งหมดหรือไม่

ในขณะเดียวกัน มีความเป็นไปได้สูงว่าในอีก 10-15 ปีข้างหน้า เราจะได้เห็นรถยนต์ไร้คนขับเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ แต่ยังคงมีพวงมาลัยและคนขับควบคุมอยู่ โดยได้รับการสนับสนุนจากผู้ช่วยอัจฉริยะที่เพิ่มมากขึ้น เช่น การขับขี่บนทางหลวงโดยแทบไม่มีคนขับ การจอดรถอัตโนมัติเต็มรูปแบบ การจัดการจราจรขั้นสูงด้วยเทคโนโลยี 5G และการสื่อสารกับสัญญาณไฟจราจรและโครงสร้างพื้นฐานอื่นๆ เป็นต้น

ด้วยสิ่งที่ได้มีการนำไปใช้งานแล้วและสิ่งที่กำลังจะเกิดขึ้น เทคโนโลยีการขับขี่อัตโนมัติกำลังก้าวหน้าไปอย่างต่อเนื่องแต่ทีละขั้นตอน: ในปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้ทำงานร่วมกับผู้ขับขี่ในฐานะผู้ช่วยนักบินที่มีความสามารถสูง และจะค่อยๆ เข้ามาควบคุมการตัดสินใจมากขึ้นเรื่อยๆจนกระทั่งในหลายๆ กรณี มนุษย์จะกลายเป็นเพียงผู้โดยสารที่เลือกจุดหมายปลายทาง ในขณะที่รถยนต์ทำหน้าที่ส่วนที่เหลือ