Peter Lehoczký sa venuje projektu, v rámci ktorého sa analyzuje aktuálny stav cestnej komunikácie spolu s kvalitou mobilného pripojenia.
Peter Lehoczký pri testovacom aute Land Rover Defender. Zdroj: Archív PL
Veľké automobilky už roky usilovne pracujú na technológiách autonómneho vedenia auta, no otázkou zostáva, či sme na ne pripravení. Výroba funkčných vozidiel ešte neznamená, že takéto autá budú môcť jazdiť po všetkých cestách na svete.
O pripravenosti slovenských ciest a komunikácii medzi vozidlami, ktorá sa v literatúre označuje ako V2X (Vehicle-to-everything) sme sa rozprávali s doktorandom Petrom Lehoczkým z Fakulty informatiky a informačných technológií Slovenskej technickej univerzity (FIIT STU) v Bratislave. Spolu s kolegami zo Strojníckej fakulty STU pracovali na projekte pre Ministerstvo dopravy SR, v rámci ktorého zhodnotili aktuálny stav cestnej komunikácie, merali kvalitu 4G/5G pripojenia a analyzovali kvalitu dopravného značenia.
O komunikácii medzi vozidlami
Vo svojej práci sa primárne venuješ štýlu komunikácie Vehicle-to-everything (V2X). Čo znamená toto pomenovanie? S čím všetkým auto komunikuje?
Ako samotný názov Vehicle-to-everything napovedá, ide o vozidlo komunikujúce so všetkým. Pod tým si okrem prepojenej komunikácie vozidiel navzájom môžeme predstaviť aj komunikáciu s inými účastníkmi premávky, ako sú chodci a cyklisti, a aj s prvkami infraštruktúry. Chceme, aby vozidlo bolo v zmysluplnom spojení s prvkami, ktoré chcú upozorniť svojou prítomnosťou buď ony nás, alebo my ich.
Prečo je takýto systém dôležitý?
Prvý dôvod, prečo to robíme, je určite bezpečnosť. Je síce pekné, že v dnešnej dobe už máme rôzne mobilné aplikácie, ktoré nám pomáhajú, ale pokiaľ budeme chcieť využívať semi- alebo plne autonómne vozidlá, musí byť tento systém zabudovaný priamo v nich, nemôžu sa spoliehať na informácie z tretej strany.
Časom budú na cestách pravdepodobne vyhradené úseky len pre autonómne autá.
Aký typ sieťového pripojenia V2X systém využíva?
Začal by som tým, že poznáme dva typy základných komunikačných technológií. Obe sú založené na rádiových vlnách. Prvý typ, ktorý využívajú najmä mobilné zariadenia, funguje na princípe komunikácie so základňovou stanicou v okolí. Čím viac staníc je rozmiestnených v okolí, tým väčšiu plochu pokryjú. Dôležitou úlohou základňových staníc je aktívna správa siete a pripojených zariadení, čím sa dá dosiahnuť efektívne využívanie komunikačného média.
Druhým spôsobom je takzvaná ad hoc priama komunikácia medzi autami. Predstaviť si to je ľahké. Auto, ktoré ide po ceste, vysiela okolo seba informáciu o svojej polohe, rýchlosti a smere. Vďaka tomu všetci naokolo vedia, že aha, tu je nejaké auto a správa sa týmto spôsobom. Pokiaľ viem, v praxi je len mizivé percento áut, ktoré využívajú tento štandard.
V budúcnosti autonómnej mobility musíme rátať aj s tým, že sieť môže vypadnúť. Auto musí byť preto schopné spraviť veľkú časť manévrov aj za predpokladu, že sieť neexistuje a musí sa spoliehať na seba.
O autonómnosti áut
Môžeme očakávať, že sa jedného dňa dostaneme do bodu najvyššej autonómnosti áut?
Áno, taká je vízia. Pokiaľ dôjdeme do toho najvyššieho stupňa, tak v aute nebude musieť sedieť človek. Ja sám však nie som veľký optimista, čo sa týka plne autonómnych áut v blízkej budúcnosti povedzme piatich či desiatich rokov.
Kedy môžeme očakávať autonómne autá v premávke?
Zavádzanie takýchto áut bude prebiehať postupne, nebude to zo dňa na deň. Časové odhady nedávam rád, je to varenie z ničoho.
Časom budú na cestách pravdepodobne vyhradené úseky len pre autonómne autá alebo budú stanovené časy, v ktorých môžu po komunikáciách jazdiť. Na takýchto miestach je, samozrejme, nutnosťou perfektná podporná infraštruktúra.
Peter Lehoczký pri testovacom aute Land Rover Defender. Zdroj: Archív PL
Vidíš progres?
Áno, ten tu určite je. Pamätám si, ako spoločnosť Google asi pred desiatimi rokmi prišla so samojazdiacimi autami. Všetci sme boli ohromení a presvedčení, že za pár rokov budú autá jazdiť samy. Neskôr sme zistili, že umelá inteligencia zvládne veľa, ale zatiaľ nie všetko.
Európska únia tlačí na podporné autonómne systémy, od júla 2024 musia mať všetky autá inteligentného asistenta rýchlosti. Všetci výrobcovia budú implementovať systémy, ktoré čítajú značky a zároveň obmedzujú rýchlosť, čo tiež urýchli vývoj a zároveň zníži cenu hardvéru.
Autonómnosť áut je pôsobivý koncept, no prináša so sebou riziká. Ak sa niečo stane na ceste, čo spraví takéto auto? Len tak zastane?
Nehovorím, že je to najlepší nápad, ale áno, zastavenie je momentálne najjednoduchšie riešenie, ktoré dnes vieme spraviť. Už teraz je v niektorých autách technológia, ktorá deteguje prítomnosť rúk na volante. Ak ich tam nemáme dlho položené, auto sa samo odstaví, samozrejme, bezpečne, aby do niečoho nenarazilo.
Ďalšou dôležitou oblasťou pri autonómnej mobilite je legislatíva. Momentálne nemáme podchytené zákony, ktoré by riešili situácie, keď dôjde ku kolíziám takýchto automobilov. Ak sa niečo stane, kto je za to zodpovedný? Výrobca, predajca alebo vlastník? To je len jedna z mnohých otázok na právnikov, ktorá bude musieť prejsť transformáciou.
Hrozivá predstava, že heker začne ovládať všetky autá v centre mesta, je dosť nepravdepodobná.
Istým rizikom je aj útok hekerov.
Táto možnosť je tu vždy, no všetko ukáže až prax. Bezpečné pripojenia sú odskúšané rokmi, a preto si nemyslím, že by to bolo také jednoduché. Nejaká hrozivá predstava, že heker začne ovládať všetky autá v centre mesta, je dosť nepravdepodobná.
Aké automobilové giganty pracujú na tomto systéme?
Na vývoji umelej inteligencie, ktorá bude podporovať technickú časť, spolupracujú navzájom viaceré firmy ako Google, Apple, Tesla aj Uber so svojimi samojazdiacimi taxíkmi, do ktorých investoval veľké financie, no zatiaľ to nevyzerá veľmi úspešne. Umelá inteligencia môže fungovať sama bez auta, stačia jej senzory a výkonný počítač. Ak to veľmi zjednoduším, dá sa jednoducho zobrať a nainštalovať do hocijakého auta.
Vlastný výskum a monitoring pre ministerstvo dopravy
Čomu presne sa v tomto projekte venuješ ty?
Vo svojej práci sa zameriavam na komunikáciu medzi autami. V tejto sfére existuje viacero problémov a jedným z nich je, že komunikačné médium má svoju kapacitu. Problém nastáva vtedy, keď sa na veľkej dopravnej tepne a na malom úseku zrazu stretne veľa dát. Ich prenos je pri frekvenciách, ktoré sa dnes používajú, veľmi obmedzený.
Mojím cieľom je zistiť, ako nezahltiť sieť a predísť tomu, že správa bude spomalená alebo sa vôbec k prijímateľovi nedostane. Niekedy totiž rozhodujú desiatky milisekúnd, keď má informácia zmysel.
V rámci projektu pre ministerstvo dopravy váš výskumný tím otestoval senzorickú čitateľnosť vodorovného aj zvislého dopravného značenia na vytipovaných úsekoch slovenských ciest. Povedz mi o ňom viac.
Na projekte už dlhodobo spolupracujeme so strojármi zo Strojníckej fakulty STU. Máme medzi sebou veľmi dobré vzťahy, aj keď občas sa čudujú nad našimi spôsobmi zapájania elektroniky. Predsa len, oni sú v princípe lepší odborníci na hardvér a my zas na softvér.
Máme od nich zapožičané testovacie auto Land Rover Defender, ktoré je osadené mnohými technológiami, 360-stupňovými kamerami, GPS systémami s presnosťou na desiatky milimetrov a lidarom. Väčšina hardvéru je v strešnom boxe, je to v podstate jedna veľká škatuľa, ktorú vieme premiestniť aj na iné auto. Cieľom projektu bolo overiť technológie pre inteligentnú mobilitu, ide predovšetkým o možnosť implementácie a využitia 5G sietí. Z toho všetkého sme vytvorili pre ministerstvo jeden veľký dataset aj s jeho analýzou.
Peter Lehoczký pri testovacom aute Land Rover Defender. Zdroj: Archív PL
Aký výstup sa vám podarilo získať?
Na základe nameraných hodnôt sme zistili, že na väčšine úsekov je kvalitná dostupnosť dátových služieb z mobilnej siete a dá sa spoľahnúť na vysoko presné určovanie polohy vozidla pomocou presných GNSS senzorov. Rovnako aj stav zvislého dopravného značenia považujeme za dobrý.
Najlepšie vodorovné dopravné značenie bolo na diaľničných úsekoch bez ohľadu na svetelné a poveternostné podmienky. Aj na ostatných úsekoch bola čitateľnosť jazdných pruhov dobrá s výnimkou prejazdu mestom, čo je však dané predovšetkým veľkým počtom križovatiek.
Za najväčší nedostatok pripravenosti našich ciest na inteligentnú dopravu hodnotíme absenciu služby, ktorá by poskytovala takzvaný zdroj pravdy, teda oficiálne informácie napríklad o presnej polohe dopravných značiek či rýchlostných úsekoch. Garantované informácie z takejto databázy by mohli inteligentné vozidlá využívať, ak by si neboli isté tým, čo detegovali svojimi senzormi.
V rámci prípravy na autonómnu dopravu sa síce rieši, čo robí auto, ale akosi sa zabudlo na to, že infraštruktúra je tiež dôležitá.
Ako prebiehali tieto testovania v praxi?
Testovali sme rôzne úseky aj typy ciest na západnom Slovensku, cez ktoré sme prechádzali za rôznych podmienok – za svetla, dažďa, šera a podobne. Zaznamenávali sme všetky hodnoty o tom, ako sú pripravené naše cesty na inteligentnú mobilitu a popritom sme detegovali aj značenie. Slovenská správa ciest má databázu komunikácie, takže si budú môcť potom skontrolovať, či im niektoré značky chýbajú, prípadne v akom stave sú.
Možno to tak nevyzerá, ale v rámci prípravy na autonómnu dopravu sa síce rieši, čo robí auto, ale akosi sa zabudlo na to, že infraštruktúra je tiež dôležitá. Nemôžeme mať rozkopané úseky, zle osadené značky alebo zeleň, ktorá ich zakrýva. Tieto otázky sa vo vedeckých kruhoch aj v praxi konečne začínajú riešiť. Kvalitná infraštruktúra nám zabezpečí vyššiu bezpečnosť, ak raz autonómne autá budú jazdiť po cestách. Nemôžeme sa spoliehať na zlé podmienky. Vyblednuté čiary na krajnici si možno človek všimne, ale auto s tým môže mať veľký problém.
Prečo je dôležité testovanie mobilných sietí?
Mobilná sieť je dôležitá napríklad na prenos videa. Predstavme si situáciu, že ideme predbiehať kamión a budeme si môcť na kamere pozrieť, ako vyzerá situácia pred ním, a zistiť tak, či je to bezpečné. To sa dozvieme z jeho kamery, na ktorú sa pripojíme. Je to veľmi dobrá doplnková informácia.
Prenášať video je však náročné a najmä to musí byť veľmi rýchle, pretože o sekundu neskôr je pre nás táto informácia bezpredmetná. S dosahom ako takým problém nie je, skôr so zaťaženosťou siete, ktorú prenos obrazu môže značne spomaliť. V ideálnych laboratórnych podmienkach často funguje všetko, ale prax je iná.
