Эрнст Дикманнс

Эрнст Дикманнс
Рожденный	( 1936-01-04 ) 4 января 1936 г. Нидеркассель , Германия
Национальность	немецкий
Альма-матер	RWTH Ахенский университет
Известный	Автономный автомобиль
Научная карьера
Поля	Робототехника и искусственный интеллект
Учреждения	Центр космических полетов Маршалла , Университет Бундесвера в Мюнхене

Эрнст Дитер Дикманнс — немецкий пионер динамического компьютерного зрения и беспилотных автомобилей . Дикманнс был профессором Мюнхенского университета Бундесвера (1975–2001), а также приглашенным профессором в Калифорнийском технологическом институте и Массачусетском технологическом институте, читая курсы по «динамическому зрению».

Биография

Дикманнс родился в 1936 году. Он изучал аэрокосмическую и аэронавтику в RWTH Ахена (1956–1961) и 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 году он провел постдокторскую исследовательскую стажировку в в НАСА космических полетов имени Маршалла Центре Хантсвилле (возвращение орбитального аппарата). С 1975 по 2001 год он работал в UniBw в Мюнхене, где инициировал «Институт флюгмеханики и системной динамики» (IFS), «Институт автономных технических систем» (TAS), а также исследовательскую деятельность в области машинного зрения для управления транспортными средствами.

Новаторская работа в области автономного вождения

В начале 1980-х годов его команда оснастила 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 на основе оценки последовательностей изображений в реальном времени. Было написано программное обеспечение , которое преобразовывало сенсорные данные в соответствующие команды вождения. По соображениям безопасности первые эксперименты в Баварии проводились на улицах без движения . В 1986 году автомобиль-робот VaMoRs смог двигаться самостоятельно, а к 1987 году уже мог двигаться со скоростью до 96 километров в час (60 миль в час).

Одна из самых больших проблем в высокоскоростном автономном вождении возникает из-за быстро меняющихся визуальных уличных сцен. Тогда компьютеры были намного медленнее, чем сегодня (~1% от 1%); поэтому компьютерного зрения для реагирования в реальном времени были необходимы сложные стратегии . Команда Дикманнса решила проблему с помощью инновационного подхода к динамическому зрению . С самого начала использовались пространственно-временные модели, получившие название «4-D подход», который не требовал хранения предыдущих изображений, но, тем не менее, был способен дать оценки всех трехмерных компонентов положения и скорости. Управление вниманием, включая искусственные саккадические движения платформы с камерами, позволило 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 по ошибкам прогнозирования позволила обойти (плохо обусловленную) инверсию перспективной проекции путем подбора параметра наименьших квадратов.

Когда в 1986/87 году европейская автомобильная промышленность инициировала проект EUREKA «Программа европейского движения с высочайшей эффективностью и беспрецедентной безопасностью» ( ПРОМЕТЕЙ ) (финансирование в пределах нескольких сотен миллионов евро), первоначально планировалось автономное боковое движение. наведение с помощью подземных кабелей было отменено и заменено гораздо более гибким подходом машинного зрения, предложенным Дикманнсом и частично воодушевленным его успехами. В мероприятии приняли участие большинство крупных автомобильных компаний; то же самое сделали Дикманнс и его команда в сотрудничестве с Daimler-Benz AG. За последующие 7 лет был достигнут существенный прогресс. В частности, автомобили-роботы Дикманнса научились ездить в пробках в различных условиях. Сопровождающий человек-водитель с «красной кнопкой» следил за тем, чтобы робот-автомобиль не вышел из-под контроля и не стал опасным для населения. С 1992 года вождение в общественном транспорте стало стандартным финальным этапом испытаний в реальных условиях. Несколько десятков транспьютеров , особой породы параллельных компьютеров. , использовались для удовлетворения огромных (по меркам 1990-х годов) вычислительных потребностей.

Две кульминации были достигнуты в сезоне 1994/95, когда модернизированный автономный S-класса Mercedes-Benz Дикманнса провел международные демонстрации. Первой стала финальная презентация проекта «ПРОМЕТЕЙ» в октябре 1994 года на автостраде 1 недалеко от аэропорта Шарль-де-Голль в Париже. С гостями на борту автомобили-близнецы Daimler-Benz (VITA-2) и UniBwM ( VaMP ) проехали более 1000 километров (620 миль) по трехполосному шоссе в стандартном интенсивном движении со скоростью до 130 километров в час ( 81 миль в час). Продемонстрировано движение по свободным полосам, движение колонны с соблюдением дистанции в зависимости от скорости, перестроение влево и вправо с автономным обгоном; последнее требовало интерпретации дорожной сцены также в задней полусфере. Для этой цели параллельно использовались две камеры с разным фокусным расстоянием для каждого полушария.

Второй кульминацией стала поездка длиной 1758 километров (1092 мили) осенью 1995 года из Мюнхена в Баварии в Оденсе в Дании на совещание по проекту и обратно. Как продольное, так и боковое наведение осуществлялось автономно посредством зрения. нет На автомагистралях робот развивал скорость, превышающую 175 километров в час (109 миль в час) (общего ограничения скорости на автобане ). Публикации исследовательской группы Дикмана указать среднее расстояние автономного движения без сброса, составляющее ~ 9 километров (5,6 миль); самый длинный участок с автономным управлением достиг 158 километров (98 миль). Более половины необходимых перезагрузок были выполнены автономно (без вмешательства человека). Это особенно впечатляет, если учесть, что система использовала черно-белые видеокамеры и не моделировала такие ситуации, как строительные площадки с желтой разметкой; обрабатывалась смена полосы движения на скорости более 140 километров в час (87 миль в час), а также другое движение с относительной скоростью более 40 километров в час (25 миль в час). В общей сложности было достигнуто 95% автономного вождения (по расстоянию).

В период с 1994 по 2004 год старший 5-тонный фургон VaMoRs использовался для развития возможностей, необходимых для движения по сети второстепенных (также неуплотненных) дорог и для движения по пересеченной местности, включая обход негативных препятствий, таких как канавы. Сворот на перекресток неизвестной ширины и углов пересечения потребовал больших усилий, но был достигнут с помощью «мультифокального саккадического зрения, основанного на ожиданиях» (EMS-зрение). Это зрение позвоночного типа использует возможности анимации, основанные на знаниях о классах предметов (включая само автономное транспортное средство) и их потенциальном поведении в определенных ситуациях. Этот богатый фон используется для контроля взгляда и внимания, а также для передвижения.

Помимо наведения наземных транспортных средств, также исследовались применения четырехмерного подхода к динамическому зрению для беспилотных летательных аппаратов (обычных самолетов и вертолетов). Автономные визуальные заходы на посадку и приземления были продемонстрированы в аппаратном моделировании с объединением визуальных и инерциальных данных. Реальные автономные визуальные заходы на посадку незадолго до приземления были выполнены в 1992 году на двухвинтовом самолете Dornier 128 Университета Брансуика в аэропорту.

Еще одним успехом этой технологии машинного зрения стал первый в истории эксперимент по захвату свободно плавающего объекта в невесомости с визуальным контролем на борту космического корабля "Колумбия" (миссия D2) в 1993 году в рамках эксперимента "Ротекс" компании DLR.

См. также

• Беспилотный автомобиль

Внешние ссылки

• Многочисленные исследовательские работы Эрнста Дикманнса (Google Scholar)
• Динамическое зрение Эрнста Д. Дикманнса