Indy Autonomous Challenge ( IAC ) — это основная и, по состоянию на июль 2023 года, единственная действующая гоночная серия для автономных гоночных автомобилей . Автомобили, участвующие в IAC, имеют уровень автономности SAE 4 , поскольку они способны проходить круги по трассе и выполнять обгоны без какого-либо вмешательства человека. [2]
Состоящая исключительно из студенческих/университетских команд, каждая команда, участвующая в соревновании, использует одно и то же транспортное средство — изготовленный на заказ одноместный автомобиль Dallara AV. AV-21 был создан на основе модели IL-15 компании Dallara с добавлением датчиков, приводов и вычислительного оборудования, необходимого для полностью автономного вождения. [3] К 2024 году серия использовала спецификацию Dallara AV-24 с тем же базовым шасси Dallara, но полностью переработанным вычислительным оборудованием, набором датчиков и программным стеком. [4] Участвующие команды состоят из исследователей из университетов по всему миру, включая Массачусетский технологический институт , Университет Карнеги-Меллона , Университет Питтсбурга , KAIST , Миланский политехнический институт , TUM , ETH Цюриха , Университет Вирджинии и Университет Пердью .
Первая гонка состоялась в октябре 2021 года на Indianapolis Motor Speedway (IMS) [5] после первоначального трехлетнего периода испытаний только на симуляторах [6] , который начался в ноябре 2019 года в качестве испытательного полигона, позволяющего конкурирующим командам развивать и демонстрировать способность гонять автономно до получения физического гоночного автомобиля. С тех пор соревнование проводилось на нескольких известных овальных трассах, таких как Las Vegas Motor Speedway и Texas Motor Speedway , а в июне 2023 года на своей первой дорожной трассе на трассе Monza Circuit . [7]
За четыре года проведения соревнований IAC на трассе задача продвинулась вперед и теперь включает два соревновательных мероприятия. Начиная с 2021 года, индивидуальные заезды на время проводятся всеми командами на протяжении всей трассы, и мероприятие оценивается по самому быстрому кругу, показанному за пять минут на овальной трассе. Позже, [ когда? ] было добавлено многомашинное мероприятие: соревнование по обгону с двумя машинами по сценарию, со все более высокими скоростями, назначенными ведущей машине, где две машины «продолжают обгонять друг друга, как в игре в кошки-мышки, пока одна из них не сдастся или не попадет в аварию». [8]
К 2024 году автономные гоночные автомобили достигли максимальной скорости на овальных трассах в 171 милю в час (275 км/ч), а в гонках с обгоном на двух автомобилях были достигнуты успешные обгоны автомобиля с фиксированной скоростью, поддерживающего скорость в 160 миль в час. [8]
Как преемник DARPA Grand Challenge [9] , IAC стремился обеспечить сложную среду для разработки автономных транспортных средств. Университетским командам было предложено разработать программное обеспечение [10] для решения задачи автономного вождения в сложной среде гоночной трассы, ограниченной правилами IAC до 2024 года, которые ограничивают нахождение на гоночной трассе только одного или двух автомобилей одновременно [1] и ограничивают подход к автономному управлению только шестью датчиками камер на транспортном средстве. [11]
Во время соревнований команды использовали среды моделирования и облачные вычисления для проверки и подтверждения зрелости своих алгоритмов. [12] Поскольку гоночные автомобили IAC должны были двигаться по трассе со скоростью до 290 км/ч (180 миль/ч) [13] с высокими боковыми и продольными ускорениями, программное обеспечение должно было планировать путь в неблагоприятной среде и управлять автомобилем безопасно и надежно с малым временем вычислений. [14]
В целом перед IAC в 2021 году поставлены три основные цели: [15]
Первоначально усилия IAC возглавляла Energy System Network, некоммерческая организация из Индианаполиса. [16] Целью IAC было сосредоточиться на разработке программного обеспечения для полного автономного вождения , которое обеспечивало бы восприятие, планирование и контроль на гоночной трассе. [17] [ требуется обновление ]
За несколько лет своей работы IAC установил ряд рекордов, выходящих за рамки рекордов скорости для автономного транспортного средства на каждой гоночной трассе, на которой проходили соревнования. [18] [19] Рекорд автономной наземной скорости по состоянию на 2022 год [обновлять]был установлен 28 апреля 2022 года на взлетно-посадочной полосе Космического центра Кеннеди , где Dallara AV-21 достиг скорости 309,3 км/ч (192,2 мили в час) [20]
Научные исследования групп IAC привели к появлению нескольких академических публикаций, в основном по темам автоматического управления , [21] [22] планирования пути [23] [24] и роботизированного восприятия . [25] [23]
Чтобы претендовать на участие в настоящем чемпионате, участвующие команды должны были сначала продемонстрировать свои возможности автономного вождения на симуляторе, [ когда? ], выполнив ряд хакатонных испытаний возрастающей сложности, начиная с одиночного круга и простого обхода препятствий [26] до полноценных гонок 1 на 1. [27] Среда симуляции предоставила командам идеальную копию гоночной трассы Indianapolis Motor Speedway и гоночного автомобиля Dallara AV-21 . [ необходима ссылка ]
Соревнование, состоящее только из симуляций, достигло своего пика в гонке IAC Simulation Race, которая состоялась 30 июня 2021 года. Она состояла из квалификационного раунда, где команды должны были пройти свой самый быстрый круг в одиночку, со штрафными временами за нарушение ограничений трассы. Затем команды были разделены на две полуфинальные гонки по 8 автомобилей, чтобы пройти квалификацию в финал. [28]
В полуфиналах и финале многие автомобили были дисквалифицированы за столкновения с другими автомобилями, и гонка останавливалась и возобновлялась каждый раз, когда случалось столкновение. Окончательное время полуфиналов было использовано для определения порядка хода финальной гонки, которая завершилась победой команды PoliMOVE, [6] которая стартовала с поул-позиции и защищала свое место на протяжении 10 кругов. [28]
Команда-победитель получила 100 000 долларов США, а команда, занявшая второе место (TUM Autonomous Motorsport), получила 50 000 долларов США [6]
После симуляционной гонки [ когда? ] 9 команд приобрели автомобиль и были допущены к первой физической гонке. Некоторые команды, участвовавшие в симуляционной гонке, объединились, чтобы разделить финансовое бремя. [36]
Гонка Indy Autonomous Challenge на автодроме Indianapolis Motor Speedway (IMS) состоялась 23 октября 2021 года. Хотя изначально организаторы планировали провести полноценную традиционную гонку с участием 10 автомобилей [37], как и в случае с гонкой IAC Simulation Race, в конечном итоге масштаб соревнований был сведен к гонке на время с испытанием на преодоление препятствий [38] .
Гонку, вместе с призовым фондом в 1 000 000 долларов США, выиграла команда TUM Autonomous Motorsport [5] после того, как многим командам пришлось сойти с дистанции из-за аварий [39] , при этом команда Euroracing оказалась на втором месте подиума, в то время как команда PoliMOVE врезалась в стену, но, поскольку она уже набрала свое время [ необходимо разъяснение ] , ей было предоставлено третье место.
Следующее соревнование Indy Autonomous Challenge состоялось 7 января 2022 года на автодроме Las Vegas Motor Speedway (LVMS) в качестве финального мероприятия выставки Consumer Electronics Show 2022 года . Само мероприятие было ограничено посетителями CES, но транслировалось в прямом эфире. После гонок на время с одним автомобилем в Индианаполисе было решено провести еще одно соревнование с участием автономных гоночных автомобилей, на этот раз с участием более одного автомобиля на трассе. [40]
Чтобы упростить задачу для команд, для гонки был выбран формат «Игры в обгон», где автомобиль-защитник должен был поддерживать постоянную скорость, в то время как автомобиль-нападающий должен был завершить обгон до конца круга. После завершения обгона роли менялись, и скорость защитника увеличивалась. Командам приходилось выполнять полный и безопасный обгон на трассе в тестовые дни перед событием, чтобы пройти квалификацию для гоночных матчей, которые проводились в турнире на выбывание в стиле тенниса . Чтобы еще больше упростить обстановку, защитник был вынужден оставаться на внутренней стороне поворотов. [41]
После победы в полуфинальной гонке против KAIST [42] PoliMOVE выиграл гонку IAC Las Vegas Race 2022 [43], успешно завершив автономный обгон TUM Autonomous Motorsport [44], защищаясь на скорости 150 миль в час (240 км/ч). Немецкая команда вышла из-под контроля после выполнения чрезмерно агрессивного маневра по уклонению от препятствия, в то время как автомобиль № 5 (PoliMOVE) завершал свой обгон. [45]
Успех соревнований IAC 2022 года в Лас-Вегасе побудил серию расшириться на новые трассы. Ассоциация потребительских технологий возобновила контракт IAC на выступление на выставке потребительской электроники 2023 года в Лас-Вегасе. После летнего перерыва и обновления транспортных средств, которое включало увеличение мощности двигателя [46] и установку новых датчиков и вычислительного оборудования, автомобили были доставлены в Форт-Уэрт, штат Техас, для следующего испытания.
Гонки Indy Autonomous Challenge на автодроме Texas Motor Speedway (TMS) прошли в ноябре 2023 года. Основное изменение правил по сравнению с гонками 2022 года в Лас-Вегасе заключалось в большей свободе выбора траектории движения автомобиля-защитника, хотя для повышения безопасности соревнований были введены правила преимущественного права проезда и минимального продольного и бокового разделения. [47]
Гонка проходила на холодной и мокрой трассе после утреннего проливного дождя. [48] Подобно тому, что произошло во время гонки Simulation Race, многие команды были дисквалифицированы либо из-за столкновения, либо просто из-за нарушения минимального расстояния между автомобилями, поскольку их алгоритмы не могли безопасно справиться с возросшей свободой соперника. [49] Команда PoliMOVE выиграла финальную гонку против AI Racing Tech. [50]
Indy Autonomous Challenge 2023 на Las Vegas Motor Speedway состоялся 7 января 2023 года [51] по тем же правилам, что и гонка TMS 2022 года. По мере совершенствования программного обеспечения команд, в гонке TMS происходило более продвинутое взаимодействие транспортных средств и меньше инцидентов. [52]
Команда PoliMOVE снова победила, достигнув максимальной скорости около 180 миль в час (289,682 км/ч) во время мероприятия [53] и побив свой собственный рекорд скорости предыдущего года.
На мероприятии в Лас-Вегасе в 2023 году IAC объявил о своем намерении приехать в Европу, на Национальный автодром Монцы в Италии, в рамках мероприятия MIMO 2023 года. [54] В мероприятии, [55] которое проходило с 16 по 18 июня 2023 года, приняли участие пять команд IAC.
Из-за возросшей сложности бега по шоссейным трассам по сравнению с овалами и отсутствия полного покрытия трассы GPS, [56] формат мероприятия снова стал гонкой на время для одного автомобиля. Команда PoliMOVE показала лучшее время на круге, в то время как TUM Autonomous Motorsport заняла второе место, а TII Unimore Racing (ранее Euroracing) оказалась на нижней ступеньке пьедестала. [57]
На выставке CES®2024 команда Indy Autonomous Challenge представила IAC AV-24 — платформу беспилотных автомобилей следующего поколения в гоночной серии. [58] [11] Команды PoliMOVE, TII Unimore Racing и AI Racing Tech продемонстрировали автономные круги на автомобилях AV-24 на автодроме Las Vegas Motor Speedway 11 января 2024 года. [59]
Остальные команды со старыми автономными автомобилями AV-21 приняли участие в автономном обгоне. В финальном раунде TUM Autonomous Motorsport столкнулась с Cavalier Autonomous Racing из Университета Вирджинии. [60] Гоночный автомобиль Cavalier ускорился в качестве защищающегося автомобиля в финальном раунде, что запрещено правилами соревнований, и раунд должен был закончиться тем, что TUM Autonomous Motorsport был объявлен победителем, а Cavalier Autonomous Racing занял второе место. [61] Первый полуфинал состоялся между MIT-PITT-RW и Cavalier Autonomous Racing, при этом Cavalier Autonomous Racing обогнала автомобиль MIT-PITT-RW на скорости 143 мили в час до окончания раунда. [62] Во втором полуфинале TUM Autonomous Motorsport встретились лицом к лицу с KAIST, и TUM стал победителем полуфинала. [ необходима цитата ]
Вторая гонка IAC на автодроме Indianapolis Motor Speedway прошла 6 сентября 2024 года, через три года после того, как на этой трассе впервые прошла первая автономная гонка Indy Autonomous Car. В соревнованиях приняли участие десять команд студентов — почти все аспиранты — из 19 инженерных школ. [1]
Несмотря на то, что это был четвертый год соревнований IAC, гонки по-прежнему ограничены всего двумя соревновательными событиями. Индивидуальные гонки на время проводятся всеми командами, и событие оценивается по самому быстрому кругу, показанному за пять минут на трассе. Единственное многомашинное событие — это соревнование по обгону с двумя машинами по сценарию, с все более высокими скоростями, назначенными ведущей машине, где две машины «продолжают обгонять друг друга, как в игре в кошки-мышки, пока одна из них не сдастся или не попадет в аварию». [8] [4]
Победителем в гонке на время стала команда Cavalier Autonomous Racing из Университета Вирджинии (автомобиль № 9) со скоростью 171 миля/ч (275 км/ч). Победителем в обгоне стала итальянская команда PoliMOVE-MSU (автомобиль № 5), где лидирующий автомобиль был ограничен скоростью 160 миль/ч (260 км/ч), и Poli-MOVE-MSU обогнала его, ненадолго достигнув скорости на 10–20 миль в час быстрее. [8] Команда, занявшая второе место в обгоне, не смогла обогнать автомобиль № 5 на скорости 160 миль/ч, но успешно обошла его на скорости 155 миль/ч.
Результаты большинства реальных автогонок с 2021 по 2024 год приведены в следующей таблице. [ требуется обновление ]
Для IAC был разработан специальный автономный гоночный автомобиль, первоначально в 2021 году Университетом Клемсона [65] в рамках проекта Deep Orange [66] , и транспортное средство было представлено на выставке CES 2021. [ 67] Гоночный автомобиль основан на шасси Dallara Indy Lights [68], улучшенном вычислительным оборудованием, датчиками и исполнительными механизмами для поддержки автономной работы на гоночной трассе. [69]
Автомобиль получил название «Dallara AV». Конкретной моделью, представленной для первоначального испытания IAC 2021 года, была Dallara AV-21 , заднеприводная, с двигателем внутреннего сгорания мощностью 335 кВт (449 л. с.) и 6-ступенчатой секвентальной коробкой передач. Для восприятия внешней среды автомобиль AV-21 был оснащен шестью монохромными камерами, четырьмя радарами , тремя лидарами и RTK GPS . Автомобили собираются, обслуживаются и ремонтируются внешней компанией [ какой? ] . [70]
Разработка физического автомобиля проводилась параллельно с моделированием задач и гонкой, чтобы позволить командам разрабатывать специфическое для команды программное обеспечение с использованием симулятора без необходимости в аппаратном обеспечении. [71] Командам требовалось приобрести гоночные автомобили, чтобы принять участие в первой гонке IAC на автодроме Indy Motor Speedway в октябре 2021 года.
К 2024 году спецификация гоночного автомобиля IAC изменилась, и теперь это была Dallara AV-24 [4] — также известная как IAC AV-24 — платформа автономного транспортного средства следующего поколения для гоночной серии IAC. [58] [11] [72]
AV-24 имеет то же базовое шасси Dallara AV, что и AV-21, [11], но IAC полностью переработал вычислительное оборудование, датчики и программную систему для поддержки автономной работы гоночного автомобиля. Новое оборудование включает шесть камер Allied Vision Mako G-319C (разрешение 2064 x 1544 пикселей, глубина цвета 12 бит, 37,5 кадров в секунду), лидарную систему Luminar Iris 360 градусов с дальностью действия 275 м (902 фута) , радарный датчик Continental ARS 548 с дальностью действия 300–1500 м (980–4920 футов), новую пользовательскую систему управления по проводам Eagle/IAC (управление по проводам , торможение по проводам , включая независимое приведение в действие передних и задних тормозов), интерфейс управления гонкой Marelli и интерфейс данных в реальном времени, а также улучшенный интерфейс GPS. Был выпущен обновленный инструмент моделирования AV-24, позволяющий потенциальным участникам соревнований обучать и тестировать своих водителей с искусственным интеллектом без необходимости покупать реальный автомобиль и тестировать его в реальном мире. [11] [58]
Предыдущая аппаратно-программная платформа AV-21 страдала от проблем с обслуживанием и устранением неполадок, особенно из-за хрупкости жгутов проводов, при этом многочисленные команды сообщали о проблемах. [11]
