Дикманс, Эрнст
Эрнст Дитер Дикманс (нем. Ernst Dieter Dickmanns; [Нет даты!]) — немецкий специалист в области робототехники и преподаватель высшей школы. Известен своими исследованиями в области динамического машинного зрения и автономных транспортных средств.
Биография[править]
Дикманс изучал аэрокосмическую технику в Рейнско-Вестфальском техническом университете Ахена (1956—1961) и теорию автоматического управления в Принстонском университете (1964—1965). С 1961 по 1975 год работал в Немецком научно-исследовательском институте авиации и космонавтики (DFVLR) в Оберпфаффенхофене (ныне Германский центр авиации и космонавтики, DLR) в области динамики полёта и оптимизации траекторий. С 1971 по 1972 год в рамках программы постдокторантуры участвовал в исследованиях по возвращению космических челноков в Центре космических полётов имени Джорджа Маршалла НАСА в Хантсвилле.
С 1975 по 2001 год Дикманс был профессором в Университете бундесвера в Мюнхене. В разное время он также являлся приглашённым профессором в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене и в Массачусетском технологическом институте, где читал лекции по динамическому зрению.
Пионерская работа в области автономного вождения[править]
В начале 1980-х годов команда Дикманса оснастила микроавтобус Mercedes-Benz камерами и другими датчиками. Пятитонный автомобиль был модифицирован таким образом, что рулевое колесо, дроссельная заслонка и тормоза управлялись компьютером на основе анализа последовательности изображений в реальном времени. В целях безопасности первые эксперименты проводились в 1986 году в Баварии на заброшенном аэродроме в Нойбиберге и на ещё не открытом для движения участке автобана. С 1987 года роботизированный автомобиль VaMoRs (Versuchsfahrzeug für autonome Mobilität und Rechnersehen) мог двигаться автономно со скоростью до 96 км/ч.
4-D-подход[править]
Одной из главных проблем при автономном вождении на высокой скорости является быстро меняющийся вид дорожных сцен. Во время экспериментов Дикманса компьютеры были значительно медленнее современных. Для реагирования в реальном времени требовались соответствующие стратегии машинного зрения. Команда Дикманса решила эту проблему с помощью подхода к динамическому машинному зрению. С самого начала использовались пространственно-временные модели, так называемый 4-D-подход. При этом не обязательно было сохранять предыдущие изображения, но всё равно можно было получить оценки для всех трёхмерных компонентов положения и скорости. Управление вниманием с помощью искусственных саккадических движений платформы камеры позволяло системе фокусироваться на наиболее важных деталях сцены. Фильтры Калмана были расширены для обработки перспективных последовательностей изображений и служили для обеспечения стабильного автономного вождения в условиях шума и неопределённости.
Программа EUREKA[править]
В 1986—1987 годах европейская организация по поддержке исследований EUREKA по инициативе европейской автомобильной промышленности запустила проект PROgraMme for a European Traffic of Highest Efficiency and Unprecedented Safety (Prometheus), в который были инвестированы сотни миллионов евро. Первоначальный план бокового управления с помощью закопанных кабелей был быстро отброшен и заменён подходом машинного зрения, чему способствовали результаты Дикманса. В программе приняли участие большинство крупных автопроизводителей, а также Дикманс и его команда в сотрудничестве с Daimler-Benz AG. В последующие семь лет были достигнуты дальнейшие успехи: роботизированные автомобили Дикманса научились двигаться в потоке транспорта в различных условиях. Сопровождающий водитель-человек с «красной кнопкой» следил за тем, чтобы автомобиль не вышел из-под контроля и не стал представлять опасность для окружающих. С 1992 года вождение в условиях обычного дорожного движения при определённых условиях стало нормой. Несколько десятков транспьютеров справлялись с огромным для того времени объёмом вычислений.
Проект PROMETHEUS[править]
Успех был достигнут в 1994—1995 годах, когда модифицированные автомобили Mercedes-Benz S-класса Дикманса приняли участие в международных демонстрациях. Первой из них стала заключительная презентация проекта PROMETHEUS в октябре 1994 года на автотрассе 1 недалеко от аэропорта Париж — Шарль-де-Голль. Два автомобиля, VITA-2 от Daimler-Benz и VaMP («VaMoRs Passenger Car» = Versuchsfahrzeug für autonome Mobilität und Rechnersehen) Университета бундесвера в Мюнхене, проехали в плотном потоке по трёхполосному автобану более тысячи километров со скоростью до 130 км/ч. Были продемонстрированы движение по свободным полосам, движение в колонне с безопасной дистанцией, зависящей от скорости, и смена полосы движения влево и вправо с автоматическим обгоном. Для обгона необходимо было интерпретировать и заднюю полусферу. Для этой демонстрации использовались по две камеры с разным фокусным расстоянием на каждую полусферу.
Ещё одним достижением стала поездка осенью 1995 года на расстояние 1758 км из Мюнхена в Оденсе (Дания) на встречу по проекту и обратно. Как продольное, так и поперечное управление осуществлялось автономно с помощью машинного зрения. На автобане роботизированный автомобиль достигал скорости более 175 км/ч. В публикациях исследовательской группы Дикманса указывается средняя дистанция автономного вождения без вмешательства в 9 км; самый длинный участок автономного вождения составил 158 км. Более половины вмешательств (сбросов) выполнялись автономно без участия человека. Это примечательно тем, что система использовала только чёрно-белые камеры и поэтому не могла моделировать ситуации, когда жёлтая дорожная разметка на строительных участках имеет приоритет над белыми линиями. Во время этих поездок 95 % маршрута было пройдено полностью автономно.
В период с 1994 по 2004 год старый автомобиль VaMoRs использовался для развития навыков вождения по сети небольших дорог (включая грунтовые) и по бездорожью, при этом необходимо было избегать препятствий, таких как выбоины. Поворот на перекрёстках неизвестной ширины и с различными углами пересечения оказался сложной задачей, но в конечном итоге она была решена с помощью «основанного на ожиданиях, мультифокального, саккадического» зрения (Expectation-based, Multi-focal, Saccadic vision, EMS-vision). Этот зрительный механизм, заимствованный у позвоночных, использует возможности анимации на основе известных категорий движущихся объектов (включая сам автономный автомобиль) и их возможного поведения в определённых ситуациях. Этот опыт использовался для управления направлением взгляда и вниманием[1].
Авиация[править]
4-D-подход был протестирован не только на наземных транспортных средствах, но и для динамического зрения беспилотных летательных аппаратов (самолётов и вертолётов). Автономные визуальные заходы на посадку и визуальные посадки были продемонстрированы в симуляциях hardware-in-the-loop с объединением данных от визуальных и инерциальных датчиков. Реальные заходы на посадку вплоть до момента перед касанием были продемонстрированы в 1992 году на двухвинтовом самолёте Do-128 Брауншвейгского технического университета в местном аэропорту.
Ещё одним успехом подхода Дикманса к машинному зрению стал первый успешный визуально управляемый эксперимент по захвату свободно парящего объекта в невесомости, который был проведён в 1993 году на борту космического челнока «Колумбия» в рамках миссии D-2 Spacelab как часть эксперимента Rotex Германского центра авиации и космонавтики.
Награды и премии[править]
- 2016: Премия за жизненные достижения (Lifetime Achievement Award) Института инженеров электротехники и электроники (IEEE)[2].
- 2017: Премия Эдуарда Рейна.
- 2022: Крест за заслуги 1-го класса ордена «За заслуги перед Федеративной Республикой Германия».
- Почётный член Общества содействия трансферу исследований (GFFT).
Примечания[править]
- ↑ Ernst D. Dickmanns: Dynamic Vision for Perception and Control of Motion. London 2007, ISBN 978-1-84628-637-7.
- ↑ Fabian Hoberg, Der Mann, der dem Auto das Sehen beibrachte, 12. Oktober 2016 ([ Verweis]).
Ссылки[править]
- Highlights of robot car history with particular emphasis on the achievements of Ernst Dickmanns, by Jürgen Schmidhuber
- Numerous research papers of Ernst Dickmanns (Google Scholar)
- dyna-vision.de
 | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Дикманс, Эрнст», расположенная по адресу:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
|---|