ميكروفون السيارة يعزز سلامة المركبات المستقلة

المركبات المستقلة لها عيون – كاريات ، ليدار ، الرادار. لكن الأذنين؟ هذا ما هو الباحثون في فرع معهد Fraunhofer لتكنولوجيا الوسائط الرقمية لتكنولوجيا السمع والكلام والتكنولوجيا في ألمانيا يبنيون مع سيارة السمع. تتمثل الفكرة في تجهيز المركبات ذات الميكروفونات الخارجية و AI للكشف عن الأصوات البيئية وتوطينها وتصنيفها ، بهدف مساعدة السيارات على الرد على المخاطر التي لا يمكنهم رؤيتها. في الوقت الحالي ، يعني ذلك الاقتراب من مركبات الطوارئ – وفي النهاية المشاة ، إطار ثقب ، أو فرامل فاشلة.

يقول موريتز براندز ، مدير المشروع في سيارة السمع: “يتعلق الأمر بإعطاء السيارة إحساسًا آخر ، بحيث يمكنه فهم العالم الصوتي من حوله”.

في مارس 2025 ، قاد باحثو Fraunhofer IDMT سيارة استماع أولي على بعد 1500 كيلومتر من أولدنبورغ إلى أرضية إثبات في شمال السويد. يقول براندز إن الرحلة اختبرت النظام في درجات حرارة الأوساخ والثلوج والملح والملح على الطرق وتجميدها.

كيفية بناء سيارة تستمع

كان لدى الفريق بعض الأسئلة الرئيسية التي يجب الإجابة عليها: ماذا لو أصبحت علب الميكروفون متسخة أو متجمدة؟ كيف يؤثر ذلك على التوطين والتصنيف؟ وأظهر الاختبار الأداء تدهور أقل من المتوقع بمجرد تنظيف وحدات تجفيفها وتجفيفها. أكد الفريق أيضًا أن الميكروفونات يمكنها البقاء على قيد الحياة في غسيل السيارات.

تحتوي كل وحدة ميكروفون خارجية (EMM) على ثلاثة ميكروفونات في حزمة واسعة النطاق 15 ملتوية. مثبتة في الجزء الخلفي من السيارة-حيث تكون ضوضاء الرياح أدنى-يلتقط صوتها ، وتحويله ، وتحويله إلى طيف ، ونقلها إلى شبكة عصبية تلافيفية (RCNN) المدربين للكشف عن الأحداث الصوتية.

إذا قام RCNN بتصنيف إشارة صوتية على أنها صفارات الإنذار ، فسيتم فحص النتيجة مع كاميرات السيارة: هل هناك ضوء وامض أزرق في العرض؟ الجمع بين “الحواس” مثل هذا يعزز موثوقية السيارة عن طريق خفض احتمالات الإيجابيات الخاطئة. يتم ترجمة إشارات الصوت من خلال التشكيل ، على الرغم من أن Fraunhofer رفض تقديم تفاصيل حول هذه التقنية.

كل المعالجة تحدث على متنها لتقليل الكمون. هذا أيضًا “يلغي المخاوف بشأن ما سيحدث في منطقة ذات اتصال رديء للإنترنت أو الكثير من التداخل [radio-frequency] ويضيف: “الضوضاء”. ويضيف أن عبء العمل يمكن معالجته بواسطة Raspberry Pi الحديثة.

وفقًا للبراندز ، تشمل المعايير المبكرة لنظام سيارات السمع اكتشاف صفارات الإنذار التي تصل إلى 400 متر في ظروف هادئة منخفضة السرعة. ويقول إن هذا الرقم يتقلص إلى أقل من 100 متر بسرعات الطريق السريع بسبب ضوضاء الرياح والطريق. يتم تشغيل التنبيهات في حوالي ثانيتين – في غضون الوقت للسائقين أو الأنظمة المستقلة للرد.

تتضاعف هذه الشاشة كوحة تحكم ولوحة القيادة التي تتيح للسائق تنشيط “السمع” للسيارة.Fraunhofer idmt

تاريخ سيارات الاستماع

تمتد جذور سيارة السمع أكثر من عقد من الزمان. يقول براندز: “لقد عملنا على جعل السيارات تسمع منذ عام 2014”. كانت التجارب المبكرة متواضعة: اكتشاف مسمار في إطار من خلال استغلاله الإيقاعي على الرصيف أو فتح الجذع عبر الأمر الصوتي.

بعد بضع سنوات ، الدعم من مورد المستوى 1 (الشركة التي توفر أنظمة كاملة أو مكونات رئيسية مثل الإرسال أو أنظمة الفرامل أو البطاريات أو أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADASS) مباشرة إلى مصنعي السيارات) دفع العمل إلى تطوير من الدرجة الأولى ، وسرعان ما انضم إليه شركة صناعة السيارات الرئيسية. مع ارتفاع اعتماد EV ، بدأت شركات صناعة السيارات في معرفة سبب أهمية الأذنين بقدر العيون.

“يسمع الإنسان صفارات الإنذار ويتفاعل – حتى قبل رؤية من أين يأتي الصوت. يجب على مركبة مستقلة أن تفعل الشيء نفسه إذا كانت ستتعايش معنا بأمان.” – كينج ، مختبر الصوت بجامعة غالواي

يتذكر براندز لحظة واحدة: الجلوس على مسار اختبار ، داخل سيارة كهربائية كانت معزولة جيدًا ضد ضوضاء الطريق ، فشل في سماع صفارات الإنذار الطارئة حتى كانت السيارة تقريبًا. “كان هذا كبيرًا” آه هاء! ” يقول: “لحظة أظهرت مدى أهمية سيارة السمع مع زيادة اعتماد EV”.

يرى Eoin King ، أستاذ الهندسة الميكانيكية بجامعة غالواي في أيرلندا ، قفزة من الفيزياء إلى الذكاء الاصطناعي.

يقول: “اتبع فريقي مقاربة قائمة على الفيزياء” ، متذكرًا عمله في عام 2020 في هذا المجال البحثي بجامعة هارتفورد في ولاية كونيتيكت. “لقد نظرنا إلى اتجاه الوصول – التأخير في التقييم بين الميكروفونات إلى مثلث حيث يوجد صوت. هذا يظهر الجدوى. ولكن اليوم ، يمكن أن تأخذ الذكاء الاصطناعي هذا الأمر إلى أبعد من ذلك. الاستماع إلى الماكينة هو في الحقيقة مغير اللعبة.”

ويضيف كينج: “إن الفيزياء لا تزال مهمة:” الأمر يشبه تقريبًا الذكاء الاصطناعي في الفيزياء. تُظهر الأساليب التقليدية ما هو ممكن. الآن ، يمكن أن تعمم أنظمة التعلم الآلي بشكل أفضل عبر البيئات. “

مستقبل الصوت في المركبات المستقلة

على الرغم من التقدم ، فإن King ، الذي يوجه بحث Galway Sound Lab في الصوتيات والضوضاء والاهتزاز ، حذر.

“في غضون خمس سنوات ، أرى أنه من المتخصص” ، كما يقول. “يستغرق الأمر بعض الوقت حتى تصبح التقنيات قياسية. تحذيرات الممرات كانت مناسبة مرة واحدة أيضًا-لكنها الآن في كل مكان. ستصل تكنولوجيا السمع إلى هناك ، ولكن خطوة بخطوة.” من المحتمل أن يظهر النشر على المدى القريب في المركبات المتميزة أو الأساطيل المستقلة ، مع اعتماد جماعي.

King لا يخلط كلمات حول سبب أهمية تصور الصوت: يجب أن تتعايش المركبات المستقلة مع البشر. يقول: “يسمع الإنسان صفارات الإنذار ويتفاعل – حتى قبل رؤية من أين يأتي الصوت. يجب على مركبة مستقلة أن تفعل الشيء نفسه إذا كانت ستتعايش معنا بأمان”.

رؤية King هي المركبات ذات الوعي متعدد الحواس-Cameras و Lidar للبصر ، والميكروفونات للسمع ، وربما حتى أجهزة استشعار الاهتزاز لمراقبة السطح على الطرق. “رائحة” ، قال مازحًا ، “قد تكون خطوة بعيدة جدًا.”

أظهر اختبار طريق Fraunhofer السويدي أن المتانة ليست عقبة كبيرة. يشير كينج إلى مجال آخر يقلق: إنذارات كاذبة.

“إذا قمت بتدريب سيارة للتوقف عندما تسمع شخصًا يصرخ” مساعدة “، ماذا يحدث عندما يفعل الأطفال ذلك كمزحة؟” يسأل. “علينا أن نختبر هذه الأنظمة بدقة قبل وضعها على الطريق. هذه ليست إلكترونيات المستهلك ، حيث ، إذا أعطاك ChatGPT الإجابة الخاطئة ، يمكنك فقط إعادة صياغة السؤال – حياة الناس على المحك.”

التكلفة أقل من مشكلة: الميكروفونات رخيصة وعرة. يتمثل التحدي الحقيقي في ضمان أن تكون الخوارزميات يمكن أن تسيطر على أدوات صوتية صاخبة مليئة بالقرون وشاحنات القمامة والبناء.

يقوم Fraunhofer الآن بتحسين الخوارزميات مع مجموعات بيانات أوسع ، بما في ذلك صفارات الإنذار من الولايات المتحدة وألمانيا والدنمارك. وفي الوقت نفسه ، يعمل مختبر King’s على تحسين اكتشاف الصوت في السياقات الداخلية ، والتي يمكن إعادة استخدامها للسيارات.

قد تكون بعض السيناريوهات-مثل سيارة السمع التي تكتشف محركًا للمحرك على ضوء أحمر قبل أن تكون مرئية-على بعد سنوات عديدة ، لكن كينج يصر على أن المبدأ يحمله: “مع البيانات الصحيحة ، من الناحية النظرية ، فإن التحدي هو الحصول على تلك البيانات والتدريب على ذلك”.

يتفق كل من العلامات التجارية والملك على عدم وجود معنى واحد كافي. الكاميرات والرادار والودار – والآن الميكروفونات – تعمل على العمل معًا. يقول كينج: “السيارات المستقلة التي تعتمد فقط على الرؤية تقتصر على خط البصر”. “إضافة الصوتيات تضيف درجة أخرى من السلامة.”

من مقالات موقعك

المقالات ذات الصلة حول الويب