Ernst Dickmanns

Ernst Dickmanns
Född	( 1936-01-04 ) 4 januari 1936 Niederkassel , Tyskland
Nationalitet	tysk
Alma mater	RWTH Aachen University
Känd för	Autonom bil
Vetenskaplig karriär
Fält	Robotik och artificiell intelligens
institutioner	Marshall Space Flight Center , Bundeswehr University München

Ernst Dieter Dickmanns är en tysk pionjär inom dynamisk datorseende och förarlösa bilar . Dickmanns har varit professor vid Bundeswehr University München (1975–2001) och gästprofessor vid Caltech och MIT, där han undervisat i kurser om "dynamisk vision".

Biografi

Dickmanns föddes 1936. Han studerade rymd- och flygteknik vid RWTH Aachen (1956–1961) och styrteknik vid Princeton University (1964/65); från 1961 till 1975 var han associerad med tyska Aero-Space Research Establishment (nu DLR ) Oberpfaffenhofen , som arbetade inom flygdynamik och banoptimering . År 1971/72 tillbringade han ett Post-Doc Research Associateship med NASA - Marshall Space Flight Center, Huntsville ( återinträde i orbiter). Från 1975 till 2001 var han på UniBw München, där han initierade 'Institut fuer Flugmechanik und Systemdynamik' (IFS), Institut fuer die 'Technik Autonomer Systeme' (TAS) och forskningsverksamheten inom maskinseende för fordonsstyrning.

Banbrytande arbete inom autonom körning

I början av 1980-talet utrustade hans team en Mercedes-Benz skåpbil med kameror och andra sensorer. Den 5 ton tunga skåpbilen omkonstruerades så att det var möjligt att styra ratt , gas och bromsar genom datorkommandon baserade på realtidsutvärdering av bildsekvenser. Programvara skrevs som översatte sensoriska data till lämpliga körkommandon. Av säkerhetsskäl ägde de första experimenten i Bayern rum på gator utan trafik . 1986 lyckades robotbilen "VaMoRs" köra helt själv och 1987 kunde den köra sig själv i hastigheter upp till 96 kilometer i timmen (60 mph).

En av de största utmaningarna inom höghastighetsautonom körning uppstår genom de snabbt föränderliga visuella gatuscenerna. Då var datorer mycket långsammare än de är idag (~1% av 1%); därför var sofistikerade datorseendestrategier nödvändiga för att reagera i realtid. Dickmanns team löste problemet genom ett innovativt förhållningssätt till dynamisk vision . Spatiotemporala modeller användes redan från början, kallade "4-D approach", som inte behövde lagra tidigare bilder men som ändå kunde ge uppskattningar av alla 3-D positions- och hastighetskomponenter. Uppmärksamhetskontroll inklusive konstgjorda saccadiska rörelser av plattformen som bär kamerorna gjorde att systemet kunde fokusera sin uppmärksamhet på de mest relevanta detaljerna i den visuella inmatningen. Kalman-filter har utökats till perspektivavbildning och användes för att uppnå robust autonom körning även i närvaro av buller och osäkerhet . Återkoppling av förutsägelsefel tillät att kringgå den (dåligt konditionerade) inverteringen av perspektivprojektion med minsta kvadraters parameteranpassningar.

När EUREKA -projektet "PROGRAM för en europeisk trafik med högsta effektivitet och oöverträffad säkerhet" ( PROMETHEUS ) 1986/87 initierades av den europeiska biltillverkningsindustrin (finansiering i storleksordningen flera hundra miljoner euro), den initialt planerade autonoma laterala industrin. styrning av nedgrävda kablar släpptes och ersattes av det mycket mer flexibla maskinseendet som föreslagits av Dickmanns, och delvis uppmuntrat av hans framgångar. De flesta av de stora bilföretagen deltog; det gjorde Dickmanns och hans team i samarbete med Daimler-Benz AG. Betydande framsteg gjordes under de följande 7 åren. Särskilt Dickmanns robotbilar lärde sig att köra i trafik under olika förhållanden. En medföljande mänsklig förare med en "röd knapp" såg till att robotfordonet inte kunde komma ur kontroll och bli en fara för allmänheten. Sedan 1992 var körning i allmän trafik standard som sista steget i verkliga tester. Flera dussin transputrar , en speciell sort av parallella datorer , användes för att hantera de (enligt 1990-talets standarder) enorma beräkningskrav.

Två kulminationspunkter uppnåddes 1994/95, när Dickmanns omarbetade autonoma S-klass Mercedes-Benz utförde internationella demonstrationer. Den första var den slutliga presentationen av PROMETHEUS-projektet i oktober 1994 på Autoroute 1 nära flygplatsen Charles-de-Gaulle i Paris. Med gäster ombord körde dubbla fordon av Daimler-Benz (VITA-2) och UniBwM ( VaMP ) mer än 1 000 kilometer (620 mi) på den trefiliga motorvägen i vanlig tung trafik i hastigheter upp till 130 kilometer i timmen ( 81 mph). Körning i fria körfält, konvojkörning med avståndshållning beroende på hastighet och filbyten till vänster och höger med autonom passering har visats; den senare krävde tolkning av vägbilden även på den bakre halvklotet. Två kameror med olika brännvidder för varje halvklot har använts parallellt för detta ändamål.

Den andra kulminationspunkten var en resa på 1 758 kilometer (1 092 mi) hösten 1995 från München i Bayern till Odense i Danmark till ett projektmöte och tillbaka. Både longitudinell och lateral styrning utfördes autonomt genom syn. På motorvägar uppnådde roboten hastigheter som översteg 175 kilometer i timmen (109 mph) (det finns ingen allmän hastighetsbegränsning på Autobahn ) . Publikationer från Dickmanns forskargrupp indikerar en genomsnittlig autonomt körd sträcka utan återställningar på ~9 kilometer (5,6 mi); den längsta autonomt körda sträckan nådde 158 kilometer (98 mi). Mer än hälften av de återställningar som krävdes uppnåddes autonomt (ingen mänsklig inblandning). Detta är särskilt imponerande med tanke på att systemet använde svartvita videokameror och inte modellerade situationer som vägbyggen med gula körfältsmarkeringar; filbyten med över 140 kilometer i timmen (87 mph), och annan trafik med mer än 40 kilometer per timme (25 mph) relativ hastighet har hanterats. Totalt uppnåddes 95 % autonom körning (efter avstånd).

Under åren 1994 till 2004 användes den äldre 5-tons skåpbilen "VaMoRs" för att utveckla den kapacitet som behövdes för att köra på nätverk av mindre (också oförseglade) vägar och för terrängkörning inklusive undvikande av negativa hinder som diken. Att svänga av på korsningar med okänd bredd och skärningsvinklar krävde en stor ansträngning, men har uppnåtts med "Förväntningsbaserad, Multi-focal, Saccadic vision" (EMS-vision). Denna syn av ryggradsdjurstyp använder animationsfunktioner baserade på kunskap om ämnesklasser (inklusive själva det autonoma fordonet) och deras potentiella beteende i vissa situationer. Denna rika bakgrund används för kontroll av blick och uppmärksamhet samt för förflyttning.

Förutom vägledning av markfordon har även tillämpningar av 4-D-metoden för dynamisk syn för obemannade flygfarkoster (konventionella flygplan och helikoptrar) undersökts. Autonoma visuella landningsinflygningar och landningar har demonstrerats i hårdvara-i-slinga-simuleringar med visuell/tröghetsdatafusion. Verkliga autonoma visuella landningsinflygningar till strax före landning har utförts 1992 med dubbelpropellerflygplanet Dornier 128 från University of Brunswick på flygplatsen där.

En annan framgång med denna maskinseendeteknologi var det första visuellt kontrollerade greppexperimentet med ett fritt svävande föremål i viktlöshet ombord på rymdfärjan Columbia D2-uppdraget 1993 som en del av "Rotex"-experimentet av DLR.

Se även

• Förarlös bil

externa länkar

• Många forskningsartiklar av Ernst Dickmanns (Google Scholar)
• Dynamic Vision av Ernst D. Dickmanns