Etikettarkiv: SAFER

Fordonsdynamik för automatiserad körning

Onsdag 31 maj arrangerade svenska fordonsingenjörsföreningen, SVEA, ihop med SAFER och kompetenscentret ECO2 årets seminarium, denna gång med temat fordonsdynamik för automatiserad körning [1]. Här kommer ett kort referat från seminariet.

Malte Rothämel från Scania pratade om behovet av redundans i chassisystemen när föraren inte längre finns redo att ta över, och visade exempel från tunga fordon med en aktiv styrnings-aktivator med dubbla elmotorer, och en bromsaktivator placerad direkt vid bromspedalen – bromssystemet är i övrigt redan redundant.

Per Ola Fuxin och Matthijs Klomp från Volvo Cars föredrog Volvos utveckling avseende förarstödssystem, från tidiga ABS-funktioner via många TBF (TreBokstavsFörkortningar) till dagens Pilot Assist. Målet är att skapa en ”sömlös” körupplevelse, där alla funktioner samspelar optimalt. Pilot Assist är i princip en vidareutveckling från adaptiv farthållare, ACC, där bilen också kan hålla sig i filen i farter upp till 130 km/h – men fortfarande är föraren ansvarig och måste hålla minst en hand på ratten (utom vid kökörning i lågfart). Detta eftersom systemet (ännu) inte kan identifiera alla objekt. Noterbart också att Volvos hybridbilar har ”by-wire”-bromsar och att alla deras framtida bilar också kommer att ha det.

Fredrik Bruzelius från VTI gjorde en översikt av resultaten från Wanna Svedbergs utredning av rättsliga principer med automatiserade fordon som vi skrivit om tidigare. Det är då viktigt att skilja på civilrätt och brottmål. I civilrätt, där man alltså ”stämmer” någon, kan ansvaret ligga på en juridisk person, till exempel en fordonstillverkare. Men i brottmål, där alltså ett brott mot trafiklagstiftningen skett, måste det (i Sverige) vara en fysisk person som är ansvarig. Detta ställer förstås till det för helt självkörande bilar (SAE-nivå 4 och 5). Ett förslag är att skapa en ”kontrollcentral” med operatörer som ger godkännande för start av varje enskild automatiserad körning (se t.ex. GMs gamla reklamfilm).

Peter Nilsson från Volvo GTT och Chalmers redogjorde för sitt projekt där man studerat principerna för hur man ska reglera långa fordonskombinationer vid körning i multipla filer. Långa fordon har ofta problem att byta fil i tät trafik och kan då tvingas till att ”bryta sig in” i nästa fil. Denna situation måste även framtida automatiserade långa lastbilar kunna hantera.

Jim Crawley från Haldex Brakes gjorde en djupdykning i ABS-reglering och visade hur deras nya snabba reglerventil kan både ge kortare bromssträckor men också spara energi och med separata enheter kan ge redundant reglering av avancerade funktioner för t.ex. automatiserade fordon.

Niklas Lundin från Asta Zero berättade om utmaningarna med testning både av aktiva säkerhetsssystem med alla varianter, och automatiserade fordon. De senare innebär en betydligt komplexare testning med tusentals testfall där det i praktiken är omöjligt att testa alla. Grundprincipen är då att genomföra huvuddelen av testerna med modeller som valideras med tester. Niklas nämnde också ett tänkbart cyberhot: om någon planterar falsk kartinformation så kan fordonen svänga av vägen för att de tror att det finns en anslutande väg där. Även sådana situationer måste man kunna säkra med testningen.

Slutligen berättade Lars Drugge från KTH om ITRLs plattformar, RCV och RCV-E1/-E2, som kontinuerligt utvecklas nu även med LIDAR, radar och kamera föru atomatiserad körning.

Totalt sett en givande dag som gick lite mer på djupet än många andra seminarier. (Dessutom tack till Mattias Lidberg som visade vad alla fordonsingenjörer med självaktning alltid måste bära med sig!)

Källor

[1] SVEA FORDON: Seminarie Vehicle Dynamics for Automated Driving Länk

För lite fokus på FoU om samarbete mellan människor och automation?

Strax innan midsommar hade SAFER besök av professor Klaus Bengler från tekniska universitetet i München som höll ett seminarium med titeln ”Intelligent Vehicles Meeting Intelligent Humans”.

Föredraget handlade till stor del om hur viktigt samarbetet mellan människor och automatiserade fordon är så länge vi har ett trafiksystem med blandade automationsnivåer. Hittills har vi mest sett koncept på överlämning mellan förare och fordon, där kontrollen ligger antingen hos föraren eller fordonet, medan koncept för delad kontroll till stor del lyser med sin frånvaro, menar professor Bengler.

Samarbetsförmåga är en viktig faktor när vi inför automation i ett så komplext och dynamiskt system som trafiken. Det får inte finnas någon risk att systemet destabiliseras, och att vi t.ex. får nya typer av olyckor där automationen är inblandad. Detta är känt från andra branscher med hög automationsnivå. Professor Bengler hävdar att det idag borde vara mer fokus på utveckling av gemensam kontroll av fordon, där förare och automation samverkar för att hantera olika trafiksituationer på ett intelligent sätt.

GCDC 2016: Tävlingen avgjord

28-29 maj var det dags för Grand Cooperative Driving Challenge (GCDC) 2016. Det var fem år sedan första GCDC anordnades av TNO i Holland på testmotorvägen A270 mellan Eindhoven och Helmond i Holland.

Tio lag från Lettland, Spanien, Frankrike, Tyskland, Holland och Sverige deltog i tävlingen som handlade om tre scenarion för kooperativ och automatiserad körning.

I tävlingen använde fordon exempel på nästa generations kommunikationsprotokoll för kooperativ körning som bl.a. möjliggör förhandling mellan fordon. Fordonen utförde till exempel automatiskt filbyte på motorväg som föregicks av förhandling för att fordonen skulle bestämma vilket fordon som skulle öppna en lucka för vilket. Det andra scenariot gick ut på att köra igenom en T-korsning utan trafikljus, fordonen förhandlade om vilket fordon som skulle passera som första, andra och tredje fordon genom korsningen.

Det tredje scenariot handlade om att utryckningsfordon, med hjälp av kommunikation och HMI i andra uppkopplade fordon skulle kunna begära i vilken fil de vill ha fri väg när de är under utryckning.

Vinnare i tävlingen var studenter från Högskolan i Halmstad som tävlade med en Volvo S60, på andra plats kom Team AnnieWay från KIT Karlsruhe som tävlade med en personbil från Mercedes och på tredje plats placerade sig KTH som tävlade med en lastbil från Scania.

GCDC 2016 arrangerades inom FP7-projektet i-GAME där TNO, TU/e (Techniche Universitet Eindhoven) från Holland, Idiada från Spanien och Viktoria Swedish ICT.

Här finns senaste nyheterna från GCDC2016 länk: https://twitter.com/hashtag/gcdc2016

Egen kommentar

De svenska lagen som deltog i GCDC 2016 arbetade tillsammans med stöd från SAFER inom projektet CoAct, en fortsättning på det projekt som ledde Högskolan i Halmstad, Chalmers och KTH till placering 2,3 och 4 i GCDC 2011.

Konferenstips: IV 2016

IEEE Intelligent Vehicles Symposium 2016 (IV16) hålls i Göteborg den 19-22 juni 2016. Chalmers tekniska högskola och SAFER – Vehicle and Traffic Safety Centre – står som värdar och många av intresseområden berör automatiserade fordon. Deadline för artiklar är om ungefär en månad (22 januari). Här hittar ni mer information om det hela.

Invigning av fordonslabbet ReVeRe

Torsdagen den 19 november var det officiell invigning av fordonslaboratoriet ReVeRe (Research Vehicle Resource) på SAFER (Vehicle and Traffic Safety Centre) i Göteborg. Projektledaren Fredrik Von Corswant på Chalmers invigde  ReVeRe genom att koppla samman ett långt säkerhetsbälte i stället för att klippa ett band.

Projektet leds av SAFER och har regionalt stöd från Västra Götalandsregionen, från Volvo Cars och AB Volvo samt från flera av Chalmers styrkeområden. Fordonslaboratoriet härbärgerar bl.a. personbilar, lastbilar, en aktiv dolly samt en körsimulator.

Laboratoriet länkar samman hela utvecklingskedjan från algoritmer, experiment i simulatorer till tester i både miniatyrfordon och verkliga fordon. Det skapar också en länk mellan utbildning och industri vilket ska gynna regionens attraktionskraft.

Seminarium om teknologier för automatiserade fordon

Tisdag 3 november arrangerade SAFER, SVEA och Volvo Cars ett seminarium som fokuserade teknologierna bakom automatiserade fordon. Seminariet, som lockade ca 60 deltagare till Lindholmen Science Park, utgick till stor del från Volvo Cars Drive Me-satsning.

Inledningsvis berättade Dr Erik Coelingh från VCC om bakgrunden till fordonsautomation: med alltfler människor som flyttar till allt större städer så blir inte trafiksystemet hållbart, samtidigt som det ändå finns ett behov av individuell mobilitet som inte kollektivtrafiken kan tillfredsställa. Volvos tanke är att frigöra tid och låta föraren välja när man ska köra själv. Det finns enligt Erik två vägar till självkörande fordon: en inkrementell väg via alltmer automatiserade förarstödsfunktioner, och ett ”hopp” direkt till självkörande fordon. En risk med den inkrementella vägen är att förarna inte blir beredda att ta över från systemet trots att det kan krävas om än sällan, medan en stor risk med ”hoppet” är att det kräver stor investering i teknologi och produkt.

Joakim Lin-Sörstedt från VCC berättade om sensorer och sensor fusion i Drive Me-bilarna. De kommer att ha 7 radarer, 8 kameror, 1 lidar, ett antal ultraljudsensorer, HD-karta och moln-uppkoppling. Sensorfunktionen har 3 målsättningar: 360 graders objektidentifiering, att upptäcka hinder på vägen och positionering. Detta åstadkommer man genom olika kombinationer av lågnivåhantering i de enskilda sensorerna och central högnivå sensor fusion. För att klara detta blir mjukvaran alltmer specifik och hårdvaruberoende.

Lars Hammarstrand från Chalmers berättade om hur positionering och lokalisering sker, genom att kalibrera positionen från karta och GPS mot landmärken med känd position som identifieras via sensor fusion i bilarna. Det svåra är inte att som många demonstrationer runt om i världen köra ett par enstaka gånger autonomt, utan att kunna göra det varje dag i flera års tid. Ett problem är att kartor blir gamla och bilarna behöver kunna hantera det, antingen själva eller kooperativt gemensamt med andra fordon via molnet.

Jonas Arkensved från Delphi berättade om deras sensorutveckling, från tidiga radarer till den kombinerade radar/kameramodul som sitter i Volvos nya XC90. Man jobbar med att förbättra upplösning, synfält och bildkvalitet för att på det sättet ge mer tillförlitliga data, men också med att sänka priset.

Mohammad Ali från Volvo Cars beskrev den funktionella arkitekturen i Drive Me-bilarna, och hur man arbetar med beslutsalgoritmer för till exempel filbyten. Grundprincipen är att baserat på ett antal givna önskemål ta fram en målfunktion och trigga filbytet när målfunktionen visar att en annan fil är bättre. Beslutsalgoritmerna måste kunna hantera alla situationer och för att hantera detta använder Volvo sig av försiktighetsåtgärder för att förutse hypotetiska händelser, dels som rekommendationer, dels om tvingande åtgärder. Exempelvis skapar man marginaler och sänker hastigheten när man närmar sig områden där sensorerna inte ser.

Robert Hult från Chalmers berättade om hur man kan koordinera automatiserade bilar i korsningar, för att bäst kunna utnyttja den gemensamma resursen = vägytan. Detta görs genom att ersätta dagens styrning via trafikregler, skyltar, trafikljus till optimala rörelser för varje enskild bil. Det innebär en systemoptimering utifrån prediktering av möjliga framtida tillstånd. Det finns förstås flera utmaningar, såväl avseende beräkning, kommunikation och hur hantera icke-automatiserade fordon.

Martin Hiller från Volvo Cars beskrev hur elarkitekturen i Drive Me-bilarna ser ut. Det tillkommer då många nya noder, sensorer och nätverk, bland annat Ethernet för att få högre bandbredd. Global tidssynkronisering är en nyckel för såväl sensor fusion och aktivering, så att data representerar samma tillstånd. För V2X-kommunikation behövs också en globalt synkroniserad klocka för att kunna synkronisera med andra fordon eller infrastrukturen.

Mathias Westlund berättade om hur Volvo Cars jobbar med tillförlitlighet och feltolerans. Det är många nya och höga krav (ASIL D) och till exempel måste även kraftförsörjningen vara redundant. Inga singelfel ska leda till ”failure”. Detta görs i Drive Me-bilarna genom en extra bromsenhet (hydraulik+elektronik) och genom att kunna backup-styra genom bromsning av enskilda hjul.

Autonoma bilar måste kunna identifiera alla relevanta objekt, hantera alla situationer och alla akuta fel, och vara fail tolerant, dvs. på ett säkert sätt kunna hantera fel genom reducerad funktionalitet om ett allvarligt fel uppstår, t.ex. genom att stanna bilen vid vägkanten. Detta eftersom man inte kan lita på att föraren kommer tillbaks i loopen i tid för att kunna reda ut situationen. Däremot behöver bilarna inte vara fail operational (ha kvar full funktionalitet trots fel) vilket krävs för flygplan.

Det finns många nya möjliga felmoder och det finns en stor utmaning i verifiering. Det går inte att göra bara genom att köra miljarder mil för att täcka alla situationer och alla väderförhållanden/väglag. Man får istället identifiera kritiska situationer och sedan återskapa dessa i data för prov, till exempel med hjälp av förstärkt verklighet. I Drive Me-projektet begränsas scenariorna till en vägslinga och ”normala” väderförhållanden.

Elektromagnetiska fält förväntas kunna ge kommunikationsstörningar vilket är en utmaning. BMW har samma EMC-krav som för helikoptrar.

Elad Schiller från Chalmers berättade om hur man kan balansera prestanda och systemsäkerhet i kooperativa system även vid kommunikationsfel. Även om de självkörande bilarna i sig är säkra så kan V2X-kommunikationen vara felaktig, så att olika bilar får olika information. I så fall kan man säkra situationen genom att bilarna kommunicerar när de inte får information från andra och samtidigt degraderar funktionen.

Inspiration från ARV-seminarium: informationssäkerhet och rörelsesjuka

Projektet Automatiseringens randvillkor (ARV) höll i onsdags ett seminarium för projektets deltagarorganisationer (SAFER, Autoliv, Scania, Volvo Cars, Volvo GTT). Deltagarna fick bland annat höra två inspirationstal.

Det ena handlade om informationssäkerhet i kritiska system och hölls av Anders Hansson från Sectra. Han lyfte fram skillnader och likheter mellan informationsäkerheten inom energi- och fordonsbranscherna. Han påpekade att våra trafiksystem blir allt mer integrerade vilket ger ett ökat beroende mellan system som tidigare varit åtskilda samtidigt som antalet sensorer ökar. För att undvika säkerhetsproblem som kan uppstå i sådana system behöver man till att börja med utföra en strukturerad hotanalys (identifiera hot, hotagenter, skyddsvärda tillgångar samt identifiera krav på skydd). Utifrån det definieras och implementeras metoder som motverkar och upptäcker incidenter.

Det andra inspirationstalet handlade om rörelsesjuka och hölls av Joakim Dahlman från Chalmers. Rörelsesjuka som exempelvis åk- och sjösjuka är ingen sjukdom utan en normal reaktion i en onaturlig miljö, och det är oklart varför den uppstår. Människan har 3 olika sinnen – synen, balanssinnet och känseln, där synen är det dominanta sinnet – som ska ge samstämmig information. När inte så är fallet drabbas många av rörelsesjuka. Forskning inom området har visat att bland annat lågfrekventa rörelser (ca 0,2 Hz), fördröjningar inom ett konstantflöde av visuell information, huvudlutning från upprätt ställning och snabba huvudrörelser kan orsaka rörelsesjuka.

Kvinnor verkar vara känsligare än män och barn känsligare än vuxna. Värst problem om man förväntas vara operativ och behöva ta tag i en situation.

Det är inte lätt att träna bort rörelsesjuka, det tar 2-3 dygn för hjärnan att anpassa sig enligt erfarenheter från exempelvis båtar och i rymdskepp. Mediciner lindrar bara tillfälligt, och många mediciner gör att man blir trött och har svårare att göra operativa uppgifter.

Den bästa åtgärden är att ha kontakt med omvärlden och ta kontroll, inte bara åka med.

En viktig fördel med automatiserade fordon anges ofta att man får tid att ägna sig åt annat än att köra, till exempel läsa. Men uppenbarligen ökar då riskerna för rörelsesjuka, vilket inte är helt lätt att komma till rätta med. En fråga är om man kan konstruera självkörande bilar för att minimera riskerna, t.ex. genom algoritmer.

Egen kommentar

Det var intressant att hitta två nya perspektiv på området automatiserade fordon. Problematiken med rörelsesjuka är kanske inte så lätt att lösa med tekniska lösningar och går inte heller att lagstifta mot. Men ska man få mäniskor att betala för teknologin så bör de nog inte känna sig illamående när de använder den.

ARV-projektet drivs av SAFER och syftar till att ge Sverige en ledarplats inom automatiserad körning, med fokus på sådana frågor som inte kan hanteras av en enskild aktör. Det finansieras av VINNOVA och parterna tillsammans, med avsikt att bygga en konkurrensneutral samverkansplattform för den svenska forskningen kring fordonsautomatisering.

Relationen mellan smarthet och tillit

Den sistnämnda slutsatsen i artikeln ovan ”bekräftas” av en nyligen publicerad studie som en grupp amerikanska forskare utfört [1]. De har nämligen studerat relationen mellan bilens antropomorfism-nivå (läs människoliknande egenskaper eller smarthet) och förarens tillit till den.

Studien har utförts i en körsimulator där 100 testförare fick köra a) en konventionell bil, b) en autonom bil, och c) en autonom bil som förstärkts med människoliknande egenskaper som till exempel röst, namn och kön.

För att ta reda på testförarnas uppfattning om bilens antropomorfism fick de själva gradera bilens smarthet, förmåga att uppfatta och förutse olika händelser i trafiken samt dess förmåga att planera en given rutt. De fick också ange hur trivsam körning det var, hur bekväma de var att köra bilen, om de skulle vilja äga en sådan bil, hur mycket tillit de hade till bilen och, i fall av en olycka, om det var bilen som var ansvarig för den.

Utöver dessa kvalitativa mått, tog man hänsyn till testförarnas hjärtfrekvens samt tiden de spenderade på att titta bort från simulatorn. Detta för att kunna bedöma om de var rädda och distraherade.

Resultaten visar att ju mer människoliknande en bil verkar vara, desto mer litar föraren på den. Med andra ord, det var bil c) som förarna uppfattade som smartast och som de litade mest på. Baserat på detta, föreslår forskarna att man kan åstadkomma bättre interaktion med och acceptans av automatiserade fordon genom att göra teknologin mer människolik.

Egen kommentar

Dessa resultat kan vara något skeva eftersom testförarnas medelålder var 26 år. Det är alltså oklart huruvida dessa slutsatser gäller för andra åldersgrupper.

Jag vill också nämna att relationen mellan tillit och bilens (uppfattade) smarthet studerats i förstudien Cognitive Approaches to HMI in Real-World Scenarios (CARS) som utförts av Viktoria Swedish ICT, Högskolan i Skövde och Volvo Cars med stöd från VINNOVA.

En överblick av CARS och dess resultat ges på seminariet Automation and Interaction design som hålls av SAFERs kompetensområde Human Factors Design den 20 maj, kl 13:30-16:30 på Lindholmen i Göteborg (Lindholmspiren 5B, sal Aktiviteten). Andra talare på seminariet kommer från ÅF, Scania, och Chalmers. Mer information om det hela hittar ni här.

Källor

[1] Waytz, A., Heafner, J., Epley, N., J Journal of Experimental Social Psychology. Vol. 52., pp. 113-117. May 2014. The mind in the machine: Anthropomorphism increases trust in an autonomous vehicle. Länk