Alla inlägg av Cristofer Englund

Funktioner

Säkrare fordon bromsar och styr ur riskfyllda situationer

Forskare vid Chalmers jobbar tillsammans med Volvo Personvagnar [1] kring aktiva säkerhetssystem som påminner om autonoma system, skriver InderScience [2]. Fordonets sensorer har möjlighet att upptäcka olyckshot och kan ta över både styrning och bromsning av bilen.

Forskarna menar att detta är ett steg mot att göra fordonen säkrare utan att helt ersätta föraren med ett självkörande system. Vidare menar forskarna att det nya systemet är bättre på att välja åtgärd beroende på den aktuella miljön, styra eller bromsa, istället för att som flera av dagens system som är förprogrammerade att antingen styra eller bromsa oavsett omgivning.

Algoritmen är testad i fyra olika vanliga olyckstyper med gott resultat och visar potential för att kunna generaliseras för att också inkludera fler olyckstyper och på så sätt  kunna ta sig ur riskfyllda situationer.

Källor

[1] Mattias Brännström, Erik Coelingh, Jonas Sjöberg ”Decision-making on when to brake and when to steer to avoid a collision” in Int. J. Vehicle Safety, 2014, 7, 87-106

[2] InderScience 2014-01-08: Safer vehicles brake and steer out of harm’s way Länk

Kooperativa system, Tester och demonstrationer

Utveckling av köbekämpningsteknologi för Android med hjälp av Simulink

Den 5 km långa motorvägen A270 mellan Helmond och Eindhoven i Nederländerna är utrustad med både kameror och trådlös kommunikation och används ständigt av bl.a. TNO för att göra tester kring kooperativa system. Mathworks rapporterade nyligen om ett experiment [1] där 68 bilar med olika grad av automation användes för att visa hur kooperativa system kan utnyttjas för att reducera köer. 20 bilar var utrustade med fordon-till-fordonskommunikation samt en On-board-unit (OBU)som gav föraren instruktioner om rekommenderad hastighet via ett HM och av dessa var även 12 utrustade med adaptiv farthållare (ACC) som direkt styrdes av OBUn.

I experimentet användes kamerorna i infrastrukturen för att detektera köbildning. Denna information användes av ett system för att beräkna vilken hastighet som bakomvarande fordon skulle hålla för att eliminera kön. Hastigheten distribuerades via Road-side-units (RSU) baserade på IEEE 802.11p kommunikation.

OBUn baseras på en Android-plattform men eftersom Simulink inte kan skapa Java eller C-kod för Android utvecklades ett system som möjliggör detta. Dels användes Android Native Development Kit (NDK) för att kunna köra C/C++ program i Android och dels användes Java Native Interface (JNI) ramverket för att kunna utbyta data mellan Android-plattformen och C/C++ programmen, bl.a. för att kunna läsa position och hastighet från Android-enhetens sensorer.

För utvecklarna visade sig systemet med att använda Simulink för att programera OBUer mycket effektivt och det var lätt att uppgradera mjukvaran mellan de olika experimenten. Köbekämpningen visade sig också bra och effekter syntes även vid så låg användningsgrad som 10%. Kortare köer uppstod både när förarna endast fick informationen via OBUns HMI och när (de 12) bilarnas ACC styrdes via OBUn.

Källor

[1] MathWorks: Developing In-Vehicle Traffic Jam Alleviation Technology for Android Using Simulink. 2012. Länk

Konferenser

Rapport 3 från ITS World Congress i Tokyo

I nyhetsbreven som rapporterat från ITS World Congress framgick det inte att jag syftade på konsumenten när det gäller regler och standardisering. Bilkonsumenter är oftast lyckligt ovetande om arbetet med utveckling av funktioner i fordon. Min poäng är att ju mindre man begränsar för konsumenterna desto bättre. Eftersom vi sluppit ta nytt körkort när vi fick ABS bromsar och farthållare hoppas jag vi slipper ta nytt körkort när vi får mer och mer autonoma bilar.

Nu fortsätter rapporten från ITS World och denna gång handlar det om ett lyckosamt försök att reducera köer med hjälp av C-ITS (kooperativa intelligenta transportsystem) som visades som ett showcase på konferensen.

Japan består till största del av berg och motorvägarna som förbinder landets städer är således backiga vilket medför problem med ojämnt trafikflöde. Många fordon har problem att hålla jämn hastighet, de sackar ofta i uppförsbackarna, speciellt i omkörningsfilen. I ett samarbete mellan Toyota, Nissan, Honda, Mazda, Subaru och en rad statliga organisationer har ett system tagits fram som visat avsevärd förbättring av flödet på motorvägen mellan Tokyo och Nagoya. Systemet hjälper till att förbättra flödet på motorvägen på fyra olika sätt:

  1. Instruktioner till förarna att vid behov byta fil från omkörningsfilen till innerfilen i uppförsbackar
  2. Instruktioner till förarna att hålla en bestämd tidslucka till bilen framför, förarna använder acc eller kör manuellt
  3. Systemet kan skicka inställningar till kooperativ adaptiv farthållare som automatiskt styr hastigheten och minskar hastighetsvariationerna ännu mer
  4. Även efter uppförsbackarna påminns förarna om att fortsätta hålla en bestämd tidslucka till bilen framför

Systemet använder mätsensorer i infrastrukturen för att upptäcka köer och densitetsskillnader mellan filerna. Ett back-end system beräknar hur trafiken ska guidas för att minska köer och instruktioner skickas antingen via variabla vägskyltar eller via V2I till ”on-board-units” sk. ITS Spots [1] i fordonen. Simuleringar visar att om 20 % av fordonen använder systemet kan köerna minska med 25%.

Egen kommentar

Detta är ett utmärkt sätt att använda befintliga system för att förbättra trafikmiljön. Utmaningen ligger i att förmå förarna att följa instruktionerna. För många är det nog motsägelsefullt att man kommer snabbare fram om man byter till innerfilen.

Källor

[1] ITS Spot länk

Konferenser

Rapport 2 från ITS-World Congress

Autonom körning är ingen ny företeelse. Redan på Världsutställningen i New York 1939 talades om ”Self Driving Cars” med säkert avstånd mellan fordon som styrdes genom ”automatic radio control”.

Sedan dessa drömmar har flera demonstratorer gjorts och generationer av autonoma fordon har setts passera. Första generationen var från 1990-talet och kamerabaserad, andra generationen från 2000 beskrivs som infrastrukturbaserad och vår nuvarande generation är fusionsbaserad (Keiji Anki, JARI).

Keiji talar om de nuvarande utmaningarna inom autonoma fordon:

  • HMI
  • Systembegränsningar
  • Säkerhet och tillförlitlighet
  • Ansvarsfrågor

och om hur överlämningen från fordon till människa blir viktig när systemet inte klarar att hantera situationen.

Ron Medford presenterade den kanske mest kända självkörande bilen ”Google self-driving car” under en välbesökt Executive Session på konferensens första dag. Google presenterar den självkörande bilen som ger ökad frihet och talar gärna om hur den nästan blinde Steve Mahan kan utföra ärenden med den självkörande bilen som annars vore omöjligt utan assistans från någon annan människa.

Även Continental, som var en av de stora leverantörerna till Darpa Urban Challenge-vinnaren 2007, är med och utvecklar autonoma fordon. Christoph Hagedorn från Continental i Japan berättade om deras helt självkörande bil som de numera testar i bl.a. Nevada.

Egen kommentar

Om vi som ska lita på Google som säger att vi kommer ha självkörande bilar om 3-5 år så kommer vi behöva att hålla dessa på dedikerade vägar eller åtminstone i separata filer – och de vet jag inte hur vi ska kunna bygga på så kort tid. I så fall får nog kollektivtrafiken släppa till bussfiler i städerna.

Flera av frågeställningarna som Keiji talar om blir lättare att hantera om självkörande bilar är hänvisade till speciella vägar eftersom man då begränsar antalet scenarion som den självkörande bilen måste hantera. Exempelvis är det en sak att detektera en gående framför bilen, men en helt annan med en hel folkmassa med cyklar, mopeder och hundar.

Ska vi verkligen kräva att de första självkörande bilarna är helt autonoma? Är det inte rimligare att jobba för en stegvis utveckling av mer automatiserade funktioner?

Ytterligare reflektioner rör just förarens roll i en autonom bil. På de 800 000 km som Google-bilarna kört har endast en krock inträffat. Det är samma antal mil som en genomsnittlig förare kör innan en incident inträffar. Tilläggas kan att i krocken med Google-bilen kördes den inte autonomt utan av föraren [1].

Även om Google-bilen kört många mil utan ingripande från en människa sitter det ändå en människa bakom ratten – redo att gripa in om något allvarligt skulle hända. Så, hur tänker fordonstillverkarna kring detta när de vill introducera autonoma bilar? Som jag skrev i förra brevet finns kanske bara problemet i en radikal introducering av autonoma bilar. I en stegvis introdiktion med allt mer automation lär vi oss att bilen har begränsningar och att vi alltid måste vara beredda på att ingripa och vi vet lika väl då som nu att läsa tidningen och SMSa inte hör hemma bakom ratten.

Källor

[1] Popular Science: Inside Google’s Quest To Popularize Self-Driving Cars länk

Konferenser

Rapport från ITS-World Congress, Tokyo 2013

Open ITS to the next lyder temat för årets världskongress inom ITS och huvudämnena är traditionsenligt trafiksäkerhet och trafikstyrning. Men ITS sträcker sig numera även över tre nya områden nämligen, energioptimering, personifierade tjänster med hjälp av ”big data” och ett flexibelt transportsystem. De två första har sitt ursprung i elektrifiering av fordon och det flexibla transportsystemet har fått en ny innebörd sedan jordbävningen i Japan 2011. Samtidigt har mobilitet i mega-städer blivit ett nytt problemområde i tillväxtländer, speciellt i Asien. Öppenhet har använts för att förklara potentialen hos ITS: öppna plattformar för grundläggande funktionalitet och öppen uppkoppling, öppna möjligheter och samarbeten för de tre områdena.

Årets världskongress behandlade följande områden:

  1. Trafiksäkerhet och trafikstyrning
  2. Nästa generation av mobilitet och hållbarhet
  3. Effektiva transportsystem i mega-städer
  4. Intermodala och multimodala system för människor och gods
  5. Personifierade mobilitetstjänster
  6. Flexibla transportsystem i nödsituationer
  7. Institutionella hinder och internationell harmonisering

Inledningsvis låg fokus på två teman, ”Autonomous driving” och ”Big data” och ovanstående temaområden fick stå tillbaka för ett ögonblick.

Autonomous driving lyftes fram som ett mycket hett område där bl.a. Google, BMW och Continental presenterade senaste forskningen inom området och vi ser även att intresset ökar när det numera snart är tillåtet att köra med autonoma fordon i testningssyfte i fyra amerikanska delstater sedan även New Hampshire är på väg att ansluta sig till Kalifornien, Florida och Nevada.

Trots framgångar för flera bilföretag i kampen om att bli först med att lansera självkörande bilar talas det om utmaningar som t.ex.:

  • Tekniska utmaningar
  • Brist på industriella standarder
  • Otydliga och brist på regler
  • Implementationskostnader
  • Ansvarsfrågor

Dessa utmaningar riskerar att flytta fram datumet för lansering av självkörande bilar från dagens målsättning 2020 till ännu längre fram i tiden säger bl.a. John Capp General Motors’ director of global active safety [1].

Big Data var det andra heta området på ITS-konferensen och det var lätt att ryckas med när Christoph Hagedorn från Continental i Japan pratade om att autonoma fordon genererar 1GB data per minut som behöver processas. Även Åsa Magnevall från CGI Sverige talade om data och om hur M2M datavolymerna ökar med 100% årligen. Samtidigt slog hon hål på myten om ”all connected” eftersom endast 0.6% av alla våra prylar faktiskt är uppkopplade. Men faktum kvarstår att big data blir alltmer viktigt eftersom behovet av att få tillgång till billigare, snabbare och mer data ökar.

Egen kommentar

Min reflektion är att autonoma fordon kommer introduceras gradvis och vi kommer lära oss mycket under vägen.

I backspegeln ser vi den inkrementella utvecklingen som skett med ABS, EPS, airbags, farthållare och adaptiv farthållare och hur denna skett utan vare sig regler, standarder eller uppståndelse kring ansvar. Så kommer det säkert bli för den inkrementella utvecklingen av autonoma, eller rättare sagt, automatiserade fordon.

Vad gäller de stora datamängder (1GB/min) som talas om blir det säkert inte tal om att dela med sig av denna, varken mellan autonoma fordon eller i ett kooperativt trafiksystem. Den inkluderar sannolikt raw-data från kameror och radar och är knappast något biltillverkarna vill dela med sig av.

Istället blir utmaningen att enas om vilken information som ska delas mellan övriga trafikanter i ett mer kooperativt transportsystem. Här blir standardisering blir en utmaning och eftersom utvecklingen går så snabbt kommer ständigt kompletteringar av kommunikationsprotokollen att behöva göras.

Kommentar från Ingrid Skogsmo, SAFER

Håller inte alls med om skrivningen (ovan). I fråga om t.ex. airbags har det funnits hur mycket diskussioner som helst om produktansvar, lagstiftning, principer och standards. Javisst har de inkrementellt utvecklats, men att det skett ”bara sådär” stämmer inte!

Källor

[1] Automotive News: Self-driving cars get a reality check. Global experts outline challenges facing development of autonomous vehicles. Länk

Samhällspåverkan

Ny teknologi slår allt långsammare igenom?

För inte så länge sedan publicerade Victoria Transport Policy Institute i Canada en rapport kring hur autonoma fordon kommer påverka trafiken de kommande decennierna [1].

Historiskt har införande av tidigare fordonsteknologier, automatväxel, airbags, navigering och hybridteknologi tagit flera årtionden innan majoriteten av fordonsflottan har teknologin från det att den blivit kommersiellt tillgänglig. I dessa sammanhang är det ett problem att dagens fordon håller allt längre – vilket gör det svårare att få ut ny teknologi i fordonsflottan.

Ett annat problem har varit att teknologin varit dyr och inte så tillförlitlig vilket gjort systemen svåra att sälja.

Egen kommentar

Min reflektion är att en parallell kan dras till el-fordon. Att försöka får storskalig introduktion av el-fordon är ett problem eftersom el-fordon är dyra och innehåller ny teknologi med okänd prestanda, precis som autonoma fordon. Lyckosamma flytande-elbilspoler finns idag av t.ex. Car2Go och Autolib. För att introducera autonoma bilar skulle en flytande-bilspol kunna vara ett mycket attraktivt alternativ. Autonoma fordon skulle även ha en stor fördel över en flytande traditionell bilpol, de skulle fungera mer som taxi eftersom de kan hämta upp och lämna av sina resenärer, vilket gör det än mer attraktivt då du slipper leta upp bilen och slipper parkera den.

Källor

[1] Todd Litman, Victoria Transport Policy Institute: Autonomous Vehicle Implementation Predictions, Implications for Transport Planning Länk

Samverkan människa - maskin

Delat ansvar i autonoma fordon

Massachusetts Institute of Technology MIT, publicerade nyligen en artikel [1] som beskriver behovet av säkra HMI i autonoma bilar. Att utveckla HMI som minimerar distraktion och bibehåller förarens engagemang blir en utmaning eftersom de ska passa förare med stor variation på erfarenhet och personlighet. Det är t.ex. viktigt att säkert kunna lämna över framförandet till föraren om det uppstår problem i det autonoma styrsystemet. Även frågan om tillit tas upp som en viktig aspekt i autonoma bilar.

En annan aspekt är att de autonoma fordonen går att testa. Funktionerna i autonoma fordon skiljer sig markant från vad bl.a. NHTSA testar idag och författarna uppmuntrar NHTSA att utveckla testmetoder för GPS, radar, lidar etc. som spås vara teknologier som kommer inkluderas i framtidens autonoma bilar.

Källor

[1] Prof. M.L. Cummings & Jason Ryan: Shared Authority Concerns in Automated Driving Applications Länk

Infrastruktur

En smart väg med snabb internetuppkoppling


Så blir det i alla fall på A14, en av Storbritanniens mest trafikerade motorvägar, skriver The Guardian [1]. Motorvägen A14 kommer att ingå i ett pilotprojekt som väntas bana väg för allt från vägtullar till självkörande fordon och reglering av fordonhastigheter.

Projektet är ett samarbete mellan British Telecom, det brittiska Department of Transport, och Neul (ett nystartat företag i Cambridge). Målet är att utrusta motorvägen (ca 80 km) med sensorer som skickar och tar emot signaler från mobiltelefoner i fordonen.

Istället för att förlita sig på mobiltelefonins nätverk, kommer A14-projektet att använda små basstationer där kommunikationen sker via de s.k. white spaces (outnyttjade frekvenser i det frekvensband som används för TV-sändningar).Dessa basstationer är billigare (jämför flera hundratusen kr med några tiotal kr) och lättare att installera. Dessutom gör det låga frekvensbandet möjligt att signaler skickas över längre avstånd.

Inledningsvis kommer projektet att samla in information om personbilar för att möjliggöra studier kring trafikflöden. Förhoppningen är att i ett senare skede kunna utöka insamlingen till andra trafikslag och använda informationen för andra syften, t.ex. att föreslå variabla hastigheter för att undvika trafikstockningar.

A14-projektet ingår i ett större projekt om white spaces och dess potential för bredband som initierats av Ofcom (kommunikationsmyndigheten i Storbritannien) och där ett 20-tal organisationer inklusive Google och Microsoft deltar [2].

Egen kommentar:A14-projektet och liknande initiativ kan komma att öppna många nya dörrar, tycker jag. White space är en ganska outnyttjad resurs i många länder, och om man lyckas utnyttja dessa frekvenser för robust överföring av trafikrelaterad information så kommer man kunna utveckla många nya tjänster som gör vårt resande säkrare, effektivare och miljövänligare.

Källor

[1] Garside, J.,The Guradian. Super highway: A14 to become Britain’s first internet-connected road. 2013-10-03 Länk

[2] Ofcom. Ofcom unveils participants in wireless innovation trial. 2013-10-03 Länk

Konferenser

Egen kommentar

På forskarkonferenser kring fordonsteknik får man se akademisk forskning när den är som bäst, där doktorander fått år på sig för att utveckla nya metoder och ofta är diskussionerna efter presentationerna mycket detaljerade och långvariga.

Det finns också exempel på industriell tillämpad forskning och utveckling där syftet med forskningen ofta är mer fokuserad på produktifiering än i den akademiska forskningen.

Samtidigt som jag imponeras av den kunskap som tas fram på universitet så blir jag ödmjuk för den överblick och integration som behövs för att skapa sömlösa system i fordon som inte bara ska klara extrahera vägmarkeringar på alla olika vägtyper och ljusförhållanden utan också när det ligger snö på och längst vägarna.

Än så länge kör autonoma bilar bara på välkända sträckor under ideala förhållanden och frågan är hur alla specialfall hanteras när man introducerar de första autonoma bilarna.

Sensorer

Förbättrade algoritmer för att detektera vägar och positionera fordon

Under FastZero13 rapporterades förutom projektet kring aktiv styrning och bromsning för att undvika fotgängare, flera projekt kring förbättrade algoritmer för att detektera vägkanter, något som kommer bli viktigt för att kunna hålla autonoma fordon kvar på vägen.

Algoritmerna baserades på både mono [1,2] och stereokameror [2,3]. Även förbättrade metoder för att positionera fordon med hjälp av kända objekt på och längst vägar och mappa dessa mot en digital karta presenterades [4].

Källor

[1] Yasutake Haramiishi, Tatsumi Hioki, Hiroshi Mouri, Ichiro Yamaguchi, Hiroyuki Furusho, Study on the Edge Detection Algorithm applied to Forward Road Image of the Vehicle, Second International Symposium on Future Active Safety Technology Towards zero traffic accidents, September 22-26 2013, Nagoya, Japan

[2] Yusuke Kataoka, Adaptive Parameterization Method with Two Clothoid Models that Extends Range of Lane Detection on Urban Roads, Second International Symposium on Future Active Safety Technology Towards zero traffic accidents, September 22-26 2013, Nagoya, Japan

[3] Ryo Ota, Takuya Naka, Detecting Road Edge by Using Stereo Camera, Second International Symposium on Future Active Safety Technology Towards zero traffic accidents, September 22-26 2013, Nagoya, Japan

[4] Hiroyuki Ishida, Jun-ichi Meguro, Yoshiko Kojima, Localization of Vehicle and Road Markings Using Tensor Representation, Second International Symposium on Future Active Safety Technology Towards zero traffic accidents, September 22-26 2013, Nagoya, Japan