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.