Autonóm, önvezető járművek
Dr. Szalay Zsolt Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépjárművek és Járműgyártás Tanszék
1
Vázlat
Globális trendek és autóipari hatásuk A járműirányítás lépcsői A járműautomatizáltság szintjei Az autonóm járműirányítás rétegszerkezete Vezetéstámogató és magasan automatizált járműves funkciók RECAR program Felsőoktatási képzés Kutatás fejlesztés Tesztelés és validáció
2
2
A globális trendek hatása az autóiparra
3
3
Közlekedés-statisztikai adatok
4
Forrás: VDA 4
Energiahatékonysági elvárások
5
5
Környezetvédelmi elvárások A 2020 utáni időszak kezelése “Joining forces to tackle the road transport CO2 challenge”
6
6
Forrás: ACEA
Magasan automatizált járművek fejlesztése
Motiváció Urbanizáció, növekvő forgalomsűrűség Balesetmentes közlekedési igény Energiahatékonyság Kihívások Műszaki megvalósíthatóság Jogi felelősség Biztonság Megoldás Automatizált közlekedés-szervezés Intelligens közúti járművek 7 Intelligens közlekedési infrastruktúra 7
Magasan automatizált járművek fejlesztése
BME participation in several Autonomous Vehicle related projects funded by the EU and/or Hungarian Government – – – – – – – –
2000-2003 Chauffeur II (EUR 10.0 M, DaimlerChrysler) 2001-2004 PEIT (EUR 3.6 M, DaimlerChrysler) 2004-2007 SPARC FP6 (EUR 12.6 M, DaimlerChrysler) 2004-2008 EJJT (EUR 6.2 M, Knorr-Bremse) 2008-2011 HAVEit FP7 (EUR 27.5 M, Continental Automotive) 2008-2011 TruckDAS (EUR 1.13 M, Knorr-Bremse) 2014-2016 ERNYO-13 (EUR 0.4 M, Bosch) 2015-2019 PROSPECT (EUR 6,9 M, IDIADA)
8
8
Magasan automatizált járművek fejlesztése
Járműfolyam és csoport irányítása Közvetlen járműjármű kapcsolat D r iv e r 's s t e e r in g e f f o r t
Járműszintű irányítás
V E H IC L E T o rq u e a n d a d d . S t e e r in g
KV V ir tu a l m odel
KU
B ra k e a n d S te e r in g C o n tr .
F
-K C S ta te o b s e rv e r
Intelligens aktuátorok Elektronikus rendszer platform 9 Forrás: Intelligens járművek, Palkovics
9
Mikor szükséges a jármű-automatizálás?
Vezető teljesítőképessége vs. alulterhelt vezető
optimális vezetési élmény
éberség / álmosság Pl.: forgalmi dugó, hosszú távú vezetés
10
10
2016.11.05.
Támogatás szükségessége túlterhelt vezető többszörös feladatok Pl.: kanyarodás kereszteződésben
+
+
ˉ
ˉ
low
high
Vezető leterheltsége
HAVEit ARC demonstrációs jármű
11
11 11
2016.11.05.
HAVEit jármű-automatizálási fokozatok
1. Járművezető önállóan – Nincs segítség
2. Vezető-támogatott – LDW, CC
3. Félig-automatizált – Longitudinális kontrol – ACC Stop & Go
4. Magasan automatizált – Longitudinális és Laterális kontrol – AQUA, TAP
5. Teljesen automatizált – A gépjárművezető helyettesítése 12
12
2016.11.05.
SAE levels of automation for automated driving
• • 13
13 Germany Federal Highway Research Institute (BASt) US National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA)
2016.11.05.
SAE J3016 Forrás: cyberlaw.stanford.edu/loda
OICA interpretation of SAE automation levels
14
14
2016.11.05.
Forrás: OICA - International Organization of Motor Vehicle Manufacturers
Automatizáltsági szint kiválasztása
• • • •
Járművezető szándéka Járművezető állapota Jármű állapota Aktuális környezeti viszonyok
15
15 15
2016.11.05.
Magasan automatizált járművek víziója
16
16
2016.11.05.
A járműautomatizálás rétegszerkezete I. PEIT architektúra (2001-2004)
17
17
2016.11.05.
A járműautomatizálás rétegszerkezete II. HAVEit architektúra (2008-2011) Vezetői interfész réteg Vezető állapotának értékelése, sofőr integrálása a szabályzási hurokba
Driver monitoring
Driver state assessment
Vehicle sensors
Sensor data fusion
HMI
Co-Pilot maneuver trajectory
Mode selection unit
Manőver, trajek-tória és üzemmód kiválasztása, biztonságos mozgásvektor generálása
automation level Command generation and validation motion control vector Drivetrain control
Végrehajtó réteg A biztonságos mozgásvektor 18 végrehajtása
18
Steering
2016.11.05.
Brakes
Engine
Érzékelő réteg Valós idejű környezet felismerés
joint system
Parancs réteg
Environment sensors
Driver
Gearbox
Környezetérzékelési réteg Valós idejű környezetérzékelés
• • • • • •
M/S videokamera Infravörös kamera RADAR LIDAR Lézerszkenner e-Horizont – GPS vevőegységek – Domborzati térképi adatbázis
• Ultrahangos érzékelők • V2X kommunikáció • Szenzor fúzió 19
19
2016.11.05.
A járművezető interfész réteg
• Járművezető interfész (HMI) – Vizuális – Akusztikus – Haptikus
• Vezető állapot értékelés • Éberség (5 szinten) – Közvetlen megfigyelés • Szemmozgás, pislogás • Kamera
– Közvetett megfigyelés • Vezetői aktivitás, sávtartás • Pedálok • Kormánykerék
• Figyelem (igen/nem) 20 – Tekintet útra fokuszál/nem – Kezelőszervek használata 20
2016.11.05.
Parancs réteg
• Automatizált üzemmód kiválasztása • Lehetséges trajektória tervezés • •
Longitudinális Laterális
• Minimum biztonsági kockázat manőver • Trajektória kiválasztás • Mozgás-vektor generálás
21
21 21
2016.11.05.
Végrehajtó réteg
• • • •
Bemenet: Mozgás-vektor Longitudinális kontrol Laterális kontrol Intelligens aktuátorok (by-wire) • • • •
Motor Hajtásrendszer Kormány Fékrendszer
Intelligens hajtómű
Intelligens kormány rendszer
Intelligens fékrendszer
Intelligens hajtásrendszer
Power-by-wire
Steer-by-wire
Brake-by-wire
Sift-by-wire
22
22 22
2016.11.05.
Evolution of driving automation
23
23
2016.11.05.
Forrás: VDA - Verband der Automobilindustrie e. V.
The RECAR program REsearch Center for Autonomous Road vehicles
24
2016.11.05.
RECAR Program
•
REsearch Center for Autonomous Road vehicles (RECAR)
•
Unique Cooperation Industrial partners (Bosch and Knorr-Bremse) Academic sphere (BME, ELTE, MTA SZTAKI)
• •
•
Market Demand Global trends and timing in automotive development 4 OEMs and 15 TIER1s are in Hungary Continuous need for qualified engineers
• • •
•
Strong Governmental Support Beyond manufacturing, provide higher added value ROI calculation on a national economic level
• • 25
25
BME KJK
3 Pillars of the RECAR program
RECAR Education
26
26
Research & Development
Testing & Validation
Oktatási pillér Autonomous vehicle control engineer MSc
27
27
Oktatási pillér Autonomous vehicle control engineer MSc •
Compensation blocks for equalizing knowledge level • • • •
28
28
for for for for
Vehicle engineers Mechanical/Mechatronical engineers Electrical engineers Informatics
BME KJK
Oktatási pillér Járműautomatizálás specializáció (Járműmérnök MSc)
2016 februárjától
Tananyag fejlesztés Highly Automated Vehicle Systems Péter Dr. Gáspár Zsolt Dr. Szalay Szilárd Aradi 29
Copyright © 2014 Dr. Gáspár Péter, Dr. Szalay Zsolt, Aradi Szilárd
29
RECAR Testing & Validation
University laboratories
•
• • • •
•
Automotive Proving Ground project • • • •
•
30
Technology research lab Component analysis lab System integration lab Vehicle-in-the-loop lab
Standard vehicle endurance testing functions Autonomous Vehicle specific testing functions Urban city crossings, suburban traffic, Highway+ „Smart City” features • intelligent lighting • traffic control, etc. 30 Moving obstacles, C2X communication
RECAR Testing & Validation
• Autonomous Vehicle Proving Ground • Industrial partners: • • • • • •
Knorr-Bremse Bosch Continental AVL Thyssen Krupp TÜV Rheinland KTI
• Academic partners: • • • • • 31 •
BME (Academic Coordinator) Szécheny István University Pannon University Óbuda University Kecskemét College University of Szeged Example: Mcity, MI
31
RECAR Testing & Validation Autonomous Vehicle Testing Pyramid PUBLIC ROAD
LIMITED PUBLIC ROAD
PROVING GROUND
REAL TRAFFIC SYSTEM TESTS
ALMOST REAL ENVIRONMENT TEST
CONTROLLED SYSTEM TEST TECHNOLOGY, COMPONENT,
LABORATORY
SYSTEM INTEGRATION AND VEHICLE-IN-THE-LOOP TESTS
SIMULATION
32
32
2016.11.05.
PROOF-OF-CONCEPT AND FEASIBILITY
Köszönöm a megtisztelő figyelmet!
Dr. SZALAY Zsolt, egyetemi docens email:
[email protected] Tel.: +36-1-463-1615
33
