Unik systemlösning för att integrera självkörande bilar
– Vi bryter ny mark inom autonom körning. Att ta steget till ett offentligt pilotprojekt – med ambitionen att vem som helst ska kunna sitta bakom ratten i normal trafik på allmänna vägar – är helt nytt, säger Peter Mertens, Senior Vice President Research and Development, Volvo Car Group.
Projektet Drive Me är inne på sitt andra år, och Volvo Cars närmar sig snabbt sitt mål att 2017 leverera 100 självkörande bilar till kunder på utvalda vägar i och omkring Göteborg. Pilotprojektet, ett unikt samarbete mellan lagstiftare, transportmyndigheter, en storstad och en fordonstillverkare, är en viktig del i Volvo Cars strategi för att uppnå hållbara transporter och en krockfri framtid.
Utifrån en omfattande analys av möjliga tekniska fel har Volvo Cars utvecklat ett komplett system för autonom körning. Nyckeln är ett komplext system av sensorer, molnbaserade positioneringssystem och intelligenta broms- samt styrtekniker.
– Autonom körning kommer att förändra vårt sätt att se på bilkörning. I framtiden kommer vi att kunna välja mellan autonom och aktiv körning. I stället för bortkastad tid kan det dagliga pendlandet bli kvalitetstid och ge möjlighet för arbete eller nöje, säger Peter Mertens.
Volvo Cars autopilotsystem är utvecklat för att klara av alla trafiksituationer när bilen körs i autonomt läge. Den nya tekniken med feltoleranta system är ett stort steg framåt jämfört med tidigare teknik.
– Det är relativt enkelt att konstruera och demonstrera en självkörande konceptbil. Men om du vill skapa effekt på den verkliga marknaden måste du konstruera och tillverka ett komplett system som är säkert, tillförlitligt och prisvärt för kunderna, säger Erik Coelingh, Technical Specialist, Volvo Cars.
Den tuffaste utmaningen är att utveckla en autopilot som är tillförlitlig såväl i trafiksituationer som vid eventuella tekniska fel. Vi kan inte förvänta oss att föraren är beredd att ingripa i en kritisk situation. Till en början kommer bilarna att köras i autonomt läge endast på lämpliga vägar, där det till exempel inte finns mötande trafik, cyklister eller fotgängare.
– Det går inte att nöja sig med ett 99 procent tillförlitligt system, utan du behöver komma mycket närmare 100 procent innan du kan låta självkörande bilar beblanda sig med riktig trafik. Här påminner vår metod om den i flygplansindustrin. Systemet omfattas av reservsystem som säkerställer en säker drift av autopiloten, även om någon del i systemet skulle sluta att fungera, säger Erik Coelingh.
Det är till exempel väldigt liten sannolikhet att ett fel i bromssystemet uppstår. Samtidigt är det nödvändigt med ett andra oberoende system som kan stanna bilen, då vi inte kan lita på att föraren är beredd på att bromsa.
Ute på vägarna måste de självkörande bilarna klara även de svåraste situationerna, alltså allt från problemfritt pendlande till tung trafik och nödsituationer.
– Potentiella kritiska situationer hanteras med stor försiktighet precis som duktiga förare gör. Skillnaden är att bilen reagerar snabbare än vad de flesta av oss skulle göra i en nödsituation, säger Erik Coelingh.
När det inte går att välja autonom körning, på grund av väderlek, tekniska fel eller att rutten är slut, uppmanas föraren av systemet att ta över igen.
Om föraren inte kan ta över av någon anledning kör bilen och stannar på en säker plats.
Förutom att autonom körning förenklar människors liv och gör om det dagliga pendlandet till kvalitetstid i stället för bortkastad tid innebär självkörande bilar också miljöfördelar.
Volvo Cars förväntar sig att autonom körning kan minska bränsleförbrukningen. Den kan också ge ett bättre trafikflöde och öppna upp möjligheter för stadsplanering och mer kostnadseffektiva investeringar i infrastruktur.
– Att utveckla en komplett teknisk lösning för självkörande bilar är ett stort steg. När väl det offentliga pilotprojektet är i gång kommer vi att få värdefull kunskap om hur vi kan implementera självkörande bilar i trafiken och hur de kan bidra till mer hållbara transporter. Våra smarta bilar är en viktig del av lösningen, men det krävs också en bred samhällelig strategi för att kunna erbjuda hållbara transporter i framtiden. Det här unika samarbetet mellan olika samhällsfunktioner är nyckeln till ett framgångsrikt införande av självkörande fordon, säger Erik Coelingh.
Exempel på systemdelar från Drive Me:
Sensortekniker
Volvo Cars utvecklar en helhetslösning som ger en exakt positionering och en 360°-övervakning runtom bilen. Detta tack vare en kombination av flera radarenheter, kameror och lasersensorer. Ett omfattande system av datorer bearbetar informationen och tar fram en realtidskarta över objekt som rör sig och står stilla i närheten av bilen.
Den exakta positioneringen bygger på den här informationen, GPS-teknik och en högupplöst digital karta i 3D som uppdateras oavbrutet med realtidsdata. Systemet är tillförlitligt och fungerar utan förarens kontroll.
Kombinerad radar och kamera
Kombinationen av en 76 GHz FMCW-radar (frequency-modulated continuous wave) och en kamera i vindrutan är densamma som i nya XC90. Systemet läser av trafikskyltar samt vägens kurvatur och kan upptäcka objekt, såsom andra trafikanter, på vägen.
Radarenheter
Det sitter fyra radarenheter bakom den främre och bakre stötfångaren (en i varje hörn av bilen) som hittar objekt i alla riktningar. Genom att läsa av både till vänster och höger och sända ut vågor som studsar mot skyltar, stolpar och tunnlar ger de en 360°-vy.
360°-vy
Fyra kameror övervakar objekt som är i omedelbar närhet av bilen. Det finns två under ytterbackspeglarna, en vid den bakre stötfångaren och en vid grillen. Förutom att upptäcka objekt på nära avstånd övervakar kamerorna dessutom körfältsmarkeringar.
Kamerorna har en stor dynamisk räckvidd och kan hantera mycket snabba ljusförändringar, som när man kör in och ut ur en tunnel.
Laserskanner med flera strålar
Det här sensorsystemet är placerat fram under luftintaget. Skannern kan identifiera objekt framför bilen och säkerställer en mycket hög vinkelupplösning. Den kan även särskilja objekt. Den unika lasersensor har en räckvidd på 150 meter för fordon och täcker ett 140°-siktfält.
Tre kameror i en
Därtill sitter det en kamera högst upp i vindrutan som ger dels en bred 140°-vy, dels en 45°-vy och dels en lång och smal 34°-vy för djupare avläsning och bättre identifiering av objekt på avstånd. Kameran kan upptäcka fotgängare som plötsligt närmar sig eller andra oväntade trafikfaror.
Radarenheter med lång räckvidd
Två radarenheter med en lång räckvidd är placerade vid den bakre stötfångaren och säkerställer ett bra siktfält bakåt. Det här är särskilt praktiskt vid filbyte, då de kan upptäcka fordon som närmar sig snabbt och långt bakifrån.
Ultraljudssensorer
Tolv ultraljudssensorer sitter runt bilen för att upptäcka objekt på nära avstånd och stödja den autonoma körningen vid låga hastigheter.
Sensorerna bygger på samma teknik som i nuvarande parkeringshjälp men har en avancerad signalbearbetning.
Den här tekniken är effektiv för att till exempel upptäcka oväntade föremål, som fotgängare eller andra hinder på vägen i närheten av bilen.
Högupplöst digital karta i 3D
En digital och högupplöst 3D-karta förser bilen med information om omgivningen, till exempel höjd, vägkurvatur, filantal, tunnelgeometri, skyddsräcken, skyltar och utfarter. Positionsgeometrin anges ofta på centimeternivå.
Avancerad positionering
Den högkvalitativa GPS:en ingår i positioneringssystemet som har förbättrats med en kombination av en avancerad GPS, en accelerometer med tre frihetsgrader och ett gyroskop med tre frihetsgrader. Genom att matcha kartan med sensorernas 360-gradiga bild får bilen information om dess position i förhållande till sin omgivning.
Med information både från sensorerna och kartan kan Drive Me-bilen välja bästa kurs i realtid genom att läsa in vägens kurvatur, hastighetsgräns, tillfälliga skyltar och övrig trafik.
Molntjänster
Molntjänsten är kopplad till trafikverkets trafikcentral. Det säkerställer att bilen alltid har tillgång till den senaste trafikinformationen. Trafikledarna kan också be förarna att stänga av det autonoma läget vid behov.
