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 Forrás: ACEA 6
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 riv e r's s te e rin g e ffo rt Járműszintű irányítás T o rq u e a n d a d d. S te e rin g K V V irtu a l K U m o d e l -K C V E H IC L E B ra k e a n d S te e rin g C o n tr. F 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. Támogatás szükségessége alulterhelt vezető éberség / álmosság Pl.: forgalmi dugó, hosszú távú vezetés optimális vezetési élmény túlterhelt vezető többszörös feladatok Pl.: kanyarodás kereszteződésben + + ˉ low high ˉ 10 Vezető leterheltsége 10 2016.11.05.
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 Germany Federal Highway Research Institute (BASt) SAE J3016 US National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) Forrás: cyberlaw.stanford.edu/loda 13 2016.11.05.
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 Parancs réteg Manőver, trajek-tória és üzemmód kiválasztása, biztonságos mozgásvektor generálása Végrehajtó réteg Driver monitoring Driver state assessment Driver Environment sensors Vehicle sensors HMI Mode selection unit automation level maneuver trajectory Command generation and validation Drivetrain control Sensor data fusion Co-Pilot motion control vector joint system Érzékelő réteg Valós idejű környezet felismerés A biztonságos mozgásvektor 18 végrehajtása Steering Brakes Engine Gearbox 18 2016.11.05.
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) Tekintet 20 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 Intelligens hajtómű 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 BME KJK 25
3 Pillars of the RECAR program RECAR Education Research & Development Testing & Validation 26 26
Oktatási pillér Autonomous vehicle control engineer MSc 27 27
Oktatási pillér Autonomous vehicle control engineer MSc Compensation blocks for equalizing knowledge level for Vehicle engineers for Mechanical/Mechatronical engineers for Electrical engineers for Informatics 28 BME KJK 28
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 Technology research lab Component analysis lab System integration lab Vehicle-in-the-loop lab Automotive Proving Ground project 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 30
RECAR Testing & Validation Autonomous Vehicle Proving Ground Industrial partners: 31 Knorr-Bremse Bosch Continental AVL Thyssen Krupp TÜV Rheinland KTI Academic partners: BME (Academic Coordinator) Szécheny István University Pannon University Óbuda University Kecskemét College University of Szeged 31 Example: Mcity, MI
RECAR Testing & Validation Autonomous Vehicle Testing Pyramid PUBLIC ROAD REAL TRAFFIC SYSTEM TESTS LIMITED PUBLIC ROAD ALMOST REAL ENVIRONMENT TEST PROVING GROUND LABORATORY CONTROLLED SYSTEM TEST TECHNOLOGY, COMPONENT, SYSTEM INTEGRATION AND VEHICLE-IN-THE-LOOP TESTS SIMULATION PROOF-OF-CONCEPT AND FEASIBILITY 32 32 2016.11.05.
Köszönöm a megtisztelő figyelmet! Dr. SZALAY Zsolt, egyetemi docens email: zsolt.szalay@gjt.bme.hu Tel.: +36-1-463-1615 33