At kombinere ægte, virtuelle verdener forbedrer test af førerløse køretøjer

Augmented reality-teknologi kan accelerere test af tilsluttede og automatiserede køretøjer med 1, 000 til 100, 000 gange, og reducere yderligere testomkostninger – ud over prisen på fysiske køretøjer – til næsten nul, ifølge en ny hvidbog udgivet af Mcity.

Augmented reality kombinerer den virkelige verden med en virtuel verden for at skabe en hurtigere, mere effektiv og økonomisk tilgang til test af tilsluttede og automatiserede køretøjer på University of Michigans Mcity Test Facility.

Denne unikke testmetode er beskrevet i den nye hvidbog, offentliggjort i dag. Mcity er et U-M ledet offentlig-privat partnerskab, der arbejder på at fremme udviklingen af ​​forbundne og automatiserede køretøjer.

"For at offentligheden kan acceptere og i vid udstrækning adoptere førerløse køretøjer, vi skal være i stand til at bevise, at de er sikre og troværdige, " sagde Henry Liu, en forfatter til avisen.

Liu er professor i civil- og miljøteknik, og forskningsprofessor ved U-M Transportation Research Institute.

"Dette kræver strenge og omfattende tests, som ellers ville tage mere end et årti at udføre, " sagde Liu. "Augmented reality test er ikke kun mere effektivt, det er mere sikkert og vil give os mulighed for at sikre, at førerløse køretøjer fungerer pålideligt med evnen til at forhindre og undgå ulykker."

En arbejdskombination

Liu og hans team lånte fra videospil og andre virtuelle teknologier for at skabe et augmented reality-miljø, hvor rigtige køretøjer inde i sikkerheden i UM's Mcity Test Facility kan interagere med og reagere på computergenererede køretøjer i realtid gennem tilsluttet køretøjskommunikation.

Testanlægget, placeret på UM's North Campus i Ann Arbor, har mere end 16 hektar veje og trafikinfrastruktur. Grunden omfatter by- og forstadsgader med kryds, konfigurationer med flere vognbaner, fortove, trafikskilte og signaler, simulerede bygninger, cykelstier og meget mere.

Forskere er i stand til at skabe testscenarier og interaktioner mellem testkøretøjer og computergenererede køretøjer fra Michigan Traffic Laboratory ved UMTRI. Trafiklaboratoriet er også kontrolcenter for Mcity Test Facility.

Ifølge hvidbogen, en observatør af en sådan test kan se et testkøretøj nærme sig et lyskryds og stoppe flere meter fra krydset for at undgå at køre bagfra med en computergenereret bil, der allerede er stoppet ved lyset.

De computergenererede virtuelle trafikelementer udsendes til Mcity-testkøretøjer ved hjælp af en patentanmeldt, sikker, trådløs teknologi, der giver både rigtige og virtuelle køretøjer mulighed for at kommunikere med hinanden og til test-baneinfrastrukturen. Denne patentanmeldte teknologi blev udviklet af Liu og Yiheng Feng, en assisterende forsker ved UMTRI.

"Vores nye procedure viser et stort potentiale til at fremskynde og reducere omkostningerne ved test, " sagde Liu. "Det har også den ekstra fordel, at det giver os mulighed for at bygge et virtuelt bibliotek af computergenererede trafikscenarier, der kan praktiseres uden risiko for skader eller menneskelige skader."

At overvinde udfordringer

Forskere tester nu fuldautomatiske køretøjer ved hjælp af tre metoder:lukket bane test; computergenererede simuleringer; og betjening af køretøjer eller komponenter på offentlig vej. Men at teste disse nye teknologier på offentlige veje er forbundet med juridiske risici, eksponering for forpligtelser, og bekymring for den offentlige sikkerhed.

Fra 2014 til 2017, 11 leverandører og producenter rapporterede 26 ulykker, mens de testede selvkørende teknologi på offentlige veje i Californien, ifølge hvidbogen. I 2018, en kvinde i Arizona blev dræbt af et førerløst køretøj betjent af Uber, da hun gik på cykel over en gade.

Udvikling af automatiserede køretøjer kommer også med ekstra udfordringer sammenlignet med konventionelle, chaufførstyrede biler og lastbiler. Ud over at teste for pålidelighed og passagersikkerhed, førerløse køretøjer skal arbejde for at forebygge og undgå ulykker. Dette kræver testning af utallige nedbrudsscenarier, inklusive dem, der sjældent forekommer med konventionelle køretøjer.

Ifølge National Highway Traffic Safety Administration, en ulykke, der er alvorlig nok til at melde til politiet - en medfører mindst 1 USD, 000 værdi af skade - sker én gang for hver 530, 000 km kørsel. Et dødsulykke sker typisk én gang for hver 100 millioner miles.

"De fleste strategier til at teste automatiserede køretøjer i dag lever ikke op til, hvad der er nødvendigt for at sikre den nødvendige sikkerhed for at gøre førerløs teknologi levedygtig, " sagde Huei Peng, direktør for Mcity og Roger L. McCarthy professor i maskinteknik ved U-M. "Augmented reality-miljøet på Mcity Test Facility bringer os et skridt nærmere ved at tilbyde omfattende, grænseløse testscenarier, der kan udføres på kortere tid. Det betyder, at test er hurtigere, billigere, og sikrere."

Hvidbogen har titlen, "Den virkelige verden møder den virtuelle verden:Augmented Reality gør testning af førerløse køretøjer hurtigere, sikrere, og billigere." Forskerne har søgt om patentbeskyttelse.