Autonome wagens: laatste loodjes wegen het zwaarst ...

8 november 2018

Autonome wagens blijven tot de verbeelding spreken. En hoewel hedendaagse vierwielers al heel veel “aanlooptechnologie” aan boord hebben, is de volledig autonome wagen nog niet voor binnenkort. Het technologische parcours is als een bergrit met enkele cols buiten categorie, maar bij Bosch zijn ze er alvast van overtuigd dat het die volledig zelfrijdende auto er wel degelijk komt ... al zal het niet voor morgen zijn.

Bosch nodigde ons onlangs uit op het testcircuit van Juvincourt (Frankrijk) om een stand van zaken te geven over autonome technologie. Bosch is leverancier van automotive technologie aan heel wat merken en ook op het vlak van autonome technologie loopt de Duitse technologiegigant in de spits. Zoals we tijdens de workshops in Juvincourt ontdekten, heeft geautomatiseerd rijden gevolgen voor alle onderdelen en aspecten van de auto: de aandrijving, de remmen, de stuurinrichting, de boordinstrumenten, de navigatie en de sensoren, en natuurlijk ook de connectie tussen binnen en buiten. De sleutel tot succes ligt in een goed begrip van alle systemen die in het voertuig geïntegreerd zijn. Dit zijn volgens Bosch de onmisbare ingrediënten ...

Connected horizon
Zelfrijdende auto’s maken gebruik van omgevingsdata die veel verder gaan dan wat door de sensoren wordt gedetecteerd. Ze hebben bijvoorbeeld realtimegegevens nodig over het verkeer, over files en ongevallen, en moeten dus verbonden zijn met een server. Bosch heeft hiervoor de ‘connected horizon’ ontwikkeld: een systeem dat een dynamische analyse mogelijk maakt van het af te leggen traject en dus ook een eventuele aanpassing van de rijstrategie kan berekenen. Dankzij de connected horizon kunnen geautomatiseerde auto’s anticiperen, en dat komt het comfort en de veiligheid tijdens de rit ten goede. De geconnecteerde auto’s worden gewaarschuwd als ze een gevarenzone naderen, bijvoorbeeld bij het uitrijden van een bocht of achter een heuvel, en kunnen vroeger vertragen.

Elektrische stuurinrichting
Veilige elektrische stuurbekrachtiging is voor geautomatiseerd rijden een van de belangrijkste technologieën. De ingebouwde veiligheid maakt het voor de bestuurder of de zelfrijdende auto mogelijk de cruciale besturingsfuncties te blijven gebruiken en tegelijk minstens 50% elektrische stuurbekrachtiging te behouden mocht er uitzonderlijk toch een storing optreden.

ESP
Ook de elektronische stabiliteitscontrole speelt tijdens het rijden een belangrijke rol. Als de auto zelf verantwoordelijk wordt voor het rijden, gelden zeer specifieke vereisten voor de veiligheidssystemen, zoals de remmen. Om ook in geval van storingen een maximale beschikbaarheid te kunnen garanderen, moet uit veiligheidsoverwegingen een zekere mate van redundantie in het systeem worden voorzien. Zowel ESP als de elektromechanische rembekrachtiging iBooster kunnen het voertuig onafhankelijk van elkaar afremmen, zonder dat de bestuurder tussenbeide hoeft te komen.

MMI
Geautomatiseerd rijden impliceert een nieuwe manier van controle uitoefenen over de auto en vergt daarom eigentijdse concepten voor de MMI of ‘mens-machine-interactie’ – de communicatie tussen de bestuurder en de auto. De bestuurder moet het systeem intuïtief kunnen begrijpen en gebruiken. Een voorbeeld daarvan is de TFT-instrumentencluster, die maximale flexibiliteit qua contentverwerking combineert met een duidelijke weergave op de boordschermen. Via de weergave op ooghoogte toont Bosch informatie zoals snelheid, navigatie en waarschuwingen direct in het gezichtsveld van de bestuurder. Die informatie wordt als het ware op de omgeving van het voertuig geprojecteerd, zodat men de indruk krijgt dat ze met die omgeving versmelt, ongeveer twee meter voor het voertuig.

iBooster
De door Bosch ontwikkelde iBooster is een elektromechanische rembekrachtiging die volledig zonder vacuüm werkt en die aan alle vereisten van een modern remsysteem voldoet. Het systeem kan bij elke vorm van aandrijving gebruikt worden en is bijzonder geschikt voor hybride en elektrische voertuigen.
Kaarten
Zonder actuele kaarten in hoge resolutie is geautomatiseerd rijden niet mogelijk. Deze kaarten leveren de auto’s informatie over de veranderende verkeeromstandigheden, die veel verder gaat dan de detectiezone van de boordsensoren. De radar- en videosensoren verzamelen en leveren realtimeverkeersgegevens die belangrijk zijn voor het aanmaken van de nodige hogeresolutiekaarten.

Lidarsensoren
Naast radar-, video- en ultrasone sensoren doet Bosch in zijn geautomatiseerde testauto’s ook een beroep op lidarsensoren. LIght Detection And Ranging (of Laser Imaging Detection And Ranging) is een technologie die de afstand tot een object of oppervlak bepaalt door middel van het gebruik van laserpulsen. De verschillende werkingsprincipes van de sensoren vullen elkaar perfect aan. Door de gegevens samen te brengen kan de omgeving op een betrouwbare manier gedetecteerd worden. Op basis van die gegevens bepalen de geautomatiseerde voertuigen hun rijstrategie.

Radarsensoren
De radarsensoren – een van de verschillende soorten sensoren waarmee de auto’s uitgerust zijn – zorgen voor relevante informatie over de volledige omgeving (360°) tot een afstand van 250 meter. De belangrijkste taak van de radarsensoren bestaat erin voorwerpen te detecteren en hun snelheid en positie ten opzichte van het bewegende voertuig te meten.

Ultrasone sensoren
Bij geautomatiseerd rijden wordt een beroep gedaan op ultrasone sensoren om de directe omgeving (tot 6 meter) rond het voertuig te verkennen, in het bijzonder bij lage snelheid, bijvoorbeeld tijdens parkeermanoeuvres. De sensoren werken volgens het sonarprincipe, waarmee bijvoorbeeld ook vleermuizen zich oriënteren. Ze zenden korte ultrasone signalen uit, die door de obstakels worden weerkaatst. De echosignalen worden opgevangen door de sensoren en geanalyseerd door een centrale computer.

Videosensor
De stereovideocamera van Bosch heeft een bereik van 50 meter en levert belangrijke optische informatie over de omgeving rond het voertuig. De twee uiterst gevoelige beeldsensoren leveren beelden met een hoge resolutie en kunnen grote contrasten aan. De stereovideocamera registreert voorwerpen in de ruimte en bepaalt hoe ver ze verwijderd zijn, maar identificeert ook en vooral de vrije ruimte. De informatie die door de sensor wordt geleverd wordt samengebracht met gegevens van sensoren die volgens andere principes werken. Dat levert samen een omgevingsmodel op waarop de geautomatiseerde auto’s hun rijstrategie kunnen baseren.

(Niet) achter het stuur

Tijdens de dag op het circuit van Juvincourt kon een demonstratie van de autonome technologie natuurlijk niet ontbreken. Nogal wat van die technologie hebben we al eerder gezien in tvoertuigen die nu al op de markt zijn (lane-assist, file-assistent, automatische noodstop bij lage snelheden, parkeerassistenten, ...). Een wow-gevoel leverde dat dus niet op. Maar het dient gezegd dat men de systemen wel voortdurend verfijnt en ook nieuwe features toevoegt die de veiligheid en/of het comfort verhogen.

Zo lieten we ons bijvoorbeeld rondrijden in een Range Rover Velar die was uitgerust met een Lane Keeping Support (LKS) met stereo video. Het systeem detecteert voertuigen op 120 m en voetgangers op 50 m en houdt het voertuig ook op zijn rijstrook. We reden ook met een Maserati Ghibli die Higway Assist Base Level 2 aan boord had, een combinatie van ACC (Adaptive Cruise Control), Stop & Go en Lane centering. In principe kan je met deze technologie quasi-autonoom rijden op de autosnelweg maar er zitten wel druksensoren in het stuurwiel die je aanmanen om zelf weer het stuur in handen te nemen na enkele seconden.

Als het gaat om autonoom rijden, maakt Tesla vandaag nog altijd het meeste indruk met zijn Highly Automated Driving Level 3. De elektrische Model S kan autonoom rijden op autosnelwegen en heeft daarvoor een arsenaal aan technologie aan boord: LIDAR, een GPS met grote precisie, 2 LLRR’s (Long Range Radar Sensor, 4 MRR (Medium Range Radar Sensor). Dit model is ook in staat om autonoom inhaalmaneuvers uit te voeren.

Mercedes-Benz en Bosch hebben samen ook een vorm van “valet-parking” ontwikkeld, waarbij de auto zichzelf parkeert.
Via een commando met de smartphone kunnen chauffeurs hun auto nu automatisch in toegewezen plaatsen parkeren, zonder de bewegingen van het voertuig zelf te moeten monitoren. Dit vergt niet alleen technologie in de auto zelf maar ook in de parkeergarage om de auto te geleiden. Autonoom parkeren zonder de chauffeur aan boord lijkt op het eerste zicht een luxefunctie maar kan bij toepassing op grote schaal voor heel wat tijds- en plaatsbesparing zorgen. Als er geen personen meer moeten uitstappen, kunnen de auto’s dichter bij elkaar parkeren en dus is er ook minder oppervlakte nodig.

future of urban mobility automated taxis
Transport-on-demand wordt een flinke concurrent van het openbaar vervoer en daar zal de autonome wagen een belangrijke rol in spelen.

Hoe autonoom is autonoom?

In het debat rond autonoom rijden, worden we om de oren geslagen met allerlei termen en gradaties.* Constructeurs laten maar wat graag weten welk niveau hun wagens halen inzake autonoom rijden. Maar wat houden die niveaus nu eigenlijk in? Wij lijsten ze nog eens kort op.

  • Niveau 0: Systemen kunnen ingrijpen, maar de bestuurder mag er niet op vertrouwen. Voorbeeld hiervan is een automatische noodstop.
  • Niveau 1: Bestuurder en autonome technologieën besturen samen de wagen. Een voorbeeld hiervan is adaptieve cruise control, waarbij de bestuurder stuurt en de wagen de snelheid bepaalt.
  • Niveau 2: De wagen neemt de volledige controle over, maar de bestuurder moet op elk moment in kunnen grijpen. Bij deze technologie ‘verplicht’ de wagen je vaak om de handen aan het stuur te houden.
  • Niveau 3: De wagen kan zelfstandig sturen in specifieke situaties, bijvoorbeeld op de autosnelweg, waardoor de bestuurder andere taken kan uitvoeren. Wanneer de wagen een signaal geeft, moet de bestuurder wel het stuur overnemen.
  • Niveau 4: In bepaalde omstandigheden, bijvoorbeeld in de file of in aangepaste steden, kan de wagen volledig zelfstandig rijden. Wanneer de bestuurder buiten die situaties het stuur niet overneemt, kan de wagen zich autonoom op een veilige plaats parkeren.
  • Niveau 5: De wagen rijdt volledig autonoom. Op dit niveau is er zelfs geen stuurwiel nodig.

(*)Autonoom rijden tot niveau 2 is wettelijk geregeld in ons land.

Nog een decennium wachten?

Over de introductie van de volledig marktklare autonome wagen wordt vandaag nog veel gespeculeerd. Volgens Joao Carreiro, marketingdirecteur van de afdeling Chassis Systems Control bij Bosch, zou dat nog minstens tien jaar kunnen duren.

Eén van de belangrijkste technologische hordes die moet genomen worden, is die van de data. Een autonome wagen zal zoveel data moeten kunnen verwerken dat daarvoor CPU’s (Central Processing Unit) nodig zullen zijn die meerdere Teraflops aan verwerkingssnelheid aankunnen. Om u een idee te geven: een CPU met 1 Teraflop kan 100.000.000.000 bewerkingen per seconde aan. Volgens Carreiro zal die niveau 5 autonome wagen weliswaar geconnecteerd zijn maar zal hij voldoende zelfstandig moeten zijn om zelf alle verkeersomstandigheden te interpreteren en er adequaat op te reageren. Een cloud-oplossing waarbij de auto louter via connectiveit functioneert is volgens Bosch geen realistische oplossing omdat netwerken altijd kunnen uitvallen en dan heb je een autonome wagen die “blind” rijdt omdat hij niet over de nodige data beschikt. Daarnaast is er nog een flinke lijst aan uitdagingen: de nood aan meer sensoren, de betrouwbaarheid en de veiligheid, de 360-gradenwaarneming in alle omstandigheden (regen, tunnels, plots opduikende personen of dieren, ... ), de artificiële intelligentie (planning, beslissing en uitvoering), de lokalisatie (nood aan nauwkeurigere en bijgewerkte kaarten) en last but not least de wetgeving, die globale standaarden zal moeten vastleggen. Wil je de autonome wagen volgens bestaande validatieprocessen certificeren, dan zou dat volgens Carreiro 5.000 jaar duren. Dus ook op dat vlak zal men stevig “out of the box” moeten denken.

future of urban mobility automated taxis
Mercedes-Benz en Bosch hebben samen technologie ontwikkeld waarbij de auto zichzelf parkeert.

Ook interessant voor jou

8 november 2018

Autonome wagens: laatste loodjes wegen het zwaarst ...

Hoewel hedendaagse vierwielers al heel veel “aanlooptechnologie” aan boord hebben, is de volledig autonome wagen nog niet voor binnenkort.

30 oktober 2018

Belg gaat liever naar tandarts dan naar tweedehands-autodealer

Het invullen van een belastingbrief of een bezoek aan de tandarts bezorgt de gemiddelde Belg minder stress dan het onderhandelen over de prijs van een occasie.

24 oktober 2018

Zorgeloos rijden in de Belgische LEZ

Wat moet je weten over onze Belgische lage emissiezones?