Denne artikkelen er produsert og finansiert av Sintef - les mer.
Nøyaktig posisjonering langs veien er avgjørende for at selvkjørende biler skal være trygt. Forskere bruker Kartverkets målebil til å teste ulike tjenester.(Foto: Samuel Schiess)
Selvkjørende biler må vite hvor de er
En bil som ikke vet hvor den er, kan ikke kjøre selv. Dagens posisjoneringstjenester er alene ikke nøyaktige nok.
Flere og flere maskiner, fra robotgressklippere til brøytemaskinene på Gardermoen, styrer i økende grad seg selv. De utfører gjerne oppgaver som innebærer en helserisiko, for eksempel der det er mye støy, eller oppgaver som rett og slett er farlige eller kjedelige.
De fleste autonome kjøretøy kjører i lukkede områder som byggeplasser, industriområder, havner og flyplasser.
– Skal selvkjørende biler en gang i fremtiden slippes løs i trafikken, må de vite nøyaktig hvor de er i sanntid, sier Petter Arnesen i Sintef.
Han er godt i gang med å kartlegge posisjoneringsbehovene for fremtidens transport og har begynt med å teste dagens tjenester.
De som har brukt en treningsapp under løping, vet at ruta som appen registrerer, ikke er hundre prosent nøyaktig ned til centimeteren. GPS-sporet kan typisk se ut som bildet viser:
En app viser at løperen var uti elva under treningsturen. Hvis det samme verktøyet skal hjelpe en bil med å holde seg i riktig kjørefelt og i tillegg kommunisere til andre hvor det er, er det åpenbart ikke bra nok.(Illustrasjon: Sintef)
Test av buss i Drammen
For å teste nøyaktigheten til dagens posisjoneringstjenester mer grundig, utstyrte Kartverket, Applied Autonomy og Sintef en selvkjørende buss med ulike lokaliseringstjenester som er tilgjengelige på markedet. Så sammenlignet de resultatene med posisjoneringen til bussens eget navigasjonssystem.
– Denne testingen gav oss svært god innsikt i styrker og svakheter ved ulike satellittbaserte tjenester, deriblant GPS, i ulike omgivelser, sier forskeren.
Resultatene var tydelige. Ingen av systemene er nøyaktige nok til at det er forsvarlig å la bussen kjøre på egen hånd. Den beste tjenesten var mindre enn 20 centimeter unna fasiten bare 20 prosent av tiden.
Det kom ikke som noen stor overraskelse på forskerne. Det er nemlig godt kjent at man må kombinere flere teknologier for å få nøyaktig nok posisjonering.
Kombinasjon av teknologier
Mange selvkjørende farkoster bruker satellittbaserte systemer for navigasjon og posisjonering med global dekning, såkalt GNSS, Global Navigation Satellite Systems. Det finnes fire utbygde systemer – det amerikanske GPS, det russiske GLONASS, det kinesiske BeiDou og det europeiske Galileo.
– For det første må man ha det som kalles korreksjoner til GNSS, det vil si at posisjonen man får fra satellittene, som kan være unøyaktig, blir justert ved hjelp av kjente referansepunkter. I tillegg trenger man informasjon fra sensorer i bilen for å justere denne posisjonen inn mot lokale omgivelser, sier Arnesen.
Selvkjørende maskiner er derfor utstyrt med teknologi som kan se andre kjøretøy eller stripene i veibanen, som kamera, radar og i økende grad lidar. Dette er blitt standardutstyr i de fleste nye biler. Lidar-teknologien sender ut og mottar tusenvis av pulser med usynlig laserlys i sekundet for å måle avstand til omgivelsene.
– I bussen i Drammen testet vi bare satellittnavigasjon, men det er svært viktig å forstå styrkene og svakhetene til alle komponentene som går inngår i fremtidens navigasjonssystemer, sier Arnesen.
Derfor planlegger forskerne også å teste forskjellige sensorteknologier, for å få oversikt over kritiske behov og forstå hvordan de ulike teknologiene kan fungere best mulig sammen.
Mange hindringer på veien
Satellittbasert posisjonering møter ulike utfordringer i ulike miljøer, og høye hus som skygger for signalene, er en av dem. Dette så de tydelig også i testen i Drammen.
Annonse
Norske forhold kan være spesielt utfordrende.
Været, terrenget og de mange tunnelene, til og med atmosfæren, gjør at tjenestene som er i bruk i resten av Europa, ikke vil fungere like godt her. For eksempel virker ikke GNSS inne i tunneler, og nordlyset kan forstyrre satellittsignalene.
– Vi må derfor se på egne teknologier og løsninger for å sikre nøyaktig nok posisjonering i nordiske forhold, sier Arnesen.
Blant annet jobber telebransjen med egne posisjoneringsløsninger i sine telenettverk.
Selvkjørende buss på Bragernes torg i Drammen.(Foto: Samuel Schiess)
Boksen i bussen inneholder ulike GNSS-mottakere, modem og datamaskin som brukes til logging, lagring og deling av data fra lokaliseringstjenestene.(Foto: Samuel Schiess)
Tjenestene må kunne brukes av mange
– Etter hvert som vi kartla behovene, ble det helt tydelig at tjenestene som er tilgjengelige i dag, ikke alene vil fungere for transportsektoren i fremtiden, sier Arnesen.
Selv de mest presise løsningene på markedet, som blant annet brukes i oppmåling ved veibygging, tilfredsstiller ikke uten videre kravene fra fremtidens transportsektor.
En av disse er CPOS, en satellittbasert posisjonstjeneste som viser posisjon med centimeters nøyaktighet. Tjenesten drives av Kartverket og brukes for eksempel av landmålere ved veibygging.
Men denne og andre løsninger er ikke skalerbare slik at de kan brukes i alle kjøretøy.
– Derfor skal vi jobbe videre med dette, blant annet sammen med Kartverket, for å se på hvordan vi kan forbedre og skalere dagens tjenester så de kan bli tilgjengelige for massemarkedet, sier Arnesen.
Om det lykkes, vil det gi grunnlag for bedre førerstøttesystemer og en mer effektiv og trafikksikker veitransport.
Nedre Storgate - Bragernes torg i Drammen. Sporingen viser hvordan høye bygninger skygger for GNSS-satellitter og gir dårligere posisjonering. Punktene viser hvor bussen faktisk kjørte, basert på bussens eget navigasjonssystem. Fargene på punktene indikerer hvor langt unna den ene tjenesten er fra fasiten. Røde punkter indikerer at tjenesten viser en posisjon som er 1,4-5 meter unna faktisk posisjon.(Illustrasjon: SINTEF)
