Design and validation of decision and control systems in automated driving

xxvi, 148 p.En la última década ha surgido una tendencia creciente hacia la automatización de los vehículos, generando un cambio significativo en la movilidad, que afectará profundamente el modo de vida de las personas, la logística de mercancías y otros sectores dependientes del transporte. En el desarrollo de la conducción automatizada en entornos estructurados, la seguridad y el confort, como parte de las nuevas funcionalidades de la conducción, aún no se describen de forma estandarizada. Dado que los métodos de prueba utilizan cada vez más las técnicas de simulación, los desarrollos existentes deben adaptarse a este proceso. Por ejemplo, dado que las tecnologías de seguimiento de trayectorias son habilitadores esenciales, se deben aplicar verificaciones exhaustivas en aplicaciones relacionadas como el control de movimiento del vehículo y la estimación de parámetros. Además, las tecnologías en el vehículo deben ser lo suficientemente robustas para cumplir con los requisitos de seguridad, mejorando la redundancia y respaldar una operación a prueba de fallos. Considerando las premisas mencionadas, esta Tesis Doctoral tiene como objetivo el diseño y la implementación de un marco para lograr Sistemas de Conducción Automatizados (ADS) considerando aspectos cruciales, como la ejecución en tiempo real, la robustez, el rango operativo y el ajuste sencillo de parámetros. Para desarrollar las aportaciones relacionadas con este trabajo, se lleva a cabo un estudio del estado del arte actual en tecnologías de alta automatización de conducción. Luego, se propone un método de dos pasos que aborda la validación de ambos modelos de vehículos de simulación y ADS. Se introducen nuevas formulaciones predictivas basadas en modelos para mejorar la seguridad y el confort en el proceso de seguimiento de trayectorias. Por último, se evalúan escenarios de mal funcionamiento para mejorar la seguridad en entornos urbanos, proponiendo una estrategia alternativa de estimación de posicionamiento para minimizar las condiciones de riesgo

Design and validation of decision and control systems in automated driving

xxvi, 148 p.En la última década ha surgido una tendencia creciente hacia la automatización de los vehículos, generando un cambio significativo en la movilidad, que afectará profundamente el modo de vida de las personas, la logística de mercancías y otros sectores dependientes del transporte. En el desarrollo de la conducción automatizada en entornos estructurados, la seguridad y el confort, como parte de las nuevas funcionalidades de la conducción, aún no se describen de forma estandarizada. Dado que los métodos de prueba utilizan cada vez más las técnicas de simulación, los desarrollos existentes deben adaptarse a este proceso. Por ejemplo, dado que las tecnologías de seguimiento de trayectorias son habilitadores esenciales, se deben aplicar verificaciones exhaustivas en aplicaciones relacionadas como el control de movimiento del vehículo y la estimación de parámetros. Además, las tecnologías en el vehículo deben ser lo suficientemente robustas para cumplir con los requisitos de seguridad, mejorando la redundancia y respaldar una operación a prueba de fallos. Considerando las premisas mencionadas, esta Tesis Doctoral tiene como objetivo el diseño y la implementación de un marco para lograr Sistemas de Conducción Automatizados (ADS) considerando aspectos cruciales, como la ejecución en tiempo real, la robustez, el rango operativo y el ajuste sencillo de parámetros. Para desarrollar las aportaciones relacionadas con este trabajo, se lleva a cabo un estudio del estado del arte actual en tecnologías de alta automatización de conducción. Luego, se propone un método de dos pasos que aborda la validación de ambos modelos de vehículos de simulación y ADS. Se introducen nuevas formulaciones predictivas basadas en modelos para mejorar la seguridad y el confort en el proceso de seguimiento de trayectorias. Por último, se evalúan escenarios de mal funcionamiento para mejorar la seguridad en entornos urbanos, proponiendo una estrategia alternativa de estimación de posicionamiento para minimizar las condiciones de riesgo

Sistemas de suporte à condução autónoma adequados a plataforma robótica 4-wheel skid-steer: percepção, movimento e simulação

As competições de robótica móvel desempenham papel preponderante na difusão da ciência e da engenharia ao público em geral. E também um espaço dedicado ao ensaio e comparação de diferentes estratégias e abordagens aos diversos desafios da robótica móvel. Uma das vertentes que tem reunido maior interesse nos promotores deste género de iniciativas e entre o público em geral são as competições de condução autónoma. Tipicamente as Competi¸c˜oes de Condução Autónoma (CCA) tentam reproduzir um ambiente semelhante a uma estrutura rodoviária tradicional, no qual sistemas autónomos deverão dar resposta a um conjunto variado de desafios que vão desde a deteção da faixa de rodagem `a interação com distintos elementos que compõem uma estrutura rodoviária típica, do planeamento trajetórias à localização. O objectivo desta dissertação de mestrado visa documentar o processo de desenho e concepção de uma plataforma robótica móvel do tipo 4-wheel skid-steer para realização de tarefas de condução autónoma em ambiente estruturado numa pista que pretende replicar uma via de circulação automóvel dotada de sinalética básica e alguns obstáculos. Paralelamente, a dissertação pretende também fazer uma análise qualitativa entre o processo de simulação e a sua transposição para uma plataforma robótica física. inferir sobre a diferenças de performance e de comportamento.Mobile robotics competitions play an important role in the diffusion of science and engineering to the general public. It is also a space dedicated to test and compare different strategies and approaches to several challenges of mobile robotics. One of the aspects that has attracted more the interest of promoters for this kind of initiatives and general public is the autonomous driving competitions. Typically, Autonomous Driving Competitions (CCAs) attempt to replicate an environment similar to a traditional road structure, in which autonomous systems should respond to a wide variety of challenges ranging from lane detection to interaction with distinct elements that exist in a typical road structure, from planning trajectories to location. The aim of this master’s thesis is to document the process of designing and endow a 4-wheel skid-steer mobile robotic platform to carry out autonomous driving tasks in a structured environment on a track that intends to replicate a motorized roadway including signs and obstacles. In parallel, the dissertation also intends to make a qualitative analysis between the simulation process and the transposition of the developed algorithm to a physical robotic platform, analysing the differences in performance and behavior

Advances in Intelligent Vehicle Control

This book is a printed edition of the Special Issue Advances in Intelligent Vehicle Control that was published in the journal Sensors. It presents a collection of eleven papers that covers a range of topics, such as the development of intelligent control algorithms for active safety systems, smart sensors, and intelligent and efficient driving. The contributions presented in these papers can serve as useful tools for researchers who are interested in new vehicle technology and in the improvement of vehicle control systems

AFIT UAV Swarm Mission Planning and Simulation System

The purpose of this research is to design and implement a comprehensive mission planning system for swarms of autonomous aerial vehicles. The system integrates several problem domains including path planning, vehicle routing, and swarm behavior. The developed system consists of a parallel, multi-objective evolutionary algorithm-based path planner, a genetic algorithm-based vehicle router, and a parallel UAV swarm simulator. Each of the system\u27s three primary components are developed on AFIT\u27s Beowulf parallel computer clusters. Novel aspects of this research include: integrating terrain following technology into a swarm model as a means of detection avoidance, combining practical problems of path planning and routing into a comprehensive mission planning strategy, and the development of a swarm behavior model with path following capabilities

A comprehensive survey on cooperative intersection management for heterogeneous connected vehicles

Nowadays, with the advancement of technology, world is trending toward high mobility and dynamics. In this context, intersection management (IM) as one of the most crucial elements of the transportation sector demands high attention. Today, road entities including infrastructures, vulnerable road users (VRUs) such as motorcycles, moped, scooters, pedestrians, bicycles, and other types of vehicles such as trucks, buses, cars, emergency vehicles, and railway vehicles like trains or trams are able to communicate cooperatively using vehicle-to-everything (V2X) communications and provide traffic safety, efficiency, infotainment and ecological improvements. In this paper, we take into account different types of intersections in terms of signalized, semi-autonomous (hybrid) and autonomous intersections and conduct a comprehensive survey on various intersection management methods for heterogeneous connected vehicles (CVs). We consider heterogeneous classes of vehicles such as road and rail vehicles as well as VRUs including bicycles, scooters and motorcycles. All kinds of intersection goals, modeling, coordination architectures, scheduling policies are thoroughly discussed. Signalized and semi-autonomous intersections are assessed with respect to these parameters. We especially focus on autonomous intersection management (AIM) and categorize this section based on four major goals involving safety, efficiency, infotainment and environment. Each intersection goal provides an in-depth investigation on the corresponding literature from the aforementioned perspectives. Moreover, robustness and resiliency of IM are explored from diverse points of view encompassing sensors, information management and sharing, planning universal scheme, heterogeneous collaboration, vehicle classification, quality measurement, external factors, intersection types, localization faults, communication anomalies and channel optimization, synchronization, vehicle dynamics and model mismatch, model uncertainties, recovery, security and privacy