5G-Enabled Autonomous Platooning on Robotic Vehicle Testbed

Abstract

Humanity is progressively moving towards a more intuitive and technological future. The area of Intelligent and Cooperative Transport Systems has revealed itself as one of the areas in great evolution, through technologies of autonomous driving and intravehicle communication. With the main goal of providing accident-free environments as well as optimizing the movement of vehicles on roads all over the world, Vehicle to Everything (V2X) communication is very important when it comes to all kinds of vehicular applications. The CMU|PT FLOYD project focuses on this area, with the aim of developing new systems for possible future implementation. In this report, a vehicular application using a 5G-capable module to perform Vehicle to Infrastructure (V2I) communications was evaluated. This vehicular application is based on an emergency braking scenario, whereby detecting an approaching vehicle in a place where an accident occurred, a message is sent over the network that is picked up by the main vehicle, triggering braking. It should be noted that this sending will be made through the module with 5G capacity, thus being an innovative application. Complementary to this scenario is the tracking of a vehicle by another vehicle, thus making a more complex emergency braking application with a cooperative platoon. This platoon will be maintained through sensors present in the following vehicle, such as LiDAR and ZED camera. With this, image processing and a sensor fusion was done in order to keep the follower at a safe distance but with the ability to follow the leader. In order to validate and test this entire solution, robotic testbeds were used as a low-cost solution, allowing a concrete evaluation, with enlightening physical results of the entire application performed.A humanidade, está a caminhar, progressivamente, para um futuro mais intuitivo e tecnológico. A área dos Sistemas Inteligentes e Cooperativos de Transporte tem-se revelado como uma das áreas em grande evolução, através de tecnologias de condução autónoma e comunicação intra-veicular. Com o objetivo principal de proporcionar ambientes sem acidentes, assim como otimizar o movimento de veículos nas estradas de todo o mundo, a comunicação V2X é muito importante no que toca a todo o tipo de aplicações veiculares. O projeto CMU|PT FLOYD centra-se nesta mesma área, com o intuito de desenvolver novos sistemas de possível implementação futura. Neste relatório, é avaliada assim uma aplicação veicular utilizando um módulo com capacidade 5G para realizar comunicações V2I. Essa aplicação veicular baseiase num cenário de travagem de emergência, em que ao detetar uma aproximação de um veículo num local onde ocorreu um acidente, é enviada uma mensagem pela rede que é captada pelo veículo principal, despoletando a travagem. De destacar que este envio será feito através do módulo com capacidade 5G, sendo desta forma uma aplicação inovadora. Complementado a este cenário está a realização do seguimento de um veículo por parte de um outro veículo, tornando assim uma aplicação mais complexa de travagem de emergência com um pelotão cooperativo. Este pelotão será mantido através de sensores presentes no veículo seguidor como o LiDAR e a ZED camera. Com isto, foi utilizado processamento de imagem e foi feita a fusão de sensores de forma a manter o seguidor a uma distância de segurança mas com capacidade de seguir o líder. Com o objetivo de validar e testar toda esta solução, foram utilizadas plataformas robóticas como solução de baixo custo, permitindo assim ter uma avaliação concreta, com resultados físicos esclarecedores de toda a aplicação realizada

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