Drie jaar om Europa en België klaar te stomen voor ‘pratende’ auto’s
Eind 2017 ging het Europese CONCORDA-project van start. In vijf landen – Duitsland, Nederland, Spanje, Frankrijk en België – zullen testsites opgezet en/of uitgebreid worden met communicatie-infrastructuur voor zelfrijdende auto’s. Merk wel op dat het hier niet gaat over de zelfrijdende auto’s à la Google Car die volledig onafhankelijk van andere voertuigen beslissingen neemt, en rijdt op basis van honderden sensoren, radars, camera’s en een gedetailleerde plattegrond van de omgeving. Wel gaat het in dit project over coöperatieve en geconnecteerde auto’s die informatie uitwisselen met elkaar en met hun omgeving en ‘samen’ een bepaalde opdracht vervullen.
In elk van de vermelde landen wordt een ander soort testsite opgezet zodat het onderzoek complementair is: snelwegen met druk en minder druk verkeer; snelwegen met weinig en veel afritten; aangevuld met nationale, regionale en stedelijke wegen op bepaalde testsites. Zesentwintig partners – autofabrikanten, telecomoperators en -leveranciers, wegbeheerders en onderzoeksinstellingen – slaan de handen in elkaar om de bouwblokken langs de weg en in de wagen te ontwikkelen voor coöperatieve en geconnecteerde zelfrijdende auto’s.
Begin 2018 startte in parallel het eerste deel van het ‘Smart Highway project’, een initiatief van de Vlaamse overheid. Het vormt een mooie uitbreiding op het werk dat in het CONCORDA-project aan bod komt. Zo zal hier onder meer de focus liggen op lokalisatietechnologie, driver monitoring en de bouw van een prototype onboard unit (hardware die in de auto gebruikt wordt zodat die kan communiceren met andere auto’s en de weginfrastructuur). Die laatste is nodig zodat imec eigen software kan draaien in de wagen. Dit moet er voor zorgen dat er op de Vlaamse wegen zo snel mogelijk een gamma aan technologieën kan getest worden die zullen toelaten om auto’s in te zetten die intelligent met elkaar communiceren met minder files en ongevallen tot gevolg. Ook hier is de geconnecteerde zelfrijdende auto het einddoel.
In het CONCORDA-project werkt imec samen met KU Leuven en het departement mobiliteit en openbare werken van de Vlaamse Overheid. In het Smart Highway-project slaan we de handen in elkaar met Flanders Make.
Imec coördineert zowel het Vlaamse luik van CONCORDA als Smart Highway. En dit omdat er bij imec heel wat expertise aanwezig is om zelfrijdende auto’s te connecteren en coöperatief te laten samenwerken: technologie voor draadloze communicatie tussen wagens onderling en met de weginfrastructuur; lokalisatietechnologie (o.a. op basis van communicatienetwerken en radars); en sensoren voor het monitoren van de gezondheid en alertheid van de bestuurder.
Minder ongevallen en files
Vandaag beschikken auto’s al over een zeer geavanceerde cruisecontrole die erop toeziet dat je niet te dicht bij je voorganger rijdt, die aangeeft wanneer het veilig is om van rijstrook te veranderen, die mee de snelheidsbeperkingen in het oog houdt enz. Wat zal de volgende stap zijn?
Experten geloven in het colonnerijden waarbij vrachtwagens – en later ook personenwagens – op een korte vaste afstand van elkaar rijden, zonder tussenkomst van de bestuurder. Op korte termijn is dit haalbaar voor vrachtwagens die allemaal dezelfde route moeten volgen, bv. van de haven van Antwerpen naar Rotterdam enz. Er zouden dan verschillende van die colonne-routes kunnen zijn waarop men kan inpikken. In Nederland – waar het CONCORDA-project ook loopt – geloven ze sterk in dit colonnerijden voor vrachtwagens en willen ze dit in 2019 al commercieel uitrollen op beperkte schaal, bv. om de haven van Rotterdam in en uit te rijden.
In België ligt de focus van het CONCORDA-project op de ‘highway chauffeur’, te vergelijken met een zeer geavanceerde cruise control voor op snelwegen. Om het rijden veiliger te maken zal de wagen – dankzij communicatie met de weginfrastructuur en met andere auto’s – automatisch rekening houden met de wegsignalisaties (bv. snelheidsbeperking), ruim op voorhand en in realtime een waarschuwing geven wanneer er wegenwerken zijn, wanneer er een obstakel op de weg ligt, wanneer een ambulance nadert, wanneer een auto stilstaat op of langs de weg, enz. Een andere focus is het automatisch rijden op basis van samenwerking met andere auto’s (‘coöperatief autonoom rijden’), bv. een auto die zaken uit zijn omgeving opmerkt dankzij informatie van auto’s die voor hem rijden, en een adaptieve cruise control op basis van informatie van de andere auto’s. Ook ‘cooperative manoeuvring’ behoort tot de mogelijkheden, wat betekent dat b.v. van rijstrook veranderen gecoördineerd zal gebeuren, waardoor je vermijdt dat een auto plots moet remmen door een onverwacht maneuver van een andere auto.
Het coöperatief autonoom rijden zorgt op verschillende manieren voor vlotter verkeer, Zo wordt er bv. minder bruusk geremd (dan wanneer de controle volledig bij de bestuurder ligt), zullen de maneuvers (bv. veranderen van baanvak) ook vlotter worden uitgevoerd en doordat de auto’s op een veilige manier dichter bij elkaar kunnen rijden zullen er minder files zijn.
Bovendien zullen er ook minder ongevallen zijn door auto’s te voorzien van steeds meer sensoren, radars en camera’s. Uiteindelijk is het de bedoeling dat de auto meer ‘weet’ en ‘ziet’ dan de bestuurder dat kan. Door uitwisseling van data tussen auto’s onderling en met de weginfrastructuur moet het mogelijk worden – op langere termijn – dat de auto zaken ‘ziet’ die om de hoek of tien wagens verder gebeuren. Ook is de reactiesnelheid van een ‘machine’ (zoals een auto) veel sneller en de interpretatie van de data betrouwbaarder dan van een mens.
De verschillende stadia tot zelfrijdende auto’s (copyright: MarketWatch).
De ring van Antwerpen
De Testsite in België bevindt zich in Antwerpen. Meer concreet zal 20 tot 30km van de E313/E34 (Antwerpen – Ranst – richting Turnhout) gebruikt worden, wellicht uitgebreid naar een deel van de Antwerpse ring (R01) en van de Turnhoutsebaan N12 die naar het centrum leidt.
Langs de weg zullen roadside units geplaatst worden die radio’s bevatten voor draadloze communicatie met de projectauto’s. Ook sensoren voor weersomstandigheden, de toestand van de weg (ijsvorming, aquaplanning), camera’s enz. kunnen mee in de roadside units geïnstalleerd worden, dit in samenspraak met het Departement mobiliteit en openbare werken en afhankelijk van de finale toepassingen. De eerste prototypes van de roadside units worden waarschijnlijk in de zomer van 2018 geplaatst, en een volledige uitrol wordt gepland in de eerste helft van 2019.
Verder zijn er projectauto’s ter beschikking die voorzien zijn van camera’s, radars, lidars enz. om testen te doen. Ook kunnen gewone auto’s voorzien worden van een onboard unit met sensoren en radiomodules, die ook de CAN-bus van de auto kan uitlezen. Imec zal een communicatieplatform ontwikkelen dat zal gebruikt worden als interface om data uit te wisselen tussen de onboard unit, de roadside units en een centraal cloud-platform.
Het technologieplaatje
Voor de communicatie tussen de auto’s en de weginfrastructuur zijn er momenteel twee standaarden/technologieën die kunnen gebruikt worden: 4G/LTE-V en WiFi-p. De eerste gebruikt de 4G-basisstations van de telecomoperatoren (mits een update voor 4G/LTE-V(ehicle)) en werkt dus over grotere afstanden. De WiFi-p werkt over kortere afstanden en is vooral geschikt voor direct car-to-car / car-to-roadside communicatie. Alhoewel LTE daar origineel niet voor ontwikkeld werd, bestaat er ook een short-range LTE-V variant. Het is nog niet duidelijk voor welke standaard de industrie en de autofabrikanten zullen kiezen, of ze uiteindelijk beide technologieën zullen inbouwen (net zoals de smartphone ook zowel WiFi- als 4G-connectiviteit heeft).
Imec zal onderzoeken wat de voor- en nadelen zijn van beide standaarden in verschillende real-life testen. En – heel belangrijk – hoe er constant een stabiele en betrouwbare communicatie kan gegarandeerd worden (bijvoorbeeld door het combineren van beide technologieën). Een andere belangrijke parameter is de vertraging die op het doorsturen van de data zit; die moet uiteraard minimaal zijn (slechts enkele milliseconden afhankelijk van de toepassing).
Om de vertraging zo klein mogelijk te houden, zal distributed computing of mobile edge computing onderzocht worden. Dit houdt in dat de data lokaal verwerkt wordt in een cluster van basisstations en dus niet eerst naar de cloud van de telecom operator gaat. Dit concept van mobile edge computing is ook zeer interessant voor telecomoperatoren om de vertraging te minimaliseren wanneer ze in de toekomst 5G gaan gebruiken.
Het gevaar van zelfrijdende auto’s is dat de bestuurder niet meer alert zal zijn en bv. in slaap valt. Ook dat moet de auto dus in het oog houden. Daarom werkt imec aan (radar)sensoren die in het dashboard kunnen geïntegreerd worden om hartslag, ademhaling enz. continu op te volgen.
De zelfrijdende auto komt je thuis oppikken
De zelfrijdende auto is zeker nog niet voor morgen. Maar het colonnerijden van vrachtwagens – eerst op locaties als een haven, dan op langere routes – is zeker een haalbare stap op korte termijn. Daarna zijn het misschien taxi’s die vaste routes aandoen in steden of shuttles die je op de luchthaven rondrijden, naar een studentencampus brengen enz.
En verder in de toekomst zullen we misschien geen auto meer bezitten zoals nu, maar wordt het eerder een transportdienst. Een zelfrijdende auto komt je dan thuis ophalen op het gewenste uur en rijdt je naar het werk, terwijl ook andere passagiers op die route worden opgepikt. Het is dus denkbaar dat onze kleinkinderen geen rijbewijs meer zullen nodig hebben zoals we dat vandaag kennen.
