Otonom Taşıtlarda Kontrol Uygulamaları

... konulu sunumlar: "Otonom Taşıtlarda Kontrol Uygulamaları"— Sunum transkripti:

1 Otonom Taşıtlarda Kontrol Uygulamaları
Yenilikçi Akıllı ve Haberleşen Araç Teknolojileri Geliştirme ve Kümelenme Merkezi (e-HikeLink) ve Yenilikçi ve Sürdürülebilir Elektrikli ve Hibrid Araç Teknolojileri Geliştirme ve Kümelenme Merkezi (e-Hike) Çalıştayı Yrd. Doç. Dr. Mümin Tolga EMİRLER 29 Eylül 2017

2 İçerik Otonom Taşıt Teknolojileri Otonom Taşıtlarda Kontrol
Yapılan Çalışmalardan Örnekler Sonuçlar Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

3 Otonom Taşıt Teknolojileri
Otomotiv endüstrisinin geleceği otonom taşıtlarda görülmektedir. Akademik çevrelerde ve otomotiv endüstrisinde otonom taşıt teknolojileri üzerine yapılan çalışmalar son hızla devam etmektedir. Şekil 1. Otonom taşıtlar için zaman çizelgesi* *IEEE Spectrum Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

4 Otonom Taşıt Teknolojileri
NHTSA (Amerikan Ulusal Karayolları Trafik Güvenliği İdaresi) tarafından taşıtlarda otonomluk seviyeleri alttaki gibi sınıflandırılmıştır: Seviye 0: Taşıt sürücü tarafından sürekli kontrol altındadır (otomasyon yok). Seviye 1: Taşıtta en az bir kontrol algoritması çalışmaktadır (Örneğin: Elektronik kararlılık kontrolü -ESC- veya otomatik frenleme). Seviye 2: Taşıtta en az iki kontrol sistemi birlikte çalışmaktadır (Örneğin: Yol takip kontrolcüsüyle birlikte çalışan adaptif seyir kontrol sistemi). Seviye 3: Sürücü bazı koşullar altında güvenliği kritik tüm fonksiyonların kontrolünü taşıta devreder. Taşıt, sürücü müdahalesi gereken durumları algılar ve sürücüye yeterli zaman kalacak şekilde kontrolü sürücüye devreder ( ). Seviye 4: Taşıt tüm sürüş zamanı boyunca tüm fonksiyonların kontrolünü elinde tutar. Sürücüden hiçbir zaman taşıta müdahale etmesi beklenmez. Taşıtın içerisinde sürücü olmasa dahi start/stop’tan park etmeye kadar tüm fonksiyonları kendinin yapacağı kabul edilir ( ). Şekil 2. NHTSA seviyeleri* *Daimler Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

5 Otonom Taşıt Teknolojileri
Otonom taşıtların hayatımıza girmesiyle birlikte sürücü hatalarından kaynaklı trafik problemlerinin / kazalarının azalacağı sürüş konforunun artacağı yakıt tüketimi ve emisyonların azalacağı insanlığın ulaşım şeklinin yeni bir boyut kazanacağı düşünülmektedir. Konu çeşitli vasıtalarla (DARPA yarışları -2004, 2005, 2007-; GCDC yarışları -2011, 2016-, Google driveless car) kamuoyu gündemine getirilmekte ve otonom sürüş ile ilgili kanuni altyapının hazırlanması ile birlikte aşama aşama insan yaşamına girmesi öngörülmektedir. Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

6 Otonom Taşıtlarda Kontrol Uygulamaları
Otonom sürüş, kontrol açısından boyuna ve yanal taşıt dinamiğinin kontrolünden oluşmaktadır. Taşıt boyuna kontrolünde bir çeşit hız kontrolü olan adaptif seyir kontrol sistemlerine, yanal kontrolünde ise direksiyon eyleyicisiyle birlikte GPS destekli otonom yol takibi konularına odaklanılmaktadır. Otonom Sürüş Boyuna Otomasyon Yanal Otomasyon Kooperatif Adaptif Seyir Sistemleri Otonom Yol Takibi Şekil 3. Otonom taşıtların kontrol sistemleri. Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

7 Otonom Yol Takibi Şekil 4. Dijital harita ve GPS ölçümleri tabanlı dayanıklı yol takibi kontrol sistemi. Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

8 Otonom Yol Takibi Önerilen yöntemin test edilmesi için simülasyon çalışması yapılmıştır. Simülasyonlarda taşıt kütlesi 1600 kg ve tekerlek-yol sürtünme katsayısı 0.5 ile 1 arasında değişmektedir. Taşıt hızı, 5 m/s’den 18 m/s’ye çıkmaktadır. Simülasyonlarda kullanılan yol Ohio State Üniversitesi kampüsünden seçilmiştir. Şekil 5. Google haritalar’dan alınmış noktalar (Başlangıç: Turuncu , Bitiş: Mavi). Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

9 Şekil 18. Seçilen GPS noktalarından oluşturulmuş dijital harita.
Otonom Yol Takibi Şekil 18. Seçilen GPS noktalarından oluşturulmuş dijital harita. Şekil 6. Simülasyon sonucu: Oluşturulan dijital harita ve storoboskopik taşıt yörüngesi. Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

10 Seyir Kontrol Sistemleri
Otonom taşıtlarda, boyuna otomasyonun temeli hız (seyir) kontrolüne dayanmaktadır. Otonom taşıtlara gelmeden önce seyir (cruise) kontrol sistemleri 1950’lerden itibaren otomobillerde kullanılmaya başlamıştır. Seyir kontrol (CC) sistemleri, taşıt belli bir hızın üzerindeyken (>40 km/sa) sürücü tarafından istenen sabit hızı sağlayacak şekilde çalışır. Seyir kontrol sistemlerinin daha gelişmiş hali adaptif seyir kontrol sistemleridir (ACC). Şekil 7. Seyir Kontrol Sistemi*. *Dr. H.Jack’s ebook Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

11 Adaptif Seyir Kontrol Sistemleri
Adaptif seyir kontrol sistemlerinde, öndeki araç ile takipçi aracın arasındaki konum ve hız farkı bilgisi kullanılarak gaz ve fren eylecilerine müdahale edilerek takipçi aracın öndeki aracı istenen mesafede takip etmesi sağlanmaktadır. Sistem üst ve alt kontrolcüden oluşmaktadır. Sensör bilgilerinden (genellikle radar) yararlanılarak üst kontrolcü vasıtasıyla takipçi aracın izlemesi gereken (istenen) ivme değeri belirlenmektedir. Belirlenen ivme değeri, gaz ve fren alt kontrolcüleri ile gerçekleştirilerek takip sağlanmaktadır. Takip işlemi gerçekleştirilirken üç farklı prensip izlenebilir: Sabit mesafe (Constant spacing) Sabit takip süresi (Constant time headway) Değişken takip süresi (Variable time headway) Şekil 8. Adaptif Seyir Kontrol Sistemi*. *Continental Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

12 Kooperatif Adaptif Seyir Kontrol Sistemleri
Kooperatif adaptif seyir kontrol sistemi, adaptif seyir kontrol sisteminin gelişmiş halidir. Sistemler arasındaki en önemli fark, öndeki araçtan alınan ivme bilgisinin takipçi araçtaki kontrol sisteminde kullanılmasıdır. Bu şekilde 1.1 s’den daha düşük takip sürelerine inilebilmektedir. CACC için genel olarak konum ve hız farkı bilgisi radar sensörüyle ve öndeki taşıtın ivme bilgisi ise taşıtlar arası kablosuz haberleşmeyle (V2V) sağlanır. Burada farklı sensör ve haberleşme kombinasyonları kullanılabilir. 2017 yılından itibaren önce ağır taşıtlardan başlayarak yollarda CACC’li taşıtların görülmeye başlanmıştır. Şekil 9. Kooperatif Adaptif Seyir Kontrol Sistemi*. *Tue web sitesi Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

13 GCDC 2011 Yarışması Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

14 GCDC 2011 Yarışması Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

15 GCDC 2011 Yarışması Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

16 Okanom Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

17 Okanom Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

18 Okanom Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

19 OSU - US DOT FHWA Turner Fairbank Research Center
Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

20 OSU - US DOT FHWA Turner Fairbank Research Center
Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

21 OSU - US DOT FHWA Turner Fairbank Research Center
Gap Closing/Close Following Gap Opening/Following Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

22 UTAS, e-Hike, e-HikeLink
3D LİDAR, Stereo Kamera Modem ve Yol Ünitesi Sinyal Üretici ve Analizör Donanım Simulasyon Sistemi Gerçek Zamanlı İşlemci Tam Otonom Araç Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

23 UTAS, e-Hike, e-HikeLink
Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

24 Sonuçlar Bu sunumda otonom taşıtların yanal ve boyuna kontrolü konuları üzerinde yapılan son çalışmalardan örneklerle durulmuştur. Otonom taşıtlarla ilgili çalışmalar büyük bir hızla akademik çevrelerde ve otomotiv firmalarında devam etmektedir. Bu alana yapılacak ciddi yatırımlarla Türkiye’nin de otonom sürüş konusunda söz sahibi olabilecek potansiyele sahip olduğu görülmektedir. Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017

25 Sunumun Sonu Dr. M.T. Emirler Okan Üniversitesi 29 Eylül 2017