Autonoom rijden in de sneeuw; unicum in industrie

Ford ontwikkelingsprogramma verder versneld

Op dit moment test Ford als eerste fabrikant autonome auto’s onder winterse omstandigheden zoals sneeuw. Dit is een belangrijke stap in het plan van het bedrijf om volledig autonome auto’s binnen het bereik van miljoenen consumenten wereldwijd te brengen.

In tegenstelling tot andere belangrijke autofabrikanten en technologiebedrijven die de autonome auto’s alleen hebben getest in droge, veelal zonnige omgevingen, weet Ford dat, wil er een toekomst zijn voor autonoom autorijden, er niet kan worden vertrouwd op ideale omstandigheden.

“Onafhankelijk rijden onder perfecte weersomstandigheden, is niet zo moeilijk”, aldus Jim McBride, technical leader for autonomous vehicles bij Ford. “Maar dat is wel even anders wanneer de boordsensoren de weg niet kunnen waarnemen vanwege sneeuwval. Weersomstandigheden zijn vaak niet perfect. Dus testen wij autonome auto’s in winterse omstandigheden voor alle mensen die in gebieden wonen waar het kan sneeuwen.”

Ford voert de wintertests uit in Michigan, onder andere in Mcity, het uitgebreide testterrein van de University of Michigan waar een stedelijke omgeving op ware grootte is nagebootst. Bij volledig autonoom rijden kan niet worden vertrouwd op gps dat tot op enkele meters nauwkeurig is. En bij autonoom rijden is het van essentieel belang dat de precieze positie van de auto bekend is, niet alleen in een stad of op een weg, maar zelfs de rijstrook; een afwijking van enkele centimeters maakt al een groot verschil.

LiDAR is daarentegen in staat om de positie van de Fusion Hybrid in een bepaalde rijstrook tot op de centimeter te bepalen en is daarmee veel nauwkeuriger dan gps. Met de laserlichtpulsen die LiDAR uitzendt, kan de auto realtime een driedimensionaal HD-beeld maken van de directe omgeving.

Onder ideale weersomstandigheden is LiDAR de efficiëntste manier om in de directe omgeving belangrijke informatie en metagegevens (onderliggende informatie over de feitelijke gegevens) te vergaren over nabijgelegen objecten. Aan de hand hiervan wordt vervolgens de beste rijroute bepaald. Maar bij sneeuw of druk verkeer is de weg niet zichtbaar voor LiDAR en andere sensoren zoals camera’s. Dit is ook het geval wanneer er sneeuw of vuil op de lens van de sensor zit. Technici van Ford en de University of Michigan gingen gezamenlijk aan de slag om het voor een autonome auto mogelijk te maken een besneeuwd wegdek te ‘lezen’.

Hoe werkt autonoom rijden bij sneeuw?
Om op besneeuwde wegen te kunnen navigeren, zijn de autonome auto’s van Ford uitgerust met hoge-resolutie 3D-kaarten, compleet met informatie over de weg en wat zich daarboven bevindt, zoals wegmarkeringen, verkeersborden, oriëntatiepunten en geografische en topografische elementen.

“Kaarten die door andere bedrijven zijn ontwikkeld, werken niet altijd als er sneeuw ligt”, zegt Ryan Eustice, universitair hoofddocent aan het College of Engineering van de University of Michigan. “De kaarten die we met Ford hebben gemaakt, bevatten bruikbare informatie over de 3D-omgeving rond de auto, zodat zelfs bij een sneeuwlaag positiebepaling mogelijk is.”

Een autonome auto maakt de kaarten tijdens het rijden in de testomgeving onder gunstige weersomstandigheden. Hiervoor wordt gebruikgemaakt van technologieën die objecten als verkeersborden, bomen en gebouwen registreren. Wanneer de auto de grond niet kan zien, worden bovengrondse oriëntatiepunten gedetecteerd aan de hand waarvan de positie op de kaart wordt bepaald. Vervolgens rijdt de auto probleemloos onder slechte weersomstandigheden.

“De normale veiligheidssystemen van de auto, zoals Electronic Stability Control en het tractieregelsysteem, die vaak worden gebruikt op gladde winterse wegen, werken samen met de programmatuur voor autonoom rijden”, aldus McBride. “Uiteindelijk willen wij dat onze autonome auto’s verslechterende weersomstandigheden detecteren, beslissen of doorrijden verantwoord is, en zo ja, voor hoelang.”

Pionier in autonomie
Onder winterse omstandigheden rijden biedt nog steeds een reeks uitdagingen, maar de tests die Ford uitvoert, betekenen een belangrijke mijlpaal op de weg naar autonoom rijden. Deze weg begon ongeveer tien jaar geleden bij de eerste generatie autonome auto van Ford, een F-250 Super Duty die was uitgerust met LiDAR.

In 2013 introduceerde Ford een tweede generatie autonome auto, een Fusion Hybrid sedan die was uitgerust met geavanceerdere LiDAR-sensoren. Afgelopen zomer is het ontwikkelingsprograma voor volledig autonome auto’s van Ford van de research-fase overgegaan naar de advanced engineering-fase, de tweede van de drie fases die moeten worden doorlopen voordat productie kan worden opgestart.

Eerder deze maand werd door Ford de volgende stap aangekondigd, namelijk een verdrievoudiging van het aantal volledige autonome auto's dat wordt getest op wegen en testcircuits in Californië, Arizona en Michigan. Het aantal testauto’s komt hiermee op dertig. Hiermee beschikt Ford als autofabrikant over het grootste wagenpark volledige autonome auto’s. Ook deze autonome auto’s van de derde generatie zijn gebaseerd op een Fusion Hybrid sedan. Zij zijn nu uitgerust met de eerste autospecifieke LiDAR-sensor die verschillende rijscenario’s aankan, mede dankzij het grotere bereik van ongeveer 200 meter.

Voortbouwend op meer dan een decennium onderzoek door Ford naar autonome auto’s, is deze stap een belangrijk element in Ford Smart Mobility, het plan waarmee Ford de stap wil zetten naar het volgende niveau op het gebied van connectiviteit, mobiliteit, autonome auto’s, de klantervaring, data en analyse.