lunedì 17 giugno 2024 · 0 min read
Test ADAS su Trattori - Rilevamento degli Utenti Stradali Vulnerabili (VRU)
I sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) si sono diffusi molto nelle autovetture, nei veicoli commerciali leggeri e negli autocarri pesanti. Ciò che è meno noto è che i produttori applicano i sistemi ADAS anche alle macchine agricole in movimento. I cosiddetti “fast tractors” o "trattori veloci", che superano i 60 km/h, richiedono sistemi di sicurezza attiva come l'ABS e il controllo della stabilità del veicolo. LEANE ha utilizzato l'hardware e il software Dewesoft DAQ per calcolare parametri come distanza, posizione e angolo nei test ADAS.
Il termine “Utente Vulnerabile su Strada” (VRU) viene utilizzato principalmente per descrivere le persone che si trovano nel raggio d'azione dei veicoli e che non possono contare su protezioni di alcun tipo. I VRU comprendono pedoni, ciclisti e altri utenti della strada non motorizzati che hanno un rischio maggiore di lesioni in caso di collisione.
La società di ingegneria Leane è presente sul mercato italiano da circa 50 anni. Dal 1978, la Divisione Automotive fornisce ai suoi clienti soluzioni chiavi in mano per l'acquisizione dati di veicoli. Contando su esperienza e competenze ingegneristiche altamente specializzate, la Leane supporta i clienti dalla scelta del sensore al report finale. L'azienda offre dispositivi autonomi ed ha la capacità di costruire soluzioni completamente personalizzate per le applicazioni dei clienti. La loro offerta va dal singolo sensore al sistema di misura completo chiavi in mano, per prove su strada fino anche a simulatori di guida.
I produttori di macchine agricole, stanno lavorando per implementare funzioni importanti per migliorare la protezione del VRU (Vulnerable Road User) sia su strada che sui campi in cui normalmente i mezzi agricoli operano, come ad esempio:
Blind Spot Monitoring (BSM)
Blind Spot Information System (BSIS)
Moving Off Information Signal (MOIS)
Sono attualmente in corso azioni e progetti da parte di molti stakeholders come OEMs, Tier1s e compagnie assicurative finalizzati ad incrementare la sicurezza del settore e dare forma alle normative future.
L'Applicazione
Il Centro Nazionale di Ricerca per l'Agricoltura (CREA) è responsabile di uno di questi progetti. Il CREA è dedicato alle filiere agroalimentari ed è accreditato dall'OCSE per la certificazione dei trattori agricoli e forestali.
Il centro ha avviato una campagna di test preliminari alla fine del 2023, incentrata sul rilevamento degli VRU da parte dei trattori agricoli.
Le sfide principali in questo tipo di applicazione nel contesto agricolo sono:
Varibilità nella configurazione del trattore: diverse tipologie di lavoro richiedono l’installazione di specifiche attrezzature che influenzano in modo differente il campo visivo dell’operatore e dei sensori.
Ambienti molto vari in cui le macchine agricole lavorano: strade, campi, tra gli alberi o nei cortili per la movimentazione dei materiali. Di conseguenza, nel raggio di azione della macchina possono trovarsi VRU e oggetti di forme varie, anche parzialmente nascosti dalla vegetazione.
La prima sessione di test ha permesso ad alcuni fornitori e Università di mostrare il potenziale delle loro soluzioni basate su telecamere o radar montati su trattori di serie per il rilevamento di VRU. Sono stati in grado di dimostrare la capacità di rilevare un dummy senza implementare il sistema di controllo a bordo.
In questa fase, l'obiettivo era quello di eseguire alcuni semplici scenari. I test si sono svolti su una superficie asfaltata pulita, con i trattori che si avvicinavano ad un dummy statico con traiettorie diverse e ad angoli diversi.
Un sistema di navigazione inerziale (INS) con cinematica in tempo reale (RTK) DGNSS è stato utilizzato per ottenere la posizione precisa del dummy e la sua distanza relativa dal trattore per verificare le prestazioni del sistema di rilevamento.
Saranno pianificate future sessioni di test, con scenari più complessi in cui si utilizzeranno robot pilotabili e piattaforme robotizzate di trasporto VRU.
Test - Scenario
I test sono stati eseguiti sulla pista d'asfalto del CREA, consistente in un ovale con un quadrato centrale che può essere usato come incrocio o per eseguire manovre in curva a velocità moderata.
I test sono stati condotti in due scenari differenti:
A) Il dummy si trova in angolo mentre il trattore si muove lungo l'angolo a velocità e traiettorie differenti - vedere Figura 8.
B) Il dummy si trova nel rettilineo e il trattore si muove con velocità e deviazioni laterali differenti lungo il rettilineo - vedere Figura 9.
Il pedone-target è posizionato nel punto di riferimento 1 (RefPoint1) per lo scenario di prova "A" e nel punto di riferimento 2 (RefPoint2) per lo scenario di prova "B", come mostrato in Figura 1 e 2.
La figura sottostante mostra il pedone-target (dummy) posizionato in Refpoint2 e alcuni coni utilizzati per segnare i percorsi di test.
Test - Strumentazione
La strumentazione utilizzata durante i test è la seguente:
Manichino statico MoshonData MD-PT
Sistema di Navigazione Inerziale (INS) - Genesys ADMA Speed con RTK via NTRIP
Dewesoft DEWE-43A data acquisition system
USB web camera
Laptop con DewesoftX data acquisition software con estensioni Ethernet Receiver e Polygon
Il setup del sistema (Figure 3 e 4) includeva anche un analizzatore di rete Ethernet con semplici capacità di filtraggio e decodifica dei dati per estrarre i canali dati dai flussi Ethernet. L'analizzatore consente il filtraggio dei flussi in base a parametri come indirizzo MAC e IP, porta di origine e destinazione, o filtri manuali dei dati. Può codificare i dati in diversi formati (Intel, Motorola, signed, unsigned). Sono possibili sia le scalature floatLinear IEEE che quelle non lineari (polinomiali) IEEE.
Il plugin Polygon di DewesoftX permette di calcolare parametri come distanza, posizione o angolo tra oggetti in movimento o statici come auto, coni, tracciati o linee.
Il plugin può essere la base per qualsiasi test di veicoli autonomi o non autonomi, come ad esempio:
Frenata di Emergenza Attiva (AEB)
Mantenimento della corsia
Avviso di deviazione dalla corsia (LDW)
Slalom
Avviso di collisione
Performance test
Pass-by noise
Test di sicurezza funzionale
Dinamica del Veicolo
altri
Fornisce anche l'importazione dei tracciati da file precedentemente registrati con una precisione fino a 1 cm e una visualizzazione 3D completamente regolabile per un'analisi dei dati facile e una guida in tempo reale per il conducente.
L'elenco non include le attrezzature prototipali, come ad esempio i sistemi di rilevamento basati su radar o telecamere. Pe accordi di riservatezza, non possiamo condividere i segnali acquisiti.
Dewesoft setup
In questo caso, il Dewe-43A è stato utilizzato solo per acquisire i dati dal bus CAN, poiché sul trattore non erano installati sensori analogici.
Il sensore di velocità Genesys ADMA è stato installato sulla parte superiore della cabina, proprio sopra la testa del conducente. Inoltre, l'ADMA è stato configurato per trasmettere i dati acquisiti al PointOfInterest1 (POI1), che si trova sulla parte centrale dell’anteriore del trattore. I dati RTK provenienti via NTRIP DGNSS assicurano una precisione nell’ordine del centrimetro della posizione assoluta del trattore.
Il plugin Ethernet Receiver è stato utilizzato per acquisire il flusso dati dall’ADMA.
Il plugin Polygon ha fornito una rappresentazione 3D del campo di test. Il software ha anche calcolato i canali che forniscono informazioni sulla posizione relativa del trattore rispetto al manichino statico, ovvero ReferencePoint1 e ReferencePoint2.
Per praticità, l’origine del sistema di coordinate è impostata sul ReferencePoint2, con l’asse X parallelo al rettilineo del tracciato. In questo modo, le coordinate del ReferencePoint2 (dove il pedone-target è posizionato nel caso “b”) corrispondono all'origine.
Successivamente, abbiamo impostato le coordinate di ReferencePoint1, riferendoci alle coordinate di POI1, quando la parte anteriore del trattore era vicina al manichino in ReferencePoint1 - vedi Figura 5.
Successivamente, abbiamo aggiunto alcuni canali calcolati per ottenere la distanza lungo X, Y e la distanza relativa:
Dalla posizione del conducente alle posizioni del pedone-target in ReferencePoints 1 e 2.
Dalla parte anteriore del trattore (POI1) alle posizioni del pedone-target in ReferencePoints 1 e 2.
Inoltre, abbiamo incluso tre circonferenze di movimento del trattore, con raggi di 3m, 6m e 12m, con centro nelle coordinate di posizione del conducente. Abbiamo scelto il valore di 12m basandoci sui requisiti preliminari del protocollo di test preliminare.
La telecamera USB è stata poi aggiunta come dispositivo DirectX, fornendo la visione reale e simultanea dalla cabina del trattore, come mostrato nella schermata del display di misura configurato in DewesoftX (Figure 6 e 7).
Esecuzione dei Test e Risultati
Sono state eseguite diverse prove, con il trattore che si avvicinava al pedone-target e si fermava vicino ad esso o percorreva un percorso a lato di questo. Sono stati poi eseguiti altri test, effettuando manovre di evitamento degli ostacoli o semplicemente guidando intorno alla pista per verificare come il pedone-target veniva visto dai sistemi di rilevamento prototipo.
Non ci è consentito mostrare i dati dei sistemi di rilevamento sopra menzionati, ma possiamo vedere chiaramente quando il trattore si avvicina alla posizione del pedone-target e quando entra nei confini di 12 m / 6 m / 3 m, grazie alle geometrie virtuali e ai canali matematici di Polygon (vedere i video allegati).
Guarda il video dalla pista!
Conclusioni
Combinare i dati misurati nel mondo reale con quelli acquisiti dal veicolo, telecamere e altri sensori è un requisito standard di molte applicazioni di misurazione ADAS.
Utilizzando il software DewesoftX siamo riusciti a integrare questi dati, aggiungendo il calcolo online delle distanze relative e un'efficace visualizzazione 3D sfruttando l'estensione Polygon.
Polygon consente di impostare un sistema di coordinate locali, di mappare la posizione di oggetti statici sulla pista e di seguire il veicolo in prova e altri oggetti in movimento con estrema facilità. La configurazione di questa applicazione è stata eseguita direttamente sulla pista, prima della prova, in pochi minuti.
Un'altra caratteristica di Polygon è la possibilità di creare oggetti geometrici collegati a oggetti statici o in movimento e di utilizzare queste entità per calcoli e visualizzazioni, ad esempio per verificare se un determinato oggetto si trova entro un certo raggio rispetto ad un altro.
Sulla base di queste considerazioni, il cliente ha deciso di adottare DewesoftX e Polygon per le prossime attività di test in questo campo di ricerca.