Autonome rijden verbeteren: hoe next-gen sensoren de grenzen verleggen

De huidige mogelijkheden van sensoren, hoewel nuttig, blijven relatief elementair voor volledig autonome voertuigen. Toch heeft de automotieve industrie in de afgelopen jaren opmerkelijke stappen gezet.

Vijf of zes jaar geleden had een nieuw voertuig ongeveer 60 tot 100 sensoren. Vandaag is dat aantal naar 200 of meer gegroeid. Naarmate voertuigen slimmer worden en dichter bij volledige autonomie komen, blijft de sensor-sophisticatie groeien, wat de basis legt voor nieuwe, alledaagse functies.

Om deze vooruitgang te stimuleren, worstelen tech-leveranciers en automakers met verschillende kernuitdagingen: sensordegradering, industriestandaardisatie en het langdurig onderhouden van cybersecurity-verdediging.

De automotieve rat race

Automakers en OEM's moeten Schritt houden met de snelle evolutie van sensor- en datatechnologieën. Sensoren moeten de high-fidelity data leveren die voertuigsystemen nodig hebben om aan strikte specificaties te voldoen.

Verschillende sensoren brengen unieke sterktes en zwaktes. Het combineren van meerdere sensoren – camera, LiDAR, radar, ultrasoon – biedt een completere perceptie van de omgeving.

In dichtbevolkte stedelijke omgevingen met voetgangers, fietsers en motorfietsen moeten voertuigen in seconden beslissen om te stoppen of uit te wijken. Sensorfusie stelt het geavanceerde bestuurdersondersteuningssysteem (ADAS) in staat sneller te reageren dan een menselijke bestuurder, door diverse datastromen te verwerken voor veiligheid.

Tijdens de vroege fasen van sensorproductie moeten automakers zich houden aan functionele veiligheidsstandaarden om hardware- of softwarefouten te voorkomen. ISO 26262 regeert het ontwikkelingsproces dat OEM's en leveranciers moeten volgen en documenteren om functionele veiligheid te certificeren, zodat apparaten functioneren zoals bedoeld.

Uitdagingen rond sensordegradering

Sensordegradering is een onvermijdelijk onderdeel van de autonome-voertuigvergelijking, gegeven de typische levensduur van 10-15 jaar van moderne auto's. Veelvoorkomende oorzaken zijn algemene slijtage, harde omstandigheden en veroudering van bijbehorende elektronische componenten.

Automakers en technologieleveranciers moeten sensoren – LiDAR, camera's, ultrasoon, enz. – ontwerpen die prestaties behouden of zelfs verbeteren gedurende de levensduur van het voertuig. Ze hebben ook robuuste protocollen nodig voor het afhandelen van sensorfouten, zoals bestuurderswaarschuwingen en ingebouwde veiligheidsfuncties. Voorspellende falenmodellering en alternatieve paden in diverse omgevingen worden essentieel.

Cybersecurity-zorgen

Het beveiligen van sensoren van autonome voertuigen vereist aanpak van zowel directe hackingdreigingen als subtilere aanvallen die machine-learning-modellen manipuleren. Een recente Britse studie toonde aan hoe een gemanipuleerd videobord tijdelijk een stopteken kon tonen, waardoor een autonom voertuig plotseling remde terwijl menselijke bestuurders niet op tijd kunnen reageren – een voorbeeld van een “phantom object”-dreiging.

Om te beschermen tegen sensor-kwetsbaarheden, adviseert de NHTSA het adoptie van het Cybersecurity Framework van het National Institute of Standards and Technology. Deze gelaagde benadering – identificeren, beschermen, detecteren, reageren, herstellen – biedt een gestructureerd pad om voertuigsystemen te beveiligen.

Ontwerpers moeten uitgebreide beveiliging balanceren met gebruikservaring. ADAS-systemen waarschuwen bestuurders voor gevaren, maar beveiligingsgerelateerde fouten leiden vaak tot kostelijke terugroepacties. Het inbedden van beveiligingsmaatregelen vanaf het begin kan kwaadaardige acties voorkomen voordat ze zich voordoen.

Naarmate sensorcomplexiteit en -capaciteiten toenemen, zullen ook de avenues voor cyberaanvallen toenemen. Continue updates van verdedigingsmaatregelen en een robuust software-levenscyclusbeheerprogramma zijn essentieel om te leren van incidenten en veerkracht te versterken – parallel aan de fysieke onderhoudsbehoefte om sensordegradering te bestrijden.

Met autonome voertuigen die zich voordoen om mainstream te worden, zullen zich ontwikkelende regelgeving en consumentengedrag de markt vormgeven. Op de hoogte blijven van sensorfusie-vooruitgang blijft een kritieke uitdaging – en een noodzakelijke – voor de toekomst van autonome mobiliteit.

— Chris Clark, Senior Manager, Automotive Group bij Synopsys.

>> Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd op onze zusjesite, EE Times.

Gerelateerde inhoud:

• ADAS-experts overwegen sensorintegratie in toekomstige voertuigen
• Machine learning kan sensordegradering mitigeren
• AV-complexiteit begrijpen
• Ingesloten sensoren zijn sleutel tot slimme mobiliteitsgroei
• Hoe slimme sensoren ADAS-ontwerpen verbeteren

Voor meer Embedded, abonneer u op Embedded’s wekelijkse e-mailnieuwsbrief.