Bosch paikantaa automatisoidun ajoneuvon sijainnin senttimetrin tarkkuudella

Itseohjautuvan auton täsmällinen paikannus on äärimmäisen tärkeää ajoturvallisuuden kannalta.

"Automatisoitu ajaminen voi olla turvallista vain silloin, kun laitteet, ohjelmisto ja palvelut on saumattomasti yhdistetty toisiinsa." Boschin ajoneuvon liikettä ja paikkaa tarkkaileva anturi pystyy luotettavasti määrittelemään ajoneuvon sijainnin erittäin tarkasti. Boschin uusi järjestelmä on lisäystä muihin ajoneuvon paikannuspalveluihin.
Automatisoitu ajaminen on muutakin kuin vain antureita, ohjauslaitteita ja isoja määriä tietojenkäsittelyä. Ilman älypalvelujen ylläpitäjää yksikään ajoneuvo ei pystyisi ajamaan itsenäisesti.

"Palvelut ovat vähintään yhtä tärkeitä automatisoidulle ajamiselle kuin laitteet ja ohjelmisto", sanoo Boschin johtoryhmän jäsen Dirk Hoheisel. "Meidän täytyy kehittää kaikkia näitä alueita yhtä aikaa, jotta saamme itseohjautuvat autot turvallisesti ja luotettavasti teillemme."

Lähes kaikista muista autoteollisuuden teknologiaa ja palveluita tarjoavista kansainvälisistä yrityksistä poiketen Bosch tekee paljon sen eteen, että saavuttaisi läpimurron automatisoidussa ajamisessa. Tähän kuuluu muun muassa integroitujen ratkaisujen kehittäminen, kuten ajoturvallisuuteen vaikuttavan paikantamisen parantaminen.

Itseohjautuvat ajoneuvot voivat ajaa turvallisesti ainoastaan silloin, kun ne tietävät koko ajan oman sijaintinsa senttimetrin tarkkuudella. Bosch tarjoaa tähän maailmanlaajuisesti ainutlaatuisen ratkaisun: laitteisto, ohjelmisto ja palvelut auttavat yhdessä arvioimaan ajoneuvon täsmällisen paikan.

Laitteisto: Oma liike- ja paikannusanturi

Bosch on kehittänyt ajoneuvon liike- ja paikannussensorin, jonka avulla automatisoidut ajoneuvot selvittävät sijaintinsa. Uusi anturi sisältää tehokkaan kansainvälisten satelliittisignaalien (GNSS) vastaanottimen, jota automatisoidut ajoneuvot tarvitsevat päätelläkseen täsmällisen sijaintinsa.

Satelliittipohjaisessa paikannuksessa haasteena on datassa olevien epätarkkuuksien käsitteleminen. GNSS-satelliitit kiertävät maapalloa 25 000 kilometrin päässä ja niiden nopeus on 4000 kilometriä sekunnissa. Tulleessaan maahan signaalien pitää läpäistä sekä ionosfääri että troposfäärin pilvikerros, mikä hajottaa signaalia ja mahdollistaa virheiden syntymisen. Vaikka signaalit ovat riittävät tarkkoja nykyisiin navigaatiojärjestelmiin, ne eivät vastaa automatisoidun ajamisen tarpeita.

Tämän takia Bosch käyttää useiden tahojen korjaavaa dataa sekä käynnisti Sapcorda-yhteystyön muiden alan johtavien yritysten kanssa 2017. Maanpäällisten vertailuasemien verkoston avulla GNSS-paikannuksen virheet voidaan korjata. Auto saa korjatun tiedon pilvipalvelun tai geostationaarisen satelliitin välityksellä.

GNSS-signaalit eivät ole liike- ja paikannusanturin ainoita tiedonlähteitä, vaan pyörimisnopeus- ja ohjauskulma-antureiden avulla syntyy kokonaiskuva siitä, mihin auto on menossa ja kuinka nopeasti. Lisäksi anturi sisältää sisäänrakennetun inertia-anturin, joka on verrattavissa ihmisen sisäkorvaan. Samalla tavalla kuin ihminen pystyy liikkumaan tunto- ja tasapainoaistinsa avulla, anturi käyttää dataa kertoakseen, mihin ajoneuvo on menossa.

Ohjelmisto: Boschin algoritmit määrittelevät ajoneuvon sijainnin

Liike- ja paikannusanturi yhdistää niin GNSS-paikannussignaalit, korjatun datan että inertia-, pyörimisnopeus- ja ohjauskulma-antureiden antaman tiedon. Tämä tieto yksinään ei kuitenkaan riitä vielä automatisoidun ajoneuvon paikantamiseen. Täsmällistä paikannusta varten dataa täytyy käsitellä älyohjelmiston avulla. Vasta sitten automatisoitu ajoneuvo voi luotettavasti tietää sekä sijaintinsa että mitä ympärillä on useiden metrien säteellä ja laskelmoida ajoliikkeitään sen perusteella.

Automatisoidun ajoneuvon paikannus tehdään ensisijaisesti korjattujen GNSS-signaalien perusteella. Jos satelliittiyhteys katkeaa, esimerkiksi auton ajaessa tunneliin, ajoneuvon liike- ja paikannusanturi jatkaa ajoneuvon paikantamista vielä useita sekunteja. Jos GNSS-signaali keskeytyy pidemmäksi aikaa, eikä sitä voida käyttää ajoneuvon paikantamiseen, automatisoitu auto voi käyttää Boschin pilvipalvelun karttaa sijainnin määrittämiseen.

Palvelut: Boschin road signature -järjestelmä perustuu ympäristöä tarkkailevaan anturiin

Boschin road signature -järjestelmä on karttapohjainen paikannuspalvelu, joka perustuu nykyisissä ja tulevissa autoissa oleviin tunnistimiin. Bosch tarjoaa tätä liike- ja paikannusanturiin perustuvan sijaintipalvelun rinnalle. Yhdistämällä satelliittiin ja liike- ja paikannusanturiin pohjautuvan lähestymistavan sekä road signature -järjestelmän Bosch pystyy vastaamaan korkean tason turvallisuusmääräyksiin.

Ajoneuvossa olevat video- ja tutkasensorit muodostavat autolle paikkamerkin Boschin järjestelmään havaitsemalla tien erityispiirteitä, kuten kaistamerkinnät, liikennemerkit ja suojakaiteet. Tutkasta on tässä erityisesti hyötyä, sillä toisin kuin kamera, se voi havaita tien ominaisuuksia myös pimeässä tai vaikka näkyvyys olisi heikko. Myös tutkan havainnointisäde on laajempi. Auto välittää tutkan keräämän datan pilvipalveluun, jossa tietojen avulla alueesta voidaan piirtää erittäin täsmällinen kartta.

Automatisoidut autot omalta osaltaan välittävät tietoja kartan muodostamista varten ja vastaavasti hyötyvät järjestelmästä voidessaan arvioida täsmällisen sijaintinsa kaistalla senttimetrin tarkkuudella.