Framtiden inom mobilitet tillhör självkörande fordon. Men innan fordonen kan nå våra vägar behövs simuleringar, provning av komponenter, virtuella tester, störningstester, tester i sluten och verklig miljö. RISE har expertisen och testbäddarna och kan stötta i hela utvecklingskedjan för autonoma fordon.
Allt börjar vid simuleringsbordet
Fordonsbranschen har under många år arbetat med simuleringar och i takt med den ökade mängden mjukvara i fordonen har simulering även nått även mjukvaruutvecklingen. I VICTA Lab tillhandahåller RISE en generisk plattform som kan köra modeller från fordonstillverkare och koppla till digitala modeller av testmiljöer eller omvärlden.
– Vi brukar säga att vi har en miljö för att testa cyberfysiska system, säger Mahdere Amanuel, forskare på RISE. Om verkligheten är för farlig eller komplex för att göra säkra tester kan vi köra simuleringar istället. I projektet Sebra har vi till exempel kopplat ihop en modell av en cykel med en modell av testbanan AstaZero och kunnat cykla runt i den miljön för att göra tester av radarmoduler. Det blir som att testa i verkligheten, fast på ett kontor på Lindholmen i Göteborg.
Plattformen kan också användas för utveckling av framtidens arkitektur i fordon, med kopplingar till molnet med all den beräkningskraft som finns där.
– I VICTA Lab kan vi visa proof of concept, att algoritmerna ger det resultat vi är ute efter, förklarar Niklas Mellegård, senior forskare på RISE.
Vi kan hjälpa till med metodiken för tillförlitlighet tidigt i utvecklingen av elektronik för autonoma fordon
Tillförlitliga komponenter för fordon
De avancerade elektroniska komponenter som kommer att behövas för självkörande fordon existerar ofta inte i fordonskvalificerade versioner. De måste uppfylla mycket hårda krav på tillförlitlighet, livslängd och ofta mycket större spann i temperatur än vad som krävs av konsumentelektronik. Ett vanligt temperaturspann är till exempel -20 till +80 grader C. I många fall är de istället utvecklade för konsumentmarknaden, till exempel för grafikkort eller mobiltelefoner. Elektronik baserad på sådana komponenter klarar inte de krav som ställs på tillförlitlighet i fordonselektronik. Här arbetar RISE med metodik för att säkerställa att tillförlitligheten hos elektroniken räcker för användning i fordon.
Dessutom finns nya möjligheter att förutsäga när ett fel inträffar och hur länge en elektronikkomponent håller genom att kombinera simuleringsmodeller, tester för att verifiera felnoder och artificiell intelligens/maskininlärning. Detta blir viktigt när det gäller att undvika haveri i säkerhetskritiska funktioner men också i de fall man behöver förstå den återstående livslängden för att kunna återanvända elektroniken i den cirkulära ekonomin.
– Vi kan hjälpa till med metodiken för tillförlitlighet tidigt i utvecklingen av elektronik för autonoma fordon, förklarar Klas Brinkfeldt, forskare på RISE. Men vi kan också arbeta med förutsägelser i driftsmiljö, tillsammans med OEM-leverantörer och/eller systemleverantörer.
Vi ser att behovet av provning kommer att explodera i takt med utvecklingen av autonoma fordon
Riggar för test av aktiv säkerhet
På AstaZeros kontor på Lindholmen i Göteborg finns testriggar som kan testa olika delsystem i ett fordon, så att till exempel en felaktig mjukvara för en instrumentpanel kan upptäckas långt innan det är dags att flytta ut på en testbana med de kostnader det innebär. Dessutom kan specialiserade tester med felinjicering och diagnos genomföras. Testmöjligheterna är ett bra komplement till fordonstillverkarnas egna, mer projektspecifika så kallade HIL-riggar. (HIL – Hardware In The Loop, ett begrepp som innebär att kompletta delsystem testas i en simulerad miljö). AstaZeros testriggar är mindre komplexa än HIL-riggar, vilket för in vissa begränsningar i testningen, men de är lättare att få tillgång till, de är billigare och de är mer flexibla.
– En HIL-rigg är det klassiska sättet att testa fordon, säger Peter Janevik, VD på AstaZero. Vi ser att behovet av provning kommer att explodera i takt med utvecklingen av autonoma fordon, och med det kommer virtuell provning att bli allt viktigare. Här gäller det att se till att den virtuella provningen korrelerar med den fysiska som vi kan göra på vår testbana.
Vi kan få fordonen att tro att de befinner sig var som helst i världen
Länken mellan provbänk och verklig miljö
Att störningsprova fordonens elektronik är en förutsättning för att framtidens självkörande fordon ska kunna kommunicera trådlöst med varandra. I Awitar finns alla möjligheter att testa fordonens elektromagnetiska kompatibilitet, EMC, mot nuvarande krav från EU, FN och Kina. Och eftersom Awitar är utformad för att inte släppa ut elektromagnetiska signaler gör anläggningen det möjligt att testa sådant som absolut inte går att testa i verklig miljö då det skulle riskera säkerheten för fordon i omgivningen.
– I Awitar kan vi till exempel testa fordonens motståndskraft mot spoofing, det vill säga hur väl de står emot försök att injicera felaktiga signaler för att antingen ta över kontrollen eller ge felaktig positionsinformation i form av GPS- eller GNSS-signaler, förklarar Tomas Bodeklint, sektionschef på RISE. Vi kan få fordonen att tro att de befinner sig var som helst i världen, och för autonoma fordon kan brister i att stå emot den typen av attacker få katastrofala följder.
Världsledande på aktiv säkerhet
I takt med att fordonsindustrin satsar stort på tekniken som ska skapa säkrare och mer hållbar trafik i framtiden ökar efterfrågan på bättre och säkra provmetoder för autonoma fordon. Samtidigt ifrågasätts provkörning på allmänna vägar starkt. Lösningen på problemet heter AstaZero, världens främsta provningsanläggning helt dedikerad för självkörande fordon. En komplett testbana är ett nödvändigt steg i testkedjan. För att vara säker på att de tester som genomförs fångar alla potentiella fel som orsakas i interaktionen mellan delsystem är det absolut nödvändigt att vara på en testbana med kompletta fordon. På det sättet kompletterar AstaZero de olika smarta labben och kamrarna där delsystem och kompletta fordon kan testas, men i syntetiska miljöer.
– Kombinationen av en rad olika provbanor, avancerad datateknologi och ett helt eget 5G-nätverk som nyligen öppnades för kunder gör AstaZero till världens mest avancerade anläggning för självkörande fordon, säger Peter Janevik, VD för AstaZero. Men det verkligt unika med anläggningen och det du inte kan hitta någon annanstans är det den tydliga kopplingen till ett ledande forskningsinstitut i RISE och ett tekniskt universitet i Chalmers. Tillsammans har vi möjligheter och kompetens att erbjuda precis det som kunderna efterfrågar kring aktiv säkerhet och autonoma fordon.
Test mot komplexa attacker i realtid
För att hjälpa företag och organisationer att bli bättre på digital säkerhet driver RISE en testbädd för cybersäkerhet i Kista. Testbädden, som kallas cyber range, är en plats för utbildning, test och verifiering där organisationer kan stresstesta sina system utan att riskera den löpande verksamheten. Genom att koppla samman Awitar och AstaZero med cyber rangen finns möjlighet att testa fordonens motståndskraft mot komplexa attacker i realtid när de körs ute på testbanan.
– Vi ser möjligheten att koppla samman testbäddarna och ge cyber rangen en naturlig position i testbäddskedjan för autonoma fordon, säger Mudassar Aslam, senior forskare på RISE. Inom ett par år ser jag absolut att vi ska kunna göra simulerade attacker från cyber rangen på ett fordon som körs på AstaZero.
Test i verklig miljö
Sista steget i testkedjan innebär att ta steget från den slutna miljön på testbanan, ut i verkligheten. Det i sig innebär en hel del utmaningar kring allt från förberedelser av fordonen som ska testas till att skaffa de tillstånd som krävs för att få genomföra testerna. I projektet S3, Shared Shuttle Services, i Göteborg har tester genomförts kring hur självkörande skyttelbussar kan förbättra stadstransporter, genom att tillåta ökad förtätning av staden och minska behovet av centrala parkeringsplatser. Bussarna har testats först på Chalmers Campus Johanneberg och sedan på Lindholmen.
– Innan skytteln kan köra behöver den önskade rutten och dess omgivning representeras i en 3D karta och en slags virtuell räls som kan användas som referens och guide under körningen. Detta sker genom att skytteln långsamt körs längst den planerade rutten samtidigt som den scannar av omgivningen med sina olika sensorer, förklarar Victor Malmsten Lundgren, projektledare på RISE. Syftet med pilottesterna är att fungera som ett tidigt steg i riktningen mot framtida transportsystem genom att lära oss mer om potential och utmaningar med mer automatiserade och delade transporttjänster.
