Development and virtual testing of 5G connected intersection AEB systems

Around 125,000 people die every year on the roads of OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development countries. Participating countries include most EU members, Australia, United States, and some countries in South America) countries. This means that there is a new road crash victim every four minutes. In Europe, 20% of road crashes occur at intersections. In recent years, evolving communications technologies are making V2V and V2I communications faster and more reliable; with such advancements, these crashes, injuries, as well as their economic cost can be preventable to certain degree. Through the Vodafone 5G project, Vodafone is working hand-in-hand with FCA, Magneti Marelli, and Politecnico di Milano among others to make this vision become reality. In this work, we concentrate on straight path intersection collisions and investigate CW/AEB systems as a method of mitigating them. We start by exploring literature concerning state-of-the-art CW/AEB algorithms where the general trend is having a collision risk index that serves as trigger for a predefined collision warning and/or braking logic. After that, uses of MPC in the automotive field are explored and it is concluded that MPC is a flexible and feasible tool to approach the problem in the underlying investigation. After introducing the problem and the tools to be used to tackle it, we investigate baseline commercial solutions and test their efficiency with varying test conditions. Other modifications are explored with the aid of literature review to improve the system and make it more robust. Subsequently, we implement a novel MPC approach to the design of CW/AEB systems that shows promising virtual testing results. Lastly, we conclude by discussing possible future improvements to this work.

125000 persone muoiono ogni anno sulle strade dei paesi OECD (OECD: organizzazione per la cooperazione economica e sviluppo dei paesi. tra gli stati partecipanti ci sono membri EU, Australia USA e alcuni paesi in sud America). Questo significa avere una nuova vittima ogni 4 minuti. In Europa il 20% degli incidenti stradali avviene agli incroci. Negli ultimi anni, l'evoluzione delle tecnologie di comunicazione stanno migliorando le comunicazioni V2I V2V sia in termini di velocità che di affidabilità. Con tali avanzamenti, questi incidenti, infortuni e anche il loro costo economico può essere fortemente limitato. Attraverso il progetto Vodafone 5G, Vodafone sta lavorando con FCA, Magneti Marelli e Politecnico di Milano tra gli altri allo scopo di realizzare tale obiettivo. In questo lavoro ci si è concentrati sulle collisioni ad intersezioni tra strade rettilinee e investigato su sistemi CW/AEB come modalità per mitigarle. Si è cominciato analizzando la letteratura circa lo stato dell'arte dei sistemi CW/AEB, dove la modalità più utilizzata è quella di definire un indice di rischio di collisione da utilizzare come trigger per un avviso/azione di frenata prestabilita. In seguito, l'utilizzo di tecniche MPC nel campo automotive è stato analizzato e si è concluso che esse sono uno strumento flessibile ed utilizzabile per approcciare il problema scopo del lavoro di tesi. Dopo aver introdotto il problema e gli strumenti per poterlo affrontare, sono state analizzate le soluzioni commerciali esistenti e la loro efficienza è stata testata in diverse condizioni. Ulteriori modifiche a tali sistemi sono state apportate con l'aiuto di tale analisi bibliografica per migliorarne le performance e renderlo più robusto. Infine è stato implementato un nuovo sistema CW/AEB basato su tecniche MPC che mostra risulta molto promettenti in simulazione e sono discussi alcuni possibili sviluppi futuri.