A novel smartphone-based eCall algorithm for motorcycles

Driver's and passengers' safety is one of the most important topics in vehicle design and for this reason several technological solutions have been proposed in recent years, aimed at preventing road accidents or limiting their consequences. In this context, the automatic activation of emergency calls (eCalls) plays a paramount role in increasing the rapidity and effectiveness of medical assistance after a crash, hence the chances of survival of the people involved. The aim of this thesis work is to propose an innovative, affordable and easy-to-use smartphone application for automatic crash detection and eCall forwarding in powered two-wheeled vehicles that exploits the device embedded sensors only. The proposed algorithm consists essentially in two finite state machines (FSM) running in parallel: "FSM Rider", modelling the rider’s state, and "FSM eCall", monitoring the eventual occurrence of a crash and the eCall forwarding based on the accident estimated severity. The activation of the different states mainly depends on body orientation, measured accelerations and speed. The algorithm has been calibrated empirically and tested in different scenarios, including normal driving, simulated and real crashes, with different smartphone positions and orientations. The detected crashes are classified, based on their severity, as mild or harsh. The proposed solution proves to be very effective when the smartphone is placed in a pocket of the jacket. Indeed, in the experiments carried out with this configuration, the eCall system never triggers in presence of normal driving and detects all the crashes (no false positives and no false negatives).

La sicurezza dei guidatori e dei passeggeri è uno dei requisiti più importanti nella progettazione dei veicoli e, per questo motivo, negli ultimi anni sono state proposte diverse soluzioni con l'obiettivo di prevenire gli incidenti stradali o limitarne le conseguenze. In questo contesto, l'attivazione automatica delle chiamate d'emergenza (eCall) gioca un ruolo fondamentale nell'aumentare la rapidità e l'efficienza dell'assistenza medica in seguito a un incidente e di conseguenza aumentare la possibilità di sopravvivenza delle persone coinvolte. L'obiettivo di questa tesi è quello di proporre un'applicazione per smartphone innovativa, accessibile a tutti e facile da utilizzare, che sfrutti i sensori integrati nel dispositivo per il rilevamento automatico degli incidenti e l'inoltro di chiamate di emergenza nei veicoli a due ruote. L'algoritmo proposto consiste essenzialmente in due macchine a stati finiti (FSM) che lavorano in parallelo: FSM Rider modella lo stato del motociclista, mentre FSM eCall monitora l'eventuale verificarsi di un incidente e l'inoltro della chiamata di emergenza sulla base della stima di gravità dell'incidente stesso. L'attivazione dei diversi stati dipende principalmente dall'orientamento del corpo, dalle accelerazioni e dalla velocità misurata. L'algoritmo è stato calibrato e testato in diversi scenari, incluse situazioni di guida normale, di incidenti simulati e reali, con diverse posizioni e orientamento dello smartphone. Gli incidenti rilevati sono classificati come lievi o gravi, a seconda della loro gravità. La soluzione proposta risulta essere molto efficace quando lo smartphone è posto in una tasca della giacca. Negli esperimenti svolti in questa configurazione, infatti, l'eCall non viene mai attivata in situazioni di guida normale e l'algoritmo rileva correttamente tutti gli incidenti.