Design and validation of an adaptive cruise control strategy using a driving simulator

The advent of self-driving vehicles on the roads is less and less of a mirage, thanks to the great efforts employed by carmakers on the development of Advanced Driver Assistance Systems, commonly referred to as ADAS. The Adaptive Cruise Control system represents the first descendant of the Cruise Control, which is the speed-keeping device. The novelty brought by the Adaptive system lies in its ability to detect any obstacle ahead and consequently adjust the cruise speed, maintaining an adequate distance and ensuring the safety of the passengers. Driving simulators represent the most useful of tools for studying and testing the control logic of ADAS systems. They make it possible to reproduce real-world driving experiences and test the proper functionality of systems under safe, controllable, and time- and resource-saving conditions. This thesis work illustrates a model of Adaptive Cruise Control system, describing its architecture and validation procedure, carried out using a state-of-the-art Dynamic Driving Simulator. The innovative approach proposed lies in the way the control system is verified, since a second external driver is inserted within the simulation loop. This second drive is integrated in the simulation loop using a simplified vehicle model, So that low computational effort is required. It allows to obtain a system that is capable of real-time driving one of the cars in the simulation environment, so as to provide human-like maneuvers, which is of utter importance for the validation of the safety aspects of all ADAS. Finally, the test phase using the Driving Simulator is described, including results and considerations of possible future works.

L’avvento dei veicoli a guida autonoma sulle nostre strade rappresenta sempre meno un miraggio, grazie soprattutto al recente sviluppo dei sistemi di aiuto alla guida, conosciuti come ADAS. Il sistema chiamato Adaptive Cruise Control è il primo discendente del più diffuso Cruise Control. La novità del sistema adattivo è la capacità di riconoscere gli ostacoli davanti a sé e adeguare la velocità di crociera di conseguenza, mantenendo una opportuna distanza di sicurezza. I simulatori di guida sono il più utile degli strumenti per lo studio e la sperimentazione della logica di controllo dei sistemi ADAS. Essi permettono di ricostruire le esperienze di guida reali in condizioni sicure, controllabili e risparmiando tempo e risorse, in sicurezza. Il presente lavoro di tesi mostra un modello di Adaptive Cruise Control, descrivendone l'architettura e la validazione, effettuata mediante l’utilizzo di un Simulatore di Guida dinamico di ultima generazione. L’approccio innovativo proposto risiede nella modalità di verifica del sistema di controllo: è inserito un secondo guidatore all’interno del loop di simulazione. Tale seconda guida è integrata nel loop di simulazione utilizzando un modello di veicolo semplificato, il quale richiede un basso sforzo computazionale. Ciò consente di ottenere un sistema che permette di guidare in tempo reale una delle auto nello scenario di simulazione, in modo da eseguire manovre verosimili rispetto a quelle umane, il che è di estrema importanza per la validazione in termini di sicurezza di tutti i tipi di ADAS. Infine, è descritta per intero la fase di test sul Simulatore di Guida, compresa di risultati e considerazioni sui possibili lavori futuri.