Fokus i examensarbetet har varit att konstruera och programmera en självstyrande bil med avgränsningar till regelverket i tävlingen Freescale cup. Då studien befinner sig i en tävlingsdomän, blir precision och hastighet två huvudfaktorer för linjeföljning och navigering. För att bemöta de ovanstående problem, fokuseras studien i denna rapport på utvecklandet av en ljusbehandlar-algoritm. Detta för hantera och standardisera linjeavkodningen och linjeidentifieringen. Detta kombinerat med en primärreglering som hanterar styrningen med avseende på linjeidentifieringen med tidsförskjutning för sekundärreglering vid behov. För att mäta precision utfördes tester genom tre olika metoder på linjeavläsningen: (1) avläsning av sensordata utan filtrering,(2) avläsning av sensordata via Kalmanfilter samt (3) avläsning av sensordata med en adaptiv ljusalgoritm för de olika fälten och ljusförhållanden. Dessa i kombination med väl injusterad PID-styralgoritm borgade för god precision och linjeföljning under dåliga förhållanden.   Studien påvisar att med den adaptiva ljusalgoritmen i kombination med linjeföljaralgoritmen och sekundärreglering via look ahead-algoritmen kan hastigheter som tangerar optimala förhållanden även uppnås under mer kaotiska och dåliga förhållanden. Bilen finner sin väg trots ljusförhållanden så låga som 20 lux. Studien styrker även fördelarna med den adaptiva ljusalgoritmen i kombination med linjeföljaralgoritmen och look ahead-algoritmen som primärreglering under optimala driftförhållanden.   Effektiviteten av studien och de algoritmer de mynnades ut i kvantifierades och jämfördes genom varvtider och dess linjeföljarförmåga under olika ljusförhållanden och olika gynnsamma underlag. Som ytterligare ett led för att få upp snitthastigheten med aktiv chassidynamik, nyttjades styrvinkeln som en funktion till differentialdriften av motorerna för att bibehålla sitt väggrepp genom kurvorna och hastigheten med aktiv hastighetskontroll.

Motoriserad trafik är i ständig utveckling samtidigt som nya innovationer inom trafiken gör anspråk på det befintliga vägnätet. Något som studeras noggrant är hur den autonoma fordonsflottan ska kunna integreras in i samhället i samband med att den manuellt manövrerade fordonsflottan avvecklas. Nya möjligheter skapas vid ny teknik och effekten av autonom teknik visar på en förändrad markanvändning jämfört med vad samhället har idag, koncentrerat på centrala delar av städer. Högre precision, mindre säkerhetsrisker och ett effektivare rörelsemönster kan i helhet ge möjligheter till ett mindre behov av ytor avsedda för motoriserade fordon. Examensarbetet syftar på att studera hur markanvändningen i städer påverkas av en eventuell autonom fordonsflotta. En fördjupning sker i nya behov och strukturer som kan komma att uppstå av att en ny teknik integreras i samhället. Slutligen sker det en analys angående vilken automatiseringsgrad som krävs för att nya strukturer och resultat ska uppstå. Studien baseras på en kvalitativ metod där insamlade fakta sker på två sätt. En litteraturstudie som står i grund för majoriteten av den vetenskapliga fakta i studien samt en intervjustudie för att understryka och stärka den information som tagits in. Litteraturstudien genomfördes genom att studera vetenskapliga artiklar och rapporter tagna från hemsidor som Researchgate, Google Scholar och Universitetsbiblioteket LTU. Intervjustudien gjordes i samband med litteraturstudien och efter. Frågeformuläret indelas i 4 olika huvuddelar och antalet frågor under varje huvuddel varierar mellan 2 och 4 med totalt 14 frågor. Huvuddelarna är autonoma fordon in i samhället, autonoma fordons påverkan på mark, autonoma fordons fördelar och nackdelar samt autonoma fordon och parkering. Som avslutande del i studien sker det analyser och slutsatser av den framtagna fakta för att vidare se om forskningen är rimlig. Under senare år har tanken om autonoma fordon i samhället blivit annorlunda och forskningen har förändrats betydligt med ett större fokus på vad som händer härnäst och inte vad som kan ske om autonoma fordon blir verklighet i större skala. Idag sker det mycket forskning kring infrastrukturen och hur den kan integreras med en eventuell autonom fordonsflotta istället för effekterna av en eventuell implementering i större skala i samhället. Trots detta finns det forskning som visar på att yta avsedd för motoriserade fordon frigörs vid en framtida implementering. Mycket pekar speciellt på att parkeringsyta kommer förändras och ge upphov till nya möjligheter för människan, där utformningen av sociala ytor ämnade för människan är att tillgå. Automatiseringsgrader påverkar även hur nya strukturer behöver utformas. SAE-skalan används vid forskning om autonoma fordon och denna studie kommer fokusera på nivå 3 och högre eftersom vägnätet idag präglas av autonoma fordon på nivå 3 och lägre. Större skalor i samället med nivå 3 och högre kan ge upphov till nya resultat och strukturer där fokus ligger på förändringar i vägnätet samt ytor avsedda för just motoriserad trafik. Det lägger grunden till att studien valt denna fokusnivå, mest intressant för framtiden.

Målet med projektet har varit att skapa en lösning som gör det möjligt för alla att färdas med självkörande bilar i framtiden, med fokus på rullstolsburna. Projektet har gjorts i nära samarbete med personer som har olika funktionsvariationer, med fokus på att kunna komma in i fordonet och spänna fast sig självständigt. Projektet har gjorts i samarbete med DRIVE-projektet på Mittuniversitet, som forskar kring energilagring, elbilsinfrastruktur och elmotordrivlina.

The conversion towards a more automated transport system causes new challenges for information sharing, responsibilities and infrastructure requirements. This study examines autonomous vehicles’ need of reliable information and infrastructure, and how it affects the future road transport system, with focus on road signs. The purpose of the study is to investigate how cooperation among different actors can meet the vehicles’ need of information, with the assumption of mixed traffic including vehicles of different automation levels. Interviews were conducted with representatives from the automotive industry, the transport administration, the transport agency and a transport research lab. The results indicate great complexity and diversity among the actors perspectives upon how the automated transport system will be designed in the future. It is clear that autonomous driving will be limited to geofenced areas and restricted under special conditions, at least in the near future. Redundant and secure information obtained e.g. from digital maps, cloud services and vehicle sensors will be important for the future automated vehicle to make accurate strategic-, tactical- and operational decisions. Further, it is important that actors collaborate and share this information with each other.

Traditionella fordonstillverkare är inte längre ensamma aktörer på fordonsmarknaden – utan stora IT-företag som Apple och Alphabet har ökat sina forskningsanslag och arbetar på kommersialiserad självkörningsteknologi. Fler inblandade IT-aktörer och en ökad mängd IT i fordonen gör att vi bedömer att autonoma fordon kan betraktas som IT-produkter, vilket vi ser kan medföra olika risker och utmaningar.   Autonoma fordons testverksamhet pågår aktivt runt omkring i världen. I Sverige introducerades en ny lagstiftning 2017 som tillåter testningen av autonoma fordon på allmänna vägar. Detta har lett till att vi idag ser ett antal olika projekt runt om i landet som involverar autonoma fordon på vägarna. I Linköping bedrivs bland annat ett projekt som går ut på att testa fyra autonoma bussar av modellen Olli i en specifik stadsdel. För att undersöka risker och utmaningar kopplade till autonoma fordon valde vi att genomföra en fallstudie på Olli. Resultatet har påvisat ett antal utmaningar och risker, vissa av dem unika för projektet men ändock applicerbara på andra autonoma fordon. Utmaningarna involverar både tekniska och icke-tekniska aspekter, och vi ser utifrån dessa att balansen mellan båda delarna är viktiga att ha i åtanke under en designprocess. / Traditional vehicle manufacturers are no longer sole players on the market — IT companies like Apple and Alphabet have increased their R&D-funding and are working on their own commercialized self driving technologies. Due to more involved IT companies and an increase of IT in the vehicles, our onset is to view the autonomous vehicle as an IT product, which could result in different forms of risks and challenges. Autonomous vehicle testing is taking place around the world. In Sweden, a new legislation introduced in 2017 has made it possible to test autonomous vehicles on public roads. As a result, a number of projects involving autonomous vehicles have been initiated around the country. In Linköping, for example, there's a planned project that focuses on testing four autonomous buses of a model called Olli in a specific district. To examine risks and challenges related to autonomous vehicles we decided to do a case study of Olli. The result shows a number of risks and challenges, some of them are unique to the project but still applicable on other types of autonomous vehicles. The challenges involves both technical and non-technical aspects, and judging from these we have noticed that the balance between both parts are important to have in mind during the design process of the vehicles.

Denna rapport är ett kandidatexamensarbete vid Kungliga Tekniska Högskolan och ärämnat att fungera som en handbok för autonoma fordon, detta genom att arbetet är indelati tre huvudområden; det autonoma fordonets uppbyggnad, det autonoma fordonetshistoria samt det autonoma fordonets roll i det framtida samhället. Syftet med arbetet äratt ge en övergripande helhetsbild av dessa tre områden. Arbetet har avgränsats till attendast fokusera på personbilsindustrin, och tillvägagångssättet har varitinformationsinsamling från vetenskapliga källor. Ett autonomt fordon använder sig av ett flertal olika sensorer och system för att kunnaläsa av sin omgivning och därefter fatta beslut som resulterar i konkreta handlingar. Deviktigaste systemen innefattar lidar, radar, kameror, ultraljudssensorer, GPS, IMU samtkodare. Den största delen av utvecklingen av autonoma fordon har skett under de senastehundra åren. Startskottet kan anses vara Francis Houdinas något primitiva bil “LinriccanWonder” år 1925. Idag, cirka hundra år senare, har flera stora fordonstillverkare valt attlägga ett visst fokus på att utveckla dessa betydligt mer avancerade fordon. Fördelarnamed dessa fordon är många, och en integration av dessa på vägarna kan bland annat ledatill ett bättre trafikflöde, säkrare vägar, och en ökad grad av självständighet inom ett flertalgrupper i samhället. Dock finns det ett flertal utmaningar att ta itu med innan dessa fordonkan bli en möjlighet, vilka innefattar frågor kring bland annat cybersäkerhet, integritetoch ansvar. Frågan kring ansvar är möjligtvis den största flaskhalsen i utvecklingen ochhandlar om vem som bär ansvaret om ett autonomt fordon skulle infinna sig i en olycka,vilket om det läggs på fordonstillverkaren möjligtvis kan stjälpa utvecklingen av dessafordon.

The reliance on fossil fuels needs to be fizzled out from every part of modern society. Construction equipment is one industry in which the transition away from fossil fuels is underway in favor of electric vehicles. The transition to electric vehicles is affecting the entire system of construction sites, including enhanced feasibility and incentive for increased autonomy. This thesis aims at identifying system-level design implications stemming from the electric transition of construction equipment. By using biomimicry and drawing inspiration from nature, the goal is to produce a functioning product that fulfills the requirements created based on the needs of the users. Within this thesis, Design Thinking is used to identify the needs in theconstruction equipment sector which are then used as the input for an iterative process of reverse biomimetics. The resulting concepts are tested and evaluated in several design sprints, the findings from which result in the final solution. Aided by the Design Thinking methodology human-centered approach, the solution is optimized for the users. A total of 25 needs were identified within eight different categories. A total of seven design sprints were conducted with the findings accumulating in a sensor cleaning system for autonomous vehicles inspired by the pendulum-like oscillating motion of mammals shedding precipitation. Biomimicry is identified as a promising tool to aid in the creative process by introducing novel perspectives and approaches to the problem space. The evolving development and use of autonomous constructionequipment results in the need for clear and unhindered sensor systems which the solution developed in this thesis provides. / Användandet av förbränningsmotorer behöver forslas ut från varje del av det moderna samhället. Konstruktionsindustrin är i starten av övergången till elektriska maskiner. Det är en markant övergång som påverkar varje del av byggarbetsplatsen, i synnerhet motivet till att använda autonoma maskiner som lösning på den mindre energidensitet eldrivna anläggningsmaskiner innebär. Den här uppsatsen undersöker vilka design implikationer som berörs från den elektriska övergången på ett systemperspektiv kring använd- nignen av anläggningsmaskiner, och hur de ska lösas. Som stöd för att lösa de implikationerna används biomikry. Genom att använda biomikry sökes den lösningen som bäst uppfyller de design implika- tionerna som uppstått och behoven som utforskatts. Inom den här uppsattsen används Design Thinking for att identifiera de behoven som uppstått inom industrin. De fynden blir basen för an- vändandet av en specifik del av biomimikry, nämnligen motsatt biomi- tik. De koncepten som utvecklas testas och evalueras i flera så kallade Design sprints, där fynden från flera Design sprints utformar slut- lösningen. Med stöd från människofokuset av Design Thinking blir slutlösningen direkt optimerad för användaren. Totalt 25 behov identifierades inom åtta kategorier. Totalt sju Design sprints utfördes där de induviduella resultaten utformade en slutlös- ning i form av ett sensortvättsystem för autonoma fordon, vilket tagit inspiration från den svängande rörelsen som används av däggdjur för att få bort vatten. Lösningen innebär ohindrad funcktunalitet av sen- sorerna på autonoma anläggningsmaskiner oberoende av väder eller klimat. Biomimikry har identifierats som ett lovande verktyg för att öka den kreativa processen genom att introducera nytänkande perspektiv där problemet adresseras på ett annorlunda sätt. Det utökade behovet för autonoma anläggningsmaskiner har resulterat i ett ohindrade sensor rengöringssystem vilket är specifikt det den här uppsatsen behandlar.

The mining industry uses vehicles for a wide range of applications, including excavation and transportation of rock and soil. Currently, this requires a lot of human labour, mainly drivers, but efforts are being made to increase automation, e.g. using autonomous vehicles. In order for a vehicle to reach any level of autonomy, it needs to be aware of its surroundings, for instance by using sensors. The placement of the sensors is a difficult problem. The goal of this project was to create a tool that would simplify the sensor placement process. The tool should simulate sensors on autonomous vehicles, both by visualizing their field of view and by generating synthetic data. The tool was created, including simulation environments, models of different types of sensors and tools to analyze the results of the simulation. Both the field of view visualization and the data analysis tools were shown to be powerful tools for evaluating sensor placements. All of the sensor models are able to generate data, with different levels of realism. The radar model and the camera model give a good estimation of what the sensors can detect, while the lidar model is capable of generating realistic data. / Gruvindustrin använder fordon till ett stort antal olika uppgifter, bland annat till att gräva ut och förflytta sten och jord. Detta kräver för tillfället mycket manuellt arbete, framförallt förare, men försök att automatisera delar av arbetet utförs, till exempel genom att använda autonoma fordon. För att ett fordon ska kunna bli autonomt krävs det att det kan känna av sin omgivning, exempelvis genom att använda sensorer. Sensorplacering är ett svårt problem. Målet med projektet var att skapa ett verktyg för att förenkla sensorplaceringsprocessen. Verktyget skulle simulera sensorer på autonoma fordon, både genom att visualisera deras synfält och genom att generera syntetisk data. Verktyget skapades, inklusive simuleringsmiljöer, modeller av olika typer av sensorer, och verktyg för att analysera genererad data. Både synfältsvisualiseringen och datagenereringen visades vara användbara verktyg för att utvärdera sensorplaceringar. Alla sensormodellerna kan generera data, med olika realistiska resultat. Radarmodellen och kameramodellen ger en bra uppskattning av vad sensorerna kan detektera, medan lidarmodellen kan generera realistisk data.

Autonomous vehicles are an important topic in modern day research, both for the private and public sector. One of the reasons why self-driving cars have not yet reached consumer market is because of levels of uncertainty. This is often tackled with multiple sensors of different kinds which helps gaining robust- ness in the vehicle’s system. Radars, lidars and cameras are often the sensors used and the expenses can rise up quickly, which is not always feasible for different markets. This could be addressed with using fewer, but more robust sensors for visualization. This thesis addresses the issue of one particular failure mode for camera sensors, which is reduced view range affected by rainy weather. Kalman filter and discrete wavelet transform with bilateral filtering are evaluated as rain removal algorithms and tested with the state-of-the-art object detection algorithm, You Only Look Once (YOLOv3). Filtered videos in daylight and evening light were tested with YOLOv3 and results show that the accuracy is not improved enough to be worth implementing in autonomous vehicles. With the graphics card available for this thesis YOLOv3 is not fast enough for a vehicle to stop in time when driving in 110km/h and an obstacle appears 80m ahead, however an Nvidia Titan X is assumed to be fast enough. There is potential within the research area and this thesis suggests that other object detection methods are evaluated as future work. / Autonoma fordon är för privat samt offentlig sektor ett viktigt område i modern forskning. Osäkerheten med autonoma fordon är en viktig anledning till varför de idag inte nått konsumentmarknaden. Systemen för autonoma fordon blir mer robusta med inkludering av flera sensorer av olika typer, vilka oftast är kameror, radar och lidars. Fordon med dessa sensorer kan snabbt öka i pris vilket gör dem mindre tillgängliga för olika marknader. Detta skulle kunna lösas med färre sensorer som däremot är mer robusta. Denna avhandling diskuterar problemet med en specific felmodell för kameror, vilket är minskat synfält som påverkas av regnigt väder. Kalman filter och diskret vågkomponent-transformation med bilateral filtrering utvärderades som regnborttagningsalgoritmer och testades med You Only Look Once (YOLOv3), en modern objektigenkänningsmetod. Filtrerade videofilmer i dagstid och kvällstid testades med YOLOv3 och resultaten visade att noggrannheten inte ökade tillräckligt mycket för att vara användbara för autonoma fordon. Med grafikkorten tillgängliga för denna avhandling är inte YOLOv3 snabb nog för ett fordon att hinna stanna i tid före kollision om bilen kör i 110km/h och ett föremål dyker upp 80m framför. Däremot antas det att fordon utrustade med Nvidias Titan X borde hinna stanna i tid före kollision. Avhandlingen ser däremot potential inom detta forskningsområde och föreslår att liknande test fast med andra objektigenkänningsmetoder bör utföras.

Dagens samhälle är starkt beroende av ett flertal kritiska infrastrukturer varav elproduktion, telekommunikationssystem och transportsystem är några. Dessa kritiska infrastrukturer är mycket hopflätade och internt beroende av varandra. De är alla mer eller mindre sårbara och riskerar att förlora delar eller hela deras funktionalitet. Samhället har som mål att skydda all sin kritiska infrastruktur på bästa sätt mot möjliga hot och försöker minimera risken för negativa händelser. Det som ständigt bör eftersträvas är bättre metoder för att kvantifiera och i förlängningen hantera dessa risker. I ett samhälle som är stark beroende av elektroniska system kan det finnas antagonister som har till avsikt att med hjälp av elektromagnetiska störning slå ut eller begränsa funktioner i infrastrukturen. Detta gör exempelvis autonoma fordon sårbara om inga säkerhetsåtgärder vidtas. Det innebär att risknivåer och acceptabla risker i samband med autonoma fordon behöver identifieras och fastställas. Syftet med detta examensarbete är att beskriva vad ett autonomt fordon är, identifiera vilka risker det finns samt hur stor påverkan dessa risker har på autonoma fordon vid en IEMI-attack. Examensarbetet omfattar en bakgrundsstudie som behandlar hur autonoma fordon fungerar, samt vilka tänkbara risker avsiktlig elektromagnetiska störningar kan visa för autonoma fordon. Resultatet från examensarbetet visar att de komponenter som misstänks vara utsatt för elektromagnetisk störning bör genomgå en riskanalys. Detta för att validera risken samt den elektromagnetiska störningens konsekvenser. / Today's society is heavily dependent on a number of critical infrastructures, of which electricity generation, telecommunications systems and transport systems are few. These critical infrastructures are highly interlinked and interdependent. They are all more or less vulnerable and risk losing parts or their entire functionality. The society's goal is to safeguard all critical infrastructure in the best possible way against possible threats and try to minimize the risk of fallout. What is constantly being sought is better methods of quantifying and managing these risks in the long run. The risks are linked to verified risk levels that deal with an acceptance limit. In a society that is highly dependent on electronic systems, there may also be antagonists who intend to disable or limit functions in the infrastructure by means of electromagnetic interference. This makes for example autonomous vehicles vulnerable if no safety measures are taken. This means that risk levels and acceptable risks associated with autonomous vehicles need to be identified and established. The purpose of this study is to describe what an autonomous vehicle is, identify what risks there are and how much impact these risks have on autonomous vehicles. The following thesis work includes a background study that deals with the functioning of autonomous vehicles, and what possible risks involve intentional electromagnetic interference for autonomous vehicles? The result of the study indicates that all components suspected of being exposed to electromagnetic interference should undergo a risk analysis. This to validate the risk and its consequence.