ENG: Self-driving electric vehicles still face steep hills on the road to reliability. Researchers from the Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory (ORNL) and Western Michigan University (WMU) are working together to drive solutions from outside the car: sensors and processing embedded in road infrastructure. Working with partners, ORNL engineers are placing low-powered sensors in the reflective raised pavement markers that are already used to help drivers identify lanes.
According to their paper in IEEE Sensors by ORNL researcher Ali Ekti with lead author Sachin Sharma of WMU, microchips inside the markers transmit information to passing cars about the road shape. They are effective even when vehicle cameras or remote laser sensing called LiDAR are unreliable because of fog, snow, glare or other obstructions. Not only does the technology provide more accurate information about the driving environment, but it also shifts some of the processing load from the car’s software onto infrastructure. This saves electric vehicle battery power, extending driving range to promote wider EV adoption. Compared with a leading camera and LiDAR-based autonomous driving technology, the chip-enabled pavement markers can reduce navigational power consumption by up to 90%.
ORNL researchers experimented to find the best combination of transceiver, battery and antenna for the sensor package inside standard road markers, as well as those that are designed to withstand snowplows. They then utilized a communications protocol that involves hopping across a particular radio frequency spectrum up to 50 times a second. Adjustments to the equipment could ensure its battery would last for the same replacement cycle as the pavement markers, typically a year. Ekti’s team created algorithms that triangulate among the GPS coordinates of lane markers to reconstruct an image of the drivable area. One algorithm is embedded in a microchip inside the pavement marker, while a decoding algorithm is incorporated into the car’s software. ORNL researchers field-tested the sensor platform in a variety of weather conditions and in a remote national park in Montana with no wireless access, proving the system’s efficiency.
RO: Vehiculele electrice autonome se confruntă încă cu dificultăți pe drumul spre fiabilitate. Cercetătorii de la Oak Ridge National Laboratory (ORNL) din cadrul Departamentului de Energie și de la Western Michigan University (WMU) colaborează pentru a găsi soluții din afara mașinii: senzori și procesare încorporate în infrastructura rutieră. Colaborând cu partenerii, inginerii ORNL plasează senzori de joasă putere în indicatoarele reflectorizante în relief de pe trotuare, care sunt deja folosite pentru a ajuta șoferii să identifice benzile de circulație.
Potrivit articolului publicat în IEEE Sensors de către Ali Ekti, cercetător la ORNL, împreună cu autorul principal Sachin Sharma de la WMU, microcipurile din interiorul indicatoarelor transmit mașinilor care trec informații despre forma drumului. Acestea sunt eficiente chiar și atunci când camerele de luat vederi ale vehiculelor sau detectarea laser de la distanță, numită LiDAR, nu sunt fiabile din cauza ceții, zăpezii, reflecției sau a altor obstacole. Noua tehnologie nu numai că oferă informații mai precise despre mediul de conducere, dar transferă și o parte din sarcina de procesare de la software-ul mașinii la infrastructură. Acest lucru economisește energia bateriei vehiculelor electrice, extinzând autonomia de conducere pentru a promova o adoptare mai largă a acestora. În comparație cu o tehnologie de conducere autonomă de vârf bazată pe camere și LiDAR, indicatoarele de pavaj cu cipuri pot reduce consumul de energie pentru navigație cu până la 90%.
Cercetătorii de la ORNL au experimentat pentru a găsi cea mai bună combinație de emițător-receptor, baterie și antenă pentru pachetul de senzori din interiorul indicatoarelor rutiere standard, precum și a celor care sunt concepute pentru a rezista la plugurile de zăpadă. Apoi au utilizat un protocol de comunicare care presupune sărituri într-un anumit spectru de frecvențe radio de până la 50 de ori pe secundă. Ajustarea echipamentului ar putea asigura că bateria sa va dura pentru același ciclu de înlocuire ca și indicatoarele rutiere, care este de un an. Echipa lui Ekti a creat algoritmi care triangulează între coordonatele GPS ale marcajelor de bandă pentru a reconstrui o imagine a zonei carosabile. Un algoritm este încorporat într-un microcip din interiorul marcajului de trotuar, în timp ce un algoritm de decodare este încorporat în software-ul mașinii. Cercetătorii de la ORNL au testat pe teren platforma de senzori într-o varietate de condiții meteorologice și într-un parc național îndepărtat din Montana, fără acces wireless, demonstrând eficiența sistemului.
Source (Oak Ridge National Laboratory, “High-tech pavement markers support autonomous driving in tough conditions, remote areas”, 20.06.2023)
Paper: Sharma, S., Rojas, J. F., Ekti, A. R., Wang, C. R., Asher, Z., & Meyer, R. (2023). Vehicle Lateral Offset Estimation Using Infrastructure Information for Reduced Compute Load (No. 2023-01-0800). SAE Technical Paper.
