การพัฒนาระบบเปลี่ยนผ่านระหว่างยานยนต์ขับขี่อัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลผ่านเครือข่าย 5G

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Development of transition system between autonomous driving and 5G tele-operated driving

Author

กฤษฎิ์ ต.ศิริวัฒนา, คณะวิศวกรรมศาสตร์

Year (A.D.)

2021

Document Type

Thesis

First Advisor

นักสิทธ์ นุ่มวงษ์

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Department (if any)

Department of Mechanical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเครื่องกล

DOI

10.58837/CHULA.THE.2021.901

Abstract

ปัจจุบันยานยนต์อัตโนมัติกำลังได้รับความนิยม มีการแข่งขันสูงจากผู้ผลิตทั้งภาครัฐและเอกชนในการพัฒนาขีดความสามารถหรือระดับขั้นของความเป็นอัตโนมัติที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยระดับสูงสุด (ระดับ 5) เป็นระดับที่ไม่ต้องการการควบคุมใด ๆ จากผู้ขับขี่เลย ส่วนระดับที่ต่ำลงมายังคงต้องถูกควบคุมโดยผู้ขับขี่บางสถานการณ์ที่ระบบเกิดความผิดปกติ หรือพ้นช่วงสภาพแวดล้อมที่ระบบจำกัด งานวิจัยนี้พัฒนาต้นแบบยานยนต์อัตโนมัติที่สามารถควบคุมจากระยะไกลได้ ส่วนของยานยนต์ต้นแบบ ชุดควบคุมในระดับต่ำและระดับสูง โมดูลสั่งงานจากระยะไกล และสถานีควบคุม ถูกออกแบบและพัฒนาภายใต้วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ด้วย รวมถึงระบบเปลี่ยนผ่านการควบคุมซึ่งถูกออกแบบเพื่อให้ยานยนต์ต้นแบบนี้สามารถสลับระบบควบคุมได้ทุกช่วง หากเกิดความผิดปกติขึ้นระหว่างการใช้งาน เช่น มีความหน่วงเวลาสูงเกิดขึ้น หรือมีวัตถุกีดขวางเส้นทางบริเวณด้านหน้า ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติจะตัดการทำงานเข้าสู่โหมดฉุกเฉินทันทีที่ระบบตรวจพบสถานการณ์ดังกล่าว พร้อมกับแจ้งเตือนสถานการณ์ที่เกิดขึ้นไปยังผู้ควบคุม ณ สถานี ให้ทำการสลับระบบควบคุมไปยังระบบอื่นเพื่อแก้ไขสถานการณ์ ผลการทดสอบการใช้งานระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลทั้ง 4 ช่วง รอบจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย พบว่าระบบสามารถใช้งานได้ดี ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยระหว่างเส้นทางอ้างอิงและเส้นทางที่ถูกบันทึกขณะทดสอบระบบควบคุมไกลทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.19 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.41 และ 0.58 เมตร ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยขณะใช้งานระบบอัตโนมัติทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.33 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.55 และ 0.83 เมตร ค่าความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดขณะทดสอบอยู่ที่ 109.7 และ 316.6 มิลลิวินาที ตามลำดับ ผู้ควบคุมไม่รู้สึกถึงความยากในการควบคุมหรือการเปลี่ยนโหมดระบบควบคุม จากการสังเกตภาพวิดีโอบนหน้าจอมอนิเตอร์ขณะมีความหน่วงเวลาสูงสุดดังกล่าวพบว่ามีอาการกระตุกบ้างเล็กน้อย ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติสามารถตรวจพบปัญหาขณะใช้งานทั้ง 4 จุด ที่ทำการออกแบบไว้ และสามารถหยุดรถเพื่อเข้าสู่โหมดฉุกเฉินได้ การศึกษาระยะเบรกฉับพลันจากการที่ผู้ขับขี่ทำการเบรกปกติบนรถทดสอบ และผลกระทบของความหน่วงเวลาต่อระยะเบรกหากผู้ควบคุมกดปุ่มหยุดรถฉุกเฉินจากระยะไกลขณะมีอัตราเร็ว 3 เมตรต่อวินาที (อัตราเร็วสูงสุดที่ใช้ในการทดสอบ) พบว่าการมีความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดดังกล่าวเกิดขึ้น ส่งผลให้ระยะเบรกเพิ่มขึ้นจากระยะเบรกปกติของรถ 1.42 เมตร เพิ่มขึ้นเป็น 1.75 และ 2.37 เมตรตามลำดับ หากมีอุปสรรคกีดขวางหน้ารถอย่างกะทันหันภายในระยะดังกล่าว รถทดสอบจะไม่สามารถเบรกได้ทัน ผู้ควบคุมมีความจำเป็นต้องเข้าควบคุมระบบบังคับเลี้ยวจากระยะไกลเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางที่เกิดขึ้นด้วย กรณีมีความหน่วงเวลาเกิดขึ้นมากกว่า 500 มิลลิวินาทีขึ้นไป ณ อัตราเร็วสูงสุดขณะทดสอบ รถทดสอบอาจชนกับอุปสรรคที่กีดขวางกะทันหันในช่วงระยะเบรกปกติของรถก่อนที่ผู้ควบคุมจะเห็นภาพอุปสรรคดังกล่าวจากภาพหน้าจอมอนิเตอร์

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Autonomous vehicles are gaining popularity nowadays. There is a lot of competition from both public and private manufacturers to continuously develop their capabilities or levels of driving automation. The highest level (Level 5) is the one that does not require any control from any driver. The lower levels still have to be controlled by the driver in certain situations where the system malfunctions or beyond the system's limited environment. The low-level and high-level controls of the prototype vehicle, teleoperation system and control station were designed and developed under the objectives of this research as well. Including a transition system, which is designed to allow the prototype vehicle to be able to switch control mode at any stage. If a malfunction occurs during use such as a high latency or there is an object obstructing the path. Malfunction surveillance system will switch control mode to emergency mode as soon as the system detects such a situation and alert the situation to the operator at the control station in order to change the control mode. The results of testing the use of autonomous mode and teleoperation mode in all 4 rounds around Chulalongkorn University showed that the system can be used well. The mean linear deviations between the reference paths and the recorded paths while testing the two remote control ranges were 0.25 and 0.19 m. and the maximum were 0.41 and 0.58 m. The mean linear deviations while operating the two automation ranges were 0.25 and 0.33 m. and the maximum were 0.55 and 0.83 m. The mean and maximum latency during testing were 109.7 and 316.6 ms, respectively. The operator did not feel any difficulty in controlling or changing the control mode. Observing the video image on the monitor screen at the highest latency, there was a slight lag. Malfunction surveillance system can detect problems at all 4 designed points and can stop the car to enter emergency mode. The study of stopping distance caused by the driver braking on the vehicle and the effect of the latency on stopping distance if the operator presses the emergency stop button remotely at a speed of 3 m/s (Maximum speed used in the test). It was found that the mean and maximum latency values resulting in an increase in stopping distance from 1.42 m. to 1.75 and 2.37 m. respectively. If there is a sudden obstacle in front of the car within the stopping range. The vehicle will not be able to brake in time. Operators need to remotely control the steering system to avoid obstacles. In the case of a latency more than 500 ms. at the maximum speed of the test. The vehicle may suddenly collide with an obstacle in front of the vehicle before the operator at the control station can see it from the monitor.

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.

Recommended Citation

ต.ศิริวัฒนา, กฤษฎิ์, "การพัฒนาระบบเปลี่ยนผ่านระหว่างยานยนต์ขับขี่อัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลผ่านเครือข่าย 5G" (2021). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 5443.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/5443