Impact of sensor aging on motion planning in autonomous vehicles

• Unité de recherche: OFROU RPT
• Numéro de projet: MFZ_20_08B_01
• Titre du projet anglais: Impact of sensor aging on motion planning in autonomous vehicles

Mots-clé (Allemand)

Autonome Fahrzeuge; Wahrnehmungssysteme; Sensoralterung; Bewegungsplanung; Sicherheitsprüfung; Testverfahren

Mots-clé (Anglais)

Autonomous Vehicles; Perception Systems; Sensor Aging; Motion Planning; Safety Assessment; Testing Procedures

Description succincte (Allemand)

Während autonome Fahrzeuge (AF) die Sicherheit und Effizienz des Verkehrssystems verbessern können, erfordert ihr zuverlässiger Betrieb umfangreiche Prüfungen vor der Markteinführung (Typgenehmigung) sowie während ihrer Lebensdauer (Periodische Fahrzeugkontrolle). Das Sensorsystem ist ein zentrales Element von AF; jedoch können Umweltfaktoren und Alterung die Qualität der Sensordaten beeinträchtigen und somit die Wahrnehmungsleistung und Fahrzeugsicherheit gefährden.
Dieses Projekt untersucht die oft übersehenen Auswirkungen der Sensoralterung auf die Gesamtsicherheit von AF und erarbeitet die Grundlagen für die Prüfung von gealterten Systemen. Dazu werden Alterungsmodelle für die wichtigsten Sensortechnologien erstellt, um einen umfangreichen synthetischen Datensatz für gealterte Sensoren und entsprechende Wahrnehmungsmodelle zu generieren. Diese Modelle zeigen die am stärksten von der Alterung betroffenen Funktionen und unterstützen die Definition von kritischen Szenarien für die Bewertung gealterter Systeme. Durch die Simulation von Fahrzeugtrajektorien mit neuen und gealterten Wahrnehmungsmodellen werden sicherheitskritische Parameter bestimmt und alterungskritische Funktionalitäten und Grenzen auf der Ebene der einzelnen Sensoren/Systeme identifiziert. Diese Erkenntnisse bilden die Grundlage für die Entwicklung zuverlässiger Testverfahren für AF mit gealterten Sensorsystemen, die durch reale Tests auf unsere Teststrecke validiert werden.

Description succincte (Anglais)

While autonomous vehicles (AVs) can enhance safety and efficiency of the transport system, their reliable operation requires extensive testing before market introduction (type approval) and during their lifetime (in-service monitoring). The sensing system is a key component of AVs; however, envrionmental factors and aging can degrade sensor data quality, directly impacting perception performance and overall vehicle safety.
This project investigates the often-overlooked effects of sensor aging on sensing performance and overall AV safety and develops the basis for the testing of aged systems. To this end, aging models for the main sensor technologies will be developed and used to generate a large synthetic aged sensor dataset and corresponding aged perception models. These models reveal the perception functionalities most affected by aging and support the definition of critical scenarios for the evaluation of aged sensor systems. By simulating vehicle trajectories with new and aged perception models,  safety-critical parameters will be determined and aging critical functionalities and limits will be identified at the individual sensor/system level. These findings form the basis for the development of robust test procedures for AVs with aged sensor systems, which will be validated through real-world tests on our test track.

Objectifs du projet (Allemand)

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Ansatzes zur Bewertung der Auswirkungen der Sensoralterung auf die Fähigkeit der wichtigsten Sensortechnologien (Lidar, Kamera, Radar), die Fahrzeugumgebung korrekt zu interpretieren, und die damit verbundenen Risiken zu bewerten. Die Erstellung von Modellen zur Sensoralterung und eines synthetischen gealterten Datensatzes ermöglicht die Bewertung der Auswirkungen der Alterung auf wichtige Wahrnehmungsfunktionen und die Definition von alterungsrelevanten Szenarien. Diese Szenarien werden in einer Simulationsumgebung verwendet, um alterungskritische Funktionalitäten und Grenzen zu bestimmen, die als Grundlage für die Erstellung von Verfahren zur periodischen Sicherheitsbewertung autonomer Fahrzeuge mit gealterten Sensorsystemen dienen.

Objectifs du projet (Anglais)

The project aims to develop a framework to evaluate the effects of sensor aging on the ability of key sensor technologies (lidar, camera, radar) to accurately detect and interpret the vehicle surroundings and the associated risks. The creation of sensor aging models and a synthetic aged sensor dataset, will enable the assesment of aging impacts on crucial perception functions at the single sensor level as well as the definition of aging-relevant scenarios. These scenarios will be used in a simulation framework to determine aging-critical functionalities and limits of the evaluated sensor system, which will serve as a basis for establishing protocols for the periodic safety assessment of autonomous vehicles with aged sensing systems.