Selvitys saatavilla olevista sensoreista ja sensorifuusioista itsenäisesti liikkuvan työkoneen saavuttamiseksi

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoitus oli tarjota kattava katsaus ajoneuvoteollisuuden yleisimmistä havaitsevista sensoreista ja sensorifuusioista ja arvioida niiden soveltuvuutta pienkuormaajan automatisointiin. Työ oli taustatutkimus saatavilla olevista sensoreista ja se on osa isompaa Tampereen ammattikorkeakoulun projektia automatisoida Avant pienkuormaaja.

Työssä käytiin läpi yleisimmät ajoneuvoteollisuudessa käytettävät havaitsevat sensorit ja sensorifuusiot, niiden toiminta, eri versiot, käyttökohteet, sekä soveltuvuus projektiin. Työssä käsiteltävät sensorit olivat tutka, kamera, ultraäänisensori, sekä lidar. Sensorien soveltuvuutta arvioitiin tieteellisistä artikkeleista ja tutkimuksista kerätyn tiedon perusteella.

Tutkimusten tulosten perusteella työssä päädyttiin siihen johtopäätökseen, että kameroiden ja kiinteiden lidarien fuusiolla saavutetaan hyvä tulos kattavan näkökentän ja ominaisuuksien puolesta. Mikäli työkonetta käytetään huonoissa olosuhteissa, kuten kovassa lumi- tai vesisateessa, voi tutkan tai ultraääni-sensorien lisääminen olla kutenkin suotavaa. Pohdinnan perusteella minkä tahansa sensorin käyttö voi siis olla perusteltua riippuen työkoneen lopullisesta käyttökohteesta, sillä jokaisella sensorilla on omat heikkous- ja vahvuusalueensa.

The purpose of this thesis was to provide an extensive review of the most common sensors and sensor fusions used in automotive perception systems and to evaluate their suitability for the automation of a skid-steer loader. This thesis is a part of a larger project of Tampere University of Applied Sciences which aims to automate an Avant skid-steer loader.

This paper focused on the most common sensors in the automotive field, which are cameras, ultrasonic sensors, radars and lidars and presents the working principle, different versions, uses and suitability of those sensors for this project. The applicability of each sensor was evaluated based on information collected from scientific articles and studies.

Based on the results of this research, it was concluded that the sensor fusion of multiple cameras and solid state lidars yield a good result in terms of field of view and usability in different levels of lighting. However, if the loader is going to be used in harsh weather conditions, the addition of radars of ultrasonic sensors be beneficial. The findings indicate that the use of any sensor can be beneficial and picking the best sensors for the project depends on the final application of the loader.