Electrical design and implementation of a test bench for automated driving

Abstract

1900-luvun lopun tietokoneaika ja teknologiamurros ovat muovanneet koko aikakautta voimakkaasti ollen avaintekijä modernin yhteiskunnan muodostumisessa. Ajoneuvotekniikka suhteellisen nuorena teollisuuden alana ja insinööritieteenä on ollut osana tätä nopeaa muutosta, ja yhtenä uusimmista alan innovaatioista voidaan pitää autonomisista ajamista.

Sensible 4 on kansainvälistä näkyvyyttä ja tunnustuksia kerännyt suomalainen yritys, joka toimii autonomisen ajamisen kentällä. Yrityksen tulokulma autonomiseen ajamiseen on keliriippumattomuus, jolla tarkoitetaan kykyä autonomiseen toimintaan kaikissa keliolosuhteissa.

Sensible 4:n päätuote on autonomisen ajamisen ohjelmistokoodi ja kuten kaikessa koodissa, testaaminen on ensiarvoisen tärkeää. Testaamista tarvitaan ennen kaikkea toimivuuden ja laadunvarmistukseen, ja ohjelmistokoodin virhemarginaalin on pysyttävä hyvin pienenä. Testaamista helpottamaan ja monipuolistamaan sekä samalla uusien komponenttien valintaprosessia tukemaan nousi tarve saada oma testialusta.

Tämän insinöörityön pääaihe on testipenkin sähkösuunnittelu ja toteutus. Testipenkki on omilla renkailla oleva metallirunkoinen alusta, joka mahdollistaa komponenttien kiinnityksen ja niiden käyttämisen testaustarkoitukseen. Testipenkkiin on asennettu Sensible 4 -yrityksen valmistamissa autonomisissa ajoneuvoissa käytetyt anturit sekä tietokone, ja se on lisäksi varustettu omalla virtalähteellä, joka mahdollistaa noin kahden tunnin mittaisen käytön ilman verkkovirtaa.

Autonomiseen ajamiseen tarvittavat anturit, tietokone ja muut komponentit ovat samat kuin autoissa, mutta sähkösuunnittelu ja toteutus eroaa autojen tilanteesta ja vaati näin ollen erilaisia ratkaisuja. Työlle asetetut tavoitteet saavutettiin ja puuttuva testausalusta tulevaisuuden ohjelmistopäivityksiä, muita kehitysversioita ja komponenttivalintoja silmällä pitäen valmistui käyttöön.

As the trend of autonomous driving is the new normal of the near future, many companies have risen to accept the challenge for improving and perfecting these technological milestones. A Finnish based but also internationally recognized and award winning Sensible 4 is one these companies. What makes Sensible 4 to stand out from its competitors is the ability to tackle the all-weather challenge making the vehicles capable for autonomous driving in any weather condition.

Sensible 4’s main product is the autonomous driving software. As is the case with all the software, a huge amount of testing is required to make sure everything is working in a way that has been planned with zero exceptions. This is even more true when it comes to the software that has even the slightest possibility of making mistakes that in the worst-case scenario may cost human lives. Testing the product is an essential part of the software development.

The main topic of this paper is a Sensible 4 project concerning the electric design and implementation of the test bench that is made for the software and hardware bench marking, testing and development. With this product, the company is filling one gap of the testing scenarios which also widens the automated testing possibilities for endurance testing and stress testing of the software and the equipment.

Test bench is a cubic metal framed physical platform with its own wheels for moving. It is only being moved around by pushing it. The platform enables all the autonomous driving sensors and computing units to be installed on it and it has also its own power supply with approximately 2 hours working time when using the battery power.

The autonomous driving kit, including the computing unit and the sensors, was already established for the test bench while the wiring harnesses for power feed, ground potentials, sensor signals and protective devices were a subject to be designed and implemented. The result of the project was a working device with all the set objectives reached.