Patria AMV XP ajoneuvon sähköinen ohjausjärjestelmä

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia lain asettamia vaatimuksia ajoneuvon autonomiseen ohjausjärjestelmään, sekä tehdä järjestelmätason suunnitelma Patria AMV XP ajoneuvolle. Ohjauslaitteita halutaan päivittää nykyaikaiseen teknologiaan, jotta voidaan vastata tulevaisuudessa uusiin kyvykkyyksiin. Aihe opinnäytetyöhön tuli Patria Land Oy:ltä. Patria Land Oy on Hämeenlinnassa toimiva puolustusteollisuuden yritys, ja se keskittyy pääasiassa sotilasajoneuvojen valmistamiseen. Patrialla ei toistaiseksi ole ajoneuvoa, jossa olisi kyky autonomiseen ajamiseen tai etäohjaukseen. Ohjauslaitteita koskevat asetukset ovat viimevuosina uudistuneet merkittävästi.

Työn teoriassa on käsitelty paljon lakiin viittaavaa tekstiä, jota on pyritty yksinkertaistamaan mahdollisimman paljon. Teoriassa määritellään, mitä ovat ajoneuvon fyysiset ohjauslaitteet, ohjattavat komponentit ja ohjaustietokoneet. Nämä yhdessä muodostavat ajoneuvon ohjausjärjestelmä-kokonaisuuden. Teoriassa käsitellään suurimmaksi osin e-79 sääntöä, yleistä ajoneuvoasetusta ja eri tasoisten ADAS toiminteiden määritelmiä. Teoriassa on käsitelty keskeisimpiä asioita ajoneuvoasetuksista, jotka liittyvät ajoneuvojen ohjauslaitteisiin.

Suunnittelussa on ensimmäisenä määritelty vaatimukset yleisellä tasolla mahdolliselle ohjausjärjestelmälle, ottamatta kuitenkaan kantaa teknisiin ratkaisuihin. Toisena vaiheena on käsitelty yleistä teoriaa, miten suunnitellaan toimiva ajoneuvon ohjauksen geometria, sekä tähän liittyviä käsitteitä. Suunnittelussa on myös matemaattiset kaavat tarvittavaan ohjausvoimaan yksinkertaistetulla mallilla. Työtä voidaan käyttää jatkossa ohjeellisena esimerkkinä, siitä mitä tulee huomioida suunniteltaessa ajoneuvon ohjausjärjestelmää.

The purpose of this thesis was to examine the legal requirements governing autonomous steering systems in vehicles and to develop a system-level design for the Patria AMV XP vehicle. The aim is to modernise the steering devices to incorporate contemporary technology, thereby enabling future capability enhancements. The topic for this thesis was commissioned by Patria Land Oy, a defence industry company based in Hämeenlinna, Finland, which primarily focuses on the manufacture of military vehicles. At present, Patria does not possess a vehicle with autonomous driving or remote-control capability. In recent years, the regulations concerning vehicle steering devices have undergone significant reforms.

The theoretical framework of this thesis includes a substantial amount of legislation-related material, which has been simplified as much as possible for clarity. The theory defines the concepts of physical steering devices, controlled components, and steering computers, which together form the vehicle’s overall steering system. The theoretical section primarily discusses Regulation No. ECE R79, the General Vehicle Regulation, and the definitions of various levels of Advanced Driver Assistance Systems (ADAS). The most relevant aspects of vehicle regulations related to steering devices are also addressed.

In the design section, the first stage involved defining the general requirements for a potential steering system without delving into specific technical solutions. The second stage focused on the theoretical basis for designing an effective vehicle steering geometry, along with its associated concepts. The design section also presents mathematical formulas for calculating the required steering force using a simplified model. This thesis can serve as a general guideline and reference for future projects, outlining the key considerations that must be taken into account when designing a vehicle steering system.