Remote Driving of Road Vehicles
Feedback Effects, Latency Compensation, and Driver Behavior
Tid: Må 2025-09-15 kl 10.00
Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Farkostteknik
Respondent: Lin Zhao , Fordonsteknik och akustik, Vehicle dynamic group
Opponent: Professor Gábor Orosz, University of Michigan
Handledare: Associate Professor Mikael Nybacka, Fordonsteknik och akustik; Assistant professor Malte Rothhämel, Fordonsteknik och akustik; Professor Jonas Mårtensson, Reglerteknik
QC-2025-08-22
Abstract
Fjärrstyrd körning av fordon har framträtt som en effektiv lösning för att hantera utmaningarna med att uppnå fullständigt självkörande fordon och överbrygga gapet mellan nivå 4 och nivå 5 i graden av självkörande. Utöver självkörande fordon (AV) kan fjärrstyrning användas brett inom olika industrier, såsom gruvdrift, skogsavverkning och lagerlogistik, där det kan förbättra säkerheten, effektiviteten och driftsäkerheten. Trots dess fördelar står fjärrstyrd körning inför betydande utmaningar, såsom latens och minskad situationsmedvetenhet, vilket påverkar fjärrförarnas prestation och upplevelse. Denna avhandling undersöker dessa utmaningar och utforskar lösningar för att förbättra fjärrstyrda körsystem med fokus på användarupplevelse, föraråterkoppling och fördröjningskompensation.
Forskningen struktureras kring sex forskningsfrågor, där man undersöker föraråterkopplingens påverkan på körbeteendet och användarupplevelsen, strategier för att mildra latens vid fjärrstyrd körning samt dess effekt på fjärrförare och fjärrförarnas anpassningsförmåga. Kombinerade metoder används vilket inkluderar experimentella studier på en verklig plattform för fjärrstyrning, "hardware-in-the-loop" (HIL) med IPG CarMaker, samt kvantitativa och kvalitativa användarenkäter. Omfattande experiment utvärderar effekten av styrkraft, rörelseåterkoppling samt ljud- och vibrationsåterkoppling på körbeteende och upplevelse. Dessutom utvecklas och valideras innovativa strategier för fördröjningskompensation, däribland en förbättrad modellfri kompensator och en kompensator baserad på en kvadratrot-kubatur-Kalmanfilter, för att hantera utmaningar vid signalöverföring. Slutligen undersöks även fjärrförarnas anpassningsförmåga under fördröjda förhållanden med hjälp av en körsimulator.
Forskningsresultaten visar att integrering av multimodal föraråterkoppling – såsom styrkraft, rörelseåterkoppling, ljud och vibrationer – avsevärt stärker fjärrförarnas situationsmedvetenhet och upplevda trygghet. Studien utgör ett tidigt empiriskt bidrag som kvantifierar dessa effekter med hjälp av både subjektiva och objektiva mått i en realistisk fjärrkörningsmiljö. Den föreslagna prediktionsmodellen, baserad på kvadratrot-kubatur-Kalmanfilter, uppvisar betydligt högre robusthet och noggrannhet jämfört med konventionella metoder under varierande fördröjningsförhållanden. Studien visar också att fjärrförare kan bli van ett specifikt köruppdrag efter endast 4–5 träningsomgångar i nya scenarier med fördröjning, vilket tyder på en låg inlärningströskel. Sammantaget bekräftar resultaten metodernas tekniska genomförbarhet och pekar på praktiska fördelar vid implementering av skalbara och användarvänliga fjärrkörningssystem i dynamiska, verkliga miljöer.
Även om experimenten ger meningsfulla resultat finns vissa begränsningar, såsom användningen av ett enda 4G SIM-kort för kommunikation och kontrollerade testmiljöer. Framtida studier kan utforska lösningar med dubbla operatörer och avancerade återkopplingssystem för att ytterligare förbättra plattformar för fjärrstyrning.
Sammantaget bidrar denna forskning till det växande området för fjärrstyrd körning genom att hantera kritiska utmaningar och föreslå konkreta lösningar, vilket banar väg för säkrare, effektivare och mer skalbara system för fjärrstyrning inom olika tillämpningar.