Komparativ studie av feltoleranta strategier för kollaborativ adaptiv farthållning

Introduktion: Kollaborativ adaptiv farthållning är namnet på den teknik som används utav kolonnkörande fordon som samverkar för att anpassa det relativa avståndet mellan dem. Trådlös kommunikation är en nödvändig förutsättning för kolonnkörning, vilket paradoxalt inte bör användas för säkerhetskritiska applikationer. Därför finns det incitament för att studera feltoleranta strategier för kollaborativ adaptiv farthållning. Syfte: Syftet med denna rapport är att utvärdera betydelsen av feltolerans för kollaborativ adaptiv farthållning genom att besvara följande forskningsfrågor: (1) Vilka metoder för feltolerant adaptiv farthållning är föreslagen i litteraturen? (2) Vilken strategi är den mest lovande vad gäller feltolerant adaptiv farthållning? Metod: Studien har gjorts i två faser, en litteraturstudiefas och en implementationsfas. I litteraturstudiefasen har befintlig litteratur inom kollaborativ körning utvärderats. I implementationsfasen har resultatet från litteraturstudien använts som en verktygslåda i designen av de olika feltoleranta kollaborativa adaptiva farthållningssystemen. Dessa reglersystem blir sedan jämförda med varandra i syfte att besvara de givna forskningsfrågorna. Resultat: I litteraturstudien nämns huvudsakligen två olika feltoleranta metoder: (1) Vanlig adaptiv farthållning som degraderingsmetod. (2) Estimering av styrsignal vid förlust av kommunikation. Vidare föreslår litteraturstudien en stor variation av olika informationsflödestopologier, varav två av dessa inkluderas i denna studie: (1) Ledarfordonet som sändare av information till de övriga fordonen. (2) Det direkt föregående fordonet som sändare av information till det direkt bakomliggande fordonet. De två informationsflödestopologierna tillsammans med de två feltoleranta strategierna för kollaborativ körning kan kombineras i fyra olika feltoleranta strategier för kollaborativ adaptiv farthållning. Dessa metoder är sedan, i implementationsfasen, simulerade i en software-in-the-loop simulering. Resultatet visar till förmån för strategin som använder sig utav adaptiv farthållning som feltolerant strategi, med det direkt föregående fordonet som informationskälla.Introduction: Cooperative adaptive cruise control is the underlying technology for platooning vehicles. The technology implicates communicating vehicles that cooperates in order to adapt their relative speed. Wireless communication is a prerequisite while platooning. Moreover, wireless communication is preferably not used in safety critical applications. Hence, there are incentives to study fault tolerant strategies for the cooperative adaptive cruise control system. Purpose: The purpose of this paper is to evaluate the importance of fault tolerance for cooperative adaptive cruise control by answering the following research questions: (1) What methods for fault tolerant Cooperative Adaptive Cruise Control is proposed in the literature? (2) What strategy is the most promising one when it comes to fault tolerant Cooperative Adaptive Cruise Control? Method: The study has been done in two phases, one literature study phase, and one implementation phase. The literature study phase evaluates the existing literature within cooperative driving. In the implementation phase the findings in the literature study are being used as a tool-box for the design of different fault-tolerant cooperative adaptive cruise control systems. These control systems are then being compared against each other in order to answer the given research questions. Findings: The literature study presents mainly two different methods of fault tolerance: (1) Using adaptive cruise control as a degradation strategy. (2) Estimation of the control signal upon losing communication with the transmitting vehicle. Furthermore, the literature study suggests a rather large variety of different information flow topologies for platooning, whereof two of these are being studied in more detail: (1) Leader-following information flow topology. (2) Predecessor-following information flow topology. The two information-flow topologies and the two fault tolerant methods for cooperative adaptive cruise control can be combined into four different fault tolerant strategies for cooperative driving. These methods are, in the implementation phase, simulated in a software-in-the-loop simulation. The results show special interest in the strategy called predecessor following vehicle topology using adaptive cruise control degradation method