Development of self-driving and control room functions and of external HMI for automated delivery vehicles

Road users may need additional information to a vehicle’s speed and position in lane to understand the behavior and intentions of self-driving vehicles, such as external Human Machine Interface (eHMI), i.e. visual signals (lights) indicating the vehicle's status, behavior and intentions, especially in environments where self-driving vehicles are expected to drive at low speeds, for example, in urban environments. The study in this report developed and implemented self-driving functions and control room functions in an automated delivery vehicle (ADV), as well as developed an eHMI concept to communicate the vehicle’s states, intentions, and behaviour to the surroundings. The software stack and the development of the main features of the self-driving driving capabilities including the lateral controller are described in this report. Further, modules such as the Representational State Transfer (REST) for communication, the remote control of the ADV and the eHMI communication interface with the vehicle signals are presented. A lesson learned from the study is that further refinement in repeatability of the initial conditions of the system is essential. Most of the individual parts of the chain from a command to the ADV were created via the user interface in the Autonomous Transport Management System (ATMS). However, the whole chain was hard to achieve, and the need of frequent testing and integration was evident and faults in the chain could result in cumbersome and long procedures to restart the integration test. The study also revealed issues with the stability of the entire system. Several eHMI concepts have been developed in industry and in research. However, up to this date there are no standards or established frameworks for the design of eHMI. Nevertheless, guidelines and recommendations have been proposed in different studies, for example that eHMI should be consistent with existing eHMI, address road users in general and not tell or instruct other road users what to do. The eHMI-concept developed in this study conveyed the following messages: Automation mode, Acceleration, Deceleration and Delivery mode. A model for an eHMI-strategy is also proposed. The eHMI prototype on the ADV in this study was composed of LED lights with multiple color options, an ECU with CAN hardware and software that controlled the eHMI. The initial idea was to use vehicle data from the CAN bus, such as speed and steering angle and the control algorithm worked technically, but the eHMI for acceleration and deceleration were activated/inactivated too fast (within 1-2 seconds) for an observer to perceive and grasp the meaning of the eHMI. A lesson learned was that the activation/inactivation of the eHMI should, therefore, be executed by the computer that manages the autonomous driving functions in the ADV.Trafikanter och fotgängare kan behöva mer information utöver fordonets hastighet och position i körfältet för att förstå ett självkörande fordons körbeteende och avsikter, till exempel olika former av externt Human Machine Interface (eHMI), d.v.s. visuella signaler (lampor) som visar fordonets status, beteende och intentioner, framför allt i miljöer där självkörande fordon förväntas köra i låga hastigheter, till exempel i stadsmiljöer. I iteration 1 hade fordonet inga självkörande funktioner. Studien i denna rapport fokuserade på att utveckla och implementera självkörande funktioner för mindre leveransfordon (eng. Automated delivery vehicle, ADV), samt att utveckla kontrollrumsfunktioner. I studien utvecklades även ett koncept för eHMI. Flera eHMI-koncept har utvecklats inom industri och forskning, men det finns inga standarder eller regler för eHMI. Det finns dock riktlinjer och rekommendationer från olika studier om eHMI, vilka har legat till grund för utvecklingen av eHMI-konceptet i denna studie, och som indikerar följande lägen: Automatiseringsläge, Acceleration, Deceleration och Leveransläge. En modell för en eHMI-strategi föreslås också. Den tekniska utvecklingen i studien omfattande bl.a. programvarustacken och de automatiserade körfunktionerna, inklusive sidokontrollen, Representational State Transfer (REST) för kommunikation med eHMI-signalerna och med fordonssignalerna. De flesta av de enskilda delarna av kedjan från ett kommando till ADV:n skapades via ett gränssnitt i det autonoma transporthanteringssystemet (eng. Autonomous Traffic Management System, ATMS). Hela kedjan var dock svår att uppnå, och vikten av testning och integration blev tydlig. Fel i kedjan kunde bl.a. resultera i besvärliga och långa procedurer för att starta om integrationstestet. Studien visade också att stabilitetsproblemen i systemet. eHMI-prototypen på ADV:n bestod av LED-lampor med flera färgalternativ, en ECU med CAN-hårdvara och programvara som styrde eHMI. Till en början användes fordonsdata från CAN-bussen (hastighet och styrvinkel) som aktiverade de olika eHMI-signalerna. Kontrollalgoritmen fungerade tekniskt, men studien visade att eHMI för acceleration och deceleration aktiverades/inaktiverades för snabbt (inom 1-2 sekunder) för hinna uppfatta och förstå innebörden. En slutsats var att aktivering/inaktivering av eHMI i stället bör utföras av samma dator som hanterar de autonoma körfunktionerna