Πλατφόρμα εξομοίωσης σεναρίων για εκπαίδευση οδηγών και αξιολόγηση λειτουργίας αυτόνομων συστημάτων οδήγησης με χρήση ανοικτού λογισμικού εξομοίωσης

Τουρλίδης, Κωνσταντίνος

Scenario simulation platform for driver training and evaluation of autonomous driving systems using open source simulation software

Διπλωματική εργασία

Author

Τουρλίδης, Κωνσταντίνος

Date

2024-03-11

Advisor

Patrikakis, Charalampos

Διπλωματική Εργασία (2.785Mb)

Keywords

Εξομοιωτής Carla ; Ρεαλιστικά σενάρια ; Επιθέσεις σε αυτόνομα συστήματα ; Οδηγική συμπεριφορά ; Συμπεριφορά πεζών ; Ασφάλεια ; Carla simulator ; Realistic scenarios ; Attacks on autonomous systems ; Driving behavior ; Pedestrian behavior ; Adversarial attacks ; Safety

Abstract

Η σύγχρονη οδήγηση αντιμετωπίζει μια μετασχηματιστική πορεία με την συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας. Με τεχνολογίες εξομοίωσης αυτοκινήτων που συμβάλλουν στην ανάπτυξη νέων λύσεων, εξοικονομώντας χρόνο και κόστος, η διαδικασία σχεδιασμού και δοκιμής οχημάτων γίνεται πιο εύκολη και ασφαλής για το χρήστη. Η διπλωματική εργασία μέσω της έρευνας πραγματεύεται τον σημαντικό ρόλο που διαδραματίζει η τεχνολογία εξομοίωσης στο τομέα της οδήγησης σήμερα. Αρχίζει, με την καταγραφή των διαθέσιμων και πλέον τεχνολογικά εξελιγμένων συστημάτων εξομοίωσης και των δυνατοτήτων τους, με έμφαση στα ανοικτά συστήματα τα οποία επιτρέπουν την ανάπτυξη κώδικα και την εισαγωγή σεναρίων χρήσης. Συνεχίζει με την επιλογή ενός από αυτά και την παρουσίαση της διαδικασίας με την οποία μπορεί να δημιουργηθεί ένα πλαίσιο ανάπτυξης σεναρίων οδικής συμπεριφοράς ανθρώπων και αυτόνομων συστημάτων οδήγησης. Παρουσιάζει κάποια σενάρια ειδικών συνθηκών (παραβατική συμπεριφορά πεζών και adversarial attacks σε αυτόνομα οχήματα). Τέλος, τα συνδέει με πιθανούς τρόπους αξιολόγησης οδηγών, αλλά και αυτόνομων συστημάτων. Συμπερασματικά, η εργασία αναδεικνύει ένα εργαλείο εξομοίωσης με προοπτικές για περαιτέρω ανάπτυξη και εξέλιξη. Δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη να πραγματοποιεί καινούρια σενάρια, να αναπτύσσει βιβλιοθήκες και να εκπαιδεύει τεχνητά νευρωνικά δίκτυα με συλλογή δεδομένων από πραγματικούς οδηγούς και αυτόνομα οχήματα. Συνεπώς, αποτελεί ένα σημαντικό εργαλείο για μελλοντικές έρευνες που θα αποσκοπούν στην βελτίωση και την δημιουργία ανθεκτικότερων συστημάτων οδήγησης.

Abstract

Modern driving is undergoing a transformative journey with the continuous advancement of technology. With car simulation technologies contributing to the development of new solutions, saving time and cost, the process of designing and testing vehicles becomes easier and safer for the user. The thesis, through research, discusses the significant role that simulation technology plays in the field of driving today. It begins with the recording of the available and most technologically advanced simulation systems and their capabilities, with emphasis on open systems which allow the development of code and the introduction of use case scenarios. It continues with the selection of one of these and the presentation of the way in which a framework for the development of driving behavior scenarios of humans and autonomous driving systems can be created. It presents some scenarios of special conditions (deviant behavior of pedestrians and adversarial attacks on autonomous vehicles). Finally, it connects them with possible ways of evaluating drivers, but also autonomous systems. In conclusion, the work highlights a simulation tool with prospects for further development and evolution. It gives users the ability to perform new scenarios, to develop libraries and to train artificial neural networks with data collection from real drivers and autonomous vehicles. Therefore, it constitutes an important tool for future research that will aim at improving and creating more resilient driving systems.