Non solo radar, lidar e telecamere ad alta risoluzione. Se lo sviluppo delle vetture a guida autonoma passa sempre più attraverso sistemi in grado di analizzare in tempo reale l’ambiente circostante, altrettanto importanti sono tutte quelle tecnologie che consentono di individuare con la massima precisione il posizionamento del veicolo nello spazio. Per l’esattezza bisogna fare riferimento al termine “geolocalizzazione”, ovvero l’identificazione della posizione geografica nel mondo reale della vettura, un’operazione che avviene principalmente (ma non esclusivamente) attraverso i dispositivi satellitari. Di per sé non si tratta di una novità, stiamo parlando di funzionalità presenti da tempo nelle auto e utilizzate per le operazioni di navigazione e per gli antifurti, ma nel momento in cui la geolocalizzazione satellitare diventa strumentale alla guida automatizzata entrano in gioco esigenze di sicurezza e di accuratezza ben più stringenti. È in questo contesto che si inserisce il progetto P-CAR (PNT Center for Automated Road-Transport), condotto dal Consorzio Radiolabs con la collaborazione strutturata deal centro d’eccellenza EX-Emerge (Centre of EXcellence on Connected, Geo-localized and Cyber-secure vehicles) dell’Università dell’Aquila, sostenuto dall’Agenzia spaziale europea e finanziato dall’ASI. L’obiettivo del progetto è quello di sviluppare un laboratorio – al momento unico in Europa – per testare e convalidare i dispositivi di posizionamento, certificando la loro idoneità all’uso all’interno di veicoli connessi e automatizzati.
Le esigenze della guida automatizzata
“Finché la responsabilità del mezzo rimane completamente in capo al guidatore, anche da un punto di vista normativo e legale, il sistema di geolocalizzazione di bordo è relativamente libero di non rispettare determinati vincoli, necessari per assicurare che la marcia automatizzata avvenga in condizioni di sicurezza” osserva il Professor Fortunato Santucci, direttore del centro EX-Emerge. “Con la guida automatizzata i dispositivi di posizionamento iniziano a rivestire un ruolo più delicato. Il primo problema è l’accuratezza della determinazione della posizione, che non è garantita dalle applicazioni commerciali di cui possiamo disporre nella quotidianità. Il secondo è fare in modo che la stima ottenuta sia ad alta integrità, e quindi non risenta di perturbazioni dovute all’ambiente di propagazione o ad interferenze. Tutti noi disponiamo anche sullo smartphone di applicazioni che si basano sull’acquisizione di segnali da costellazioni GNSS. Quello che manca è un assessment delle prestazioni di queste piattaforme di geolocalizzazione in grado di garantire il supporto di meccanismi di guida semi-automatizzata” aggiunge il Professor Santucci. “Il progetto P-CAR, quindi, punta a realizzare un laboratorio indoor, un ambiente di prova cosiddetto ‘hardware in the loop’, che consente di mettere sotto test un apparato di terze parti”.
Guida autonoma, come avviene la geolocalizzazione
I dispositivi e le modalità per geolocalizzare un veicolo non si riducono all’impiego di segnali satellitari, ma coinvolgono svariati processi e differenti tecnologie. “Abbiamo a disposizione numerose informazioni provenienti da fonti diverse. Noi partiamo dall’elaborazione di segnali GNSS, che nel passaggio da una generazione di sistemi satellitari all’altra ha consentito di migliorare notevolmente l’accuratezza dei dati. Ma il veicolo è in grado di mettere a disposizione anche una serie di informazioni legate alla cinematica del veicolo stesso, attraverso i sensori inerziali di bordo, i cosiddetti IMU. Inoltre, le vetture sono connesse tra loro e con l’infrastruttura, che a sua volta è in grado di mettere a disposizione ulteriori segnali che consentono di raffinare il processo di localizzazione. Il paradigma a cui facciamo riferimento in P-CAR è quello della localizzazione ottenuta mediante la fusione di dati multisensoriali. Questo, oltre a migliorare l’accuratezza, conferisce un ulteriore grado di robustezza, perché qualora una delle fonti di informazioni venga a mancare per qualche motivo, c’è la possibilità di continuare a sfruttare le altre” spiega il Professor Santucci.
Un laboratorio nel cloud
Il laboratorio P-CAR per la geolocalizzazione nella guida autonoma può contare sul consorzio di ricerca Radiolabs come prime contractor nei confronti dell’ESA e sull’Università dell’Aquila attraverso il centro EX-Emerge come sub-contractor ma, una volta messa a punto l’infrastruttura, l’Università ne prenderà in dote la gestione secondo le direttive del programma NAVISP-3 dell’ESA in cui è inquadrato. All’interno di P-CAR rientra anche una facility di sperimentazione outdoor, utilizzata per testare a sua volta l’ambiente indoor. Si tratta di un veicolo commerciale, un Fiat Ducato, modificato tramite l’adozione di strumentazioni specifiche. Inoltre, grazie al ricorso ad una infrastruttura cloud predisposta dal centro Ex-EMERGE, l’architettura del laboratorio è stata concepita per diventare un hub di riferimento a livello globale, collegato con altri centri di test analoghi in tutto il mondo. “Il cloud ci consente di collocare il laboratorio in una rete rendendo disponibili informazioni per altre strutture che si occupano della stessa materia, oltre che per l’ESA. Il cloud finora è stato visto come qualcosa dedicato allo storage e alla computazione, poco integrato con i sistemi di comunicazione. Oggi, anche per consentire di ospitare degli algoritmi utili ad applicazioni come la guida automatizzata, è opportuno che degli elementi del cloud si spingano sempre più verso quella che noi chiamiamo la periferia, ovvero la rete di accesso, in cui ci sono i terminali veicolari, le infrastrutture stradali e l’infrastruttura dati dell’operatore mobile. Al momento – conclude il Professo Santucci – stiamo concludendo la fase 1 del progetto P-CAR, ovvero la definizione dell’ambiente di test e lo sviluppo reale delle sue prime componenti. Confidiamo nel fatto di avviare a breve la seconda fase, che dovrà effettivamente portare la facility a configurarsi come un centro accreditato per le operazioni di validazione e testing necessarie per la certificazione dei dispositivi di bordo”.
