Edge-Case Handling via Message-Based V2X for Enhanced Vehicle Autonomy

Abstract

Autonomous vehicles (AVs) are becoming more common in public traffic, but they still struggle with rare, unpredictable situations (also known as edge cases) that current onboard perception systems often fail to handle. Existing AV systems mainly rely on cameras, LiDAR, and radar to understand their environment, but these sensors are limited by range, field of view, and environmental conditions. Infrastructure-based Vehicle-to-Everything (V2X) communication has been proposed as a solution to address these issues, but many approaches are complex and inefficient. This thesis investigates how AV safety in edge-case scenarios can be improved using a lightweight, event-driven V2X communication layer. The proposed system is based on simplified Decentralized Environmental Notification Messages (DENMs) that are triggered only by critical events. Compared to the usual onboard-only setups, this approach extends the detection range and gives the vehicle more time to react, especially in situations where perception fails or results in a delayed reaction. And since it only sends messages when needed, it avoids network overload while still increasing safety. The results suggest that you do not need a complicated or high-bandwidth system to make AVs safer in tough situations. With the right infrastructure support, even a small addition like this can act as a reliable safety layer and help AVs handle edge cases more confidently.

Autonoomseid sõidukeid esineb liikluses järjest rohkem, aga siiski on sõidukile paigaldatud sensoorikal endiselt raskusi harvaesinevate või ettearvamatute olukordadega (ehk äärmusjuhtumid). Praegused autonoomsed süsteemid sõltuvad keskkonna tajumisel peamiselt autole paigaldatud anduritest nagu kaamerad, LiDAR ja radar. Eelmainitud andurid on aga piiratud võimekusega nii vaatevälja kui ka tuvastuskauguse poolest ning nende töökindlus sõltub suuresti ilmastikuoludest. Äärmusjuhtumite lahendamiseks on välja töötatud sõiduk-kõike-tehnoloogiat (V2X), kuid paljud nendest lahendustest on keerukad ja ebaefektiivsed. Käesolev uuring käsitleb, kuidas parandada autonoomsete sõidukite ohutust äärmuslikes olukordades, kasutades lihtsustatud V2X tehnoloogiat. Antud lõputöös uuritud süsteem kasutab detsentraliseeritud keskkonnateate (DENM) tüüpi sõnumeid, mis rakenduvad ainult kriitiliste sündmuste korral. Eeltoodud lähenemine parandab sõiduki reageerimisaega võrreldes süsteemidega, mis tuginevad üksnes masinal olevale sensoorikale. Võrgu ülekoormuse vältimiseks saadetakse sõnumeid ainult ohtlikes olukordades. Tulemustest järeldub, et autonoomsete sõidukite ohutuse parandamiseks ei ole vaja keerukaid süsteeme. Õigel taristul põhinev tugi võimaldab ka väikestel lisandustel toimida usaldusväärselt ja turvaliselt ning aidata isejuhtivatel sõidukitel äärmusjuhtumitega kindlamalt toime tulla.