Unfalldatenbasierte Trajektorienschätzung für Kreuzungssituationen

In der vorliegenden Arbeit wird eine Methode namens MANTIK entwickelt, welche es erlaubt, zu gegebenen In-Depth-Unfalldaten von Pkw-Pkw-Kreuzungsunfällen die Einlauf­trajek­torien der Beteiligten zu schätzen. Die so ermittelten Trajektorien können z.B. im Rahmen der Effektivitäts­bewertung eines Fahrerassistenzsystems mittels Pre-Crash-Simulation als Vorunfallszenario dienen. Die Methode ist algorithmisch in der objektorientierten Programmiersprache C++ umgesetzt und wird am Beispiel von GIDAS im Vergleich mit der Pre-Crash-Matrix getestet. Die Validität der geschätzten Trajektorien wird mit Hilfe von Fahrsimulator­aufzeichnungen untersucht. Die Pfade der ermittelten Trajektorien sind -stetig, stückweise aus Klothoiden beliebiger Anzahl zusammengesetzt und erfüllen diverse Rand­be­ding­ungen, wie z.B. Kraftschluss, realistische Querbeschleunigung, realistische Lenk­rad­­winkelrate und maximaler Lenkwinkel. Zur Erhöhung der Anwendbarkeit wird außerdem eine Heuristik zur Schätzung von Stoßpunkten und Impulswinkel auf Basis der Collision Deformation Classification entworfen. Die Berechnung der Trajektorien wird über ein nichtlineares Opti­mie­rungs­problem mit Gleichungs- und Ungleichungs­neben­bedingungen mit Hilfe eines modifizierten Penalty-Verfahrens durchgeführt. Als Löser dient ein Newton-Raphson-Verfahren mit optimaler Schrittweiten­steuerung. Der Startvektor wird über ein vereinfachtes, ebenfalls nichtlineares Optimierungs­problem ermittelt. Zur Bestimmung der benötigten Gradienten und Jacobimatrizen wird ein algorithmisch differenzierender Datentyp verwendet. Weiterhin wird die Machbarkeit der Nutzung von Geo‑ und Navigationsdaten zur automatisierten Lokalisation und Erstellung von digitalen Unfallstellen untersucht. In dieser Arbeit werden Grundlagen geschaffen, welche auf lange Sicht weltweite In-Depth-Unfalldaten zu simulationsfähigen Trajektorien umwandeln können. Dieser Prozess ist hoch‑ bis vollkommen automatisierbar, reproduzierbar, objektiv und kostengünstig. Die ermittelten Trajektorien können als Simulationsbasis bei der Entwicklung, Auslegung und Optimierung von Sicherheits­systemen beitragen.