Absicherung hochautomatisierten Fahrens durch passiven virtuellen Dauerlauftest

Absicherung hochautomatisierten Fahrens durch passiven virtuellen Dauerlauftest von König,  Alexander Georg
Die HAF-Funktion muss alle potentiellen Situationen bis zu einer Fahrerübernahme beherrschen. Bisher übliche Absicherungsverfahren stoßen dabei an ihre Grenzen. Dies motiviert den Ansatz „passives HAF“ zur statistischen Absicherung des hochautomatisierten Fahrens. Dabei werden reale Fahrszenarien in die Simulation überführt und dort die Sicherheit des HAF bewertet. The evidence that HAD is at least as safe as human driving has still not been produced. The Passive HAD approach proposes a statistical validation of HAD by utilizing a fraction of the billions of kilometers driven every year by common drivers. To guarantee safety, real life scenarios are transferred to simulation where the safety of HAD is evaluated.
Aktualisiert: 2022-08-11
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Simulation des hochautomatisierten Fahrens und die Auswirkungen auf die kollektive Streckenbeeinflussungauf Autobahnen

Simulation des hochautomatisierten Fahrens und die Auswirkungen auf die kollektive Streckenbeeinflussungauf Autobahnen von Füg,  Johannes, Grimm,  Jan, haug,  andrea, Hilgers,  Torben, Krabbe,  Anja, Kutter,  Steffen, Schwietering,  Christoph, Tempelhahn,  Conny
V 362: Simulation des hochautomatisierten Fahrens und die Auswirkungen auf die kollektive Streckenbeeinflussungauf Autobahnen Torben Hilgers, Anja Krabbe, Andrea Haug, Jan Grimm, Steffen Kutter, Conny Tempelhahn, Christoph Schwietering, Johannes Füg 151 S., 75 Abb., 24 Tab., ISBN 978-3-95606-696-2, 2022 Die meisten Streckenbeeinflussungsanlagen (SBA) in Deutschland basieren auf dem Merkblatt für die Ausstattung von Verkehrsrechner- und Unterzentralen (MARZ 99). Das darin beschriebene Steuerungsmodell wurde für die damaligen Verkehrsverhältnisse, die technischen Möglichkeiten der Sensorik, Aktorik und Übertragungstechniken sowie die damaligen Fahrzeugeigenschaften entwickelt. Der technische Fortschritt mit Fahrerassistenzsystemen und der zunehmenden Fahrzeugautomatisierung bis hin zu hochautomatisierten Fahrzeugen (HAF) werden in den verwendeten Steuerungsverfahren nicht ausreichend berücksichtigt. Es wird erwartet, dass zukünftig hochautomatisierte Fahrzeuge einen signifikanten Einfluss auf den Verkehrsablauf und damit wiederum Auswirkungen auf die Steuerungsalgorithmen und die Wirksamkeit der SBA haben werden. Dieses Projekt hat zum Ziel, die Auswirkungen von hochautomatisierten Fahrzeugen auf die SBA-Steuerung zu untersuchen und mögliche Anpassungen des Steuerungsmodells zu erarbeiten. Nach einer Literaturrecherche zum Stand der Technik bezüglich Fahrzeugautomatisierung und der Wirkung bestehender Verkehrsbeeinflussungsanlagen werden zwei valide mikroskopische Simulationsmodelle für Strecken in Bayern und NRW erstellt. Anschließend werden die dortigen Unterzentralen softwaretechnisch abgebildet und an die Simulation angebunden. Um die Wirkung und Reaktion der Fahrzeuge auf die SBA in der Simulation abzubilden wird ein Wirkmodell aus Realdaten entwickelt und ebenfalls an die Simulation angeschlossen. Gemeinsam mit den im Projekt beteiligten Straßenbetreibern werden Anforderungen an das Fahrzeugsteuerungsverhalten von automatisierten Fahrzeugen mit dem Ziel der Verkehrsflussoptimierung aus Betreibersicht definiert und in einem Fahrverhaltensmodell in der Simulation umgesetzt. Zudem werden zwei weitere Fahrzeugsteuerungsverhalten aufgestellt, um die Szenarien von progressivem bis konservativem Verhalten zu erfassen. Die drei Fahrverhaltensmodelle unterscheiden sich im Beschleunigungs- und Abstandsverhalten und werden jeweils mit unterschiedlichen Durchdringungsraten in der Simulation umgesetzt. Geeignete Kenngrößen werden ausgewählt, um die Wirkungen auf den Verkehrsablauf in der Simulation zu erfassen. Die Auswirkungen werden für die verschiedenen Durchdringungsraten und Fahrverhaltensmodelle mit dem Nullfall (nur menschliche Fahrer) verglichen. Basierend auf den Auswertungen werden Anforderungen an das Fahrverhalten von HAF sowie Anpassungen und Erweiterungen der SBA Steuerung diskutiert. Es werden Handlungsempfehlungen, die sich aus den einzelnen Maßnahmen für den Betrieb und die Steuerung von SBA und für die automatisierte Fahrzeugsteuerung ergeben, ermittelt und in einen zeitlichen Bezug gebracht.
Aktualisiert: 2022-07-29
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Störgrößenkompensation und Trajektorienfolgeregelung eines vollautomatisierten, einspurigen Fahrdynamikerprobers

Störgrößenkompensation und Trajektorienfolgeregelung eines vollautomatisierten, einspurigen Fahrdynamikerprobers von Hanß,  Stefan
Um die Zahl der Verkehrsunfälle und besonders auch die der Verkehrstoten zu reduzieren, wird der Fahrer eines modernen Personenkraftwagens von einer Vielzahl an Fahrerassistenzsystemen bei seiner Fahraufgabe unterstützt. Diese können je nach Funktion entweder mit dem Fahrer interagieren oder direkt auf die Fahrdynamik einwirken. Aufgrund der fehlenden Fahrgastzelle bietet ein Motorrad konzeptbedingt einen geringeren passiven Schutz, weshalb das Potential aktiver Sicherheitssysteme besonders hoch ist. Aktuell sind in Serie nur reaktive Assistenzsysteme verfügbar, die einen Bewegungszustand entweder beibehalten oder auf die Fahrereingaben abschwächend reagieren können, wenn diese sonst zu einem blockierenden oder durchdrehenden Rad führen würden. Aktiv oder automatisiert eingreifende Unterstützungssysteme tragen heutzutage noch nicht zur Motorradsicherheit bei. In dieser Arbeit wird ein Regelungskonzept für ein automatisiertes Motorrad vorgestellt, welches auf der hierarchischen Signalverarbeitung des Menschen basiert. Besonderer Fokus liegt dabei auf den zur Erhöhung der Motorradsicherheit wichtigen Ebenen der Stabilisierung und Bahnführung. Durch zeitvariante Linearisierung der nichtlinearen Systemdynamik wird ein modellprädiktiver Regler entworfen, welcher zuvor vorgegebene Trajektorien abfahren und wie ein Mensch Kurven schneiden oder ausweichen kann. Ein aktuelles Serienmotorrad wird um Sensoren zur Erfassung des aktuellen Fahrzustands und Aktoren zur Beeinflussung der vom Menschen verwendeten Stellgrößen auf das Fahrzeug erweitert. Motor, Bremse, Lenkung, Schaltung, Kupplung und Seitenstütze werden so automatisiert, dass sie sowohl durch den Fahrer als auch elektronisch angesteuert werden können. Auf Gyroskope oder Änderungen an der Fahrgeometrie wird explizit verzichtet, sodass die gewonnenen Erkenntnisse auf beliebige Serienmotorräder übertragen werden können. Abschließend werden die Regler simulativ mit verschiedenen Parametrierungen getestet und deren Auswirkungen auf die sich ergebende Ortstrajektorie verglichen. Die betrachteten Situationen umfassen sowohl das Abfahren einer zuvor vorgegebenen Strecke ohne andere Objekte als auch die exemplarische Anwendung des Regelungskonzeptes auf die Kollisionsvermeidung eines liegengebliebenen Fahrzeugs auf der Referenztrajektorie. In einer realen Testfahrt werden die Simulationsergebnisse validiert und der Beweis erbracht, dass das gewählte Konzept bei niederdynamischer Fahrt in der Lage ist, selbst die komplette Fahraufgabe zu übernehmen, sodass im Ausblick die Anwendung des Ansatzes für überwachende, warnende oder sogar intervenierende Assistenzsystemen motiviert wird.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Leitfaden Safety of the Intended Functionality

Leitfaden Safety of the Intended Functionality von Hosse,  René S., Schnieder,  Lars
Die Herausforderung bei der Entwicklung automatisierter Fahrfunktionen liegt im „Risiko des Unbekannten“. Ausgangspunkt von SOTIF ist daher, den zunächst unübersichtlichen Zustandsraum aller möglichen betrieblichen Situationen eines Kraftfahrzeugs systematisch hinsichtlich potenziell unsicherer Systemzustände zu durchleuchten. Erkannte potenziell gefährliche Zustände werden dann – in Analogie zu bestehenden Normen der Funktionalen Sicherheit – einer systematischen Gefährdungsbeherrschung zugeführt. Im Sinne eines Leitfadens stellen die Autoren zentrale Konzepte und Potenziale von SOTIF am Beispiel eines realen Unfalluntersuchungsberichts eines in einen Unfall verwickelten, hoch automatisierten Fahrzeugs dar.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Leitfaden Safety of the Intended Functionality

Leitfaden Safety of the Intended Functionality von Hosse,  René S., Schnieder,  Lars
Die Herausforderung bei der Entwicklung automatisierter Fahrfunktionen liegt im „Risiko des Unbekannten“. Ausgangspunkt von SOTIF ist daher, den zunächst unübersichtlichen Zustandsraum aller möglichen betrieblichen Situationen eines Kraftfahrzeugs systematisch hinsichtlich potenziell unsicherer Systemzustände zu durchleuchten. Erkannte potenziell gefährliche Zustände werden dann – in Analogie zu bestehenden Normen der Funktionalen Sicherheit – einer systematischen Gefährdungsbeherrschung zugeführt. Im Sinne eines Leitfadens stellen die Autoren zentrale Konzepte und Potenziale von SOTIF am Beispiel eines realen Unfalluntersuchungsberichts eines in einen Unfall verwickelten, hoch automatisierten Fahrzeugs dar.
Aktualisiert: 2020-05-17
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Trajektorienplanung für hochautomatisierte Kraftfahrzeuge mittels echtzeitfähiger nichtlinearer modellprädiktiver Regelung

Trajektorienplanung für hochautomatisierte Kraftfahrzeuge mittels echtzeitfähiger nichtlinearer modellprädiktiver Regelung von Hudecek,  Janek
Die Trajektorienplanung stellt einen zentralen Bestandteil in der Wirkkette des hochautomatisierten Fahrens dar. Sie realisiert das Bindeglied zwischen der Bewegungsplanung und dem Fahrdynamikregler und sorgt idealerweise zum einen für eine klare Aufgabentrennung, zum anderen für eine Kompläxitätsreduktion der angrenzenden Funktionsmodule. Bei entsprechender Umsetzung gibt die Bewegungsplanung das übergeordnete Verhalten vor und kann in weiten Teilen unabhängig von konkreten Fahrzeugspezifika implementiert werden, während sich die Aufgabe des Fahrdynamikreglers ausschließlich darauf konzentriert, das Fahrzeug mithilfe der verfügbaren Aktuaktorik in den angeforderten Zustand zu überführen. Die Transformation des Verhaltens, das in Form von Referenzkurven und zusätzlichen einschränkenden Bedingungen übergeben wird, in einem konkreten, zeitlichen Ablauf von Zuständen, formuliert schließlich die Problemstellung der Trajektorienplanung.
Aktualisiert: 2021-12-30
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