Daniel Kuncz stellt einen neuartigen Schaltvorgang vor, der die Synchronisation des Getriebes durch eine gezielt angeregte Antriebsstrangschwingung ermöglicht. Dadurch wird eine Verkürzung der Schaltzeit und eine Steigerung der Fahrleistung im schweren Nutzfahrzeug erreicht. Der Autor entwirft eine Motordrehmomentsteuerung, um die Schwingung im Antriebsstrang passend anzuregen. Durch eine Parameteridentifikation ist eine Adaption der Methode für eine große Anzahl von Fahrzeugvarianten möglich. Darüber hinaus adaptiert er die Dynamik der Kupplung und der Getriebeaktoren. Die Wirksamkeit und Vorteile der vorgestellten Methode weist der Autor in Fahrversuchen nach.
Aktualisiert: 2023-07-02
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Ein hohes Potential, die Unfallzahlen zukünftig weiter zu reduzieren, wird der Unterstützung des Fahrers durch neue elektronische Zusatzeinrichtungen zugesprochen, den modernen Fahrerassistenzsystemen. So können bereits heute in Serie befindliche Notbremsassistenten überschlägig 28-prozentige Reduktion schwerer Unfälle mit Personenschaden vorweisen. Bei Lkw wird gar die Wirkung eines Spurhalteassistenten auf 49 Prozent weniger Unfälle durch Spurverlassen auf Autobahnen beziffert. Ungeachtet der Zahlen tritt beim emotionsgeprägten Autokauf allerdings häufig die Bequemlichkeit in den Vordergrund. Die seit einigen Jahren verfügbaren Komfortsysteme wie Einparkassistent und stop-and-go-fähiger Abstandsregeltempomat erfreuen sich immer größerer Beliebtheit und sind längst ein bedeutendes Differenzierungsmerkmal der Fahrzeughersteller geworden. Dabei subventioniert, als bemerkenswerter Nebeneffekt, die für die Komfortassistenzsysteme erforderliche Umfeldsensorik langfristig die Verkehrssicherheit. Schließlich können die bereits im Fahrzeug befindlichen Radare, Kameras und Laserscanner von den Sicherheitssystemen mit genutzt werden. In ähnlicher Weise leisten auch zukünftige Sicherheitssysteme wiederum ihren Beitrag zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts und damit zu einer Effizienzsteigerung, wenn Unfallpräventionssysteme wie der aktive Fußgängerschutz derart verlässlich geworden sind, dass gewichtige passive Sicherheitsmaßnahmen ersetzt werden können. Das aus technischer Sicht hervorstechendste Merkmal der zuvor aufgeführten Sicherheits- und Komfortassistenzsysteme ist der aktive Fahreingriff. So wird beim Notbremsassistenten zur Beeinflussung der Fahrzeuglängsbewegung automatisch die Bremse betätigt, falls es aufgrund der Reaktionszeit des Fahrers für eine Warnung zu spät ist. Der Parkassistent wiederum steuert die elektromechanische Lenkung an und zirkelt damit selbständig in enge Parklücken. Noch sind die serienmäßigen Eingriffe entweder auf niedrige Geschwindigkeiten, geringe Intensitäten oder eine kurze Aktivierungsdauer beschränkt. Die nationalen und internationalen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten bei Fahrzeugherstellern und Automobilzulieferern zeugen allerdings vom Bestreben, langfristig über eine rein unterstützende Assistenzfunktion hinaus zu einer Teil-, Hoch- oder gar Vollautomatisierung zu gehen. Das erfordert allerdings die Aufhebung der zuvor aufgeführten Fahreingriffsbeschränkungen, sodass das volle Dynamikpotential des Fahrzeugs ausgeschöpft werden kann. Das Buch behandelt die Optimierung und Realisierung dieser aktiven Fahreingriffe sowie deren Zusammenspiel bei der Umsetzung von Sicherheits- und Komfortfunktionen unterschiedlicher Automatisierungsgrade. Im Fokus stehen hierbei ausgewählte mathematische Methoden und Verfahren aus dem Ingenieursbereich (Regelungstechnik) und der Informatik (Robotik), die eine hochgradige Relevanz für die behandelte Thematik aufweisen oder gar bereits erfolgreich in Serien- und Prototypensystemen zur Anwendung gekommen sind. Anhand ebendieser Anwendungen aber auch neuer Funktionen wird die methodische Umsetzung der Verfahren praktisch erläutert, wodurch parallel ein tiefer Einblick in die Herausforderungen aktueller Forschungssysteme gegeben wird.
Aktualisiert: 2023-05-29
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Ein hohes Potential, die Unfallzahlen zukünftig weiter zu reduzieren, wird der Unterstützung des Fahrers durch neue elektronische Zusatzeinrichtungen zugesprochen, den modernen Fahrerassistenzsystemen. So können bereits heute in Serie befindliche Notbremsassistenten überschlägig 28-prozentige Reduktion schwerer Unfälle mit Personenschaden vorweisen. Bei Lkw wird gar die Wirkung eines Spurhalteassistenten auf 49 Prozent weniger Unfälle durch Spurverlassen auf Autobahnen beziffert. Ungeachtet der Zahlen tritt beim emotionsgeprägten Autokauf allerdings häufig die Bequemlichkeit in den Vordergrund. Die seit einigen Jahren verfügbaren Komfortsysteme wie Einparkassistent und stop-and-go-fähiger Abstandsregeltempomat erfreuen sich immer größerer Beliebtheit und sind längst ein bedeutendes Differenzierungsmerkmal der Fahrzeughersteller geworden. Dabei subventioniert, als bemerkenswerter Nebeneffekt, die für die Komfortassistenzsysteme erforderliche Umfeldsensorik langfristig die Verkehrssicherheit. Schließlich können die bereits im Fahrzeug befindlichen Radare, Kameras und Laserscanner von den Sicherheitssystemen mit genutzt werden. In ähnlicher Weise leisten auch zukünftige Sicherheitssysteme wiederum ihren Beitrag zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts und damit zu einer Effizienzsteigerung, wenn Unfallpräventionssysteme wie der aktive Fußgängerschutz derart verlässlich geworden sind, dass gewichtige passive Sicherheitsmaßnahmen ersetzt werden können. Das aus technischer Sicht hervorstechendste Merkmal der zuvor aufgeführten Sicherheits- und Komfortassistenzsysteme ist der aktive Fahreingriff. So wird beim Notbremsassistenten zur Beeinflussung der Fahrzeuglängsbewegung automatisch die Bremse betätigt, falls es aufgrund der Reaktionszeit des Fahrers für eine Warnung zu spät ist. Der Parkassistent wiederum steuert die elektromechanische Lenkung an und zirkelt damit selbständig in enge Parklücken. Noch sind die serienmäßigen Eingriffe entweder auf niedrige Geschwindigkeiten, geringe Intensitäten oder eine kurze Aktivierungsdauer beschränkt. Die nationalen und internationalen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten bei Fahrzeugherstellern und Automobilzulieferern zeugen allerdings vom Bestreben, langfristig über eine rein unterstützende Assistenzfunktion hinaus zu einer Teil-, Hoch- oder gar Vollautomatisierung zu gehen. Das erfordert allerdings die Aufhebung der zuvor aufgeführten Fahreingriffsbeschränkungen, sodass das volle Dynamikpotential des Fahrzeugs ausgeschöpft werden kann. Das Buch behandelt die Optimierung und Realisierung dieser aktiven Fahreingriffe sowie deren Zusammenspiel bei der Umsetzung von Sicherheits- und Komfortfunktionen unterschiedlicher Automatisierungsgrade. Im Fokus stehen hierbei ausgewählte mathematische Methoden und Verfahren aus dem Ingenieursbereich (Regelungstechnik) und der Informatik (Robotik), die eine hochgradige Relevanz für die behandelte Thematik aufweisen oder gar bereits erfolgreich in Serien- und Prototypensystemen zur Anwendung gekommen sind. Anhand ebendieser Anwendungen aber auch neuer Funktionen wird die methodische Umsetzung der Verfahren praktisch erläutert, wodurch parallel ein tiefer Einblick in die Herausforderungen aktueller Forschungssysteme gegeben wird.
Aktualisiert: 2023-05-29
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Ein hohes Potential, die Unfallzahlen zukünftig weiter zu reduzieren, wird der Unterstützung des Fahrers durch neue elektronische Zusatzeinrichtungen zugesprochen, den modernen Fahrerassistenzsystemen. So können bereits heute in Serie befindliche Notbremsassistenten überschlägig 28-prozentige Reduktion schwerer Unfälle mit Personenschaden vorweisen. Bei Lkw wird gar die Wirkung eines Spurhalteassistenten auf 49 Prozent weniger Unfälle durch Spurverlassen auf Autobahnen beziffert. Ungeachtet der Zahlen tritt beim emotionsgeprägten Autokauf allerdings häufig die Bequemlichkeit in den Vordergrund. Die seit einigen Jahren verfügbaren Komfortsysteme wie Einparkassistent und stop-and-go-fähiger Abstandsregeltempomat erfreuen sich immer größerer Beliebtheit und sind längst ein bedeutendes Differenzierungsmerkmal der Fahrzeughersteller geworden. Dabei subventioniert, als bemerkenswerter Nebeneffekt, die für die Komfortassistenzsysteme erforderliche Umfeldsensorik langfristig die Verkehrssicherheit. Schließlich können die bereits im Fahrzeug befindlichen Radare, Kameras und Laserscanner von den Sicherheitssystemen mit genutzt werden. In ähnlicher Weise leisten auch zukünftige Sicherheitssysteme wiederum ihren Beitrag zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts und damit zu einer Effizienzsteigerung, wenn Unfallpräventionssysteme wie der aktive Fußgängerschutz derart verlässlich geworden sind, dass gewichtige passive Sicherheitsmaßnahmen ersetzt werden können. Das aus technischer Sicht hervorstechendste Merkmal der zuvor aufgeführten Sicherheits- und Komfortassistenzsysteme ist der aktive Fahreingriff. So wird beim Notbremsassistenten zur Beeinflussung der Fahrzeuglängsbewegung automatisch die Bremse betätigt, falls es aufgrund der Reaktionszeit des Fahrers für eine Warnung zu spät ist. Der Parkassistent wiederum steuert die elektromechanische Lenkung an und zirkelt damit selbständig in enge Parklücken. Noch sind die serienmäßigen Eingriffe entweder auf niedrige Geschwindigkeiten, geringe Intensitäten oder eine kurze Aktivierungsdauer beschränkt. Die nationalen und internationalen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten bei Fahrzeugherstellern und Automobilzulieferern zeugen allerdings vom Bestreben, langfristig über eine rein unterstützende Assistenzfunktion hinaus zu einer Teil-, Hoch- oder gar Vollautomatisierung zu gehen. Das erfordert allerdings die Aufhebung der zuvor aufgeführten Fahreingriffsbeschränkungen, sodass das volle Dynamikpotential des Fahrzeugs ausgeschöpft werden kann. Das Buch behandelt die Optimierung und Realisierung dieser aktiven Fahreingriffe sowie deren Zusammenspiel bei der Umsetzung von Sicherheits- und Komfortfunktionen unterschiedlicher Automatisierungsgrade. Im Fokus stehen hierbei ausgewählte mathematische Methoden und Verfahren aus dem Ingenieursbereich (Regelungstechnik) und der Informatik (Robotik), die eine hochgradige Relevanz für die behandelte Thematik aufweisen oder gar bereits erfolgreich in Serien- und Prototypensystemen zur Anwendung gekommen sind. Anhand ebendieser Anwendungen aber auch neuer Funktionen wird die methodische Umsetzung der Verfahren praktisch erläutert, wodurch parallel ein tiefer Einblick in die Herausforderungen aktueller Forschungssysteme gegeben wird.
Aktualisiert: 2023-05-29
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Fahrerassistenzsysteme gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie das Autofahren komfortabler und sicherer machen. Um Frontalkollisionen mit einem vorausfahrenden Fahrzeug zu vermeiden, können Notbrems- und Ausweichsysteme eingesetzt werden. Wenn der Fahrer nicht aufmerksam ist, greift das System im letzten Augenblick autonom in die Fahrzeugführung ein.
Um diesen Eingriffszeitpunkt für das Brems- und Ausweichmanöver berechnen zu können, müssen verschiedene Umfelddaten gemessen und vorausberechnet werden. Die dabei entstehenden Fehler sind Unsicherheiten, die die Berechnung des korrekten Zeitpunktes erschweren.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Für die Etablierung höherer Automatisierungsstufen gilt es Lösungen für technische Herausforderungen zu finden und gleichzeitig die Akzeptanz und den Komfort potenzieller Nutzer sicherzustellen. Diese Dissertation verbindet den Aufbau einer prototypischen Funktion für hochautomatisiertes Fahren an innerstädtischen Kreuzungen und Hauptverkehrsstraßen mit der funktionalen Bewertung aus Sicht der Nutzer. Unter Einsatz von Vehicle2X-Kommunikation und hochgenauen Karten werden die Szenarien "Annäherung an eine Lichtsignalanlage" und "Linksabbiegen mit vorfahrtsberechtigtem Gegenverkehr" betrachtet. Zentrale Bausteine wie Umfeldmodell, Handlungs- und Trajektorienplanung sowie Längs- und Querführung werden mittels Model-in-the-Loop Simulation und Rapid Control Prototyping umgesetzt. Die Funktion wird unter Anwendung eines Sicherheitskonzepts im Fahrzeug implementiert und an der Forschungskreuzung in Braunschweig im realen Straßenverkehr demonstriert. Außerdem werden Auslegungsvarianten der Fahrfunktion im Pkw-Versuchsträger auf einem Versuchsgelände durch Probanden in der Rolle des beobachtenden Fahrers hinsichtlich Kriterien wie Sicherheitsempfinden und Komfort beurteilt. Die Studie zeigt unter anderem, dass bei zu defensiver Funktionsauslegung in Abbiegesituationen mit Gegenverkehr ein Akzeptanzverlust droht. Eine Objektivierung mittels Korrelations- und Regressionsanalysen schafft Zielgrößen für die anwendungsfallspezifische Abstimmung und Optimierung zukünftiger Funktionen. Voruntersuchungen zu Insassenbewegungen und zur Abwendung vom Fahrgeschehen ergeben zudem, dass das automatisierte Fahrverhalten je nach Automatisierungsstufe unterschiedlichen Einfluss auf die Nutzerwahrnehmung hat.
Aktualisiert: 2022-01-17
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Die Bedienung obendrehender Turmkrane erfordert aufgrund der großen Dimensionen, schweren Lasten und nahezu ungedämpften Pendelschwingungen viel Übung, Vorsicht und Geschick. Um die Bedienbarkeit zu vereinfachen, die Umschlagsleistung zu verbessern und Gefährdungsrisiken zu verringern, eignen sich Assistenzsysteme mit geschlossenen Regelkreisen, die eine aktive Pendeldämpfung sowie automatisierte Transportvorgänge ermöglichen. Eine wesentliche Herausforderung hierbei ist die Elastizität der Kranstruktur, die beim Regelungsentwurf aus Stabilitätsgründen zu berücksichtigen ist, um eine unerwünschte Anregung von Strukturschwingungen zu verhindern.
In der vorliegenden Arbeit wird ein Regelungskonzept für obendrehende Turmkrane erarbeitet und erstmals prototypisch an einem industriellen Kran umgesetzt. Dazu wird ein dynamisches Modell unter Berücksichtigung der Strukturelastizität von Turm und Ausleger hergeleitet. Für eine effiziente und flexible Parametrierbarkeit des Modells wird hierzu ein Modellierungsansatz mit parametrischer Ritz-Diskretisierung der Ortsabhängigkeiten entwickelt. Auf Basis des Modells wird eine Regelung mit flachheitsbasierter Trajektorienplanung und Vorsteuerung entworfen.
Damit werden Assistenzfunktionen realisiert, die eine manuelle Steuerung per Handhebel mit unterlagerter Pendeldämpfung erlaubt sowie automatisierte Transportvorgänge der Last entlang vorgegebener Wegpunkte mit Positionierung am Ziel. Durch die prototypische Umsetzung an einem industriellen Turmdrehkran wird das Regelungskonzept experimentell validiert und gezeigt, dass das Modell die wesentliche Krandynamik in ausreichender Detaillierungstiefe beschreibt. Die Arbeit legt damit eine wichtige Grundlage für die Automatisierung von Turmdrehkranen.
Aktualisiert: 2022-08-25
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Um ein Gesamtsystem zum automatisierten Fahren bis in den fahrdynamischen Grenzbereich zu entwickeln und zu testen, eignet sich eine zeitoptimale Trajektorienplanung am besten. Denn die Zeitoptimalität erfordert, dass sich die Trajektorie permanent an einer physikalischen Grenze befindet. Die vorliegende Dissertation beschreibt die Entwicklung und Umsetzung einer modellbasierten Trajektorienplanung, die unter Berücksichtigung fahrdynamischer Eigenschaften von Serienfahrzeugen die Fahrzeit durch numerische nichtlineare Optimierung minimiert.
Dabei ist ein wesentlicher Aspekt, dass als unabhängiger Parameter der Differentialgleichungen nicht die Zeit verwendet wird, sondern die Bogenlänge einer Referenzlinie entlang der Fahrbahn. Dies hat den Vorteil, dass statische Elemente, wie Fahrbahnverlauf und -ränder, im mathematischen Problem statisch bleiben.
Da die Trajektorienplanung zur echtzeitfähigen zyklischen Planung unter Berücksichtigung statischer Hindernisse eingesetzt wird, liegt der Fokus auf einer effizienten Umsetzung, was sich sowohl in der Problemformulierung als auch der Implementierung widerspiegelt und zu sehr kurzen Rechenzeiten führt.
Die Trajektorienplanung wurde im Rahmen eines Kooperationsprojekts mit der Volkswagen AG Konzernforschung entwickelt und auf diversen Rennstrecken erfolgreich erprobt.
Aktualisiert: 2020-12-17
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Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für das automatisierte Fahren
Dieses Buch behandelt Methoden der Signalverarbeitung und des maschinellen Lernens, die in der integralen Fahrzeugsicherheit und für das automatisierte Fahren benötigt werden. Es vermittelt die mathematischen Grundlagen, um eigene Algorithmen für automatisierte Eingriffe in die Fahrzeugführung zu entwerfen und zu implementieren. Das Buch wendet sich an Ingenieure/-innen aus dem Bereich Automotive sowie an Studierende und Promovierende der Ingenieurwissenschaften.
Folgende Themen werden behandelt:- Maschinelles Lernen (inklusive Deep Learning): Grundlagen und Anwendungen für das automatisierte Fahren, Convolutional Neural Networks, Random Forest, Autoencoder- Statistische Signalverarbeitung: Grundlagen der statistischen Filterung sowie Tracking von Objekten in der Fahrzeugumgebung, Kalman-Filter, Fusion von Sensordaten- Fahrzeugmodelle und Trajektorien: Fahrdynamikmodelle für die aktive Fahrzeugsicherheit und das automatisierte Fahren, Trajektorienplanung und Trajektorienfolgeregler, Kollisionsmodelle für die passive Fahrzeugsicherheit- Zeit- und Frequenzdarstellung von Signalen (z. B. Filterung von Beschleunigungssignalen in Airbag-Steuergeräten)- Mathematische Grundlagen für den Entwurf von Algorithmen: Lineare Algebra, Optimierung, Wahrscheinlichkeitstheorie und Lineare Systeme
Die einzelnen Schwerpunkte werden durch Übungsaufgaben mit Musterlösungen veranschaulicht. Für Übungsaufgaben, bei denen es erforderlich ist, werden Matlab-Skripte zur Verfügung gestellt.
Aktualisiert: 2023-05-02
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Aktualisiert: 2023-04-03
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Aktualisiert: 2023-04-03
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Ein hohes Potential, die Unfallzahlen zukünftig weiter zu reduzieren, wird der Unterstützung des Fahrers durch neue elektronische Zusatzeinrichtungen zugesprochen, den modernen Fahrerassistenzsystemen. So können bereits heute in Serie befindliche Notbremsassistenten überschlägig 28-prozentige Reduktion schwerer Unfälle mit Personenschaden vorweisen. Bei Lkw wird gar die Wirkung eines Spurhalteassistenten auf 49 Prozent weniger Unfälle durch Spurverlassen auf Autobahnen beziffert. Ungeachtet der Zahlen tritt beim emotionsgeprägten Autokauf allerdings häufig die Bequemlichkeit in den Vordergrund. Die seit einigen Jahren verfügbaren Komfortsysteme wie Einparkassistent und stop-and-go-fähiger Abstandsregeltempomat erfreuen sich immer größerer Beliebtheit und sind längst ein bedeutendes Differenzierungsmerkmal der Fahrzeughersteller geworden. Dabei subventioniert, als bemerkenswerter Nebeneffekt, die für die Komfortassistenzsysteme erforderliche Umfeldsensorik langfristig die Verkehrssicherheit. Schließlich können die bereits im Fahrzeug befindlichen Radare, Kameras und Laserscanner von den Sicherheitssystemen mit genutzt werden. In ähnlicher Weise leisten auch zukünftige Sicherheitssysteme wiederum ihren Beitrag zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts und damit zu einer Effizienzsteigerung, wenn Unfallpräventionssysteme wie der aktive Fußgängerschutz derart verlässlich geworden sind, dass gewichtige passive Sicherheitsmaßnahmen ersetzt werden können. Das aus technischer Sicht hervorstechendste Merkmal der zuvor aufgeführten Sicherheits- und Komfortassistenzsysteme ist der aktive Fahreingriff. So wird beim Notbremsassistenten zur Beeinflussung der Fahrzeuglängsbewegung automatisch die Bremse betätigt, falls es aufgrund der Reaktionszeit des Fahrers für eine Warnung zu spät ist. Der Parkassistent wiederum steuert die elektromechanische Lenkung an und zirkelt damit selbständig in enge Parklücken. Noch sind die serienmäßigen Eingriffe entweder auf niedrige Geschwindigkeiten, geringe Intensitäten oder eine kurze Aktivierungsdauer beschränkt. Die nationalen und internationalen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten bei Fahrzeugherstellern und Automobilzulieferern zeugen allerdings vom Bestreben, langfristig über eine rein unterstützende Assistenzfunktion hinaus zu einer Teil-, Hoch- oder gar Vollautomatisierung zu gehen. Das erfordert allerdings die Aufhebung der zuvor aufgeführten Fahreingriffsbeschränkungen, sodass das volle Dynamikpotential des Fahrzeugs ausgeschöpft werden kann. Das Buch behandelt die Optimierung und Realisierung dieser aktiven Fahreingriffe sowie deren Zusammenspiel bei der Umsetzung von Sicherheits- und Komfortfunktionen unterschiedlicher Automatisierungsgrade. Im Fokus stehen hierbei ausgewählte mathematische Methoden und Verfahren aus dem Ingenieursbereich (Regelungstechnik) und der Informatik (Robotik), die eine hochgradige Relevanz für die behandelte Thematik aufweisen oder gar bereits erfolgreich in Serien- und Prototypensystemen zur Anwendung gekommen sind. Anhand ebendieser Anwendungen aber auch neuer Funktionen wird die methodische Umsetzung der Verfahren praktisch erläutert, wodurch parallel ein tiefer Einblick in die Herausforderungen aktueller Forschungssysteme gegeben wird.
Aktualisiert: 2023-03-27
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Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für das automatisierte Fahren
Dieses Buch behandelt Methoden der Signalverarbeitung und des maschinellen Lernens, die in der integralen Fahrzeugsicherheit und für das automatisierte Fahren benötigt werden. Es vermittelt die mathematischen Grundlagen, um eigene Algorithmen für automatisierte Eingriffe in die Fahrzeugführung zu entwerfen und zu implementieren. Das Buch wendet sich an Ingenieure/-innen aus dem Bereich Automotive sowie an Studierende und Promovierende der Ingenieurwissenschaften.
Folgende Themen werden behandelt:
- Maschinelles Lernen (inklusive Deep Learning): Grundlagen und Anwendungen für das automatisierte Fahren, Convolutional Neural Networks, Random Forest, Autoencoder
- Statistische Signalverarbeitung: Grundlagen der statistischen Filterung sowie Tracking von Objekten in der Fahrzeugumgebung, Kalman-Filter, Fusion von Sensordaten
- Fahrzeugmodelle und Trajektorien: Fahrdynamikmodelle für die aktive Fahrzeugsicherheit und das automatisierte Fahren, Trajektorienplanung und Trajektorienfolgeregler, Kollisionsmodelle für die passive Fahrzeugsicherheit
- Zeit- und Frequenzdarstellung von Signalen (z. B. Filterung von Beschleunigungssignalen in Airbag-Steuergeräten)
- Mathematische Grundlagen für den Entwurf von Algorithmen: Lineare Algebra, Optimierung, Wahrscheinlichkeitstheorie und Lineare Systeme
Die einzelnen Schwerpunkte werden durch Übungsaufgaben mit Musterlösungen veranschaulicht. Für Übungsaufgaben, bei denen es erforderlich ist, werden Matlab-Skripte zur Verfügung gestellt.
Aktualisiert: 2022-10-11
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Ein hohes Potential, die Unfallzahlen zukünftig weiter zu reduzieren, wird der Unterstützung des Fahrers durch neue elektronische Zusatzeinrichtungen zugesprochen, den modernen Fahrerassistenzsystemen. So können bereits heute in Serie befindliche Notbremsassistenten überschlägig 28-prozentige Reduktion schwerer Unfälle mit Personenschaden vorweisen. Bei Lkw wird gar die Wirkung eines Spurhalteassistenten auf 49 Prozent weniger Unfälle durch Spurverlassen auf Autobahnen beziffert. Ungeachtet der Zahlen tritt beim emotionsgeprägten Autokauf allerdings häufig die Bequemlichkeit in den Vordergrund. Die seit einigen Jahren verfügbaren Komfortsysteme wie Einparkassistent und stop-and-go-fähiger Abstandsregeltempomat erfreuen sich immer größerer Beliebtheit und sind längst ein bedeutendes Differenzierungsmerkmal der Fahrzeughersteller geworden. Dabei subventioniert, als bemerkenswerter Nebeneffekt, die für die Komfortassistenzsysteme erforderliche Umfeldsensorik langfristig die Verkehrssicherheit. Schließlich können die bereits im Fahrzeug befindlichen Radare, Kameras und Laserscanner von den Sicherheitssystemen mit genutzt werden. In ähnlicher Weise leisten auch zukünftige Sicherheitssysteme wiederum ihren Beitrag zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts und damit zu einer Effizienzsteigerung, wenn Unfallpräventionssysteme wie der aktive Fußgängerschutz derart verlässlich geworden sind, dass gewichtige passive Sicherheitsmaßnahmen ersetzt werden können. Das aus technischer Sicht hervorstechendste Merkmal der zuvor aufgeführten Sicherheits- und Komfortassistenzsysteme ist der aktive Fahreingriff. So wird beim Notbremsassistenten zur Beeinflussung der Fahrzeuglängsbewegung automatisch die Bremse betätigt, falls es aufgrund der Reaktionszeit des Fahrers für eine Warnung zu spät ist. Der Parkassistent wiederum steuert die elektromechanische Lenkung an und zirkelt damit selbständig in enge Parklücken. Noch sind die serienmäßigen Eingriffe entweder auf niedrige Geschwindigkeiten, geringe Intensitäten oder eine kurze Aktivierungsdauer beschränkt. Die nationalen und internationalen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten bei Fahrzeugherstellern und Automobilzulieferern zeugen allerdings vom Bestreben, langfristig über eine rein unterstützende Assistenzfunktion hinaus zu einer Teil-, Hoch- oder gar Vollautomatisierung zu gehen. Das erfordert allerdings die Aufhebung der zuvor aufgeführten Fahreingriffsbeschränkungen, sodass das volle Dynamikpotential des Fahrzeugs ausgeschöpft werden kann. Das Buch behandelt die Optimierung und Realisierung dieser aktiven Fahreingriffe sowie deren Zusammenspiel bei der Umsetzung von Sicherheits- und Komfortfunktionen unterschiedlicher Automatisierungsgrade. Im Fokus stehen hierbei ausgewählte mathematische Methoden und Verfahren aus dem Ingenieursbereich (Regelungstechnik) und der Informatik (Robotik), die eine hochgradige Relevanz für die behandelte Thematik aufweisen oder gar bereits erfolgreich in Serien- und Prototypensystemen zur Anwendung gekommen sind. Anhand ebendieser Anwendungen aber auch neuer Funktionen wird die methodische Umsetzung der Verfahren praktisch erläutert, wodurch parallel ein tiefer Einblick in die Herausforderungen aktueller Forschungssysteme gegeben wird.
Aktualisiert: 2023-03-27
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Daniel Kuncz stellt einen neuartigen Schaltvorgang vor, der die Synchronisation des Getriebes durch eine gezielt angeregte Antriebsstrangschwingung ermöglicht. Dadurch wird eine Verkürzung der Schaltzeit und eine Steigerung der Fahrleistung im schweren Nutzfahrzeug erreicht. Der Autor entwirft eine Motordrehmomentsteuerung, um die Schwingung im Antriebsstrang passend anzuregen. Durch eine Parameteridentifikation ist eine Adaption der Methode für eine große Anzahl von Fahrzeugvarianten möglich. Darüber hinaus adaptiert er die Dynamik der Kupplung und der Getriebeaktoren. Die Wirksamkeit und Vorteile der vorgestellten Methode weist der Autor in Fahrversuchen nach.
Aktualisiert: 2023-04-11
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Diese Arbeit beschreibt ein System, welches automatisiert Fahrstreifenwechsel auf der Autobahn durchführt. Die Längs- und Quertrajektorie werden hierbei kombiniert geplant.
Aktualisiert: 2022-12-07
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In dieser Arbeit wird die Trajektorienplanung für ein automatisiertes Fahrsystem behandelt. Es werden sowohl kontinuierliche, lokal konvergierende, als auch diskrete, global optimale Verfahren beschrieben. Es wird analytisch und im Experiment gezeigt, dass beide Ansätze für das automatisierte Fahren geeignet sind, wobei jeweils unterschiedliche Fahrsituationen abgedeckt werden. This work describes trajectory planning for autonomous driving. It treats continuous methods, which converge to a local optimum, as well as combinatorial methods, which are globally optimal. It is shown by analysis and experimentally, that both approaches are suitable for autonomous driving, but cover different driving situations.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Daniel Kuncz stellt einen neuartigen Schaltvorgang vor, der die Synchronisation des Getriebes durch eine gezielt angeregte Antriebsstrangschwingung ermöglicht. Dadurch wird eine Verkürzung der Schaltzeit und eine Steigerung der Fahrleistung im schweren Nutzfahrzeug erreicht. Der Autor entwirft eine Motordrehmomentsteuerung, um die Schwingung im Antriebsstrang passend anzuregen. Durch eine Parameteridentifikation ist eine Adaption der Methode für eine große Anzahl von Fahrzeugvarianten möglich. Darüber hinaus adaptiert er die Dynamik der Kupplung und der Getriebeaktoren. Die Wirksamkeit und Vorteile der vorgestellten Methode weist der Autor in Fahrversuchen nach.
Aktualisiert: 2023-04-11
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Ein hohes Potential, die Unfallzahlen zukünftig weiter zu reduzieren, wird der Unterstützung des Fahrers durch neue elektronische Zusatzeinrichtungen zugesprochen, den modernen Fahrerassistenzsystemen. So können bereits heute in Serie befindliche Notbremsassistenten überschlägig 28-prozentige Reduktion schwerer Unfälle mit Personenschaden vorweisen. Bei Lkw wird gar die Wirkung eines Spurhalteassistenten auf 49 Prozent weniger Unfälle durch Spurverlassen auf Autobahnen beziffert. Ungeachtet der Zahlen tritt beim emotionsgeprägten Autokauf allerdings häufig die Bequemlichkeit in den Vordergrund. Die seit einigen Jahren verfügbaren Komfortsysteme wie Einparkassistent und stop-and-go-fähiger Abstandsregeltempomat erfreuen sich immer größerer Beliebtheit und sind längst ein bedeutendes Differenzierungsmerkmal der Fahrzeughersteller geworden. Dabei subventioniert, als bemerkenswerter Nebeneffekt, die für die Komfortassistenzsysteme erforderliche Umfeldsensorik langfristig die Verkehrssicherheit. Schließlich können die bereits im Fahrzeug befindlichen Radare, Kameras und Laserscanner von den Sicherheitssystemen mit genutzt werden. In ähnlicher Weise leisten auch zukünftige Sicherheitssysteme wiederum ihren Beitrag zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts und damit zu einer Effizienzsteigerung, wenn Unfallpräventionssysteme wie der aktive Fußgängerschutz derart verlässlich geworden sind, dass gewichtige passive Sicherheitsmaßnahmen ersetzt werden können. Das aus technischer Sicht hervorstechendste Merkmal der zuvor aufgeführten Sicherheits- und Komfortassistenzsysteme ist der aktive Fahreingriff. So wird beim Notbremsassistenten zur Beeinflussung der Fahrzeuglängsbewegung automatisch die Bremse betätigt, falls es aufgrund der Reaktionszeit des Fahrers für eine Warnung zu spät ist. Der Parkassistent wiederum steuert die elektromechanische Lenkung an und zirkelt damit selbständig in enge Parklücken. Noch sind die serienmäßigen Eingriffe entweder auf niedrige Geschwindigkeiten, geringe Intensitäten oder eine kurze Aktivierungsdauer beschränkt. Die nationalen und internationalen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten bei Fahrzeugherstellern und Automobilzulieferern zeugen allerdings vom Bestreben, langfristig über eine rein unterstützende Assistenzfunktion hinaus zu einer Teil-, Hoch- oder gar Vollautomatisierung zu gehen. Das erfordert allerdings die Aufhebung der zuvor aufgeführten Fahreingriffsbeschränkungen, sodass das volle Dynamikpotential des Fahrzeugs ausgeschöpft werden kann. Das Buch behandelt die Optimierung und Realisierung dieser aktiven Fahreingriffe sowie deren Zusammenspiel bei der Umsetzung von Sicherheits- und Komfortfunktionen unterschiedlicher Automatisierungsgrade. Im Fokus stehen hierbei ausgewählte mathematische Methoden und Verfahren aus dem Ingenieursbereich (Regelungstechnik) und der Informatik (Robotik), die eine hochgradige Relevanz für die behandelte Thematik aufweisen oder gar bereits erfolgreich in Serien- und Prototypensystemen zur Anwendung gekommen sind. Anhand ebendieser Anwendungen aber auch neuer Funktionen wird die methodische Umsetzung der Verfahren praktisch erläutert, wodurch parallel ein tiefer Einblick in die Herausforderungen aktueller Forschungssysteme gegeben wird.
Aktualisiert: 2023-03-27
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Die Arbeit ist der regelungstheoretischen Betrachtung von mechanischen Systemen mit mehr Freiheitsgraden als Stellgrößen gewidmet.
Aktualisiert: 2022-12-07
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