306 research outputs found

    Probabilistic situational analysis for an adaptive, automated longitudinal vehicle control system

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    Fahrerassistenzsysteme tragen heute bereits dazu bei, den Fahrkomfort und die Verkehrssicherheit zu steigern. Dabei sind die von Assistenzsystemen adressierten Bereiche der Fahraufgabe klar voneinander getrennt. So existieren Funktionen, die den Fahrer entweder bei der Längsführung, der Querführung innerhalb des Fahrstreifens oder bei Fahrstreifenwechseln unterstützen. Durch die modulare Entwicklung und Vermarktung solcher Systeme ist der Umfang der jeweils zugrunde liegenden Sensorik zur Umgebungserfassung gering und der Datenaustausch der Umfeldinformationen zwischen den Systemen noch minimal. Die zunehmende Verbreitung von Assistenzsystemen wird jedoch zu Integration bzw. steigender Vernetzung führen, sodass ein tieferes maschinelles Verständnis der Fahrsituation ermöglicht wird. Einen Beitrag dazu liefert diese Arbeit, in der Daten des Fahrzeugumfelds und des Fahrzeugs sowie des Fahrers zur Interpretation der Verkehrssituation in Verbindung gebracht werden. Ziel dieser Situationsanalyse ist es, Fahrmanöver des Fahrers zu erkennen und damit das Verhalten von Assistenzsystemen anzupassen. Dazu wird ein allgemeines Modell zur Erkennung von Fahrmanövern erarbeitet und am Beispiel einer automatisierten Längsführung für Fahrstreifenwechsel konkretisiert. Zur Qualitätssicherung, die besonders bei der Verwendung probabilistischer Verfahren eine Herausforderung darstellt, werden automatische Softwaretests eingesetzt. Damit ist es möglich, die Auswirkungen von Änderungen effizient, automatisiert und wiederholbar zu überprüfen. Die hierfür notwendige Infrastruktur wird im Rahmen dieser Arbeit bereitgestellt. Die Erkennung von Fahrstreifenwechseln wird abschließend in realen Versuchsfahrten untersucht. Das veränderte Verhalten des Längsführungssystems wird für verschiedene Ausprägungen eines Fahrstreifenwechsels in Simulationen demonstriert.Driver assistance systems contribute towards increasing driving comfort and improving road safety. The different aspects of the driving task addressed by assistance systems are clearly separated from one another. This means that there are separate functions assisting the driver with regard to longitudinal vehicle control, lateral vehicle control or when changing lanes. Due to modular development and the way that such systems are marketed, the number of environmental sensors for the given systems is still small and there is only little ambient data exchanged between the individual assistance systems. The increasing use of driver assistance systems in vehicles, however, will entail the integration of systems and will also lead to increased interconnection. This, in turn, will allow the systems to gather more detailed information about the current driving situation. This work contributes to the abovementioned development by illustrating how data of the vehicle environment, the vehicle itself and the driver can be used in a combined manner to interpret the traffic situation. The objective of this situational analysis is to detect maneuvers performed by the driver and to use this information to adapt the behavior of assistance systems. In order to do so, this thesis establishes a general model for detecting driving maneuvers, which is then implemented in an automated longitudinal vehicle control system for changing lanes. Quality assurance poses a particular challenge when employing probabilistic methods. This challenge has been responded to by using automated software tests allowing the effects of changes to be tested in an efficient, automated and repeatable manner. The infrastructure required therefore is provided in this thesis. Finally, the detection of lane-change maneuvers is examined in real road tests. The adapted behavior of the longitudinal vehicle control system for different types of lane changes is furthermore illustrated by means of simulations

    Conception, Design and Implementation of Assistance Functions for Taking Over Control from Highly Automated Driving

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    Die fortschreitende Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen führt zu einer kontinuierlichen Steigerung des Automatisierungsgrads aktueller Fahrzeuge.Während zum jetzigen Zeitpunkt Systeme bereits entweder die Quer- oder Längsführung zu einem großen Teil selbstständig ausführen können, kann durch die Zusammenführung dieser Funktionen in Zukunft ein erstes automatisiertes Fahrzeug dargestellt werden. Dass diese Prognose keine Fiktion, sondern ein realer Entwicklungstrend ist, zeigte die Darpa Urban Challenge bereits im Jahr 2007. In diesem Rennen traten zum ersten Mal Roboterfahrzeuge in einem stadtähnlichen Parcours gegeneinander an. Bis diese Neuerungen aus Forschung und Entwicklung über das Prototypenstadium hinausgehen, sind allerdings noch einige Hürden zu nehmen. Neben den offenen Fragestellungen, aus zulassungs- und haftungsrechtlicher Sicht, ergeben sich auch technologische Herausforderungen. Die Einführung von automatisierten Fahrzeugen in den Straßenverkehr wird daher zunächst schrittweise erwartet. Während bereits heutzutage teilautomatisierte Fahrfunktionen in Serienfahrzeugen eingesetzt werden, stellt die nächste Entwicklungsstufe eine zeitweise vollständige Automatisierung der Fahraufgabe in Aussicht. In dieser Zwischenstufe auf dem Weg zum vollautomatisierten Fahren wird ein Fahrzeug in definierten Situationen und für begrenzte Zeit die Fahraufgabe vollständig selbst übernehmen. Sobald eine Systemgrenze erkannt wird, fungiert der Fahrer als Rückfallebene und wird durch das Fahrzeug aufgefordert erneut die Kontrolle zu übernehmen. Diese Übergabe der Fahraufgabe aus hochautomaisiertem Fahrbetrieb stellt Fahrer allerdings vor eine bisher nie dagewesene Herausforderung. Zunächst soll ein vollständig abgelenkter Fahrer aus seiner Nebentätigkeit gelöst werden. Weiterhin muss er sich möglichst schnell auf die aktuelle Verkehrssituation einlassen, woraufhin die Übernahme der Kontrolle über das Fahrzeug erfolgen soll. Die Zeit die für diesen Vorgang verfügbar ist, hängt dabei auf der einen Seite von der vorhandenen Sensorik, auf der anderen Seite vom Fahrer selbst ab. Im Rahmen dieser Arbeit werden zunächst auf der Basis von theoretischen Modellen der Fahraufgabe, sowie der menschlichen Fahrzeugführung, Problematiken herausgearbeitet, welchen ein Fahrer in dieser Situation gegenübersteht. Aufbauend darauf werden Unterstützungsmechanismen konzeptioniert, ausgelegt und umgesetzt, welche den Fahrer in dieser Situation unterstützen. Die Unterstützungsmechanismen beziehen sich entsprechend der zu durchlaufenden Phasen auf die Übergabeaufforderung, eine Wahrnehmungsunterstützung und eine Querführungsassistenz nach der Übergabe der Fahraufgabe. In drei Studien im Fahrsimulator werden die Unterstützungsfunktionen mit naiven Probanden getestet. Die Umsetzung im Fahrsimulator ermöglicht in diesem Fall eine frühe Testphase mit untrainierten Probanden unter realitätsnahen Bedingungen. Mit Hilfe der Übergabeaufforderung, welche eine definierte Nebenbeschäftigung deaktiviert, konnte eine geringe Übergabedauer erreicht werden. Durch die Darstellung von zusätzlichen Elementen im Bereich des Kombiinstruments sollte der Fahrer daraufhin gut auf die bevorstehende Situation vorbereitet werden. Die subjektiv positive Bewertung des gezeigten Systems steht dabei einer verlängerten Übergabedauer gegenüber, welche durch einen Blick auf das Kombiinstrument hervorgerufen wird. Nach erfolgreicher Übergabe der Fahrzeugkontrolle wird ein Fahrer durch die umgesetzte Querführungsassistenz unterstützt, wodurch insbesondere in den ersten Sekunden ein signifikanter Einfluss auf die Querführung erzielt wird.The ongoing development of driver assistance systems leads to a continuous increase in the degree of automation of today’s vehicles. Whilst latest systems already carry out lateral or longitudinal guidance to a big amount, the combination of these functions will lead to the first automated car. The fact that this prediction is not fictive is known since at least the Darpa Urban Challenge in 2007. In this race robot cars competed against each other in an urban environment. However, until this point can be reached many challenges have to be faced. Next to unanswered questions dealing with responsibilities and licensing, even challenges in the field of technology have to be taken. Therefore the introduction of automated cars into the market, is expected to be carried out step by step. Whilst nowadays already partly automatic functions are being used in series cars, the next step will be automatic driving for specified time. In that intermediate step towards full automation, cars will handle the whole driving task for defined time and or situations. As soon as system boundaries are reached, the driver will be asked to take over control again. This handover of control from highly automated driving can be a hard challenge for the driver. First of all a totally distracted driver should be detached from his active task. After that he should recognize the traffic situation as fast as possible, followed by actions to take over control again. The available time for these actions depends on the one hand on the sensors of the car and on the other on the driver. This thesis starts with the basis of theoretical models of the driving task, as well as human driving behavior from which the challenges to face are being derived. On this basis strategies are designed and assembled which support the driver in these situations. The support strategies are designed according to the three phases that have to be carried out in these situations: take over signal, recognition of the traffic situation and lateral guidance assistance after the actual takeover. The support strategies are tested in three studies in a driving simulator with naive test subjects. By the use of a driving simulator the advantages of early and close to reality testing are taken. By using a takeover signal and thus deactivating the side task a low takeover time was reached. The support in the cognitive phase is carried out by the presentation of situation describing images. The subjective positive aspects of this cognitive support face the effect of longer takeover times, which are caused by the visual focusing of the images. After a successful takeover drivers are supported by the lateral guidance system, which especially for the first seconds leads to a significant influence on lateral guidance performance

    Eine Referenzarchitektur für die assistierte und automatisierte Fahrzeugführung mit Fahrereinbindung

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    Gegenstand der Arbeit ist die Entwicklung einer funktionalen Systemarchitektur, die den Anforderungen des assistierten, teilautomatisierten bis hin zum vollautomatisierten Fahrens gerecht werden soll. Dabei steht insbesondere die Architektur als wissenschaftliche Disziplin im Vordergrund, in der Entscheidungsalternativen erarbeitet und durch Abwägung der sich daraus ergebenden Konsequenzen bewertet und dokumentiert werden. Im ersten Schritt erfolgt eine Anforderungsanalyse, in der die funktionalen Systemanforderungen in Form notwendiger Fahrmanöver hergeleitet sowie relevante nichtfunktionale Anforderungen (insbes. Test- und Erweiterbarkeit) an die Architektur identifiziert werden. Darauf aufbauend erfolgt die Entwicklung der Referenzarchitektur auf Basis hybrider Robotik-Basisarchitekturen, beginnend mit einer Festlegung des 3-Ebenen Fahrzeugführungsmodelles nach Donges als zugrunde liegendes hierarchisches Abstraktionsmodell. Von besonderer Bedeutung dabei ist das Zusammenspiel zwischen deliberativen Systemelementen zur Zielerreichung einerseits und reaktiven Systemelementen zur schnellen Reaktion auf sich ändernde Situationsparameter andererseits. Als Ergebnis liegt ein hierarchisches Mehrebenensystem mit vier Systemebenen vor. Neben der Festlegung der Kontrollhierarchie wird zusätzlich der Informationsbedarf der Planungsmodule in Richtung des Umfeldmodells skizziert sowie die notwendigen Mensch-Maschine-Schnittstellen zur Fahrereinbindung

    Methoden und Ansätze für die Entwicklung und den Test prädiktiver Fahrzeugregelungsfunktionen

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    In dieser Arbeit werden das aktuelle Vorgehen und die Prozesse in der automobilen Produktentwicklung sowie die etablierten Methoden für die Entwicklung, Verifikation und Validierung von Fahrzeugregelungsfunktionen analysiert. Dem wird eine Taxonomie und Analyse aktueller Serienanwendungen und Forschungskonzepte gegenüber gestellt. Ziel ist es, durch eine ganzheitliche Betrachtung die aktuellen Rahmenbedingungen und Herausforderungen bei der Entwicklung innovativer Funktionen für die Automatisierung der Fahraufgabe zu identifizieren. Auf dieser Grundlage wird ein neuartiges Konzept für die Entwicklung und den Test prädiktiver Fahrzeugregelungsfunktionen erarbeitet. Das Kernstück des entwickelten Konzepts stellt die Reactive-Replay Methode dar. Sie ermöglicht eine enge Verzahnung von Erprobungsfahrten in der realen Welt mit der Ausführung der entwickelten Fahrzeugfunktion innerhalb einer Simulationsumgebung. Die adaptive Wiedergabe von während der Erprobung aufgezeichneten Daten des fahrzeuginternen Kommunikationsnetzes ermöglicht einen nahtlosen Übergang von der realen Welt im Fahrzeug in die Simulation im Büro. Auf diese Weise können in der Realität aufgetretene Situationen und Szenarien detailliert und unter Laborbedingungen untersucht und für Tests wiederverwendet werden. Darüber hinaus ermöglicht dieser Ansatz eine effiziente Generierung valider Testszenarien, die durch ihre Vielfältigkeit und Varianz zu einer verbesserten Testabdeckung beitragen. Um die entwickelte Methode systematisch in den produktiven Alltag der Funktionsentwicklung zu integrieren, wird ein schlankes, iteratives Vorgehen zur prozessualen Integration der Reactive-Replay Methode vorgeschlagen. Die Verifikation in der Simulationsumgebung wird so mit der Validierung in der Fahrzeugerprobung gekoppelt. Dies unterstützt die frühzeitige und durchgängige Qualitätsbewertung der entwickelten Fahrzeugfunktion. Weiter wird eine Methode zur kontinuierlichen Überprüfung von Anforderungen während der Simulationsausführung untersucht. Ein Ansatz zur effizienten Auswahl von Testszenarien auf Basis der innerhalb eines Szenarios erreichten Parameterüberdeckung rundet die Arbeit ab

    Bildung eines vernetzten Logistik- und Simulationszentrums

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    Das Forschungsvorhaben "Bildung eines vernetzten Logistik- und Simulationszentrums" (DFG-gefördertes Innovationskolleg) wurde an der TU Chemnitz von 1996-2000 erfolgreich bearbeitet. Erklärtes Ziel war der Aufbau eines Kompetenz- und Dienstleistungszentrums für Logistik und Simulation zur Realisierung eines an den Erfordernissen von KMU ausgerichteten, ganzheitlich integrierten und um die Einbeziehung von Humanpotentialen erweiterten Planungs-, Produktions- und Steuerungsansatzes. In den Teilprojekten: - Integriertes vernetztes Datenmanagement (Prof. Förster) - Simulationsgestützte integrierte Fabrikplanung (Prof. Wirth) - Simulationsgestützte integrierte Steuerung des Fabrikbetriebes (Prof. Petermann, Prof. Stanek) - Humanpotentialintegrierte Fabrikplanung und -steuerung (Prof. Enderlein) - Integration von Simulationssystemen zur Fabrikplanung und -steuerung (Prof. Köchel) wurden die Zielsetzungen 1. Aufbau und prototypische Realisierung eines Planungs-, Steuerungs- und Simulationssoftwarepools als Kern des Kompetenzzentrums 2. Auskopplung und Integration von Softwaresystemen und -komponenten zu Low-cost-Lösungen für typische Planungs- und Betreiberaufgaben bearbeitet und erfolgreich realisiert

    Konzeption einer Komponentenarchitektur für prozessorientierte OLTP- & OLAP-Anwendungssysteme

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    Prozessorientierte Data-Warehouse-Systeme (DWH-Systeme) stellen, im Vergleich zu klassischen DWH-Systemen, neben entscheidungsunterstützenden Daten zum Ergebnis von Geschäftsprozessen auch Daten zu deren Ablauf bereit. Sie sind dabei auf zwei wesentliche Szenarien ausgerichtet: Das erste Szenario hat die Bereitstellung multidimensionaler, prozessbezogener Daten zum Ziel, mit denen die Gestaltung von Prozessen unterstützt werden kann. Das zweite Szenario hat die Datenbereitstellung und die Entscheidungsfindung mit niedriger Latenz zum Ziel. Es ist auf steuernde Maßnahmen in laufenden Prozessinstanzen ausgerichtet. Zur Unterstützung beider Szenarien wird im vorliegenden Beitrag ein Architekturkonzept für prozessorientierte OLTP- & OLAP-Anwendungssysteme, auf der Basis von Komponenten, vorgeschlagen. Das Architekturkonzept berücksichtigt dabei neben der Realisierung der Funktionen eines prozessorientierten DWH-Systems auch deren Integration mit Funktionen operativer Teilsysteme sowie Funktionen zur automatisierten Entscheidungsfindung. Weitere im Architekturkonzept berücksichtigte Anforderungen sind die zeit- und bedarfsgerechte Informationsversorgung heterogener Nutzergruppen sowie die flexible Anpassbarkeit an Veränderungen in Geschäftsprozessen

    Jahresbericht 2007 Institut für Angewandte Informatik

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