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Entwicklung eines Modells zur fahrerzentrierten Beschreibung der Integralen Fahrzeugsicherheit. Fallstudie: Car-to-Car und Car-to-Infrastructure Kommunikation
The number of fatal car accidents has been substantially reduced in the
past decades with the introduction of passive safety systems. Passive
safety measures have though today reached a level of saturation regarding
their use for passenger protection. Therefore an increasing number of
driver assistance and active safety systems are being developed to further
reduce the amount of accidents or their severity. The combination of driver
assistance systems with active and passive safety systems is referenced as
integrated safety (IS) in the context of this work. A key requirement for
the realization of IS systems is the ability of the car to autonomously
recognize its environment. Through these mechanisms the vehicle is able to
interpret traffic situations and assist the driver where applicable.
Because both, the driver and the vehicle, might now concurrently initiate
driving tasks, conflicts might arise during their execution. Existing
research regarding models of driver, vehicle and environment do not address
these issues.Accordingly, the goal of this work is to define a generic,
driver-centric model for IS. The model components - driver, vehicle,
environment and driving tasks - are systematically classified and analyzed
regarding the interdependencies within the information flow. Input variable
of this model is among others the driving conditions which can be either
"normal", "critical", "accident unavoidable", "accident" and "post crash".
Finally the architecture for context-sensitive allocation of driving tasks
is derived. Afterwards the driver-centric model of the IS is applied in a
case study. Car-to-car and car-to-infrastructure communication is selected
for this study as it offers certain advantages over other sensor systems
regarding the recognition channel into the vehicle.Furthermore the
driver-centric model is evaluated empirically based on a study conducted in
a driving simulator which replicates the integral safety functions
developed in this work. The study examines the theory of context-sensitive
allocation of driving tasks. Additionally the effectivity regarding vehicle
safety and user acceptance of the developed applications according to the
model are validated. A driving simulation is selected for the empirical
study because not even all situations and driving conditions could verify
in real environments. Afterwards a verification of the driver-centric model
is done.Finally a set of guidelines for the application of the IS model is
derived. The goal of these guidelines is to deliver an applicable aid
during the specification of next-generation IS systems.Durch Systeme der passiven Sicherheit konnte in den letzten Jahrzehnten die
Zahl der tödlichen Unfälle maßgeblich gesenkt werden. Maßnahmen der
passiven Sicherheit erreichen bezüglich des Insassen- und Partnerschutzes
nun mehr eine Sättigung der Effektivität. Aus diesem Grund werden zunehmend
Systeme der Fahrerassistenz und der aktiven Fahrzeugsicherheit entwickelt,
um Unfälle zu vermeiden bzw. Unfallfolgen weiterhin zu senken. Die
Kombination aus Fahrerassistenz, aktiver und passiver Fahrzeugsicherheit
wird im Kontext dieser Arbeit als Integrale Fahrzeugsicherheit (IS)
bezeichnet.Um Systeme der IS realisieren zu können, muss das Fahrzeug
selbsttätig das umgebende Umfeld wahrnehmen können. Damit ist das Fahrzeug
fähig Verkehrssituationen zu interpretieren und gegebenenfalls Fahraufgaben
zu übernehmen. Da nun Fahrer und Fahrzeug durch das Konzept der IS
Fahraufgaben ausführen können, kann es zu Konflikten bei der
Fahraufgabenausführung kommen.Bisherige Untersuchungen zu
Fahrer-Fahrzeug-Umfeld Modellen zeigen diesen Sachverhalt jedoch nicht auf.
Aus diesem Grund ist das Ziel der vorliegenden Arbeit ein
allgemeingültiges, fahrerzentriertes Modell für die Integrale
Fahrzeugsicherheit zu entwickeln und zu beschreiben. Die Modellkomponenten
- Fahrer, Fahrzeug, Umfeld und Fahraufgabe - werden dafür systematisch
klassifiziert und Wechselwirkungen zur Beschreibung des Informationsflusses
zwischen den Modellkomponenten werden analysiert. Schlussendlich wird das
Konstrukt der kontextadaptiven Fahraufgabenallokation abgeleitet.
Anschließend wird das fahrerzentrierte Modell zur Beschreibung der IS
anhand einer Fallstudie angewendet. Dazu wird die Car-to-Car und
Car-to-Infrastructure Kommunikation gewählt, da diese wesentliche Vorzüge
für den Wahrnehmungskanal des Fahrzeuges bietet.Weiterhin wird das
fahrerzentrierte Modell anhand einer Fahrsimulatorstudie empirisch
überprüft. Dazu werden die in der Fallstudie entwickelten Funktionen in die
Fahrsimulation überführt. Die Studie untersucht die zur kontextadaptiven
Fahraufgabenallokation aufgestellten Thesen im Rahmen des Modells der IS.
Weiterhin werden die fahrsicherheitliche Wirkung und die Nutzerakzeptanz
der mit Hilfe des Modells aufgestellten Funktionen geprüft. Zur empirischen
Überprüfung des fahrerzentrierten Modells wird die Simulation gewählt, da
nicht alle Situationen und Fahrzustände in der Realität überprüft werden
können. Nach Überprüfung der Wirksamkeit wird eine Verifikation des Modells
durchgeführt.Abschließend wird ein Leitfaden zur Anwendung des Modells der
IS abgeleitet. Ziel des Leitfadens ist es, eine Hilfestellung bei der
Spezifikation neuer Systeme der IS zu geben
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