Objectification of willingness to cooperate using the example of a lane change in the low speed range

Die zunehmende Automatisierung der Fahrzeuge verspricht viele Vorteile, wie die Reduktion von Emissionen oder einen erhöhten Komfort. Die Erwartungen der Bevölkerung an das automatisierte Fahren sind hoch. Demgegenüber stehen Ängste. Eine Herausforderung, die gerade in der Übergangsphase zum autonomen Fahren im Vordergrund steht, ist die Kommunikation im Mischverkehr zwischen menschlichen und automatisierten Fahrzeugen. Hierfür muss eine Lösung gefunden werden, damit das automatisierte Fahrzeug von den umgebenden Verkehrsteilnehmern verstanden und akzeptiert wird. Die Frage über den Umgang mit derartigen Situationen wurde bereits von mehreren Autoren aufgeworfen. Lösungsvorschläge in der Entwicklung von Fahrstrategien gehen in Richtung des kooperativen Fahrens, beleuchten dabei aber die psychologische Komponente zu wenig, zum einen die informelle aktive Kommunikation zwischen Menschen, zum anderen auch die Attribution während der Interaktion. Die vorliegende Arbeit liefert hierfür einen interdisziplinären Ansatz. Ziel ist es Handlungsempfehlungen für die Gestaltung einer verhaltensbasierten Fahrstrategie basierend auf psychologischen Erkenntnissen und Theorien geben. Ein Anwendungsbeispiel, das zu den komplexesten Szenarien auf der Autobahn gehört und ein erhöhtes Maß an koordinierter Abstimmung erfordert ist ein Fahrstreifenwechselszenario im Niedriggeschwindigkeitsbereich auf der Autobahn. Dieser wurde aus Einscherer- und Folgefahrerperspektive in drei Studien im Fahrsimulator beleuchtet. Im ersten Schritt wurde untersucht wie Menschen in einer derartigen Situation miteinander kommunizieren und wie dies jeweils aus beiden Perspektiven wahrgenommen wurde. Dabei wurde genauer analysiert, was in diesem Kontext eine eindeutige und kooperative Kommunikation ausmacht und wie dies anhand von Fahrparametern objektiviert werden kann.In einem zweiten Schritt wurden die Ergebnisse für den betrachteten Anwendungsfall in Form eines neuen Brems- und Spurwechselalgorithmus in die bestehende Verkehrssimulation integriert und mit den Ursprungsstrategien im Fahrsimulator verglichen. Diesmal lag der Fokus auf der Interaktion zwischen menschlichen und autonomen Fahrzeugen. Es zeigte sich, dass die neu entwickelten Strategien besser bewertet wurden. Die Studien unterstreichen die Wichtigkeit und Notwendigkeit psychologische Aspekte bei der Entwicklung von Algorithmen mit zu beachten, um eine höhere Verkehrssicherheit und Akzeptanz in der Bevölkerung zu schaffen.The increasing automation of vehicles promises many advantages, such as reduction of emissions or increased comfort. The public's expectations of automated driving are high. However, concerns and fears still remain. One challenge that is particularly important in the transition phase to autonomous driving is communication in mixed traffic between human and automated vehicles. A solution must be found to this challenge so that the automated vehicle is understood and accepted by the surrounding road users. The question of how to deal with such situations has already been raised by several authors. Suggestions for solutions in the development of driving strategies go in the direction of cooperative driving, but do not shed enough light on the psychological component, concerning the informal active communication between people, but also the attribution during the interaction. This paper provides an interdisciplinary approach. The aim is to give recommendations for action for the design of a behavior oriented driving strategy based on psychological findings and theories. One use case that is one of the most complex scenarios on the highway and requires an increased degree of coordinated alignment between drivers, is a lane change scenario in a low speed range. This was examined in three studies in the driving simulator from a merging and car following perspective. The first step was to investigate how people communicate with each other in such a situation and how this was perceived from the perspective of the cut in vehicle and the lag driver. In this context, it was analyzed in more detail what constitutes unambiguous and cooperative communication and how this can be objectified on the basis of driving parameters. In a second step, the results for the application in question were integrated into the existing traffic simulation in the form of a new brake and lane change algorithm and compared with the original strategies in the driving simulator. This time the focus was on the interaction between human and autonomous vehicles. It turned out that the newly developed strategies were better evaluated. These studies underline the importance and necessity to consider psychological aspects in the development of algorithms in order to create higher traffic safety and acceptance in the population

ERIKA - das Elektronische Rückmelde-Instrument über Kompetenzen Älterer

ERIKA - DAS ELEKTRONISCHE RÜCKMELDE-INSTRUMENT ÜBER KOMPETENZEN ÄLTERER ERIKA - das Elektronische Rückmelde-Instrument über Kompetenzen Älterer (Rights reserved) ( -

Kombinierte Längs- und Quertrajektorienplanung für automatisierte Fahrstreifenwechsel

Beschrieben wird ein System, welches automatisiert Fahrstreifenwechsel auf der Autobahn durchführt. Das System setzt hierbei als Sensorik zur Umfelderfassung nur mehrere Radar-sensoren und eine Monokamera voraus. Aufgrund der Zeitabhängigkeit der Umfeldobjekte ist es notwendig, anstatt einer Bahn y(x) eine Trajektorie x(t), y(t) zu planen. Zur Führung des Fahrzeugs besteht das System aus einer Trajektorienplanung und einer unterlagerten Regelung. Durch diese Trennung ist es möglich, die Neuplanungsrate geringer zu wählen, als dies bei einer klassischen Modellprädiktiven Regelung der Fall wäre. Zur Trajektorienplanung wurden zwei verschiedene Methoden entwickelt. Bei beiden Planungsmethoden ist die Trajektorie Ergebnis eines nichtlinearen Optimierungsproblems. Beide Planungen berücksichtigen durch ihre Gütefunktion die beschränkte Fahrzeugdynamik sowie weitere Komfortgrenzen. Zusätzlich berücksichtigen sie die Kollisionsfreiheit der Trajektorie und den Einfluss auf den rückwärtigen Verkehr. Bei der „Drei-Segment-Planung“ wird der Fahrstreifenwechsel in drei Segmente unterteilt. Das erste Segment beschreibt die Anfahrt zur Wechsellücke, das zweite den eigentlichen Fahrstreifenwechsel und im dritten findet die Weiterfahrt auf dem Zielfahrstreifen statt. Je nach Situation können einzelne Segmente entfallen. Im ersten und zweiten Segment wird die Trajektorie in Längs- und Querrichtung durch je ein Polynom fünften Grades beschrieben. Im dritten Segment wird die Längsführung durch den Abstandsregeltempomaten (Adaptive Cruise Control ACC) übernommen und die Quertrajektorie, in Form einer Matrix-Exponentialfunktion, sorgt für den Ausgleich der verbliebenen Querablage. Als Optimierungsvariablen dienen hierbei drei Parameter der Längstrajektorie. Die Quertrajektorie ergibt sich indirekt aus der Längstrajektorie. Die optimalen Werte der Optimierungsvariablen werden ohne Gradienteninformation mit Hilfe des Downhill-Simplex-Algorithmus bestimmt. Beim zweiten Verfahren „Spline-Planung“ besteht die Trajektorie aus vielen Polynomsegmenten dritten Grades. Dadurch ist es möglich, einen stetigen Verlauf der Beschleunigung zu erreichen. Die Nebenbedingungen wurden offline so eliminiert, dass sich die Abtastung auf eine Matrix-Multiplikation reduzieren lässt. Die Trajektorie ist in ihrer Form weitaus flexibler als beim ersten Verfahren, da pro Segment und Richtung eine Optimierungsvariable vorhanden ist. Die Form der Trajektorie wird im Wesentlichen durch die Gütefunktion festgelegt. Diese Gütefunktion ist stetig differenzierbar, so dass sich ein Gradient berechnen lässt. Dieser wird benutzt, um das Optimum mit Hilfe des L-BFGS-Algorithmus zu bestimmen. Beide Trajektorienplanungen wurden in einem Versuchsfahrzeug implementiert und intensiv getestet. Neben den Testfahrten auf dem August-Euler-Flugplatz in Griesheim wurde das System auch im realen Straßenverkehr erprobt. Beide Trajektorienplanungen ermöglichen komfortable und sichere Fahrstreifenwechsel auch in dichtem Verkehr auf der Autobahn. Sie sind zudem bei Bedarf auch in der Lage, den Fahrstreifenwechsel abzubrechen. Die Trajektorien beider Verfahren wurden von den Fahrern als komfortabel und angenehm beschrieben. Eine Abschätzung der Rechenzeit hat ergeben, dass beide Planungsmethoden in Echtzeit auf einem herkömmlichen Steuergerät ausführbar sind. Die Spline-Planung ist zwar etwas rechenzeitintensiver, jedoch auch deutlich flexibler und einfacher zu erweitern. Zudem ist es bei der Drei-Segment-Planung notwendig, Fallunterscheidungen durchzuführen, um die Anzahl der Segmente zu bestimmen. Diese Fallunterscheidungen sind ggf. nicht für jede Situation passend. Daher wird die Spline-Planung als langfristig tragfähiger betrachtet

Supra-maneuver, autonomous vehicle guidance in urban settings using the example of the project Stadtpilot

In der vorliegenden Arbeit wird ein System zur manöverübergreifenden autonomen Fahrzeugführung in realer städtischer Umgebung vorgestellt, das auf der praktischen Erfahrung aus der Teilnahme an der DARPA Urban Challenge beruht und im Projekt Stadtpilot weiter vertieft wurde. Die Analyse englisch- und deutschsprachiger Veröffentlichungen hat gezeigt, dass sich die autonome Fahrzeugführung bisher vorrangig auf ausgewählte Szenarien wie autobahnähnliche Umgebungen oder Geländefahrten und auf selektierte Fahrmanöver beschränkt hat. Das Verhalten der Fahrzeuge ergibt sich dabei meist durch eine Aneinanderreihung unterschiedlicher Fahrmanöver. Die Umgebungsbedingungen des Braunschweiger Stadtrings sind hingegen für ein ausschließlich manöverbasiertes autonomes Fahren aufgrund der hohen Anzahl an gefahrenen Fahrmanövern pro Streckenlänge sowie der großen Menge an verschiedenen Situationsvarianten sehr vielfältig. Ziel ist daher eine manöverübergreifende Optimierung aufeinanderfolgender Fahrmanöver sowie eine Kombination unterschiedlicher Konzepte zur Entscheidungsfindung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde dafür ein System zur Umsetzung von Fahrentscheidungen etabliert, das manöverübergreifend und unabhängig vom gewählten Verfahren zur Entscheidungsfindung Trajektorien in Bezug auf Krümmung und Krümmungsänderung optimiert. Die resultierenden Trajektorien minimieren im Vergleich zu klassischen Verfahren die Lenkaktivität und die Querbeschleunigung bei autonomen Fahrten. Die entwickelten Ansätze wurden mit den Versuchsfahrzeugen Caroline in der DARPA Urban Challenge und mit Leonie auf dem Braunschweiger Stadtring erfolgreich getestet. In einer Weltpremiere wurde Leonie im Oktober 2010 der Öffentlichkeit vorgestellt und befuhr ein Teilstück des Braunschweiger Stadtrings mehrfach autonom im alltäglichen Straßenverkehr. Das in dieser Arbeit vorgestellte System zur manöverübergreifenden autonomen Fahrzeugführung hat dazu einen entscheidenden Beitrag geleistet.This thesis introduces an approach for the supra-maneuver, autonomous vehicle guidance that realizes complex and precise autonomous driving maneuvers in real urban settings. The approach is based on the experience of the Technische Universität Braunschweig with its participation in the DARPA Urban Challenge and was enhanced within the ‘Stadtpilot’-project. The analysis of English and German publications and proceedings has shown that research on autonomous vehicles was up to now mainly focused on highway or off-road scenarios and selected driving scenarios. The behavior of the vehicles resulted from a sequence of different maneuvers. Compared to highly structured surroundings like highway scenarios, driving autonomously on Braunschweig’s inner ring road is too complex to fulfill all requirements with a single maneuver based approach due to its high frequency of driven maneuvers and the numerousness of varied situations. A combination of different approaches for the decision finding as well as a supra-maneuver optimization is therefore suggested. As a result, a method was introduced in the context of the ‘Stadtpilot’-project that generates curvature optimized trajectories independent from the way driving decisions are found. The trajectories minimize the steering activity and the lateral accelerations compared to established approaches. The developed method was tested successfully with the autonomous vehicle Caroline within the DARPA Urban Challenge and with Leonie on Braunschweig’s inner ring road. In a world premiere Leonie’s skills were presented in October 2010 to the public, while Leonie drove a section of Braunschweig’s inner ring road fully autonomously in normal traffic repeatedly. The introduced system of a supra-maneuver optimization of path-planned sections has contributed to this success significantly

Manoeuvre-based cooperative automation for partially, conditionally and highly automated driving

Bei der Entwicklung des teil- und hochautomatisierten Fahrens muss ein besonderer Fokus auf die Gestaltung des Zusammenwirkens des Fahrers mit der Automation bei der Fahraufgabenbearbeitung gelegt werden. Anderenfalls besteht die Gefahr, dass der durch die Automatisierung erhoffte Komfort- und Sicherheitsgewinn nicht erreicht wird. Basierend auf der Betrachtung von bekannten Problemen beim Einsatz einer hohen Automatisierung zielt die Arbeit auf eine Gestaltung einer Automation für das teil- und hochautomatisierte Fahren ab, die es ermöglicht, die Probleme im Zusammenwirken von Mensch und Automation zu vermeiden und einen signifikanten Komfort- und Sicherheitsgewinn zu erreichen. Der Ansatz der Arbeit zur Erreichung der Zielsetzung ist die kooperative Gestaltung des Zusammenwirkens von Fahrer und Automation. Dazu erfolgt eine ausführliche Auseinandersetzung mit der Idee der kooperativen Automation für das teil- und hochautomatisierte Fahren aus ingenieurwissenschaftlicher Perspektive. Dies umfasst die Darstellung des allgemeinen Konzeptes, dessen technische Konkretisierung, die Beschreibung von Ansätzen zur technischen Umsetzung sowie eine ausführliche Evaluierung. Kernelemente des Konzeptes der kooperativen Automation sind die gemeinsame Handlungsplanung und -ausführung sowie die Kompatibilität, welche die Passung der Automation mit dem Fahrer beschreibt. Die Strukturierung des Fahrtablaufes in einzelne Manöver nimmt dabei eine besondere Stellung ein. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Automationsfunktionalität. Daher ist die Zielsetzung hinsichtlich der Mensch-Maschine-Schnittstelle die Beschreibung von Konzepten und Methoden zur Bereitstellung verschiedenster Kommunikationsmöglichkeiten, nicht die Beschreibung der Ausgestaltung der Schnittstelle. Da die Ausgestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle einen erheblichen Einfluss auf die Wirkung der kooperativen Automation beim Fahrer hat, zielt die Arbeit auf die Bereitstellung eines möglichst großen positiven Wirkpotentials hinsichtlich der genannten Ziele ab. Als zentrales Ergebnis der Arbeit ergibt sich, dass eine kooperative Automation für das teil- und hochautomatisierte Fahren helfen kann, die Probleme im Zusammenwirken von Mensch und Automation zu vermeiden und einen signifikanten Komfort- und Sicherheitsgewinn zu erreichen.In the development of partially, conditionally, or highly automated driving the design of the coaction of driver and automation for the joint execution of the driving task has to be in focus especially. When no profound design of this coaction is done, the benefits sought as regards comfort and safety will not be achieved. Based on the analyses of well-known problems when employing high levels of automation, the thesis aims to design an automation for partially, conditionally, and highly automated driving, which allows for these problems in the coaction of human and automation to be avoided, and significant benefits in comfort and safety to be achieved. To attain this objective, the approach of this thesis is the cooperative design of the coaction of driver and automation. For this purpose, the idea of cooperative automation for partially, conditionally, and highly automated driving will be examined in detail from the perspective of engineering science. This comprises the elaboration of the general concept, the technical concretion of this concept, the development of approaches for the technical realisation, and a detailed evaluation. The core elements of the concept are the joint planning and execution of actions as well as the compatibility, which describes the fit of the automation with the driver. Apart from that, the structuring of the whole ride in several compatible manoeuvres will occupy an important position in the thesis. The focus of the thesis is on the automation functionality. Therefore, the objective with regard to the human-machine interface is the development of concepts and methods for providing several communication options, not the concrete design of the interface. Because the concrete design of the human-machine interface significantly influences the effect of the cooperative automation on the driver, the thesis aims to provide the largest possible positive impact potential regarding the avoidance of problems in coaction and the achievement of benefits in comfort and safety. The core result of the thesis is that a cooperative automation for partially, conditionally, and highly automated driving can help avoid the problems in the coaction of human and automation as well as achieve significant benefits in comfort and safety

Eine Referenzarchitektur für die assistierte und automatisierte Fahrzeugführung mit Fahrereinbindung

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

Probabilistische Vorhersage von Fahrstreifenwechseln für hochautomatisiertes Fahren auf Autobahnen

Die vorliegende Arbeit stellt ein Konzept zur zeitlichen Vorhersage von Fahrstreifenwechselmanövern auf Autobahnen für Systeme zur automatischen Fahrzeugführung vor. Derartige Systeme benötigen ein Verständnis der Fahrumgebung zur konfliktfreien und nachvollziehbaren Durchführung der Fahraufgabe. Dies beinhaltet die Wahrnehmung und Interpretation der Fahrumgebung zur Erkennung und Vorhersage von Fahrmanövern des umgebenden Verkehrs

Collision Warning in Urban Road Traffic Based on a Probabilistic Situation Analysis

Ein Unfallschwerpunkt im urbanen Straßenverkehr sind Kreuzungen, die im Fokus der Fahrerassistenzforschung stehen. In dieser Arbeit wird ein System vorgestellt, das mit Hilfe einer probabilistischen Situationsanalyse eine Kollisionswarnung an Kreuzungen ermöglicht. Hierzu werden Verfahren zur Fahrerwarnung verwendet, die eine entwickelte Fahrerintentionsvorhersage zur Erhöhung der Prädiktionsgüte nutzen. Das System verwendet ein Umfeldmodell, das auf einem gerichteten Graphen basiert, der aus digitalen Straßenkarten generiert werden kann. Dieser Graph enthält detaillierte Informationen wie Geschwindigkeitsbegrenzungen und Fahrstreifengeometrien. Den Kanten des Graphen werden sowohl das eigene Fahrzeug als auch andere Fahrzeuge zugeordnet, die mit Hilfe von Umfeldsensorik wahrgenommen werden. Ferner wird die prototypische Integration des Systems in ein Versuchsfahrzeug dargestellt. Neben der verwendeten Sensorik werden das genutzte HMI-Konzept sowie die entwickelte Systemarchitektur beschrieben. Die Intentionen des eigenen Fahrers und von Fahrern anderer Fahrzeuge im Kreuzungsbereich werden mit einem probabilistischen Netz prädiziert. Dieses Netz verwendet Informationen des Umfeldmodells, Fahrdynamikdaten sowie Fahrereingaben. Die Intentionsprädiktion wird in dieser Arbeit mit Studiendaten aus Realfahrten evaluiert. Die Fahrerintentionsvorhersage sowie die Informationen des Umfeldmodells und Fahrdynamikdaten werden genutzt, um mehrere zukünftige Entwicklungen einer Szene mit probabilistischen Erreichbarkeitsmengen zu bestimmen. Diese beschreiben alle Orte, die ein Fahrzeug zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit erreichen kann. Diese Mengen werden für relevante Fahrzeuge im Kreuzungsbereich ermittelt und überlagert, um Kollisionswahrscheinlichkeiten abzuleiten. Dieses Warnverfahren wird in einer Simulationsumgebung einem einfachen Verfahren gegenübergestellt, das ausschließlich die wahrscheinlichste Entwicklung einer Szene betrachtet.Major accident hotspots in road traffic are intersections that are in the focus of driver assistance systems research. In this publication a system is presented that warns drivers of possible collisions at intersections using a probabilistic situation analysis. For this purpose algorithms are used which utilize a driver intent prediction to enhance the quality of the situation analysis.The system uses an environmental model based on a graph that can be generated from digital map data. This graph includes detailed road information like dimensions of intersections, speed limits and the geometry of lanes. The driver's own vehicle as well as by sensors detected vehicles are matched to the edges of the model's graph. Furthermore, the prototypical integration of the system in a test vehicle is presented. Besides, the utilized sensors, the applied human machine interface concept and the developed system architecture are described.The intentions of the own vehicle's driver and of other vehicles' drivers within the intersection area are predicted with a probabilistic network. Therefore information of the environmental model, vehicle dynamic data and driver inputs are utilized. The developed intent prediction is evaluated in detail with data of a study that was processed with 30 subjects in real world driving.Derived from the driver intent prediction, the information from the environmental model and the vehicle dynamic data, multiple possible developments of a scene are determined using probabilistic reachable sets. These sets describe locations that can be reached by a vehicle at a certain time with a defined probability. They are determined for all relevant vehicles and intersected to obtain collision probabilities. Depending on these probabilities the driver is warned by several human machine interfaces. Using a simulation framework this method to warn the driver is compared to a simple warn method that only considers the most probable development of a scene

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

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

Verhaltensentscheidung für automatisierte Fahrzeuge mittels Arbitrationsgraphen

Automatisiertes Fahren verspricht die Sicherheit, den Komfort und die Effizienz des Straßenverkehrs zu verbessern und hat das Potenzial eine grundlegende Transformation der Mobilität anzustoßen. Neben der Wahrnehmung und Interpretation seines Umfelds muss ein automatisiertes Fahrzeug zuverlässig sichere und zeitlich konsistente Entscheidungen treffen – bspw. ob, wann und wie ein Fahrstreifenwechsel durchgeführt wird. Da es für viele Szenarien bereits spezialisierte Lösungsansätze zur Verhaltensplanung gibt, sollte die Verhaltensentscheidung in der Lage sein, diese sinnvoll miteinander zu kombinieren. Gleichzeitig muss sie robust gegen fehlerhafte Ausgaben oder gar Ausfälle einzelner Verhaltensoptionen sein. Schließlich sollte der Entscheidungsprozess transparent und nachvollziehbar sein, um einen effektiven Entwicklungsprozess zu ermöglichen. Daher wird in dieser Arbeit zunächst eine anwendungsunabhängige Systemarchitektur zur sicheren und robusten Verhaltensentscheidung vorgeschlagen. Diese setzt grundlegende Verhaltensoptionen in einem hierarchischen Arbitrationsgraphen zusammen und sichert dabei die Stellgrößen mittels Verifikation und diversen Rückfallebenen ab. Die jeweiligen Verhaltensbausteine übernehmen dabei die Situationsinterpretation und Verhaltensplanung, während generische Arbitratoren den Entscheidungsprozess realisieren. Anschließend wird diese Architektur auf den Kontext des automatisierten Fahrens angewandt und in Simulation evaluiert. Dabei planen die Verhaltensoptionen einzelne Fahrmanöver und geben diese als Trajektorien aus. Drei Verifikatoren prüfen diese auf Gültigkeit, Realisierbarkeit und Verkehrssicherheit. Stellt sich ein Fahrmanöver bspw. als unsicher heraus, greift die Arbitration auf Alternativoptionen und drei Rückfallebenen zurück, um weiterhin ein sicheres Verhalten zu erzeugen. Die Evaluation zeigt, dass die vorgestellte Methode auch bei hohen Ausfallraten ein sicheres und stabiles Fahrverhalten erzeugt. Die Entkopplung von Situationsinterpretation und Verhaltensentscheidung trägt außerdem zu einer transparenten und nachvollziehbaren Entscheidungsfindung bei. Dank konsequenter Modularität können vielfältige Methoden der Verhaltensplanung effizient und skalierbar miteinander kombiniert werden. Zudem ermöglicht der Bottom-Up Entwurf schnelles Prototyping und eine iterative Weiterentwicklung des Gesamtsystems