Segmentübergreifende Bahnplanung mittels eines analytischen Optimierungsverfahrens für die autonome Fahrzeugführung auf dem Braunschweiger Stadtring

Mit dem Projekt Stadtpilot stellt sich die TU Braunschweig der Herausforderung, autonom in der komplexen Umgebung des Braunschweiger Stadtrings zu fahren. Die besonderen Umgebungsbedingungen stellen höchste Anforderungen an die einzelnen Teilmodule und damit auch an die Bahnplanung. Im Rahmen des Projekts ist ein neuartiges analytisches Optimierungsverfahren entwickelt worden, das segmentübergreifend krümmungs- und krümmungsänderungsoptimierte Trajektorien mit dem Ziel berechnet, eine für die Gesamtstrecke fahrdynamisch optimierte Sollbahn zu ermitteln. Damit werden gleichzeitig die Spurtreue und der Fahrkomfort erhöht. In dieser Arbeit wird der Algorithmus vorgestellt und die Wirksamkeit anhand eines typischen Fahrmanövers präsentiert

Entwicklungsbegleitendes Simulations- und Testkonzept für autonome Fahrzeuge in städtischen Umgebungen

Das Projekt "Stadtpilot" hat das Ziel, aufbauend auf den Erfahrungen der DARPA Urban Challenge den Braunschweiger Stadtring vollständig autonom zu befahren. Im Rahmen des Projektes wird zur Gewährleistung der Sicherheit im öffentlichen Straßenverkehr ein entwicklungsbegleitendes Simulations- und Testkonzept umgesetzt. Das Konzept beinhaltet die Definition von festen Grundsätzen, die sowohl für die einzelnen Komponenten und ihre Bestandteile als auch für das Gesamtsystem erfüllt sein müssen. Neben der manuellen Erzeugung von Testfällen wird die automatisierte Evaluierung und Testfallgenerierung vorgestellt, in die insbesondere definierte Gütemaße und explizit zugelassene Fehlertoleranzen einfließen. Dadurch wird schon in einer sehr frühen Phase die Entwicklung robuster Module gefördert. Das Testkonzept wird ergänzt durch eine Verkehrssimulation. Dabei entstehen aus dem simulierten Verkehrsfluss kontinuierlich neue Testszenarien, so dass die Testtiefe nochmals erhöht werden kann. Erst wenn das System durch ein solches Testkonzept ausgereift ist, kann eine Erprobung unter realen Bedingungen erfolgen

Effiziente systematische Testgenerierung für Fahrerassistenzsysteme in virtuellen Umgebungen

Im Fokus dieses Beitrags steht die Entwicklung eines Testkonzepts, welches dazu geeignet ist, mit Hilfe von systematisch-erzeugten virtuellen Testszenarien verschiedene Fahrerassistenzsysteme effizient zu testen und validieren. Um die Anwendbarkeit und zugleich den Nutzen des Testkonzepts beurteilen und sukzessive optimieren zu können, wird das Testverfahren praxisnah angewendet. Hierzu werden exemplarisch aus den beiden Forschungsprojekten UR:BAN-KA und Stadtpilot verschiedene Teilfunktionen herangezogen. Das Konzept testet die Assistenzsysteme durch eine Vielzahl von verschiedenen Szenarien, die sich hinsichtlich einzelner Faktoren voneinander unterscheiden. Hierzu gehören unter anderem verschiedenste Straßengeometrien und -topologien, Verkehrssituationen sowie Umwelteinflüsse. Die einzelnen Parameter der Szenarien werden durch kombinatorische Verfahren variiert und auf diese Weise redundanzarme effiziente Testfälle erzeugt. Das Konzept umfasst ebenfalls eine simulationsgestützte automatisierte Testdurchführung und -auswertung. Realtests können durch das Testkonzept nicht vollständig ersetzt werden, jedoch ist es möglich, die Anzahl der notwendigen Realtests erheblich zu reduzieren. Somit können schon zahlreiche Tests in einer frühen Phase der Entwicklung durchgeführt und die Qualität der Systeme verbessert werden

Stadtpilot: First Fully Autonomous Test Drives in Urban Traffic

The Stadtpilot project aims at autonomous driving on Braunschweig's inner city ring road. For this purpose, an autonomous vehicle called "Leonie" has been developed. In October 2010, after two years of research, "Leonie's" abilities were presented in a public demonstration. This vehicle is one of the first worldwide to show the ability of driving autonomously in real urban traffic scenarios. This paper describes the legal issues and the homologation process for driving autonomously in public traffic in Braunschweig, Germany. It also dwells on the Safety Concept, the system architecture and current research activities

A comprehensive description of a model-based, continous development process for AUTOSAR systems with integrated quality assurance

Der AUTOSAR-Standard definiert neben einer durchgängig werkzeuggestützten und modellbasierten Methodik zur Entwicklung von Steuergeräte-Software eine technische Infrastruktur als standardisierte Steuergeräte-Basissoftware zur Implementierung dieser Systeme im Automobil. Die wesentlichen Herausforderungen in der Entwicklung automotiver Systeme ergeben sich dabei nicht nur aus der stetig steigenden Menge korrekt umzusetzender Funktionalität, sondern auch aus der wachsenden Anzahl zusätzlich zu erfüllender Qualitätsanforderungen, wie z.B. Sicherheit, Performanz oder Kosten. Die Integration von Ansätzen zur frühzeitigen, Entwicklungsphasen begleitenden Überprüfung von Korrektheits- und Qualitätskriterien kann dabei maßgeblich zur Beherrschbarkeit der Komplexität dieser Systeme beitragen. Es wird ein entsprechend durchgängig werkzeuggestützter und modellbasierter Entwicklungsprozess, basierend auf dem V-Modell sowie dessen Integration in die AUTOSAR-Methodik definiert. Neben der Überprüfung der funktionalen Korrektheit durch systematische Testverfahren sieht das erweiterte Prozessmodell die Bewertung beliebiger Qualitätskriterien für das zu entwickelnde System vor. Es wird beschrieben, wie insbesondere im AUTOSAR-Kontext der Entwurf der Systemarchitektur die hierfür entscheidende Design-Phase darstellt und als Grundlage für Qualitätsabschätzungen durch Architektur-Evaluation dienen kann. Die Vorgehensweise in den einzelnen Entwicklungsschritten wird detailliert anhand einer umfangreichen, vollständig AUTOSAR-konformen Fallstudie, bestehend aus einem vereinfachten PKW-Komfortsystem, demonstriert. Die durchgängige Toolkette umfasst alle Phasen von der Anforderungsspezifikation bis zur Implementierung auf einem prototypischen Hardware-Demonstrator bestehend aus vier über CAN vernetzten Steuergeräten und HIL-Schnittstellen für die Testdurchführung. Es wird auf ausgewählte Implementierungsdetails, notwendige Workarounds und Besonderheiten der prototypischen Umsetzung eingegangen.The AUTOSAR standard defines a seamless tool supported and model based methodology for ECU software design and engineering. Furthermore, the standard specifies a technical infrastructure by means of standardized basic software modules for ECU networks, serving as a uniform implementation platform for AUTOSAR systems. The major challenges in automotive systems development not only arise as a result of the contiuously growing amount of functionality to be realized correctly, but also from the increasing number of quality requirements to be taken into account, e.g. safety, performance, and costs. The integration of approaches for early checking of correctness and quality criteria accompanying the different development phases makes a significant contribution towards coping with the complexity of such systems. We describe such a model based development process and a corresponding tool chain based on the V-modell and its embedding into the AUTOSAR methodology. For the validation of functional correctness systematic testing approaches are applied, and for quality criteria according evaluation methods are used. We discuss that especially in the context of AUTOSAR, the phase of architectural system design is crucial for the quality properties of the system under development, and to what extent architecture evaluation can be used for quality estimation. The practices in the different development steps are illustrated in detail by means of a comprehensive, AUTOSAR compliant case study, i.e. a body comfort system. The tool chain proposed comprises all development stages, starting from the requirements specification, and concluding with the system implementation on a hardware demonstrator prototype. The demonstrator consists of ECUs coupled via CAN, as well as HIL interfaces for test case applications. We give detailled insights in selected impl. issues, workarounds required, and the configuration steps needed for the AUTOSAR operating system. A discussion of the pro's and con's regarding the potential of AUTOSAR concludes

Kooperative Optimierung von Lichtsignalsteuerung und Fahrzeugführung

Notwendige Halte an Lichtsignalanlagen und die damit verbundenen Brems- und Beschleunigungsvorgänge beeinflussen wesentlich die Emissionen des städtischen Kraftfahrzeugverkehrs. Weniger Halte bedeuten daher neben einem gleichmäßigeren Verkehrsfluss und weniger Wartezeitverlusten auch geringere Auswirkungen auf die Umwelt. Der Beitrag stellt ein kooperatives System aus Assistenzsystem und Lichtsignalsteuerung, dessen Komponenten und die zur Anwendung kommenden Verfahren vor, das auf die positive Beeinflussung des Verkehrsablaufs an Knotenpunkten städtischer Netze zielt. Dabei werden erste Ergebnisse der Umsetzung dargestellt. Ferner erfolgen eine Übersicht der vorgesehenen Untersuchungen sowie ein Ausblick auf die erwarteten Potentiale des Systems

Der Stadtpilot: autonomes Fahren auf dem Braunschweiger Stadtring

Autonomes Fahren wurde auf Autobahnen seit Anfang der neunziger Jahre in verschiedenen Projekten erforscht. Einen neuen Höhepunkt erreichte die Forschung an autonomen Fahrzeugen durch die DARPA Urban Challenge 2007. Erstmals stellte sich damit die Forschung der Herausforderung, autonomes Fahren auf eine stadtähnliche Umgebung zu übertragen. Die TU Braunschweig hat erfolgreich mit dem Forschungsfahrzeug Caroline an der DARPA Urban Challenge teilgenommen und qualifizierte sich zusammen mit 11 der ursprünglich 89 Teams für das Finale der Urban Challenge. Die gesammelten Erfahrungen im Bereich des Autonomen Fahrens werden gegenwärtig in einem Folgeprojekt mit dem Namen Stadtpilot vertieft. Ein Zusammenschluss aus drei Fachbereichen der TU hat sich zum Ziel gesetzt, den Braunschweiger Stadtring autonom zu befahren. Im Rahmen dieses Beitrages werden die grundlegenden Szenarien und Inhalte des Projektes dargestellt. Der Beitrag beschreibt die besonderen Herausforderungen des Stadtringszenarios an das System und die einzelnen Module