Automatisiertes Fahren & Fahrerassistenz

Die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen und vor allem hoch- und vollautomatisierten Fahrzeugen gehört zu den aktivsten Bereichen in der heutigen Fahrzeugforschung. Die Automatisierung von Fahrzeugen trägt einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr bei und eröffnet neue Möglichkeiten für die Einführung moderner Mobilitätskonzepte.

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Klaus Dietmayer
Raum: 41.2.222
Telefon: +49 (0)731 50 26302
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Um das Ziel der vollständigen Automatisierung von Fahrzeugen zu erreichen, werden am Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik neue Methoden und Algorithmen entwickelt, die ein zuverlässiges Fahren auch in komplexen Szenarien ermöglichen. Dies umfasst neue Ansätze zur Umgebungserfassung, zur Eigenlokalisierung des Fahrzeugs, zur Analyse der aktuellen Verkehrssitation und der darauf basierenden Handlungs- und Trajektorienplanung, bis hin zur Erforschung neuer Verfahren zur effizienten Absicherung automatisierter Fahrzeuge. Zusätzlich unterhält das Institut zwei Versuchsträger, die eine Erprobung und Demonstration der Verfahren unter realistischen Bedingungen ermöglichen.

Innenansicht eines Versuchsträgers

Versuchsträger

Das Institut hat aktuell zwei Versuchsträger (AV-MRM-1 in dunkelgrau und AV-MRM-2 in weiß), die neben der Erlaubnis auch die technischen Voraussetzungen zum automatisierten Betrieb auf öffentlichen Straßen besitzen. Hierzu wurden die Versuchsträger mit zwei handelsüblichen, linuxbasierten PCs sowie einem Echtzeitsystem für die sicherheitskritischen Anwendungen ausgestattet. Basierend auf dem weiter unten erläuterten Sensorkonzept wird die Umgebung erfasst und darauf aufbauend Entscheidungen getroffen, sowie anschließend eine zu fahrende Trajektorie berechnet und an den Regler ausgegeben. Alle hierfür nötigen Softwaremodule werden am Institut entwickelt und erprobt.

Sensorkonzept

Das Sensorkonzept unserer Versuchsträger beinhaltet eine 360°-Rundumsicht basierend auf Kameras, Radarsensoren und Laserscanner. Die unterschiedlichen Sensoren bieten hierbei nicht nur sich gegenseitig ergänzende Sichtbereiche, sondern basieren auch auf komplett unterschiedlichen Messprinzipien. Die Aufgabe der Sensorfusion besteht nun darin, die jeweiligen Stärken der einzelnen Sensoren in unterschiedlichen Bereichen optimal zu nutzen um ein verbessertes Gesamtbild der Umgebung zu erstellen.

Versuchsträger
Sensorkonzept basierend auf LIDAR, RADAR und Kameras

Software-Module

Die zum Betrieb unser automatisierten Versuchsfahrzeuge notwendigen Software-Module wurden in unserer Gruppe eigenständig entwickelt und werden fortlaufend verbessert. Die Darstellung zeigt die grundsätzliche Architektur der Module und des Informationsflusses.

Grundsätzliche Architektur der Software-Module

Wir nutzen als Sensoren Stereo- und Monokameras, Radarsensoren unterschiedlicher Auflösung und Reichweite sowie verschiedene Lidarsensoren. Weitere Informationsquellen sind eine hochgenaue attributierte digitale Karte mit Lokalisationsmerkmalen sowie ein GPS-System, auf dessen Basis die genaue Position des eigenen Fahrzeugs in der Karte im Lokalisationsmodul ermittelt wird. Aus allen Eingangskanälen wird dann ferner unter Nutzung von Grid-Mapping Methoden, Multi-Objekt Tracking Verfahren und Klassifikationsverfahren das aktuelle Dynamische Umgebungsmodell um das eigene Fahrzeug ermittelt, in dem jeder Verkehrsteilnehmer durch ein eigenes dynamisches Modell mit aktuellem dynamischen Zustand (Ort, Geschwindigkeit, etc.), Klassenzugehörigkeit (PKW, Fußgänger, etc.) sowie einer örtlichen Referenzierung zur digitalen Karte (Spurzuordnung, etc.) repräsentiert ist. Das darauf aufbauende Modul zum Szenenverständnis ermittelt dann Implikationen zwischen den Objekten. Beispielsweise stellt ein Fußgänger an einen Fußgängerüberweg eine besondere Situation dar. Die Situationsprädiktion versucht dann die wahrscheinliche zeitlich Entwicklung der Situation vorherzusagen, um darauf aufbauend die Handlung des automatisierten Fahrzeugs nach den Kriterien Sicherheit und Komfort zu planen. Die Trajektorien-Planung ermittelt dann eine sichere ausführbare Fahrzeugtrajektorie, die von den unterlagerten Fahrzeugregelung ausgeführt wird.

Softwarearchitektur

Teststrecke

Das Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik verfügt über eine Erlaubnis die Versuchsträger autonom im öffentlichen Straßenverkehr zu betreiben. Dies ermöglicht den Versuchsträger im realen Umfeld zu entwickeln und testen.

Als Teststrecke haben die Mitarbeiter des Instituts sowohl urbane Abschnitte innerhalb des Universitätsgebiets, als auch ländliche Teilstrecken ausgewählt. Mit dieser Strecke wird ein großes Spektrum an Herausforderungen, wie zum Beispiel die Durchfahrt von Kreisverkehren und Kreuzungen, das korrekte Verhalten an Zebrastreifen und Ampeln, sowie die Einhaltung von vorgeschriebenen Geschwindigkeitsbegrenzungen abgedeckt. Die Abbildung rechts zeigt die Teststrecke mit Markierungen an den jeweiligen Herausforderungen.

Teststrecke des Instituts

Videos

Seit dem Jahr 2014 ist das Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik in der Lage die oben beschrieben Strecke erfolgreich im automatisierten Betrieb zu fahren. Im Video rechts wird eine Fahrt des Versuchsträgers AV-MRM-1 auf dieser Strecke gezeigt.

Weitere Videos sind unter den folgenden Verlinkungen zu finden:

Autonome Fahrt auf der Teststrecke des Instituts

Presse

Das Anwendungsfeld Autonomes Fahren und Fahrerassistenz ist in den letzten Jahren regelmäßig in der lokalen als auch der überregionalen Presse vertreten und es entstanden darüber hinaus mehrere TV-Beiträge.

 

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