Kooperative und intrinsisch korrekte Regelung von Fahrzeugen in variablen Umgebungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Matthias Althoff; Professor Dr. Frank Köster; Professor Dr.-Ing. Olaf Stursberg
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273142721

Während die Weiterentwicklung von Fahrerassistenzsystemen für einzelne Fahrzeuge zum automatisierten Fahren mittlerweile Teil der Agenda mehrerer Fahrzeughersteller geworden ist, sind sich Experten einig, dass sich die vorhersehbaren Vorteile des automatisierten Fahrens nur bei Berücksichtigung von Fahrzeugkooperation voll entfalten können: Die Verbesserung des Verkehrsflusses, die Vermeidung von Staus und Unfällen sowie das Entfallen der Überwachungsfunktion für Fahrzeuginsassen erfordert die Abstimmung der Verkehrsteilnehmer aufeinander. Daraus folgen zwei wesentliche Herausforderungen: (i) Die rechtzeitige Ermittlung von Fahrtrajektorien, so dass diese bei Berücksichtigung der Umgebung unter den kooperierenden Fahrzeugen abgestimmt sind; (ii) die Garantie sicheren Fahrverhaltens durch Ausschluss von potentiell zu Kollisionen führenden Trajekorien sowie die Ausnutzung von Kooperation zur Prädiktion und Vermeidung gefährlicher Situationen. Dieses Projekt addressiert diese Herausforderungen: In der ersten Projektphase haben wir eine hierarchische Architektur entwickelt, die modellbasierte Verhaltensprädiktionen, die Generierung sicherer Fahrtrajektorien und das Erzeugen kooperativer Fahrstrategien unter Verwendung von Prinzipien der Auktionstheorie miteinander verbindet. Der Erfolg dieses Lösungskonzepts wurde simulationsbasiert für eine ausgewählte Menge von Verkehrssituationen evaluiert. Diese Tests haben aber auch offenbart, welche weiteren Entwicklungen notwendig sind, um eine intrinsisch sichere und gleichzeitig praktikable Lösung für kooperatives automatisiertes Fahren zu erhalten. Die zweite Phase (für deren Umsetzung hier Mittel beantragt werden) wird die folgenden offenen Punkte adressieren: (a) das Garantieren der rechtzeitigen Verfügbarkeit kooperativer und sicherer Fahrstrategien durch die geeignete, situationsabhängige Auswahl von offline und online berechneten Anteilen der Strategieberechnung; (b) die Berücksichtigung der Abweichungen zwischen den Modellen für die Planung und den wahren Fahrzeugdynamiken durch Einbringen von Modellkonformanz und Robustheit gegenüber Unsicherheiten; (c) die Einbeziehung der realistischen Erwartung, dass automatisierte Fahrzeuge unterschiedliche Konzepte und Metriken für Kooperation nutzen werden, was die Definition einer gemeinsamen Basis verschiedener Kooperationsmechanismen erfordert; und (d) das Testen der entwickelten Architektur nicht nur durch Simulation sondern an realen Fahrzeugen. Für den letzten Punkt werden herausfordernde Szenarien definiert, und die Implementierung unserer Planungshierarchie wird für die vom DLR eingebrachten automatisierten Fahrzeuge FASCar-II evaluiert. Die entsprechende Software für die Verhaltensprädiktion und die kooperative Planung sowie die Schnittstellen zu den automatisierten Fahrzeugen werden auch dem gesamten Konsortium des SPP 1835 zur Verfügung gestellt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1835: Kooperativ interagierende Automobile