Generierung kollisionsfreier Fahrzeugbahnen für Fahrerassistenzsysteme mittels der Theorie elastischer Bänder

Abstract

Zur Verbesserung der Sicherheit im Straßenverkehr werden in Zukunft zunehmend Fahrerassistenzsysteme zur Unterstützung des Fahrers bei der Fahrzeugführung eingesetzt. Insbesondere werden für kritische Situationen Notfalltrajektorien benötigt, deren Planung mit Hilfe der Theorie der elastischen Bänder vorgenommen werden kann. Die zugehörige Ausweichbahn legt sich dabei ähnlich einem physikalischen elastischen Band um das Hindernis. Sowohl die innere Kontraktion als auch die externe Repulsion der Hindernisse werden mit Hilfe von Federpotenzialen realisiert. Lokale äußere Einflüsse auf das Band wirken sich global aus, so dass die Krümmungsänderungen minimiert und somit auch Gefahren f ür das Fahrzeug reduziert werden. Dabei werden die Trajektorien für Fahrmanöver, wie z.B. für einen Spurwechsel, und die zugehörige Ausweichbahn durch kubische Splines generiert. Die fahrdynamische Realisierbarkeit der generierten Notfalltrajektorie unter den gegebenen Randbedingungen, wie Fahrzeuggeschwindigkeit und Witterungsverhältnisse, wird mit Hilfe eines auf ein Fahrdynamikmodell angewandtes Least-Squares-Verfahren vorab sichergestellt. Das vorgestellte theoretische Verfahren ist Bestandteil eines deutsch-niederländischen Kooperationsprojektes und wird am Beispiel des Szenarios einer Kolonnenfahrt auf einer mehrspurigen Fahrbahn mit Ein- und Ausfädelvorgängen einzelner Fahrzeuge demonstriert. (© 2004 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)