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Vergleich von Real- und Simulationsdaten zur Spurwechselprädiktion in Autobahnszenarien

Erfasste Datensätze Real und Simuliert © RST​/​TU-Dort­mund
Daten in Tabelle © RST​/​TU-Dort­mund

Um menschliche Fahrer in be­stimm­ten Fahrszenarien durch die Übernahme der Fahraufgabe zu entlasten (SAE Level 2 bis 4) oder vollständig von der Fahrzeugführung zu entbinden (SAE Level 5), muss ein automatisiertes Fahrzeug selbstständig die jeweiligen Ver­kehrs­si­tu­a­ti­o­nen zuverlässig lösen kön­nen. In der gesamten Prozesskette ist die schlussendliche Regelung und Steuerung des Fahrzeugs das letzte Glied, welches von den Insassen eines au­to­ma­ti­sier­ten Fahrzeugs wahrgenommen wird. Vom Beginn dieser Kette, der Umgebungserfassung, sind ggf. einzelne Sensoren wie Kamera, Radar oder Lidar nach außen sichtbar. Der größte und komplexeste Teil der Kette sind jedoch Software Module, die weder offen sichtbar noch direkt für die Insassen spürbar sind. Für Passagiere sind diese oft nur indirekt über die finale Fahrzeugführung erlebbar. Ein zentrales Glied dieser Prozesskette ist die Bewegungsprädiktion anderer Verkehrsteilnehmer. Durch Interaktionen zwischen Fahrzeugen wird andauernd und fortwährend die theoretisch mögliche Bewegungsfähigkeit des au­to­ma­ti­sier­ten Fahrzeugs ein­ge­schränkt, da andere Fahrzeuge bestimmte Bereiche direkt besetzen oder ein sicheres und komfortables Befahren unmöglich ma­chen. Je präziser und früher die zukünftige Bewegung umgebender Verkehrsteilnehmer geschätzt wer­den kann, desto vorausschauender (sicherer und komfortabler) kann das automatisierte Fahrzeug seine eigne zukünftige Bewegungstrajektorie planen und diese schließlich auch einregeln.

Da Autobahnsituationen bereits von sich aus eine stakt strukturierte (parallele Fahrspuren mit definierter Zulässigkeit von Fahrspurwechseln – durch ver­schie­de­ne Fahrspurmarkierungen) und vereinfachte (kein querender Verkehr) Um­ge­bung darstellen, erlaubt eine vergleichsweise einfache Klassifikation von Spurwechselmanövern umgebender Verkehrsteilnehmer eine ziemliche genaue Prädiktion des zukünftigen Bewegungszustandes. In den beschriebenen Szenarien liefern simple Modelle für die Längsdynamik (wie die Annahme konstanter Geschwindigkeit oder Beschleunigung) hin­rei­chend genaue Prädiktionen in der Hauptbewegungsrichtung. Damit teilt sich die Hauptvariabilität der Bewegungsprädiktion auf die Erkennung des korrekten Spurwechselzustandes auf. Dafür wer­den die drei Klassen Spurwechsel nach links (SWL), Spurwechsel nach rechts (SWR) und Spurhalten (KSW/SH) unterschieden. Als Eingangsmerkmale wer­den die Zeitreihendaten verschiedener kinematischer Zustandsgrößen betrachteter Fahrzeuge und situative Merkmale genutzt. Situative Merkmale beschrieben die Relationen von Fahrzeugzuständen zweier Fahrzeuge relativ zueinander. Da in der realen Welt aufgenommene Daten zwar einerseits eine große Vielfalt an möglichen Verkehrsszenarien aufweisen aber an­de­rer­seits durch Sensoreffekte wie Rauschen und Verdeckungen überlagert sind, erscheint es sinnvoll alternativ oder er­gän­zend Simulationsdaten hinzu zu nehmen um die Größe des Datensatzes mit „idealen“ Daten zu erweitern. In unserer Ar­beit haben wir daher un­ter­sucht wie Real- und Simulationsdaten bestmöglich kom­bi­niert wer­den sollten, um einen guten Spurwechselerkennungsalgorithmus zu trainieren. Ein weiterer Schwerpunkt der Ar­beit besteht in der Ent­wick­lung aussagekräftiger und Anwendungsfall-spezifischer Metriken zur Bewertung der Spurwechselprädiktion.

Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dort­mund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dort­mund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dort­mund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Uni­ver­si­tät ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dort­mund Uni­ver­si­tät“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dort­mund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Uni­ver­si­tät mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dort­mund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dort­mund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dort­mund Uni­ver­si­tät S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dort­mund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dort­mun­der Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Uni­ver­si­tät. Ein größeres Angebot an inter­natio­nalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Ki­lo­me­ter entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Uni­ver­si­tät zu erreichen ist.

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie den Lageplänen entnehmen.