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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.