Intelligenz im Automobil der Zukunft

Intelligenz im Automobil der Zukunft Arne Bartels Volkswagen AG Fahrerassistenz und Integrierte Sicherheit Konzernforschung

Agenda Definition Wahrnehmen statt Messen Das intelligente Automobil Intelligente Fahrzeugfunktionen Fazit Konzernforschung Seite 2

Definitionen Intelligenz Psychologie: eine Begabung, die die Bewältigung neuartiger Situationen ermöglicht. Sie äußert sich in der Erfassung, Anwendung, Deutung und Herstellung von Beziehungen und Sinnzusammenhängen (Bertelsmann Lexikon) ein Sammelbegriff für die kognitive Leistungsfähigkeit des Menschen, also die Fähigkeit, zu verstehen, zu abstrahieren, Probleme zu lösen, Wissen anzuwenden und Sprache zu verwenden. (wikipedia.de) Informatik: Künstliche Intelligenz (KI) bezeichnet die Nachbildung menschlicher Intelligenz innerhalb der Informatik. Die KI findet zunehmend Einsatz in der ingenieurwissenschaftlichen oder medizinischen Technik. Mögliche Anwendungsszenarien sind: Umgang mit natürlichen Signalen (Bildverstehen und Mustererkennung). (wikipedia.de) Konzernforschung Seite 3

Stand heutiger Fahrerassistenzsysteme Passat Passat CC Golf Längsführung Querführung Parken Park Pilot ACC Front Assist Side Assist Lane Assist Park Assist Rear Assist Konzernforschung Seite 5

Umfeldsensorik Umfeldsensorik heutiger Fahrerassistenzsysteme Sensortyp Radar Kamera Ultraschall Öffnungswinkel Reichweite 20-70 50-250 m 50-70 50-100 m 30-50 2-5 m Messgrößen Abstand, Winkel, Relativgeschw. Kontur, Fahrstreifen Abstand Umfeldmodell Konzernforschung Seite 6

Umfeldwahrnehmung 3. Situationsverständnis Umfeld- Sensorik 77 GHz Radar Kamera Ultraschall-Sensoren Karte Umfeldmodell Belegungs-Gitter-Fusion (Freibereiche) Objekt-Fusion (Hindernisse) Fahrbahn-Fusion (Weg) Situationsverständnis Cut-In Prädiktion Konzernforschung Seite 7

Fahrermodellierung Aktuelle Beispiele Vorsteuerung ACC über Erkennung Überholabsicht: Beabsichtigt der Fahrer das vorausfahrende Fahrzeug zu überholen, so bremst ACC bei Annäherung an dieses Fahrzeug später Vorsteuerung LDW über Erkennung Abgelenktheit: Ist der Fahrer abgelenkt, so erfolgt eine Warnung vor dem Verlassen der Fahrbahn früher Funktionsabwurf LDW bei Hands-Off: Nimmt der Fahrer bei aktivem LDW die Hände dauerhaft vom Lenkrad, so schaltet sich das System passiv Konzernforschung Seite 8

Fahrermodellierung Biometrische Sensoren Innenraum-Kamera Fahrzeug-Sensoren Umfeld-Sensoren Sensorik Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Gierrate, Bremspedal, Fahrpedal, Radio- Navigations-System, Freisprechanlage, etc. Pulsschlag Lidschlag Kopf-position Handposition Bedienhandlungen Fahr- Verhalten* Fahr- Kontext Fahrer-Zustand Fahrer-Absicht Fahrfähigkeit Müdigkeit Abgelenktheit Manöverprädiktion Routenprädiktion Fahrermodell Konzernforschung *Schlangenlinien, Sportlich, Seite 9 Spurwechsel, Abbiegen, Halten,..

Wahrnehmungs-Architektur Umfeldsensorik Fahrzeugsensorik Fahrersensorik Umfeldmodell Farhzeugmodell Fahrermodell Situationsverständnis Konzernforschung Seite 10

Das intelligente Automobil Trajektorienplanung und -verfolgung Konzernforschung Seite 12

Das intelligente Automobil Trajektorienplanung und verfolgung Phase 1: Umfelderkennung Fahrzeug erkennt den Kurs Ziel Positionserkennung der Verkehrsleitkegel Weg Selbsttätige Fahrt durch Leitkegel. Synchrone Bahnplanung und Mittelung der Leitkegellage. Laserscanner Leitkegel Motivation Erkennung beliebiger Kurse. Rasche Modifikation abgesteckter Kurse möglich. Konzernforschung Seite 13

Das intelligente Automobil Trajektorienplanung und verfolgung Phase 2: Streckenplanung Fahrzeug optimiert Kurs Ziel Quer- und Längsplanung im Sinne einer zeitoptimalen Runde Weg Querplanung berechnet Kursberandung und Ideallinie. Längsplanung ermittelt optimale Kurvengeschwindigkeiten und Bremspunkte Motivation Abbildung der gesamten Fahrzeugdynamik und damit mögliche Bestätigung der zuvor innerhalb einer Objektivierung gewonnen Einzelergebnisse. Konzernforschung Seite 14

Das intelligente Automobil Trajektorienplanung und verfolgung Phase 3: automatisches Fahren Fahrzeug fährt Kurs Ziel Reproduzierbare Fahrt im dynamischen Grenzbereich Weg Fahrermodell erhält das geplante Kursprofil und versucht bestmöglich die Sollvorgaben einzuhalten. Motivation Nachbildung eines Profifahrers, Validierung der Kursplanung aus Phase 2 und objektive querdynamische Fahrzeugbewertung auf Handlingkursen. Konzernforschung Seite 15

Das intelligente Automobil Manöverprädiktion Vorhersage von Fahrstreifenwechselmanövern für andere Verkehrsteilnehmer unter Betrachtung von : Fahrzeugzustand und Fahrstreifenzuordnung Verkehrsregeln und Geboten Interaktion / Beziehung zu anderen Fahrzeugen Konzernforschung Seite 16

Eine intelligente Fahrzeugfunktion Das automatische Fahren Automatische Fahrfunktionen Unterforderung des Fahrers Einfache, monotone Fahraufgabe z.b. Langstreckenfahrten, Staufolgefahrten Optimum Fahrspaß Neue Fahrerassistenz-Systeme Überforderung des Fahrers Komplexe Fahraufgabe z.b. Einfädeln auf der Autobahn, abbiegen an Kreuzungen, etc. + Wie gut / fehlerfrei ist der Fahrer _ Konzernforschung Seite 18 gering hoch Schwierigkeitsgrad der Fahraufgabe

ACATECH- Szenario: Entwicklung Straßenverkehr 2002 2020 Personenverkehr: + 20 % überproportional auf Autobahnen (+ 30%) A2 + 125% LKW Güterverkehr: + 34 % überproportional auf Autobahnen (+ 45 %) A6 + 181% LKW Konzernforschung Seite 19

Stanley (2005) Teilnahme am Wettbewerb DARPA Grand Challenge Ort Mojave Wüste (Nevada, USA) Unwegsames Gelände Strecke unbekannte Wegstrecke ca. 213 km gegen andere Roboter-Fzge. Funktionen Fahrweg suchen und finden innerhalb eines vorgeg. Korridors Möglichst schnell Höchstgeschw. einhalten

Junior (2007) Teilnahme am Wettbewerb DARPA Urban Challenge Ort Victorville (Kalifornien, USA) Städtisches Testgelände Strecke unbekannte Wegstrecke Kreuzungen, Parkplätze gegen andere Roboter-Fzge. Funktionen Einfädeln Überholen Ein- und Ausparken Kreuzungen passieren Vorfahrtsregeln beachten

Intelligent Car (2007) Ort VW-Prüfgelände nahe Wolfsburg Strecke Autobahn ähnlich Normaler Verkehr Funktionen Freie Fahrt, Folgefahrt Fahrspur halten Fahrstreifenwechsel Überholmanöver Fahren im Stau (Stop & Go) PLATZHALTER BILD BILD

icar - Pressetag Am 13. und 14. Juni 2008 wurde das icar der internationalen Presse vorgestellt. Funktionen: Automatisches Fahren, Überholen, Stop & Go Fahrstrecke: VW-Testgelände in Wolfsburg, Schnellbahn Der Kurier aus Wien schreibt: Höhepunkt der Forschungsfahrt war das Intelligent Car, das vollkommen automatisch fahrende Auto. Anders als frühe Vorreiter fährt das icar nun völlig flüssig und harmonisch über die Straßen. Der Lenker brauchte nur durch Blinkersetzen den Vorschlag des Rechners zu bestätigen, die Spur zu wechseln

Temporary Auto Pilot (Juni 2011) Ort Prüfgelände nahe Göteborg (Schweden) Strecke Autobahn ähnlich Funktionen (siehe icar) Anpassung Kurvengeschwindigkeit vor Kurveneinfahrt Einhaltung Rechtsüberholverbot Einhaltung Tempolimits Fahrerzustandsüberwachung Automatischer Nothalt ACC, LDW, ANB PLATZHALTER BILD

Zusammenfassung und Fazit Intelligenz im Fahrzeug bedeutet mehr als Messen und Regeln. Das Fahrzeug muss erfassen, deuten, Sinnzusammenhänge herstellen. Es benötigt Situationswissen und Handlungsoptionen. Unter Nutzung mehrerer Sensoren und Infrastrukturwissen sowie der Anwendung von Regeln wird hierfür eine Basis gelegt. Wird ein Ziel formuliert, kann eine Planung - zumeist einer Trajektorie erfolgen. Im letzten Schritt, dem Handeln, werden Sollgrößen einem oder mehreren Reglern zur Verfügung gestellt. Dieser Prozess wird permanent durchlaufen und durch Aktualisierung des Umfeldmodells sowie Prädiktion des Verhaltens anderer Verkehrteilnehmer angepasst. Alle geschilderten Elemente sind bereits in unterschiedlichen Ausprägungen eines teilautomatisierten Fahrens erfolgreich umgesetzt worden. Mit der Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit mehrerer Sensoren unterschiedlicher Ausprägung an zukünftigen Fahrzeugen könnte das automatische Fahren für den Endverbraucher zur Realität werden. Konzernforschung Seite 26

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Vision 2000 aus dem Jahr 1973 Konzernforschung Seite 27