Im neuen Projekt OPA3L, das ein Projektvolumen von 5,3 Millionen Euro besitzt, forschen Mathematik- und Informatik-Arbeitsgruppen der Universit?t Bremen an der Fortentwicklung des Autonomen Fahrens. Ziel ist, vom Parkplatz der Universit?t in den Stra?enverkehr der Stadt zu kommen.
OPA3L ist die Kurzversion für die Projektbezeichnung ?OPtimal Assistierte, hoch Automatisierte, Autonome und kooperative Fahrzeugnavigation und Lokalisation“. In diesem Vorhaben wollen Technomathematikerinnen und -mathematiker (AG Optimierung und optimale Steuerung) sowie Informatikerinnen und Informatiker (AG kognitive Neuroinformatik und AG virtuelle Realit?t) der Universit?t Bremen ganzheitliche Ans?tze für das autonome und kooperative Fahren umsetzen. Das Projekt l?uft über vier Jahre. Von den insgesamt 5,3 Millionen Euro Projektvolumen f?rdern das DLR-Raumfahrtmanagement und das Bundesministerium für Wirtschaft (BMWI) 4,5 Millionen Euro; weitere 800.000 Euro werden durch die beteiligten Industriepartner eingebracht. 2,5 Millionen Euro des Projektvolumens sind für die Forschungen an der Universit?t Bremen vorgesehen.
Autonomes Fahren: Viele Visionen, viele Erwartungen
OPA3L ist die Fortsetzung des Projektes AO-Car (?Autonome, optimale Fahrzeugnavigation und -steuerung im Fahrzeug-Fahrgast-Nahbereich für den st?dtischen Bereich“), das an der Universit?t Bremen in den vergangenen beiden Jahren durchgeführt wurde. ?Die Entwicklung selbstfahrender Autos ist hochaktuell und wird breit diskutiert. Es gibt viele Visionen, aber auch viele Erwartungen“, sagt Professor Christof Büskens vom Zentrum für Technomathematik der Universit?t Bremen. ?Man m?chte nachhaltige, bedarfsgerechte und effiziente Mobilit?t, weniger Staus, 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育 Sicherheit und Komfort erreichen. Aber gerade die Eingliederung autonomer Fahrzeuge in das seit Jahrzehnten bestehende und für den Menschen ?designte‘ Verkehrssystem stellt dabei eine riesige Herausforderung dar.“
?Unsicherheitsfaktor Mensch“
Diesen Herausforderungen widmen sich die Bremer Forscherinnen und Forscher. ?Das Fahrzeug muss sich in einer beschr?nkten und stark regelbasierten Umgebung orientieren, weitsichtige und optimale Entscheidungen treffen und auf den komplexen, unvorhersehbaren und gr??ten Unsicherheitsfaktor Mensch reagieren“, so Projektmanager Dr.-Ing. Mitja Echim. Zukünftig werde die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen und mit der Umgebung eine wichtige Rolle spielen, um beispielsweise auf Gefahrensituationen hinzuweisen oder optimale und kooperative Fahrman?ver umzusetzen.
Vom Parkplatz der Universit?t in den Stra?enverkehr der Stadt
Im Vorg?ngerprojekt AO-Car navigierte das Forschungsfahrzeug selbst?ndig auf dem Parkplatz der Universit?t. Hindernisse wurden berücksichtigt und freie Parklücken detektiert, um schlie?lich in einem vollautonomen Man?ver einzuparken. Jetzt werden die Wissenschaftler einen Schritt weitergehen: Sie wagen sich in das Stadtgebiet vor. Ein besonderer Schwerpunkt wird auf F?lle gelegt, die sich durch einen unmittelbaren Nutzen im Alltag kennzeichnen. Beispiele hierfür sind autonome Shuttleservices zur n?chsten Stra?enbahnhaltestelle in Stadtrandgebieten mit unzureichender ?PNV-Anbindung oder die autonome Bereitstellung von Fahrzeugen aus Car-Sharing-Pools direkt vor der Haustür.
?Die Herausforderung ist, mit multisensorischen Informationen, Vorwissen und Echtzeitinformationen aktueller Fahrzeugzust?nde zu ermitteln“, erl?utert Dr. Joachim Clemens aus der AG Kognitive Neuroinformatik. ?Gleichzeitig muss die Umgebung abgebildet werden. Je nach Situation müssen dann die passenden Man?ver mit optimaler Steuerung und Regelung berechnet werden.“ Parallel dazu sind Risikoabsch?tzungen notwendig, die das stets vorhandene ?unsichere Wissen“ berücksichtigen – was wiederum zu Verhaltens?nderungen und der Generierung neuer Man?ver führen kann.
Künftig werden insbesondere kooperative und vernetzte Man?ver wie ?kologische und ?konomische Vorfahrtsregeln an Kreuzungen, das gemeinsame Anfahren an Ampeln, die kooperative Nutzung 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育erer Fahrspuren oder die Kommunikation mit entgegenkommenden Fahrzeugen auf besonders schmalen Stra?en betrachtet. Von zwei neuen Industriepartnern, die in OPA3L jetzt erstmals mit integriert sind, werden drei weitere autonome Fahrzeuge zur Verfügung gestellt und zus?tzlich zwei – von Menschen gesteuerte – Autos mit Sensorik und Kommunikation ausgestattet.
Vom Weltraum auf die Erde
Bereits im Vorl?uferprojekt AO-Car erzielten die beteiligten Arbeitsgruppen umfangreiche Ergebnisse. Die Entwicklung der wesentlichen Fahrfunktionen erfolgte in der kurzen Laufzeit von weniger als einem Jahr. Dies war insbesondere m?glich, weil durch das Team entwickelte Methoden und Algorithmen zu Weltraumanwendungen, wie etwa die autonome Deep-Space-Satellitennavigation, auf die terrestrische Fragestellung ?autonomes Fahren“ übertragen wurden.
Umgesetzt wurden diese herausfordernden Ans?tze aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz auf einem nur unwesentlich ver?nderten Hybrid-Serienfahrzeug. Neben der bereits umfassenden Serienausstattung besitzt das Forschungsfahrzeug, das jetzt auch im neuen Projekt OPA3L eingesetzt wird, zus?tzlich zwei Laser-Scanner zur Bereichsdistanzmessung vor und hinter dem Fahrzeug, sowie ein GNSS+-System zur hochgenauen globalen Lokalisation. Was aber für den Parkplatz noch ausreichend war, muss für den allgemeinen Stra?enverkehr erweitert werden.
Sicher ist sicher
Um die Anforderung an eine verl?ssliche Wahrnehmung für Fahrten im Stadtverkehr zu erfüllen, wird die Ausstattung durch zus?tzliche Laser-Sensoren sowie Kameras erg?nzt. Bevor das Fahrzeug jedoch auf die Stra?e gelangt, durchlaufen die Algorithmen im Rahmen des Projektes einen 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育stufigen Validierungsprozess. Zum einen wird ein aufw?ndiges Echtzeitsimulationssystem genutzt, welches das Verhalten des Realfahrzeuges am Computer durch einen sogenannten ?Digitalen Zwilling“ genau abbildet. Hiermit k?nnen sehr effizient sowohl umfangreiche Alltagsfahrman?ver als auch ?u?ert selten auftretende Grenzsituationen am Computer nachgestellt und ausgewertet werden.
St?rf?lle werden mit Modellautos ?durchgespielt“
In einer zweiten Stufe werden 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育ere Modellfahrzeuge im Ma?stab 1:8 verwendet, deren Sensor- und Aktuatorausstattung mit derjenigen der ?echten“ Fahrzeuge vergleichbar ist. Mit ihnen werden unvorhersehbare Situationen durch ?u?ere St?reinflüsse ?durchgespielt“. Das dann folgende Verhalten – wie reagiert der Wagen, wenn pl?tzlich ein Baum auf die Stra?e f?llt? – wird mit den Modellfahrzeugen untersucht. Schon auf dieser Ebene wird Studierenden der Universit?t Bremen die M?glichkeit gegeben, bereits frühzeitig in ihrem Studium an aktuellen Fragestellungen aus der Forschung teilzunehmen.
?Erst danach werden die auf diese Weise umfangreich getesteten Algorithmen am realen Gro?-PKW untersucht – zuerst ohne weitere Verkehrsteilnehmer, dann zunehmend mit weiteren Beteiligten“, erl?utert Christof Büskens das Verfahren. ?Um maximale Sicherheit zu garantieren, arbeiten wir weiter mit Fahrer und Beifahrer. Der eine kann zu jeder Zeit die Kontrolle des Fahrzeuges übernehmen, der andere überwacht kontinuierlich die Systemsoftware. Fahrer und Beifahrer sind dafür besonders geschult.“
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www.math.uni-bremen.de/zetem/ao-car
www.uni-bremen.de
Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Christof Büskens
Optimierung und Optimale Steuerung
Zentrum für Technomathematik (ZeTeM)
Universit?t Bremen
Fachbereich Mathematik / Informatik
Tel.: +49 421 218-63861
E-Mail: bueskensmath.uni-bremen.de
