Ingmar Gundlach

Zeitoptimale Trajektorienplanung für automatisiertes Fahren bis in den fahrdynamischen Grenzbereich


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ISBN:

978-3-8440-7573-1

Series:

Automatisierungstechnik

Keywords:

Trajektorienplanung; automatisiertes Fahren; zeitoptimal; Rennlinie; fahrdynamischer Grenzbereich; Optimierung

Type of publication:

Thesis

Language:

German

Pages:

190 pages

Figures:

51 figures

Weight:

282 g

Format:

21 x 14,8 cm

Binding:

Paperback

Price:

48,80 € / 61,10 SFr

Published:

September 2020

Buy:

DOI:

10.2370/9783844075731 (Online document)

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Abstract:

Um ein Gesamtsystem zum automatisierten Fahren bis in den fahrdynamischen Grenzbereich zu entwickeln und zu testen, eignet sich eine zeitoptimale Trajektorienplanung am besten. Denn die Zeitoptimalität erfordert, dass sich die Trajektorie permanent an einer physikalischen Grenze befindet. Die vorliegende Dissertation beschreibt die Entwicklung und Umsetzung einer modellbasierten Trajektorienplanung, die unter Berücksichtigung fahrdynamischer Eigenschaften von Serienfahrzeugen die Fahrzeit durch numerische nichtlineare Optimierung minimiert.

Dabei ist ein wesentlicher Aspekt, dass als unabhängiger Parameter der Differentialgleichungen nicht die Zeit verwendet wird, sondern die Bogenlänge einer Referenzlinie entlang der Fahrbahn. Dies hat den Vorteil, dass statische Elemente, wie Fahrbahnverlauf und -ränder, im mathematischen Problem statisch bleiben.

Da die Trajektorienplanung zur echtzeitfähigen zyklischen Planung unter Berücksichtigung statischer Hindernisse eingesetzt wird, liegt der Fokus auf einer effizienten Umsetzung, was sich sowohl in der Problemformulierung als auch der Implementierung widerspiegelt und zu sehr kurzen Rechenzeiten führt.

Die Trajektorienplanung wurde im Rahmen eines Kooperationsprojekts mit der Volkswagen AG Konzernforschung entwickelt und auf diversen Rennstrecken erfolgreich erprobt.