Diese Arbeit soll als Grundlage für die Realisierung des autonomen Fahrzeugs dienen. Die Sensorik ist nur ein Teil um autonome Fahraufgaben realisieren zu können. Für die einzelnen Sensoren müssen, basierend auf den spezifischen Anforderungen an den Einbau, in weiterer Folge die geeigneten Montagevorrichtungen entwickelt werden.
Für die Datenverarbeitung und die Ansteuerung der Aktoren muss ein geeigneter Zentralrechner ausgewählt werden, dabei ist auf eine ausreichend hohe Rechenleistung und ein echtzeitfähiges Betriebssystem zu achten. Zur Umsetzung der Befehle müssen im Fahrzeug Aktoren installiert werden. Diese Aktoren dienen zur Betätigung der Lenkung sowie der Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeugs. Zusätzlich wird eine Ansteuerung von weiteren Fahrzeugfunktionen wie Beleuchtung oder Feststellbremse benötigt um einen sicheren Betrieb gewährleisten zu können.
Basierend auf der eingesetzten Hardware und den geforderten Funktionsumfängen kann ein Softwaresystemdesign entwickelt und die anschließende Funktionsentwicklung der einzelnen Software-Teilbereiche durchgeführt werden.
Für die Bedienung des Fahrzeugs muss in weiterer Folge ein User Interface in das System implementiert werden, dies könnte beispielsweise in Form einer Smartphone Applikation erfolgen.
Für eine mögliche Erweiterung der Funktionsumfänge (z.B. höhere Geschwindigkeiten) sollte das Gesamtsystem modular aufgebaut werden, um bei Bedarf zusätzliche Sensorik für einen erweiterten Erfassungsbereich leicht integrieren zu können.
Literaturverzeichnis
Bücher
[BRE12] Breuer, B,. (2012)
Bremsenhandbuch. Wiesbaden:
Springer Fachmedien
[FEL13] Feldhusen, J,. (2013)
Pahl/Beitz Konstruktionslehre. Heidelberg:
Springer Verlag
[MAU15] Maurer, M,. (2015)
Handbuch Fahrerassistenzsysteme. Wiesbaden:
Springer Fachmedien
[MIT14] Mitschke, M,. (2014)
Dynamik der Kraftfahrzeuge. Wiesbaden:
Springer Fachmedien
[PAR10] Partsch, H,. (2010)
Requirements-Engineering systematisch. Heidelberg:
Springer Verlag
[REI10] Reif, K,. (2010)
Sensoren im Kraftfahrzeug. Wiesbaden:
Springer Fachmedien
[REI14] Reif, K,. (2014)
Automobilelektronik. Wiesbaden:
Springer Fachmedien
[STR12] Streichert, T,. (2012)
Elektrik/Elektronik-Architekturen im Kraftfahrzeug. Heidelberg:
Springer Verlag
[WAT17] Watzenig, D,. (2017)
Automated Driving. Schweiz:
Springer International
[WIN15] Winner, H,. (2015)
Autonomes Fahren. Wiesbaden:
Springer Fachmedien
[WIN16] Winner, H,. (2016)
Handbook of Driver Assistance Systems. Schweiz:
Springer International
[ZIM14] Zimmermann, W,. (2014)
Bussysteme in der Fahrzeugtechnik. Wiesbaden:
Springer Fachmedien
Zeitschriften
[AUE14] Automobil-Elektronik: Das Automotive-Magazin von all-electronics, Ausgabe 3/2014, 24-27. Heidelberg.
Internet
[AEL17] All-Electronics.de, Marktübersicht Kfz-Mono- und Stereo-Frontkameras, Online im Internet: http://www.all-electronics.de/marktuebersicht-kfz-mono- und-stereo-frontkameras [Stand 05.03.2017]
[AUT17] Autonomes Fahren & Co.,Home Zone Parkassistent von Bosch, Online im Internet: http://www.autonomes-fahren.de/home-zone-parkassistent-von- bosch/ [Stand 09.04.17]
[BMW17] BMW gewinnt „CarIT-Award 2016“. Jury zeichnet Ferngesteuertes Parken des BMW 7er als Spitzentechnologie im Bereich „Connected Car“ aus., Online im Internet:
https://www.press.bmwgroup.com/deutschland/article/detail/T0263988DE/
bmw-gewinnt-%E2%80%9Ecarit-award-2016%E2%80%9C-jury-zeichnet- ferngesteuertes-parken-des-bmw-7er-als-spitzentechnologie-im-bereich-
%E2%80%9Econnected-car%E2%80%9C-aus [Stand 08.05.17]
[BOS16] Bosch Mobility Solutions: Fahrerassistenzsysteme, Online im Internet:
http://produkte.bosch-mobility-
solutions.de/de/de/driving_safety/driving_safety_systems_for_passenger_c ars_1/driver_assistance_systems/driver_assistance_systems_2.html [Stand 15.11.2016]
[CON16] Conekt, Automotive Radar – AC20, Online im Internet:
http://www.conekt.co.uk/product-supply/ac20 [Stand 18.12.2016]
[CON17] Continental, Industrial Sensors, Online im Internet:http://www.conti- online.com/www/industrial_sensors_de_en/ http://www.conti-
online.com/www/industrial_sensors_de_de/themes/srl_1_de.html [Stand 03.03.2017]
[DEL17] DELPHI, Delphi Intelligent Forward View Camera (200 Series), Online im Internet: http://www.delphi.com/manufacturers/auto/safety/active/ifv200 [Stand 05.03.17]
[EAN17] Elektroauto-News, Toyota testet kabellose Batterieladetechnik, Online im Internet: http://www.elektroauto-news.net/elektroautos/toyota-testet- kabellose-batterieladetechnik [Stand 23.02.2017]
[EET17] EETimes Europe, Semiconductors drive automotive transformation, Online im Internet: http://www.electronics-eetimes.com/news/semiconductors- drive-automotive-transformation-0/page/0/1 [Stand 12.02.2017]
[FOL11] Fusion of Laserscannner and Video Based Lanemarking Detection for Robust Lateral Vehicle Control and Lane Change Maneuvers, Online im Internet:
https://pdfs.semanticscholar.org/8761/af6ec0928c30fbea4ee4b8039ec420 16c0ec.pdf [Stand 16.02.2017]
[GOL17] Golem.de, Comma One veröffentlicht Baupläne für Geohot-Nachrüstsatz, Online im Internet: http://www.golem.de/news/autonomes-fahren-comma- one-veroeffentlicht-bauplaene-fuer-geohot-nachruestsatz-1612-
124815.html [Stand 19.01.2017]
[RPP17] Remote Park-Pilot: Ferngesteuertes Parken per Smartphone-App, Online im Internet:
http://media.daimler.com/marsMediaSite/de/instance/ko/Remote-Park- Pilot-Ferngesteuertes-Parken-per-Smartphone-App.xhtml?oid=9361355 [Stand 23.02.2017]
[VAL17] Valeo, Comfort and driving assistance systems Business Group, Online im Internet: http://www.valeo.com/en/our-activities/comfort-and-driving-
assistance-systems/ [Stand 03.03.2017]
[VCH17] V-Charge: Autonomes Parken und Laden von Elektroautos, Online im Internet: https://www.mobilegeeks.de/artikel/v-charge-autonomes-parken- und-laden-von-elektroautos/ [Stand 23.02.2017]
[WAY17] Waycon Positionsmesstechnik, Ultraschallsensoren – Messprinzip, Online im Internet:
http://www.waycon.de/produkte/ultraschallsensoren/messprinzip- ultraschallsensoren/ [Stand 04.02.2017]
[ZFT17] ZF TRW, Fahrerassistenzsysteme, Online im Internet:
http://www.zf.com/corporate/de_de/products/product_range/cars/finder.htm l#finder=27559__27544_30401 [Stand 04.03.2017]
Abb. 74: Blockschaltbild Gesamtsystem ... 82 Abb. 75: Comma One (Quelle: [GOL17]) ... 84
Tabellenverzeichnis
Tab. 1: Autonomielevel nach SAE J3016 ... 4 Tab. 2: Auswertematrix „Kano-Modell“ ... 63 Tab. 3: Einordnung der Anforderungen ... 63
Anhang
Nachfolgend werden die im Anhang enthaltenen Dokumente aufgelistet.
SAE J3016 (2 Seiten)
Fragebogen Sensorik zur Autonomisierung eines Fahrzeugs (2 Seiten) Datenblatt Laserscanner ScaLa (1 Seite)
Technische Daten Canta ELX (1 Seite)
No Automation
0 1
DriverAssistance
2
PartialAutomation
Conditional
3
Automation
4
HighAutomation
5
FullAutomation HUMAN DRIVER
MONITORS DRIVING ENVIRONMENT
AUTOMATED DRIVING SYSTEM MONITORS DRIVING ENVIRONMENT With the goal of providing common terminology for automated driving, SAE International’s new standard J3016:
Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems, delivers a harmonized classification system and supporting definitions that:
• Identify six levels of driving automation from “no automation” to “full automation”.
• Base definitions and levels on functional aspects of technology.
• Describe categorical distinctions for a step-wise progression through the levels.
• Are consistent with current industry practice.
• Eliminate confusion and are useful across numerous disciplines (engineering, legal, media, and public discourse).
• Educate a wider community by clarifying for each level what role (if any) drivers have in performing the dynamic driving task while a driving automation system is engaged.
Learn more about SAE J3016 or purchase the standard document:
www.sae.org/autodrive
OVER FOR A TABLE SUMMARIZING LEVELS OF AUTOMATION FOR ON-ROAD VEHICLES – J3016
AUTOMATED DRIVING
LEVELS OF DRIVING AUTOMATION ARE DEFINED IN
NEW SAE INTERNATIONAL STANDARD J3016
SuMMARy Of SAE InTERnATIOnAl’S lEVElS Of DRIVIng AuTOMATIOn fOR On-ROAD VEhIclES
Issued January 2014, SAE international’s J3016 provides a common taxonomy and definitions for automated driving in order to simplify communication and facilitate collaboration within technical and policy domains. It defines more than a dozen key terms, including those italicized below, and provides full descriptions and examples for each level.
The report’s six levels of driving automation span from no automation to full automation. A key distinction is between level 2, where the human driver performs part of the dynamic driving task, and level 3, where the automated driving system performs the entire dynamic driving task.
These levels are descriptive rather than normative and technical rather than legal. They imply no particular order of market introduction.
Elements indicate minimum rather than maximum system capabilities for each level. A particular vehicle may have multiple driving automation features such that it could operate at different levels depending upon the feature(s) that are engaged.
System refers to the driver assistance system, combination of driver assistance systems, or automated driving system. Excluded are warning and momentary intervention systems, which do not automate any part of the dynamic driving task on a sustained basis and therefore do not change the human driver’s role in performing the dynamic driving task.
Key definitions in J3016 include (among others):
Dynamic driving task includes the operational (steering, braking, accelerating, monitoring the vehicle and roadway) and tactical (responding to events, determining when to change lanes, turn, use signals, etc.) aspects of the driving task, but not the strategic (determining destinations and waypoints) aspect of the driving task.
Driving mode is a type of driving scenario with characteristic dynamic driving task requirements (e.g., expressway merging, high speed cruising, low speed traffic jam, closed-campus operations, etc.).
Request to intervene is notification by the automated driving system to a human driver that s/he should promptly begin or resume performance of the dynamic driving task.
SAE level Name Narrative Definition
Execution of Steering and Acceleration/
Deceleration
Monitoring of Driving Environment
Fallback Performance
of Dynamic Driving Task
System Capability
(Driving Modes) Human driver monitors the driving environment
0
Automationno the full-time performance by the human driver of all aspects of the dynamic driving task, even when enhanced by warning or intervention systemsHuman driver Human driver Human driver n/a
1
AssistanceDriverthe driving mode-specific execution by a driver assistance system of either steering or acceleration/deceleration using information about the driving environment and with the expectation that the human driver perform all remaining aspects of the dynamic driving task
Human driver
and system Human driver Human driver Some driving modes
2
AutomationPartialthe driving mode-specific execution by one or more driver assistance systems of both steering and acceleration/
deceleration using information about the driving environment and with the expectation that the human driver perform all remaining aspects of the dynamic driving task
System Human driver Human driver Some driving modes
Automated driving system (“system”) monitors the driving environment
3
conditional Automationthe driving mode-specific performance by an automated driving system of all aspects of the dynamic driving task with the expectation that the human driver will respond appropriately to a request to intervene
System System Human driver Some driving modes
4
Automationhigh the driving mode-specific performance by an automated driving system of all aspects of the dynamic driving task, even if a human driver does not respond appropriately to a request to interveneSystem System System Some driving
modes
5
Automationfull the full-time performance by an automated driving system of all aspects of the dynamic driving task under all roadway and environmental conditions that can be managed by a human driverSystem System System All driving
modes
Contact: SAE INTERNATIONAL +1.724.776.4841 • Global Ground Vehicle Standards +1.248.273.2455 • Asia+86.21.61577368
Copyright © 2014 SAE International. The summary table may be freely copied and distributed provided SAE International and J3016 are acknowledged as the source and must be reproduced AS-IS.
mag ich normal neutral kann damit leben mag ich nicht mag ich
normal X
neutral kann damit leben mag ich nicht
Funktional: Wie empfinden Sie, wenn das Produkt die Eigenschaft aufweist? Bsp.: normal Dysfunktional: Wie empfinden Sie, wenn das Produktdie Eigenschaft nicht aufweist? Bsp.: kann damit leben
Mechanische Integration Die Sensorik muss…
1 · so integriert werden, dass eine Zugänglichkeit ermöglicht wird.
mag ich normal neutral kann damit leben mag ich nicht mag ich
normal neutral kann damit leben mag ich nicht Schnittstellen zur Soft- und Hardware
Die Sensorik muss…
2 · mittels Sensordatenfusion verknüpft werden können.
mag ich normal neutral kann damit leben mag ich nicht mag ich
normal neutral kann damit leben mag ich nicht Umwelteinflüsse
Die Sensorik muss unempfindlich gegenüber…
3 · Blendung
mag ich normal neutral kann damit leben mag ich nicht mag ich
normal neutral kann damit leben mag ich nicht
4 · Dunkelheit
mag ich normal neutral kann damit leben mag ich nicht mag ich
normal neutral kann damit leben mag ich nicht
5 · Steinschlag
mag ich normal neutral kann damit leben mag ich nicht mag ich
normal neutral kann damit leben mag ich nicht
6 · Regen
mag ich normal neutral kann damit leben mag ich nicht mag ich
normal neutral kann damit leben mag ich nicht
7 · Schnee
mag ich normal neutral kann damit leben mag ich nicht mag ich
normal neutral kann damit leben mag ich nicht
Fragebogen Sensorik zur Autonomisierung eines Fahrzeugs
Dysfunktional
Funktional
Dysfunktional Dysfunktional
Dysfunktional
Dysfunktional
Dysfunktional
Funktional
Dysfunktional
Dysfunktional
FunktionalFunktionalFunktionalFunktionalFunktionalFunktional
Bitte bei jeder Frage nur ein Feld, wie im Beispiel oben, ankreuzen!
8 · Schmutz
mag ich normal neutral kann damit leben mag ich nicht mag ich
normal neutral kann damit leben mag ich nicht sein.
Zuverlässigkeit Die Sensorik muss…
9 · eine hohe Ausfallsicherheit bieten.
mag ich normal neutral kann damit leben mag ich nicht mag ich
normal neutral kann damit leben mag ich nicht
10 · eine hohe Verfügbarkeit aufweisen.
mag ich normal neutral kann damit leben mag ich nicht mag ich
normal neutral kann damit leben mag ich nicht
Dysfunktional
Dysfunktional
Dysfunktional
FunktionalFunktionalFunktional
Vielen Dank!
Laserscanner SCALA with
embedded Objecttracking
Automotive Laserscanner SCALA
Power consumption Dimensions WxDxH [mm]
Range min - max Wave length
Velocity accuracy (vx,vy) Update rate
Angular resolution (hor) Field of view (hor)
Distance resolution 0.04 m
0.25°
905 nm 0.3 - 327 m
Object tracking
Angular resolution (vert)
Field of view (vert) 3.2°
4 layers @ 0.8°
Distance error
Weight
145°(4L)
Object Data Interface Raw & Object Data Interface
< 0.1m 0.25 m/s 0
25 Hz
600 g 105x100x60
< 7W CAN (500kb)
Ethernet
> 30 tracks Range on vehicles > 150 m Range on pedestrians > 50 m
Market introduction
2014/ 2016