In der Arbeit wird ein neues Konzept eines modulbasierten Fahrtführungssystems entwickelt und prototypisch umgesetzt. Autonome Fahrzeuge sollen sich in ihrer Umgebung zielgerichtet bewegen, um eine gestellte Aufgabe bzw. Mission erfüllen zu können. Beispiele sind Anwendungen in den Bereichen Logistik, Straßenverkehr und Sicherheit, die jeweils unterschiedliche Anforderungen an ein Fahrtführungssystem, als Gesamtheit der Komponenten zur Sensordatenerfassung sowie zur Planung und Regelung, stellen. Das vorgestellte Fahrtführungssystem zeichnet sich in einer neuartigen Form durch eine modulbasierte Architektur aus. Hierbei werden bestimmte Funktionen in deren algorithmischer Beschreibung zusammen mit ggf. notwendiger Sensorik in der Umsetzung auf speziellen Rechnereinheiten zu Modulen zusammengefasst. Die Module ermöglichen die Realisierung eines flexiblen und entwicklungsfähigen Konzeptes der Fahrtführung autonomer Fahrzeuge, welches erstmals in dieser Form für das Test- und Entwicklungssystem Quanjo TDS" demonstriert wurde. Als Basismodule der Fahrtführung wurden die Module "Lokalisierung", "Umgebungserfassung", "Autonome Wegpunktfahrt" und "Fahrzeugschnittstelle" definiert und prototypisch realisiert. Durch das Modul Lokalisierung" werden die Daten eines satellitenbasierten Positionsbestimmungssystems (Stützsystem) mit den Daten von Sensoren zur Messung von relativen Bewegungsgrößen fusioniert, um die Verfügbarkeit und die Datenrate der Positionsinformation zu erhöhen. Zu diesem Zweck wurde ein Positionsfilter auf Basis des Erweiterten Kalman-Filters entwickelt. Kurzzeitige Störungen, die durch Abschattung oder Mehrwegeausbreitung des Satellitensignals entstehen können, werden durch das Modul "Lokalisierung" auf diese Weise reduziert. Das Modul "Umgebungserfassung" detektiert die Objekte der Umgebung, welche für die Fahrtführung relevant sind und generiert eine kompakte Beschreibung der Umgebungssituation. Durch das Modul "Autonome Wegpunktfahrt" werden für die Funktion der autonomen Anfahrt von definierten Positionen die entsprechenden Komponenten der Planung und Regelung ausgeführt. Hierbei wird die Positionsinformation und die Information über die Umgebung verwendet, um einen hindernisfreien Pfad zur Zielposition über eine Reihe von Wegpunkten zu planen und autonom abzufahren, wobei Umplanungen in dynamischen Umgebungen notwendig sein können. Das Modul "Fahrzeugschnittstelle" dient zur Generierung der fahrzeugspezifischen Stellkommandos hinsichtlich der Aktorik.
This thesis presents a new concept of a driving control system for autonomous vehicles with its prototype realization. Autonomous vehicles are meant to move in their environments in a desired way, to be able to fulfil a specific task or mission. Application examples of autonomous vehicles can be found in logistics, road traffic and security, which have different demands on the driving control system, which is defined as the entity of components regarding sensor data acquisition and planning/control. The presented driving control system is characterized by its module-based architecture. Hereby, the algorithms, the data processing hardware and sensory components (if any) related to specific (autonomous) functions are combined to modules. The modules facilitate the realization of a flexible and extendable concept of driving control of autonomous vehicles, which is demonstrated for the first time in this form for the test- and development system "Quanjo TDS". The basic modules of the driving control system are defined as "localization", "environment perception", autonomous waypoint driving, and "vehicle interface". The module "localization" is for providing a quasi-continuous position information by fusioning the data of a satellite-based global positioning system (e. g. GPS) with the data from sensors for measuring relative position information (e.g. inertial measurement unit). By using an Extended Kalman-Filter for developing a special position filter, short-time errors, due to shadowing or multi-path propagation of the satellite signal, are tackled. The module "environment perception" detects objects, which are relevant for the driving control, within the environment and generates a compact description of the detected objects. The module autonomous waypoint "driving" implements the necessary planning and control tasks for realizing the function of autonomous driving to desired positions within the environment. For planning a hindrance-free path to the target position, the vehicle's position information and the information about the detected objects are used. The resulting path is represented by a sequence of intermediate waypoints, whereas replanning becomes necessary in dynamic environments. The module "vehicle interface" generates the vehicle specific control commands for the vehicle actuator system.
Entwurf und Realisierung eines modulbasierten Fahrtführungssystems für autonome Fahrzeuge
2013
153 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Theses
German
Fahrzeuge - Realisierung eines Onboard-Fahrwerkdiagnosesystems
Online Contents | 2002
|