Altenstrasser Harald

Dipl.-Ing.Foto Altenstrasser Harald 

Forum Technik und Gesellschaft Förderpreisträger 2004
Kategorie Diplomarbeiten
1. Preis ex aequo

Titel
Entwurf und Realisierung von Regelungskonzepten für autonome Fahrzeuge
Kurzfassung
Ziel dieser Diplomarbeit war es, eine Regelung für einen vollautomatischen Einparkvorgang eines Modellautos zu realisieren. Mit Hilfe von fünf optischen Sensoren am Modellauto kann dessen Position relativ zur Parklücke bestimmt werden. Ein 80C517 Mikroprozessor am Auto sendet die Sensordaten über die serielle Schnittstelle an einen ortsfesten Computer. Dort erfolgt mittels einer Fuzzy Regelung die Berechnung der Steuerdaten für die Lenkung und den Antrieb, welche wiederum an das Modellauto übermittelt und dort vom Mikroprozessor in entsprechende Bewegungen umgesetzt werden. Am Beginn des Einparkvorgangs steht zunächst eine selbständige Vermessung der Parklücke durch das Auto. In Abhängigkeit von Länge und Tiefe der aktuellen Parklücke erfolgt sodann das Einparken entweder parallel oder quer zur Fahrbahn. Für die Automatisierung wird der Einparkvorgang in unterschiedliche Abschnitte zerlegt und für jede Phase eine geeignete Automatisierungsstrategie entwickelt. Die Auswahl der jeweiligen Regler bzw. Steuerfunktionen wird durch ein übergeordnetes Steuerprogramm vorgenommen. Es konnten auf diese Art und Weise für alle Einparkvorgänge gute Ergebnisse erzielt werden. Die größten Probleme ergaben sich bei der Auswertung der Sensordaten. Die stark nichtlineare Spannungs-Entfernungskennlinie und v.a. die Eigenschaften der optischen Sensoren, bei einem flachen Einfallswinkel des Lichtstrahls auf das Hindernis eine zu große Entfernung auszugeben, bereiteten die größten Schwierigkeiten.
persönliche Begründung der gesellschaftlichen Relevanz
Viele AutofahrerInnen kennen das Problem: Man fährt mit dem Auto beispielsweise auf eine Einkaufstour in die nächste größere Stadt. Das erste und wohl auch größte Problem stellt dabei sicherlich das Finden eines geeigneten Parkplatzes dar. Nach mehreren erfolglosen Runden wird dann endlich ein mehr oder weniger geeigneter, oft auch enger und unübersichtlicher Parkplatz gefunden. Das nachfolgende Auto berührt schon fast die hintere Stoßstange, bevor der erste Einparkversuch gestartet werden kann. Voller Euphorie wird also seitlich nach hinten eingeparkt, und wie es manchmal auch vorkommen kann, scheitert der Versuch und das Einparken muss, begleitet vom ersten Hupkonzert und bereits deutlich weniger euphorisch, wiederholt werden. Für alle AutofahrerInnen ist das Einparken eines Fahrzeuges natürlich ein Bestandteil der täglichen Fahrpraxis, die meist ohnehin schon ziemlich nervtötend sein kann. Der Gedanke an eine Unterstützung dieses Vorganges sozusagen per Knopfdruck erscheint daher naheliegend und vielversprechend. Diese Unterstützung kann als assistierendes System gestaltet sein, oder den gesamten Einparkvorgang auch vollautomatisch durchführen. Viele namhafte Automobilhersteller beschäftigen sich schon seit mehreren Jahren mit elektronischen Fahrerassistenzsystemen, u.a. eben auch mit Systemen zur Unterstützung des Einparkvorganges. Bei vielen dieser Systeme stellt nicht mehr so sehr die technische Umsetzung ein Problem dar, sondern oft auch die rechtliche. Bei Einparksystemen konnte die rechtliche Frage zumindest bereits teilweise geklärt werden, sodass bestimmte Fahrzeugtypen bereits Hilfssysteme besitzen. Vollautomatisches Einparken hingegen wird derzeit serienmäßig noch sehr selten, wenn überhaupt eingesetzt. Auch wenn in der Automobilindustrie Testfahrzeuge existieren, bei denen ein paar Dellen und Kratzer mehr oder weniger keine große Rollen spielen, werden solche Systeme vorerst meist an Fahrzeugmodellen getestet. Speziell der Einparkvorgang kann an solchen Modellen gut simuliert und erprobt werden. In der vorliegenden Diplomarbeit wurde ein vollautomatischer Einparkvorgang an einem Modellauto des Institutes für Regelungs- und Automatisierungstechnik der TU Graz realisiert. Das Fahrzeug erkennt dabei selbständig die Parklücke, bestimmt im Vorbeifahren deren Länge und Tiefe, und führt danach in Abhängigkeit dieser Größen selbständig den gesamten Einparkvorgang vollautomatisch durch. Weitere Aufgaben, die im Rahmen dieser Arbeit noch nicht miteinbezogen wurden, bestehen z.B. in der Berücksichtigung von veränderlichen Umweltbedingungen und Fahrzeugzuständen, sowie in der Behandlung von plötzlich auftretenden Hindernissen wie beispielsweise durchlaufende Kinder. Eine noch visionärere Aufgabe stellt z.B. das vollautomatische Einparken eines LKW bzw. eines Sattelschleppers mit oder ohne Anhänger dar.