Zur Seitenansicht
 

Titelaufnahme

Titel
A optimal control/MILP based Highway Pilot with autonomous lane change / eingereicht von David Krier, BSc
AutorInnenKrier, David
Beurteiler / Beurteilerindel Re, Luigi
ErschienenLinz, 2018
Umfangxv, 94 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftUniversität Linz, Masterarbeit, 2018
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (GND) Autonomes Fahren / Abstandsregeltempomat / Fahrstreifenwechsel / Assistenzsystem
URNurn:nbn:at:at-ubl:1-22237 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist gemäß den "Hinweisen für BenützerInnen" verfügbar
Dateien
A optimal control/MILP based Highway Pilot with autonomous lane change [3.44 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Der Trend in der Automobilindustrie geht klar in Richtung pilotiertes bzw. autonomes Fahren. Es werden ständig neue Assistenzsysteme entwickelt, welche Fahrerinnen und Fahrer in diversen Verkehrssituation entlasten bzw. unterstützen sollen. Neben dem Komfortgewinn spielt der Aspekt Sicherheit eine große Rolle. Aktuelle Verkehrsstatistiken belegen, dass 90% aller Verkehrsunfälle durch menschliches Fehlverhalten herbeigeführt werden [18] und unterstreichen somit die Notwendigkeit, Forschung an solchen Systemen weiter voranzutreiben. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Highway Pilot präsentiert. Für diesen Zweck wird das Adaptive Cruise Control (ACC) kurz vorgestellt und auf dessen Unzulänglichkeiten bei Spurwechseln eingegangen. Die Idee des Highway Pilots ist es, diese Regelung der Längsdynamik um eine Querkomponente, sprich Spurwechsel, zu erweitern. Basierend auf einem hier hergeleiteten mathematischen Fahrzeugmodell werden zwei Lösungsansätze dargelegt, die zeit-, beschleunigungs- bzw. ruckoptimales Bewegen durch den Verkehr ermöglichen. Um die Rechenzeit bei dieser Optimierung in einem vertretbaren Rahmen zu belassen, werden neben anderen vereinfachenden Annahmen, Spurwechsel in einem ersten Durchgang als diskrete Sprünge modelliert. Es werden Auswirkungen verschiedener Kostenfunktionen analysiert und die Rechenzeiten der beiden Ansätze verglichen. In einem zweiten Durchgang werden die diskreten Spurchwechsel in fahrbare Trajektorien umgewandelt. Neben Klothoiden, die als ruckfreie Verbindungen zwischen Geraden und Kurven unter anderem im Straßen- oder Schienenbau zum Einsatz kommen, werden auch eta-3-Splines betrachtet. Diese ermöglichen Start und Zielpunkt kontinuierlich in Bezug auf Tangentialvektor, Krümmung und Änderung der Krümmung zu interpolieren. Weiters wird gezeigt, wie sich die laterale Trajektorie durch ein Quadratisches Programm (QP) ermitteln lässt.

Zusammenfassung (Englisch)

Automated driving is an emerging technology in the automotive industry. Steady development of assistance systems relieves and supports the driver in a multitude of traffic situations. Next to the advantage of increased comfort,the safety aspect plays a significant role. Current traffic statistics show that 90% of all traffic accidents are caused by human error and underline the importance of pushing research in this field even further. In this work a Highway Pilot is proposed. As an introduction Adaptive Cruise Control (ACC) is described and its problems with changing lanes are discussed. The idea of the Highway Pilot is to expand the longitudinal control with a transverse component (i.e. lane change). Based on a derived mathematical vehicle model two approaches to solve the problem are proposed that allow time, acceleration and/or jerk optimal driving through traffic. In order to manage computational burden, several simplifying assumptions are made, including modelling lane changes in a first step as discrete jumps. Several cost functions are analyzed and the computation times of both approaches are compared. In a second step, the former discrete lane jumps are transformed into drivable trajectories. Next to clothoids, which allow a jerk free connection between straight lines and curves, as used in road and rail-road construction, eta-3-splines are proposed. These allow smooth interpolation between start and end point with respect to the tangential vector, curvature and change of curvature. Furthermore, it is shown that the lateral trajectory can be solved by means of a Quadratic Program (QP).

Statistik
Das PDF-Dokument wurde 17 mal heruntergeladen.