Kurzfassung / Abstract

Das autonome Fahren birgt großes Potential, den Straßenverkehr sowohl in Hinblick auf Sicherheit als auch wirtschaftliche Aspekte stark zu verbessern. Dies gilt insbesondere für das kooperative autonome Fahren, in dem durch Teilen von Informationen und Abstimmen von Plänen ein weniger konservatives Fahrverhalten autonomer Fahrzeuge und damit eine effizientere Nutzung der verfügbaren Infrastruktur denkbar ist.

Eine große Herausforderung dabei ist die Trajektorienplanung, also das Festlegen zeitlicher Verläufe von Positionen, Geschwindigkeiten und sonstigen Zustandsgrößen autonomer Fahrzeuge durch Wahl geeigneter Stellgrößen. Resultierende Trajektorien müssen dabei hohe Anforderungen an die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erfüllen und gleichzeitig möglichst effizient bezüglich eines Gütekriteriums (beispielsweise Komfortansprüche) sein. Diese Rahmenbedingungen legen die Formulierung der Trajektorienplanungsaufgabe als Optimalsteuerungsproblem nahe, welches jedoch aus verschiedenen Gründen erst einmal schwierig zu lösen ist.

In diesem Vortrag wird ein Ansatz vorgestellt, der den Fokus auf effiziente Lösbarkeit des Problems bei gleichzeitiger Nachweisbarkeit sicherheitsrelevanter Eigenschaften legt. Im Zentrum steht dabei die Verwendung sog. Manöverautomaten, die ermöglichen, bestimmte qualitative Fahrverhalten („Manöver“, also z. B. Überholen, Spurhalten, Spurwechsel,…) effizient in entsprechende Zustandstrajektorien zu übersetzen. Darauf baut eine hierarchische Herangehensweise auf: Zuerst wird in einem diskreten Entscheidungsproblem ein Manöver ausgewählt, welches anschließend detailliert in Form von Stell- und Zustandstrajektorien geplant wird. Diese Trajektorien werden dann als Referenzen an eine unterlagerte Folgeregelung übergeben. Während diese Herangehensweise dem menschlichen Fahrverhalten ähnelt, ist ihre Automatisierung herausfordernd mit Hinblick auf das reibungslose Zusammenwirken der drei Ebenen der Hierarchie. Dieses wird im vorgestellten Ansatz durch den Einsatz mengenbasierter Methoden sichergestellt.