Handbuch Fahrerassistenzsysteme Grundlagen, Komponenten und Systeme für aktive Sicherheit und Komfort ; mit ... 45 Tabellen
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| Weitere Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Vieweg + Teubner
2012
|
| Ausgabe: | 2., korr. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Praxis
ATZ-MTZ-Fachbuch |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Ausführliche Beschreibung Inhaltsverzeichnis |
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INHALTSVERZEICHNIS
EINLEITUNG 1
A GRUNDLAGEN DER FAHRERASSISTENZSYSTEMENTWICKLUNG 3
1 DIE LEISTUNGSFAEHIGKEIT DES MENSCHEN FUER DIE FAHRZEUGFUEHRUNG 4
1.1 MENSCHLICHER INFORMATIONSVERARBEITUNGSPROZESS 4
1.1.1 INFORMATIONSAUFNAHME 5
1.1.2 INFORMATIONSVERARBEITUNG 6
1.1.3 INFORMATIONSABGABE 8
1.2 FAHRERCHARAKTERISTIK UND DIE GRENZEN MENSCHLICHER LEISTUNGSFAEHIGKEIT
8
1.3 ANFORDERUNGEN AN DEN FAHRZEUGFUEHRER IM SYSTEM
FAHRER-FAHRZEUG-UMGEBUNG 10 1.4 BEWERTUNG DER ANFORDERUNGEN AUS DER
FAHRZEUGFUEHRUNGSAUFGABE IM HINBLICK AUF DIE MENSCHLICHE
LEISTUNGSFAEHIGKEIT 12
2 FAHRERVERHALTENSMODELLE 15
2.1 DREI-EBENEN-MODELL FUER ZIELGERICHTETE TAETIGKEITEN DES MENSCHEN NACH
RASMUSSEN, 1983 . 15 2.2 DREI-EBENEN-HIERARCHIE DER FAHRAUFGABE NACH
DONGES, 1982 16
2.3 BEISPIEL EINES REGELUNGSTECHNISCHEN MODELLANSATZES FUER DIE FUEHRUNGS-
UND STABILISIERUNGSEBENE DER FAHRAUFGABE 17
2.4 ZEITKRITERIEN 19
2.5 NEUER ANSATZ ZUR QUANTIFIZIERUNG VON FERTIGKEITS-, REGEL- UND
WISSENSBASIERTEM VERHALTEN IM STRASSENVERKEHR 20
2.6 FOLGERUNGEN FUER FAHRERASSISTENZSYSTEME 22
3 FAHRERASSISTENZ UND VERKEHRSSICHERHEIT 24
3.1 EINLEITUNG 24
3.2 ERWARTETE AUSWIRKUNGEN VON FAHRERASSISTENZSYSTEMEN AUF DIE
VERKEHRSSICHERHEIT 24 3.3 BEWERTUNG VON FAHRERASSISTENZSYSTEMEN VOR DEM
HINTERGRUND VON RATINGS UND GESETZLICHEN VORSCHRIFTEN 27
3.3.1 TYPZULASSUNGSBESTIMMUNGEN 27
3.3.2 ANFORDERUNGEN DER VERBRAUCHERORGANISATIONEN 27
3.3.3 HERSTELLERINTERNE ANFORDERUNGEN 28
3.3.4 BEYOND NCAP - DIE ZUKUENFTIGE EURO NCAP-BEWERTUNG 28
3.4 RECHTLICHE GRENZEN AUTONOM EINGREIFENDER FAHRERASSISTENZSYSTEME 29
4 NUTZERGERECHTE ENTWICKLUNG DER MENSCH-MASCHINE-INTERAKTION VON
FAHRERASSISTENZSYSTEMEN 33
4.1 UEBERSICHT 33
4.2 FRAGESTELLUNGEN BEI DER ENTWICKLUNG DER MENSCH-MASCHINE-INTERAKTION
(HMI) VON FAS .. 33 4.2.1 UNTERSTUETZUNG DURCH FAS 33
4.2.2 LEISTUNGEN UND GRENZEN DER FAS 33
4.2.3 BENOETIGTE KOMPETENZEN UND FACHBEREICHE 34
4.2.4 EINFLUSSFAKTOREN BEI DER ENTWICKLUNG VON FAS 34
4.2.5 INTERAKTIONSKANAELE ZWISCHEN FAHRER, FAS UND FAHRZEUG 34
4.2.6 AENDERUNG DER BEZIEHUNG FAHRER-FAHRZEUG DURCH FAS 35
4.2.7 SITUATIONSBEWUSSTSEIN DES FAHRERS 36
4.2.8 INNERES MODELL 36
4.2.9 ENTLASTUNG ODER BELASTUNG DURCH FIS UND FAS? 37
4.2.10 VERANTWORTUNG DES FAHRERS 37
4.2.11 STAERKEN VON MENSCH UND MASCHINE 37
XVII
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1014367484
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
4.3 SYSTEMATISCHE ENTWICKLUNG DES HMI VON FAS 37
4.3.1 DIE ENTWICKLUNG DES HMI IM FAS-ENTWICKLUNGSPROZESS 37
4.3.2 UNTERSTUETZUNGSBEDARF DES FAHRERS 38
4.3.3 LEITLINIEN ZUR ENTWICKLUNG VON FIS UND FAS 38
4.3.4 RICHTLINIEN FUER FIS - *EUROPEAN STATEMENTS OF PRINCIPLES ON HMI
(ESOP) 39 4.3.5 NORMEN ZUR GESTALTUNG VON FIS UND FAS 39
4.3.6 ENTWICKLUNG VON NORMEN 40
4.3.7 ISO-NORMEN ZU HMI IM KFZ 40
4.4 BEWERTUNG VON FAS-GESTALTUNGEN 40
4.5 ZUSAMMENFASSUNG 42
ENTWURF UND TEST VON FAHRERASSISTENZSYSTEMEN 43
5.1 BEGRIFFSKLAERUNG *FAHRERASSISTENZSYSTEME 43
5.2 MOTIVATION DES BEITRAGS 44
5.3 FAHRERASSISTENZSYSTEME AUS SICHT DES FAHRERS 44
5.4 SYSTEMATISCHER ENTWURF VON FAHRERASSISTENZSYSTEMEN 45
5.5 SYSTEMATISCHER ENTWURF EINER *AUTOMATISCHEN NOTBREMSE 47
5.5.1 NUTZERORIENTIERTE FUNKTIONSDEFINITION 47
5.5.2 ASPEKTE DER SYSTEMARCHITEKTUR 50
5.5.3 FUNKTIONALE TESTS VON FAHRERASSISTENZSYSTEMEN 51
5.5.4 TESTFALL *BERECHTIGTE AUSLOESUNG - VEHICLE-IN-THE-LOOP 51
5.5.5 FEHLERWAHRSCHEINLICHKEIT FUER *UNBERECHTIGTE AUSLOESUNG -
TROJANISCHE PFERDE . .. 52 5.6 ZUSAMMENFASSUNG 52
BEWERTUNGSVERFAHREN VON FAHRERASSISTENZSYSTEMEN 55
6.1 ZIELSETZUNG DER NUTZERORIENTIERTEN BEWERTUNG 55
6.2 ANFORDERUNGEN AN BEWERTUNGSVERFAHREN 55
6.3 EINGESETZTE VERFAHREN 57
6.3.1 VERSUCHE AN FAHRSIMULATOREN 57
6.3.2 VERSUCHE AUF TESTGELAENDEN (KONTROLLIERTES FELD) 58
6.3.3 VERSUCHE IM REALEN STRASSENVERKEHR (FELDVERSUCHE) 59
6.4 EXEMPLARISCHE ANWENDUNGEN 59
6.4.1 BEWERTUNG VON SICHERHEITSSYSTEMEN AM FAHRSIMULATOR 59
6.4.2 BEWERTUNG EINER SICHERHEITSFUNKTION IN VERSUCHEN AUF EINEM
TESTGELAENDE 64 6.4.3 BEWERTUNG VON ASSISTENZFUNKTION IN VERSUCHEN IM
REALEN STRASSENVERKEHR 65
EVITA - DAS PRUEFVERFAHREN ZUR BEURTEILUNG VON ANTIKOLLISIONSS STEINEN
69 7.1 EINLEITUNG 69
7.2 BISHER BEKANNTE TESTVERFAHREN 69
7.3 DAS DUMMY TARGET EVITA 70
7.3.1 ZIELE 70
7.3.2 KONZEPT 70
7.3.3 AUFBAU 71
7.3.4 VERSUCHSABLAUF 71
7.3.5 LEISTUNGSDATEN 72
7.4 MESSKONZEPT IM VERSUCHSFAHRZEUG 72
7.5 GEFAEHRDUNGEN VON VERSUCHSTEILNEHMERN 72
7.6 BEWERTUNGSMETHODE 73
7.6.1 WIRKSAMKEIT EINES ANTIKOLLISIONSSYSTEMS 73
7.6.2 PROBANDENVERSUCH 73
7.6.3 BEURTEILUNGSZEITRAUM 73
7.6.4 VERGLEICHE VON ANTIKOLLISIONSSYSTEMEN 74
7.7 ERGEBNISSE 75
XVIII
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
8 BEWERTUNG VON FAHRERASSISTENZSYSTEMEN MITTELS DER VEHICLE IN THE
LOOP-SIMULATION 76 8.1 MOTIVATION 76
8.2 ENTWICKLUNG VON FAHRERASSISTENZSYSTEMEN 76
8.3 VEHICLE IN THE LOOP 79
8.3.1 VERKEHRSSIMULATION UND VISUALISIERUNG 80
8.3.2 POSITIONIERUNG DES VERSUCHSTRAEGERS IN DER VERKEHRSSIMULATION 80
8.3.3 EINBINDUNG DES FAHRERS MITHILFE VON AUGMENTED REALITY 80
8.3.4 SENSORMODELLE 81
8.4 GESAMTARCHITEKTUR DES VEHICLE IN THE LOOP 81
8.5 VALIDIERUNG DES VEHICLE IN THE LOOP 82
8.6 AUSBLICK 83
9 EINFLUESSE VON FAHRERASSISTENZSYSTEMEN AUF DIE SYSTEMARCHITEKTUR IM
KRAFTFAHRZEUG 84 9.1 EINLEITUNG 84
9.2 SYSTEMARCHITEKTUR 85
9.3 WICHTIGE EINFLUESSE VON FAHRERASSISTENZSYSTEMEN AUF DIE
SYSTEMARCHITEKTUR 86 9.4 AUSSTATTUNGSVARIANZ UND VERNETZUNGSKOMPLEXITAET
87
9.5 PARTITIONIERUNG VON FAS-FUNKTIONEN AUF STEUERGERAETE 88
9.6 VERNETZUNGSTECHNOLOGIEN 91
9.7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 92
B SENSORIK FUER FAHRERASSISTENZSYSTEME 93
10 FAHRDYNAMIK-SENSOREN FUER FAS 94
10.1 EINLEITUNG 94
10.2 ALLGEMEINE AUSWAHLKRITERIEN 94
10.2.1 ANFORDERUNGEN TECHNIKEBENE 95
10.2.2 KOMMERZIELLE EBENE 97
10.3 TECHNISCHE SENSORKENNDATEN FUER FAHRERASSISTENZSYSTEME 98
10.3.1 SENSOREN UND EINBAUORTE 98
10.3.2 RADDREHZAHLSENSOR DF 98
10.3.3 LENKRADWINKELSENSOREN 101
10.3.4 DREHRATEN- UND BESCHLEUNIGUNGSSENSOREN 104
10.3.5 BREMSDRUCKSENSOREN 106
11 ULTRASCHALLSENSORIK 110
11.1 PIEZOELEKTRISCHER EFFEKT 110
11.2 PIEZOELEKTRISCHE KERAMIKEN 110
11.2.1 MATERIALIEN 110
11.2.2 HERSTELLUNG 111
11.2.3 HYSTERESE 112
11.2.4 PIEZOELEKTRISCHE KONSTANTEN 112
11.2.5 DEPOLARISATION 113
11.3 ULTRASCHALLWANDLER 113
11.3.1 ERSATZSCHALTBILD 114
11.4 ULTRASCHALLSENSOREN FUER DAS KFZ 115
11.4.1 SENSORBAUGRUPPEN 115
11.5 ANTENNEN UND STRAHLGESTALTUNG 117
11.5.1 SIMULATION 117
11.6 ENTFERNUNGSMESSUNG 119
11.7 HALTER- UND BEFESTIGUNGSKONZEPTE 120
11.8 LEISTUNGSFAEHIGKEIT UND ZUVERLAESSIGKEIT 120
11.9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 121
XIX
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS
12 RADARSENSORIK 123
12.1 AUSBREITUNG UND REFLEKTION 123
12.2 ABSTANDS- UND GESCHWINDIGKEITSMESSUNG 126
12.2.1 GRUNDPRINZIP MODULATION UND DEMODULATION 126
12.2.2 DOPPLER-EFFEKT 127
12.2.3 MISCHEN VON SIGNALEN 127
12.2.4 PULSMODULATION 129
12.2.5 FREQUENZMODULATION 131
12.3 WINKELMESSUNG 140
12.3.1 ANTENNEN-THEORETISCHE VORBETRACHTUNGEN 140
12.3.2 SCANNING 141
12.3.3 MONOPULS 142
12.3.4 MEHRSTRAHLER 143
12.3.5 DUAL-SENSOR-KONZEPT 144
12.4 HAUPTPARAMETER DER LEISTUNGSFAEHIGKEIT 145
12.4.1 ABSTAND 145
12.4.2 RELATIVGESCHWINDIGKEIT 145
12.4.3 AZIMUTWINKEL 146
12.4.4 LEISTUNGSFAEHIGKEIT UND MEHRZIELFAEHIGKEIT 146
12.4.5 24 GHZ VS. 77 GHZ 147
12.5 SIGNALVERARBEITUNG UND TRACKING 148
12.6 EINBAU UND JUSTAGE 150
12.7 ELEKTROMAGNETISCHE VERTRAEGLICHKEIT 151
12.8 AUSFUEHRUNGSBEISPIELE 152
12.8.1 BOSCHLRR2 152
12.8.2 BOSCH LRR3 153
12.8.3 CONTINENTAL (A.D.C.) ARS200 157
12.8.4 CONTINENTAL ARS 300 159
12.8.5 DELPHI FORWARD LOOKING RADAR (3. GENERATION) 162
12.8.6 DELPHI ELECTRONIC SCANNING RADAR (4. GENERATION) 162
12.8.7 HELLA 24 GHZ-MID RANGE RADAR 166
12.8.8 TRW AC20 168
12.9 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 169
13 LIDARSENSORIK 172
13.1 FUNKTION, PRINZIP 172
13.1.1 BEGRIFFLICHKEIT 172
13.1.2 MESSVERFAHREN DISTANZSENSOR 172
13.1.3 AUFBAU 174
13.1.4 TRANSMISSIONS- UND REFLEXIONSEIGENSCHAFTEN 177
13.1.5 TRACKINGVERFAHREN UND AUSWAHL RELEVANTER ZIELE 179
13.2 APPLIKATION IM FAHRZEUG 181
13.2.1 LASERSCHUTZ 181
13.2.2 INTEGRATION FUER NACH VORNE GERICHTETE SENSOREN (ZUM BEISPIEL FUER
ACC) 181 13.3 ZUSATZFUNKTIONEN 182
13.4 AKTUELLE BEISPIELE 183
13.5 AUSBLICK 185
14 3D TIME-OF-FLIGHT (TOF) 187
14.1 EINORDNUNG UND ERLAEUTERUNG DES GRUNDKONZEPTES 187
14.2 VORTEILE UND APPLIKATIONEN 187
14.3 GRUNDSAETZLICHE LOESUNGEN ZUR 3D-ERFASSUNG 188
14.3.1 FORMERFASSUNG MIT OPTISCH INKOHAERENTER MODULATIONSLAUFZEITMESSUNG
189 14.3.2 DAS PMD-PRINZIP 191
14.4 MODULE EINES PMD-SYSTEMS 192
XX
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS
14.4.1 PMD-IMAGER: 2D-MISCHER UND INTEGRATOR 192
14.4.2 BELEUCHTUNG 194
14.4.3 WEITERVERARBEITUNG (MERKMALSEXTRAKTION, OBJEKTTRACKING) 194
14.5 LEISTUNGSFAEHIGKEIT UND LEISTUNGSGRENZEN DES GESAMTSYSTEMS 196
15 MASCHINELLES SEHEN 198
15.1 BILDSENSOR 198
15.1.1 HARDWAREKOMPONENTEN UND TECHNOLOGIE 198
15.1.2 PROJEKTIVE ABBILDUNG 199
15.1.3 BILDREPRAESENTATION 201
15.2 BILDVERARBEITUNG 202
15.2.1 BILDVORVERARBEITUNG 202
15.2.2 MERKMALSEXTRAKTION 205
15.3 3D-REKONSTRUKTION DER SZENENGEOMETRIE 208
15.3.1 STEREOSKOPIE 208
15.3.2 MOTION-STEREO 210
15.3.3 TRIFOKAL-TENSOR 211
15.4 ZEITLICHE VERFOLGUNG 212
15.4.1 BAYES-FILTER 213
15.4.2 ZEITLICHE VERFOLGUNG MIT DEM KAIMAN-FILTER 214
15.5 ANWENDUNGSBEISPIELE 214
15.5.1 FAHRSTREIFENERKENNUNG 214
15.5.2 OBJEKTDETEKTION 216
15.6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 220
16 KAMERABASIERTE FUSSGAENGERDETEKTION 223
16.1 ANFORDERUNGEN 223
16.2 MOEGLICHE ANSAETZE 224
16.3 BESCHREIBUNG DES FUNKTIONSPRINZIPS 225
16.4 BESCHREIBUNGEN DER ANFORDERUNGEN AN HARDWARE UND SOFTWARE 233
16.5 AUSBLICK 234
17 FUSION UMFELDERFASSENDER SENSOREN 237
17.1 DEFINITION SENSORDATENFUSION 237
17.1.1 ZIELE DER DATENFUSION 238
17.2 HAUPTKOMPONENTEN DER SENSORDATENVERARBEITUNG 239
17.2.1 SIGNALVERARBEITUNG UND MERKMALSEXTRAKTION 239
17.2.2 DATENASSOZIATION 240
17.2.3 DATENFILTERUNG 242
17.2.4 KLASSIFIKATION 242
17.2.5 SITUATIONSANALYSE 242
17.3 ARCHITEKTURMUSTER ZUR SENSORDATENFUSION VON UMFELDSENSOREN 243
17.3.1 DEZENTRAL - ZENTRAL - HYBRID 243
17.3.2 ROHDATEN-EBENE - MERKMALS-EBENE - ENTSCHEIDUNGS-EBENE 244 17.3.3
SYNCHRONISIERT - UNSYNCHRONISIERT 245
17.3.4 NEUE DATEN - DATENKONSTELLATION - EXTERNES EREIGNIS 246
17.3.5 ORIGINALDATEN - GEFILTERTE DATEN - PRAEDIZIERTE DATEN 246
17.3.6 PARALLEL - SEQUENZIELL 246
17.4 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNG 247
C AKTORIK FUER FAHRERASSISTENZSYSTEME 249
18 HYDRAULISCHE PKW-BREMSSYSTEME 250
18.1 STANDARDARCHITEKTUR 250
18.2 ARCHITEKTUR DER ELEKTROHYDRAULISCHEN BREMSE EHB 259
18.3 ARCHITEKTUR EINES REGENERATIVEN BREMSSYSTEMS (RBS) 267
XXI
IMAGE 6
INHALTSVERZEICHNIS
19 ELEKTROMECHANISCHE BREMSSYSTEME 271
19.1 ELEKTROMECHANISCHES BREMSSYSTEM (EMB) 271
19.1.1 MOTIVATION 271
19.1.2 SYSTEMARCHITEKTUR UND KOMPONENTEN 271
19.1.3 BETAETIGUNGSEINRICHTUNG 273
19.1.4 ZENTRALSTEUERGERAET 275
19.1.5 RADBREMSEN-AKTOR 275
19.1.6 SENSORIK 276
19.1.7 REGELKONZEPTE 276
19.1.8 ENERGIEVERSORGUNG 276
19.1.9 KOMMUNIKATIONSSYSTEM (BUS-STRUKTUR) 277
19.2 HYBRID-BREMSSYSTEM 278
19.2.1 MOTIVATION 278
19.2.2 SYSTEMARCHITEKTUR UND KOMPONENTEN 278
19.2.3 REGELFUNKTIONEN 279
19.2.4 HINTERACHS-AKTOR 280
19.3 ELEKTRISCHE PARKBREMSE (EPB) 280
19.3.1 MOTIVATION 280
19.3.2 SYSTEMARCHITEKTUR UND KOMPONENTEN 280
19.3.3 SCHNITTSTELLEN DES ELEKTRONISCHEN STEUERGERAETS 284
19.3.4 FUNKTIONEN DER EPB 284
20 LENKSTELLSYSTEME 287
20.1 ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN AN LENKSYSTEME 287
20.2 BASISLOESUNGEN DER LENKUNTERSTUETZUNG 287
20.2.1 DIE HYDRAULISCHE HILFSKRAFTLENKUNG (HPS) 287
20.2.2 DIE PARAMETRIERBARE HYDRAULISCHE HILFSKRAFTLENKUNG 288
20.2.3 DIE ELEKTROHYDRAULISCHE HILFSKRAFTLENKUNG (EHPS) 289
20.2.4 DIE ELEKTROMECHANISCHE HILFSKRAFTLENKUNG (EPS) 290
20.2.5 ELEKTRISCHE KOMPONENTEN 294
20.3 LOESUNGEN ZUR UEBERLAGERUNG VON MOMENTEN 295
20.3.1 ZUSATZAKTOR FUER HYDRAULISCHE LENKSYSTEME 296
20.3.2 ELEKTRISCHE LENKSYSTEME 297
20.4 LOESUNGEN ZUR UEBERLAGERUNG VON WINKELN 299
20.4.1 EINLEITUNG 299
20.4.2 FUNKTIONALITAET 300
20.4.3 STELLERVARIANTEN 300
20.4.4 EINSATZBEISPIEL BMW 5ER - ZFLS-AKTOR AM LENKGETRIEBE 302
20.4.5 EINSATZBEISPIEL AUDI A4 - ZFLS-AKTOR IN DER LENKSAEULE 304
20.4.6 EINSATZBEISPIEL LEXUS - KOAXIALER LENKSAEULENAKTOR LENKWELLENFEST
307 20.5 STEER-BY-WIRE-LENKSYSTEM UND EINZELRADLENKUNG 309
20.5.1 SYSTEMKONZEPT UND BAUTEILE 310
20.5.2 TECHNIK, VORTEILE UND CHANCEN 311
D MENSCH-MASCHINE-SCHNITTSTELLE FUER FAHRERASSISTENZSYSTEME 313
21 GESTALTUNG VON MENSCH-MASCHINE-SCHNITTSTELLEN 314
21.1 EIN ARBEITSMODELL VON MENSCH-MASCHINE-SCHNITTSTELLEN 314
21.2 GRUNDEINTEILUNG DER SCHNITTSTELLEN 315
21.2.1 BEDIENELEMENTE 315
21.2.2 ANZEIGE 316
21.3 GESTALTUNGSLEITSAETZE UND -PRINZIPIEN 317
21.3.1 GESTALTUNGSLEITSAETZE 317
21.3.2 GESTALTUNGSPRINZIPIEN 319
XXII
IMAGE 7
INHALTSVERZEICHNIS
21.4 GESTALTUNGSPROZESS 320
21.5 PRAXIS UND GESTALTUNGSPROZESS 323
22 BEDIENELEMENTE 325
22.1 ANFORDERUNGEN AN BEDIENELEMENTE 325
22.2 BESTIMMUNG DES HANDLUNGSORGANS, DER KOERPERHALTUNG UND DER GREIFART
326 22.3 FESTLEGUNG DER BEDIENTEILART 326
22.4 VERMEIDEN VON UNBEFUGTEM UND UNBEABSICHTIGTEM STELLEN 326
22.5 FESTLEGUNG DER RAEUMLICHEN ANORDNUNG 327
22.6 FESTLEGUNG VON BEDIENRICHTUNG, -WEG UND -WIDERSTAND 328
22.7 FESTLEGUNG VON FORM, ABMESSUNGEN, MATERIAL UND OBERFLAECHE 328
22.8 KENNZEICHNUNG DER STELLTEILE 329
22.9 ALTERNATIVE BEDIENKONZEPTE 329
23 ANZEIGEN FUER FAHRERASSISTENZSYSTEME 330
23.1 ANFORDERUNGEN AN DISPLAYS IM KRAFTFAHRZEUG 330
23.1.1 INTERAKTIONSKANAELE 330
23.1.2 *CODE OF PRACTICE 330
23.2 HEUTIGE DISPLAYKONZEPTE IM KRAFTFAHRZEUG 331
23.2.1 KOMMUNIKATIONSBEREICHE IM FAHRZEUG 331
23.2.2 DISPLAYS FUER DAS KOMBIINSTRUMENT 332
23.2.3 HEAD-UP-DISPLAY (HUD) 334
23.2.4 ZENTRALE ANZEIGE- UND BEDIENEINHEIT IN DER MITTELKONSOLE 335
23.2.5 DISPLAYS FUER NACHTSICHTSYSTEME 335
23.2.6 ZUSATZDISPLAYS 336
23.3 ANZEIGEN FUER DAS KRAFTFAHRZEUG 336
23.3.1 ELEKTROMECHANISCHE MESSWERKE 337
23.3.2 AKTIVE UND PASSIVE SEGMENTDISPLAYS 338
23.3.3 GRAPHIKANZEIGEN FUER KOMBIINSTRUMENT UND MITTELKONSOLE 340 23.4
ZUKUENFTIGE DISPLAYKONZEPTE IM KRAFTFAHRZEUG 341
23.4.1 KONTAKTANALOGES HEAD-UP-DISPLAY 341
23.4.2 LASERPROJEKTION 342
24 FAHRERWARNELEMENTE 343
24.1 EINLEITUNG 343
24.2 MENSCHLICHE INFORMATIONSVERARBEITUNG 343
24.3 SCHNITTSTELLEN ZWISCHEN MENSCH UND MASCHINE 344
24.4 ANFORDERUNGEN AN WARNELEMENTE 345
24.5 BEISPIELE FUER WARNELEMENTE 345
24.5.1 WARNELEMENTE FUER DIE LAENGSFUEHRUNG 346
24.5.2 WARNELEMENTE DER QUERFUEHRUNG 347
24.6 VOREINTEILUNG VON WARNELEMENTEN 348
24.7 BEWERTUNGSKRITERIEN FUER WARNENDE FRONTALKOLLISIONSGEGENMASSNAHMEN
350 24.8 ERGEBNISSE FUER FRONTALKOLLISIONSWARNUNGEN 352
E FAHRERASSISTENZ AUF STABILISIERUNGSEBENE 355
25 BREMSENBASIERTE ASSISTENZFUNKTIONEN 356
25.1 EINLEITUNG 356
25.2 GRUNDLAGEN DER FAHRDYNAMIK 356
25.2.1 STATIONAERES UND INSTATIONAERES REIFEN- UND FAHRVERHALTEN 356
25.2.2 KENNGROESSEN DER FAHRDYNAMIK 359
25.3 ABS, ASRUNDMSR 360
25.3.1 REGELKONZEPTE 360
XXIII
IMAGE 8
INHALTSVERZEICHNIS
25.4 ESP 363
25.4.1 ANFORDERUNGEN 363
25.4.2 EINGESETZTE SENSOREN 364
25.4.3 REGELKONZEPT DES ESP 366
25.4.4 SOLLWERTBILDUNG UND SCHAETZUNG FAHRDYNAMISCHER GROESSEN 374
25.4.5 SICHERHEITSKONZEPT 379
25.5 MEHRWERTFUNKTIONEN 381
25.5.1 SPECIAL STABILITY SUPPORT 381
25.5.2 SPECIAL TORQUE CONTROL 385
25.5.3 BRAKE & BOOST ASSIST 386
25.5.4 STANDSTILL & SPEED CONTROL 390
25.5.5 ADVANCED DRIVER ASSISTANCE SYSTEM SUPPORT 392
25.5.6 MONITORING & INFORMATION 393
25.6 UNTERSCHIEDE ZU EHB-BASIERTEN BREMSREGELSYSTEMEN 393
25.7 AUSBLICK 394
26 FAHRDYNAMIKREGELUNG MIT BREMS- UND LENKEINGRIFF 395
26.1 EINLEITUNG 395
26.2 SYSTEMKONTEXT UND BENUTZERANFORDERUNGEN 396
26.3 KONZEPT UND WIRKPRINZIP DER BREMS- UND LENKREGELUNG 396
26.4 FUNKTIONSMODULE ZUM LENKWINKELEINGRIFF 399
26.5 FUNKTIONSTNODULE ZUR FAHRERLENKEMPFEHLUNG 401
26.6 ZUKUENFTIGE ENTWICKLUNGEN 401
27 FAHRDYNAMIKREGELSYSTEME FUER MOTORRAEDER 404
27.1 FAHRSTABILITAET 404
27.2 BREMSSTABILITAET 407
27.3 FUER FAHRDYNAMIKREGELUNGEN RELEVANTES UNFALLGESCHEHEN VON
MOTORRAEDERN 410 27.4 STAND DER TECHNIK DER BREMSREGELSYSTEME 410
27.4.1 HYDRAULISCHE ABS-BREMSANLAGEN 411
27.4.2 ELEKTROHYDRAULISCHE INTEGRALBREMSANLAGEN 412
27.5 STAND DER TECHNIK DER ANTRIEBSSCHLUPFREGELUNGSSYSTEME 415
27.6 ZUKUENFTIGE FAHRDYNAMIKREGELUNGEN 417
28 STABILISIERUNGSASSISTENZFUNKTIONEN IM NUTZFAHRZEUG 422
28.1 EINLEITUNG 422
28.2 SPEZIFIKA VON ABS, ASR UND MSR FUER NUTZFAHRZEUGE IM VERGLEICH ZUM
PKW 422 28.2.1 NKW-SPEZIFISCHE BESONDERHEITEN 422
28.2.2 REGELUNGSZIELE UND -PRIORITAETEN 424
28.2.3 SYSTEMAUFBAU, STELLER 427
28.2.4 SONDERFUNKTIONEN FUER NKW 430
28.3 SPEZIFIKA DER FAHRDYNAMIKREGELUNG FUER NUTZFAHRZEUGE IM VERGLEICH
ZUM PKW 430 28.3.1 NKW-SPEZIFISCHE BESONDERHEITEN 430
28.3.2 REGELUNGSZIELE UND -PRIORITAETEN 431
28.3.3 SYSTEMARCHITEKTUR 434
28.3.4 SONDERFUNKTIONEN FUER NKW 435
28.4 AUSBLICK 435
28.4.1 FAHRDYNAMIKREGELUNG FUER GLIEDERZUEGE 436
28.4.2 NUTZUNG WEITERER STELLER 436
29 LENKASSISTENZFUNKTIONEN 438
29.1 LENKUEBERSETZUNG 438
29.2 LENKMOMENTUNTERSTUETZUNG 438
29.3 LENKWINKELUNTERSTUETZUNG 440
29.3.1 ERGONOMIE 442
29.3.2 LENKVERHALTEN 442
XXIV
IMAGE 9
INHALTSVERZEICHNIS
29.4 FAHRERUNABHAENGIGE LENKEINGRIFFE 445
29.4.1 FAHRVERHALTEN UND FAHRSTABILITAET 445
29.4.2 ASSISTENZFUNKTIONEN ZUR BAHNFUEHRUNG 445
29.5 FAHRERAKZEPTANZ 446
29.6 AUSBLICK 446
F FAHRERASSISTENZ AUF BAHNFUEHRUNGS- UND NAVIGATIONSEBENE 447
30 SICHTVERBESSERUNGSSYSTEME 448
30.1 HAEUFIGKEIT VON VERKEHRSUNFAELLEN BEI NACHT ODER UNGUENSTIGEN
WITTERUNGSVERHAELTNISSEN 448 30.2 LICHTTECHNISCHE UND FAHRZEUGTECHNISCHE
KONSEQUENZEN FUER SICHTVERBESSERUNGSSYSTEME... 452 30.3 DERZEITIGE UND
ZUKUENFTIGE SCHEINWERFERSYSTEME ZUR SICHTVERBESSERUNG 455 30.3.1
SICHTVERBESSERUNGSSYSTEME AUF DER BASIS DER LICHTQUELLENENTWICKLUNG 455
30.3.2 SICHTVERBESSERUNGSSYSTEME AUF BASIS DER ADAPTIVEN LICHTVERTEILUNG
456 30.3.3 SICHTVERBESSERUNGSSYSTEME AUF BASIS DER ASSISTIERENDEN
LICHTVERTEILUNG 462 30.4 NACHTSICHTSYSTEME 465
30.4.1 SENSORIK FUER NACHTSICHTSYSTEME IM KRAFTFAHRZEUG 465
30.4.2 ANZEIGEN FUER NACHTSICHTSYSTEME IM KRAFTFAHRZEUG 468
30.4.3 BILDVERARBEITUNG 469
30.4.4 VERGLEICH DER SYSTEMANSAETZE 469
31 EINPARKASSISTENZ 471
31.1 ABSTUFUNGEN DER EINPARKASSISTENZ 471
31.2 ANFORDERUNGEN AN EINPARKASSISTENZSYSTEME 471
31.3 TECHNISCHE REALISIERUNGEN 472
31.3.1 INFORMIERENDE EINPARKASSISTENZSYSTEME 472
31.3.2 GEFUEHRTE EINPARKASSISTENZ 473
31.3.3 SEMIAUTOMATISCHES EINPARKEN 475
31.4 AUSBLICK 476
32 ADAPTIVE CRUISE CONTROL 478
32.1 EINLEITUNG 478
32.2 RUECKBLICK AUF DIE ENTWICKLUNG VON ACC 479
32.3 ANFORDERUNGEN 480
32.3.1 FUNKTIONSANFORDERUNGEN FUER STANDARD-ACC NACH ISO 15622 480
32.3.2 ZUSAETZLICHE FUNKTIONSANFORDERUNGEN FUER FSR-ACC NACH ISO 22179 481
32.4 SYSTEMSTRUKTUR 482
32.4.1 BEISPIEL MERCEDES-BENZ DISTRONIC 482
32.4.2 BEISPIEL BMW FSR-ACC-SYSTEM 483
32.4.3 FUNKTIONSABSTUFUNGEN 483
32.5 ACC-ZUSTANDSMANAGEMENT UND MENSCH-MASCHINE-SCHNITTSTELLE 485
32.5.1 SYSTEMZUSTAENDE UND ZUSTANDSUEBERGAENGE 485
32.5.2 BEDIENELEMENTE MIT AUSFUEHRUNGSBEISPIELEN 487
32.5.3 ANZEIGEELEMENTE MIT AUSFUEHRUNGSBEISPIELEN 488
32.6 ZIELOBJEKTERKENNUNG FUER ACC 491
32.6.1 ANFORDERUNGEN AN DIE UMFELDSENSORIK 491
32.6.2 MESSBEREICHE UND MESSGENAUIGKEIT 491
32.7 ZIELAUSWAHL 496
32.7.1 BESTIMMUNG DER KURSKRUEMMUNG 497
32.7.2 KURSPRAEDIKTION 498
32.7.3 FAHRSCHLAUCH 498
32.7.4 WEITERE KRITERIEN FUER DIE ZIELAUSWAHL 500
32.7.5 GRENZEN DER ZIELAUSWAHL 501
XXV
IMAGE 10
INHALTSVERZEICHNIS
32.8 FOLGEREGELUNG 502
32.8.1 GRUNDSAETZLICHE BETRACHTUNGEN ZUR FOLGEREGELUNG 502
32.8.2 FUZZY-FOLGEREGLER 506
32.9 ZIELVERLUSTSTRATEGIEN UND KURVENREGELUNG 506
32.9.1 ANNAEHERUNGSSTRATEGIEN 509
32.9.2 UEBERHOLUNTERSTUETZUNG 509
32.9.3 REAKTION AUFSTEHENDE ZIELE 510
32.9.4 ANHALTEREGELUNG, SPEZIFIKA DER LOW-SPEED-REGELUNG 510
32.10 LAENGSREGELUNG UND AKTORIK 510
32.10.1 GRUNDSTRUKTUR UND KOORDINATION AKTORIK 510
32.10.2 BREMSE 511
32.10.3 ANTRIEB 513
32.11 NUTZUNGS- UND SICHERHEITSPHILOSOPHIE 515
32.11.1 NACHVOLLZIEHBARKEIT DER FUNKTION 515
32.11.2 SYSTEMGRENZEN 515
32.12 SICHERHEITSKONZEPT 516
32.13 NUTZER- UND AKZEPTANZSTUDIEN 517
32.13.1 AKZEPTANZ 517
32.13.2 NUTZUNG 517
32.13.3 KOMPENSATIONSVERHALTEN 518
32.13.4 HABITUATIONSEFFEKTE 519
32.13.5 UEBERNAHMESITUATIONEN 519
32.13.6 KOMFORTBEURTEILUNG 520
32.14 AUSBLICK 520
32.14.1 AKTUELLE ENTWICKLUNGEN 520
32.14.2 FUNKTIONSERWEITERUNGEN 520
33 FRONTALKOLLISIONSSCHUTZSYSTEME 522
33.1 PROBLEMSTELLUNG 522
33.2 FRONTALUNFALLSCHUTZ DURCH PRAEVENTIVE ASSISTENZ 523
33.3 REAKTIONSUNTERSTUETZUNG 523
33.4 NOTMANOEVER 524
33.5 BREMSASSISTENZ 524
33.5.1 BASISFUNKTION 524
33.5.2 WEITERENTWICKLUNGEN 527
33.6 WARN- UND EINGRIFFSZEITPUNKTE 527
33.6.1 FAHRDYNAMISCHE BETRACHTUNGEN 528
33.6.2 FRONTALKOLLISIONSGEGENMASSNAHMEN 535
33.6.3 NUTZENPOTENZIAL FUER KOLLISIONSGEGENMASSNAHMEN 537
33.6.4 ANFORDERUNGEN AN DIE UMFELDERFASSUNG 539
33.7 AUSBLICK 540
34 LANE DEPARTURE WARNING 543
34.1 FAHRSTREIFENERKENNUNGSSYSTEME UND IHRE ANWENDUNG 543
34.2 EIN BLICK AUF DIE UNFALLDATEN 543
34.3 FAHRSTREIFENERKENNUNGSSYSTEME 545
34.3.1 UMWELTEINFLUESSE UND BEGRENZENDE FAKTOREN 546
34.3.2 LAENDETSPEZIFISCHE UNTERSCHIEDE 547
34.4 FUNKTIONSAUSPRAEGUNGEN 548
34.4.1 LANE DEPARTURE WARNING-SYSTEM (LDW) 548
34.4.2 ADVANCED LANE DEPARTURE WARNING-SYSTEM (ALDW) 549
34.4.3 LANE KEEPING SUPPORT (LKS) 550
34.4.4 LANE DEPARTURE PREVENTION (LDP) 551
34.5 ERWARTUNG FUER DEN MARKT 551
XXVI
IMAGE 11
INHALTSVERZEICHNIS
35 LANE KEEPING SUPPORT 554
35.1 FUNKTIONSUEBERSICHT 554
35.2 LOESUNGSANSAETZE UND TECHNISCHE REALISIERUNG 556
35.2.1 FAHRSTREIFENERKENNUNG 556
35.2.2 REGELSTRATEGIE 557
35.2.3 MENSCH-MASCHINE-SCHNITTSTELLE 558
35.2.4 AKTOREN 558
35.3 GRENZEN DES SYSTEMS 559
35.4 AUSBLICK 559
36 FAHRSTREIFENWECHSELASSISTENZ 562
36.1 MOTIVATION 562
36.2 ANFORDERUNGEN 562
36.3 KLASSIFIKATION DER SYSTEMFUNKTIONALITAET 563
36.3.1 KLASSIFIKATION NACH LEISTUNG DER UMFELDERFASSUNG 564
36.3.2 SYSTEMZUSTANDSDIAGRAMM 564
36.4 LOESUNGEN UND BEISPIELHAFTE UMSETZUNGEN 565
36.4.1 *BLIND SPOT INFORMATION SYSTEM (BLIS) VON VOLVO 566
36.4.2 *TOTER WINKEL DETEKTOR VON PEUGEOT 566
36.4.3 *TOTWINKEL-ASSISTENT VON MERCEDES-BENZ 566
36.4.4 *AUDI SIDE ASSIST /*SIDE ASSIST VON VW 568
36.4.5 ZUSAMMENFASSUNG 569
36.5 ERREICHTE LEISTUNGSFAEHIGKEIT 570
36.6 WEITERENTWICKLUNGEN 571
37 KREUZUNGSASSISTENZ 572
37.1 UNFALLGESCHEHEN AN KREUZUNGEN 572
37.2 KREUZUNGSASSISTENZSYSTEME 572
37.2.1 STOP-SCHILD-ASSISTENZ 573
37.2.2 AMPELASSISTENZ 574
37.2.3 EINBIEGE-/KREUZENASSISTENZ 575
37.2.4 LINKSABBIEGEASSISTENZ 576
37.3 SITUATIONSBEWERTUNG 577
37.4 GEEIGNETE WARN- UND EINGRIFFSSTRATEGIEN 578
37.5 HERAUSFORDERUNGEN BEI DER UMSETZUNG 579
38 BAHNFUEHRUNGSASSISTENZ FUER NUTZFAHRZEUGE 582
38.1 ANFORDERUNGEN AN DIE FAHRER VON NUTZFAHRZEUGEN 582
38.2 WESENTLICHE UNTERSCHIEDE ZWISCHEN LKW UND PKW 584
38.3 UNFALLSZENARIEN 586
38.4 ADAPTIVE CRUISE CONTROL (ACC) FUER NUTZFAHRZEUGE 588
38.5 SPURVERLASSENSWARNER FUER NUTZFAHRZEUGE 592
38.6 NOTBREMSSYSTEME 595
38.7 ENTWICKLUNG FUER DIE ZUKUNFT 596
39 NAVIGATION UND TELEMATIK 599
39.1 HISTORIE 599
39.2 NAVIGATION IM FAHRZEUG 600
39.2.1 ORTUNG 601
39.2.2 ZIELEINGABE 604
39.2.3 ROUTENSUCHE 605
39.2.4 ZIELFUEHRUNG 606
39.2.5 KARTENDARSTELLUNG 607
39.2.6 DYNAMISIERUNG 608
39.2.7 KORRIDOR UND DATENABSTRAKTION (DATENTRAEGER) 608
XXVII
IMAGE 12
INHALTSVERZEICHNIS
39.3 OFFBOARD-NAVIGATION 609
39.4 HYBRID-NAVIGATION 609
39.4.1 KARTENDATEN - AKTUELL UND INDIVIDUELL 611
39.5 ASSISTENZFUNKTIONEN 612
39.6 VERKEHRSTELEMATIK 612
39.6.1 RUNDFUNKBASIERTE TECHNOLOGIEN 613
39.6.2 MOBILFUNKBASIERTE TECHNOLOGIEN 614
39.6.3 TELEMATIK BASISDIENSTE 615
39.6.4 CAR-TO-CAR-KOMMUNIKATION, CAR-TO-INFRASTRUCTURE-KOMMUNIKATION 617
39.6.5 MAUTSYSTEME 618
39.6.6 MODERNE VERKEHRSSTEUERUNG 618
39.6.7 ZUKUENFTIGE ENTWICKLUNG VON TELEMATIKDIENSTEN 619
39.7 HERAUSFORDERUNGEN FUER NAVIGATION UND TELEMATIK 619
39.7.1 CONSUMER-ELEKTRONIK (CE) VERSUS AUTOMOBIL-ELEKTRONIK (AE) 620
39.7.2 AUFBAU 622
39.7.3 ENTWICKLUNGSPROZESS 622
G ZUKUNFT DER FAHRERASSISTENZSYSTEME 625
40 DAS MECHATRONISCHE FAHRWERK DER ZUKUNFT 626
40.1 DAS VERNETZTE CHASSIS 626
40.2 MOTIVATIONEN FUER BRAKE-BY-WIRE-SYSTEME 629
40.3 AUSBLICK 629
41 ANTIKOIIISIONSSV STEIN PRORETA - INTEGRIERTE LOESUNG ZUR VERMEIDUNG
VON UEBERHOLUNFAELLEN 632 41.1 EINLEITUNG 632
41.2 VIDEOBASIERTE GESAMTSZENENSEGMENTIERUNG ZUR BESTIMMUNG DES
MANOEVERRAUMS 632 41.3 SENSORFUSION VON RADAR UND VIDEOSIGNALEN 635
41.4 SITUATIONSANALYSE FUER UEBERHOLVORGAENGE 636
41.5 REALISIERUNG VON WARNUNGEN UND AKTIVEN EINGRIFFEN 637
41.6 ERGEBNISSE VON FAHRVERSUCHEN 637
41.7 ZUSAMMENFASSUNG 639
41.8 SCHLUSSBEMERKUNG 639
42 KOOPERATIVE AUTOMATION 641
42.1 EINLEITUNG UND MOTIVATION 642
42.2 ASPEKTE DER KOOPERATIVEN AUTOMATION 642
42.2.1 PARALLEL-SIMULTANE ASSISTENZ 642
42.2.2 PARALLEL-SEQUENZIELLE ASSISTENZ 643
42.2.3 SERIELL-SIMULTANE ASSISTENZ 643
42.3.4 SERIELL-SEQUENZIELLE ASSISTENZ 643
42.2.5 WEITERE ERGONOMISCHE ASPEKTE EINER KOOPERATIVEN FAHRZEUGFUEHRUNG
644 42.3 UMSETZUNGEN 645
42.3.1 CONDUCT-BY-WIRE 645
42.3.2 H-MODE - DIE UMSETZUNG DER HORSE-METAPHER 647
42.4 FAZIT UND AUSBLICK 649
43 AUTONOMES FAHREN 651
43.1 URBAN CHALLENGE 2007 651
43.1.1 SYSTEMAUFBAU 652
43.1.2 SOFTWARE-ARCHITEKTUR 653
43.1.3 INFORMATIONSVERARBEITUNGSKETTE 654
43.1.4 ERFASSUNG DER UMGEBUNG 655
43.1.5 DYNAMISCHE OBJEKTE 655
43.1.6 FAHRSTREIFENERKENNUNG 655
XXVIII
IMAGE 13
INHALTSVERZEICHNIS
43.1.7 MISSIONS- UND MANOEVERPLANUNG 655
43.1.8 REGELUNG 657
43.2 ZUSAMMENFASSUNG 657
44 QUO VADIS, FAS? 658
44.1 INTEGRIERTE BEDIENKONZEPTE FUER FAHRERASSISTENZSYSTEME 658
44.2 VERBESSERUNG DER UMWELTBILANZ DURCH FAS 658
44.3 MOBILITAETSTEIGERUNG DURCH FAS 659
44.4 AKTIVE KOLLISIONSVERMEIDUNG 660
44.5 AUTONOMES FAHREN 661
44.5.1 PROBLEMFELD ZULASSUNG 662
44.5.2 AUSWEG AUS DEM TESTDILEMMA 663
44.5.3 MOEGLICHER WEG ZU EINER METRIK 665
44.6 EVOLUTION DER FAHRERASSISTENZSYSTEME 666
44.7 FAZIT 667
H GLOSSAR 668
SACHWORTVERZEICHNIS 675
XXIX
|
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