Folie 1 - UR:BAN

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Folie 1 - UR:BAN

Einfluss des vorhandenen Ausweichraums
auf die Fahrerreaktion bei Lenkeingriffen
UR:BAN Konferenz, 18./19. Februar 2016
Dipl.-Ing. Andreas Pütz
Institut für Kraftfahrzeuge (ika)
RWTH Aachen University
UR:BAN Konferenz • Garching • 19. Februar 2016
1
Agenda
•
Themenschwerpunkt
•
Forschungsfragen
•
Versuchsaufbau
•
Ergebnisse
2
Themenschwerpunkt
Fahrerleistung und Prüfmethodik
• Berücksichtigung von
Verkehrsraumeinschränkungen bei
der Kontrollierbarkeitsbewertung
• Bewertungsgrößen der
Fahrerleistung im Hinblick auf den
verfügbaren Ausweichraum
• Einfluss des Ausweichraums auf die
Fahrerleistung
• Einfluss von Abbruchmöglichkeiten
auf die Fahrerleistung
3
Agenda
•
Themenschwerpunkt
•
Forschungsfragen
•
Versuchsaufbau
•
Ergebnisse
4
Forschungsfragen
Einfluss Ausweichraum und Abbruchmöglichkeit
Einfluss des Ausweichraums
•
Wie beeinflussen räumliche Begrenzungen das natürliche Fahrerverhalten und damit
die Fahrerreaktion bei Lenkeingriffen?
Einfluss der Abbruchmöglichkeit
•
Wie beeinflusst die Berücksichtigung/die Auslegung einer Abbruchmöglichkeit die
Fahrerreaktion bei systeminitiierten Lenkeingriffen?
5
Agenda
•
Themenschwerpunkt
•
Forschungsfragen
•
Versuchsaufbau
•
Ergebnisse
6
Versuchsaufbau
Versuchsaufbau und -fahrzeugausstattung
Pylonengasse
F
N = 26 Probanden
F
RTK-GNSS mit IMU
Positionsbestimmung
Anfahrt
F/N
Bildverarbeitung
Pylonengasse (B = 2,5m)
dSpace
AutoBox
Fahrstreifenmarkierung (B = 3,5m)
F/N
Position Lenkeingriff
(F = Falschauslösung, N = Nutzenfall)
Fahrtrichtung
Anfahrt
Bremsbooster
Kreuzung
Lenkwinkel- und
Lenkmomentschnittstelle
Pylonengasse
7
Versuchsaufbau
Use Cases
Nutzenfall / True positive
Falschauslösung / False positive
Baseline / False negative
8
Versuchsaufbau
Lenkeingriff
250
A
200
•
150
Soll-Lenkradwinkelsignal eines
Notausweichassistenten
Ausweichbreite: 0,9 m bei 45 km/h
•
Maximales Lenkradmoment: 8 Nm
•
Maximaler Gradient: 250 Nm/s
•
Auslösung positionsabhängig
Lenkradwinkel [ ]
•
Frühestes Signalende
für Abbruch...
100
50
B
0
C
-50
-100
-150
-200
-250
0
0,5
1
Zeit [Sek]
1,5
10
Abbruch A
Abbruch B
Abbruch C
8
Abbruchkriterium: Mehr als 4 Nm
Lenkradmoment über mehr als 300 ms
(ersten 200 ms ausgenommen)
Abbruch A
Abbruch B
Abbruch C
Sprung
kontinuierliche
Reduzierung
kein
Abbruch
6
Lenkradmoment [Nm]
•
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
0
2
0,5
1
Zeit [Sek]
1,5
2
9
Agenda
•
Themenschwerpunkt
•
Forschungsfragen
•
Versuchsaufbau
•
Ergebnisse
•
Reaktionsmuster bei False-positive Eingriffen
•
Einfluss Ausweichraum bei False-positive Eingriffen
•
Einfluss Abbruchmöglichkeiten bei False-positive Eingriffen
•
Unterscheidung zwischen False- positive und True-positive
10
False-positive-Eingriffe
Reaktionsmuster
60
Beginn der kontinuierlichen
Lenkmomentreduzierung
keine
Überlagerung der
Rücknahme des
Lenkmoments mit
der ersten Gegenlenkphase
Lenkradwinkel [°]
40
20
0
Kompensation
-20
Fehler
Kompensation
-40
Gegenlenken
-60
Fehler
0
0.5
60
1
Zeit [Sek]
1.5
2
Beginn der kontinuierlichen
Lenkmomentreduzierung
Überlagerung der
Rücknahme des
Lenkmoments mit
der ersten Gegenlenkphase
Lenkradwinkel [°]
40
20
0
-20
-40
-60
Fehler
0
Gegenlenken
0.5
1
Zeit [Sek]
Kompensation
1.5
2
11
False-positive-Eingriffe
Auftreten der Reaktionsmuster
Überlagerung
keine Überlagerung
Anfahrt
41% (71/174)
59% (103/174)
Kreuzung
33% (34/102)
67% (68/102)
Pylonengasse
24% (41/173)
76% (132/173)
•
verstärktes Auftreten von Überlagerungseffekten in der Anfahrt
•
verringertes Auftreten in der Pylonengasse (im Vergleich zur Kreuzung)
12
Agenda
•
Themenschwerpunkt
•
Forschungsfragen
•
Versuchsaufbau
•
Erste Ergebnisse
•
•
•
•
13
False-positive-Eingriffe/Einfluss Ausweichraum
Hypothesen
Wie beeinflussen räumliche Begrenzungen das natürliche Fahrerverhalten und damit die
Fahrerreaktion im False-positive-Fall?
•
Hypothese 1: Im Fall von engen räumlichen Begrenzungen kann eine erhöhte
kompensatorische Lenktätigkeit festgestellt werden als ohne räumliche Begrenzung.
•
Hypothese 2: Im Fall von engen räumlichen Begrenzungen führen False-positiveLenkeingriffe zu geringeren Gierraten und geringerer Querabweichung als ohne
räumliche Begrenzung.
14
Natürliches Fahrerverhalten ohne Lenkeingriff
Verhältnis Regel- zu
Steuerungsfrequenzen
Kompensation
Antizipation
3
2.5
2
1.5
1
0.5
Anfahrt
Pylonengasse
15
Fahrerleistung bei Lenkeingriffen
Lateral displacement [m]
Gierrate [°/s]
20
15
10
5
2
1.5
1
0.5
0
Pylonengasse
Zeit des fehlerinduzierten
Lenkradwinkelmaximums [s]
Anfahrt
Anfahrt
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
Anfahrt
Pylonengasse
Pylonengasse
16
Hypothesen
Wie beeinflussen räumliche Begrenzungen das natürliche Fahrerverhalten und damit die
Fahrerreaktion im False-positive-Fall?
•
Hypothese 1: Im Fall von engen räumlichen Begrenzungen kann eine erhöhte
kompensatorische Lenktätigkeit festgestellt werden als ohne räumliche Begrenzung.
Ja, in der Pylonengasse ist das Verhältnis zwischen Regelungs- und
Steuerungstätigkeit höher als in der Anfahrt.
•
Hypothese 2: Im Fall von engen räumlichen Begrenzungen führen False-positiveLenkeingriffe zu geringeren Gierraten und geringerer Querabweichung als ohne
räumliche Begrenzung.
Ja, in der Pylonengasse können bei vergleichbaren Eingriffen geringere
Gierraten und Querabweichung festgestellt werden.
Anmerkung: Da sowohl Fahrstreifen- bzw. Gassenbreite als auch die Verwendung von
Pylonen variiert wurden, kann die Ursache für den festgestellten Unterschied nicht
endgültig bestimmt werden.
17
Agenda
•
Themenschwerpunkt
•
Forschungsfragen
•
Versuchsaufbau
•
Erste Ergebnisse
•
•
•
•
18
False-positive-Eingriffe/Einfluss Abbruchmöglichkeit
Hypothesen
Wie beeinflusst die Berücksichtigung/das Design einer Abbruchmöglichkeit die
Fahrerreaktion bei systeminitiierten Lenkeingriffen im False-positive-Fall?
•
Hypothese 1: Die Berücksichtigung einer Abbruchmöglichkeit reduziert die
Fehlerauswirkung im Hinblick auf die Gierrate.
•
Hypothese 2: Eine kontinuierliche Reduzierung des zusätzlichen Lenkmoments führt
zu geringeren Gierraten als eine sprunghafte Rücknahme.
19
Maximale Gierrate
(62/118)
(56/118)
(62/103)
(41/103)
(95/110)
(15/110)
nicht signifikant signifikant
t(18)=1.84, p>0.05
t(19)=-6.63, p<0.001
25
Max. Gierrate [°/s]
signifikant
t(22)=-7.37, p<0.001
20
15
10
5
Sprung
keine Überl./ Überl.
kontinuierliche
Reduzierung
kein Abbruch
20
Maximale Gierrate
(62/118)
(56/118)
(62/103)
(41/103)
(95/110)
(15/110)
signifikant
t(8)=-11.8, p<0.001
25
signifikant
t(7)=-6.63, p<0.001
20
15
10
5
Sprung
kontinuierliche
Reduzierung
kein Abbruch
21
Maximale Gierrate
(62/118)
(56/118)
(62/103)
(41/103)
(95/110)
(15/110)
nicht signifikant
t(18)=1.84, p>0.05
25
signifikant
t(16)=2.63, p<0.05
20
15
10
5
Sprung
kontinuierliche
Reduzierung
kein Abbruch
22
Hypothesen
Forschungsfrage:
Wie beeinflusst die Berücksichtigung/das Design einer Abbruchmöglichkeit die
Fahrerreaktion bei systeminitiierten Lenkeingriffen im False-positive-Fall?
•
Hypothese 1: Die Berücksichtigung einer Abbruchmöglichkeit reduziert die
Fehlerauswirkung im Hinblick auf die Gierrate.
Ja, die Gierraten beider Abbruchvarianten sind geringer als ohne Abbruch
•
Hypothese 2: Eine kontinuierliche Reduzierung des zusätzlichen Lenkmoments führt
zu geringeren Gierraten als eine sprunghafte Rücknahme.
Nein, im Fall der kontinuierlichen Reduzierung treten höhere Gierraten auf, als
bei sprunghafter Rücknahme
23
Agenda
•
Themenschwerpunkt
•
Forschungsfragen
•
Versuchsaufbau
•
Erste Ergebnisse
•
•
•
•
24
Unterscheidung False- und True-positive
Reaktionsmuster im Nutzenfall
1) Mitlenker
1a) aktive Mitlenker: Das Vorzeichen des Lenkradmoments hat die gleiche
Richtung wie die Giergeschwindigkeit/Lenkradwinkelgeschwindigkeit. Die
Gierbewegung/Lenkbewegung folgt der Richtung des Systemeingriffs.
1b) Dämpfer: Das Vorzeichen des Lenkradmoments hat die entgegengesetzte
Richtung wie die Giergeschwindigkeit/Lenkradwinkelgeschwindigkeit, aber die
Gierbewegung/Lenkbewegung folgt der Richtung des Systemeingriffs.
2) Festhalter: Das Vorzeichen des Lenkradmoments hat die entgegengesetzte
Richtung wie die Giergeschwindigkeit und die Gierbewegung/Lenkbewegung wird
durch den Fahrer umgekehrt.
6
30
Dämpfer
20
10
5
0
0
-5
-2
-10
-4
-15
-20
-6
-8
-1
4
-25
-0.5
0
0.5
1
1.5
Zeit (Sek)
2
2.5
-30
3
Handmoment (Nm)
15
2
6
30
Festhalter
25
20
Gierrate (°/s)
Handmoment (Nm)
4
8
25
4
10
2
5
0
0
-5
-2
-10
-4
-15
-20
-6
-8
-1
20
15
-25
-0.5
0
0.5
1
1.5
Zeit (Sek)
2
2.5
-30
3
15
10
2
5
0
0
-5
-2
-10
-4
-15
-20
-6
-8
-1
-25
-0.5
0
0.5
1
1.5
Zeit (Sek)
2
-30
3
2.5
25
Gierrate (°/s)
8
25
Handmoment (Nm)
6
30
Aktive Mitlenker
Gierrate (°/s)
8
Ziel / Ansatz
Ziel:
-
Kriterium sollte möglichst gut zwischen Festhaltern und Mitlenkern differenzieren
-
Lenkunterstützung sollte bei Festhaltern abgebrochen werden
-
Lenkunterstützung sollte bei Mitlenkern fortgesetzt werden
Ansatz für Abbruchkriterien:
„Der Fahrer lenkt anders als das System.“
 Das System will den LRW erhöhen, der Fahrer verringert ihn aber
 Abbruchkriterium basierend auf dem Vergleich der Soll- und Ist-Lenkradwinkelgeschwindigkeit: Ist die Ist-Richtung der LRW-Geschwindigkeit der SollRichtung entgegengesetzt, so wird der Eingriff abgebrochen. Dabei kann eine
Trendanalyse berücksichtigt werden, wie lange dies der Fall ist und ggf. erst nach
einer festgelegten Zeit der Abbruch erfolgen.
26
Ergebnisse Klassifizierung
Nutzenfälle
Festhalter
Fehlerfälle
Kriterium
Systemeingriff
Zeitpunkt [s]
Festhalter
Lenkradwinkelgeschwindigkeit entgegen
Eingriffsrichtung
LRW 1800
39%
0.17
83%
0.16
Eingriffsrichtung (länger als 10 ms)
LRW 1800
33%
0.175
83%
0.17
LRW 1800
27%
0.18
69%
0.18
Nutzenfälle
Zeitpunkt
Fehlerfälle
Kriterium
Systemeingriff
Eingriffsrichtung
LRW 500
70.7%
0.18
55%
0.22
LRW 1800
52.4%
0.22
53.3%
0.14
LRW 500
9.8 %
0.37
unzureichende
Berücksichtigung der
Dämpfer
unzureichende
Dämpfer
LRW 1800
11.9 %
0.42
unzureichende
Dämpfer
unzureichende
Dämpfer
Festhalter
Zeitpunkt [s]
Festhalter
Zeitpunkt
27
Fazit
Fehlerfall
• Die Richtungsänderung der Lenkradwinkelgeschwindigkeit kann im Vergleich mit
alternativen Ansätzen das Fahrerverhalten am besten/schnellsten prädizieren
• Im Fehlerfall kommt es abhängig von der Fahrsituation (ein/zwei Fahrstreifen,
räumliche Begrenzung ja/nein) zu einer angepassten Reaktion des Fahrers, was
unmittelbar Auswirkung auf die Klassifikation als Festhalter oder Dämpfer haben
kann.
Nutzenfall
• Richtungsänderung der Lenkradwinkelgeschwindigkeit scheint auch im Nutzenfall
im Vergleich mit alternativen Ansätzen am besten geeignet zu sein.
• Fehlklassifikationen im Nutzenfall könnten ggf. durch eine Trendanalyse reduziert
werden, da sonst im Nutzenfall zu früh abgeworfen wird.
• Im Nutzenfall ist die Bestimmung einer Fehlklassifikationsrate schwieriger, da hier
die Art der Fahrerreaktion stärker variiert („Wer will mitlenken?/Wer übersteuert trotz
Nutzenfall?“)
 Zeitbereich für korrekte Erkennung vermutlich >200ms & <500ms je nach
Eingriffscharakteristik
28
Kontakt
Dipl.-Ing. Andreas Pütz
Institut für Kraftfahrzeuge (ika)
RWTH Aachen University
Steinbachstraße 7
52074 Aachen
Deutschland
Telefon
Fax
+49 241 80 25611
+49 241 80 22147
E-Mail
Internet
[email protected]
www.ika.rwth-aachen.de
29

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