Simuliertes Fahren

Übersicht

Das "Simulierte Fahren" stellt einen weiteren Anwendungsbereich im Forschungsschwerpunkt Mobile Systeme dar. Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich in diesem Zusammenhang mit verschiedenen Möglichkeiten, die Bewegungen von Fahrzeuggespannen am Computer zu berechnen und darzustellen. Der Fokus richtet sich auch in diesem Bereich auf das Rückwärtsfahren mit unterschiedlichen Gespanntypen bestehend aus Zugfahrzeug und ein- oder zweiachsigem Anhänger. Dabei werden verschiedene Absichten verfolgt:

  • In Simulationen können Berechnungsmodelle, die auf der Kinematik eines Fahrzeuggespanns beruhen, validiert und miteinander verglichen werden. Simulationen erleichtern die Entwicklung neuer Algorithmen und Verfahren für Anwendungen im Bereich des assistierten und autonomen Fahrens. Darüber hinaus ermöglichen sie deren Überprüfung und Optimierung.
  • Das "Simulierte Fahren" selbst kann Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems oder einer Anwendung im Bereich des autonomen Fahrens sein. Häufig benötigen Anwendungen dieser Art Kenntnis über zukünftige Gespannkonfigurationen, die sich mit Hilfe von simulierten Gespannbewegungen ermitteln lassen. Insbesondere bei Fahrerassistenzsystemen kann die visuelle Darstellung zukünftiger Gespannbewegungen den Fahrer bei der Durchführung eines anspruchsvollen Fahrmanövers unterstützen.
  • Fahrsimulatoren dienen zum einen dazu verschiedene Formen von Fahrerassistenzsystemen zu untersuchen und zum anderen können sie als kostengünstiges und effektives Instrument in der Ausbildung von Fahrschülern für Gespanne mit Anhänger eingesetzt werden.

Anwendung

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Der von unserer Forschungsgruppe entwickelte Fahrsimulator basiert auf den Komponenten unserer Softwarearchitektur. Um die Bewegungen der unterschiedlichen Gespanntypen realisitsch zu simulieren, werden verschiedene kinematische Verfahren verwenden.

Die virtuelle Welt, die vom Fahrsimulator generiert wird, besteht aus einem Speditionshof, der über typische bauliche Strukturen, wie z.B. Lagerhallen und Be- und Entladerampen, verfügt. Der Fahrsimulator stellt die Sicht des Fahrers aus der Frontscheibe in der Mitte der jeweiligen Visualisierung dar. Die Ansichten der verschiedenen Außenspiegel eines Lkws werden links und rechts davon angezeigt.

Der Fahrsimulator existiert in zwei verschiedenen Varianten, denen jeweils eine unterschiedliche Intention zugrunde gelegt wird. Während die eine Variante zur Ausführung auf einem handelsüblichen PC konzipiert wurde, umfasst die andere Variante die Verwendung einer realen Fahrerkabine.

Fahrerkabine

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Die Fahrerkabine besteht aus den Originalbauteilen eines Mercedes-Actros, inklusive Lenkrad, Pedalerie und Gangschaltung. Auf eine der Fahrerkabine gegenüberliegenden Fläche wird die simulierte Sicht des Fahrers durch die Windschutzscheibe projeziert. Auf zwei seitlich neben der Fahrerkabine positionierten Bildschirmen werden die Ansichten der verschiedenen Außenspiegel dargestellt. Darüber hinaus wurde ein zusätzliches Display zur Anzeige weiterer Informationen in die Armaturen integriert.

Mit Hilfe der Fahrerkabine können verschiedene Formen von Fahrerassistenzsystemen erprobt werden, die den Fahrer von Fahrzeuggespannen bei der Durchführung rückwärtsgerichteter Fahrmanöver unterstützen sollen. Insbesondere werden alternative Anordnungen eines Fahrerassistenzsystems innerhalb der Fahrerkabine untersucht und verschiedene Formen der Mensch-Maschine-Schnittstelle analysiert. Die Fahrerkabine wird genutzt, um die verschiedenen Möglichkeiten der akustischen, optischen und haptischen Interaktion zwischen Fahrer und Fahrerassistenzsystem zu erforschen.

Die denkbaren Formen eines Fahrerassistenzsystems und damit auch dessen Effektivität hängen unmittelbar von der Art der Lenkanlage des jeweiligen Fahrzeugs ab. Es kann zwischen mechanischen, elektrisch unterstützten und vollelektronischen Lenkanlagen, auch Steer-By-Wire genannt, differenziert werden. Mit Hilfe der Fahrerkabine können die verschiedenen Lenkanlagen simuliert und somit ein breiteres Spektrum möglicher Fahrerassistenzsysteme analysiert werden.

Da durch die Verwendung der Fahrerkabine, die aufwändige Portierung eines Fahrerassistenzsystems in ein reales Fahrzeug zu Testzwecken entfällt, konnte die Entwicklung und Erforschung solcher Systeme nachweislich effektiver gestaltet werden. Darüber hinaus wurde die Fahrerkabine bereits zur Evaluierung verschiedener Fahrerassistenzsysteme erfolgreich eingesetzt.

PC-Version

pcversion.jpeg Diese Variante des Fahrsimulators wird auf einem gewöhnlichen PC ausgeführt, an den ein handelsübliches Spielzeug-Lenkrad inklusive Pedalerie angeschlossen ist. Die Darstellung der virtuellen Welt erfolgt auf einem Bildschirm im 16:9-Format.

Mit Hilfe des Fahrsimulators können Fahrschüler, die im Fahren von Gespannen ausgebildet werden, alltägliche Fahrmanöver, wie rückwärts an eine Rampe fahren oder das Wenden eines Gespanns, erlernen. Der Fahrsimulator ermöglicht das Fahren mit verschiedenen Gespanntypen. Es kann zwischen Lkws mit einem einachsigem oder einem zweiachsigem Anhänger sowie Sattelzugmaschinen mit Auflieger gewählt werden. In mehreren Szenarien mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden kann der Fahrschüler für das schwierige Lenkverhalten der verschiedenen Gespanntypen sensibiliert werden und Praxiserfahrung sammeln, bevor er mit dieser Problematik in einem realen Lkw konfrontiert wird.

Durch den Einsatz des Fahrsimulators in der Fahrschulausbildung lässt sich die Qualität der Ausbildung steigern während er gleichzeitig zur Senkung anfallender Kosten beitragen kann.