Softwarearchitektur

Motivation

Seit dem Jahr 1998 beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Zöbel im Rahmen des Projekts EZauto mit der Entwicklung verschiedener Anwendungen im Bereich des autonomen, des assistierten und des simulierten Fahrens von Fahrzeugen und Gespannen. Mit der zunehmenden Anzahl realisierter Anwendungen war der Bedarf nach einem einheitlichen System, in dem die Basis- und Kernfunktionalitäten dieses Anwendungsbereiches gekapselt sind, stetig gewachsen.

Durch eine von der Arbeitsgruppe entwickelte, komponentenbasierte Softwarearchitektur wird nun die flexible und effiziente Entwicklung neuer Prototypen im automotiven Bereich vereinfacht.

Übersicht

SoftwareArchitecture.jpg Die Softwarearchitektur beinhaltet schon heute eine Vielzahl verschiedener Funktionalitäten, die zur Umsetzung neuer Anwendungen wiederverwendet werden können. Beispielsweise bietet sie für unterschiedliche Gespanntypen kinematische Modelle zur Berechnung fahrbarer Trajektorien an und verfügt über einen Bestand bereits bewährter Komponenten, die zur Realisierung vielfältiger Formen von Mensch-Maschine-Schnittstellen im Bereich des assistierten Fahrens aggregiert werden können.

Die Funktionalitäten sind in der Softwarearchitektur sowohl bezogen auf eine thematische Sichtweise und als auch auf eine funktionale Sichtweise gruppiert. Während einzelne Funktionalitäten aus funktionaler Sicht zu Komponenten zusammengefasst werden, können sie aus thematischer Sicht in eine aus drei Schichten bestehende Hierarchie eingeordnet werden. Der unteren Schicht, genannt Fundament, werden domänenunahängige Funktionalitäten zugeordnet. Die domänenabhängigen Funktionalitäten sind Bestandteil der mittleren Schicht Kern. Anwendunsspezifische Funktionalitäten, die in ähnlichen Anwendungen wiederverwendet werden können, werden der obersten Schicht Anwendungen zugerechnet.

Die Komponenten zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie vom konkreten Einsatzsystem unabhängig gestaltet sind, so dass sie für Anwendungen sowohl für reale Fahrzeuge als auch für simulierte Fahrzeuge und Modellfahrzeuge genutzt werden können.


Anwendungen

Auf der Softwarearchitektur basierend, wurden von der Arbeitsgruppe eine Reihe von automotiven Anwendungen entwickelt, von denen folgende exemplarisch genannt seien:

  • Für ein Modell-LKW mit einachsigem Anhänger wurde eine Anwendung implementiert, die das Fahrzeug befähigt, autonom in eine parallel zur Straße liegenden Parklücke einzuarken. Weiterhin wurde ein neues Konzept der unbegleiteten rollenden Landstraße auf der Grundlage autonom fahrender LKW entwickelt und als 3D-Simulation auf der Hannovermesse 2004 vorgestellt.
  • Da das Rückwärtsfahren von Fahrzeugen mit Anhängern mit einem hohen Schwierigkeitsgrad verbunden ist, wurden zur Unterstützung der Fahrer Lenkassistenzsysteme entwickelt. Dabei wird dem Fahrer der Zustand des Gespanns mithilfe von akustischen, optischen oder haptischen Geräten vermittelt. Die implementierten Fahrerassistenzsysteme laufen in einer 3D-Simulation, auf einem Modellfahrzeug (Maßstab 1:16) sowie auf einem Realfahrzeug (Golf II mit einachsigem Anhänger).
  • Um der Problematik des Rückwärtsfahrens bereits während der Fahrschulausbildung bzw. im Rahmen von Nachschulungen zu begegnen, wurde eine 3D-Simulation als PC-Anwendung entwickelt, mit deren Hilfe das Lenkverhalten von Gespannen erlernt werden kann. Außerdem wurde ein 3D-Simulator für einen kompletten Fahrstand, bestehend aus einem Armaturenbrett inklusive Pedalerie und Breitwandschirm implementiert. Damit können alltägliche Fahrsituationen wie z.B. das rückwärts Heranfahren an eine Rampe erlernt und geübt werden.