Projektbeschreibung

“How to build a self-driving car?!“ - Anwendungslabor zur Entwicklung eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges (ETS288)

Kontakt

Name

Adrian Zlocki

Lehrstuhl und Institut für Kraftfahrzeuge (ika)

E-Mail

Steckbrief

Eckdaten

Veranstaltungsform:
Tutorien und Arbeitsgemeinschaften; Sonstiges; Tutorien und Arbeitsgemeinschaften
Format:
Lernszenarien - Hauptkategorie:
Anreicherung
Lernszenarien - Weitere Kategorien:
Interaktion und Kollaboration
Studiengang:
Fahrzeugtechnik
Fakultät:
4 - Maschinenwesen
Jahr:
2016

Idee und Ziel

Getrieben durch den technischen Fortschritt, insbesondere in der Umgebungserfassung, sind in jüngster Vergangenheit diverse Prototypen zur automatisierten Fahrzeugführung der breiten Bevölkerung demonstriert worden. Diese haben das Themengebiet des automatisierten Fahrens als weites Forschungsfeld etabliert.
Das Feld des automatisierten Fahrens lässt sich in unterschiedliche Ebenen gliedern, in denen sowohl der Fahrer, das Fahrzeug als auch die Infrastruktur Berücksichtigung finden. Neben den rein technischen Aspekten wie der Realisierung der Fahrzeugführung, sind die Interaktion zwischen dem System und dem Menschen, rechtliche wie auch gesellschaftliche Aspekte bei der Einführung automatisierter Fahrzeuge zu diskutieren und erforschen. Das Zusammenspiel zwischen Fahrer, Fahrzeug und Umfeld bildet die Grundlage über alle Ebenen hinweg.
Auf der technischen Ebene stehen neben der Umsetzung der HMI, die Funktionsentwicklung (Perzeption, Lokalisierung, Situationsinterpretation, Trajetoriengenerierung und Fahrzeugregelung) und die Bewertung und Absicherung im Fokus der Forschung. Die Herausforderungen der technischen Ebene der automatisierten Fahrzeugführung erfordern die interdisziplinäre Zusammenarbeit der Bereiche Fahrzeugtechnik, Informatik, Elektro- und Regelungstechnik, Sensorik und Umfeldwahrnehmung sowie Ortung und Navigation. Die Entwicklung einer leistungsfähigen und modularen Fahrzeugarchitektur zur Entkoppelung der einzelnen Module sowie die frühzeitige Definition eindeutiger Schnittstellen sind Grundlage für eine erfolgreiche Funktionsumsetzung.
Das ETS hatte zum Ziel, den Studenten deinen tiefgehenden Einblick in die notwendigen Inhalte zur prototypischen Entwicklung eines automatisiert fahrenden Fahrzeugs zu vermitteln. Dazu wurde ein praktisches Anwendungslabor konzipiert, in dem die Studenten unter Anleitung alle wesentlichen Komponenten der automatisierten Fahrzeugführung kennenlernten und in einem weiteren Schritt eigenständig implementierten.

Projektverlauf

Im Rahmen des ETS wurden grundlegende Ansätze zunächst in einer Vorlesung vermittelt, die praktische Anwendung und Ausarbeitung erfolgte im Folgenden durch die Studenten selbst. Dabei wurden die Studenten in der praktischen Umsetzung in Workshops unterstützt. Neben der praktischen Umsetzung war die Erprobung und Bewertung der in der Veranstaltung entwickelten Algorithmen in einem Realfahrzeug das Ziel des Lernkonzeptes.
Mittels des Anwendungslabors wurden das eigenständige studentische Lernen und die kreative Problemlösung gefördert. In der Veranstaltung wurden zunächst die notwendigen Konzepte für die funktionale Umsetzung in Übersichtsvorlesung allgemein vorgestellt und den Studenten konkrete Ansätze zur eigenständigen Umsetzung der Module vermittelt. In der Folgewoche wurden diese durch die Studenten umgesetzt. In den Betreuungseinheiten (Workshops) wurden jeweils erste Ergebnisse besprochen, Fragen geklärt und weitere Hilfestellungen gegeben.
Der Themenkomplex wurde in Themenblöcke zur Umfeldwahrnehmung und Sensortechnologien, Sensordatenverarbeitung, Trajektorienplanung, Fahrzeugregelung und Fahrzeugintegration gegliedert und mit den Studenten bearbeitet. Dabei wurden auch die Grundlagen und Voraussetzungen des automatisierten Fahrens vorgestellt, sowie in der Automobilindustrie verwendete Methoden und Werkzeuge eingeführt, die dazu dienen die entwickelten Komponenten und das Gesamtsystem zu bewerten.
Abschließend wurden die entwickelten Algorithmen auf der ika-Teststrecke in einem Realfahrzeug getestet und mit einer Referenzimplementierung verglichen und bewertet. Dadurch wurden die theoretischen Grundlagen in der Praxis vertieft und erlebbar gemacht.

Ergebnis

Die Begeisterung der Studierenden bei der Umsetzung der Aufgaben und die positive Bewertung der Veranstaltung zeigt den vollen Erfolg des Anwendungslabors.
Die Inhalte wurden als interessant und lehrreich bewertet und konnten den Studierenden einen guten Überblick über das Themenfeld des automatisierten Fahrens und die benötigten Bausteine geben. Auch die Erfahrung der eigenen Umsetzung wurde als sehr spannend empfunden.
Die im Rahmen des Labors entwickelten Strukturen, Abläufe und Inhalte sind nachhaltig verwendbar und können in den Folgejahren wiederverwendet werden. Dem aktuellsten Stand der Forschung und Technik folgend werden nur Detailanpassungen in einzelnen Lerneinheiten notwendig sein. Auch Hinweise und Anregungen, wie etwa zum Schwierigkeitsgrad der Programmieraufgaben, der Studierenden werden in kommenden Semestern Berücksichtigung finden. Das ika wird die Veranstaltung im kommenden SS2018 erneut, ggf. mit erweiterter Teilnehmerzahl, anbieten. Eine weitere Verstetigung des Labors wird darüber hinaus erwartet.