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Über dieses Buch

Samuel Schacher beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Fahrerassistenzsystems (FAS), welches durch aktive Eingriffe in Lenkung und Antriebsstrang das Fahren auf Rennstrecken beibringen soll. Die enge Interaktion zwischen Fahrer und FAS stellt dessen Entwurf vor neue Herausforderungen. Zur Lösung wurde ein ganzheitliches Konzept für die Entwicklung von kooperativen FAS erarbeitet, welches das Fahrzeug als virtuellen Mentor für den Menschen betrachtet. Dafür werden Entwurfsmöglichkeiten für kooperative FAS ausgearbeitet, neue Herangehensweisen wie die Betrachtung verschiedener Kooperationstypen vorgestellt und eine konkrete Umsetzung gezeigt. Außerdem werden widersprüchliche Anforderungen an den regelungstechnischen Entwurf durch die Einführung eines sich situativ anpassenden Konzepts für „Mentorensysteme“ aufgelöst. Daraus leiten sich allgemeine Empfehlungen für den Entwurf von Maschinen ab, die als Lehrer für einen Menschen agieren.

​Der Autor:

Samuel Schacher studierte Informationstechnik im Maschinenwesen an der TU Berlin und promovierte berufsbegleitend in der Konzernforschung eines Automobilherstellers.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Diese Arbeit wurde im Rahmen des Forschungsprojekts „Volkswagen Golf R Race Trainer“ der Volkswagen AG Konzernforschung erstellt und beschreibt ein Fahrerassistenzsystem (FAS), das einem Menschen das Fahren auf einer Rennstrecke beibringt. Teilergebnisse wurden im Herbst 2016 der Presse gezeigt [Har16], sowie 2018 vom Autor publiziert [SHK18, SK18, SHHK19].
Samuel Schacher

Kapitel 2. Grundlagen

Zusammenfassung
Begonnen wird mit einem kurzen Einblick in die Fahrzeugdynamik, der wichtige Grundlagen für Reglerentwurf und Fahrerinteraktion liefert. Anschließend steht zunächst die vollautomatische Fahrt ohne Fahrerinteraktion im Vordergrund, da diese das objektive Regelungsziel eines Fahrzeugführungssystems auf einer Rennstrecke darstellt. Für eine automatische Fahrfunktion muss der menschliche Fahrer durch regelungstechnische Methoden nachgebildet werden.
Samuel Schacher

Kapitel 3. Mentorensysteme

Zusammenfassung
Ein Mentor ist ein erfahrener Berater, der mit Hinweisen und Empfehlungen den Lernprozess fördert [Dud18]. Darüber hinaus sollte ein Mentor immer richtig entscheiden, ob der Schüler eigene Erfahrungen sammeln darf oder ob er Unterstützung braucht. Unter einem „Mentorensystem“ wird demnach in dieser Arbeit ein (Fahrer-)Assistenzsystem (FAS) verstanden, das instruierend und auch schützend agieren kann.
Samuel Schacher

Kapitel 4. Sollvorgaben für die kooperative Fahrt

Zusammenfassung
Dieses Kapitel zeigt, wie man den Freiheitsgrad der Planungsadaption in die Berechnung von Quer- und Längsvorgaben integrieren kann. Die Sollvorgaben müssen zum gewünschten Kooperationsverhalten passen und gleichzeitig sinnvolle und physikalisch umsetzbare Trajektorien für die nachgelagerte Regelung liefern. Zuerst werden die lokalen Relativtrajektorien so angepasst, dass Rückführtrajektorien mit variierbarer Rückführlänge und -dynamik entstehen.
Samuel Schacher

Kapitel 5. Regelungskonzepte für die kooperative Fahrt

Zusammenfassung
In der kooperativen Fahrt ist der Fahrer aktiv in die Quer- und Längsführung eingebunden. Besonders wichtig ist hierbei, wie stark der Fahrer vom System beeinflusst wird. Je nach Situation soll der Fahrer leicht oder stark geführt werden.
Samuel Schacher

Kapitel 6. Kooperative Assistenz für ein Fahrertraining auf der Rennstrecke

Zusammenfassung
Mit den bisher beschriebenen Methoden ist die Umsetzung eines Mentorensystems für ein Rennstreckentraining möglich. In diesem Kapitel wird gezeigt, wie die Realisierung in dem speziell modifizierten Versuchsträger „Volkswagen Golf R Race Trainer“ aussieht, und es wird die konkrete Abstimmung vorgestellt. In Abschnitt 6.2 folgt eine Auswertung anhand mehrerer Versuchsfahrten, die das Zusammenspiel der einzelnen Elemente demonstrieren.
Samuel Schacher

Kapitel 7. Fazit und Ausblick

Zusammenfassung
In dieser Arbeit wurden Entwurf und Umsetzung eines Fahrerassistenzsystems (FAS) für ein Fahrertraining zum Erlernen der zeitoptimalen Fahrweise auf einer Rennstrecke herausgearbeitet, welches durch kooperative Unterstützung den Lernprozess fördert und die Sicherheit steigert. Das Szenario eines Rennstreckentrainings unter Zuhilfenahme automatisierter Fahrfunktionen wurde zuvor nur in [Wal09] untersucht, wobei dort auf kooperative Eingriffe in die Fahrdynamik verzichtet wurde. Die gleichzeitigen Aktionen von Fahrer und FAS stellen neue Herausforderungen an den Entwurf der Regelungsstrategien.
Samuel Schacher

Backmatter

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