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Analyse von Übernahmekonzepten für das hochautomatisierte Fahren im Kontext der Gebrauchs- und Funktionssicherheit bei partiellem Systemversagen

Written by C. Schlake

Paper category

Master Thesis

Subject

Engineering

Year

2019

Abstract

Masterarbeit: Übernahmeanfrage Wenn die Funktion die Systemgrenze erreicht oder einen Fehler erkennt, sendet das System immer eine Übernahmeanfrage an den Fahrer. Aufgrund der hohen körperlichen und kognitiven Anforderungen des Fahrers zur Erfüllung der Fahraufgabe muss ihm bei der Übernahme (Gold, 2016) genügend Zeit gegeben werden, sich ab der erwarteten Abbiegung wieder auf die Fahraufgabe zu konzentrieren (Feldhütter, Hecht & Bengler, 2018 Dies bedeutet nicht nur, das Fahrzeug neu zu steuern, sondern auch ein entsprechendes Situations- und Musterbewusstsein zu generieren (Gold, 2016), um die aktuelle Fahrsituation richtig zu interpretieren. Der Fahrer muss sich zunächst auf die Straße konzentrieren, dann die Verkehrssituation erfassen und die entsprechende Aktion auswählen. Nach der Vorbereitung der Übernahme führte er das Verhalten seiner Wahl aus und schloss die Übergabe ab (Petermeijer, Cieler & Winter, 2017). 2.1 Der Einfluss der Kritikalität auf einen Übernahmeantrag Verschiedene Ereignisse oder Systemfehler können einen Übernahmeantrag auslösen, und die Kritikalität der Situation ist oft unterschiedlich. Kritikalität wird durch die verbleibende Zeitreserve vor der Kollision gemessen, die als „Kollisionszeit“ definiert werden kann (Feldhütter et al., 2018). Darüber hinaus kann mit ISO 26262 die Kritikalität anhand der Beherrschbarkeit der Parameter der Situation und der zu erwartenden Schadensschwere definiert werden. Drohende Kollisionen sind jedoch nicht immer der Fall. Beispielsweise ist der gleichzeitige Ausfall mehrerer Sensoren ein zeitkritisches Ereignis. Eine Möglichkeit hier ist, dass das Fahrzeug seiner letzten geplanten Trajektorie folgt, die auf der letzten korrekten Eingabe des Sensors basiert (Gold, 2016). Veränderungen in der Umgebung werden nicht mehr erfasst, so dass es unmöglich ist, neu auftretende Gefahrensituationen zu erkennen. Daher erfordert eine zeitkritische Situation ein hohes Maß an Dringlichkeit. Entscheidend für den Übernahmewunsch ist jedoch nicht die Kollisionszeit, sondern wie viel Zeit dem Fahrer noch bleibt, um eine mögliche Kollision zu verhindern. Wenn Sie beispielsweise vor einer noch weit entfernten Kurve nicht lenken, bedeutet dies eine lange Kollisionszeit. Die verbleibende Zeit, die der Fahrer benötigt, um das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen, wird jedoch deutlich reduziert. Vor diesem Hintergrund wird die Dringlichkeit zeitkritischer Übernahmen als ETime-to-React³ definiert. Petermeijer, Winter und Bengler (2016) sowie Forster, Naujioks, Neukum und Huestegge (2017) haben alle den Übergang von der Hochautomatisierung zum manuellen Fahren als dreistufigen Prozess definiert, wie in Abbildung 2-1 dargestellt. Definiert drei messbare Zeitpunkte innerhalb der Phase. Erster Übernahmezeitpunkt ist der Übernahmeantrag. 2.2 HMI-Modus – neueste Technologie Die Kommunikation des Übernahmewunsches erfolgt über das HMI, das als Schnittstelle zwischen Fahrer und Fahrzeug alle Komponenten umfasst, mit denen der Fahrer interagiert. Das HMI-System umfasst mehr als nur moderne visuelle Anzeigen in modernen Fahrzeugen. Seit es das Auto in Reinform gibt, war immer eine Interaktion notwendig, wie das Aufgeben des Lenkwinkels am Lenkrad oder das Einstellen des Radios. Mit zunehmender Automatisierung sind jedoch manuelle Fahraufgaben in den Hintergrund getreten. Die Bedeutung von HMI wird nicht abnehmen, sondern zunehmen. Der bisherige Fokus auf den Fahrzeugbetrieb hat sich um das Verständnis von Fahrzeugzuständen und die eigenverantwortliche Rolle im Kontext erweitert. Obwohl der Fahrer das Level-3-System nicht mehr zum manuellen Fahren nutzt, muss er immer den Systemstatus kennen und miteinander kommunizieren. Eine unzureichende Wahrnehmung der Fahrzeug- und Verkehrsbedingungen birgt die gleichen Risiken wie Fehlbedienungen. Bei richtigem Layout können Parameter wie Inhaltsinformationen und Dringlichkeit durch Muster codiert werden. Im Folgenden sind die entsprechenden Modalitäten aus der Literatur zusammengestellt. 2.2.1 Visueller Modus Manuelles Fahren ist hauptsächlich eine visuelle Aufgabe (Green, 1999). Der Fahrer muss das Fahrzeug entsprechend der Umgebung steuern, während er die Fahrzeugbedingungen wie Geschwindigkeit und Motordrehzahl überprüft oder auf Warnungen wie „hohe Kühlmitteltemperatur“ oder „Ersatzleuchtkasten“ reagiert (Bazilinskyy, Petermeijer, Petrovych, Dodou & Winter, 2018)). Aus diesem Grund wurden entsprechende Informationen bisher durch Symbole auf dem Dashboard angezeigt. Der heutige technologische Fortschritt ermöglicht die innovative Darstellung komplexer Sachverhalte im direkten Blickfeld des Fahrers durch digitale Anzeigen und beispielsweise durch Head-up-Displays. Aufgrund der Vielfalt der Visualisierungsinformationen lassen sich die unterschiedlichen Spezifikationen des zu untersuchenden MMI-Konzepts nicht immer quantifizieren, daher werden hier nur allgemeine Zusammenhänge exemplarisch herangezogen. Im Allgemeinen können visuelle Informationen auf zwei Arten kodiert werden. Einerseits handelt es sich um abstrakte und implizite Informationen über Symbole, andererseits um semantische und explizite Informationen. Die Leistung wird auf einem statischen (einfaches Innenlicht im Kombiinstrument), dynamischen (blinkendes Display) oder mehrstufigen (Anzeige kontinuierlich wechselnd) angezeigt (Kobiela, 2011). Bei der Gestaltung einer visuellen Anzeige sind Symbolerkennung und Lesbarkeit am wichtigsten und werden von Auflösung, Kontrast und Helligkeit beeinflusst. Read Less