Planung optimaler Trajektorien für die Fortbewegung eines Kraftfahrzeugs im Verkehrsraum

Abstract

Ziel der Diplomarbeit ist die Planung einer optimalen Trajektorie für die Fortbewegung eines Kraftfahrzeugs im Verkehrsraum. Dazu wurde ein Algorithmus entwickelt, der statische und dynamische Objekte auf einer beliebig gekrümmten zweispurigen Straße berücksichtigt. Die dynamischen Objekte werden in Hindernisse, die einer Fahrspur folgen und Hindernisse, die die Fahrbahn kreuzen unterteilt. Auf Basis einer dieser Annahmen fließen die vorsimulierten Trajektorien der dynamischen Hindernisse in die Bahnplanung ein. Der Algorithmus von Dijkstra legt fest, ob die Hindernisse links oder rechts passiert werden. Die Trajektorie wird durch Splinefunktionen 5. Ordnung errechnet. Falls sich das Eigenfahrzeug im Manöver Spurfolgen befindet, so wird anstelle eines Splinesegmentes die Mitte der aktuellen Fahrspur als Solltrajektorie verwendet. Verschieden definierte Manöver legen fest wie die Interpolationspunkte für die Splines gesetzt werden. Um die Abfahrbarkeit der geplanten Trajektorie zu gewährleisten, wird die Krümmung optimiert. Für die einzelnen Segmente wird das Krümmungsmaximum numerisch mit Hilfe des Verfahrens von Laguerre ermittelt, da es analytisch nicht berechnet werden kann. Falls das Maximum größer als ein geschwindigkeitsabhägiges Maximum (d.h. das Splinesegment ist nicht abfahrbar) ist, so wird das dazugehörige Segment optimiert, indem es in Straßenlängsrichtung vergrößert wird. D. h. ein Manöver beginnt früher oder endet später, so dass eine geringere Krümmung vorliegt. Sollte ein Segment auf ein Maximum vergrößert sein und das Krümmungsmaximum immer noch zu groß sein, lässt sich die Abfahrbarkeit durch Abbremsen erreichen.