Implementierung, Test und Bewertung eines zeitvarianten Algorithmus zur Ansteuerung einer Bewegungsplattform

Abstract

In Zeiten zunehmenden Verkehrsaufkommens erfahren Fahrerassistenzsysteme eine immer größere Bedeutung. Ziel dieser Systeme ist es, die Fahrzeuginsassen und andere Verkehrsteilnehmer besser zu schützen. Mit dem stetig steigenden Zeit- und Kostendruck bei der Entwicklung neuer Assistenzsysteme sind Fahrsimulatoren eine Möglichkeit, den Nutzen und die Wirkung dieser Systeme ohne eine teure hardwaremäÿige Umsetzung vorab zu testen. Ein weiterer Vorteil von Fahrsimulatorversuchen gegenüber Tests im realen Straÿenverkehr liegt darin, dass gefährliche Fahrsituationen ohne Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer und jederzeit exakt reproduzierbar sind. Die Nachbildung der Bewegungen eines realen Fahrzeugs im Simulator muss so exakt wie möglich erfolgen, um die Übertragbarkeit der Testergebnisse im Simulator auf den realen Straßenverkehr sicherzustellen. Das Fachgebiet des Motion-Cueing beschäftigt sich mit der Darstellung realer Bewegungen in einer simulativen Umgebung. Die Schwierigkeiten bei der Präsentation der Bewegungen des realen Fahrzeugs mit dem Fahrsimulator liegen in den physikalischen Beschränkungen des Arbeitsraumes. Zur Abbildung der realen Bewegungen in die simulative Umgebung wird ein Motion-Cueing-Algorihmus verwendet. Dieser ermöglicht es, die Fahrzeugbewegungen im eingeschränkten Arbeitsraum des Simulators zu präsentieren. Die Hauptkomponenten eines solchen Algorithmus sind Hochpassfilter, Tiefpassfilter und Skalierungsfaktoren. Durch Veränderung der Parameter dieser Komponenten des Motion-Cueing-Algorithmus kann die Performance des Fahrsimulators beeinflusst werden. Um die hochdynamischen Bewegungen eines Automobils im Fahrsimulator zu präsentieren wird momentan ein Motion-Cueing-Algorithmus mit zeitinvarianten Parametern verwendet. Ziel dieser Arbeit ist es, diesen Algorithmus fahrsituationsabhängig und somit mit zeitvarianten Parametersätzen zu implementieren. Damit kann für bestimmte Fahrsituationen die bestmögliche Performance des Simulators sichergestellt werden. Aufgrund der erheblichen Masse der Simulatorplattform wirkt sie als starker Tiefpasslter. Dies wirkt sich negativ auf die gewünschte Bewegungspräsentation aus. Diesem Eekt soll mit einer Kompensationsregelung entgegengewirkt werden. Zum Abschluss wird eine vergleichende Bewertung der Motion-Cueing-Algorithmen bezüglich der Simulator-Performance und der realen Fahrzeugbewegung vorgestellt.