Bewegungssimulation für die Entwicklung und Bewertung von Fahrerassistenzsystemen

Abstract

Das DLR Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung untersucht das Verhalten von Au-tofahrern und deren Interaktion mit zukünftigen Fahrerassistenzsystemen. Für diese Untersu-chungen betreibt das Institut das Fahrerassistenzlabor FASLab, welches zurzeit aus einem Virtu-al-Reality-Simulator sowie dem ViewCar®, einem Testfahrzeug zur Aufzeichnung und Analyse des Fahrerverhaltens im Straßenverkehr, besteht. Die neueste Erweiterung des FASLabs ist ein großer Bewegungssimulator, der vor kurzem fertiggestellt wurde und sich nun in der Tuning-Phase befindet. Dieser Simulator kann die Fahrzeugbewegung sehr realistisch abbilden und so-mit das Verhalten von Fahrzeugen auch mit aktiven Assistenzsystemen überzeugend wiederge-ben. In diesem Artikel werden die Anforderungen an die Bewegungssimulation für die Untersuchung von Fahrerverhalten in komplexen Verkehrssituationen sowie deren Umsetzung und Validierung im DLR Fahrsimulator beschrieben. Zukünftige Assistenzsysteme werden stärker als bisher aktiv in das Fahrgeschehen eingreifen und das Verhalten des Fahrzeugs verändern. Damit wird es für den Fahrer erschwert, das Verhal-ten seines Fahrzeugs ausgehend von seinen eigenen Aktionen korrekt vorherzusagen. Solche Assistenzsysteme müssen zunächst sorgfältig in einer simulierten Umgebung erprobt werden, um eine Gefährdung auszuschließen. Damit wird die Fahrsimulation ein immer wichtigeres Werkzeug bei der Entwicklung von Assistenzsystemen. Die Bewertung der Interaktion des Fah-rers mit einem Assistenzsystem in der Simulation ist allerdings nur dann möglich, wenn sich der Fahrer in der simulierten Umgebung genau so verhält wie in der wirklichen Verkehrssituation. Dies kann nur erreicht werden, wenn die Bewegungswahrnehmung des Fahrers korrekt stimu-liert wird. Somit wird die Bewegungssimulation mit leistungsstarken Simulatoren immer wichti-ger. Die Firma Simtec hat zu diesem Zweck eine neuartige Bewegungsplattform für den DLR Fahrsimulator entwickelt. Als Spezialist für kundenspezifische Simulatorsysteme hat die Braunschweiger Firma Simtec ein sogenanntes invertiertes Hexapod-System entwickelt. Dabei befindet sich die Simulatorkabine aufgehängt zwischen den Aktuatoren. Dieses System ermöglicht den maximalen Bewegungs-raum im vorhandenen Gebäude, welches eine Deckenhöhe von nur 6 m aufweist. Der Simulator ermöglicht lineare Bewegungen von ±1.40 m in x- and y-Richtung bei Geschwindigkeiten bis zu 2 m/s und Beschleunigungen von bis zu 10 m/s². Roll- und Nickbewegungen erreichen bis zu 21°. Durch das innovative Design der Plattform befindet sich der Kopf des Fahrers und damit der gewünschte Drehpunkt unterhalb der oberen Gelenkebene. Dies verspricht große Vorteile bei der Kombination von linearer Bewegungsdarstellung mit der Simulation von statischen Be-schleunigungen durch Neigung (Tilt-Koordination). Im Gegensatz zu einem konventionellen He-xapod können hier die beiden Bewegungen nahezu unabhängig voneinander eingesetzt wer-den, während sonst ein großer Teil der linearen Bewegung für die Neigung der Plattform um den am Kopf des Fahrers angenommenen Drehpunkt benötigt wird. Zur Validierung der Bewegungssimualation wird eine Vergleichsstudie durchgeführt, in der das Verhalten einer Gruppe von Probanden im realen Verkehr und in der Simulation bei grundle-genden Fahrmanövern wie Bremsen oder Kurven fahren verglichen wird. Hieraus kann dann ein Maß für die Validität der Simulation für bestimmte Manöver abgeleitet werden.