Entwicklung, Integration und simulative Bewertung einer Entscheidungs- und Trajektorienplanung zur Umfahrung von Hindernissen in urbanen Szenarien für automatisierte Fahrzeuge

Kurzfassung

Blockierende Fahrzeuge auf schmalen urbanen Straßen erfordern situationsabhängige Verhaltensentscheidungen und lokale Anpassungen des Fahrverlaufs. Diese Arbeit entwickelt, integriert und bewertet eine durchgängige Hindernisumfahrung für das Forschungsframework Automated Driving Open Research (ADORe). Das Verfahren unterscheidet anhand geometrischer Machbarkeit, verfügbaren Fahrraums und Gegenverkehrs zwischen Umfahren, Warten und kontrolliertem Stoppen. Der deterministische, routebasierte Ansatz projiziert Objektkonturen relativ zur Mission Route und prüft eine Blockierung des regulären Fahrkorridors. Seitliche Routenkandidaten werden anhand der lateralen Fahrzeugbelegung, weiterer Objekte, konfigurierbarer Sicherheitsabstände und des zulässigen Straßenraums bewertet. Eine nachgeschaltete Prüfung berücksichtigt die vier fahrzeugfesten Eckpunkte gegen über relevanten Objekten. Bei gegenverkehrsrelevanten Kandidaten ergänzt eine zeitliche Konfliktprüfung die geometrische Bewertung. Die Umfahrungsroute entsteht als lateraler Versatz mit quintisch geglätteten Ein- und Rückführrampen. Ein persistenter Manöverzustand hält den akzeptierten Verlauf über mehrere Planungszyklen konsistent. Die Funktion wurde in ADORe integriert; die bestehende Geschwindigkeits und Trajektorienplanung wird weiterverwendet.

Die Bewertung umfasst 46 technisch gültige Simulationsläufe der Szenarien S0-S9 einschließlich einer Parameterstudie sowie ausgewählte Realfahrzeugaufzeichnungen. 45 Simulationsläufe blieben kollisionsfrei. Im bewusst spät ausgelösten Grenzfall mit Gegenverkehr während einer aktiven Umfahrung trat trotz maximal zulässiger Verzögerung eine Kollision auf. Eine eindimensionale Bremswegabschätzung mit sofortiger Ego-Maximalbremsung und dem aufgezeichneten, ebenfalls verzögernden Gegenverkehr ergibt eine gemeinsame Annäherungsstrecke, die den anfänglichen Konturabstand geringfügig übersteigt. Sie liefert einen Hinweis auf die knappen Reaktionsreserven, aber keinen abschließenden geometrischen Nachweis der Unvermeidbarkeit. Seitenabstand und Rampengeometrie beeinflussten Ausführbarkeit und Bewegungsdynamik; die maximale Umfahrungsgeschwindigkeit wirkte im Basisszenario dagegen nicht begrenzend. Die festgelegten technischen Dynamikkriterien wurden in den zugeordneten Untersuchungen eingehalten. In den Realfahrzeugaufzeichnungen waren wesentliche Funktionsabläufe auch unter Fahrzeugbedingungen nachvollziehbar. Die Aufzeichnungen stützen zugleich den Nachweis der Integration in die bestehende Planungskette. Die kinematisch aus Geschwindigkeit und Gierrate abgeleiteten lateralen Beschleunigungskennwerte lagen in einer ähnlichen Größenordnung wie in der Simulation. Ein unmittelbarer Vergleich der Ruckkennwerte war wegen unterschiedlicher Abtastraten und damit unterschiedlicher zeitlicher Filterbreiten nicht belastbar. Für den definierten Untersuchungsbereich zeigen die Ergebnisse die Funktionsfähigkeit des Ansatzes. Einen allgemeinen Sicherheitsnachweis stellen sie jedoch nicht dar. Der Ansatz setzt eine geeignete Mission Route, konsistente Karten- und Objektinformationen sowie die rechtzeitige Bereitstellung relevanter Verkehrsteilnehmer durch die vorgelagerte Perception voraus. Sichtbehinderungen und Verdeckungen werden von der Planungsfunktion nicht eigenständig bewertet. Auch die Unterscheidung geparkter von lediglich stehenden Fahrzeugen bleibt offen.