Bahnplanung und Bahnfolgeregelung für Autonomes Fahren

Die Teilnehmenden besitzen nach Abschluss dieses Moduls Fach-, Methoden- und überfachliche Kompetenzen, die für den Entwurf und die Entwicklung der Bahnplanung und Bahnfolgeregelung als zentrale Softwareschichten fürs autonome Fahren notwendig sind.

1. Bahnkurvendefinition und Bahnfolgeregelung

1.1 Laborprojekt Mini-Auto-Drive

• Systemübersicht
• Softwarearchitektur

1.2 Robot Operating System (ROS)

• Funktionsmerkmale
• Installation
• Softwareentwicklung

1.3 Signale und Systeme

• Modellierung und Simulation dynamischer Systeme mit ROS, C++ oder MATLAB/Simulink

1.4 Fahrdynamikmodellierung und –simulation

• Längsdynamik- und Einspurmodelle
• Simulation in ROS, C++ oder MATLAB/Simulink

1.5 Geschwindigkeitsregelung

• frequenzkennlinienbasierter Reglerentwurf
• Entwicklung in ROS, C++ oder MATLAB/Simulink

1.6 Bahnkurvendefinition

• Frenetsche Formeln
• Kreisbögen, Geraden, Klothoiden
• kubische Splines
• Programmierung in ROS, C++ oder MATLAB/Simulink

1.7 Bahnfolgeregelung

• Führungssignalgenerierung
• Nichtlinearer Zustandsregler
• Nichtlineare Vorsteuerung
• Programmierung in ROS, C++ oder MATLAB/Simulink

2. Situationsanalyse und Navigation

2.1 Situationsanalyse

• Einordnung
• Verhaltenserkennung (Bayes, BNs, DL) und -prädiktion (kartenbasiert, ggf. Übersicht Fußgängerprädiktion)
• Bsp Erkennung Abbiegen

2.2 Navigation

• Einordnung
• Manövermanagement mit State Charts (Einführung Moore/Mealy, Bsp ACC, Harel Statecharts, Bsp KV)
• Grundlagen der Pfad- und Trajektorienplanung (Konfigurations- und Aktionsraum, Kollisionsprüfung, Zwangsbedingungen)
• Verfahren der Pfad- und Trajektorienplanung:

• • • Roadmap-basierte Planungsverfahren (Voronoi Diagramme)
    • Diskrete Suchverfahren (A*)
    • Beispiel Parken, Dubins
    • Monte-Carlo-Verfahren (RRT)
    • Potentialfelder
    • Verfahren der Optimal Steuerung