Regelungsstrategien für die automatische Fahrzeugführung

1 Einleitung.- 2 Technologien im Straßenverkehr der Zukunft.- 2.1 Forschungsaktivitäten in den USA.- 2.1.1 Daskalifornische Projekt PATH.- 2.1.2 Die Aktivitäten an der Carnegie Mellon University.- 2.1.3 Das Forschungsprogramm IVHS auf Bundesebene.- 2.1.4 Intelligent Cruise Control.- 2.1.5 Verfahren zur Steuerung des Verkehrsflusses.- 2.2 Forschungsaktivitäten in Europa.- 2.2.1 Forschungsaktivitäten im Rahmen von PROMETHEUS.- 2.2.2 Forschungsaktivitäten im Rahmen von DRIVE.- 2.3 Zielsetzung der vorliegenden Arbeit.- 3 Verfahren zur Fahrzeuglängsregelung.- 3.1 Mathematisches Modell für die Längsdynamik.- 3.2 Untersuchung im Hinblick aufdie Reglerauswahl.- 3.3 Verfahren zur Regelung derFahrzeuggeschwindigkeit.- 3.4 Verfahren zur Abstandsregelung.- 3.4.1 Ableitung des nichtlinearen Regelgesetzes.- 3.4.2 Die Nominalbeschleunigung als Schnittstelle zwischen den Regelungsschichten.- 3.4.3 Stabilität der Regelung.- 3.4.4 Schlangenstabihtät.- 3.4.5 Konvergenzeigenschaften.- 3.4.6 Behandlung der Stellgrößenbeschränkungen.- 3.4.7 Einführung von Komfortparametern.- 3.4.8 Störgrößenausregelung im Sättigungsbereich.- 3.4.9 Architektur des Gesamtmoduls der Abstandsregelung.- 3.5 Regelung zur Geschwindigkeitsreduzierung.- 3.6 Umschaltstrategie zwischen den Regelungsverfahren.- 3.7 Simulationsuntersuchungen.- 3.8 Verhalten bei veränderbaren Parametern.- 4 Verfahren zur Fahrzeugquerregelung.- 4.1 Mathematisches Modell zur Beschreibung der Fahrzeugquerbewegungen.- 4.2 Verfahren zur Spurregelung.- 4.2.1 Ableitung des nichtlinearen Regelgesetzes.- 4.2.2 Polvorgabe für den geschlossenen Regelkreis.- 4.2.3 Konvergenzeigenschaften.- 4.2.4 Modifikation des Regelgesetzes.- 4.2.5 Der Lenkwinkeleinschlag als eigentliche Stellgröße.- 4.2.6 Architektur des Gesamtmoduls der Fahrzeugquerregelung.- 4.2.7 Simulationsuntersuchungen.- 4.3 Schätzung des Schwimmwinkels mittels eines Zustandsbeobachters.- 4.4 Weitere Verbesserung der Störfestigkeit.- 4.5 Verhalten bei veränderbaren Parametern.- 5 Architektur der automatischen Fahrzeugführung.- 6 Spurwechselmanöver.- 6.1 Einfluß derFahrbahngeometrie.- 6.2 Überprüfung auf Kollisionsfreiheit.- 6.2.1 Einfluß des rückwartigen Verkehrs.- 6.2.2 Einfluß des vorausfahrenden Verkehrs.- 6.2.3 Die Freigabe des Spurwechselmanövers.- 6.3 Sensortechnische Erfassung des Fahrzeugumfelds.- 6.4 Bestimmung der erforderlichen Sensorreichweiten.- 6.4.1 Sensorik zur Erfassung des rückwärtigen Verkehrs.- 6.4.2 Sensorik zur Erfassung des vorausfahrenden Verkehrs.- 6.5 Durchführung des Spurwechselmanövers.- 6.5.1 Bestimmung der erforderlichen Querverschiebung.- 6.5.2 Planung des Quermanövers.- 6.5.3 Erweiterung auf veränderliche Fahrspuren.- 6.6 Simulationsuntersuchungen.- 7 Überholmanöver.- 7.1 Überprüfung auf Kollisionsfreiheit.- 7.1.1 Der Einfluß der Manöverzeit.- 7.1.2 Überholvorgang mit anschließend freier Fahrt.- 7.1.3 Die engste Annäherung.- 7.2 Bestimmung der erforderlichen Sensorreichweite.- 7.3 Durchführung des Uberholmanövers.- 7.4 Vorzeitige Rückführung in die Ausgangsfahrspur.- 7.5 Simulationsuntersuchungen.- 7.6 Realisierbarkeit der automatischen Führung von Überholmanövern.- 8 Zusammenfassung.