Conduct by Wire

Forschungsschwerpunkt Fahrzeugergonomie

Conduct-by-Wire – Ein neues Paradigma der Fahrzeugführung

Projektbild
Bild 1: Aufbaukonzept der Manöverschnittstelle

Heutige Fahrerassistenzsysteme (FAS) operieren singulär ohne ein übergreifendes Bedienkonzept. So muss der Fahrer eines modernen Oberklassefahrzeuges beispielsweise auf Informationen bzw. Warnungen der Systeme Abstandsregeltempomat (ACC), Spurhalteassistenten (LDW) und Totwinkelwarner (LCDA) zeitlich parallel reagieren und ggf. auch Systemeinstellungen vornehmen. Der Komfort- und Sicherheitsgewinn der durch einzelne Fahrerassistenzsysteme erzielt werden kann, wird durch die parallele Bedienung wieder gemindert. Eine Möglichkeit dieses Dilemma zu beheben oder es zumindest abzumildern, ist die Einführung eines globalen Bedienkonzeptes für alle in einem Fahrzeug enthaltenen Fahrerassistenzsysteme. Dafür ist es nötig die heutige Art der Fahrzeugführung mit Fahrertätigkeiten auf Stabilisierungs- Bahnführungs- und Navigationsebenen zu überdenken. Mit dem Konzept Conduct-by-Wire arbeitet eine Arbeitsgruppe der TU Darmstadt (Institut für Arbeitswissenschaft, Fachgebiet Fahrzeugtechnik) an einem manöverbasierten Fahrzeugführungskonzept. Der Fahrer wird dabei von stabilisierenden Aufgaben wie z.B. dem Führen innerhalb des Fahrstreifens weitgehend entbunden und übernimmt eine supervisierende Rolle. Die Entscheidung, welche Manöver das Fahrzeug ausführen soll, wie beispielsweise welcher Fahrstreifen zu wählen ist oder wann eine Abbiegung zu erfolgen hat, liegen weiterhin beim Fahrer. Wesentlicher Teil der Forschungsarbeit wird die Entwicklung eines Manöverkataloges sein, mit dem der Fahrer in der Lage sein muss eine komplette Fahrmission durchzuführen. Es handelt sich somit nicht um ein autonomes Fahrzeug, sondern um eine diskrete sequentielle Beauftragung von Manövern durch den Fahrer.

Projektbild
Bild 2: Kontaktanaloges Head-up-Display im IAD-Fahrsimulator

Für die Manöverbeauftragung und -durchführung einer solchen Fahrzeugführung ist neben der technischen Umsetzung der Assistenzfunktionen, die Auslegung der Mensch-Maschine-Schnittstelle von Bedeutung. Lenkrad und Pedalerie kommen für die Beauftragung eines Manövers nur bedingt in Frage. Die zu entwickelnde Schnittstelle soll alle jetzigen Assistenzfunktionen in einem Interface vereinen, wobei der Schwerpunkt auf der Integration eines manövertauglichen Bedienelements liegt. Das Interface muss so gestaltet sein, dass ein Durchgriff des Fahrers auf die Stabilisierungsebene jederzeit gewährleistet ist. Während des Fahrens anhand der Manöver soll des Interface eines Entlastung des Fahrers durch Informationsintegration und Informationsreduktion gewährleisten.

Wesentliche Aufgaben des Instituts für Arbeitswissenschaft ist die Entwicklung eines Manöverkataloges aus Fahrersicht und die Gestaltung der Mensch Maschine Schnittstelle für eine manöverbasierte Fahrzeugführung.

Fragestellung

Folgende Fragestellungen werden im Rahmen dieses Forschungsprojektes bearbeitet:

  • Ist eine manöverbasierte Fahrzeugführung möglich?
  • Welche Manöver müssen in einen CbW Fahrzeug implementiert sein, damit der Fahrers komplette Fahrstrecken absolvieren kann?
  • Wie werden die Manöver vom Fahrer an das Fahrzeug übergeben?
  • Welche Sinnesmodalitäten eignen sich für die manöverbasierte Fahrzeugführung am meisten?

Methode

Im Rahmen des Projektes sind Labor, Simulator und Feldversuche geplant. In Labor und Feldversuchen soll der Verkehrsraum in einzelne Manöver untergliedert werden. Diese Ergebnisse sollen im Anschluss für eine erste Modellierung von Manövern im Fahrsimulator verwendet werden. Die Entwicklung der Manöverschnittstelle wird ebenfalls im Labor auf ihre Tauglichkeit hin untersucht und im nächsten Schritt in den Fahrsimulator integriert.

Ergebnisse

Es wurde ein Manöverkatalog für Autobahnszenarien entwickelt und in mehreren Fahrsimulatorstudien überprüft. Zeitgleich wurde ein erstes Bedienelement für die Übergabe von Manövern und Paramtern entwickelt und getestet und Weiterentwicklungsvorschläge für das Bedienelement abgeleitet. Die Entwicklung eines Modells welches das Zusammenspiel zwischen Fahrer und Conduct-by-Wire beschreibt rundet die erste Projektlaufzeit ab.

Veröffentlichungen

  • SCHREIBER, M.; KAUER, M., BRUDER, R.: Conduct by Wire – Maneuver Catalog for a Semi-Autonomous Vehicle Guidance, In. IEEE Intelligent Vehicle Symposium 2009, Xi'an, China.
  • HAKULI, S.; BRUDER, R.; FLEMISCH, F.; LÖPER, C.; RAUSCH, H.; SCHREIBER, M.; WINNER, H.: Kooperative Automation, Handbuch Fahrerassistenzsysteme, Vieweg, Vieweg und Teubner, 2009.
  • HAKULI, 'S.; SCHREIBER, M.; WINNER, H.: Entwicklung eines Methodenkatalogs für manöverbasiertes Fahren nach dem Conduct-by-Wire-Prinzip – Ein Fahrerassistenzkonzept auf Bahnführungsebene, 1. Automobiltechnisches Kolloquium, München, 2009.
  • KAUER, M.; SCHREIBER, M.; HAKULI, S.; BRUDER, R.: Taktil oder akustisch? Der Einfluss der Akustik auf die Wahrnehmung der taktilen Rückmeldungen bei taktilen Touchscreens, 8. Berliner Werkstatt Mensch-Maschine-Systeme, Berlin, 2009.
  • KAUER, M.; SCHREIBER, M.; HAKULI, S.; BRUDER, R. & BASHA, A. (i.V.). Nutzbarkeit taktiler Touchdisplays im Fahrzeug. Zur Veröffentlichung bei der GfA-Frühjahrskonferenz 2010 an der TU Darmstadt angenommen.
  • SCHREIBER, M. (2012). Konzeptionierung und Evaluierung eines Ansatzes zu einer manöverbasierten Fahrzeugführung im Nutzungskontext Autobahnfahrten. TU Darmstadt, Dissertation.