Probabilistic Motion Planning for Automated Vehicles

Maximilian Naumann
2020
Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Problemstellung der Bewegungsplanung für automatische Fahrzeuge. Als Voraussetzung für den Einsatz im realen Straßenverkehr müssen automatische Fahrzeuge ein angemessenes und zuverlässiges Fahrverhalten im Mischverkehr mit menschgeführten Fahrzeugen aufweisen. Neben den Unsicherheiten, welche aus fehlerbehafteter maschineller Wahrnehmung, Verdeckungen und begrenzter Sensorreichweite resultieren, müssen dabei auch Unsicherheiten im Verhalten anderer
more » ... kehrsteilnehmer berücksichtigt werden. Verwandte Ansätze zur Bewegungsplanung im Mischverkehr formulieren oft ein deterministisches Optimierungsproblem. Dessen Lösung ist auf die Bestimmung einer einzelnen Trajektorie beschränkt. Fehlerhafte Vorhersagen des Verhaltens anderer Verkehrsteilnehmer werden im Rahmen von fortlaufender Neuplanung korrigiert, während größere Unsicherheiten in konservativem, übervorsichtigem Fahrverhalten resultieren. Auf Grund der Unzulänglichkeiten dieser Problemformulierung in kooperativen und stark unsicherheitsbehafteten Szenarien werden zunehmend probabilistische Ansätze vorgestellt. Die vollumfängliche Unsicherheitsbetrachtung führt im Kontext der Echtzeitanforderung jedoch häufig zu starken Einschränkungen in der Modellierung der Handlungsmöglichkeiten automatischer Fahrzeuge. Darüber hinaus werden Sicherheitsaspekte und Verkehrsregelkonformität oft nicht betrachtet. In der vorliegenden Arbeit werden daher drei Bewegungsplanungsansätze vorgestellt, welche den unterschiedlichen dominanten Unsicherheiten in verschiedenen Szenarien Rechnung tragen, ohne dabei die Handlungsmöglichkeiten des automatischen Fahrzeugs stark einzuschränken. Darüber hinaus wird ein szenariobasierter Sicherheitsansatz vorgestellt. Dieser baut auf einem bestehenden Ansatz auf, welcher garantiert, dass ein automatisches Fahrzeug nie einen Unfall verursachen wird. Dieser Ansatz wird um die Betrachtung von Verkehrsregeln für kreuzenden und zusammenlaufenden Verkehr, sowie Verdeckungen, begrenzte Sensorreichweite und Fahrs [...]
doi:10.5445/ir/1000123725 fatcat:k4iapl23lrc4bhrkq7iexjkrlm