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© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Intelligent CarIntelligente Peripheriegeräte des intelligent Car
Auto ein Netzwerk in sichAuto als Netzwerkobjekt
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Intelligente Peripheriegeräte des „intelligent Car“
Inhalt
– Positionsbestimmung mit Hilfe von GPS– Internet im Auto– Radarsystem– Night Vision– „Intelligenter Rückspiegel“– Sekundenschlaf
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
GPS = Global Positioning System
Positionsbestimmung mit Hilfe von GPS
Gegründet durch US-Verteidigungsministerium 1990
Total 24 Satelliten (3 Reserve)
3 Satelliten notwendig für Bestimmung
Beliebig viele Benutzer möglich
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Geschichte GPS
1960: Idee, Planungsbeginn
1972: Erstes Testsystem
1978: Erster Satellit im All
April 1995: volle Funktionsfähigkeit
Kosten bis heute: ca. 12 Milliarden $
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
GPS - Funktionsweise
Messung der Entfernung zu verschiedenen Satelliten
Schnittpunkt-Berechnung
Von jedem Punkt sind immer 4 Satelliten sichtbar!
Genauigkeit (zivil, gewollt):Ca. 10 Meter
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
GPS - Funktionsweise
Distanz = Geschwindigkeit × Zeit
Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus
Messen der zeitlichen Verschiebung zwischen empfangenem Signal und bekanntem Muster
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
GPS - Fehlerquellen
Funktioniert nicht in Tunnels, deshalb Zusatz: Messung der Radumdrehungen und Richtungsbestimmung mit Kompass
Reflektion der Funksignale
Geschwindigkeitsabweichungen (Atmosphärische Einflüsse)
Ungünstige Satellitenkonstellation (GDOP -Geometric Delusion of Precision)
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Internet im „intelligent car“ ??
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Internet
Spinnerei?
Forester Reasearch: „30 million vehicles will be net-enabled by 2005“ 5 Billions Revenue 2005
Parallele: 1930 erstes Autoradio. Anfangs grosse Skeptik
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Internet
Anwendungsmöglichkeiten
– im Zusammenspiel mit GPS (Yellow Pages)– Wo finde ich das nächste Parkhaus?– Wo ist das nächste Chinesische Restaurant?
Bei BWM: „Nur“ WAP Browser möglich. Kein freies Surfen
'Location-Based Services'
Sicherheit laut BWM gewährleistet da PULL Service (TV = PUSH Service)
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Intelligente Rückspiegel
Überwachung des „toten Winkel“
Warnung des Fahrers
Selbstschutz bei Rückspiegel
Parkhilfe
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Sensoren
Abstandssensoren
Im Kühlergrill montiert
Misst Abstand nach vorne
Kann automatisch beschleunigen/bremsen
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Sensoren
Mit modernen Umgebungssensoren wie Weitwinkelradar und Kameras mit Bilderkennung, kann ein Auto (bei LKWs schon in der Testphase) auf Autobahnen schon selbständig die Spur behalten und das Tempo kontrollieren.
Durch exzessive Weiterentwicklung der Kameras mit Bilderkennung zur Erkennung aller Verkehrsrelevanten Objekte (Strassenschilder, Ampeln…) und Routenlenkung über ein intelligentes Navigationssystem, wäre es sogar vorstellbar, dass ein Auto selbständig von A nach B fährt.
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
DaimlerChrysler Nightvision
Warum sehen Eulen so gut?
Einsatz von Infrarot Kameras / Licht
Mit konventionellem Licht hat man nachts nur 40m Sichtmit Night Vision 150m !!
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
DaimlerChrysler Nightvision
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
DaimlerChrysler - Distronic
DaimlerChrysler führt 1999 „Distronic“ erfolgreich ein.
Anwendbar bei Geschwindigkeiten von 40 – 160 km/h (auf Autobahnen)
Beruht auf Radarsensor
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
DaimlerChrysler - Distronic
Problem in Kurven, Erkennung schwach
Bremskraft zu stark eingestellt
Problem beim Überholen, wenn man zu nahe auffährt
Problem bei zu starkem Gas-Geben (man wird abgebremst)
Auch im Stadtverkehr nicht brauchbar. Hier muss Umgebung viel differenzierter wahr genommen werden. Blickfeld muss breiter sein.
Daimler forscht deshalb an Videobasierten Fahrer – Assistenzsystemen
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Videobasierte Fahrerassistenz-Systeme
Videobilder sind dem „Menschenbild“ ähnlich. Deshalb eignen sie sich gut!
Grundlage für bremsen/nicht-bremsen; warnen/nicht-warnen
Konzentration auf die entscheidungsrelevante Bereiche des Bildes ( Detektierung)
Es gibt zwei Methoden
OPTISCHER FLUSS STEREOBILDTECHNIK
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Optischer Fluss
Aufnahme des Verkehrsgeschehen in Einzelbilder
Berechnung der Verschiebung markanter Punkte
1983 erste Detektierung einer solchen Bewegung Aber Aufwand für Berechnung: 1 ganzes Wochenende
Heute Berechnung von mehreren Bewegungen innerhalb einer Sekunde
Gestiegene Rechenleistung „harte“ Forschung von DaimlerChrysler gute Algorithmen
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Stereobildtechnik
Stereoanordnung: 2 Kameras, Objektive haben 30cm Abstand
Es kann ein 3-D Bild aufgebaut werden mit Entfernungen von bis zu 60m
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Beste Methode
Vor 2 Jahren wurden beide Verfahren kombiniert
Gute Resultate!
Bewegungen werden sogar unabhängig von der Umgebung wahrgenommen
Berechnung der Annäherungsgeschwindigkeit möglich (in Echtzeit!!)
Wahrnehmung eines Kinderkopfes: Dauert nur 80ms!
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Tracking
Sieht Kollisionsgefahr voraus
Beobachtet Bewegungsgeschwindigkeit (relativ und absolut) und Bewegungsrichtung
Es werden sehr viele Berechnung ausgeführt pro Sekunde
So sind Dank der Trägheit Voraussagen errechenbar Warnung an Fahrer
Komplexe Algorithmen sind notwendig
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Erkennung von Objekten
Grosse Herausforderung für Forschung
Erkennung von Verkehrsschildern / Ampeln
Dieses Wissen „einzupflanzen“ würde Generationen dauern
System muss lernen! (Wie der Mensch)
Lernen mit „markierten Bildern“
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Einsatz
Bei Kreuzung (Brennpunkte!)
Ampel- geregelt : 50% Unfall-VerschuldenVortritt- geregelt: 95% Unfall-Verschulden
Mensch übersieht Verkehrsignale schlicht
Bremsen bei Stopp-Signal (funktioniert)
Problem bei Erkennung von Ampeln (keine Norm)
Geplant bis 2006: Fussgänger Erkennung
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Sekundenschlaf
Innerhalb 24 Stunden insgesamt 161 Autofahrer an einer Autobahnraststätte getestet.
Gemessen wurde dabei der PUI (Pupillen-Unruhe-Index).
Knapp 25 Prozent der untersuchten Fahrer zeigten erhöhte Schläfrigkeitswerte. Von ihnen waren zehn Prozent so übermüdet, dass sie nicht hätten weiter fahren dürfen.
15 Prozent waren zumindest so müde, dass sie eine längere Pause nötig hatten. Aber auch danach hätten sie nur noch maximal eine halbe Stunde weiter fahren dürfen
Sechs der 161 Probanden schliefen sogar während des Tests ein.
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Mittel gegen Sekundenschlaf
Sekundenschlaf bei 24% der tödlichen Autobahnunfälle die Unfallursache (Gesamtverbandes der Deutschen Versicherungswirtschaft)
Lidschlagverhalten dient als Indikator
In der Praxis einsetzbar (BMW ConnectDrive)
Das Ziel ist es die aus der Ermüdung resultierende Gefahren für die Sicherheit möglichst früh zu erkennen und zu verringern
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Kamera
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Lidschlagverhalten
Wacher Mensch:
– Wenige, aber schnelle Lidschläge
Müder Mensch:
– Viele, aber langsame Lidschläge
Öffnungsgrad der Augen
Kombination stellt Entscheidungsregel dar
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
4 Abstufungen
Stufe 1 : Wach Stufe 2 : Aufmerksamkeit gemindert Stufe 3 : Müde Stufe 4 : Schläfrig
Alarmierung ab Stufe 2 (vorsorglich) Verantwortung immer noch beim Fahrer
Planung: Informationen im Navigationssystemzum nächsten Hotel/Parkplatz anzeigen
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent CarVersion 1.0, 6. Januar 2004
Intro <<Tipps gegen Sekundenschlaf>>
Bei längeren Autofahrten mindestens alle zwei Stunden 15 Minuten Pause einlegen.
Längere Fahrten bei Nacht vermeiden - die Sinne nehmen bei einer Fahrt auf der leeren nächtlichen Autobahn weniger Reize auf. Das ermüdet zusätzlich.
Auf koffeinhaltige Getränke und Aufputschmittel verzichten: Die Leistungskurve steigt nur kurzfristig an, fällt dann aber rapide ab - man ist noch müder.
Ausreichend Wasser, Säfte oder Tee trinken, da so das Leistungsniveau länger konstant bleibt.