© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin Intelligent Car Version 1.0, 6. Januar 2004...

© 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

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Intelligente Peripheriegeräte des „intelligent Car“

Inhalt

– Positionsbestimmung mit Hilfe von GPS– Internet im Auto– Radarsystem– Night Vision– „Intelligenter Rückspiegel“– Sekundenschlaf

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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

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Geschichte GPS

1960: Idee, Planungsbeginn

1972: Erstes Testsystem

1978: Erster Satellit im All

April 1995: volle Funktionsfähigkeit

Kosten bis heute: ca. 12 Milliarden $

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GPS - Funktionsweise

Messung der Entfernung zu verschiedenen Satelliten

Schnittpunkt-Berechnung

Von jedem Punkt sind immer 4 Satelliten sichtbar!

Genauigkeit (zivil, gewollt):Ca. 10 Meter

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GPS - Funktionsweise

Distanz = Geschwindigkeit × Zeit

Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus

Messen der zeitlichen Verschiebung zwischen empfangenem Signal und bekanntem Muster

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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)

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Internet im „intelligent car“ ??

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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)

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Intelligente Rückspiegel

Überwachung des „toten Winkel“

Warnung des Fahrers

Selbstschutz bei Rückspiegel

Parkhilfe

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Sensoren

Abstandssensoren

Im Kühlergrill montiert

Misst Abstand nach vorne

Kann automatisch beschleunigen/bremsen

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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.

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DaimlerChrysler Nightvision

Warum sehen Eulen so gut?

Einsatz von Infrarot Kameras / Licht

Mit konventionellem Licht hat man nachts nur 40m Sichtmit Night Vision 150m !!

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DaimlerChrysler Nightvision

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DaimlerChrysler - Distronic

DaimlerChrysler führt 1999 „Distronic“ erfolgreich ein.

Anwendbar bei Geschwindigkeiten von 40 – 160 km/h (auf Autobahnen)

Beruht auf Radarsensor

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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

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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

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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

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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!

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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

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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“

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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

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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

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Lidschlagverhalten

Wacher Mensch:

– Wenige, aber schnelle Lidschläge

Müder Mensch:

– Viele, aber langsame Lidschläge

Öffnungsgrad der Augen

Kombination stellt Entscheidungsregel dar

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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

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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.