Bahnplanungsframework für ein autonomes Fahrzeug - oops ...

V
ABBILDUNGEN
1.1 Testfahrzeuge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Screenshot der Bahnplanung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1 Modell eines Fahrzeugs mit Achsschenkellenkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 Zustandsquadrupel (x, y, θ, ϕ) des Ackermannmodells und die Kreisbahn M, bei sich
nicht änderndem Lenkwinkel ϕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3 2D-Laserscanner von SICK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4 Schematisches Modell der Laserscanner. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.5 Typische Ansichten von Laserscanns. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.6 Struktogramm des gesamten Kollisionstestprozesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.7 Abstand Punkt Linie über das Kreuzprodukt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.8 Punkt P ′ i der D-Hülle eines Polygons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.9 Struktogramm für einen Bounding Sphere Schnittest . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.10 Bounding Sphere eines Polygons. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.11 Vergleich der Bounding Spheres vom naiven Ansatz und dem gewichteten Ansatz. . . 15
2.12 Bounding Spheres einer Motion Primitive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.13 Bei Bogensegmenten, deren innerer Winkel größer als π ist, muss die Bounding Sphere
anders berechnet werden. Sonst entsteht eine Bounding Sphere, die nicht die gesamte
Bahn umfasst (rechts). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.14 Schnitttest Gerade mit Polygon. Vereinfacht auf Schnittest zweier Geradenesgmente
L und L Pi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.15 Bahnsegment M schneidet die D-Hülle (gestrichelt) im Punkt ⃗K, jedoch berührt das
Fahrzeug mit der Konfiguration A das Polygon P nicht. . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.16 Anschauliche Werte zur Herleitung der affinen Positionsmatrix. . . . . . . . . . . . . 18
2.17 Closest point P⃗
A und Tangente D⃗
A auf der Bahn M, zu der Konfiguration A . . . . 19
2.18 Lenkwinkelkorrektur γ, als Winkel zwischen Vorderachse und dem Vorhaltepunkt F⃗
A 20
2.19 Asymptotische Annäherung einer gefahrenen Bahn (rot) zu einer berechneten Bahn
(grün). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.20 Messung der Bremsbeschleunigung a. Geschwindigkeit v im Verlauf der Zeit t. . . . 22
2.21 Diskrete Messungen von Fahrzeugkonfigurationen A 1 und A 2 zwischen zwei Bahnsegmenten
M 1 und M 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.22 Simulationsversuch mit verschiedenen Bahnreglern. Gefahrene Bahn (rot) auf einer
vorberechneten Testbahn (grün). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.23 Aufgezeichnete Ablagedaten dis(l) im Verlauf der Länge l in dem Szenario (Abb. 2.22). 25
2.24 Integral über die Ablagefunktion ∫ dis(l)dl in dem Szenario (Abb. 2.22). . . . . . . . 25
3.1 Framework Architektur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.2 Entwickeltes Framework. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.3 Parameter verschiedener Elemente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29