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Blog 10.11.2017

Autonomes Fahren - entwickelt im CPS.HUB NRW

von Bajram Dibrani

Seit jeher faszinieren Carrera-Bahnen Jung und Alt. Immer geht es um die eine Frage: Wer ist der Schnellste? Die meisten Leute bleiben stehen und bekommen einen verträumten Blick, denn die schwarze Kunststoffstraße führte durch fast jedes Kinderzimmer der Republik. Aber was die Teilnehmer in diesem Fall fasziniert, ist ein Prototyp auf Basis der Autorennbahn Anki Overdrive. Sie ist mit Schwarmintelligenz ausgestattet und lässt die Fahrzeuge völlig autonom agieren.

Auf dem diesjährigen Kongress Mensch & Technik am 8.11.2017 konnte die Fachgruppe Software autonomes Fahren mit Hilfe eines Prototyps auf Basis der Autorennbahn Anki-Overdrive für die Teilnehmenden greifbar machen. Entwickelt wurde der Prototyp von den Kollegen aus der Fachgruppe Software. Die Rennbahn, auf der sich autonom fahrende Autos durch Schwarmintelligenz völlig selbst organisieren, war einer der Hingucker des Kongresses. Die Teilnehmer beeindruckte besonders die Herausforderung, wenn mehrere Autos auf eine Kreuzung zufuhren, eigenständig abbremsten und ohne Ampelsystem die Vorfahrt regelten - ohne dabei Kollisionen zu verursachen.

Wie das funktioniert, sehen Sie hier:

  1. Jedes Auto überprüft beim Heranfahren an die Kreuzung kontinuierlich welche anderen Fahrzeuge ebenfalls auf die Kreuzung zufahren.
  2. Mit allen heranfahrenden Autos werden Informationen über den erwarteten Ankunftszeitpunkt an der Kreuzung ausgetauscht.
  3. Sollten zwei Autos sich in der Vorhersage gefährlich nahekommen UND diese auf sich kreuzenden Spuren fahren (in die gleiche Richtung fahrende oder entgegenkommende Autos können ja nicht kollidieren), so beginnen beide mit den folgenden Schritten:
    • Das Auto, welches als erstes da sein wird (laut Vorhersage), macht nichts und fährt einfach weiter.
    • Das Auto, welches als zweites eintreffen wird, passt seine Geschwindigkeit so an, dass es nicht zur Kollision kommt (dabei leuchtet eine rote LED am Auto auf).
    • Sollten beide Autos laut ihrer Vorhersage auf die Millisekunde gleich ankommen, so würfeln sie solange eine zufällige Zahl, bis eines den Kürzeren zieht und damit bremsen muss.

Bahn

Die grüne LED an dem jeweiligen Auto leuchtet auf, wenn das Auto vor sich ein langsameres Fahrzeug erkennt. Dann passiert das, was wir quasi heute schon manuell machen oder uns ein Assistenzsystem schon anbietet. Das Auto bestimmt den Abstand, den es bei der aktuellen Geschwindigkeit mindestens halten muss. Sollte es zu nah am Vordermann sein, bremst es (dabei gehen die roten Rücklichter an).

Das wirklich Spannende kommt allerdings erst zum Schluss: Wenn ein Auto zum Beispiel aufgrund eines Vordermanns bremst, ändert sich beim Heranfahren an die Kreuzung seine Geschwindigkeit und damit auch die Vorhersage für das Eintreffen. Dadurch werden andere Fahrzeuge automatisch vorgelassen, weil diese dann mit ihrer Vorhersage früher da sind und somit fahren dürfen. Dadurch ändert sich ggfs. wieder etwas Anderes usw.

So entsteht ein ziemlich intelligent wirkendes emergentes Verhalten aus einigen einfachen Regeln. Der Vorteil dieses Systems besteht darin, dass keine zentrale Steuerungseinheit an jeder noch so kleinen Kreuzung benötigt würde. Dadurch ließen sich Einsparungen in der Einrichtung der nötigen Infrastruktur verwirklichen, da letztlich alles auf der Peer-to-Peer Kommunikation der Autos basiert.

Übrigens: Die nächste Veranstaltung der Fachgruppe Software findet zum Thema "Werte aus der Datenflut schöpfen – Machine Learning und Data Science nutzen" am Freitag, den 24.11.2017, in Dortmund, statt. Wir freuen uns auf Ihr Erscheinen!

Viele Grüße
Bajram Dibrani

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