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Objektive Bewertung der Kontrollierbarkeit nicht situationsgerechter Reaktionen umfeldsensorbasierter Fahrerassistenzsysteme

Weitzel, Dirk Alexander (2021):
Objektive Bewertung der Kontrollierbarkeit nicht situationsgerechter Reaktionen umfeldsensorbasierter Fahrerassistenzsysteme. (Publisher's Version)
Darmstadt, DOI: 10.26083/tuprints-00019957,
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Item Type: Book
Status: Publisher's Version
Title: Objektive Bewertung der Kontrollierbarkeit nicht situationsgerechter Reaktionen umfeldsensorbasierter Fahrerassistenzsysteme
Language: German
Abstract:

Moderne Fahrerassistenzsysteme erfassen die Verkehrssituation mit Umfeldsensoren und leiten daraus in potentiell kritischen Fällen Eingriffe auf die Fahrdynamik eines Fahrzeuges ab, die den Unfall vermeiden oder dessen Folgen lindern. Die Situation kann jedoch unvollständig erfasst bzw. nicht ausreichend detailliert beschrieben werden, sodass es zu einer nicht situationsgerechten Auslösung eines Eingriffs (bspw. einer Teilbremsung) kommen kann. Vor der Markteinführung solcher Systeme ist deswegen der Nachweis der Sicherheit dieser Produkte zu führen. Das durch ein System entstehende Risiko ist daher bereits zu Beginn der Entwicklung zu analysieren und zu quantifizieren. Risiko wird in den Ingenieurwissenschaften als das Produkt aus Eintretenshäufigkeit und Schadensschwere definiert. Sind Menschen eingebunden, sind auch deren Möglichkeiten zur Schadensabwendung durch einen korrigierenden Eingriff, als Kontrollierbarkeit bezeichnet, zu berücksichtigen. Für die Absicherung von Fahrerassistenzsystemen ist daher eine objektive Kontrollierbarkeitsbewertung notwendig. Neben funktionalen Fehlern, deren Bewertung in der Norm ISO 26262 beschrieben ist, sind auch die funktionalen Unzulänglichkeiten zu betrachten. Funktionale Unzulänglichkeiten sind dabei Fälle, in denen das Fahrerassistenzsystem zwar innerhalb der Spezifikation arbeitet, die Systemreaktion aber trotzdem nicht der Situation angemessen ist. Diese Fälle nicht situationsgerechter Auslösungen werden daher analysiert und in 3 Ebenen gegliedert. Die Einflussfaktoren bezogen auf diese Ebenen sind festgelegt und Herausforderungen bei der Definition von geeigneten Prüfsituationen für Kontrollierbarkeitsbewertung identifiziert worden. Anforderungen an die dafür notwendigen Daten, sowie der mindestens zu treibende Aufwand für die objektive Validierung sind ermittelt. Um der resultierenden hohen Anzahl theoretisch notwendiger Prüfsituationen zu begegnen, wurde ein Ansatz zur objektiven Relevanzbewertung entwickelt, der es ermöglicht, durch Systematisierung und vereinfachende Annahmen den Mindestumfang der notwendigen Testsituationen schrittweise zu ermitteln. Das Vorgehen erlaubt dabei sowohl die Abbildung von zu Beginn der Entwicklung möglicherweise noch vorliegenden Unsicherheiten, als auch die sukzessive Erweiterung der statistischen Datenlage und die Einbindung von Ergebnissen aus Probandentests. Einhergehend ist gleichzeitig auch eine Priorisierung von Situationsfaktoren möglich, sodass im Vorfeld bewertet werden kann, für welche Parameterausprägungen Detaillierungen oder umfangreiche Probandentests auch eine Erhöhung des nachweisbaren Kontrollierbarkeitsanteils bringen. Für die Anwendung des Ansatzes auf kollisionsvermeidende/-lindernde Systeme und um die grundsätzliche Anwendbarkeit zu zeigen, wurden in einem ersten Ansatz Situationsparameter für die Beschreibung von Fahrsituationen ausgewählt und hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Kontrollierbarkeit längsdynamischer Systeme bewertet. Daran anschließend wurden die Parameter diskretisiert, quantifiziert und anhand von Literaturquellen mit Expositionswahrscheinlichkeiten belegt. Im nächsten Schritt erfolgte die Umsetzung in die Kontrollierbarkeitsbewertung. Dabei wurde die einleitende Kontrollierbarkeitsschätzung für die frühe Produktentwicklungsphase anhand einer Simulation durchgeführt. Dabei kam ein einfaches Fahrerreaktionsmodell zur Anwendung. Die daraus ermittelten Kontrollierbarkeitskennwerte wurden zusammen mit den zuvor festgelegten Expositionswahrscheinlichkeiten der Relevanzquantifizierungsmethodik zugeführt. Anhand dieser Ergebnisse erfolgte die Auswahl von Situationen für die Untersuchung im Probandenversuch. Nach Definition eines Versuchslayouts für die Bewertung der Kontrollierbarkeit, wurden Probandenversuche mit insgesamt 86 Probanden durchgeführt und die Ergebnisse ausgewertet. Daran wurde einerseits die Gültigkeit der in der Simulation ermittelten Abschätzungen geprüft und andererseits auch Herausforderungen bei der Kontrollierbarkeitsbewertung in Probandenversuchen mit hoher Übertragbarkeit identifiziert. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der entwickelten Vorgehensweise eine objektive Kontrollierbarkeitsbewertung durchgeführt werden kann. Durch die Erweiterung des Kontrollierbarkeitskriteriums sind auch mit vergleichsweise kleinen Probandenkollektiven Aussagen auch für geringere Unkontrollierbarkeitsanteile möglich. Anhand der Erfahrungen aus dem Probandenversuch sind Anforderungen an Versuchsdesign und Versuchsdurchführung von Kontrollierbarkeitsuntersuchungen abgeleitet worden. Damit bieten die Ergebnisse eine gute Grundlage zur Erweiterung in zukünftigen Versuchen. Damit weisen die Ergebnisse einen Weg aus dem beschriebenen Detaillierungsdilemma. Inwiefern die Methodik jedoch auf ähnliche Problemstellungen, insbesondere ähnliche Systeme anwendbar ist, konnte nicht untersucht werden, Hinweise, dass dies nicht möglich ist, wurden nicht gefunden.

Place of Publication: Darmstadt
Collation: X, 134 Seiten
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD)
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD) > Driver Assistance
Date Deposited: 29 Nov 2021 13:43
Last Modified: 29 Nov 2021 13:43
DOI: 10.26083/tuprints-00019957
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-199576
Referees: Winner, Prof. Dr. Hermann ; Prokop, Prof. Dr. Günther
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/19957
PPN:
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