komplexe Systeme brauchen Innovationen

In den letzten Jahrzehnten zeichnete sich ein Megatrend zu hoch-integrierten, mechatronischen Systemen ab, welcher bis zum heutigen Tage anhält. Dabei lässt sich die stetig steigende Verbreitung von mechatronischen Systeme in allen wichtigen Bereichen der Hochtechnologie – wie zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt, im Automotive-Bereich, in der Robotik, in der Bahntechnik und in der Medizintechnik – beobachten. Durch Funktionen wie Antiblockiersystem, elektronisches Stabilitätsprogramm, aktive Einparkhilfe oder Notbrems- und Spurassistenz sowie Abstandsregel-Tempomaten oder durch kontinuierlich / teilkontinuierlich wirkende Zugbeeinflussungssysteme greifen mechatronische Systeme immer mehr in unsere Umgebung ein. Somit ergibt sich zwangsläufig eine Forderung nach hochzuverlässigen Systemen. Mit wachsender Komplexität der Systeme geht zeitgleich auch ein zunehmender Bedarf an Innovativen Lösungen zur Sicherstellung der zuverlässigen Funktion der Systeme einher. Die Arbeitsweise wird daher immer Interdisziplinärer. Mit dem zunehmenden Eingriff von Systemen in unsere Umwelt werden zudem nicht mehr nur rein technische Fragestellungen aufgeworfen, vielmehr ergeben sich auch juristische Fragestellungen. An dieser Stelle möchte das Institut für Systemzuverlässigkeit Unterstützung bei der Entwicklung hoch komplexer, zuverlässiger Systeme leisten, insbesondere durch die Verstärkung von interdisziplinären Networking-Aktivitäten.

Bewertungen von Algorithmen zur Objekterkennung im Straßenverkehr

Algorithmen zur Objekterkennung Der Einsatz von Assistenzsystemen im Automobilbau nimmt stetig zu. Die Vision des Fahrens ohne Eingriff eines Fahrers nimmt immer mehr Gestalt an. Daher ist ein Forschungsbereich des Institutes für Systemzuverlässigkeit auf den Bereich des Computersehens zur Erfassung der Umgebung von Kraftfahrzeugen ausgerichtet. Hierzu werden verschiedene Algorithmen auf die Eignung und Robustheit für die Aufgaben des selbstständigen Fahrens untersucht.

Der Technologie-Demonstrator Alpha

Technologiedemonstrator ALPHA
Unter Einbeziehung mehrere Lehr- und Forschungseinrichtungen entstand am Institut der Technologie-Demonstrator Alpha. Es handelt sich dabei um eine autonome, mobile Roboterplatform, welche verschieden Aspekte zum Thema der Systemzuverlässigkeit abbilden soll. Durch eine Vielzahl von Sensoren ist es möglich die Bewegung im Raum auf verschieden Weise (zum Beispiel über das integrierte inertiale Navigationssystem) zu erfassen. Per Telemetriedatenübertragung kann der Zustand in Echtzeit nachvollzogen werden. Somit können zum Beispiel typische Szenarien aus dem Automotive-Bereich (beispielsweise Spurhalteassistent) mit dem Roboter in Modellversuchen nachvollzogen werden. Der Roboter verfügt hierzu über folgende Ausstattung:

  • Kommunikation: WLAN sowie GSM / GPRS
  • 3D Beschleunigungssensor +/- 5g in X-, Y- und Z-Achse
  • Digitaler Gyroskopsensor (Drehung um die Hochachse)
  • Digitaler Magnetfeldsensor / Kompass
  • Differential-GPS für Outdoor-Anwendungen
  • High-Sensitivity CMOS-Kamera, schwenkbar (pan / tilt), für Anwendungen des Computersehens
  • Rad-Drehzahlsensoren (ABS / ESP Drehzahlgeberring und Sensoren der Fa. Bosch)
  • PID-Regler zur Regelung der Motorendrehzahl per Pulsweitenmodulation (PWM)
  • Leistungselektronik für die Antriebssteuerung der Getriebemotoren
  • Bleigel-Akku sowie Schaltregler zur effizienten Spannungsregelung
  • Embedded Linux als Realtime-Betriebssystem

Forschung am Beispiel des ESP / ABS Radsensors

Raddrehzahlsensor Raddrehzahlsensoren sind für die heutigen, hochintegrierten Systeme des Automobilbaus von sehr großer Bedeutung für die wesentlichen Systeme wie z.B. Antiblockiersystem, elektronisches Stabilitätsprogramm, aktive Einparkhilfe oder Notbrems- und Spurassistenz, usw. Aus diesem Grunde muss dem Sensor eine erhöhte Aufmerksamkeit geschenkt werden. In der Roboterplatform Alpha wurden herkömmliche ABS Sensoren aus der Automobilindustrie verbaut (für Volkswagen/Audi -Modelle). Diese Anordnung ermöglicht es, Störeinflüsse mit Originalkomponenten nach zu vollziehen. Hierzu wurde insbesondere auf Erkenntnisse und wissenschaftliche Arbeiten vom Lehrstuhl von Prof. Dr.-Ing. Riemschneider zurückgegriffen und diese um verschiedene Fragestellungen erweitert.


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