Entwicklung eines Motorradfahrendenmodells zur Trajektorienprädiktion

Scherer, Florian ; Basten, Tilman
Hrsg.: Institut für Zweiradsicherheit e.V. (2022)
Entwicklung eines Motorradfahrendenmodells zur Trajektorienprädiktion.
Sicherheit - Zukunft - Umwelt - Safety - Environment - Future : 14. Internationale Motorradkonferenz 2022. Köln (03.10.2022-04.10.2022)
Konferenzveröffentlichung, Bibliographie

URL / URN: https://www.ifz.de/publikationen/forschungsheft/

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die körperlichen und geistigen Fähigkeiten von Motorradfahrenden haben einen großen Einfluss auf ihre eigene Sicherheit. Oft führt die Kombination aus fehlendem Schutzraum und Überschätzung des eigenen Könnens zu schweren Unfällen. Da die Mehrzahl der Motorradfahrenden ihr eigenes Können nur auf öffentlichen Straßen entwickelt, ist es wünschenswert, die Fahrenden durch Assistenzsysteme bestmöglich zu unterstützen. Solche Systeme beruhen auf der Beschreibbarkeit und Interpretierbarkeit fahrendenspezifischer Parameter, die bei ausreichenden Trainingsdaten auch eine Schätzung dieser erlauben. Es wird ein Modell konzipiert, entwickelt und evaluiert, das zur Vorhersage von Motorrad-fahrdynamikdaten unter Berücksichtigung des Fahrendeneinflusses eingesetzt werden kann. Dazu wird eine Modellierung durchgeführt, bei der weder fahrenden- noch fahrzeugspezifische Parameter als bekannt vorausgesetzt werden. Es werden parametrisierbare mathematische Funktionen zur Beschreibung des Geschwindigkeits- und Rollwinkelverlaufs entwickelt. Anschließend wird nachgewiesen, dass zwischen einzelnen Fahrenden signifikante Unterschiede hinsichtlich des relativen Streckenfortschritts bestehen. Im Gegensatz zu bisherigen wissenschaftlichen Ansätzen ist es möglich, die dynamischen Daten anhand eindeutiger fahrerspezifischer Parameter zu interpretieren, ihren Verlauf zu approximieren und sie fahrendenübergreifend zu vergleichen. Beispielhafte Parameter sind Korrekturamplituden, Trends und Grenzwerte. Darüber hinaus ermöglichen die Parameter eine zuverlässige Identifikation kritischer Fahrmanöver. Anschließend wird auf der Basis der beschreibbaren Rollwinkel- und Geschwindigkeitskurven ein Ansatz zur Berechnung der zukünftigen Position entwickelt. Die Grundannahme der stationären Kurvenfahrt wird durch die Entwicklung eines Korrekturfaktors erweitert. Darüber hinaus erlauben die Korrekturfaktoren eine Abschätzung des Fahrstils und bilden zusätzlich auch die Individualität der Fahrenden ab. Das gewählte Qualitätskriterium für die Bewertung der Gesamtgenauigkeit ist der laterale Versatz zwischen der berechneten und der gemessenen Trajektorie in Abhängigkeit der gefahrenen Strecke. Die Bewertung erfolgt auf Basis von Messdaten mehrerer Kurvendurchfahrten aus einer Probandenstudie auf abgesperrtem Gelände. Für mehr als 85 % der Manöver kann ein Fehler von weniger als 1,5 % festgestellt werden. Mit dem hier vorgestellten Modell wird in Zukunft eine fahrendenabhängige Vorhersage der zu erwartenden Trajektorien durch einen vorausliegenden Streckenabschnitt unter Berücksichtigung eines Unsicherheitsintervalls möglich sein.

Typ des Eintrags:

Konferenzveröffentlichung

Erschienen:

2022

Autor(en):

Scherer, Florian ; Basten, Tilman

Art des Eintrags:

Bibliographie

Titel:

Entwicklung eines Motorradfahrendenmodells zur Trajektorienprädiktion

Sprache:

Deutsch

Publikationsjahr:

4 Oktober 2022

Ort:

Essen

Verlag:

Institut für Zweiradsicherheit e.V.

Buchtitel:

Tagungsband der 14. Internationalen Motorradkonferenz 2022 - Proceedings of the 14th International Motorcycle Conference 2022

Reihe:

Forschungshefte Zweiradsicherheit / ifz-Research Publication Series

Band einer Reihe:

Veranstaltungstitel:

Sicherheit - Zukunft - Umwelt - Safety - Environment - Future : 14. Internationale Motorradkonferenz 2022

Veranstaltungsort:

Köln

Veranstaltungsdatum:

03.10.2022-04.10.2022

URL / URN:

https://www.ifz.de/publikationen/forschungsheft/

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

The physical and mental abilities of motorcyclists have a great influence on their own safety. Often, the combination of a lack of protective space and overestimation of one's own ability leads to serious accidents. Since the majority of motorcyclists only develop their own skills on public roads, it is desirable to support riders as best as possible through assistance systems. Such systems are based on the describability and interpretability of rider-specific parameters, which, given sufficient training data, also allow these to be estimated. A model is designed, developed and evaluated, which is used to predict motorcycle driving dynamics data under consideration of the rider’s influence. For this purpose, modelling is carried out in which neither rider- nor vehicle-specific parameters are assumed to be known. Parameterisable mathematical functions are developed to describe the speed and roll angle characteristics. Subsequently, it is demonstrated that significant differences exist between individual riders with regard to relative distance progress. In contrast to previous scientific approaches, it is possible to interpret the dynamic data on the basis of unique rider-specific parameters, to approximate their course and to compare them across riders. Exemplary parameters are correction amplitudes, trends and limit values. Furthermore, the parameters enable a reliable identification of critical driving manoeuvres. Subsequently, an approach for calculating the future position is developed on the basis of the describable roll angle and speed curves. The basic assumption of stationary cornering is extended by the development of a correction factor. In addition, the correction factors allow an estimation of the riding style and thus also map the individuality of the riders. The chosen quality criterion for the evaluation of the overall accuracy is the lateral offset between the calculated and the measured trajectory as a function of the distance driven. The evaluation is based on measurement data of different curves from a test person study on closed-off terrain. For more than 85 % of the manoeuvres, an offset error of less than 1.5 % can be determined. With the model presented here, it will be possible in the future to make a rider-dependent prediction of the expected trajectories through a section of road ahead, taking into account an uncertainty interval.

Englisch

Freie Schlagworte:

Motorcyclist Model, Trajectory Prediction, Simulation, Dynamics, Parametrisation, Riding Ability

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

16 Fachbereich Maschinenbau
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Fahrzeugtechnik (FZD)

Hinterlegungsdatum:

02 Mär 2023 06:24

Letzte Änderung:

02 Mär 2023 06:38

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