Das Ziel autonomen Fahrens ist die Erhöhung von Sicherheit, Nutzen und Komfort für alle Straßenteilnehmer. Vor allem der Bereich der Risikowahrnehmung ist von zentraler Bedeutung, um kritischen Situationen vorzubeugen bzw. um möglichen Schaden abzuwenden. Faktoren wie die Messunsicherheiten in der Umfeldwahrnehmung, Unsicherheiten über das zukünftige Verhalten der Verkehrsteilnehmer ändern die Wahrscheinlichkeit des Eintretens kritischer Ereignisse, wie einer Kollisionen zwischen Verkehrsteilnehmern, und damit das Risiko geplanter Fahrmanöver.

In dieser Arbeit wird basierend auf einer Umweltrepräsentation und gegebenen Bewegungsmodellen eine Risikobewertung für eine zeit-diskrete Ereignisvorhersage mit Fokus auf Kollisionen zwischen zwei Fahrzeugen vorgestellt, die als Teil eines Kosten-basierten Planers ist, welcher zusätzlich auch den Nutzen und Komfort entlang einer geplanten Trajektorie hinzuzieht. Eine Risikobewertung beinhaltet neben der oft modellierten Wahrscheinlichkeit des Eintretens kritischer Ereignisse auch deren Schäden wie Verletzungen der Insassen oder Wertverluste am Fahrzeug. Klassische Metriken betrachten entweder die Unfallwahrscheinlichkeit oder die Unfallschwere. In dieser Arbeit werden beide Komponenten des Risikos zusammen betrachtet, dessen Auswirkung auf das Fahrverhalten in mittel-kritischen Szenarien wie beim Überholen oder Vorbeifahren in Engstellen sichtbar werden.

Die Modellierung des Kollisionsereignisses betrachtet zwei polygonal-geformte Objekte aus der Vogelperspektive - vorzugsweise Rechtecke - unterschiedlicher Größe. Zustände wie Positionen und Geschwindigkeiten der Objekte unterliegen Unsicherheiten, die durch Gauß'sche Verteilung angenähert werden. Um alle Kollisionen auch bei hochdynamischen Objekten zu erkennen, erfolgt die Detektion quasi zeit-kontinuierlich. Das heißt, dass neben der Überprüfung an den diskreten Abtastzeitpunkten auch Kollisionskonstellationen betrachtet werden, die sich zwischen zwei aufeinander folgenden Zeitpunkten befinden. Des Weiteren werden analytische Methoden zur Bestimmung der Kollisionswahrscheinlichkeit und aller Zustandsverteilungen vorgestellt, die entweder Zustände mit kollidierten Verkehrsteilnehmern abbilden oder nur Kollisionsfreie Trajektorien beinhalten. Im Vergleich zu einer klassischen Monte Carlo Simulationen mit 1000 Sampeln wird die Rechenzeit bei gleich bleibender Genauigkeit deutlich verringert. Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit wird die Zustandsverteilung der nicht-kollidierten Trajektorien mithilfe mehrdimensionaler Gauß'schen Mischverteilungen (GMM) im Zustandsraum repräsentiert, dessen Anzahl an Komponenten von den möglichen Ausweichszenarien abhängt.

Für die Schwere einer Kollision wird eine Modellierung vorgestellt, die neben der Verletzungsschwere des ersten Kontakts auch den Schaden nachfolgender Kollisionsereignisse berücksichtigt. Insgesamt beinhaltet das Unfallschwermodell folgende Komponenten: a posteriori Zustände nach der Kollision durch Anwendung der Impulserhaltungsgleichungen, die Kontrollfähigkeit der Fahrzeuge nach der Kollision, die Verletzung der Fahrzeuginsassen durch die Kollision sowie eine ethische Abwägungen zwischen den Verletzungswahrscheinlichkeiten aller beteiligter Insassen. Zur Evaluierung des vorgestellten Modells wird dieses im Anschluss mit drei, weniger detaillierten Modellen, welche stark an die Literatur angelehnt sind, verglichen.

In den Simulationen kritischer Fahrszenarien zeigt sich unter anderem, dass bei einer Verwendung von Unfallschweremodellen sich durch das Zusammenspiel mit der Unfallwahrscheinlichkeit, sich zwischen einfachen Folgeszenarien und nahen Überholmanövern ein Geschwindigkeits-adaptiver Übergangsbereich einstellt. Hier bildet sich eine Geschwindigkeitsdifferenz heraus, die ein minimales Risiko während des Überholvorgangs kreiert und in erster Linie vom seitlichen Abstand abhängig ist. Zusätzlich führt die Anwendung der Impulserhaltungsgleichung mit seinen Massen und die Verletzungsmodellierung aller Insassen dazu, dass der schwächere Kollisionspartner zwischen ungleichen Fahrzeugen, wie bspw. ein PKW gegenüber einem Lastkraftwagen, geschützt wird, was sich unter anderem durch eine deutliche Reduktion der Überholgeschwindigkeiten ausdrückt.