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Entwicklung eines Konzepts zur Integration der verhaltenssemantischen Szeneriebeschreibung in hochgenaue Karten

Berghöfer, Moritz (2022)
Entwicklung eines Konzepts zur Integration der verhaltenssemantischen Szeneriebeschreibung in hochgenaue Karten.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00022887
Master Thesis, Primary publication, Publisher's Version

Abstract

Mit dem Ziel der Verbesserung der Anforderungsdefinition an hochautomatisierte Fahrfunktionen und der damit einhergehenden Reduktion des Testaufwands für den Sicherheitsnachweis dieser Fahrfunktionen wurde am Fachgebiet Fahrzeugtechnik der TU Darmstadt (FZD) die verhaltenssemantische Szeneriebeschreibung (BSSD, engl.: Behavior-Semantic Scenery Description) entwickelt. Die BSSD definiert ausgehend vom statischen Verkehrsumfeld Grenzen des geforderten Verhaltens eines automatisierten Fahrzeugs in Form eines Verhaltensraums. Dabei wird die Spezifikation der BSSD durch eine topologische Struktur beschrieben. Somit ist für eine Verwendung der BSSD in möglichen praktischen Anwendungen die Verknüpfung dieser mit geometrischen Informationen notwendig. Daraus resultiert die Notwendigkeit der Integration der BSSD in ein hochgenaues Kartenformat.

In dieser Masterthesis wird ein Konzept für eine ganzheitliche Integration der BSSD in das hochgenaue Kartenformat OpenDRIVE entwickelt und umgesetzt. Dazu werden zu Beginn Anforderungen an eine Integration der BSSD in ein hochgenaues Kartenformat definiert. Der Abgleich dieser Anforderungen mit OpenDRIVE zeigt, dass die bestehenden Strukturen von OpenDRIVE für eine Integration der BSSD grundsätzlich geeignet sind, jedoch keine Möglichkeit der Integration des Verhaltensraums bieten.

Auf Basis der benutzerdefinierten Erweiterbarkeit von OpenDRIVE werden drei Konzepte abgeleitet, die eine Integration der BSSD in OpenDRIVE entsprechend der definierten Anforderungen anstreben. Anhand der Definition und Anwendung von Bewertungskriterien wird ein Konzept für die Umsetzung ausgewählt. Die Grundidee des ausgewählten Konzepts besteht in der Integration der BSSD-Segmente, die einen konstanten Verhaltensraum in longitudinaler Richtung repräsentieren, in die Straßen einer OpenDRIVE-Karte. Als Grundlage für die Umsetzung wird das ausgewählte Konzept ausdetailliert und bezüglich einer Umsetzung bewertet. Daraus ergibt sich ein Konzept, das eine ganzheitliche Integration der BSSD in OpenDRIVE durch eine sequenzielle Abfolge von Schritten realisiert. Die Ausführung der Schritte erfolgt automatisiert, wobei an zwei Stellen die Möglichkeit manueller Eingaben geboten wird, um die Vollständigkeit und Korrektheit der BSSD-Integration sicherzustellen.

Aus der vollständigen Umsetzung des Konzepts in der Programmiersprache Python resultiert ein Software-Tool, das eine Integration der BSSD in eine bestehende OpenDRIVE-Karte ermöglicht. Die anschließende Evaluation der umgesetzten Methode ergibt eine Verifikation gegenüber den zu Beginn definierten Anforderungen. Für eine exemplarische Validierung wird die umgesetzte Methode auf zwei repräsentative reale Szenerien angewendet. Dabei zeigt sich, dass eine vollständige und korrekte Integration der BSSD in die OpenDRIVE-Karten der Szenerien mit der umgesetzten Methode erreichbar ist. Die Voraussetzung dafür ist die Ausführung der im Konzept vorgesehenen manuell durchzuführenden Schritte.

Zusammenfassend ermöglicht die in dieser Arbeit umgesetzte Methode mit gewissen Einschränkungen eine vollständige Integration der BSSD in OpenDRIVE. Eine Weiterentwicklung der Methode zur Reduktion manuell durchzuführender Schritte ist möglich.

Item Type: Master Thesis
Erschienen: 2022
Creators: Berghöfer, Moritz
Type of entry: Primary publication
Title: Entwicklung eines Konzepts zur Integration der verhaltenssemantischen Szeneriebeschreibung in hochgenaue Karten
Language: German
Referees: Winner, Prof. Dr. Hermann ; Glatzki, M.Sc. Felix ; Lippert, M.Sc. Moritz
Date: 2022
Place of Publication: Darmstadt
Collation: IX, 137 Seiten
Refereed: 19 April 2022
DOI: 10.26083/tuprints-00022887
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/22887
Abstract:

Mit dem Ziel der Verbesserung der Anforderungsdefinition an hochautomatisierte Fahrfunktionen und der damit einhergehenden Reduktion des Testaufwands für den Sicherheitsnachweis dieser Fahrfunktionen wurde am Fachgebiet Fahrzeugtechnik der TU Darmstadt (FZD) die verhaltenssemantische Szeneriebeschreibung (BSSD, engl.: Behavior-Semantic Scenery Description) entwickelt. Die BSSD definiert ausgehend vom statischen Verkehrsumfeld Grenzen des geforderten Verhaltens eines automatisierten Fahrzeugs in Form eines Verhaltensraums. Dabei wird die Spezifikation der BSSD durch eine topologische Struktur beschrieben. Somit ist für eine Verwendung der BSSD in möglichen praktischen Anwendungen die Verknüpfung dieser mit geometrischen Informationen notwendig. Daraus resultiert die Notwendigkeit der Integration der BSSD in ein hochgenaues Kartenformat.

In dieser Masterthesis wird ein Konzept für eine ganzheitliche Integration der BSSD in das hochgenaue Kartenformat OpenDRIVE entwickelt und umgesetzt. Dazu werden zu Beginn Anforderungen an eine Integration der BSSD in ein hochgenaues Kartenformat definiert. Der Abgleich dieser Anforderungen mit OpenDRIVE zeigt, dass die bestehenden Strukturen von OpenDRIVE für eine Integration der BSSD grundsätzlich geeignet sind, jedoch keine Möglichkeit der Integration des Verhaltensraums bieten.

Auf Basis der benutzerdefinierten Erweiterbarkeit von OpenDRIVE werden drei Konzepte abgeleitet, die eine Integration der BSSD in OpenDRIVE entsprechend der definierten Anforderungen anstreben. Anhand der Definition und Anwendung von Bewertungskriterien wird ein Konzept für die Umsetzung ausgewählt. Die Grundidee des ausgewählten Konzepts besteht in der Integration der BSSD-Segmente, die einen konstanten Verhaltensraum in longitudinaler Richtung repräsentieren, in die Straßen einer OpenDRIVE-Karte. Als Grundlage für die Umsetzung wird das ausgewählte Konzept ausdetailliert und bezüglich einer Umsetzung bewertet. Daraus ergibt sich ein Konzept, das eine ganzheitliche Integration der BSSD in OpenDRIVE durch eine sequenzielle Abfolge von Schritten realisiert. Die Ausführung der Schritte erfolgt automatisiert, wobei an zwei Stellen die Möglichkeit manueller Eingaben geboten wird, um die Vollständigkeit und Korrektheit der BSSD-Integration sicherzustellen.

Aus der vollständigen Umsetzung des Konzepts in der Programmiersprache Python resultiert ein Software-Tool, das eine Integration der BSSD in eine bestehende OpenDRIVE-Karte ermöglicht. Die anschließende Evaluation der umgesetzten Methode ergibt eine Verifikation gegenüber den zu Beginn definierten Anforderungen. Für eine exemplarische Validierung wird die umgesetzte Methode auf zwei repräsentative reale Szenerien angewendet. Dabei zeigt sich, dass eine vollständige und korrekte Integration der BSSD in die OpenDRIVE-Karten der Szenerien mit der umgesetzten Methode erreichbar ist. Die Voraussetzung dafür ist die Ausführung der im Konzept vorgesehenen manuell durchzuführenden Schritte.

Zusammenfassend ermöglicht die in dieser Arbeit umgesetzte Methode mit gewissen Einschränkungen eine vollständige Integration der BSSD in OpenDRIVE. Eine Weiterentwicklung der Methode zur Reduktion manuell durchzuführender Schritte ist möglich.

Uncontrolled Keywords: OpenDRIVE, BSSD, automatisiertes Fahren
Status: Publisher's Version
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-228872
Classification DDC: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD)
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD) > Driver Assistance
TU-Projects: Bund/BMBF|16EMO0286|UNICARagil
Date Deposited: 23 Nov 2022 13:08
Last Modified: 24 Nov 2022 06:48
PPN:
Referees: Winner, Prof. Dr. Hermann ; Glatzki, M.Sc. Felix ; Lippert, M.Sc. Moritz
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 19 April 2022
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