Intelligent Car
Intelligente Peripheriegeräte des intelligent Car
Auto ein Netzwerk in sich
Auto als Netzwerkobjekt
© 2004 Alen Zurfluh, Michael Biedermann, Simon Börlin
Intelligent Car
Version 1.0, 6. Januar 2004
Intelligente Peripheriegeräte des „intelligent Car“
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Inhalt
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Positionsbestimmung mit Hilfe von GPS
Internet im Auto
Radarsystem
Night Vision
„Intelligenter Rückspiegel“
Sekundenschlaf
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GPS = Global Positioning System
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Positionsbestimmung mit Hilfe von GPS
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Gegründet durch US-Verteidigungsministerium 1990
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Total 24 Satelliten (3 Reserve)
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3 Satelliten notwendig für Bestimmung
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Beliebig viele Benutzer möglich
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Geschichte GPS
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1960: Idee, Planungsbeginn
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1972: Erstes Testsystem
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1978: Erster Satellit im All
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April 1995: volle Funktionsfähigkeit
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Kosten bis heute: ca. 12 Milliarden $
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GPS - Funktionsweise
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Messung der Entfernung zu verschiedenen
Satelliten
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Schnittpunkt-Berechnung
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Von jedem Punkt sind immer 4
Satelliten sichtbar!
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Genauigkeit (zivil, gewollt):
Ca. 10 Meter
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GPS - Funktionsweise
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Distanz = Geschwindigkeit × Zeit
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Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus
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Messen der zeitlichen Verschiebung zwischen
empfangenem Signal und bekanntem Muster
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GPS - Fehlerquellen
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Funktioniert nicht in Tunnels, deshalb Zusatz: Messung der
Radumdrehungen und Richtungsbestimmung mit Kompass
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Reflektion der Funksignale
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Geschwindigkeitsabweichungen (Atmosphärische Einflüsse)
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Ungünstige Satellitenkonstellation
(GDOP -Geometric Delusion of Precision)
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Internet im „intelligent car“ ??
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Internet
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Spinnerei?
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Forester Reasearch:
„30 million vehicles will be net-enabled by 2005“  5 Billions
Revenue 2005
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Parallele: 1930 erstes Autoradio. Anfangs grosse Skeptik
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Internet
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Anwendungsmöglichkeiten
– im Zusammenspiel mit GPS (Yellow Pages)
– Wo finde ich das nächste Parkhaus?
– Wo ist das nächste Chinesische Restaurant?
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Bei BWM: „Nur“ WAP Browser möglich. Kein freies Surfen
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'Location-Based Services'
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Sicherheit laut BWM gewährleistet da PULL Service (TV = PUSH
Service)
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Intelligente Rückspiegel
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Überwachung des „toten Winkel“
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Warnung des Fahrers
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Selbstschutz bei Rückspiegel
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Parkhilfe
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Sensoren
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Abstandssensoren
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Im Kühlergrill montiert
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Misst Abstand nach vorne
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Kann automatisch beschleunigen/bremsen
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Sensoren
Mit modernen Umgebungssensoren wie
Weitwinkelradar und Kameras mit Bilderkennung,
kann ein Auto (bei LKWs schon in der Testphase)
auf Autobahnen schon selbständig die Spur
behalten und das Tempo kontrollieren.
Durch exzessive Weiterentwicklung der
Kameras mit Bilderkennung zur Erkennung
aller Verkehrsrelevanten Objekte
(Strassenschilder, Ampeln…) und
Routenlenkung über ein intelligentes
Navigationssystem, wäre es sogar vorstellbar,
dass ein Auto selbständig von A nach B fährt.
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DaimlerChrysler Nightvision
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Warum sehen Eulen so gut?
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Einsatz von Infrarot Kameras / Licht
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Mit konventionellem Licht hat man nachts nur 40m Sicht
mit Night Vision 150m !!
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DaimlerChrysler Nightvision
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DaimlerChrysler - Distronic
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DaimlerChrysler führt 1999 „Distronic“
erfolgreich ein.
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Anwendbar bei Geschwindigkeiten
von 40 – 160 km/h (auf Autobahnen)

Beruht auf Radarsensor
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DaimlerChrysler - Distronic
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Problem in Kurven, Erkennung schwach

Bremskraft zu stark eingestellt

Problem beim Überholen, wenn man zu nahe auffährt
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Problem bei zu starkem Gas-Geben (man wird abgebremst)

Auch im Stadtverkehr nicht brauchbar. Hier muss Umgebung viel
differenzierter wahr genommen werden. Blickfeld muss breiter sein.
 Daimler forscht deshalb an Videobasierten Fahrer –
Assistenzsystemen
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Videobasierte Fahrerassistenz-Systeme
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Videobilder sind dem „Menschenbild“ ähnlich. Deshalb eignen sie
sich gut!
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Grundlage für bremsen/nicht-bremsen; warnen/nicht-warnen

Konzentration auf die entscheidungsrelevante Bereiche des Bildes
( Detektierung)
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Es gibt zwei Methoden
OPTISCHER FLUSS
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STEREOBILDTECHNIK
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Optischer Fluss
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Aufnahme des Verkehrsgeschehen in Einzelbilder

Berechnung der Verschiebung markanter Punkte

1983 erste Detektierung einer solchen Bewegung  Aber Aufwand
für Berechnung: 1 ganzes Wochenende

Heute Berechnung von mehreren Bewegungen innerhalb einer
Sekunde

 Gestiegene Rechenleistung
 „harte“ Forschung von DaimlerChrysler  gute Algorithmen
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Stereobildtechnik
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Stereoanordnung: 2 Kameras, Objektive haben 30cm Abstand

Es kann ein 3-D Bild aufgebaut werden mit Entfernungen von bis zu
60m
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Beste Methode
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Vor 2 Jahren wurden beide Verfahren kombiniert
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Gute Resultate!
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Bewegungen werden sogar unabhängig von der Umgebung
wahrgenommen
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Berechnung der Annäherungsgeschwindigkeit möglich (in
Echtzeit!!)
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Wahrnehmung eines Kinderkopfes: Dauert nur 80ms!
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Tracking
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Sieht Kollisionsgefahr voraus

Beobachtet Bewegungsgeschwindigkeit (relativ und absolut) und
Bewegungsrichtung
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Es werden sehr viele Berechnung ausgeführt pro Sekunde
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So sind Dank der Trägheit Voraussagen errechenbar  Warnung
an Fahrer
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Komplexe Algorithmen sind notwendig
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Erkennung von Objekten
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Grosse Herausforderung für Forschung
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Erkennung von Verkehrsschildern / Ampeln
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Dieses Wissen „einzupflanzen“ würde Generationen dauern
 System muss lernen! (Wie der Mensch)
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Lernen mit „markierten Bildern“
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Einsatz
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Bei Kreuzung (Brennpunkte!)
Ampel- geregelt :
Vortritt- geregelt:
50% Unfall-Verschulden
95% Unfall-Verschulden
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Mensch übersieht Verkehrsignale schlicht
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Bremsen bei Stopp-Signal (funktioniert)
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Problem bei Erkennung von Ampeln (keine Norm)
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Geplant bis 2006: Fussgänger Erkennung
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Sekundenschlaf
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Innerhalb 24 Stunden insgesamt 161 Autofahrer an einer
Autobahnraststätte getestet.
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Gemessen wurde dabei der PUI (Pupillen-Unruhe-Index).

Knapp 25 Prozent der untersuchten Fahrer zeigten erhöhte
Schläfrigkeitswerte. Von ihnen waren zehn Prozent so übermüdet,
dass sie nicht hätten weiter fahren dürfen.

15 Prozent waren zumindest so müde, dass sie eine längere Pause
nötig hatten. Aber auch danach hätten sie nur noch maximal eine
halbe Stunde weiter fahren dürfen
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Sechs der 161 Probanden schliefen sogar während des Tests ein.
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Mittel gegen Sekundenschlaf
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Sekundenschlaf bei 24% der tödlichen Autobahnunfälle die
Unfallursache (Gesamtverbandes der Deutschen
Versicherungswirtschaft)
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Lidschlagverhalten dient als Indikator
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In der Praxis einsetzbar (BMW ConnectDrive)
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Das Ziel ist es die aus der Ermüdung resultierende Gefahren für die
Sicherheit möglichst früh zu erkennen und zu verringern
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Kamera
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Lidschlagverhalten
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Wacher Mensch:
– Wenige, aber schnelle Lidschläge
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Müder Mensch:
– Viele, aber langsame Lidschläge
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Öffnungsgrad der Augen
 Kombination stellt Entscheidungsregel dar
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4 Abstufungen
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
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Stufe 1
Stufe 2
Stufe 3
Stufe 4
:
:
:
:
Wach
Aufmerksamkeit gemindert
Müde
Schläfrig
Alarmierung ab Stufe 2 (vorsorglich)
Verantwortung immer noch beim Fahrer
Planung: Informationen im Navigationssystem
zum nächsten Hotel/Parkplatz anzeigen
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Intro <<Tipps gegen Sekundenschlaf>>

Bei längeren Autofahrten mindestens alle zwei Stunden 15 Minuten
Pause einlegen.

Längere Fahrten bei Nacht vermeiden - die Sinne nehmen bei einer
Fahrt auf der leeren nächtlichen Autobahn weniger Reize auf. Das
ermüdet zusätzlich.

Auf koffeinhaltige Getränke und Aufputschmittel verzichten: Die
Leistungskurve steigt nur kurzfristig an, fällt dann aber rapide ab - man
ist noch müder.

Ausreichend Wasser, Säfte oder Tee trinken, da so das
Leistungsniveau länger konstant bleibt.
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