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Das SEP der Abteilung CM des IBR beschäftigt sich im Sommersemester 2020 mit dem Thema autonomen Fahren. Wir möchten Euch dieses Thema näher bringen, in dem wir euch im SEP verschiedene Aufgaben aus diesem Themenbereich lösen lassen. Das Forschungsgebiet ist recht jung und bietet viele Herausforderungen. Diese möchten wir euch mit Hilfe einer Carrerabahn spielerisch näher bringen. Diese haben wir so modifizert, dass diese ferngesteuert werden kann. Bis zu acht Autos können so gesteuert werden. Die Herausforderung dabei ist, dass ein Geschwindigkeitswert (1-15) vorgebenen werden kann. Die reale Geschwindigkeit unterscheidet sich allerdings je nach Position des Autos auf der Strecke (Gerade, Kurve oder Überführung). Daher benötigt man eine Regelung, die dies kompensiert.

Es werden 2 verschiedene Aufgaben angeboten, die sich zum Einen mit dem Thema KI befassen und zum Anderen mit dem Platooning. Im folgenden möchten wir euch beide Themen näher vorstellen:

Aufgaben

Platooning: Anreihen und Ausfahren

Beim Platooning geht es darum, dass zwei oder mehr Autos möglichst nah aneinander zusammen fahren ohne zu kollidieren. Auf der Carrerabahn wird der Spurwechsel durch eine Spezialschiene ermöglicht, bei der durch ein Knopfdruck am Controller die Spur gewechselt werden kann. Auch diese Funktion lässt sich fernsteuern. Herausforderung bei dieser Aufgabe ist nun, dass ein Auto mit festerm Geschwindigkeitswert fährt und eure Regelung zum richtigen Zeitpunkt die Spur wechselt und danach den Abständ hält.

KI vs Mensch

Bei dieser Aufgabe soll eine Strategie für autonom fahrende Carrera-Autos entwickelt werden, die in der Lage sind gegen reale und andere künstliche Fahrer anzutreten. Die Steuerung soll den Streckenverlauf erkennen und auf beliebigen Strecken funktionieren. Das Hauptziel bei der Fahrt sollte es sein nicht aus der Spur zu fliegen. Die KI sollte außerdem in der Lage sein mögliche Spurwechsel taktisch durchzuführen um langsamere vor einem fahrende Fahrzeuge zu überholen oder die eigene Rundenzeit zu optimieren.

Arbeitspakete

Beide Aufgaben sind sehr ähnlich. Zu Beginn muss in beiden Aufgaben zunächst die Strecke erkannt werden. Dies kann beispielsweise über die Mittellinie erfolgen. Danach können bereits erste Regelungen erstellt werden, um nicht erst auf Daten von einer oder mehreren Umrundungen zu warten. Damit es einfacher ist, bestimmte Streckenabschnitte zu erkennen werden Autos, Spezialschienen und Start/Stop mit Markern versehen. Dafür nutzen wir AruCo Marker. Diese Marker können einfach erkannt werden und enthalten eine ID als Information. Für die Regelung der Geschwindigkeit bzw. Positionserkennung sind zudem die Autos mit Markern ausgestattet (ID 1-8). Beide Aufgaben müssen dann die Geschwindigkeit anhand der Streckenverlaufs regeln. Die Herausforderung dabei ist, dass die Strecke und Position der Schienen vorab nicht bekannt ist. Sind diese Herausforderungen gelöst, gilt es die Aufgaben für sich zu lösen.

Beim Platooning muss der Abstand zum Anführer des Platoons bzw. zum Vorgänger geregelt werden. Zudem muss das Einleiten bzw. Auflösen des Platoons geregelt werden.

Die KI Gruppe muss zum Einen gegen eine andere KI Gruppe bestehen, als auch gegen einen anderen Menschen fahren. Als einfache Strategie ist es möglich über mehrere Runden hinweg die Strecke zu lernen. Allerdings wird dabei viel Zeit benötigt, die ggf. den Sieg gegen einen Menschen kostet. Daher benötigt man hier bereits sehr schnell Informationen über die Strecke.

Beispiele