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Titelaufnahme

Titel
Improving intersection safety with inter-vehicle communication / Stefan Joerer
VerfasserJoerer, Stefan
Betreuer / BetreuerinnenDressler, Falko
ErschienenInnsbruck, May 2016
Umfangviii, 186 Seiten : Illustrationen
HochschulschriftUniversität Innsbruck, Dissertation, 2016
Datum der AbgabeMai 2016
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Kreuzungssicherheit / Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation / Kreuzungsassistenten / Kollisionswahrscheinlichkeit / Risiko-Klassifizierung
Schlagwörter (EN)intersection safety / Inter-Vehicle Communication / Intersection Assistance / intersection collision probability / risk classification / intersection safety - Inter-Vehicle Communication - Intersection Assistance - intersection collision probability - risk classification
Schlagwörter (GND)Straßenkreuzung / Car-to-Car-Kommunikation / Risikofaktor
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-4987 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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Improving intersection safety with inter-vehicle communication [6.64 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Im letzten Jahrhundert ist der Straßenverkehr zu einem zentralen Bestandteil unserer Gesellschaft geworden. Es besteht jedoch ein nicht vernachlässigbares Risiko in einen Unfall verwickelt zu werden. Passive Sicherheitsvorkehrungen (z.B. Sicherheitsgurte) haben bereits geholfen die Anzahl der Verkehrstoten zu senken, aber sie können keine Unfälle verhindern. Aus diesem Grund sollen aktive Sicherheitsmaßnahmen, wie zum Beispiel Fahrerassistenzsysteme (ADAS), Autofahrern helfen, Unfälle zu vermeiden.

Solche Sicherheitssysteme verwenden unterschiedliche Sensortechnologien, um die Straßenverkehrssituation einschätzen zu können. Die derzeit verfügbaren Sensoren können allerdings nur die unmittelbar sichtbare Umgebung erfassen. Mit der Unterstützung von Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (IVC) können beliebige Sensordaten zwischen den Fahrzeugen auch außerhalb dieses Bereichs ausgetauscht werden. Kreuzungsassistenten (IAS) müssen beispielsweise die Situation bereits einschätzen können, bevor Fahrzeuge füreinander sichtbar sind. Diese Dissertation untersucht, inwieweit Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation helfen kann, die Situationseinschätzung für Kreuzungsassistenten zu verbessern.

Die Entwicklung geeigneter Kommunikationsstrategien für Kreuzungsassistenten bedarf jedoch nicht nur eines umfassenden Verständnisses für den drahtlosen Übertragungskanal (wireless channel), sondern auch eines tieferen Einblicks in Verkehrssicherheitsaspekte. Deshalb werden in dieser Arbeit zwei Sicherheitsmetriken vorgestellt, die sich mit Sicherheitsaspekten von Fahrzeugen auseinandersetzen, die sich gerade einer Kreuzung nähern. Beide Metriken die diskrete Risiko-Klassifizierung als auch die Kollisionswahrscheinlichkeit im Kreuzungsbereich versuchen mit Hilfe der Informationen, welche über Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ausgetauscht werden, die Gefahrensituation einzuschätzen. Diese Sicherheitsmetriken dienen nicht nur der Bewertung aktueller Kommunikationsstrategien, sondern auch der Entwicklung neuer Strategien im Hinblick auf

Kreuzungsassistenten.

Die hier vorgestellte Kommunikationsstrategie bezieht die Situationseinschätzung der Fahrzeuge in die Informationsverbreitung mit ein und erlaubt Fahrzeugen in gefährlichen Situationen Mechanismen der drahtlosen Überlastvermeidung zu umgehen. Dadurch können Fahrzeuge mit einer erhöhten Kollisionswahrscheinlichkeit öfter Informationen austauschen. Mit Hilfe anderer anwendungsnaher Metriken wird gezeigt, dass die vorgestellte Kommunikationsstrategie es ermöglicht, Gefahrensituationen besser einzuschätzen als mit derzeitigen Kommunikationsprotokollen.

Schlussendlich wird noch eine grundlegende Herausforderung von Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation diskutiert: Für Kreuzungsassistenten ist es essentiell unterscheiden zu können, ob sich wirklich kein anderes Fahrzeug der Kreuzung nähert oder ob die Kommunikation fehlgeschlagen ist. Darum wurde eine kooperative Kommunikationsstrategie entwickelt, die es den Fahrzeugen ermöglicht zu ermitteln, ob die empfangenen Informationen eine korrekte Einschätzung der Situation zulassen. Darüber hinaus ist die kooperative Kommunikationsstrategie in der Lage die Informationsverbreitung zu verbessern, wenn Fahrzeuge nicht direkt miteinander kommunizieren können.

Zusammenfassung (Englisch)

In the last century road traffic has become an integral part of our society although the likelihood of having an accident is not negligible. Passive safety measures (e.g., seatbelt) have helped to decrease the number of fatalities, but the accident rate cannot be reduced by them. Therefore, active safety measures, i.e., Advanced Driver Assistance Systems (ADAS), aim to assist drivers to prevent accidents.

Such systems use different sensor technologies to assess the situation, but they are limited to visual range. With the help of Inter-Vehicle Communication (IVC), sensor data can be distributed also to vehicles that are not recognizable otherwise. For example, Intersection Assistance Systems (IAS) need information already before vehicles get in visual range. This thesis aims to investigate how IVC can help to improve situation awareness for IAS.

The development of a suitable communication strategy for IAS does not only need a comprehensive understanding of the wireless channel, but also of the safety aspects. To gain insights into safety aspects of vehicles approaching an intersection, this thesis proposes two safety metricsthe risk classification and the intersection collision probabilityto estimate the criticality of the situation with the information provided by IVC. These safety metrics are not only used to evaluate current communication strategies, but also to design a novel strategy in the context of IAS.

The developed situation-aware communication strategy adapts the information dissemination rate based on the intersection collision probability in addition to current congestion control mechanisms. With the help of application specific metrics, we are able to show substantially increased situation awareness for vehicles in dangerous situations compared to current communication protocols.

Finally, we address one fundamental challenge of IVC: For IAS it is crucial to distinguish whether communication just failed or no other vehicle is approaching the intersection. The presented cooperative communication strategy allows to deduce whether communication is able to provide the full picture or not, but also improves situation awareness considerably in case approaching vehicles are not able to communicate directly.

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