Von der Vielzahl der denkbaren möglichen Applikationen für das Ko-TAG System sollen im Rahmen der Projektlaufzeit die Anwendungen Aktives Fußgängerschutzsystem sowie Rundumsicherheit für Fahrzeuge im Straßenverkehr detailliert untersucht und praktisch dargestellt werden.
Aktives Fußgängerschutzsystem
Das in Ko-TAG geplante Fußgängerschutzsystem verfolgt zunächst alle mit einem Transpondersystem (Transponder: miniaturisierte Sende-/Empfangseinheiten) ausgestatteten Fußgänger im Erfassungsbereich des Fahrzeuges bzgl. Abstand und Winkel und hält dabei den Kontakt auch im Falle optischer Verdeckung aufrecht.
Das Tracking stützt sich neben der boardautonomen Winkel- und Abstandsmessung (Mehrfachantennensystem, Laufzeitmessung) auch auf eine Inertialsensorik, die im Sendeempfänger integriert ist und die Informationen über den Bewegungsvektor des Fußgängers ermittelt. Diese gesammelten Informationen werden mit in das Tracking einbezogen und verbessern die Ortungsqualität weiter.
Ein weiterer Vorteil der Integration eines Inertialsensors in das Transpondersystem liegt in der Möglichkeit der Anwendung einer energiesparenden Deaktivierung, falls es für längere Zeit nicht bewegt wird. Als Konsequenz kann die Sende-/Empfangseinheit abgeschaltet werden, um den Stromverbrauch zu minimieren.
Durch das Tracking optisch verdeckter Fußgänger ist es möglich, mit Methoden der Datenfusion, z.B. mit den Daten videogestützter Bildverarbeitung, einen weiteren Zusatznutzen darzustellen.
Da aufgrund der Trajektorie des Fußgängers der Punkt bekannt ist, an dem dieser im Falle optischer Verdeckung die Straße betreten wird, kann im Sinne einer Aufmerksamkeitssteuerung eine intensive Bildverarbeitung in einem kleinen Bildbereich begrenzt erfolgen. Dort wird dann intensiv nach dem Erscheinungsbild von Fußgängern oder auch nur sichtbaren Teilumrissen von Fußgängern (z.B. Beine, Brustbereich, Kopf, etc.) gesucht.
Durch Ko-TAG wird also auch wertvolles Zusatzwissen für die bildbasierte Fußgängererkennung generiert. Durch die Kombination beider Systeme ergibt sich eine sehr hohe Datenqualität bezüglich der lateralen Position des Fußgängers, Abstand und zweifelsfreier Klassifizierung als Fußgänger. Dies bildet die Grundlage für weit reichende Schutzmaßnahmen, die bis hin zur autonomen Notbremsung reichen können.
Ist ein Fußgänger durch das System erkannt worden und liegt aufgrund des Trackings eine Orts- und Geschwindigkeitsinformation vor, kann das Risiko für eine Kollision mit dem Fußgänger errechnet werden. Die Risikoberechnung stellt sich kompliziert dar, da sowohl der Fußgänger als auch der Autofahrer gewisse Handlungsspielräume besitzen, die erst sehr spät mit absoluter Sicherheit eine Kollision vorhersagen lassen.
In der Regel muss das Schutzsystem deutlich vorher Maßnahmen ergreifen, um den potentiellen Unfall positiv zu beeinflussen. Dazu ist es nötig, die realistischen Handlungsspielräume des Fußgängers genau abzuschätzen, da dieser im Vergleich zum Fahrzeug über eine größere Manövrierfähigkeit verfügt und kurzzeitig eine sehr hohe Eigendynamik entwickeln kann.
Zur Prädiktion des Fußgängerverhaltens wird die statistische Verhaltensmodellierung genutzt. Bei dieser Methode wird ein Modell des Fußgängerverhaltens aus im Vorfeld gemachter Beobachtung einer Vielzahl von Fußgängern abgeleitet und je nach Situation eine Wahrscheinlichkeit für das weitere Verhalten des Fußgängers ermittelt.
Ausgehend von den physiologischen Randbedingungen bei der Bewegung von Menschen lassen sich durch Verhaltensbeobachtung Verhaltensmuster auffinden, die typisch für gewisse bevorstehende Änderungen im Bewegungsablauf sind und daher z.B. das plötzliche Betreten der Straße als wahrscheinlich erscheinen lassen. Konkret wird anhand von Frühindikatoren, die aus der Verfolgung der Fußgängerbewegung und den Informationen des Inertialsensors gewonnen werden, auf eine gefährliche Verhaltensänderung des Fußgängers geschlossen.
Übersteigt die Kollisionswahrscheinlichkeit einen Schwellwert, so wird die Zeit bis zum Kontakt mit dem Fußgänger (time to collision, TTC) vom Fahrzeug aus berechnet. Je nach verbleibender TTC, Eigengeschwindigkeit und Verkehrssituation wird nun im geplanten Demonstrationssystem eine gewisse Handlung eingeleitet.
Ist die TTC größer als 1,5 Sekunden, kann eine Warnung des Fahrers noch Wirkung zeigen. Parallel dazu kann das Fahrzeug bereits auf eine Notbremssituation vorbereitet werden, d.h. es erfolgt eine Vorkonditionierung der Bremse und ein Optimieren der Bremskennlinie.
Ist eine Kollision mit hoher Wahrscheinlichkeit unvermeidlich, kann das System eine autonome Notbremsung durchführen. Neben dem Bremseingriff können durch Betätigung von Gurtstraffern und Kopfstützen die Insassen optimal auf die Notbremsung vorbereitet werden.
Rundumsicherheit für Fahrzeuge im Straßenverkehr
Um den Nutzen des Ko-TAG Systems zu erweitern, bietet es sich an, die vor dem Fahrzeug “aufgebaute” Schutzzone zur Detektion von Fußgängern und anderen verletzlichen Verkehrsteilnehmern auf weitere Verkehrsteilnehmer auszudehnen. Eine Rundumortbarkeit von mit Transpondern ausgestatteten Fahrzeugen böte erstmals die Möglichkeit Gefahren zu erkennen, die bisherige Sensorik bislang nicht detektieren kann.
Hierzu zählt beispielsweise ein drohender Seitencrash an einer Kreuzung oder einer nicht einsehbaren Straßeneinmündung. Hierbei kommt vor allem die Möglichkeit des Ko-TAG Systems zur Detektion und Verfolgung (Tracking) optisch verdeckter Objekte und zur präzisen Ortung des Kollisionsgegners im Precrash-Bereich zur Geltung. Durch die Miteinbeziehung von gleichzeitig durch Kommunikation übertragenen Momentangeschwindigkeiten und Dimensionen von Fahrzeugen, lassen sich mögliche Kollisionspfade exakter vorhersagen, als dies mit aktuellen (kooperativen und autonomen) Technologien möglich ist. Bei einer drohenden Kollision können die Fahrer somit noch rechtzeitig gewarnt und der Unfall entweder vermieden oder aber die Unfallschwere abgemildert werden.
Potenzielle Applikationen die durch eine Ko-TAG Rundumsicherheit adressierbar sind, sind beispielsweise Frontcrash, Heckaufprall, Seitencrashs, ggf. Schleuderunfälle sowie Kreuzungs- und Abbiegeassistenzsysteme.
Da für eine Rundumabdeckung die vorhandenen Eigenschaften des Fußgängerschutzsystems vollständig übernommen und erweitert werden, ist das Fußgängerschutzsystem auch die Voraussetzung für das Rundum-Schutzsystem.
Zu den unterscheidbaren Objekten kommen, neben Fußgängern und Radfahrern, bei der Rundumsicherheit nun auch motorisierte Verkehrsteilnehmer wie PKW, LKW oder Motorräder hinzu, die ihre ganz spezifischen Bewegungseigenschaften haben. Entsprechende Bewegungsmodelle sind hierfür zu entwickeln, aus denen sich dann wiederum mögliche Kollisionspfade berechnen und erforderliche Auslösealgorithmen ableiten lassen müssen.