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Informatik

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VKA – Vorausschauende Kurvenausleuchtung

fahrdaten01
(Kombination von Fahrdaten, Satellitenaufnahmen und digitalen Straßenkarten)

Diplomarbeit (PDF): “Fahrdatenanalyse auf Basis einer objektrelationalen GeoDatenbank und eines GPS-Empfängers”

Meine Diplomarbeit beschäftigte sich mit der hier unter “(2) Ortung” beschriebenen Aufgabenstellung:

Aufgabenstellung dieser Arbeit war eine Fahrdatenanalyse auf Basis einer objektrelationalen GeoDatenbank und eines GPS-Empfängers zu ermöglichen. Um dieses zu erreichen, wurden folgende Zielsetzungen festgelegt:

  1. Die Bereitstellung der nötigen Veränderungen an einer schon vorhandenen objektrelationalen GeoDatenbank
  2. Anzeige der Straßenkarte und sämtlicher Auswertungen mit dem GeoDaten-Viewer Thuban
  3. Auswertung einer gefahrenen Strecke hinsichtlich Geschwindigkeitsüberschreitungen,
    Überholvorgängen, Einhaltung der erlaubten Fahrtrichtungen (zum Beispiel bei Einbahnstraßen)

Aufgrund der Tatsache, dass bei dem Testfahrzeug der Firma Hella KG Hueck & Co auch Daten von den Radsensoren und der Gierrate zur Verfügung standen, kamen noch weitere Zielsetzungen hinzu. Diese umfassten die allgemeine Auswertung dieser Sensoren und die Positionsbestimmung des Fahrzeugs durch kombinierten Einsatz von GPS, Radsensoren und Gierrate.

fahrdaten02
(Kombination von Fahrdaten und Satellitenaufnahmen. Rote Kreise stellen potentielle Geschwindigkeitsverletzungen dar.)
fahrdaten03

Quelle: FH Osnabrück (Labor für Softwaretechnik der Fakultät IuI)

Ein sehr großer Anteil der Verkehrsunfälle mit gemeinsamer Beteiligung von PKWs und Fußgängern ereignet sich zu nächtlicher Tageszeit bei schlechten Lichtverhältnissen. Eine wesentliche Rolle bei der Unfallverhütung kommt daher einer qualitativ hochwertigen Beleuchtungsausstattung der Fahrzeuge zu. Diese betrifft zum einen die Ausstattung mit modernen Leuchtmitteln, zum anderen ist eine optimale Ausrichtung der Scheinwerfer erforderlich. Diese sollte dem Verlauf der Fahrbahn geeignet angepasst sein. Bei geradlinig verlaufenden Straßen ist dieses kein Problem, ebenso nicht bei Kreisbögen (abbiegende Verläufe mit konstanter Krümmung), da hier die Scheinwerferrichtung in Abhängigkeit von der Lenkradstellung dynamisch eingestellt werden kann. Problematisch wird die Scheinwerferausrichtung bei Straßenverläufen mit veränderlicher Krümmung; in der Regel handelt es sich hier bei um so genannte Übergangsbögen. Aus der Lenkradstellung kann in einem solchen Fall keine optimale Stellung der Scheinwerfer mehr ermittelt werden. An dieser Stelle setzt das VKA-Projekt an. Die optimale Scheinwerferstellung wird anhand des weiteren Verlaufs der Straße berechnet. Der weitere Straßenverlauf ergibt sich aus einer digitalen Landkarte sowie der bekannten Position des Fahrzeugs auf der Karte.

vka01

 

Das VKA-Projekt gliedert sich in die Aktivitätsbereiche (1) Digitale Karten, (2) Ortung und (3) Ausleuchtungsalgorithmen:

  1. Digitale Karten zweier Beispielgebiete standen im GDF-Format zur Verfügung. Bei GDF (Geographic Data File) handelt es sich um ein zu Verarbeitungszwecken wenig geeignetes Austauschformat. Daher wurde eine problemangepaßte räumliche Datenbank erstellt und die vorhandenen GDF-Straßendaten in diese überführt.
  2. Bei der Ortung besteht eine sehr hohe Genauigkeitsanforderung (max. Abweichung: ca. 2m). Ortungsalgorithmen wurden auf Basis von Map-Matching-Verfahren und statistischen Verfahren entwickelt. Berücksichtigt wurden neben der digitalen Karte Fahrzeugdaten (u. a. Radumdrehung, Gierrate) sowie Daten eines einfachen, kostengünstigen GPS-Empfängers. Unter Simulationsbedingungen befriedigend arbeitende Verfahren wurden entwickelt; einem praktischen Einsatz stehen jedoch die zur Zeit noch zu ungenauen digitalen Straßenkarten und Messwerte im Wege.
  3. Ein Algorithmus zum Finden einer optimalen  Scheinwerferstellung zur Ausleuchtung einer Straße mit bekanntem Verlauf wurde entwickelt. Zunächst wurden in einer Simulation künstliche Straßen zu Grunde gelegt, die mit Hilfe der im Straßenbau üblichen Entwurfselementen (u. a. einfache Klotoiden, Wendeklotoiden) gebildet wurden.  Anschließend wurden näherungsweise reale Straßenverläufe aus der digitalen Karte einbezogen. Diese Simulationen verliefen erfolgreich; ein Feldtest ist seitens des Kooperationspartners für Januar 2006 geplant. Zu berücksichtigen sind hierbei noch gewisse physikalische Gegebenheiten beim Fahrzeug.

Info

1. 
Fakultät Ingenieurwissenschaften und Informatik 
2. 
Prof. Dr. Biermann, 
 
Prof. Dr. Gervens 
3. 
Labor für Softwaretechnik: 
 
 
4. 
Firma Hella, Lippstadt 
5. 
Dipl.-Inf. (FH) Hartbrod 
 
Dipl.-Inf. (FH) Wolf 
 
Dipl.-Inf. (FH) Milbrandt 
 
Dipl.-Inf. (FH) Obrock 
6. 
Diplomanden: Hartbrod, Milbrandt, Wolf 
7. 
2003 – 2005, Fortsetzung geplant 
8. 
Firma HELLA, Lippstadt 

Studienplan an Hochschule Osnabrück

Hochschule Osnabrück – University of Applied Sciences
Fakultät Ingenieurwissenschaften und Informatik
Diplom-Informatiker (FH)

Hauptstudium
8.
SS
04
1. Praxissemester /Diplomarbeit
Prof. Dr. rer. nat. Jürgen Biermann
Prof. Dr. rer. nat. Theodor Gervens
Hella KGaA Hueck & Co. / Laborbereich Technische Informatik FH Osnabrück
7.
WS
03
Computergrafik mit OpenGL
Projektwoche
Prof. Dr. Jürgen Kampmann
Objektorientierte Analyse und Design
4 SWS
Prof. Dr. rer. nat. Theodor Gervens
Computergrafik und Animation
8 SWS

Prof. Dr. rer. nat. Karsten Morisse
Prof. Michaela Ramm
Netzwerk-
programmierung

4 SWS
Prof. Dr. rer. nat. Jürgen Biermann
Anwendungen und Systeme der Tele-
kooperation

(Wahlmodul)

Prof. Dr.-Ing. Clemens Westerkamp
Weiterführende Internet-
technologien CCNA Sem 3+4

(Wahlmodul)

Prof. Dr.-Ing. Peter Roer
6.
SS
03
Betriebssysteme
4 SWS
Prof. Dr. Hermann Pawlowski
Management Methoden
5 SWS

Prof. Dr. rer. oec. C. Berkau
Audio- und Videotechnik
4 SWS
Prof. Dr. rer. nat. Karsten Morisse
Kommunika-
tionsnetze

4 SWS
Prof. Dr.-Ing. Peter Roer
Medienrecht
4 SWS
Dr. Flemming Moos
Internet-
programmierung in Java und XML

(Wahlmodul)
Prof. Dr. Hermann Pawlowski
Ausgewählte Kapitel der Kommunika-

tionsnetze CCNA Sem 1+2

(Wahlmodul)
Prof. Dr.-Ing. Peter Roer
5.
WS
02
1. Praxissemester
ZF Lemförder GmbH (Pkw-Fahrwerkbereich der ZF Friedrichshafen AG)
4.
SS
02
Software Engineering
4 SWS
Prof. Dipl.-Math. Manfred Siekmann
Datenbanken
4 SWS

Prof. Dr. rer. nat. Jürgen Biermann
Bildverarbeitung
4 SWS
Prof. Dr.-Ing. Bernhard Lang
Benutzer-
oberflächen

4 SWS
Prof. Dr. Dietmar Meyer
Autorensysteme
4 SWS
Prof. Dr. rer. nat. Karsten Morisse
Arbeitsrecht
(Wahlmodul)
2 SWS
Prof. Dr. Klaus-Dieter Knüppel
Technischer Vertrieb
(Wahlmodul)
2 SWS
Dipl.-Ing. Armin Dreyer
Grundstudium (Vordiplom)
3.
WS
01
Algorithmen und Datenstrukturen
5 SWS
Prof. Dr. rer. nat. Karsten Morisse
BWL und Projektmanagement
5 SWS
Volker Flach
Digitaltechnik und Rechnerarchitektur
5 SWS
Prof. Dr.-Ing. Bernhard Lang
VWL für Ingenieure
(Wahlmodul)
4 SWS
Dr. Rodrigo Ochoa-Westenenk
Recht für Ingenieure
(Wahlmodul)
4 SWS
Nina Braksiek
2.
SS
01
Objektorientierte Programmierung
8 SWS
Prof. Dr. rer. nat. Karsten Morisse
Elektrotechnik
5 SWS
Prof. Dr.-Ing. Norbert Emeis
Akustik und Optik
5 SWS
Prof. Dr. rer. nat. Arno Ruckelshausen
Mathematik für Informatiker
8 SWS
Prof. Dr. rer. nat. Theodor Gervens
1.
WS
00
Grundlagen der Informatik
8 SWS
Prof. Dr. rer. nat. Karsten Morisse
Grundlagen der Mediengestaltung (Gestaltungslehre)
8 SWS
Prof. Dr. rer. nat., Dipl.-Phys. Gerald Timmer
Heinz-Jürgen Homuth
Grundlagen der Mathematik
8 SWS
Prof. Dr. rer. nat. Theodor Gervens
0.
WS
00
Studienvorbereitungswoche (Mathematik)
Prof. Dr. rer. nat. Theodor Gervens

• Der gesamte vorherige Schulstoff innerhalb einer Woche
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