Aktuelles

Einladung zur mündlichen Prüfung im Rahmen des Promotionsverfahrens von Herrn Hans Braun

[12.07.2022]

Hiermit laden wir Sie im Namen des Dekans der Fakultät für Mathematik und Informatik zur mündlichen Prüfung im Rahmen des o.g. Promotionsverfahrens für

Dienstag, den 12.7.2022, um 9:00 Uhr

zu einem Zoom-Meeting mit den folgenden Zugangsdaten:

https://fernuni-hagen.zoom.us/j/63043758326?pwd=UjROSkhEUXdpT2dMajNQWDBtU2pzdz09
Meeting-ID: 630 4375 8326
Kenncode: 90321354

ein. Bitte beachten Sie, dass Sie voraussichtlich nicht vor der o.g. Uhrzeit eingelassen werden, da unmittelbar vor der Prüfung noch eine Sitzung der Promotionskommission stattfindet. Direkt im Anschluss an den öffentlichen Vortrag und die öffentliche Diskussion über den Vortrag findet ein Kolloquium statt, an welchem alle Prüfungsberechtigten gemäß § 2 der Promotionsordnung sowie alle Mitglieder von Promotionsausschuss und -kommission teilnehmen dürfen.

Thema des Vortrags wird sein:

Sicherheitsbewertung von Fahrsituationen mit der Methode der minimalen relativen Entropie

Zusammenfassung:

Mit dieser Arbeit wird eine neue Methode zur Sicherheitsbewertung von Fahrsituationen vorgestellt, welche sowohl bei der Assistenz von Fahrern als auch in autonomen Fahrzeugen eingesetzt werden kann.

Zur Reduzierung der hohen Unfallzahlen im Straßenverkehr wird die Entwicklung neuer Technologien der Collision Avoidance (CA) weltweit intensiv vorangetrieben. Eine Schlüsselfunktion kommt hierbei der sicheren Erkennung und Bewertung kritischer Verkehrssituationen zu. Heutige Sicherheitsmaße bilden den stochastischen Charakter und die Komplexität derartiger Verkehrskonflikte jedoch nur begrenzt ab. Die hier vorgeschlagene Methode ist durch den Bedarf an umfassenden Sicherheitsmaßen, insbesondere für autonome Fahrzeuge und intelligente Assistenzfunktionen motiviert und basiert auf stochastischen Modellen sowie der Generierung fehlenden Wissens über Wahrscheinlichkeiten durch Entropieoptimierung.

Die Entwicklung und Untersuchung der vorgeschlagenen Methode erfolgte auf Basis von Verkehrssimulationen. Ein Abschnitt der Autobahn A9 bei Ingolstadt diente hierbei zur Modellierung, Kalibrierung und Validierung der Verkehrsmodelle. In Simulationsläufen wurden Fahrzeugtrajektorien als Basis für statistische Auswertungen und dynamische Analysen erzeugt.

Unterschiedliche Arten von Wissensquellen bildeten die Grundlage für den Entwurf neuer stochastischer Modelle, welche Komponenten eines Gesamtmodells zur Sicherheitsbewertung darstellen. Dabei wurden statistische Zusammenhänge zwischen Fahrzeugbewegungsdaten, Expertenwissen zum Fahrverhalten sowie Heuristiken zu Gefahrensituationen ausgewertet. Die Formulierung aller verfügbaren Informationen als bedingte Wahrscheinlichkeiten ermöglicht hierdurch die Kombination hybriden Wissens zu einem einheitlichen Regelwerk.

Das stochastische Gesamtmodell zur Sicherheitsbewertung von Fahrzeug-Längskonflikten besteht aus einer Wahrscheinlichkeitsverteilung, welche alle Kombinationen der betrachteten Zustandsgrößen umfasst. Ein kleinerer Teil der 86400 Elemente dieser Verteilung repräsentiert das modellierte hybride Wissen und das noch fehlende Wissen wird durch die Methode der minimalen relativen Entropie erzeugt. Dadurch entstanden drei neue Sicherheitsmaße der Konfliktwahrscheinlichkeit, der möglichen Schwere einer Kollision sowie der Kritikalität als stochastische Kombination aus Konfliktwahrscheinlichkeit und Schwere.

Die drei neuen Metriken zeigen bei beliebigen Konfigurationen von Fahrzeugtrajektorien plausibles Verhalten. Insbesondere bei gleichzeitigem Auftreten mehrerer Konfliktarten bilden die Metriken diese Konstellationen in ihrem kontinuierlichen Zufallsvariablen sehr differenziert ab. Die Konflikt-Erkennungsraten des Verfahrens lagen im Vergleich zu einem Standardtool deutlich höher wobei keine Fehlerkennungen auftraten. Durch Variation des Fahrer-Fehlverhaltens konnte die Empfindlichkeit der Methode auch gegenüber geringen Änderungen des Fahrverhaltens nachgewiesen werden.

Ein weiteres neues Sicherheitsmaß dieser Arbeit bewertet Konfliktwahrscheinlichkeiten ganzer Fahrten anstelle einzelner Situationen und ermöglicht dadurch vergleichende Untersuchungen von Assistenzfunktionen zur Kollisionsvermeidung. Auch diese Metrik zeigte eine hohe Empfindlichkeit bei der Erkennung kritischen Fahrverhaltens.

Die Idee, das Konzept und die Erkenntnisse dieser Arbeit zeigen einen Weg für neue, bessere Sicherheitsmaße, welcher als Alternative zu etablierten Methoden und als Impuls für weitere Forschungsaktivitäten zu sehen ist.

Die Promotion wird befürwortet von Herrn Prof. Dr. Michael Gerke.

mathinf.webteam | 23.06.2022