Entwicklung eines Fahrzeugführungssystems zum Erlernen der Ideallinie auf Rennstrecken

Die Führung von Kraftfahrzeugen zählt zu den zielgerichteten sensomotorischen Tätigkeiten. Basierend auf sensorischen Informationen wird dabei mit Hilfe motorischer Eingriffe über die Betätigungseinrichtung das Fahrzeug von einem Ausgangsort zu einem Zielort geführt. RASMUSSEN unterteilt in [Ras83] derartige zielgerichtete sensomotorische Tätigkeiten des Menschen in drei Verhaltenskategorien. Komplexe Verkehrssituationen, die den Fahrer unvorbereitet treffen und ihm bisher untrainierte Handlungsweisen abverlangen, führen den Fahrer auf die Ebene des „wissensbasierten Verhaltens“. Kam der Fahrer in der Vergangenheit schon häufiger in kritische Situationen, so verfügt er über ein Repertoire von gespeicherten Verhaltensmustern (Regeln) und er wird in einer vergleichbaren Situation die nach seinem Dafürhalten optimale Regel abrufen. Der Fahrer agiert hierbei auf der Ebene des „regelbasierten Verhaltens“. Die dritte Ebene bezeichnet RASMUSSEN als „fertigkeitsbasiertes Verhalten“. Sie ist durch reflexartige Reiz-Reaktions-Mechanismen charakterisiert, die in einem lang andauernden Lernprozess eingeübt wurden. Diese Mechanismen laufen in einem stetigen Fluss ab, der keine bewusste Kontrolle mehr erfordert.

Unfälle entstehen meist dann, wenn der Fahrer entweder mit einer ihm unbekannten Situation konfrontiert wird und von der fertigkeitsbasierten Ebene schlagartig in die wissensbasierte Ebene getrieben wird oder wenn er eine Situation nicht richtig einschätzt und somit auf der regelbasierten Ebene die falsche Regel abruft. Das geforderte fertigkeitsbasierte Verhalten jedes einzelnen Verkehrsteilnehmers in möglichst vielen Situationen kann nur durch intensives Training realisiert werden. Aus diesem Grund propagieren Experten die regelmäßige Teilnahme an Fahrsicherheitstrainings. In einem für die unterschiedlichen Zielgruppen zugeschnittenen, mehrstufigen Trainingsprogramm wird den Teilnehmern dort sicheres und souveränes Fahren vermittelt.

Wissenschaftliche Zielsetzung dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Reglers für das autonome Fahren auf Rennstrecken im mitteldynamischen Bereich (ay < 7 m/s² ). Die maximale Regelabweichung in Querrichtung soll dabei, analog zur Reproduzierbarkeit von Fahrten professioneller Fahrer, nicht mehr als 40 cm betragen.