Motion-Cueing-Algorithmen für eine realitätsnahe Bewegungssimulation

Fischer, Martin

Fahrsimulatoren mit Bewegungssystemen werden zunehmend bei der Entwicklung neuer Komfort- und Sicherheitssysteme für bodengebundene Fahrzeuge eingesetzt. Da die Testergebnisse valide, d. h. in eine reale Fahrsituation übertragbar sein müssen, sind die Anforderungen an eine realistische Rückmeldung der Fahrzeugbeschleunigungen enorm hoch. Herkömmliche, aus der Flugsimulation stammende Algorithmen zur Steuerung einer Bewegungsplattform haben sich aufgrund der hochdynamischen charakteristischen Eigenschaften von Fahrzeugen als unzureichend erwiesen. Bei der Entwicklung erweiterter oder neuer Konzepte gilt es eine große Anzahl von Limitierungen und Randbedingungen zu beachten. Die größte Herausforderung dabei ist, den Menschen als maßgeblich zu beeinflussendes Objekt beim Entwurf der Bewegungsplattformsteuerung korrekt zu berücksichtigen. Die vorliegende Arbeit liefert zunächst einen umfassenden Überblick über relevante, grundlegende Methoden und verschiedene für die Fahrsimulation verwendete Ansätze. Auf der Basis dieser Erläuterungen sowie der Erkenntnisse aus mehreren eigenen Simulatorstudien werden die unterschiedlichen Einflussfaktoren bei der Darstellung von Fahrzeugbeschleunigungen eingehend diskutiert. Für den speziellen Fall einer Hexapod-Bewegungsplattform und ihren Einsatz im Bereich der Fahrverhaltensforschung sowie zum Test von Fahrerassistenzsystemen werden zwei neue Ansätze vorgestellt, die für diese Randbedingungen konzipiert und optimiert worden sind. Als besonders wichtig hat sich dabei die Reduktion von Phasenfehlern bei der Darstellung der Beschleunigungssignale erwiesen. Eine abschließende Bewertung dieser Ansätze und der darin umgesetzten Weiter- bzw. Neuentwicklungen wichtiger Teilfunktionen zeigt die deutliche Verbesserung hinsichtlich der Realitätsnähe der Bewegungsrückmeldung.

Moving-base driving-simulators are increasingly used for the development of new comfort and safety systems for ground-based vehicles. Since the validity of test results is a crucial point in simulator studies, the requirements for a realistic feedback of the vehicle’s accelerations are enormous. Traditional algorithms for the control of a motion platform derived from flight simulation turned out to be inadequate due to the highly dynamic characteristics of vehicles. For the development of extended or new concepts a large number of limitations and constraints have to be considered. One of the strongest challenges is to take the human driver as a major factor within the design of the motion platform control into account properly. The present work provides a comprehensive overview over relevant basic methods and the existing approaches to driving-simulator motion-control. Based on these explanations and the conclusions from several own simulator studies, the different influencing factors regarding the presentation of vehicle accelerations are discussed. For the special case of a hexapod motion platform and its use for driver behaviour research and driver assistance system tests, two new approaches are presented. Both have been developed and optimized regarding the special boundary conditions of the outlined case. The reduction of phase errors has proven to be the most crucial improvement compared to common algorithms. A final evaluation of the new algorithms reveals the huge improvement towards a realistic motion feedback.

Vorschau

Zitieren

Zitierform:

Fischer, Martin: Motion-Cueing-Algorithmen für eine realitätsnahe Bewegungssimulation. 2009.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Details anzeigen

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export