AutoNomos: Umsetzung realistischer Fahrzeugbewegung mit Lego Mindstorms Fahrzeugen

Themengebiet

Im Rhamen des DFG Schwerpunktprogramms Organic Computing beschäftigen wir uns im AutoNomos-Projekt mit großen mobilen Ad-Hoc Netzwerken. Als Anwendungsbeispiel dient dabei der Straßenverkehr, wobei ein Ad-Hoc Netzwerk zwischen den Fahrzeugen aufgebaut wird. Ziel ist eine klare Verbesserung der Verkehrsinformationen. Der konzeptionelle Unterschied zu bestehenden Verkehrsinformationssystemen ist das Fehlen einer zentralen steuernden Instanz. Stattdessen sollen z.B. Stauinformationen direkt unter den beteiligten Fahrzeugen ausgetauscht werden, was aktuellere und präzisere Infomationen ermöglicht.
Als Basis für eine Demonstrationsplattform dient eine Flotte aus Lego Mindstorms Fahrzeugen. In dieser Arbeit soll eine Fahrbahn (Kreis) entwickelt werden, der die Fahrzeuge folgen können. Mit Hilfe von Drehzahlsensoren und Markierungen entlang der Strecke sollen die Fahrzeuge ihre Position ermitteln können; diese Funktion bildet ein einfaches GPS nach. Den einzelnen Fahrzeugen soll das Krauß-Fahrzeug-Folgemodell implementiert werden. Basierend auf dem Abstand zum Vordermann wird dabei das Fahrverhalten (Bremsen, Beschleunigen) nachgebildet. Die Implementierung erfolgt für die Mindstorms NXT Plattform. Parallel zu dieser Arbeit wird ein Kommunikationsmodell im Rahmen einer weiteren Studienarbeit entwickelt. Da dieses auf der Positionierung der Fahrzeuge aufsetzt, wird eine entsprechende Kooperation vorausgesetzt.

Die Arbeit im Detail

1. Fahrbahn
   
• Erarbeitung einer kreisförmigen Fahrbahn, der die Mindstorms-Fahrzeuge mit Hilfe von Helligkeitssensoren folgen können.
• Die Fahrbahn soll prinzipiell um Kreuzungen erweiterbar sein.
• Entlang der Strecke müssen Markierungen angebracht sein, die eine Positionierung im nächsten Schritt erlauben.
2. Positionserkennung
   
• Basierend auf den Markierungen entlang der Strecke und Auswertung der Drehzahlsensoren soll ein Fahrzeug seine Position auf der Straße bestimmen können.
• Mitunter müssen die bereits vorhandenen Mindstorms-Fahrzeuge baulich angepasst werden.
3. Fahrzeug-Folgemodell
• Damit sich die Fahrzeuge "realistisch" auf der Kreisbahn bewegen, soll das Krauß-Fahrzeug-Folgemodell implementiert werden.
• Der Abstand zum Vordermann soll per Ultraschall-Messung ermittelt werden. Dazu müssen die Zeitpunkte der Messungen synchronisiert werden (z.B. an entsprechenden Fahrbahnmarkierungen), um Interferenzen zu vermeiden.
• Durch entsprechende Wahl der Fahr-Parameter soll sich bei einer gewissen Fahrzeugdichte ein Stau bilden.

Voraussetzungen für die Arbeit

Folgende Kenntnisse sind zum erfolgreichen Abschluss der Arbeit erforderlich. Es ist wünschenswert, wenn zumindest grundlegende Kenntnisse vorhanden sind. Zumindest jedoch sollte die Fähigkeit und der Wunsch vorhanden sein, dieses Wissen autodidaktisch zu erlangen.

• Gute C / C++ Kenntnisse
• Interesse an praktischer Umsetzung
• Erfahrung mit Linux und Windows

Das Kleingedruckte

Nach Einarbeitung und Umsetzung ist die geleistete Arbeit in der eigentlichen Arbeit sorgfältig zu dokumentieren. Der implementierte Code ist selbstverständlich vollständig zu kommentieren (unter Verwendung von Doxygen) und er wird unter der GPL veröffentlicht. Es sind die Regeln zur Erstellung von wissenschaftlichen Arbeiten des Instituts für Telematik zu beachten.