AutoNomos: Demonstrator für dynamische Verkehrsführung mittels Car-to-Car Kommunikation

Themengebiet

Im Rahmen 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 z.Zt. 15 Lego Mindstorms Fahrzeugen. In vorhergehenden Arbeiten wurden bereits ein simulierter Funkkanal entworfen, der Broadcast Kommunikation über die vorhandene Bluetooth-Schnittstelle der Fahrzeuge erlaubt. Dieses Kommunikationsmodell wurde eingebettet in eine GUI, über die der Demonstrator von zentraler Stelle gesteuert und überwacht werden kann. Die Fahrzeuge können sich bereits realitätsnah nach einem "Fahrzeug-Folgemodell" bewegen und durch lokale Kommunikation stockenden Verkehr, sowie Staus erkennen.
In dieser Arbeit soll der Demonstrator in seine vorerst letzte Ausbaustufe gebracht werden, wobei die innere Fahrspur um eine Ausweichstrecke ergänzt werden soll. Somit wird es Fahrzeugen, die auf einen Stau zufahren, möglich diesen zu umfahren. Die Stauerkennung und -vermeidung soll weiterhin vollständig dezentral von den beteiligten Fahrzeugen ausgeführt werden.

Die Arbeit im Detail

1. Demonstrator
   
• Der bestehende Demonstrator (s. Abbildung) soll um eine äußere Spur erweitert werden, die als Ausweichstrecke dient.
• Die neue Strecke soll mit Markierungen versehen werden, die den Fahrzeugen eine Positionsermittlung, sowie Spurwechsel erlauben.
• Während der Arbeit werden - falls nötig - weitere Mindstorms Fahrzeuge angeschafft, die in den Demonstrator integriert werden sollen.
2. Implementierung für die NXT Plattform
   
• Die Fahrzeuge sollen auf der neuen Strecke kollisionsfrei die Spur wechseln können.
• Der dezentrale Algorithmus zur Stauerkennung soll erweitert werden, um eine mittlere Geschwindigkeit im Stau.
• Falls der Verkehr auf der inneren Fahrspur gestaut ist, sollen informierte Fahrzeuge die äußere Spur als Umleitung nutzen.
3. Implementierung am "Server"
• Die neue Streckenführung soll als Szenario in der GUI "gezeichnet" werden.
• Über weitere Schaltflächen soll die dynamische Stauumfahrung ein- und ausgeschaltet werden können, sowie weitere Parameter einzelner Fahrzeuge geändert werden können.
• Um die Auswirkungen der Stauumfahrung quantitativ zu erfassen sollen Messwerte aufgezeichnet und mit GnuPlot angezeigt werden können.

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.

• Objektorientiertes Design
• Gute C / C++ Kenntnisse
• Gute Java 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 (JavaDoc-konform) und er wird unter der GPL veröffentlicht. Es sind die Regeln zur Erstellung von wissenschaftlichen Arbeiten des Instituts für Telematik zu beachten.