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1
Reflektas – Ein neuartiges Lane Departure Prevention System auf der Basis reflektorischer Lenkreaktionen Prof. Dr. Frank Eggert (TU Braunschweig)
Arten von Querführungsassistenten 2
LANE KEEPING ASSISTANCE SYSTEMS
LANE DEPARTURE WARNING SYSTEMS
LANE DEPARTURE PREVENTION SYSTEM
in der Spur bleiben
nicht aus der Spur kommen
wieder in die Spur kommen
zusätzliche Lenkmomente zur Reduktion kleinerer Lenkkorrekturen während des normalen Fahrens
visuelle, akustische oder haptische Warnung bei drohendem Spurabkommen
?
Komfortsystem
Sicherheitssystem
Problem: schnell und reliabel das richtige Verhalten auslösen Gefahrenabwehrsystem
Wie sieht der klassische Ansatz in der Fahrerassistenzentwicklung aus? 3
Grundlegendes Paradigma
Kommunikation zwischen System und Fahrzeug
auf ein Signal hin korrigiert der Fahrer das Verhalten des Fahrzeugs
Paradigmenbedingte Probleme
in der Regel arbiträre Signale mit arbiträrer Semantik
erlernte Reiz-Reaktions-Verbindungen
fehlinterpretationsgefährdet interferenzgefährdet nicht löschungsresistent
Ressourcenabhängig
fehleranfällig bei verringerter kognitiver Leistungsfähigkeit
Kognitive und Adaptive Verhaltenssteuerung 4
Kognitive Verhaltenssteuerung tendenziell komplexer, langsamer, fehleranfälliger
Adaptive Verhaltenssteuerung tendenziell einfacher, schneller, robuster
basiert auf Informationsverarbeitungsprozessen
basiert auf adaptiven ReizReaktionsverbindungen
steuert Handlungen
steuert Verhalten
Kommunikationsgesteuert
Reizgesteuert
Arbiträre Signale mit ebensolcher Semantik
global oder lokal fixierte Reize ohne separierbare Semantik
verbunden mit bewußter Repräsentation des Prozesses
verbunden mit bewußter Repräsentation des Ergebnisses
beinhaltet (bewußte) Entscheidungsprozesse
läuft weitgehend autonom ab
Adaptive Verhaltenssteuerungsmechanismen 5
Komplexität
Einsicht
Abgeleitete Kontingenzen
Instruktion
Mitgeteilte Kontingenzen
Modelllernen
Beobachtete Kontingenzen
Operante Konditionierung Klassische Konditionierung Prägung
Erfahrene Kontingenzen
Instinkt
Auslösergesteuertes Verhalten (komplex)
Reflex
Auslösergesteuertes Verhalten (einfach)
Signallernen Auslöserlernen
Stabilität
Schnelligkeit
Arten von Querführungsassistenten 6
LANE KEEPING ASSISTANCE SYSTEMS
LANE DEPARTURE WARNING SYSTEMS
LANE DEPARTURE PREVENTION SYSTEM
in der Spur bleiben
nicht aus der Spur kommen
wieder in die Spur kommen
zusätzliche Lenkmomente zur Reduktion kleinerer Lenkkorrekturen während des normalen Fahrens
visuelle, akustische oder haptische Warnung bei drohendem Spurabkommen
Reflexe?
Komfortsystem
Sicherheitssystem
lösen schnell und reliabel das richtige Verhalten aus
Gefahrenabwehrsystem
Reflexe 7
„zweckgerichtete, stereotype, unwillkürliche Reaktionen auf einen bestimmten Reiz unter gleich bleibenden Bedingungen, die willentlich nicht unterdrückbar sind“ (vgl. Lehmann-Horn, 2007)
automatisch, sehr schnell (Latenzzeiten von 20-120 ms) wiederholbar universell auslösbar bedingt modulierbar Verarbeitung einfacher Reflexe im Rückenmark, geringe Beteiligung höherer Zentren
schnell und reliabel!
Was für ein Reflex? 8
erste Frage:
zweite Frage:
durch welche Reize kann diese Reaktion ausgelöst werden?
dritte Frage:
welche Reaktion soll ausgelöst werden?
lassen sich diese Reize herstellen?
vierte Frage:
welche weiteren Reaktionen werden ausgelöst?
Das Prinzip von ReflektAS 9
1.
Kritische Situation
2.
Ruck am Lenkrad
3.
Reflektorische Lenkbewegung
4.
Kompensationsreaktion
Orientierungsreaktion Erhöhtes arousal 1.
Fahrer droht von der Spur abzukommen
2.
Ein kurzer kräftiger Ruck in Richtung des Abkommens wird auf das Lenkrad gegeben
3.
Reflektorische Lenkreaktion entgegen dem Ruck wird ausgelöst, damit einher gehen eine Orientierungsreaktion nach vorne und ein erhöhtes arousal (physiologische Erregung)
4.
Es folgt eine kompensatorische Lenkbewegung, um die Fahrtrajektorie zu stabilisieren
Die empirischen Untersuchungen zu ReflektAS (Kullack, 2009) 10
Stimulus
Reaktion
Ruck am Lenkrad
Lenkreflex
Moderator zweiter Ordnung Geschwindigkeit
Kontext als Moderator Streckenführung Windrichtung
Was für ein Reiz? 11
Variation des Stimulus
Reaktionsparameter als abhängige Variablen
Häufigkeit des Abkommens
Integral des Abkommens über die Zeit
Weite des Abkommens Dauer des Abkommens
Reaktionszeit des Fahrers Reaktionszeit des Fahrzeugs
Stärke des ersten Reflexes
15 verschiedene Auslegungen, erster und letzter Eingriff gleich 16 Bedingungen
Selektion eines adäquaten Reizes 12
Welche Konsequenzen spiegeln die Werte wider? Auslegungen 3,5_350, 2_150 und 4_300 zeigten hinsichtlich der ausgewählten gewichteten Parameter die besten Ergebnisse
Bedingung
Anzahl Abkommen gesamt
Dauer [s]
Weite [m]
Integral [m*s]
RT Fahrer
RT Fahrzeug
1,5_150
4
2,96
0,24
0,43
0,05
1,41
2_200
10
1,25
0,12
0,15
0,06
1,30
2,5_250
6
2,21
0,29
0,48
0,07
1,23
3_300
9
2,92
0,26
0,70
0,06
1,42
3,5_350
8
2,10
0,22
0,36
0,06
1,21
2_150
7
1,12
0,13
0,20
0,06
1,49
2,65_200
6
2,63
0,35
0,83
0,07
1,20
3,3_250_1
9
1,64
0,33
0,17
0,07
1,39
3,3_250_2
8
1,29
0,29
0,06
0,06
1,35
4_300
8
1,41
0,17
0,18
0,07
1,12
4,95_350
10
2,05
0,26
0,40
0,07
1,39
3_150
10
1,61
0,32
0,38
0,07
1,05
4_200
8
1,86
0,32
0,56
0,07
1,42
5_250
4
2,60
0,43
0,83
0,06
0,97
6_300
11
2,82
0,32
0,55
0,07
1,81
7_350
10
1,86
0,18
0,37
0,08
1,52
Was für Reaktionen? 13
Identifikation von drei Reaktionstypen
Reaktionstypen
Reaktionszeit des Fahrers [s]
14
(1)
(2)
(3)
0,7
Häufigkeit
3%
33 %
58 %
0,6
RT Fahrer (s)
0,23
0,07
0,06
0,5
RT Fahrzeug (s)
2,19
1,65
1,1
Stärke erster Reflex (°)
-5
-5,15
-5,1
0,4 0,3 0,2
0,1 0,0
Reaktionstyp 1
Reaktionstyp 2
Reaktionstypen
Reaktionstyp 3
Reaktionstyp eins unterschied sich signifikant von Reaktionstypen zwei und drei (F(1, 369)=251,90; p<0,05) Reaktionstyp zwei unterschied sich nicht signifikant von Reaktionstyp drei (F(1, 369)=0,155; p>0,05)
Welchen Einfluss hat der Kontext als Moderator auf die Beziehung zwischen Stimulus und Reaktion? 15
Stimulus
Reaktion Geschwindigkeit
Kontext
Freie Wahl der Geschwindigkeit
Ruck konstant: 4_300 Kurven unterschiedliche Abkommensrichtungen experimentell manipuliertes und spontanes Abkommen unterschiedliche Zweitaufgaben
Zweitaufgaben 16
„Ball“
„Wird der Ball größer oder kleiner?“
„Mathe“
„Ist die vorgeschlagene Lösung richtig oder falsch?“
es ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Zweitaufgaben beide stellen eine Ablenkungsbedingung dar
Reaktionsmuster bei geradem Streckenverlauf 17
Abkommen nach links (experimentell)
Abkommen nach rechts (experimentell)
Reaktionsmuster in Linkskurven 18
Abkommen nach links (experimentell)
Abkommen nach rechts (experimentell)
Reaktionsmuster in Rechtskurven 19
Abkommen nach links (experimentell)
Abkommen nach rechts (experimentell)
Welchen Einfluss hat die gefahrene Geschwindigkeit auf den moderierenden Einfluss des Kontextes? 20
Stimulus
Reaktion Geschwindigkeit
Kontext
Zweitaufgaben 21
„Ball“
„Wird der Ball größer oder kleiner?“
„Mathe“
„Ist die vorgeschlagene Lösung richtig oder falsch?“
es ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Zweitaufgaben beide stellen eine Ablenkungsbedingung dar
Geschwindigkeit variiert zwischen den Streckenführungen 22
30
Kontrast Geraden versus Linkskurven und Rechtskurven wurde signifikant (t=6,591; df=66; p<0,001) Kontrast Linkskurven gegen Rechtskurven wurde ebenfalls signifikant (t=2,444; df=66; p=0,017)
25
Geschwindigkeit [m/s]
20
15
10
5
0 Gerade
Linkskurve
Streckenführung
Rechtskurve
Geschätztes Integral des Abkommens über die Strecke 23
Geraden
Kurven 20
Geschätztes Integral über die Strecke [qm]
Geschätztes Integral über die Strecke [qm]
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
Windrichtung links Windrichtung rechts
16 14 12 10 8 6 4 2 0
links
rechts
Linkskurve
Windrichtung
18
t-Test mit korrigierten Freiheitsgraden war nicht signifikant ˆ =0,77) (t=-0,31; df=21; p
Rechtskurve
Kurvenverlauf
keine Varianzenhomogenität, a=1 % Interaktion Windrichtung x Kurvenverlauf war nicht signifikant (F(1, 25)=0,31; ppˆ =0,58), die Haupteffekte ebenfalls nicht ˆ =0,49; (Windrichtung: F(1, 25)=0,49; p ˆ =0,26) Kurvenverlauf: F(1, 25)=1,32; p
Zusammenfassung 24
Auslösung eines Lenkreflexes ist möglich
Bei geeigneter Auslegung des Rucks
geringe Abkommenshäufigkeiten kleines Integral des Abkommens kurze Abkommensdauer geringe Abkommensweite kurze Reaktionszeiten des Fahrers kurze Reaktionszeiten des Fahrzeugs
bei Geraden und Kurven unterschiedliche Reaktionsmuster
die reflektorische Reaktion ist adäquat, schnell und reliabel
25
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr. Frank Eggert Psychologische Methodenlehre und Biopsychologie Technische Universität Braunschweig
[email protected] 0531/391-3146
