Universität der Bundeswehr München: AtheneForschung
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Potenzial eines Griffkraft messenden Lenkrades als Sensor innerhalb sicherheitsorientierter Fahrerassistenzsysteme
Get PDFDie hier vorgelegte Arbeit hatte zum Ziel, die Verwendung haptischer Fahrereingaben zur Detektion von Gefahrensituationen in Ihrem Spektrum zu erweitern. Es sollte untersucht werden, ob kritische Situationen im Straßenverkehr mit einer Erhöhung der am Lenkrad aufgebrachten Griffkraft einhergehen, um diese Information mit bestehenden Messgrößen zu fusionieren und zu einer verbesserten Klassifikation von Notsituation zu verwenden
Radio Science Experiment Data Analysis in the framework of the ESA Missions “Venus Express" and “Rosetta"
Get PDFOccultation measurements exploit an observational geometry in which the spacecraft to Earth communication link is interrupted by the planet itself. Coherent, high-rate (100 ksamples/s) sampling of the down-converted RF incoming signal enables the OL receiving system to safeguard the high dynamics (up to 2 kHz/s) of the weak signals (attenuation > 50dB) emerging from the deep layers of the Venus atmosphere. The purpose of the developed software package, the Open-Loop data processing software (OL SW), is to extract the information embedded in noise by means of an iterative strategy. Essential skill of the OL SW is the progressive reduction of the signal bandwidth while at the same time maintaining high time resolution of the data. This implies high spacial resolution of the sounded media (i.e., the Venus atmosphere) and the capability of resolving effects of multipath propagation
Untersuchungen zur Genauigkeit der mit Wasserdampfradiometern gemessenen troposphärischen Laufzeitverzögerungen sowie deren Auswirkung auf die präzise Höhenbestimmung mit GNSS
Get PDFAtmosphärischer Wasserdampf: für das menschliche Auge unsichtbar und doch eines der wichtigsten atmosphärischen Treibhausgase. Sein Beitrag zum natürlichen Treibhauseffekt liegt bei etwa 60 Prozent, womit er eine wichtige Rolle für den Klimawandel spielt. In der Atmosphäre, speziell in der Troposphäre, findet ein Großteil der für unser Wetter und Klima wichtigen Prozesse statt. Doch nicht nur unser Klima wird durch die Vorgänge in der Atmosphäre beeinflusst, auch Radiosignale, die von Satelliten ausgesendet werden und anschließend die Atmosphäre durchlaufen, werden durch die dort stattfindenden Abläufe nachhaltig beeinflusst. Neben weiteren, die Qualität beeinflussenden Faktoren wie ionosphärische Einflüsse, Mehrwege- und Auflasteffekte, stellt vor allem die troposphärische Laufzeitverzögerung eine der Hauptfehlerquellen bei der hochpräzisen Positionierung mit Satellitensignalen dar. Für wissenschaftliche Anwendungen im Millimeter und Submillimeterbereich lässt sich der Einfluss des feuchten Anteils der troposphärischen Laufzeitverzögerung, sprich des Wasserdampfgehalts, auch heute noch immer nicht ausreichend exakt modellieren. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Bestimmung des feuchten Anteils der troposphärischen Laufzeitverzögerung mit Wasserdampfradiometern, welche hierfür eine direkte und unabhängige Methode darstellen, sowie der Auswirkung der troposphärischen Laufzeitverzögerungen auf die präzise Höhenbestimmung mit Hilfe von GNSS (Global Navigation Satellite System). Zunächst beschreibt die Arbeit die wichtigsten Aspekte der troposphärischen Laufzeitverzögerung und geht dabei auf die heute gängigen Modelle und Abbildungsfunktionen zur Modellierung derselben ein. Neben der Modellierung besteht die Möglichkeit, die troposphärischen Laufzeitverzögerungen aus den vorliegenden GNSS-Messdaten im Rahmen einer Ausgleichung zur Bestimmung von Lage- und Höhenkoordinaten mit zu schätzen. Auch diese Art der Bestimmung troposphärischer Laufzeitverzögerungen wird erläutert und mögliche Ansätze für unterschiedliche Anwendungen in Abhängigkeit der vorliegenden Datensätze werden aufgezeigt.Atmospheric water vapour: invisible for the human eye and nevertheless one the most important atmospheric greenhouse gases. Its contribution to the natural greenhouse effect is approximately 60 per cent, whereby it plays a decisive role in the climate change. In the atmosphere, particularly in the troposphere, a majority of the important processes for our weather and climate takes place. But not only our climate is affected by the occurrences in the atmosphere, also radio signals, which are transmitted by satellites and which afterwards travel through the atmosphere, are strongly affected by the processes taking place there. Besides further factors, which affect the quality of those signals, like ionospheric influences, multipath and loading effects, the tropospheric propagation delay is one of the main error sources in precise satellite point positioning nowadays. For scientific applications which claim an accuracy down to the millimeter or submillimeter, the influence of the wet part of the tropospheric propagation delay (that is the water vapour content) still cannot be modelled with sufficient accuracy. This thesis deals with the determination of the wet part of the tropospheric propagation delay with water vapour radiometers, which represent a direct and independent method therefor, as well as it deals with the effect of tropospheric propagation delays on precise height determination by GNSS (Global Navigation Satellite System). First, the thesis describes the main aspects of tropospheric propagation delay and thereby commits itself to currently used models and mapping functions in this regard. Apart from modelling, there is the possibility of estimating the tropospheric propagation delays in the context of an adjustment of the available GNSS data for determining position and height coordinates. This kind of determination of tropospheric propagation delays is described, too, and possible approaches for different applications in dependence of the available data records are pointed out
Optimierung der Rechenleistung pro Fläche von Prozessorarchitekturen durch Rekonfiguration von Funktionseinheiten
Get PDFViele eingebettete Systeme, wie Smartphones, PDAs, MP3-Player und zahlreiche weitere, werden zur Miniaturisierung, Kostenreduktion und Steigerung der Robustheit zunehmend als System-on-a-Chip, also auf nur einem Stück Silizium, gefertigt. In solchen Systemen arbeiten sowohl Prozessoren und Speicher, wie auch mannigfaltige andere Peripherieeinheiten, welche spezialisierte Aufgaben des jeweiligen Einsatzgebietes des Systems übernehmen. Einige dieser Einheiten sind jedoch nicht durchgängig im Einsatz, wie beispielsweise ein GSM-Modulator bei Smartphones oder ein Hardware MPEG-Dekoder im PDA. Aufgrund der benötigten Flexibilität und des einfacheren Entwurfsprozesses wird es zunehmend populärer, Systems-on-a-Chip mit Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), frei programmierbaren Logikbausteinen, zu realisieren. Aktuelle Bausteine erlauben dynamische partielle Rekonfiguration. Sie können also Teile ihrer Logik ersetzen, während andere weiter in Betrieb bleiben. Die Ressourcen nicht aktiver Einheiten des Systems können somit dynamisch für andere Zwecke benutzt werden. Diese Arbeit schlägt eine Prozessorarchitektur vor, deren Rechenleistung sich durch zeitlich variable Hinzunahme und Abgabe von zur Verfügung stehenden Ressourcen der programmierbaren Logik anpasst. Zusätzliche Ressourcen werden, um dies zu erreichen, durch zusätzliche Funktionseinheiten für den Prozessor belegt. Deren Einbindung in die Berechnungen wird durch parallel ausführbare, den Prinzipien des Explicitly Parallel Instruction Computings genügende Instruktionen erreicht. Werden die belegten Ressourcen des Prozessors an anderer Stelle wieder benötigt, werden schrittweise Funktionseinheiten abgetreten, bis ein Minimum an Rechenleistung des Prozessors erreicht ist. Durch diesen Ansatz werden die zeitweise ungenutzten Ressourcen des Prozessors sinnvoll verwendet. Zudem bietet die vorgeschlagene Architektur die Fähigkeit, sich selbst an die auszuführenden Berechnungen anzupassen und sie somit schneller auszuführen. Ziel dieser Arbeit ist es, eine solche Klasse neuer Prozessoren zu definieren, ihren möglichen Nutzen zu quantifizieren und ihre technische Umsetzbarkeit nachzuweisen. Die mögliche Beschleunigung durch eine solche Architektur wird durch simulative Zuordnung von Befehlen potentieller Traces von Programmen auf Funktionseinheiten ermittelt. Die technische Machbarkeit des Ansatzes wird durch prototypische Implementierungen der kritischen Elemente der Architektur, vor allem im Bereich der partiellen Rekonfiguration von FPGAs, gezeigt
Erfassung der feinmotorischen Performanz beim On-Orbit Servicing mittels Telemanipulation und Unterwassersimulation
Get PDFBei einer großen Anzahl von Montagetätigkeiten hängt der Erfolg oder die Qualität des Resultates nicht zuletzt von der Güte der feinmotorischen Leistung des Bearbeiters ab. Dies bezieht sich nicht nur auf Tätigkeiten auf der Erde, sondern auch auf den extraterrestrischen Raum. Gerade im Bereich des On-orbit-Servicing und damit bei Reparaturen und Montagetätigkeiten im Orbit wird die Performanz der Menschen durch die widrigen äußeren Umstände beeinflusst. Dabei sind
Fehler in dieser Umgebung nicht selten mit Gefahren für die beteiligten Personen verbunden. Neben den starken Temperaturschwankungen, dem Vakuum sowie der Mikrogravitation herrschen im Orbit hohe Konzentrationen an belastender Strahlung. Aus diesen Gründen ist der Mensch
während entsprechender Außenbordeinsätze mit besonderen Raumfahrtanzügen, den sogenannten Extravehicular Activity Spacesuits (EVA Spacesuits), ausgestattet (Thomas, 2006). Diese Anzüge bieten zwar einerseits Schutz vor den widrigen Bedingungen im All, schränken den Menschen jedoch andererseits in seiner Beweglichkeit und seinem Blickfeld ein. Neben dieser Einschränkung wirkt die ungewohnte Mikrogravitation zusätzlich beeinträchtigend auf den Organismus und den menschlichen Bewegungsapparat (Parrish, 1999; Thomas, 2006). Diese Einschränkungen
können zu Einbußen hinsichtlich der feinmotorischen Leistung bei den entsprechenden Montage- und Reparaturtätigkeiten im Orbit führen. Zusätzlich sind die kostenaufwendigen und
zeitintensiven Außenbordeinsätze trotz weitreichender Vorsichtsmaßnahmen nach wie vor mit einem erheblichen Sicherheitsrisiko für den Menschen verbunden. Aus diesem Grund wird nach Alternativen und Unterstützungsmöglichkeiten für die entsprechenden Außenbordeinsätze von Astronauten1 gesucht (McCain, 1991).Eine Möglichkeit zur Unterstützung von Astronauten beim On-orbit-Servicing könnten die Telemanipulationssysteme darstellen (King, 2001). Diese Systeme bestehen grundsätzlich aus einem Operator, einem Rechnersystem und einem Teleoperator (Hung, 2003). Durch diesen Aufbau können Aktionen in einer entfernten Umgebung durchgeführt werden. Folglich könnten mithilfe entsprechender Telemanipulationssysteme Reparaturen und Wartungsarbeiten vorgenommen werden, ohne dass ein Mensch direkt vor Ort in der entfernten Umgebung physisch präsent sein muss. Bereits während der Robotik-Komponenten-Verifikation auf der Internationalen Raumstation (ROKVISS) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Kooperation mit der Europäischen Weltraumbehörde (ESA) konnte ein Telemanipulationssystem seine Raumfahrttauglichkeit unter Beweis stellen (Albu-Schäffer, 2006). Eine Grundlage für diesen Aufbau lieferte der DLR-Leichtbauroboter. Diese Roboter finden in mehreren Telemanipulationssystemen Verwendung. Eine nähere Betrachtung entsprechender Telemanipulationssysteme im Hinblick auf ihre Tauglichkeit, Astronauten beim On-orbit-Servicing zu unterstützen, ist daher sinnvoll. Dabei sollte darauf hingewiesen werden, dass die Telemanipulationssysteme ihrerseits Faktoren aufweisen, die die Performanz des Benutzers beeinträchtigen
könnten, z. B. eine Zeitverzögerung bei der Datenübertragung (Keshavarzpour, 2008)
Towards faster numerical solution of Continuous Time Markov Chains stored by symbolic data structures
Get PDFThis work considers different aspects of model-based performance- and dependability analysis. This research area analyses systems (e.g. computer-, telecommunication- or production-systems) in order to quantify their performance and reliability. Such an analysis can be carried out already in the planning phase, without a physically existing system. All aspects treated in this work are based on finite state spaces (i.e. the models only have finitely many states) and a representation of the state graphs by Multi-Terminal Binary Decision Diagrams (MTBDDs). Currently, there are many tools that transform high-level model specifications (e.g. process algebra or Petri-Net) to low-level models (e.g. Markov chains). Markov chains can be represented by sparse matrices. For complex models very large state spaces may occur (this phenomenon is called state space explosion in the literature) and accordingly very large matrices representing the state graphs. The problem of building the model from the specification and storing the state graph can be regarded as solved: There are heuristics for compactly storing the state graph by MTBDD or Kronecker data structure and there are efficient algorithms for the model generation and functional analysis. For the quantitative analysis there are still problems due to the size of the underlying state space. This work provides some methods to alleviate the problems in case of MTBDD-based storage of the state graph. It is threefold:
1. For the generation of smaller state graphs in the model generation phase (which usually are easier to solve) a symbolic elimination algorithm is developed.
2. For the calculation of steady-state probabilities of Markov chains a multilevel algorithm is developed which allows for faster solutions.
3. For calculating the most probable paths in a state graph, the mean time to the first failure of a system and related measures, a path-based solver is developed
Integrales Talsperrenmodell zur Gesamtbewertung von Gewölbemauergeometrien
Get PDFDiese Arbeit beschäftigt sich mit den grundlegenden Randbedingungen bei der Formgebung von Gewölbemauern. Ausgehend von einer historischen Analyse der Entwicklung der Bogenstaumauer wird eine Zusammenfassung der Entstehungsgeschichte dieser Sperrbauwerke betrachtet. Mittels genauer Analyse der modernen Talsperrenformen, welche sich ursprünglich aus Kreisbögen, hinzu Ellipsen, Hyperbeln und Parabeln entwickelt haben, wird ein Zustandsbild der aktuellen Talsperrenplanung dargestellt. Eine kurze Erläuterung der für die Talsperrenstatik maßgebenden Lastfälle und Randbedingungen stellt den Einstieg in die theoretische Thematik der Talsperrenanalyse dar. Ausgehend von den Regellastfällen für den Vorentwurf werden auch weiterführende Belastungsarten behandelt. Im Weiteren werden die Grundgeometrieformen, wie Parabel und Hyperbel in ihrer Definition und Anwendung mathematisch dargestellt. Aus den einzelnen Geometrieformen wird anschließend ein einheitliches Geometriemodell erstellt. Dieses Modell dient der Grundlage für die durchgeführten Analysen. Es wird durch eine möglichst simple und robuste Art der Formdefinition ein Grundstein für die spätere eingehende Betrachtung der geometrischen Abhängigkeiten gelegt. Um Rückschlüsse auf die Eignung einer Talsperrenform ziehen zu können, wird das Geometriemodell mit einem Berechnungs- und Auswertemodell kombiniert. Die damit erreichte volle Parametrisierung eines kompletten Talsperrenmodells ermöglicht eine genaue Analyse von Geometrievariationen, und die damit einhergehende Beurteilung von Änderungen in der Spannungssituation und Standsicherheit. Am Beispiel der in Österreich errichteten 200m hohen Gewölbemauer Kölnbrein (Maltatal) wird die praktische Anwendung der Sensitivitätsanalyse und Parameterstudie demonstriert. Die Sperre Kölnbrein wird geometrisch erfasst und anschließend einer statischen Berechnung unterzogen. Aufbauend auf diese statische Berechnung werden Parametervariationen der Geometrie durchgeführt, und daraus eine Sensitivitätsanalyse erstellt. Eine multidimensionale Bewertung der Analyseergebnisse, sowohl in Bezug auf Spannungen, als auch in Hinblick auf Sicherheiten und Volumen, ermöglicht Aussagen zur errichteten Geometrie. Eine Anpassung der ursprünglichen Talsperrenform, anhand von Ergebnissen der durchgeführten Bewertung, rundet den praktischen Teil der Arbeit ab
Mobility Management in Metropolitan Regions
Get PDFDie zunehmenden Verkehrsprobleme, die vor allem auf den motorisierten Individualverkehr zurückzuführen sind und sich besonders in den wachsenden Metropolregionen manifistieren, verlangen nach komplexen Lösungsstrategien zur Reduzierung des Verkehrswachstums. Gerade auch die Umlandbereiche der Metropolkerne sind zunehmend von den wachsenden Verkehrsproblemen betroffen. Das Handlungsfeld Mobilitätsmanagement, das zur Lösung der Verkehrsprobleme insbesondere auf die individuelle Beratung und Information der Verkehrsteilnehmer zur Förderung einer umweltverträglichen Mobilität setzt, wird in jüngerer Vergangenheit sowohl auf kommunaler als auch auf regionaler Ebene als wesentlicher Maßnahmenbereich neben den klassischen Handlungsfeldern wie Infrastrukturausbau oder Verkehrsmanagement eingesetzt. Wichtiger Teilaspekt des Mobilitätsmanagements ist die zielgruppenspezifische, individuelle Ansprache und Information bzw. Beratung der Verkehrsteilnehmer mittels spezieller Marketinginstrumente. Als Zielgruppe werden im Rahmen der Dissertation Neubürger fokussiert, da aufgrund ihrer veränderten Lebensumstände davon ausgegangen werden kann, dass sie besonders offen für eine neue Verkehrsmittelwahl in ihrem neuen Mobilitätskontext sind und damit Informations- und Anreizinstrumente zur Stabilisierung und Förderung einer umweltverträglichen Mobilität besonders erfolgversprechend eingesetzt werden können. Vor dem Hintergrund des weiterhin zunehmenden regionalen Verkehrs, von dem insbesondere die prosperierenden Metropolregionen betroffen sind, konzentriert sich die vorliegende Arbeit aus räumlicher Sicht auf die Umlandbereiche der Metropolkerne, da diese einerseits in besonderem Maße zu den geschilderten Verkehrsproblemen beitragen und andererseits selbst von diesen betroffen sind. Als Beispielraum wird dazu die Metropolregion München als Wachstumsraum herausgegriffen. Ferner hat sich die Landeshauptstadt München in den letzten Jahren intensiv im Bereich des Mobilitätsmanagements engagiert und als einen festen Bestandteil in ihrer Stadt- und Verkehrspolitik integriert und institutionalisiert. Dabei spielt die Vermarktung alternativer Mobilitätsdienstleistungen eine zentrale Rolle. Ein Leitprojekt der Landeshauptstadt München ist in diesem Zusammenhang das sogenannte „Münchner Neubürgerpaket“. Erste Schritte in Richtung eines regionalen Ansatzes im Sinne eines „Regionalen Neubürgerpakets“ sind bereits unternommen worden, um die Verlagerungspotenziale vom Autoverkehr auf umweltverträgliche Verkehrsmittel räumlich auf die Region zu erweitern. Bisher fehlt es allerdings an institutionellen Strukturen und der flächendeckenden Umsetzung. Vor diesem Hintergrund konzentriert sich die Arbeit auf den Maßnahmenbereich „Regionales Neubürgerpaket“ als ein Handlungsfeld zur Lösung der regionalen Verkehrsprobleme. Dazu werden Potenziale zur konkreten Umsetzung der Maßnahme in den Umlandgemeinden näher untersucht und Vorschläge zur institutionellen und organisatorischen Verankerung der Maßnahme gemacht
Numerische Untersuchung des instationären Strömungs- und Leistungsverhaltens von Verdichterbeschaufelungen bei homogener und gestörter Zuströmung
Get PDFDie vorliegende Arbeit gibt durch detaillierte numerische Untersuchungen Einblick in das hochgradig dreidimensionale, transiente und turbulente Strömungsfeld von Verdichtergittern. Die Strömungssimulationen wurden mit dem Berechnungsverfahren TRACE durchgeführt. Das am Institut für Antriebstechnik des DLR-Köln entwickelte Verfahren ermöglicht eine realistische Simulation von mehrstufigen Turbomaschinen unter Verwendung von blockstrukturierten Rechengittern. Anhand eines ebenen und hoch belasteten Verdichtergitters wurde die periodisch instationäre Nachlauf-Grenzschicht-Interaktion unter Berücksichtigung des laminar-turbulenten Umschlags der Grenzschicht simuliert und mit Messergebnissen verglichen. Die Messdaten wurden am Hochgeschwindigkeitsgitterwindkanal bei turbomaschinentypischen Mach- und Reynoldszahlen gewonnen. Mess- und Simulationsdaten zeigten übereinstimmend, dass die saugseitige Grenzschicht bei homogener Zuströmung einen laminar-turbulenten Umschlag über einer Ablöseblase aufweist. Bei periodisch instationärer Zuströmung offenbart die Ablöseblase ein zeitabhängiges Verhalten und wird gemäß den Messdaten zeitweilig vollständig abgebaut. Als Konsequenz erfolgt der Umschlag während einer Schaufeldurchgangsperiode und in zeitlicher Abfolge über insgesamt drei Transitionsmoden. Dieses multimodale Transitionsverhalten wird von den Simulationen in ähnlicher Weise wiedergegeben. Studien zum Strömungs- und Leistungsverhalten eines hochbelasteten Transsonik-Axialverdichters resultierten aus Strömungssimulationen zu einem einstufigen Verdichterrig. Die Verdichterstufe wurde am Institut für Antriebstechnik des DLR-Köln ausgelegt und experimentell untersucht. Simulation und Messung zeigten für die Auslegungsdrehzahl eine gute Übereinstimmung. Sowohl das Strömungsverhalten, inbegriffen die Stoßposition und Stoßintensität in der Rotorschaufelpassage, als auch das Leistungsverhalten wurden mit geringen Abweichungen zur Messung vorhergesagt. Des Weiteren wurde das Verhalten des Blattspitzenwirbels und der Spaltströmung, abhängig vom eingestellten Betriebspunkt, analysiert. Besonderes Interesse galt der Interaktion von Spaltwirbel und Passagenstoß. In Übereinstimmung mit mehreren Autoren konnte kein Aufplatzen des Spaltwirbels beim Passieren der Stoßfront beobachtet werden. Vielmehr ist bei zunehmender aerodynamischer Belastung eine Intensivierung der Spaltströmung unmittelbar stromauf des Passagenstoßes zu beobachten. Eine signifikante Blockage der Hauptströmung nahe der Druckseite der benachbarten Rotorschaufel ist die Folge. Zur Untersuchung des Einflusses von Eintrittsstörungen auf das Strömungsverhalten eines Transsonik-Axialverdichters wurden abschließend Vollkranzsimulationen bei Vorgabe einer Totaldruckstörung durchgeführt. Die Geometrie unterschied sich dabei nur geringfügig von der im vorigen Abschnitt diskutierten Verdichterstufe. Aus Simulations- und Messdaten resultierten bei 85% Auslegungsdrehzahl ähnliche Werte für das Totaldruckverhältnis. Die Umfangsverteilungen von Totaldruck und Totaltemperatur wiesen bei mittlerem Durchsatz ebenfalls eine zufriedenstellende Übereinstimmung mit den jeweiligen Messergebnissen auf. Vergleichbare Resultate ergaben sich auch für die Vielfachsektorauswertung. Hierbei wird für jeden Sektor ein ''Betriebspunkt'' berechnet und im Kennfelddiagramm eingetragen. Simulationen und Messung zeigten, dass in einzelnen Sektoren ''Betriebspunkte'' jenseits der stationären Abreißgrenze vorliegen. Offenbar ist der untersuchte Verdichter in der Lage, bei Vorgabe einer Totaldruckstörung seinen Betriebsbereich kurzzeitig bzw. in einzelnen Schaufelpassagen über die stationäre Abreißgrenze hinaus auszudehnen
Fahrerzustandserkennung zur Optimierung von Spurhalteassistenzsystemen
Get PDFAktuelle Fahrerassistenzsysteme der Längs- und Querführung bleiben immer noch hinter Ihren potentiellen Leistungen zurück. Die Regelung erfolgt derzeit nur über Zustandsgrößen des Fahrzeugs und Sensordaten der Umgebung, lässt den Zustand und die Intentionen des Fahrers aber unberücksichtigt. So zeigen beispielsweise Untersuchungen zur Wirksamkeit von Spurhalteassistenzsystemen, dass in einer Vielzahl der Fälle Warnungen unnötig sind, da der Fahrer ohnehin aufmerksam fährt. Nur durch die Berücksichtigung des Fahrers im Regelkreis Fahrer-Fahrzeug-Umwelt können Warnungen gezielt erfolgen und kann die Wirksamkeit von Assistenzsystemen erhöht werden. Der erste Teil der Dissertation beschäftigt sich generell mit verschiedenen Möglichkeiten einer Echtzeit-Erkennung des Fahrerzustands im Fahrzeug. Im zweiten Teil wird aufbauend darauf speziell das Potential der Adaption von Spurhalteassistenzsystemen an den Fahrerzustand analysiert. Die Fahrerzustandsschätzung wird über drei Ansätze näher betrachtet. Zunächst wird eine Schätzung der Aufmerksamkeitsausrichtung des Fahrers über die Erfassung seiner Augenbewegungen und der Kopforientierung untersucht. Dabei zeigt sich, dass Systeme zur Blickbewegungserfassung viel Potential bieten, dass diese aber noch nicht im automobilen Bereich nutzbar sind. Die Aussagekraft der Kopforientierung hinsichtlich einer Ablenkung des Fahrers wurde in einer eigenen experimentellen Studie im realen Verkehr über eigens entwickelte Algorithmen analysiert. Zwar ist eine solche Erfassung schon heute in Serienfahrzeugen möglich, die Aussagekraft der Daten ist jedoch begrenzt. Eine weitere Möglichkeit zur Erfassung des Fahrerzustands besteht darin, direkt Nebentätigkeiten des Fahrers zu detektieren. Eine eigene Probandenstudie verdeutlicht dabei, dass es schon heute möglich ist, die Ablenkung des Fahrers aufgrund von Bedienhandlungen am Infotainment-System eines Fahrzeugs zu erkennen.
In einem letzten Schritt wird die Erfassbarkeit des Fahrerzustands aufgrund der schon heute in Fahrzeugen verfügbaren Sensorik untersucht. Verschiedene Studien aus der Literatur zeigen auffälliges Lenk- und Spurhalteverhalten abgelenkter Fahrer. Darauf basierend wird mit Hilfe maschinellen Lernens ein Algorithmus zur Fahrerzustandserkennung entwickelt, der eine prinzipielle Verwendbarkeit dieses Ansatzes aufzeigt. Die beschrieben Methoden zur Fahrerzustandserkennung werden im zweiten Teil der Arbeit hinsichtlich einer konkreten Anwendung im Bereich der Spurhalteassistenzsysteme untersucht. Fremde und eigene experimentelle Studien zur adaptiven Parametrierung von Spurhalteassistenzsystemen zeigen, dass diese Anpassungen im realen Straßenverkehr nicht nur zu einer objektiven Verbesserung der Spurhaltung und damit der Verkehrssicherheit führen, sondern dass diese von den Probanden auch positiv beurteilt werden. Für eine Fahrerzustands-adaptive Auslegung von Spurhalteassistenten eignen sich dabei vorrangig Blickbewegungsdaten und die Erfassung von Bedienhandlungen. Schätzungen des Fahrerzustands über Lenkverhalten und die Kopforientierung des Fahrers sind weniger geeignet. Zusammenfassend gibt diese Arbeit somit einen Einblick in Methoden einer Fahrerzustandserfassung im Fahrzeug und zeigt basierend darauf den Akzeptanz- und Sicherheitsgewinn einer Fahrerzustands-adaptiven Auslegung von Spurhalteassistenzsystemen