Thomas Rothermel

Predictive motion cueing algorithm for development of interactive assistance systems

Enhanced tools for simulation and test of vehicle components enable to carry out many steps of the vehicle development process in a virtual environment. Driving simulators close the gap between virtual development and on-road test drives. They offer the possibility to experience future powertrain, chassis or aerodynamic components in an early stage of development and allow a virtual evaluation of variants. Due to their steady, on-going development, moving base driving simulators are increasingly integrated into the development process.

Autopilot for Landing Small Fixed-Wing Unmanned Aerial Vehicles with Optical Sensors

An autopilot for landing fixed-wing mini-unmanned aerial vehicles is presented in this paper. The objective was to land at a site, which is defined by three artificial visual markers placed by the operator in a triangular shape. Therefore, the landing can be realized without any map data or previously measured landing coordinates, as well as in the absence of Global Positioning System measurements. A visual-servoing controller has been developed, which uses direct feedback from, at minimum, an inertial navigation system, an airspeed sensor, and camera-image features. The image features are used to reconstruct the approach-path deviations based on the defined triangular marker geometry. The visual-servoing controller is based on strong linearizations, while at the same time being robust, simple to implement, and sufficiently accurate. In the final stage of the landing, the base markers of the triangle leave the camera’s field of view. A single optical marker and two optical-flow sensors are applied to cont...

Adaptive Actuator Fault Detection and Identification for UAV Applications

Abstract In this paper a two step algorithm, based on a simplified linear model of the longitudinal aircraft dynamics is introduced, which allows for reliable detection and identification of actuator faults in small unmanned aerial vehicles (UAVs) with unknown aerodynamic parameters. In the first step, a Kalman filter is used to estimate the pitch rate from elevator deflections. The filter innovation is then used to adapt the elevator control power of the simplified linear model according to the current flight condition. Both, filter innovation and adaptive parameter are then used for detection and identification of different fault modes. The method has been successfully tested with real flight data from a small fixed wing UAV with unknown aerodynamic parameters.

Framework for interactive testing and development of highly automated driving functions

With the emergence of autonomous driving, a rapidly increasing number of new vehicle functions is needed, which must be checked by numerous vehicle tests regarding their functionality. Due to the increasing complexity of these systems, this requires an expanded use of virtual developmental and test methods. Therefore, software environments that enable the generation and implementation of various test cases are needed.

Grundlagen und Methoden

In diesem Kapitel wird eine Ubersicht uber die im weiteren Verlauf dieser Arbeit verwendeten Technologien und Methoden gegeben. Um Anforderungen an die SOL auf funktionaler Ebene abzuleiten wird zunachst auf die Grundlagen der Fahrzeugfuhrung eingegangen. Anschliesend wird die sicherheitsoptimierte Langsfuhrungsassistenz in den Kontext der aktuellen Entwicklungen auf dem Gebiet der Fahrerassistenz und teilautonomen Fahrfunktionen gesetzt.

Die sicherheitsoptimierte Längsführungsassistenz

In diesem Kapitel wird der Entwurf der sicherheitsoptimierten Langsfuhrungsassistenz (SOL) beschrieben. Basierend auf dem in Kapitel 1.2.1 identifizierten Forschungsbedarf werden dafur zunachst die Anforderungen an das zu entwerfende Assistenzsystem definiert. Weiterhin werden in einer Spezifikation des Funktionsumfangs das Gesamtsystemverhalten und die darin enthaltenen Funktionalitaten festgelegt.

Einleitung und Motivation

Der Wunsch nach individueller Mobilitat fuhrt auf den Strasen Deutschlands und Europas zu einem stetig steigenden Verkehrsaufkommen. Besonders in Ballungsgebieten wird bis zum Jahr 2020 eine Zunahme der Gesamtfahrleistung von bis zu 20 % prognostiziert [1]. Mit ansteigendem Verkehrsaufkommen in urbanen Gebieten steigt unter anderem das Potential fur Verkehrsunfalle mit Fusgangerbeteiligung an. Im Jahr 2011 war erstmals seit 1991 wieder eine Zunahme von Unfallen mit Fusgangerbeteiligung zu verzeichnen [2].

Potentialanalyse im Fahrsimulator

Da das in den vorangegangenen Kapiteln vorgestellte Konzept der SOL einen hohen Grad an Fahrerinteraktion aufweist, ist neben der Erhebung des Systemnutzens die Untersuchung der Fahrerakzeptanz von groser Bedeutung. Das Auftreten unterschiedlicher Intentionen von Fahrer und Assistenzsystem kann zu Konfliktsituationen fuhren, deren Losung zu einer Senkung der Fahrerakzeptanz fuhren kann. Um eine aktive Nutzung des Systems durch den Fahrer zu gewahrleisten, wird ein hohes Mas an Fahrerakzeptanz bei gleichzeitig hohem Nutzen gefordert.

Visual Servoing Based Landing Approach Controller for Fixed-Wing MAVs

Abstract Automatic landing is crucial for the usability of future micro aerial vehicle (MAV) systems. This paper introduces a method to land with the help of an inertial navigation system (INS), differential pressure sensor and camera, which is especially tailored for MAVs. The landing area can be easily defined and adapted to local obstacles and the current wind situation by placing three visual markers. The visual markers are detected by the camera and linked to the aircraft using a linearized, state dependent model. The applied control law is compared to existing approaches and tested in both, simulation environment as well as real flight.