核心概念
Ein robuster, beobachterbasierter Ansatz zur Verwendung von Umgebungsbarrierefunktionen wird vorgestellt, um die Sicherheit von Steuerungssystemen in dynamischen Umgebungen mit beweglichen Hindernissen zu gewährleisten. Dieser Ansatz reduziert die Konservativität im Vergleich zu Ansätzen, die den Schlimmstfall berücksichtigen, indem er einen Zustandsbeobachter für Hindernisse in das Design der Umgebungsbarrierefunktion integriert.
摘要
Die Studie präsentiert einen robusten, beobachtergestützten Ansatz zur Verwendung von Umgebungsbarrierefunktionen (ECBF) für sicherheitskritische Steuerungen in dynamischen Umgebungen mit beweglichen Hindernissen.
Der Hauptbeitrag ist die Entwicklung einer beobachtergestützten, robusten ECBF, die die Messunsicherheiten bei der Wahrnehmung der Umgebung berücksichtigt, aber gleichzeitig konservativer ist als Ansätze, die den Schlimmstfall annehmen.
Der Regler wird durch Lösen eines quadratischen Optimierungsproblems berechnet, was eine effiziente Lösung ermöglicht. Die Wirksamkeit des Verfahrens wird anhand einer Fallstudie zum sicheren Spurwechsel eines autonomen Fahrzeugs in einer dynamischen und unsicheren Umgebung demonstriert.
Im Vergleich zu einem nominalen ECBF-Ansatz und einem robusten ECBF-Ansatz zeigt der vorgeschlagene Ansatz eine höhere Sicherheit, geringere Eingangssignale und eine effizientere Berechnung.
統計資料
Die Messunsicherheit der Hindernisposition wird mit einem Maximalfehler von 0,2 m angenommen.
Die Messunsicherheit der Hindernisgeschwindigkeit wird mit einem Maximalfehler von 0,2 m/s angenommen.
引述
"Der vorgeschlagene Ansatz nutzt die beobachteten Umgebungszustände anstelle der direkt gemessenen Zustände, die vergleichsweise größere Unsicherheiten aufweisen."
"Der vorgeschlagene Ansatz, der auf der Lösung eines quadratischen Optimierungsproblems basiert, übertrifft den robusten ECBF-Ansatz, der ein SOCP-Problem löst, auch in Bezug auf die Rechenzeit."