Verbundprojekt STADT:up - Solutions and technologies for automated driving in town: An urban mobility project; Teilvorhaben: Nutzerzentrierte Interaktionskonzepte, robuste Umgebungserfassung, Situationsanalyse und Planung in komplexen Szenarien und durchgängige automatisierte Fahrt im Stadtverkehr

Abstract

Derzeitiger Stand von Wissenschaft und Technik: Während automatisierte Fahrfunktionen für gut strukturierte Verkehrsumgebungen wie Autobahnen bereits im Serieneinsatz sind, stellt der innerstädtische Verkehr weiterhin eine der größten Herausforderungen für das automatisierte Fahren dar. Begründung/Zielsetzung der Untersuchung: Ziel des Verbundforschungsprojekts STADT:up war die prototypische Realisierung des durchgängig automatisierten Fahrens im Stadtverkehr, um Fahrer dauerhaft von der Fahraufgabe zu entlasten. Hierfür erforschte das Projekt modernste KI-Methoden und datengetriebene Entwicklungsansätze sowie zukunftsweisende Interaktionskonzepte für das automatisierte Fahren in der Stadt. Auf dieser Grundlage wurden im Projekt erlebbare Fahrfunktionen entwickelt, die in herausfordernden Szenarien des innerstädtischen Verkehrs erprobt und demonstriert wurden. Bosch war in STADT:up an den Teilprojekten „Human Factors“ (TP2), „Umfeld und Kontext“ (TP3), „Situationsanalyse und Planung“ (TP4) und „Automatisiertes Fahren“ (TP5) beteiligt. Methode: Gegenstand der Forschungsaktivitäten von Bosch in STADT:up waren: • Entwicklung eines Verfahrens zur situationsspezifischen Bewertung der visuellen Fahreraufmerksamkeit durch die Integra¬tion von Fahrerbeobachtung mit Fahrzeugdaten und Kontextinformationen. Umsetzung in einem Fahrzeugdemonstrator • Entwicklung KI-basierter Verfahren für die videobasierte 360°-Perzeption, die Bird's Eye View-basierte Repräsentation des Fahrzeugumfelds sowie die multimodale Fusion von Kamera- und Radardaten • Entwicklung eines KI-basierten Verhaltensplaners für interaktionsreiche Stadtverkehrsszenarien. Integration in eine hybride Architektur, die durch modellbasierte Einschränkungen ein sicheres und regelkonformes Fahrverhalten gewährleistet • Entwicklung und Erprobung eines Funktionsprototypen für das durchgängig automatisierte Fahren in der Stadt Ergebnis: • Verfahren zur situationsspezifischen Bewertung der visuellen Fahreraufmerksamkeit. Umsetzung in einem Demonstrator • KI-Modell für die Umfelderfassung urbaner Verkehrsumgebungen und die Fusion unterschiedlicher Sensormodalitäten • Hybrider Verhaltensplaner, der eine sichere und gleichzeitig performante Verhaltensplanung für komplexe, interaktions-reiche urbane Szenarien ermöglicht • Prototypische Realisierung einer Fahrfunktion für das durchgängig automatisierte Fahren in der Stadt, die erfolgreich auf einer innerstädtischen Referenzstrecke erprobt und evaluiert wurde Schlussfolgerung/Anwendungsmöglichkeiten: Die Ergebnisse des Verbundforschungsprojekts bilden eine wesentliche Grundlage für die Realisierung und erfolgreiche Markteinführung von automatisierten Fahrfunktionen für den Stadtverkehr mit SAE-Level 2

Current State of Science and Technology: While automated driving functions for well-structured traffic environments like highways are already in series production, inner-city traffic continues to represent one of the greatest challenges for automated driving. Rationale/Objective of the Investigation: The goal of the STADT:up collaborative research project was to develop a prototype for continuously automated driving in urban traffic, in order to permanently relieve drivers of the driving task. To this end, the project investigated state-of-the-art AI methods and data-driven development approaches, as well as cutting-edge interaction concepts for automated driving in the city. Building on this foundation, the project developed tangible driving functions that were tested and demonstrated in challenging inner-city traffic scenarios. Within STADT:up, Bosch participated in the subprojects "Human Factors" (TP2), "Environment and Context" (TP3), "Situation Analysis and Planning" (TP4), and "Automated Driving" (TP5). Approach: The scope of Bosch's research activities in STADT:up included: • Development of a method for the situation-specific evaluation of visual driver engagement by integrating driver monitoring with vehicle data and contextual information. Implementation in a vehicle demonstrator • Development of AI-based methods for video-based 360° perception, bird's-eye-view-based representation of the vehicle environment, and multimodal fusion of camera and radar data • Development of an AI-based behavior planner for highly interactive urban traffic scenarios. Integration into a hybrid architecture that ensures safe and rule-compliant driving behavior through model-based constraints • Development and testing of a functional prototype for continuous automated driving in the city Results: • A method for the situation-specific evaluation of visual driver engagement, implemented in a demonstrator • An AI model for environment perception of urban traffic environments and the fusion of different sensor modalities • A hybrid behavior planner that enables both safe and high-performance behavior planning for complex, highly interactive urban scenarios • The prototypical implementation of a driving function for continuous automated driving in the city, which was successfully tested and evaluated on an inner-city reference route Conclusions/Possible Applications: The results of this joint research project form an essential foundation for the realization and successful market launch of SAE Level 2 automated driving functions for urban traffic