Motion-Cueing-Algorithmen für eine realitätsnahe Bewegungssimulation

Fahrsimulatoren mit Bewegungssystemen werden zunehmend bei der Entwicklung neuer Komfort- und Sicherheitssysteme für bodengebundene Fahrzeuge eingesetzt. Da die Testergebnisse valide, d. h. in eine reale Fahrsituation übertragbar sein müssen, sind die Anforderungen an eine realistische Rückmeldung der Fahrzeugbeschleunigungen enorm hoch. Herkömmliche, aus der Flugsimulation stammende Algorithmen zur Steuerung einer Bewegungsplattform haben sich aufgrund der hochdynamischen charakteristischen Eigenschaften von Fahrzeugen als unzureichend erwiesen. Bei der Entwicklung erweiterter oder neuer Konzepte gilt es eine große Anzahl von Limitierungen und Randbedingungen zu beachten. Die größte Herausforderung dabei ist, den Menschen als maßgeblich zu beeinflussendes Objekt beim Entwurf der Bewegungsplattformsteuerung korrekt zu berücksichtigen. Die vorliegende Arbeit liefert zunächst einen umfassenden Überblick über relevante, grundlegende Methoden und verschiedene für die Fahrsimulation verwendete Ansätze. Auf der Basis dieser Erläuterungen sowie der Erkenntnisse aus mehreren eigenen Simulatorstudien werden die unterschiedlichen Einflussfaktoren bei der Darstellung von Fahrzeugbeschleunigungen eingehend diskutiert. Für den speziellen Fall einer Hexapod-Bewegungsplattform und ihren Einsatz im Bereich der Fahrverhaltensforschung sowie zum Test von Fahrerassistenzsystemen werden zwei neue Ansätze vorgestellt, die für diese Randbedingungen konzipiert und optimiert worden sind. Als besonders wichtig hat sich dabei die Reduktion von Phasenfehlern bei der Darstellung der Beschleunigungssignale erwiesen. Eine abschließende Bewertung dieser Ansätze und der darin umgesetzten Weiter- bzw. Neuentwicklungen wichtiger Teilfunktionen zeigt die deutliche Verbesserung hinsichtlich der Realitätsnähe der Bewegungsrückmeldung.