Das Design von leistungsstarken Zustandsschätzern für zukünftige autonome Fahrzeuge stellt eine herausfordernde Aufgabe dar aufgrund der steigenden Systemkomplexität und der Forderung nach Betriebssicherheit. In dieser Schätzer-Anwendung wird ein Fahrzeug-Zustandsbeobachter untersucht mit Schwerpunkt auf Schätzung der Fahrzeugposition, des Gierwinkels, der Gierrate und der Geschwindigkeit – diese Größen sind notwendig für die Pfadfolgeregelung und die Fahrzeugdynamikregelung autonomer Fahrzeuge. Die Synthese des Fahrzeug-Beobachtermodells ist ein Kompromiss zwischen Modellierungskomplexität und Leistungsfähigkeit. Zur Bewältigung von Fahrzeugstillstandssituationen bietet das entwickelte Zustandsschätzer-Framework eine automatische Funktion zur Ereignisbehandlung. Darüber hinaus können durch einen effizienten Nullstellen-Such-Algorithmus kartenbasierte Informationen bezüglich der momentanen Straßenbegrenzung bestimmt werden. Ein erweiterter Moving-Horizon-Zustandsschätzalgorithmus ermöglicht die Einbeziehung von verzögerten Messdaten mit niedriger Bandbreite des Global Navigation Satellite Systems – dabei werden auch Messungen außerhalb der des aktuellen Abstastschrittes mit einbezogen – und die Beschränkung der Änderungen der Fahrzeugposition durch Kenntnis der Straßenbegrenzung. Dieser Ansatz wurde erfolgreich beurteilt in einer umfassenden Fallstudie mit realen Versuchsdaten aus Fahrzeugtestfahrten, wie in der unteren Abbildung dargestellt.
Ein weiterer wichtiger Faktor für eine stabile Gesamtfahrzeugregelung (VDC) ist der tatsächliche maximale Reibungskoeffizient zwischen Reifen und Straße (tire to road friction coefficient, TFC), der deshalb geschätzt werden muss. Der TFC bestimmt in erheblichem Maße die fahrdynamischen Grenzen eines Fahrzeugs und ist von zentraler Bedeutung für sichere Längs- und Querführung. Ohne korrekte Information bezüglich des TFC können selbst modernste Fahrzeugdynamikregelungssysteme das Fahrzeug in kritischen Situationen nicht mehr stabilisieren. Aus diesem Grund forscht das Institut derzeit an robuster Schätzung des TFC mithilfe vielfältiger ADAS-Sensoren und leistet damit einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Fahrsicherheit.