Fenja


Driverless

Sophisticated and Fast

Nachdem Fenja als Driverless Fahrzeug bereits 2018 bei der Formula Student Germany in Hockenheim den 4. Platz belegen konnte und bei der Formula Student IMechE in Silverstone den Gesamtsieg errungen hat, galt es in dieser Saison an die bestehenden Erfolge anzuknüpfen.
Mechanical Da es im Wettbewerb für autonome Fahrzeuge erlaubt ist Fahrzeuge länger als eine Saison zu nutzen, wurde am Anfang der Saison entschieden Fenja eine dritte Saison einzusetzen. Dadurch wurde mehr Zeit geschaffen, um sich bei der Weiterentwicklung des Fahrzeuges auf einzelne Komponenten zu konzentrieren und diese dafür stark zu verbessern.

LenkungFür Fenja entschied man sich, eine komplette Neuentwicklung der Lenkung vorzunehmen. Zur Ermittlung der benötigten Lenkkräfte wurde Fenja im Herbst mit einem Messfahrwerk und Dehnungsmessstreifen ausgestattet, um die reell auftretenden Fahrwerks- und Lenkkräfte zu messen und die Simulationen zu validieren. Die neue, auf einem bürstenlosen Gleichstrommotor basierende Lenkung, konnte die Anforderungen voll und ganz erfüllen und hat entscheidend zu den Erfolgen der Saison beigetragen.

Emergency Brake SystemDas vom Reglement vorgeschriebene Notbremssystem wurde 2019 erheblich verbessert, das Notbremssystem des Fahrzeuges wird ausgelöst sobald unser Shutdown-Circuit unterbrochen wird. Dabei betätigt ein Pneumatikzylinder das Bremspedal. Im vergangenen Jahr wurde der Druck im Pneumatiksystem über einen, im Fahrzeug integrierten, Kompressor hergestellt. Um Gewicht zu sparen wurde dieser durch einen Drucklufttank ersetzt, welcher für einen Pneumatikdruck von 200 bar ausgelegt ist. Einmal aufgepumpt reicht der Druck mehrere Bremsungen.

AeropaketZugunsten einer verbesserten Sicht für die Sensorik wurde auf den Front- und Heckflügel verzichtet.

Autonomous System

Simultaneous Localization and MappingIm letzten Jahr setzten wir zur Lokalisierung des Fahrzeuges noch auf DGNSS – ein hochgenaues Satellitenbasiertes Lokalisierungssystem. Ein Abbrechen der Satellitenverbindung während der dynamischen Events erwies sich in der Vergangenheit als sehr problematisch, weswegen wir beschlossen, dass in dieser Saison das Fahrzeug nichtmehr auf eine äußere Verbindung zur Lokalisierung angewiesen sein darf. Im Rahmen einer Masterarbeit wurde während des Winters ein Partikelfilter basierter SLAM Algorithmus in das Fahrzeug integriert, welcher uns eine sehr zuverlässige Lokalisierung erlaubt.

CLCDer LiDAR Sensor liefert uns genaue Positionen der Hütchen, welche die Fahrbahn markieren. Allerdings sind aus seinen Daten nicht direkt die Farben der Hütchen erkennbar und somit ungewiss, um welche Fahrbahnbegrenzung es sich handelt. Im letzten Jahr wurde die Farbe aus Kamerabildern extrahiert, allerdings ist die Reichweite der Kameras wesentlich kleiner als die des LiDARs. Ein vollkommen selbstentwickler Algorithmus, der Cone Lane Connector (CLC), ermöglicht uns die Farben der vom LiDAR erkannten Hütchen zu bestimmen. Diese Maßnahme erhöhte die Gesamtreichweite unseres Erkennungssystems von 8 Metern auf über 75 Meter.

Künstliche IntelligenzFalls der CLC gerade keine Hütchen erkennen kann, setzten wir als Rückfalllösung weiterhin auf die Sensordatenfusi-on aus Kamera- und LiDARdaten. Dabei haben wir das letztjährige Kamerasystem, welches mit Hilfe der generalisierten Houghtransformation Hütchen aus Bildern erkennt, um ein zweites, redundantes System erweitert. Dieses bezieht Daten aus einer stereoskopischen Kamera und verarbeitet diese mit Hilfe einer künstlichen Intelligenz. Diese KI übertrifft dabei das alte Erkennungssystem in Hinblick auf schlechte Lichtverhältnisse und problematische Hütchenerkennung auf große Distanz.

Technische Daten
Leistungsdaten
Leistung 4x 12.3 kW
Max. Drehmoment 4x 287 Nm
Von 0-100 km/h 2,7 Sekunden
Gewicht 236,5 kg
Kameras 2x Basler Dart, 1x Bosch SVC
LiDAR Velodyne VLP-16 HiRes
Ground Speed Sensor Kistler Correvit SFII
Events

Formula Student EastBei der Fomula Student East im ungarischen Zalaegerszeg konnten wir mit Fenja in vollem Umfang überzeugen. Neben dem dem besten Abschneiden der Vereinsgeschichte in allen statischen Disziplinen, konnte auch das erste Mal in der Vereinsgeschichte ein autonomes Fahrzeug alle dynamischen Disziplinen erfolgreich abschließen. Dabei wurden der 2.Platz im Engineering Design, Trackdrive, Autocross und in der Efficiencywertung erzielt. Im Skidpad, der liegenden Acht, wurde der 1. Platz erzielt. Die Erfolge aus den Einzeldisziplinen haben uns in der Gesamtwertung auf den 2. Platz gebracht. Im Gesamten blicken wir auf ein sehr erfolgreiches Event zurück. In der Zeit zwischen den Events wurde sich auf den Accelerationwettbewerb konzentriert, um auch diesen in Tschechien mit einem Podiumsplatz abschließen zu können.

Formula Student Germany Zwei Tage vor Beginn des prestigeträchtigsten Formula Student Events der Welt auf dem Hockenheimring in Baden-Würtenberg ereilte uns die Nachricht, dass auch wir dieses Jahr wieder teilnehmen dürfen. Unter unlgaublichem Zeitdruck hat das Team daraufhin Fenja fertig gemacht, um auch bei der Formula Student Germany überzeugen zu können. Angekommen in Hockenheim starteten nach dem Pitbezug sofort die technischen Abnahmen, welche wir nach 3 Tagen mit erfolg abschlossen.

Vor den dynamischen Disziplinen ging es an die statischen: In der Businnes Plan Presentation stellten wir unsere Geschäftsidee, eine Freizeitrennstrecke bei der unerfahrene Fahrer durch das autonome System unterstützt werden, vor Vertretern aus der Industrie vor. Dabei konnten die Idee die Judges überzeugen und wir erzielten den 7. Platz. Beim Cost and Manufacturing Event galt es zu beweisen in wie fern wir die Kosten die beim Bau unseres Fahrzeuges entstehen einschätzen können, hierbei landeten wir am Ende auf Platz 13. Leider war es uns, aufgrund der sehr späten Qualifikation für das Event, nicht erlaubt beim Engineering Design Event anzutreten, trotzdem wurde uns die Möglichkeit eingeräumt, das Fahrzeug und unsere Konzepte einer Jury vorzustellen und Feedback zu erhlaten. Bei den dynamischen Disziplien schafften wir es zeitlich leider nicht mehr am Skidpad teilzunehmen. Am nächsten Tag traten wir allerdings erfolgreich beim Acceleration Event an. Mit einer Zeit von 4.056 Sekunden für die 75 Meter lange Strecke brachen wir unseren Vereinsinternen Rekord und schafften es mit einem 2.Platz auf das Podium. Am Nachmittag bestritten wir den Autocross, welchen wir aufgrund eines Fehlers in der Hardware nicht abschließen konnten. Trotzdem konnten wir während der halben Runde die wir fuhren genug Daten sammeln um für den darauffolgenden Trackdrive am folgenden Tag eine Karte anhand derer unser Fahrzeug navigieren konnte. Auf dem Trackdrive Event selbst waren wir eins von nur 3 Teams, welche die 10 Runden durchgefahren sind, folglich landeten wir wieder mit einem 3. Platz auf dem Podium.

In der Gesamtwertung konnten wir hierbei, trotz der fehlenden Punkte im Engineering Design, den 4.Platz des letzten Jahres erfolgreich verteidigen. Direkt nach der FSG fuhr unser Team anschließend nach Most um dort bei der Formula Student Czech anzutreten.

Formula Student Czech Bei der Formula Student Czech auf dem Autodrom Most, hinderte uns ein technischer Fehler im Akkumulator an der Teilnahme an den dynamischen Disziplinen. Nichts desto trotzdem haben wir in den Statics alles gegeben. Hierbei verhalfen uns ein dritter Platz im Cost Report und im Bussiness Plan, sowie unser Gesammtsieg im Engineering Design Event am Ende trotzdem noch den 3.Platz zu erreichen.


Nach den Strapazen von 4 Events kehrte unser Team dann erschöpfft aber zufrieden nach Augsburg zurück. Zu Hause angekommen können wir auf eine äußerst erfolgreiche Saison zurückblieben. Wobei der 2. Platz in Ungarn uns als besonderes Highlight noch lange in Erinnerung bleiben wird. Letzlich Danken wir noch all unseren Freunden, Familien und Bekannten dafür, dass sie uns immer Tatkräftig unterstützt haben.
Fazit Nach drei Saisons Höchstleistung verabschiedenden wir unser bisher erfolgreichstes Fahrzeug Fenja in die wohl verdiente Rente. Wir hoffen nächstes Jahr mit Zapp Driverless an die Erfolge der bisherigen Saisons anknüpfen zu können.