Beispiel 2: Der Abstandsregeltempomat

Das schont die Nerven

Für viele Schülerinnen und Schüler stellt die Technologie des Abstandsregeltempomaten eher noch eine Zukunftsvision dar. In nervigen Verkehrsstaus oder beim Stop-and-Go-Fahren im großstädtischen Verkehr einfach nicht mehr immer bremsen und wieder losfahren zu müssen, schont die Nerven und spart Energie.

Begriffsdefinition "Abstandsregeltempomat"

Ein Blick in die freie Enzyklopädie Wikipedia verrät, dass ein Abstandsregeltempomat erstmals schon 1998 in einem Serienfahrzeug eingebaut war. Es handelt sich bei einem Abstandsregeltempomat um "eine Geschwindigkeitsregelanlage in Kraftfahrzeugen, die bei der Regelung den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug als zusätzliche Rückführ- und Stellgröße einbezieht. In der internationalen Automobilindustrie hat sich der englische Ausdruck Adaptive Cruise Control etabliert (Adaptive Geschwindigkeitsregelung), abgekürzt ACC." (Quelle: Wikipedia)

Abstandsregeltempomat implementieren

Formulierung der Funktionalität

Eine erste Herangehensweise an die Aufgabe, einen Abstandsregeltempomat zu implementieren, besteht darin, seine Funktionsweise umgangssprachlich festzulegen: Wenn der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug größer wird, dann fahre los, bis der Abstand wieder so groß wie zuvor ist. Unmittelbar nach der ersten Formulierung der Funktionalität kann diese Logik in ein Programm für das Intelligent Car umgesetzt werden.

Einstieg in die Programmierung

Die grafische Repräsentation des Programms erleichtert den Einstieg in die Programmierung. Schnell wird ersichtlich, dass zu Beginn des Programms, das heißt mit Starten des Abstandsregeltempomats, anscheinend der aktuelle Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug als Wert gespeichert wird. Anschließen wird permanent geprüft, ob der Abstand größer geworden ist. Ist dies der Fall, so startet das Intelligent Car, fährt los und bremst erst wieder, wenn der Abstand den initialen Abstand unterschritten hat.

Tests und Optimierungen

Es ist am Modell sehr schön zu sehen, dass die prinzipielle Funktion zwar durch dieses Programm erfüllt wird, aber die Fahrweise nicht zufriedenstellend ist, da das Intelligent Car immer ruckartig anfährt und ebenso auch bremst, was leicht nachvollziehbar für die Insassen unkomfortabel wäre. Diese Tests und Optimierungen im Produktentwicklungszyklus lassen sich anschaulich vermitteln, und somit kann auch auf vielfältige Fähigkeiten und Beschäftigungsfelder in der ITK-Branche eingegangen werden.

Verbesserung des Komforts

Zur Verbesserung des Komforts muss eine Geschwindigkeitsregelung proportional zum Abstand erreicht werden. Das heißt, wenn der Abstand sich nur geringfügig ändert, muss das Intelligent Car nur sanft anfahren oder abbremsen, und je größer die Abstandsänderung wird, desto mehr kann es beschleunigen oder abbremsen.

Das C-Programm

Vor- und Nachteile

Besonders interessierten Schülerinnen und Schülern kann hier auch gezeigt werden, wie aus dem grafischen Programm ein C-Programm wird. Das C-Programm sieht zunächst unverständlicher aus, wenn aber erst einmal die Syntax verstanden ist, so werden auch Vorteile deutlich. Der Code ist wesentlich "kompakter". Dafür sind aber Kontroll- und insbesondere Datenfluss nicht so leicht ersichtlich.

Proportionale Regelung

Wenn der C-Code erläutert wurde, kann auch erklärt werden, wie eine proportionale Regelung funktioniert. Während das initiale Programm nur zwei Zustände kannte, Fahren und Stehen, so kann bei der proportionalen Regelung die Fahrleistung aus dem Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug berechnet werden. Hier kommt dann gegebenenfalls wieder Schulmathematik ins Spiel (lineare Funktionen), und es kann am C-Code gezeigt werden, wie die Implementierung einer solchen Regelung als Funktion aussehen kann.

Hinzufügen einer Notausschaltung

Anschließend kann noch ein weiterer Aspekt des Abstandsregeltempomats thematisiert werden: die Notausschaltung. Auch wenn die intelligenten Unterstützungsfunktionen bequem sein mögen, so ist es aus Sicherheitsgründen oder auch aus dem Bedürfnis nach Kontrolle heraus immer nötig, dass der Fahrer in die Unterstützung eingreifen und somit die Kontrolle übernehmen kann.