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DamokleS 4.0
(2019)
Dieser interne Bericht beschreibt die Zielsetzung, Durchführung und Auswertung des Projektes Damokles 4.0. Das Projekt zielt darauf ab, neue, digitale Technologien in die Schwerindustrie einzuführen um Produktionsprozesse zu modernisieren. Unter Einsatz neuer Technologien, insbesondere mobiler Geräte, soll ein cyberphyiskalisches System (CPS) eine kontextbasierte und künstlich intelligente Unterstützung der Mitarbeiter in den Bereichen der Schwerindustrie ermöglichen. Hierzu werden typische Anwendungsfälle und die damit verbundenen Szenarien zur Unterstützung der Mitarbeiter auf Basis von neuen, flexiblen, adaptiven und mobilen Technologien, wie Augmented Reality und künstlicher Intelligenz, modelliert. Um den Prototypen einer AR-Anwendung und einer kamerabasierte Personenverfolgung zu entwickeln, hat die Hochschule Ruhr West im kleinen Technikum am Campus Bottrop eine entsprechende industrielle Umgebung simuliert. Die Projektergebnisse zeigen die Anwendbarkeit der vorgeschlagenen Softwareansätze und die Ergebnisse einer Untersuchung der psychologischen Einflüsse auf die Mitarbeiter.
In diesem Artikel wird ein System vorgestellt, welches eine videobasierte Hinderniserkennung zur automatisierten Bildanalyse von Straßenverkehrsszenen durchführt. Eine Unterteilung der Hinderniserkennung in Objektdetektion, Objektverfolgung und Objektklassifikation lässt eine Extraktion und eine Attributierung von Verkehrsteilnehmern zu. Eine Szeneninterpretation ist ableitbar.
Positive Computing umfasst Design, Realisierung und Bewertung von Anwendungssystemen und deren Einflüsse mit dem Ziel, Lebensqualität und Wohlbefinden von Menschen zu verbessern und sie bei der Entfaltung ihrer Potenziale zu unterstützen. Das Institut Positive Computing (IPCo) an der Hochschule Ruhr West soll dieses neue Paradigma in einem inter- und transdisziplinären Ansatz erschließen, untersuchen und umsetzen. Das Paradigma ist anwendbar auf nahezu alle Bereiche des privaten und beruflichen Lebens. Die Forschung des IPCo fokussiert zunächst jedoch auf die positive Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) für generationenübergreifende Herausforderungen. Hierzu sollen technologische Lösungen unter kontinuierlicher Einbeziehung menschlicher Bedürfnisse und sozialer Fragestellungen erarbeitet
werden.
Technologie die beflügelt
(2016)
Das CameraFramework wurde entwickelt, um mittels Socket-Kommunikation [1] als Middleware zwischen verschiedenen Kamerainstanzen mit eigenen Kameratreibern und Clienten zu fungieren. Über diesen Kommunikationsweg ist es möglich Clienten nicht nur lokal, sondern auch über das Netzwerk mit Kameradaten zu versorgen. Um neue Kameras mit dem Framework nutzen zu können, muss die Implementierung gewissen Regeln folgen, was durch ein vorgegebenes Basis-Interface (abstrakte Basis-Klasse in C++ [2]) fast vollständig sichergestellt ist. Neue Kameras werden zur Laufzeit über dynamische Bibliotheken geladen. Parameter für Kameras sind über ein XML-File [3] einzustellen. Funktionen zur Übergabe von neuen Kameradaten sind implementiert und müssen durch den Entwickler der einzelnen Kamerainterfaces aufgerufen werden.
Die Zuordnung von Kameradaten zum passenden Nutzer übernimmt das Framework. Jeder Clienterhält seinen eigenen konfigurierbaren Ringbuffer [4] um unabhängig von anderen Nutzern und Kameras zu sein. Die Aufgaben des Frameworks sind auf verschiedene Module, wie in Abbildung 1 dargestellt, aufgeteilt.
Systeme zur automatisierten Bildanalyse sind vielfältig einsetzbar und gewinnen aufgrund technologischer Weiterentwicklungen und gesellschaftlicher Akzeptanz zunehmend an Bedeutung. Schwerpunkt im Bereich der "Technischen Bildverarbeitung dynamischer Szenen" ist die Entwicklung von Methoden, die bei der Interpretation von Bildern aus verschiedenen Sensordaten Verwendung finden. Dies sind neben den herkömmlichen Kamerabildern im wesentlichen Röntgen- und Radarbilder. Unter geeigneter Berücksichtigung der durch die jeweiligen Anwendungen vorgegebenen Randbedingungen werden daraus entsprechende Verfahren abgeleitet. Derzeitige Projekte beschäftigen sich mit der Analyse von Straßenverkehrsszenen, der Detektion von Sprengstoffzündern bei der Durchleuchtung von Fluggepäck, sowie mit der Bestimmung von Art und Ausdehnung von Ölverschmutzungen bei der Meeresüberwachung.
Aktiv im Alter
(2016)
Die Prognosen für den demografischen Wandel sind eindeutig: In den kommenden Jahren wird es immer mehr Menschen über 65 Jahre geben. Damit verbunden sind große Herausforderungen für die Gesellschaft und ihre Sozialsysteme, aber auch für viele Angehörige, die ihre Verwandten im Alter pflegen. Doch nicht alle älteren Menschen leben im Kreise ihrer Familie oder können sich Fremdbetreuung durch Pflegedienste leisten. Häufig übernehmen Nachbarn oder Freunde aus der Umgebung diese Aufgabe. Für diese Menschen wird das Wohnquartier zum zentralen Gesundheitsstandort.
Im besten Fall können sie dort ihren Alltag noch lange selbstständig bewältigen und ihre sozialen Kontakte aufrechterhalten. Das soll bald eine App unterstützen. Sie ist Teil eines Trainingsprogramms, das die Hochschule für Gesundheit (hsg) im Verbund mit der Hochschule Ruhr West erarbeitet. Der Name des Projekts ist Programm: „Quartier agil – Aktiv vor Ort“. Mit Übungen zum kognitiven und körperlichen Training, Angeboten für Gruppenaktivitäten, Kommunikationsforen und Funktionen zur Selbstkontrolle wollen die Forscherinnen und Forscher
ältere Menschen fit halten.
In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, welches textur- und konturbasierte Verfahren zur Segmentierung fusioniert. Als Kopplungsmatrix wird eine selbstorganisierte Karte nach Kohonen verwendet. Eine verbesserte Objekt- zu Hintergrundtrennung im Vergleich zu Einzelalgorithmen wird demonstriert.
Für das sichere Führen von Fahrzeugen im Straßenverkehr ist ein hohes Maß an Informationsverarbeitung notwendig, um aus den zur Verfügung stehenden Informationen, Handlungen für die Fahrzeugsteuerung abzuleiten. Der Mensch löst diese Aufgabe hauptsächlich auf der Basis visueller Informationen. Durch die Arbeitsweise des menschlichen Gehirns motiviert, wird am Institut für Neuroinformatik der Ruhr-Universität Bochum an einer Fahrzeugführung mittels Computer Vision gearbeitet. Fortlaufend oder zumindest in kurzen Abständen müssen hierbei Verkehrsteilnehmer aus den visuellen Informationen extrahiert und danach weiter attributiert werden. Wichtige Eigenschaften sind hierbei: Objektklasse (PKW, LKW, Fußgänger etc.), Abstand, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und das Gefahrenpotential bezüglich der eigenen Ortsveränderung. Die Vielzahl der durch die Umwelt aufgestellten Randbedingungen und das aus der Aufgabenstellung implizierte hohe Maß an Sicherheit bedingen ein robustes und flexibles Gesamtsystem. Dieses Gesamtsystem besteht zum einen aus Basis-Algorithmen zur Vorverarbeitung der Eingabedaten und Extraktion von Bildmerkmalen und zum anderen aus darauf aufbauenden Verfahren zur Segmentierung, Klassifizierung und Verfolgung von Fahrzeugen.
Multimodaler Sensor zur Fahrzeugführung: Teilprojekt: Architektur, Rundumsicht und Objekterkennung
(1997)
Analyse dynamischer Szenen
(1999)
In diesem Artikel wird die Analyse dynamischer Szenen im Rahmen einer flexiblen Architektur zur Lösung von Fahrerassistenzaufgaben in Kraftfahrzeugen vorgestellt. Die Lösung unterschiedlicher Aufgaben mit verwandten Ansätzen bedingt einen hohen Grad an Modularität und Flexibilität. Nur so können die gestellten Aufgaben mit den vorhandenen Algorithmen optimal gelöst werden. In der vorgestellten Architektur wird eine objektbezogene Analyse von Sensordaten, eine verhaltensbasierte Szeneninterpretation und eine Verhaltensplanung durchgeführt. Eine globale Wissensbasis, auf der jedes einzelne Modul arbeitet, beinhaltet die Beschreibung physikalischer Zusammenhänge, Verhaltensregeln für den Straßenverkehr, sowie Objekt- und Szenenwissen.
Externes Wissen (z.B. GPS – Global Positioning System) kann ebenfalls in die Wissensbasis eingebunden werden. Als Anwendungsbeispiel der Verhaltensplanung ist ein intelligenter Tempomat realisiert.
Das kEFIR‐Projekt untersucht die praktische Anwendung von thermographischen Verfahren zur Analyse der strukturellen Integrität von Windkraftrotorblättern. Das Projekt entstand in Zusammenarbeit der Hochschule Ruhr West (HRW) mit der IQbis Consulting GmbH im Rahmen eines ZIM‐Förderprojekts des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Hintergrund ist die zunehmende Anzahl von Windkraftanlagen (WKA) und der somit steigende Wartungsaufwand. Um einen reibungslosen Betrieb dieser Anlagen zu gewährleisten und damit den besonderen Anforderungen an die Verfügbarkeit energieerzeugender Anlagen sicherzustellen, ist ein Bedarf an qualitativ hochwertigen Fehleranalysesystemen für im Betrieb befindlicher WKA von besonderer Bedeutung. Erfahrungsgemäß ist der Zeitaufwand für diese Inspektionen mit aktuellen Mitteln sehr groß und wird üblicherweise mit mehreren Arbeitstagen kalkuliert. Die Reproduzierbarkeit der gewonnenen Daten ist bei den derzeitigen Methoden meist nicht gewährleistet. Um frühzeitig auf Instabilitäten oder Schäden in den Rotorblättern einer WKA aufmerksam zu werden, ist die Entwicklung eines schnellen und qualitativ hoch wertigen Fehleranalysesystems von zentraler Bedeutung. Ein Forschungsschwerpunkt in diesem Zusammenhang ist die Entwicklung von geeigneten bildgebenden und berührungslosen Verfahren, welche bei den Inspektionen eingesetzt werden können. Beispielsweise erlaubt der Einsatz thermographischer Sensoren eine Analyse nicht nur der Rotorblattoberfläche, sondern auch ihrer inneren Struktur. Weiterhin ist aufgrund des schnell wachsenden Marktes bei unbemannten Luftfahrzeugen, wie beispielsweise positionsstabiler Quatrocoptersysteme, eine zusätzliche Möglichkeit gegeben, die Inspektion von Windenergieanlagen mit Hilfe mobiler, kompakter und fliegender Analysesysteme zu unterstützen.
Das kEFIR‐Projekt untersucht die praktische Anwendung von thermographischen Verfahren zur Analyse der strukturellen Integrität von Windkraftrotorblättern. Das Projekt entstand in Zusammenarbeit der Hochschule Ruhr West (HRW) mit der IQbis Consulting GmbH im Rahmen eines ZIM‐Förderprojekts des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Hintergrund ist die zunehmende Anzahl von Windkraftanlagen (WKA) und der somit steigende Wartungsaufwand. Um einen reibungslosen Betrieb dieser Anlagen zu gewährleisten, und damit den besonderen Anforderungen an die Verfügbarkeit energieerzeugender Anlagen sicherzustellen, ist ein Bedarf an qualitativ hochwertigen Fehleranalysesystemen für im Betrieb befindlicher WKA von besonderer Bedeutung. Erfahrungsgemäß ist der Zeitaufwand für diese Inspektionen mit aktuellen Mitteln sehr groß und wird üblicherweise mit mehreren Arbeitstagen kalkuliert. Die Reproduzierbarkeit der gewonnenen Daten ist bei den derzeitigen Methoden meist nicht gewährleistet. Um frühzeitig auf Instabilitäten oder Schäden in den Rotorblättern einer WKA aufmerksam zu werden, ist die Entwicklung eines schnellen und qualitativ hochwertigen Fehleranalysesystems von zentraler Bedeutung. Ein Forschungsschwerpunkt in diesem Zusammenhang ist die Entwicklung von geeigneten bildgebenden und berührungslosen Verfahren, welche bei den Inspektionen eingesetzt werden können. Beispielsweise erlaubt der Einsatz thermographischer Sensoren eine Analyse nicht nur der Rotorblattoberfläche, sondern auch ihrer inneren Struktur. Weiterhin ist aufgrund des schnell wachsenden Marktes bei unbemannten Luftfahrzeugen, wie beispielsweise positionsstabiler Quatrocoptersysteme, eine zusätzliche Möglichkeit gegeben, die Inspektion von Windenergieanlagen mit Hilfe mobiler, kompakter und fliegender Analysesysteme zu unterstützen.
Es ist eine alltägliche Erfahrung, daß wir Urteile über gut oder schlecht, bzw. qualitativ hochwertig oder minderwertig eines Gegenstandes mit der Wahrnehmung des emittierten Geräuschschalls in Verbindung bringen. Der Geräuschlaut ist deshalb ein wichtiges Entscheidungskriterium bei der Auswahl eines Produktes, welches wahrnehmbaren Schall erzeugt. Die Fragestellung hinsichtlich der Geräuschqualität und des Geräuschdesigns stellt daher hohe Anforderungen an den Akustik-Ingenieur. Zum heutigen Zeitpunkt ist es jedoch nicht möglich, mit einer instrumentellen Meßtechnik Aussagen über die Eignung eines Geräuschschalls für ein Produkt zu machen. Es ist nicht möglich, kognitive Faktoren über eine instrumentelle Meßtechnik zu messen. Es reicht nicht aus, eine Geräuschgüte mit Bewertungsschemata wie dem A-bewerteten Schalldruckpegel
oder Lautheitsmodellen zu definieren. Diese lassen allein keine eindeutigen Aussagen über die Wahrnehmung von Geräuschen zu. Der vorliegende Beitrag ist als Ansatz für das Soundengineering von Fahrzeuginnengeräuschen zu sehen. Es wird anhand von Hörversuchen mit Fahrzeuginnengeräuschen ein objektiver Beschreibungskatalog ermittelt, der eine Aussage über die jeweilige Hörempfindung zuläßt.
Im vorliegenden Beitrag wird ein hochsprachenprogrammierbares System zur schritthaltenden Vollbild-Interpretation natürlich beleuchteter Szenenfolgen im Videotakt vorgestellt. Im einzelnen werden folgende Teilmodule und Subsysteme beschrieben: eine hochdynamische, pixellokal autoadaptive CMOS-Kamera mit ca. 120 dB Helligkeitsdynamik (20Bits/Pixel) ein hochsprachenprogrammierbarer Systolic Array Prozessor (für die pixelbezogenen Verarbeitungsmodule) im PCI-Kartenformat, samt optimierendem Compiler, Simulator und Emulator Systemprozeßgerüste unter Linux auf den für die Echtzeit-Anwendungen eingesetzten Hostrechnern (z.B. DEC/Alpha oder Intel/ Pentium)eine prototypische Anwendung zur bildverarbeitungsbasierten Eigenbewegungsbeobachtung (Translationsrichtung, Eotationsraten)eine prototypische, automotive Anwendung zur schritthalt enden Detektion und Kartierung des Straßen- und Spurverlaufs unter partieller monokularer 3D-Rekonstruktion, sowie prototypische Anwendungen zur Klassifikation verkehrsrelevanter Hindernisse (Verkehrsteilnehmer)
Das vorliegende Paper gibt einen Überblick über das Verhalten von modernen, autonom navigierenden Fahrzeugen in Baustellen. Dabei werden besondere Herausforderungen für die autonome Navigation im Baustellenbereich benannt. Außerdem wird ein Überblick über die Sensorausstattung und die Fahrerassistenzsysteme von modernen Fahrzeugen gegeben und es werden Technologien vorgestellt, die für eine Verbesserung der autonomen Navigation durch Baustellen genutzt werden können. Es wird ein Versuch durchgeführt, der aufzeigt, wie zuverlässig moderne Fahrzeuge durch Baustellensituationen navigieren können. Dabei werden Schwachstellen, wie bspw. die mangelnde Verfügbarkeit von Fahrerassistenzsystemen bei niedrigen Geschwindigkeiten, aufgedeckt.
Derzeitige Projekte am Institut für Neuroinformatik in Bochum beschäftigen sich mit der Analyse von Straßenverkehrsszenen mittels Computer Vision [12]. Dies impliziert, wegen der durch die natürliche Umwelt aufgestellten Randbedingungen, hohe Anforderungen an die zu entwickelnden Algorithmen. Im speziellen wird versucht, Verkehrsteilnehmer aus Videobildern zu extrahieren und die so gewonnenen Objekthypothesen weiter zu attributieren (z.B. Objektklasse, Abstand, Geschwindigkeit, Gefahrenpotential hinsichtlich der beabsichtigten Eigentrajektorie etc.), um im Hinblick auf den Einsatz in Assistenzsystemen in Fahrzeugen eine möglichst genaue Beschreibung der Umwelt zu erreichen. Nicht nur die große Vielfalt der unterschiedlichen Umweltszenarien, sondern auch das hohe Maß an Sicherheit, das die gestellte Aufgabe erfordert, bedingen ein breitbandiges und flexibles Gesamtsystem [6]. Ein Lösungsvorschlag wird im folgenden behandelt.
Handgesten im Automobil haben das Potenzial einer Kombination von gut sichtbaren Displays nahe der Windschutzscheibe und einer als intuitiv empfundenen Gestensteuerung, wie sie berührungsgesteuert von Smartphones aber auch berührungslos von einigen Fernsehgeräten bekannt ist. Bei entsprechender Positionierung der Sensoren können so die Augen auf der Straße und die Hände am Lenkrad oder zumindest sehr nahe dazu verbleiben. Der hier beschriebene frühe Demonstrator zeigt die Machbarkeit dieser Technologie mit einem neuartigen Erkennungsverfahren.
Ziel des Verbundprojektes APFel (Projektlaufzeit: 01.01.2010 ‐ 31.03.2014)war eine zeitlich vorwärts‐ und rückwärtsgerichtete Lokalisation von Personen innerhalb eines Kameranetzwerkes aus sich nicht überlappenden Kameras in Hyperechtzeit zu ermöglichen. Einsatzbereiche dieses Szenarios sind kritische Infrastrukturen wie Flughäfen und Flugplätze. Zunächst fokussierte das Projekt APFel auf die Lokalisation einer einzelnen Zielperson. Weiterführend wurden die entwickelten Verfahren auf die Analyse von Gruppen erweitert, um Personen als Teil einer Gruppe lokalisieren zu können.
Forschung an Hochschulen
(2015)
In diesem Aufsatz soll die Forschung an Fachhochschulen beispielhaft aus dem Blickwinkel des Instituts Informatik der in 2009 gegründeten Hochschule Ruhr West betrachtet werden. Am Institut Informatik ist es das Ziel Lehre und Forschung geeignet zu verknüpfen, um Studierenden, wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und auch Lehrenden ein attraktives Angebot in Forschung und Lehre im Bereich der Informatik zu liefern. Dabei bilden neben der Durchführung interessanter Lehrveranstaltungen, welche durch aktuelle Forschungsfragestellungen angereichert werden, das kooperative Bearbeiten von gesellschaftlich relevanten und zukunftsweisenden Forschungsaufgaben, die Teilnahme an Forschungsverbünden, bilaterale Forschungsaktivitäten mit Partnern aus der Wirtschaft und das Einwerben von externen Mitteln, die Basis der Arbeit am Institut.
Touch versus mid-air gesture interfaces in road scenarios-measuring driver performance degradation
(2016)
We present a study aimed at comparing the degradation of the driver's performance during touch gesture vs mid-air gesture use for infotainment system control. To this end, 17 participants were asked to perform the Lane Change Test. This requires each participant to steer a vehicle in a simulated driving environment while interacting with an infotainment system via touch and mid-air gestures. The decrease in performance is measured as the deviation from an optimal baseline. This study concludes comparable deviations from the baseline for the secondary task of infotainment interaction for both interaction variants. This is significant as all participants are experienced in touch interaction, however have had no experience at all with mid-air gesture interaction, favoring mid-air gestures for the long-term scenario.
In diesem Artikel wird eine flexible Architektur vorgestellt, mit deren Hilfe eine modulare Lösung von Fahrerassistenzaufgaben in Kraftfahrzeugen gezeigt werden kann. Es wird eine Objektbezogene Analyse von Sensordaten, eine Verhaltensbasierte Szeneninterpretation und eine Verhaltensplanung vorgestellt. Eine globale Wissensbasis, auf der jedes einzelne Modul arbeitet, beinhaltet die Beschreibung physikalischer Zusammenhänge, Verhaltensregeln für den Straßenverkehr, sowie Objekt- und Szenenwissen. Externes Wissen (z.B. GPS - Global Positioning System) kann ebenfalls in die Wissensbasis eingebunden werden. Als Anwendungsbeispiel der Verhaltensplanung wird ein intelligenter Tempomat vorgestellt.
Schlussbericht ; Laufzeit des Vorhabens/Berichtszeitraum: 01.10.2005-30.11.2009
Auch als elektronische Ressource vorh.
Förderkennzeichen BMBF 01IME01K [richtig] - 01IMEO1K [falsch]. - Verbund-Nr. 01042153. - Engl. Berichtsbl. u.d.T.: Face recognition on mobile robot plattforms. - Literaturverz. Bl. 32
Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden
In this work methods are described, which are used for an individual adaption of a dialog system. Anyway, an automatic real-time capable visual user attention estimation for a face to face human machine interaction is described. Furthermore, an emotion estimation is presented, which combines a visual and an acoustic method. Both, the attention estimation and the visual emotion estimation based on Active Appearance Models (AAMs). Certainly, for the attention estimation Multilayer Perceptrons (MLPs) are used to map the Active Appearance Parameters (AAM-Parameters) onto the current head pose. Afterwards, the chronology of the head poses is classified as attention or inattention. In the visual emotion estimation the AAM-Parameter will be classified by a Support-Vector-Machine (SVM). The acoustic emotion estimation also use a SVM to classifies emotion related audio signal features into the 5 basis emotions (neutral, happy, sad, anger, surprise). Afterward, a Bayes network is used to combine the results of the visual and the acoustic estimation in the decision level. The visual attention estimation as well as the emotion estimation will be used in service robotic to allow a more natural and human like dialog. Furthermore, the human head pose is very efficient interpreted as head nodding or shaking by the use of adaptive statistical moments. Especially, the head movement of many demented people are restricted, so they often only use their eyes to look around. For that reason, this work examine a simple gaze estimation with the help of an ordinary webcam. Moreover, a full body user re-identification method is described, which allows an individual state estimation of several people for hight dynamic situations. In this work an appearance based method is described, which allows a fast people re-identification over a short time span to allow the usage of individual parameter.
Fahrerassistenzsysteme werden eingesetzt, um dem Fahrer
eines Kraftfahrzeugs Handlungsabläufe abzunehmen. Diese Handlungsabläufe
werden definiert durch eine Aufgabenstellung, die vom Fahrer an das Fahrerassi-
stenzsystem übergeben oder systembedingt gelöst wird. Bei komplexen Fahreras-
sistenzsystemen ist an eine autonome Navigation im Straßenverkehr gedacht. Es
wird ein neues Verfahren vorgestellt, welches eine Bewegungssteuerung eines
autonomen Fahrzeugs durchführen kann. Es werden der Lenkwinkel und die Ge-
schwindigkeit beeinflußt. Für diese Aufgabe wird ein dynamischer Ansatz aus
dem Bereich der neuronalen Felder gewählt. Relevante Attribute für den Fahrt-
verlauf auf unterschiedlichem Abstraktionsniveau können dabei einfach (additiv)
verarbeitet werden.