CN112654933B - 计算机实现的用于测试控制设备的模拟方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种计算机实现的用于测试驾驶程序的模拟方法，该驾驶程序用于至少部分自主地引导测试车辆，其中，由该驾驶程序使测试车辆在模拟的道路上运动，其中，在该模拟方法中根据用户的控制指令使第二车辆运动，其中，将测试车辆和第二车辆与道路一起光学地显示给用户，其中，在模拟方法期间收集和存储关于引导测试车辆的数据。此外，公开一种装置。

Description

计算机实现的用于测试控制设备的模拟方法和装置

技术领域

本发明涉及一种计算机实现的用于测试驾驶程序的模拟方法，该驾驶程序用于至少部分地自主引导测试车辆，本发明还涉及一种用于测试至少一个控制设备或该控制设备的驾驶程序的装置。

背景技术

为了验证可自动化的车辆系统，该车辆系统应当完成几百万公里的行驶，以便能够确保车辆系统相对于传统的通过驾驶员控制的车辆的安全性。

实际上，可以通过使用模拟来代替待完成的公里数的至少一部分。这种模拟应当能够反映所有实际可能的情况。然而，覆盖所有实际条件或场景的模拟很难实现，因为所模拟的场景受到定义数量的专家和工程师的经验和创造性的限制。

由DE 10 2016 100 428 A1已知一种用于接收用户输入的计算机设备，该计算机设备选择至少一个测试参数，所述测试参数与虚拟环境中的虚拟车辆的自主运行相关联。由此可以对包括至少一个测试参数的虚拟环境进行模拟。

发明内容

本发明所基于的任务可以视为：提出一种方法和一种装置，所述方法和所述装置可以在多个驾驶场景中生成关于驾驶程序的数据。

该任务借助独立权利要求的相应主题来解决。本发明的有利构型是各个从属权利要求的主题。

根据本发明的一方面，提供一种计算机实现的用于测试驾驶程序的模拟方法，该驾驶程序用于至少部分地自主引导测试车辆。在该方法中，由驾驶程序使测试车辆在模拟的道路上运动。在该模拟方法中，使第二车辆根据用户的控制指令运动。将测试车辆并且将第二车辆与道路一起光学地显示给用户。在该模拟方法期间，收集和存储关于引导测试车辆的数据。

根据本发明的另一方面，提供一种用于测试至少一个控制设备或控制设备的驾驶程序的装置，该装置具有至少一个测试单元以及至少一个控制设备或控制设备的驾驶程序。该测试单元能够与控制设备或与计算机程序耦合。该装置设置用于实施该方法的所有步骤。

车辆的可自动化的或自主的引导可以根据SAE J3016标准部分自动化地、高度自动化地、完全自动化地或无驾驶员地实现。

通过所述模拟方法和/或所述装置可以提供如下可能性：这种可能性能够出于检查控制设备或其驾驶程序功能的目的而用于生成不同驾驶场景。这些功能或控制设备可以设置用于在车辆中实施可自动化的驾驶功能。用于至少一个用户的光学显示可以通过类似游戏的模拟来实现，这种模拟被构型为测试程序。在此，用户可以创建、构型和实施不同的驾驶场景，这些驾驶场景用于在控制设备或功能上实施测试。

因此，可以根据能够自由创建的场景来挑战并且通过用户的行为来要求控制设备的功能，由此例如更快地识别在控制设备编程中的错误。用户可以借助车辆或第二车辆手动地驶过所述驾驶场景或虚拟环境，所述车辆或第二车辆可以在虚拟道路交通中与由控制设备引导的自主测试车辆交互。由此，可以监测测试车辆的由控制设备发起的行为以及第二车辆与虚拟环境的相应交互，并且将其用于优化控制设备的功能。尤其可以测试并且由用户观察自主车辆对手动控制的车辆的反应。尤其可以由用户实施危险的驾驶操作，并且在手动控制的车辆与由控制设备控制的车辆之间引起紧急情况，以便检查自动化车辆系统的性能。可以收集和存储从这种交互获得的数据。

通过该方法可以从由人类控制的车辆与自动化控制的车辆之间的交互收集大量数据。由此，可以动态地并且组合地考虑令人感兴趣的驾驶场景，这些驾驶场景例如可以在参与者的操作和位置或者说布局方面有所不同。尤其可以将通过该方法收集的测试数据归类为所谓的“黑天鹅”或罕见的和极端的事件，在这些事件中特别要求自主控制装置或相应控制设备的性能。这种测试情况不能通过理论上的前期考虑(vorüberlegung)来考虑，而是仅能够通过造成和分析处理大量交互来考虑。这种通过该方法求取的测试情况尤其有利于研究所谓的功能不足。

可以在测试程序的范畴内产生和实施虚拟的测试环境或驾驶场景，该测试程序能够由测试单元实施。测试单元例如可以是分布式的或中央的计算机。在作为中央计算机实施的测试单元中，不同的终端计算机可以与测试单元耦合并且可以同时产生和实施不同的驾驶场景。优选地，可以由用户操纵相应的测试单元或终端计算机，所述用户可以游戏地完成驾驶场景。

在执行驾驶场景期间或在由用户通过第二车辆驶过虚拟环境期间，可以收集测试数据，所述测试数据反映测试车辆或至少一个控制设备针对驾驶场景中的相应情况的行为。根据测试数据也可以执行对驾驶场景的分析。

基于该模拟方法，可以实现基于众包的平台，该平台用于由所执行的驾驶场景生成实验数据。由于可能的大量用户以及用户定义或任意可创建的驾驶场景，在执行测试时可以考虑到实际可能的情况。因此，通过驾驶场景考虑到所有可能情况的概率可以随着不同驾驶场景和用户数量的增加而增加。与借助车辆实际行驶几百万公里相比，这种平台具有更高效率。

此外，通过这种方法可以促进自动化驾驶系统在公众中的接受度，因为该自动化驾驶系统可以由用户任意地挑战和要求。为此，可以公开地提供对这种平台的访问。能够通过该设备实施的方法可以将所谓的“大数据”与专业知识的优点相结合。

此外，目前仅很少地了解新的或目前未知的驾驶场景的生成。常见模拟尤其旨在考虑到如下驾驶场景：所述驾驶场景已经被明确编程并且因此是预先已知的。这对于可能的使用条件构成限制。根据本发明的模拟方法不具有这种缺点。

根据一种实施方式，在模拟方法期间收集和存储关于第二车辆的引导和/或测试车辆通过驾驶程序的引导的数据。根据能够任意创建的运行条件以及相应驾驶场景的环境，可以执行多个可能的使用案例。通过所述场景尤其可以在其功能性、安全性和容错性方面测试和要求至少一个控制设备。由此，可以产生和存储大量数据，这些数据可供用于进一步分析。

根据另一实施方式，存储有驾驶场景，其中，将在模拟期间出现的驾驶场景与所存储的驾驶场景进行比较。当所存储的驾驶场景与在模拟中出现的驾驶场景存在预给定的相似性或一致性时，检测和存储用于测试车辆的驾驶程序的控制指令的至少一部分和/或用于第二车辆的控制指令的至少一部分。通过已经存储的与在此或当前执行的驾驶场景的这种比较，可以避免所存储的测试数据中的重复并且降低存储空间需求。由此，尤其可以简化数据的分析处理，因为不必对多次存储在存储器中的或类似的驾驶场景进行过滤。

根据另一实施方式，在预给定的时间段内，检测和存储用于测试车辆的驾驶程序的控制指令的至少一部分。为了进一步减少所存储的数据，可以仅存储驾驶场景内的重要相关的测试数据。这尤其可以是在事故或驾驶程序出现错误之前和之后的时间区间内的测试数据。此外，可以将不遵守交通规则和所导致的测试车辆的反应归类为重要相关的并且对其进行存储。

根据另一实施方式，在预给定的时间段期间，监测和存储用于第二车辆的控制指令的至少一部分。作为分析测试车辆的测试数据的替代或附加，可以通过分析用户的控制指令和行为来建立与测试车辆的行为或反应的关联。因此，可以更精确地执行对驾驶场景的分析处理。

根据另一实施方式，所存储的驾驶场景包括测试车辆离开道路或第二车辆离开道路或车辆与测试车辆的碰撞或驾驶程序的所触发的故障模式。由此，可以使用出现了故障、事故等的驾驶场景来执行分析。由此，可以减少数据量，因为仅记录和存储对安全重要相关的测试数据。所存储的测试数据可以用于控制设备软件或驾驶程序的进一步开发或故障消除。

根据另一实施方式，使用测试车辆的所存储的数据来改变驾驶程序的控制指令的至少一部分，其中，尤其由控制设备使用所改变的驾驶程序来控制真实车辆。驾驶程序尤其可以是控制设备的软件，该软件负责在真实车辆中实现自动化的驾驶功能。可以使用通过模拟方法求取的数据和测量值来消除故障和优化驾驶程序，使得可以虚拟地改善控制设备并且使控制设备为道路交通做好准备。驾驶程序尤其可以在车辆的传感器测量数据与控制指令生成之间建立关系，并且因此可以根据情况自动化地控制车辆。为此，驾驶程序可以存储在控制设备的存储器上并且可以构型成能够由控制设备实施。

根据另一实施方式，如果在模拟期间出现用于测试车辆的新的驾驶场景，则改善第二车辆的功能。如果到目前为止没有相应的驾驶情况被存储在存储器中，则存在新的驾驶场景。此外，如果产生目前未知的事故或未知的故障，则可能存在新的驾驶场景。在这种情况下，用于测试控制设备的用户可以通过实施驾驶场景和/或由于在实施驾驶场景期间发现至少一个错误而获得回报。因此，可以激励用户开发未知的驾驶场景并且促进可自动化的驾驶功能。例如，可以由于造成或产生目前未知的故障而给予用户更高的报酬。例如可以将所谓的令牌或代币用于报酬。此外，可以改善或改变第二车辆作为可能的报酬。

根据另一实施方式，将控制设备的程序的实时模拟用作驾驶程序，该控制设备用于至少部分自动化地引导真实车辆。由此，可以检查和分析处理控制设备对不同情况的反应。根据通过不同驾驶场景预先执行的虚拟分析可以针对道路交通成本有利地优化控制设备。

根据另一实施方式，向用户输出提示，以便结合测试车辆实施预给定的驾驶情况。尤其可以通过测试单元要求至少一个用户在驾驶场景内进行交互。替代地或附加地，向用户提供关于可自动化的驾驶功能的信息。可以通过向用户显示提示来实现交互要求。因此，用户可以认识到能够自主运行的车辆，并且例如根据提示与该车辆进行交互。因此，可以提供关于该自主车辆的信息并且训练安全交互。由此，尤其可以提高交通参与者对能够自动化运行的车辆的接受度。

根据另一实施例，计算危险指标(Metriken)。这可以在由用户实施的驾驶场景中执行。危险指标例如表示危险分级，该危险分级用于由测试单元求取用户的自身过失。由此可以检查：故障或由自动化运行的测试车辆产生的紧急情况是由控制设备的故障引起还是由用户引起。紧急情况例如可以是事故或者意外离开车道或行车道。此外，采取紧急制动同样可以被归类为紧急的。

为了执行危险分级，测试单元可以在后台中求取危险指标，该危险指标例如具有：直至碰撞的时间、制动操作的潜在危险等。此外，可以通过测试单元检查：在虚拟环境中，自主运行的车辆或测试车辆或者用户控制的车辆在何种程度上遵守适用的规则和法律。由此，尤其可以求取自身过失或外界过失。在分析相应驾驶场景的虚拟环境中参与的车辆的行为的范畴内，也可以实现操作极限观察。

尤其可以将以下驾驶场景存储用于所谓的“重放”模拟：所述驾驶场景根据行为合法性、所求取的危险指标或通过故障情况而被标识。基于所存储的数据，可以重新以更新的控制设备软件或更新的自主车辆控制装置虚拟地执行之前标识的驾驶场景，以便例如排除故障的再次出现。

根据另一实施方式，向用户输出提示，该提示评价第二车辆的控制的评估。如果需要，可以通知用户或玩家其行为被分级为多危险，使得该用户或玩家可以在交互中变得有创造性。例如可以考虑和分析处理或出于分析处理目的而由测试单元将具有高潜在危险或不符合规则的紧急操作传输或存储到中央服务器单元。

在一种实施方式中，例如用户造成碰撞，但不实施该碰撞。相反，将用户的第二车辆无碰撞地置于星标位置(Starposition)上。通过测试单元可以使提示渐显并向用户解释：即使是自主车辆也可能会在动态无法避免的情况中引起事故。由此，可以促进技术交流、阐述和技术接受度。

根据另一实施方式，将由测试单元产生的至少一个驾驶场景构型为赛道或道路区段。在此，驾驶场景的周围环境可以包括住宅区、交通信号灯、基础设施和道路环境。因此，用户可以与其他用户和自动化驾驶员一起在赛道中或在行车道的随机生成的区段上虚拟地驾驶。该区段例如可以是高速公路、地方公路、城市区段等。优选地，由控制设备在驾驶场景的环境内控制至少一个车辆。

附图说明

下面根据高度简化的示意图详细阐述本发明的优选实施例。在此示出：

图1示出传统模拟与根据本发明的方法之间的示意性比较；

图2示出具有多个测试单元的装置的示意图；

图3示出用于说明根据本发明的一种实施方式的方法的示意性流程图。

具体实施方式

在图1中说明传统模拟2与根据本发明的模拟方法1之间的示意性比较。尤其在传统模拟2中定义由专业人员所确定的情况或驾驶场景，通过模拟考虑所述情况或驾驶场景。根据该实施例，示出入口匝道情况3和高速公路区段4作为传统模拟2的驾驶场景。

在根据本发明的方法1中，可以由任意多个用户产生和存储不同的场景6和8。为简单起见示出两个场景6和8，其中，可以由用户创建和实施任意多个场景。可以至少部分地存储至少一个由用户实施的驾驶场景9并且将其与已经存储的驾驶场景6和8进行比较。由此，可以挑选出类似的或相同的驾驶场景。

可以任意地调整参数、交通情况、环境条件、车辆密度等。至少一个由用户手动控制的第二车辆12的行为尤其会直接影响由控制设备22自动化控制的车辆或测试车辆10。

图2示出具有多个测试单元16的装置14的示意图。根据该实施例，测试单元16被构型为计算机并且由用户18控制。

测试单元16具有存储器20，在该存储器上存储有测试程序22。由用户18控制的测试单元16尤其可以通过测试程序22的实施来执行方法1。可以将所执行的驾驶场景6、8、9存储在存储器20上。

测试单元16分别与控制设备24耦合。在此，控制设备24可以以控制软件或驾驶程序的形式构型或者构型成基于硬件的控制设备。通过控制设备24可以在虚拟环境中控制能够自动化运行的车辆10。在所实施的场景6、8、9的范围内，控制设备24可以经历不同的条件和情况，这些条件和情况能够由用户18自由确定。

相应的测试单元16通过通信连接26、28彼此连接并且与外部服务器单元30数据传导地连接。为此，测试单元16可以具有用于建立通信连接26、28的通信单元(为清楚起见未示出)。

图3示出用于示出根据本发明的一种实施方式的方法1的示意性流程图。计算机实现的模拟方法1用于测试驾驶程序，该驾驶程序用于至少部分自主地引导测试车辆10。

在一个步骤中，由驾驶程序使测试车辆10在模拟的周围环境中31运动。

在模拟方法1中，根据用户18的控制指令使第二车辆12运动32。由其他用户或由测试程序控制的其他车辆也可以定位在虚拟环境中并且与测试车辆10交互。

将测试车辆10并且至少将第二车辆12与周围环境一起光学地显示33给用户18。

在实施驾驶场景6、8、9期间，收集34用于执行分析处理的测试数据。测试数据例如可以具有参与车辆10、12的轨迹以及虚拟传感器数据，根据模拟时间对所述轨迹和传感器数据进行存储。此外，测试数据也可以具有用户18和控制设备24的控制指令并且可以具有可能的故障提示。

Claims (13)

1.一种计算机实现的用于测试驾驶程序的模拟方法(1)，所述驾驶程序用于至少部分自主地引导测试车辆(10)，其中，由所述驾驶程序使所述测试车辆(10)在模拟的周围环境中运动(31)，其中，在所述模拟方法(1)中根据用户(18)的控制指令使第二车辆(12)运动(32)，其中，将所述测试车辆(10)和所述第二车辆(12)与周围环境一起光学地显示(33)给所述用户(18)，其中，在所述模拟方法(1)期间收集和存储(34)关于引导所述测试车辆(10)的数据，其中，向所述用户(18)输出提示，以便结合所述测试车辆(10)实施预给定的驾驶情况，其中，要求用户(18)在驾驶场景内根据所述提示与所述测试车辆(10)进行交互。

2.根据权利要求1所述的模拟方法，其中，在所述模拟方法(1)期间收集和存储关于引导所述第二车辆(12)的数据。

3.根据权利要求1或2所述的模拟方法，其中，存储有驾驶场景，其中，将在所述模拟期间出现的驾驶场景与所存储的驾驶场景进行比较，其中，在所存储的驾驶场景与在所述模拟中出现的驾驶场景存在预给定的相似性或一致性时，检测和存储用于所述测试车辆(10)的驾驶程序的控制指令的至少一部分和/或用于所述第二车辆(12)的控制指令的至少一部分。

4.根据权利要求3所述的模拟方法，其中，在预给定的时间段期间，检测和存储用于所述测试车辆(10)的驾驶程序的控制指令的至少一部分。

5.根据权利要求2或4所述的模拟方法，其中，在预给定的时间段期间，检测和存储用于所述第二车辆(12)的控制指令的至少一部分。

6.根据权利要求3所述的模拟方法，其中，所存储的驾驶场景具有：所述测试车辆(10)离开所述周围环境的道路或所述第二车辆(12)离开所述道路或所述第二车辆(12)与所述测试车辆(10)的碰撞或所述驾驶程序的所触发的故障模式。

7.根据权利要求1或2所述的模拟方法，其中，使用所述测试车辆(10)的所存储的数据来改变所述驾驶程序的控制指令的至少一部分。

8.根据权利要求1或2所述的模拟方法，其中，如果在所述模拟期间出现用于所述测试车辆的新的驾驶场景，则改善所述第二车辆的功能。

9.根据权利要求1或2所述的模拟方法，其中，将控制设备(24)的程序的实时模拟用作驾驶程序，所述控制设备用于至少部分自动化地引导真实车辆。

10.根据权利要求1或2所述的模拟方法，其中，计算危险指标。

11.根据权利要求1或2所述的模拟方法，其中，向所述用户(18)输出提示，所述提示评价所述第二车辆(12)的控制的评估。

12.根据权利要求7所述的模拟方法，其中，由控制设备(24)使用所改变的驾驶程序来控制真实车辆。

13.一种用于测试至少一个控制设备(24)或所述控制设备(24)的驾驶程序的装置(14)，所述装置具有至少一个测试单元(16)并且具有至少一个控制设备(24)或所述控制设备(24)的驾驶程序，其中，所述测试单元(16)能够与所述控制设备(24)或与所述驾驶程序耦合，其中，所述装置(14)设置用于实施根据以上权利要求中任一项所述的模拟方法(1)的所有步骤。