DE102004012501A1

DE102004012501A1 - Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004012501A1
Application number: DE200410012501
Authority: DE
Inventors: Ralph Köppel; Carsten Hartmann; Benjamin Winkler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2005-06-23

Abstract

Beim vorgestellten Verfahren wird zur Überprüfung des Navigationssystems eines Kraftfahrzeugs das Navigationssystem von einem Simulationssystem während einer Simulationsfahrt mit für die Betriebsweise des Navigationssystems charakteristischen Steuersignalen angesteuert, wobei die während der Simulationsfahrt vom Navigationssystem erzeugten Simulationsdaten ermittelt und zur Überprüfung der Betriebsweise des Navigationssystems herangezogen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems für Kraftfahrzeuge wie es bsp. aus der EP 0 734 007 B1 bekannt ist. Derartige in Kraftfahrzeugen zunehmend gebräuchliche Navigationssysteme weisen insbesondere eine Sensoreinheit zur Ermittlung von Positionsdaten, eine Auswerteeinheit zur Verarbeitung der Positionsdaten und eine Ausgabeeinheit zur optischen und/oder akustischen Ausgabe der Positionsdaten auf. Zur Prüfung der wachsenden Funktionalität von Navigationssystemen werden (insbesondere während der Entwicklungsphase eines Navigationssystems) Testfahrten mit dem im Kraftfahrzeug implementierten Navigationssystem durchgeführt, wobei die Hardware und Software des Navigationssystems vom Testpersonal während der Testfahrt beurteilt wird.

Nachteilig hierbei ist, dass diese unter unterschiedlichen, nichtreproduzierbaren Bedingungen durchgeführten Testfahrten (insbesondere auch bei Testfahrten im Ausland) einen hohen Aufwand an Testpersonal, Kosten, Zeit und Ausrüstung (bsp. an Kraftfahrzeugen) verursachen, und dass unterschiedliche Versionen bzw. Entwicklungsstände eines Navigationssystems und/oder unterschiedliche Navigationssysteme verschiedener Hersteller nur sehr begrenzt miteinander verglichen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch das eine einfache Möglichkeit zur reprodu zierbaren Überprüfung der Betriebsweise von Navigationssystemen bereitgestellt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Navigationssystem unter Zuhilfenahme eines eine Simulationsfahrt des Kraftfahrzeugs darstellenden, d.h. eine reale Fahrt des Kraftfahrzeugs simulierenden Simulationssystems hinsichtlich seiner Betriebsweise (Funktionsweise) überprüft, insbesondere bezüglich Funktionalität und/oder Funktionsumfang und/oder implementierter Neuerungen oder Änderungen. Hierzu wird das Navigationssystem vom Simulationssystem während der Simulationsfahrt mit bestimmten für die Betriebsweise des Navigationssystems charakteristischen Steuerdaten oder hieraus gewonnenen Steuersignalen angesteuert und unter Verwendung der während der Simulationsfahrt vom Navigationssystem erzeugten Simulationsdaten eine Überprüfung des Navigationssystems vorgenommen.

Zur Generierung der Steuerdaten werden zunächst während einer mit einem Kraftfahrzeug unter Zuhilfenahme einer Datenaufzeichnungseinheit („Datenlogger") durchgeführten (realen) Referenzfahrt bestimmte zur Stimulierung eines Navigationssystems benötigte Referenzdaten ermittelt (quasi als Standarddatensatz), die auf einem geeigneten Datenträger aufgezeichnet und abgespeichert werden, bsp. einer Festplatte, CD, DVD etc.; ggf. kann vor oder nach der Datenaufzeichnung von der Datenaufzeichnungseinheit („Datenlogger") eine Aufbereitung der Daten vorgenommen werden. Als Referenzdaten werden während der Referenzfahrt zumindest diejenigen Sensordaten ermittelt und aufgezeichnet, die für eine Bestimmung der Position des Kraftfahrzeugs charakteristisch sind, insbesondere die Sensordaten, die zu einer groben Bestimmung der Position des Kraftfahrzeugs (Genauigkeit bsp. 10 m bis 15 m) herangezogen wer den können; vorzugsweise werden hierzu Positionsdaten eines satellitengestützten Ortungssystems herangezogen, insbesondere GPS-Daten. Vorzugsweise werden während der Referenzfahrt jedoch zusätzlich noch weitere Sensordaten als Referenzdaten ermittelt und aufgezeichnet, die zu einer genauen Bestimmung der Position des Kraftfahrzeugs (Genauigkeit bsp. ca. 2 m) herangezogen werden können; insbesondere werden hierzu für die gewählte Fahrtroute der Referenzfahrt und/oder für die Fahrtbedingungen der Referenzfahrt und/oder zur Ermittlung der während der Referenzfahrt zurückgelegten Wegstrecke des Kraftfahrzeugs charakteristische Sensordaten herangezogen, wie bsp. Beschleunigungsdaten zur Ermittlung von Beschleunigungen des Kraftfahrzeugs (bsp. unter Verwendung von Drehwinkelsensoren, bsp. von Gyrosensoren) und/oder Geschwindigkeitsdaten zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder Rückwärtsfahrtdaten zur Ermittlung von Rückwärtsfahrten des Kraftfahrzeugs (bsp. unter Verwendung geeigneter Wegstreckensensoren, bsp. von Geschwindigkeitssensoren und/oder Rückwärtsfahrtsensoren, bsp. zur Überprüfung, ob der Rückwärtsgang eingelegt ist). Optional können während der Referenzfahrt als Referenzdaten zusätzlich zu den Sensordaten noch optische Daten und/oder akustische Daten ermittelt und aufgezeichnet werden, die vorzugsweise mit den Sensordaten in Übereinstimmung gebracht werden (synchronisiert werden). Die optischen Daten können hierbei bsp. durch Aufnahme von zeitsynchronen (mit den Sensordaten zeitlich in Übereinstimmung gebrachten) Videofilmen mit entsprechendem Ton während der Referenzfahrt ermittelt und aufgezeichnet werden, bsp. durch Aufnahme der Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs aus Sicht des Fahrers des Kraftfahrzeugs und/oder durch Aufnahme bestimmter, insbesondere das Navigationssystem des Kraftfahrzeugs betreffender Bedienelemente, insbesondere eines als Anzeigeeinheit des Navigationssystems dienenden Bildschirms und/oder Kombiinstruments des Kraftfahrzeugs. Die akustischen Daten können hierbei bsp. durch Aufnahme der zeitsynchronen (mit den Sensordaten zeitlich in Übereinstimmung gebrachten) akustischen Kommunikation des Fahrers des Kraftfahrzeugs mit dem Navigationssystem während der Referenzfahrt ermittelt und aufgezeichnet werden, bsp. durch Aufnahme von Sprachanweisungen des Fahrers und/oder von Navigationsanweisungen des Navigationssystems. Daneben kann auch die Interaktion des Fahrers des Kraftfahrzeugs mit dem Navigationssystem während der Referenzfahrt aufgezeichnet werden.

Die Referenzdaten, insbesondere die auf dem Datenträger aufgezeichneten Sensordaten und ggf. die aufgezeichneten optischen und/oder akustischen Daten werden ggf. nach einer Aufbereitung (Konvertierung) in ein für das Simulationssystem geeignetes Format in das Simulatorsystem importiert und können entweder direkt oder nach einer Datenumwandlung als Steuerdaten für das Navigationssystem herangezogen werden.

Unter Verwendung dieser Steuerdaten wird das zu überprüfende Navigationssystem vom Simulationssystem angesteuert und somit eine Simulationsfahrt auf Basis der während der Referenzfahrt ermittelten Referenzdaten als Standarddaten durchgeführt. Während dieser Simulationsfahrt wird demnach das zu überprüfende Navigationssystem vom Simulationssystem mit allen anhand der Referenzdaten zur Verfügung stehenden, während einer realen Fahrt des Kraftfahrzeugs gewonnenen Informationen gespeist. Die für die Simulationsfahrt benötigten Steuersignale als Eingangssignale des Navigationssystems werden anhand der Steuerdaten mittels geeigneter Vorrichtungen des Simulationssystems generiert, insbesondere werden hierdurch aus den Steuerdaten den Sensordaten entsprechende Steuersignale durch Simulation erzeugt: das zur Bestimmung der Positionsdaten benötigte GPS-Signal bsp. mittels eines GPS-Simulators, der zur Bestimmung von Beschleunigungsdaten des Kraftfahrzeugs benötigte Drehwinkelsensor bsp. mittels eines Drehtisches, die zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs benötigten Geschwindigkeitssignale bsp. mittels analogen oder digitalen simulierten Radimpulsen. Synchron hierzu können vom Simulationssystem während der Simulationsfahrt die ggf. während der Referenzfahrt ermittelten und aufgezeichneten optischen Daten (Videofilme ggf. mit Ton etc.) und/oder akustischen Daten wiedergegeben werden, wodurch eine Zuordnung der Fahranweisungen während der Simulationsfahrt zu den realen Fahrsituationen der Referenzfahrt ermöglicht wird. Mit Hilfe am Simulationssystem angebrachter optischer und/oder akustischer Vorrichtungen (insbesondere Kamera und Mikrophon) kann der Verlauf der Simulationsfahrt aufgezeichnet und dokumentiert werden.

Auf Basis der durchgeführten Simulationsfahrt werden als Simulationsergebnis vom zu überprüfenden Navigationssystem Simulationsdaten generiert und dargestellt, bsp. auch optische und/oder akustische Simulationsdaten, die auf einem geeigneten Datenträger abgespeichert werden, vorzugsweise auf dem auch zur Speicherung der Referenzdaten herangezogenen Datenträger.

Zur Auswertung des Simulationsergebnisses werden die Referenzdaten mit den Simulationsdaten verglichen, bsp. durch parallele Darstellung korrespondierender optischer Daten auf einem Bildschirm und/oder im Rahmen einer automatischen Auswertung durch automatisierte optische Vergleichsverfahren, bsp. mittels Bilderkennungsverfahren und/oder Bildüberlagerungsverfahren („Videooverlay") und/oder Differenzbildbildungsverfahren. Bei der Auswertung können weiterhin bestimmte anhand akustischer Daten (bsp. anhand von Sprachausgaben) generierte Referenzpunkte herangezogen werden, die als Marker oder Triggerpunkte beim Vergleich der Referenzdaten mit den Simulationsdaten eine Auswahlmöglichkeit oder Anwahlmöglichkeit bereitstellen und/oder eine Indizierung ermöglichen. Die Auswertung zur Überprüfung der Betriebsweise des Navigationssystems kann entsprechend der Vorgabe durch das Testpersonal oder in Abhängigkeit der Testbedingungen automatisiert (bedienerunabhängig) oder aber bedienerabhängig entweder bereits während der Simulationsfahrt oder anschließend an die Simulationsfahrt anhand der aufgezeichneten Simulationsergebnisse vorgenommen werden.

Vorteilhafterweise kann mit dem vorgestellten Verfahren unter Zuhilfenahme des Simulationssystems die Betriebsweise einer beliebigen Anzahl von Navigationssystemen auf einfache Weise und mit geringen Kosten reproduzierbar unter standardisierten Bedingungen überprüft werden:

• Eine einen hohen Aufwand an Zeit, Kosten, Personal und Ausrüstung verursachende Referenzfahrt muss nur einmal zur Ermittlung (standardisierter) Referenzdaten durchgeführt werden, während eine mit geringem Personalaufwand selbstständig ablaufende Simulationsfahrt zu jeder Zeit, beliebig oft, unter exakt gleichen Bedingungen wiederholbar durchgeführt werden kann.
• Die Überprüfung eines bestimmten Navigationssystems ist hinsichtlich Funktionalität und/oder Funktionsumfang und/oder Neuerungen wie bsp. Softwareänderungen oder Hardwareänderungen auf einfache Weise möglich, wobei auftretende Fehler reproduzierbar dargestellt und mit geringem Aufwand analysiert werden können und Softwareentwicklungen oder Hardwareentwicklungen und hierdurch bedingte Veränderungen des dynamischen Verhaltens des Navigationssystems automatisch dokumentiert werden können.
• Unterschiedliche Navigationssysteme (bsp. Navigationssysteme unterschiedlicher Hersteller) können getestet und miteinander hinsichtlich Funktionalität und/oder Funktionsumfang und/oder Neuerungen verglichen werden.

Im Zusammenhang mit der Zeichnung (1 bis 3) soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.
Hierbei zeigt:
1 eine schematische Darstellung der Referenzphase mit der Generierung von Referenzdaten und Steuerdaten,
2 eine schematische Darstellung der Simulationsphase mit der Generierung von Simulationsdaten während der Simulationsfahrt,
3 eine schematische Darstellung der Auswertephase mit dem Vergleich der Simulationsdaten mit den Referenzdaten.
Das Navigationssystem eines Kraftfahrzeugs weist bsp. folgende Komponenten auf:

• eine zur Ermittlung der Positionsdaten des Kraftfahrzeugs dienende Sensoreinheit zur Bestimmung der geographischen Position des Kraftfahrzeugs anhand der von einem Satellitensystem übertragenen GPS-Daten, anhand der von einem Drehwinkelsensor (Gyrosensor) gelieferten Beschleunigungsdaten und anhand der von Wegstreckensensoren gelieferten Geschwindigkeitsdaten und Rückwärtsfahrtdaten des Kraftfahrzeugs,
• eine zur Übertragung der geographischen Position des Kraftfahrzeugs auf eine digitale Straßenkarte dienende Auswerteeinheit mit Datenspeicher (bsp. CD-ROM oder Festplatte oder DVD),
• eine zur Ausgabe des Standorts des Kraftfahrzeugs auf der digitalen Straßenkarte und/oder zur Ausgabe von akustischen und/oder optischen Zielführungsanweisungen an den Bediener des Kraftfahrzeugs dienende Ausgabeeinheit, die einen Bildschirm und ein Display im Kombiinstrument als Anzeigeeinheiten beinhaltet.

Zur Überprüfung der Funktionsweise des Navigationssystems wird ein Simulationssystem herangezogen, durch das das Navigationssystem während einer Simulationsfahrt mit als Stimuli wirkenden Steuersignalen angesteuert wird.
Gemäß 1 werden zur Generierung von Steuerdaten aus standardisierten Referenzdaten 10 zunächst in einer Referenzphase die Referenzdaten 10 während einer (realen) Referenzfahrt des Kraftfahrzeugs generiert. Hierzu werden insbesondere Sensordaten 11 ermittelt, bsp. auf Basis eines von einem GPS-Empfänger 3 erzeugten GPS-Signals 12, eines von einem Gyrosensor 4 erzeugten Beschleunigungssignals 13, eines von ei nem Rückwärtsfahrtdetektor 5 erzeugten Rückwärtsfahrtsignals 14 und eines von einem Geschwindigkeitssensor 6 erzeugten Geschwindigkeitssignals 15; diese Sensordaten 11 werden während der Referenzfahrt des Kraftfahrzeugs mittels der Aufzeichnungseinheit 1 („Datenlogger") aufgezeichnet und hierdurch ggf. nach einer Aufbereitung Referenzdaten 10 gewonnen. Weiterhin werden als Referenzdaten 10 während der Referenzfahrt des Kraftfahrzeugs bsp. auch optische Daten 16 und akustische Daten 17 aufgezeichnet, insbesondere wird eine Videoaufzeichnung aus Sicht des Fahrers des Kraftfahrzeugs mittels der Videokamera 7 und eine akustische Aufzeichnung von Navigationsanweisungen mittels des Mikrofons 8 vorgenommen.
Die mittels der Aufzeichnungseinheit 1 während der Referenzfahrt des Kraftfahrzeugs aufgezeichneten Sensordaten 11 und die während der Referenzfahrt des Kraftfahrzeugs aufgezeichneten optischen Daten 16 und akustischen Daten 17 werden einem Datenspeicher 2 zugeführt und dort als gemeinsamer Satz von Referenzdaten 10 abgespeichert; als Datenspeicher 2 ist bsp. eine Festplatte oder DVD oder CD-ROM vorgesehen.
Gemäß 2 werden in einer Simulationsphase zur Durchführung der Simulationsfahrt die im Datenspeicher 2 abgespeicherten Referenzdaten 10 als Steuerdaten 20 in das Simulationssystem 30 importiert. Vom Simulationssystem 30 werden die Steuerdaten 20 nach einer Konvertierung als Datenbasis der vom Simulationssystem 30 simulierten Simulationsfahrt eines Kraftfahrzeugs herangezogen. Die zur Darstellung der Simulationsfahrt auf dem Navigationssystem 50 benötigten Informationen werden auf Basis der Steuerdaten 20 mittels geeigneter Vorrichtungen des Simulationssystems 30 generiert, wobei das Navigationssystem 50 im Rahmen der Simulation mit den auf der Grundlage der Steuerdaten 20 generierten Steuersignalen 40 angesteuert wird. Als Vorrichtungen des Simulationssystems 30 zur Erzeugung der Steuersignale 40 werden bsp. ein GPS-Sender (Strahler) 31 zur Simulierung eines GPS-Signals 41 (das bsp. mittels eines GPS-Empfängers an das Navigationssystem 50 weitergeleitet wird), ein Drehtisch 32 zur Simulierung eines Beschleunigungssignals 42, Radsensoren 33 zur Simulierung eines Geschwindigkeitssignals 43, ein Simulationsrechner zur Simulierung eines Rückfahrscheinwerferlichtsignals 44, ein Bildschirm 35 zur Beurteilung optischer Signale 45 und eine Sprachausgabeeinheit 36 zur Beurteilung akustischer Signale 46 herangezogen. Im Rahmen der auf Basis der Referenzdaten 10 durchgeführten Simulationsfahrt wird das Navigationssystem 50 mit diesen Steuersignalen 40 angesteuert, das hierdurch zu den Referenzdaten 10 korrespondierende Simulationsdaten 60 erzeugt, die bsp. optisch auf einem Bildschirm 51 des Navigationssystems 50 ausgegeben werden.
Gemäß 3 werden in einer Auswertephase zur Auswertung der Simulationsfahrt bzw. der Simulationsdaten 60 die während der Simulationsfahrt ermittelten Simulationsdaten 60 des Navigationssystems 50 auf einem Datenträger aufgezeichnet, bsp. durch optische und akustische Aufzeichnung der Simulationsfahrt mittels einer Videokamera 62. Zur Auswertung der Simulationsfahrt und damit zur Überprüfung des Navigationssystems 50 werden die anhand der Aufzeichnung der Simulationsfahrt gespeicherten Simulationsdaten 60 mit den Daten 10 verglichen, insbesondere durch einen optischen Vergleich der während der Referenzfahrt gewonnen optischen Daten 16 (Video aus Sicht des Fahrers des Kraftfahrzeugs) mit den während der Simulationsfahrt anhand der optischen Anzeige 51 des Navigationssystems 5 gewonnenen optischen Simulationsdaten 61. Der optische Vergleich kann hierbei mittels einer optischen Anzeigevorrichtung 70 (bsp. mittels eines Fernsehmonitors) durchgeführt werden, auf der die optischen Referenzdaten 16 der Referenzfahrt den während der Simulationsfahrt generierten optischen Simulationsdaten 61 des Navigationssystems 50 gegenübergestellt werden. Hierbei kann zur detaillierteren Auswertung eine Synchronisierung der optischen Daten 16 mit den optischen Simulationsdaten 61 anhand einer auf Basis von (bsp. akustisch erzeugten und wiedergegebenen) Triggerpunkten 63 erfolgen den Indizierung vorgenommen werden; diese bsp. markante Positionen 65 (bsp. Kreuzungen, Abzweigungen oder Einmündungen etc.) während der Referenzfahrt darstellenden Triggerpunkte 63 können während der Referenzfahrt als akustische Daten 17 aufgenommen und abgespeichert werden und später beim Erstellen der Simulationsdaten 60 als akustische Marker 64 abgespeichert werden. Beim Vergleich mit den Simulationsdaten 60 kann über die Triggerpunkte 63 bzw. die markanten Positionen 65 eine Indizierung und/oder eine erleichterte Anwahl bestimmter Fahrsituationen oder Streckenabschnitte auf der auf Basis der Simulationsdaten 60 in der Anzeigevorrichtung 70 dargestellten Karte 71 vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste P5107/EIS2612

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Navigationssystems für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem (50) von einem zur Durchführung einer Simulationsfahrt des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Simulationssystem (30) während einer Simulationsfahrt mit für die Betriebsweise des Navigationssystems (50) charakteristischen Steuersignalen (40) angesteuert wird, und dass die während der Simulationsfahrt vom Navigationssystem (50) erzeugten Simulationsdaten (60) ermittelt und zur Überprüfung des Navigationssystems (50) herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Betriebsweise des Navigationssystems (50) charakteristischen Steuersignale (40) des Simulationssystems (30) aus anhand einer vorherigen Referenzfahrt ermittelten Referenzdaten (10) generiert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die während der Referenzfahrt ermittelten Referenzdaten (10) aufgezeichnet werden, dass die aufgezeichneten Referenzdaten (10) als Steuerdaten (20) in das Simulationssystem (30) eingebracht werden, dass vom Simulationssystem (30) eine Simulationsfahrt des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, bei der das Navigationssystem (50) durch die unter Verwendung der vom Simulationssystem (30) bereitgestellten Steuerdaten (20) generierten Steuersignale (40) angesteuert wird, und dass zur Überprüfung der Betriebsweise des Navigationssystems (50) die bei der Simulationsfahrt des Kraftfahrzeugs ermittelten, zu den Referenzdaten (10) korrespondierenden Simulationsdaten (60) des Navigationssystems (50) mit den Referenzdaten (10) verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzdaten (10) zumindest anhand von für die Bestimmung der Position des Kraftfahrzeugs charakteristischen Sensordaten (11) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensordaten (11) zumindest die von einem satellitengestützten Ortungssystem übertragene Positionsdaten (12) herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensordaten (11) zusätzlich Beschleunigungsdaten (13) und/oder Rückwärtsfahrtdaten (14) und/oder Geschwindigkeitsdaten (15) herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzdaten (10) zusätzlich optische Daten (16) und/oder akustische Daten (17) herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vom Simulationssystem (30) die zum Betrieb des Navigationssystems (50) erforderlichen Steuersignale (40) mittels geeigneter Vorrichtungen (31, 32, 33) des Simulationssystems (30) generiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung der Betriebsweise des Navigationssystems (30) die Referenzdaten (10) mit den Simulationsdaten (60) des Navigationssystems (30) optisch verglichen werden.