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Die Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zur Simulation von Verkehrssituationen, mit einer Anzeigeeinheit zur bildhaften Anzeige von virtuell erzeugten Verkehrssituationen und einer Eingabeeinheit, wobei dem System zumindest ein virtuell modelliertes Referenzfahrzeug und zumindest ein weiterer virtuell modellierter Verkehrsteilnehmer zugrunde gelegt sind. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein System sowie ein Verfahren zur Analyse von virtuell erzeugten unfallkritischen Gefahrensituationen im Straßenverkehr. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein reales Fahrerassistenzsystem sowie ein Fahrzeug mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem. Des Weiteren umfasst die Erfindung einen Fahrsimulator.
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Aus dem Stand der Technik sind Simulationssysteme bekannt, mit denen in einer virtuell erzeugten Umgebung das Auftreten von Staus im Straßenverkehr simuliert werden kann. Darüber hinaus sind Simulationssysteme bekannt, mit denen Fahrzeugunfälle simuliert werden können. Durch derartige Simulationssysteme können die Auswirkungen eines Unfalls auf das Fahrzeug und die Insassen erfasst werden.
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Eine Unfallvorhersage ist mit diesen Simulationswerkzeugen jedoch nicht oder allenfalls sehr eingeschränkt möglich. Für gegebene Verkehrssituationen kann eine bestimmte Unfallwahrscheinlichkeit nur sehr schwer vorhergesagt werden. In derartig bekannten bestehenden Prädiktionsansätzen werden im Allgemeinen die Trajektorien der einzelnen Verkehrsteilnehmer in einer Szene berechnet. Aus den Trajektorien wird abgeschätzt, ob eine Unfallsituation entstehen wird. Diese bekannten Systeme sind in ihrem Einsatzbereich und in der realitätsnahen Darstellung im Hinblick auf eine Unfallvorhersage sehr unterentwickelt und ermöglichen in diesem Zusammenhang nur unzureichende Ergebnisse. Denn bei diesen bekannten Unfallvorhersage-Simulationssystemen ist das Ergebnis praktisch bekannt und eine Simulation erfolgt lediglich im Hinblick auf die deterministischen Anfangsbedingungen. Es ist somit bereits am Anfang der Simulation bekannt, wie sich die einzelnen Verkehrsteilnehmer verhalten werden und was das Ergebnis sein wird. Dadurch können realitätsnahe Verkehrssituationen im Hinblick auf eine Unfallvorhersage allenfalls nur sehr unzureichend virtuell erzeugt und simuliert werden.
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Darüber hinaus ist aus
DE 102 56 612 B3 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fahrertraining bekannt, in welchem virtuelle 3D-Modellierungen von Verkehrsszenarien zugrunde gelegt werden und einen Fahrer, welcher mit einem realen Fahrzeug auf einem Trainingsgelände unterwegs ist, bildhaft angezeigt werden. 3D-Szenarien werden dabei gemäß Virtual-Reality-Anwendungen dargestellt.
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Aus der
DE 10 2004 057 947 A1 ist ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines kraffahrzeugseitig integrierten Fahrerassistenzsystems bekannt. Die Funktionsprüfung erfolgt in Abhängigkeit eines von wenigstens einem realen Sensor gegebenen Sensorsignals, wobei der Sensor die Verkehrssituation im Fahrzeugumfeld überwacht. Dem Fahrer wird während der Fahrt eine in Abhängigkeit eines oder mehrerer kontinuierlich erfasster, die Fahrzeugbewegung beschreibender Fahrzeugparameter erzeugte und kontinuierlich angepasste optische Simulationsdarstellung einer virtuellen Verkehrssituation in sein zum Fahrzeugumfeld gerichtetes Blickfeld eingeblendet. Der Fahrer kann jedoch nach wie vor das reale Fahrzeugumfeld erfassen. Das wenigstens eine Sensorsignal wird in Abhängigkeit der simulierten Verkehrssituation simuliert, wobei das simulierte Sensorsignal einem den Betrieb des Fahrerassistenzsystems steuernden Steuergerät gegeben wird, wobei das Fahrerassistenzsystem gegebenenfalls dadurch in Betrieb gesetzt wird.
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Des Weiteren ist es aus der
EP 1 498 717 A2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung des Seitenwindverhaltens eines Fahrzeugs bekannt.
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Des Weiteren ist aus der
DE 103 09 934 B4 ein Fahrsimulator und ein Verfahren zum Simulieren des Fahrzustands eines Fahrzeugs bekannt. Der Fahrsimulator umfasst eine Simulationseinheit und ein reales Fahrzeug mit einem Steuergerät, welches mit der Simulationseinheit verbunden ist. Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug reale Sensoren zur Umfelddetektion des Fahrzeugs, welche jedoch bei einem Simulationslauf deaktiviert werden.
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Aus der Druckschrift
DE 40 01 493 A1 ist ein Verfahren zur selbsttätigen Steuerung von bewegbaren Geräten mit Ortungssensoren und Umweltsensoren zum Abgeben von Sensorsignalen bekannt, welche für den Abstand des Gerätes von mindestens einem Hindernis charakteristisch sind. Eine Verarbeitungseinheit verarbeitet die Sensorsignale und erzeugt anhand selbiger Sensorsignale Steuersignale für verschiedenste Komponenten des Geräts zum Beschleunigen oder Abbremsen oder aber zum Lenken des Geräts, um eine Kollision mit dem Hindernis zu vermeiden. Die Verarbeitungseinheit ist als neuronales Netzwerk ausgebildet.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zu schaffen, mit denen Verkehrssituationen, und insbesondere unfallkritische Gefahrensituationen, für eine verbesserte Unfallvorhersage realitätsnäher simuliert und nachvollzogen werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein System, welches die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, sowie ein System, welches die Merkmale nach Patentanspruch 16 aufweist, gelöst. Darüber hinaus wird diese Aufgabe auch durch ein Verfahren, welches die Merkmale nach Patentanspruch 23 aufweist, so-wie ein Verfahren, welches die Merkmale nach Patentanspruch 33 aufweist,gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe durch einen Fahrsimulator, welcher die Merkmale nach Patentanspruch 20 aufweist, gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes System zur virtuellen Simulation von Verkehrssituationen umfasst eine Anzeigeeinheit zur bildhaften Anzeige der virtuellen Verkehrssituationen und eine Eingabeeinheit. Darüber hinaus sind dem System Modelle zugrunde gelegt, durch welche zumindest ein virtuell modelliertes Referenzfahrzeug und zumindest ein weiterer virtuell modellierter Verkehrsteilnehmer charakterisiert sind. Das Referenzfahrzeug umfasst mindestens eine virtuell modellierte Detektionseinrichtung zur Erfassung der virtuellen Umgebung des Referenzfahrzeugs in der simulierten Verkehrssituation, wobei das momentane Verhalten des Referenzfahrzeugs während der Simulation und somit während einer simulierten Verkehrssituation unter Berücksichtigung der durch die Detektionseinrichtung erfassten Informationen erfolgt. Das System ermöglicht somit eine sehr realitätsnahe Simulation von Verkehrsszenarien, bei denen zumindest bei dem Referenzfahrzeug die Erfassung von Umgebungsbedingungen möglich ist und davon das weitere Verhalten dieses virtuellen Referenzfahrzeugs im Verkehr abhängig ist.
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Dem virtuellen Referenzfahrzeug ist ein Basismodell zugrunde gelegt, welches im Hinblick auf das Verhalten des Referenzfahrzeugs während eines Simulationslaufs ein stochastisches Modell umfasst. Durch diese Ausgestaltung kann das Referenzfahrzeug während des Simulationslaufs praktisch eigenintelligent entscheiden, ob es sich bewegt, in welche Richtung es fährt, ob es beschleunigt oder abbremst und dergleichen. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten Simulationssystemen, bei denen bereits zum Beginn einer Simulation die Verhaltensregeln der einzelnen Verkehrsteilnehmer deterministisch vorgegeben sind. Durch diese nicht-deterministische Ausgestaltung des Referenzfahrzeugs und somit das stochastische Verhalten während der Simulation kann eine Vielzahl von Verkehrssituationen generiert werden, welche individuell und unvorhersagbar entstehen können. Genau dies entspricht einem sehr realitätsnahen Bild im Straßenverkehr.
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Bevorzugt ist das Verhalten des Referenzfahrzeugs während einer Simulation einer Verkehrssituation nicht-deterministisch.
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Bevorzugt umfasst das Basismodell verkehrsregelkonforme und verkehrsregelwidrige Verhaltensmodelle als Untermodelle, welche im Hinblick auf das weitere Verhalten des Referenzfahrzeugs während einer Simulation einer Verkehrssituation stochastisch ausgewählt werden.
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Auch das Verhalten zumindest eines weiteren Verkehrsteilnehmers ist in bevorzugter Weise während einer Simulation einer Verkehrssituation nichtdeterministisch. Auch für zumindest einen weiteren Verkehrsteilnehmer kann in bevorzugter Weise ein Basismodell zugrunde gelegt sein, welches im Hinblick auf das Verhalten während eines Simulationslaufs in einer Verkehrssituation ein stochastisches Modell umfasst. Durch diese Ausgestaltung kann der Grad der realitätsnahen Simulation nochmals erhöht werden. Auch dadurch können verschiedenste Verhaltensmuster und Bewegungsvorgänge der weiteren Verkehrsteilnehmer während der Simulation eigendynamisch erzeugt werden.
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In besonders bevorzugter Weise umfasst das virtuelle Referenzfahrzeug zumindest ein virtuell modelliertes Fahrerassistenzsystem. Es kann dabei vorgesehen sein, dass als Fahrerassistenzsysteme ein ACC(Adaptive Cruise Control)-System und/oder ein Spurhaltungs-System und/oder ein Nachtsicht-System und/oder ein System zur optischen Bilderfassung im sichtbaren Spektrum modelliert sind. Diese spezifischen Fahrerassistenzsysteme können mit verschiedensten Sensoriken modelliert sein, welche beispielsweise Radarsensoren, Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren umfassen oder auch zur optischen Bilderfassung im sichtbaren Spektrum ausgebildet sind. In bevorzugter Weise ist das Verhalten des Referenzfahrzeugs auch abhängig von den Informationen, die durch das zumindest eine modellierte Fahrerassistenzsystem erhalten werden. Dadurch können auch die Funktionsweisen der Fahrerassistenzsysteme in einfacher und aufwandsarmer Weise in virtueller Simulation in verschiedensten Verkehrssituationen beobachtet werden. Darüber hinaus kann dadurch auch die Funktionsweise dieser Fahrerassistenzsysteme analysiert werden.
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Bevorzugt umfasst ein derartig ausgebildetes Fahrerassistenzsystem ein zugrunde gelegtes Grundmodell, welches veränderbar ist. Insbesondere ist das Verhalten des Referenzfahrzeugs in einer simulierten Verkehrssituation unter Berücksichtigung der Veränderung des Fahrerassistenzsystems analysierbar. Bevorzugt ist das System so ausgebildet, dass eine während eines Simulationslaufs stochastisch aufgetretene Verkehrssituation abgespeichert ist und im Nachfolgenden nochmals darstellbar ist. Dadurch kann eine identische Verkehrssituation nochmals wiederholt und nachvollzogen werden. Darüber hinaus ist es möglich, eine derartige Verkehrssituation in identischer Weise nochmals ablaufen zu lassen, wobei dann ein Fahrerassistenzsystem des Referenzfahrzeugs mit einem veränderten Grundmodell zugrunde gelegt werden kann. Es kann dadurch ermöglicht werden, eine einmal virtuell aufgetretene Verkehrssituation unter Zugrundelegung verschiedener Ausprägungen eines Fahrerassistenzsystems zu analysieren. Dadurch kann in sehr präziser und aufwandsarmer Weise das Verhalten des Fahrerassistenzsystems in einer gleichen Verkehrsituation analysiert werden. Insbesondere kann dadurch analysiert werden, welches der Grundmodelle eine bestmögliche Verhaltensweise des Fahrerassistenzsystems in einer Verkehrssituation gewährleistet.
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Es kann somit quasi ein Einfrieren einer stochastisch und somit nicht vorhersagbaren virtuell erzeugten Verkehrssituation während der Simulation ermöglicht werden und eine deterministische Wiederholung dieser spezifischen Verkehrssituation ermöglicht werden. Dies kann dann unter Zugrundelegung von Variationen der Basismodelle des Referenzfahrzeugs und/oder anderer Verkehrsteilnehmer und/oder unter Veränderung eines Grundmodells des Fahrerassistenzsystems durchgeführt werden. Die Flexibilität des Systems kann dadurch deutlich erhöht werden. Beliebig entstandene, nicht vorhersagbare Verkehrssituationen können dadurch rekapituliert werden und das Verhalten des Assistenzsysteme sowie gegebenenfalls der gesamten Fahrzeuge können dann mit beliebigen Randparametern, welcher veränderbar sind, virtuell simuliert werden. Dies ermöglicht den Grad der Optimierung von Verhaltensweisen von Fahrzeugen im Straßenverkehr sowie das Eingreifen und/oder Unterstützen und/oder eigenverantwortliche Handeln der Fahrerassistenzsysteme zu erhöhen.
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Bevorzugt erfolgt das Verhalten des Referenzfahrzeugs unter Berücksichtigung der nicht-deterministischen Verhaltensweisen des zumindest einen weiteren Verkehrsteilnehmers. Als weitere Verkehrsteilnehmer können weitere Kraftfahrzeuge und/oder Lastkraftwagen und/oder Motorräder und/oder Radfahrer und/oder Fußgänger modelliert dargestellt sein.
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Bevorzugt umfasst das System modellierte verkehrskonforme und/oder verkehrswidrige Verhaltensweisen von weiteren Verkehrsteilnehmern und/oder spezifische Umgebungsbedingungen und/oder personenspezifische Bedingungen, welche während einer laufenden Simulation einer Verkehrssituation erzeugbar sind. Diese können beispielsweise in definierter Weise durch einen realen Benutzer des Systems erzeugt werden. Dies kann beispielsweise durch Betätigung der Eingabeeinheit erfolgen. Diese während der laufenden Simulation definiert erzeugten und erwünschten Störungen der virtuellen Verkehrssituation können sowohl zeitlich als auch örtlich in der virtuellen Szenerie erzeugt werden. Beispielhaft sei hier erwähnt, dass die Witterungsbedingungen virtuell verändert werden können oder, dass beispielsweise ein Baum auf die Straße fällt. Darüber hinaus kann beispielsweise auch ein personenbedingtes Zielverhalten definiert erzeugt werden, indem beispielsweise ein Fußgänger ohne zu schauen bei Rot über die Ampel geht. Darüber hinaus können jedoch auch Umstände wie das Auftreten eines Herzinfarkts bei einem Fahrer eines Fahrzeugs eingespielt werden. Diese konkret genannten Beispiele sind in keinster Weise abschließend zu verstehen, sondern sollen nur die Vielfalt der möglichen Zustände, welche während eines Simulationslaufs als Störungen eingespielt werden können, andeuten. Im Prinzip können alle erdenklichen im Straßenverkehr auftretenden Umwelteinflüsse und/oder personenspezifische Verhaltensweisen, auch wenn sie sehr unwahrscheinlich sind, simuliert werden. Der Grad der Realitätsnähe des Simulationssystems kann dadurch nochmals deutlich erhöht werden.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass Defekte am Referenzfahrzeug und/oder an einem seiner Fahrerassistenzsysteme, beispielsweise ein kurzzeitiges Deaktivieren eines Fahrerassistenzsystems, stochastisch oder deterministisch während eines Simulationslaufs automatisch durch das System selbst erzeugt werden und/oder durch einen realen Benutzer des Systems über die Eingabeeinheit definiert erzeugt werden.
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In bevorzugter Weise kann vorgesehen sein, dass die vor dem Start eines Simulationslaufs vorgebbaren Anfangsbedingungen zumindest anteilig deterministisch und/oder zumindest anteilig stochastisch vorgebbar sind. Auch dadurch kann die Flexibilität des Systems im Hinblick auf die Darstellung einer realitätsnahen Szenerie erhöht werden.
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Bevorzugt ist das Verhalten des Referenzfahrzeugs von einem Benutzer des Systems online steuerbar. Es kann somit vorgesehen sein, dass neben einem rein maschinellen Simulationsablauf auch eine reale Person an der Gestaltung der Verkehrssituationen während des Simulationslaufs beteiligt sein kann und das Referenzfahrzeug in Echtzeit steuern kann.
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Bevorzugt ist für jeden virtuell dargestellten Verkehrsteilnehmer ein spezifisches Modell zugrunde gelegt. Insbesondere ist zumindest ein Fahrzeugmodell und zumindest ein Fußgängermodell und zumindest ein Fahrermodell als jeweils ein Basismodell dem System zugrunde gelegt. Das Fahrermodell kann beispielsweise als Parameter das Alter, das Geschlecht und die Fahrpraxis eines Fahrers umfassen. Im Fahrzeugmodell können beispielsweise als Parameter der Fahrzeugtyp, beispielsweise ein Sportwagen oder eine Limousine oder ein Geländewagen, zugrunde gelegt sein. Darüber hinaus kann auch die Motorisierung und dergleichen als Parameter zugrunde gelegt sein. All diese Modelle und die darunter summierten Parameter können auch verändert werden.
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In bevorzugter Weise kann auch vorgesehen sein, dass virtuell modellierte Verkehrsinformationen an das Referenzfahrzeug übertragbar sind und abhängig davon das Verhalten des Referenzfahrzeugs beeinflussbar ist. So kann beispielsweise während eines Simulationslaufs auch vorgesehen sein, dass das Referenzfahrzeug virtuell erzeugte Verkehrsinformationen erhält bzw. empfängt, welche beispielsweise Stauwarnungen oder Unfallinformationen von Orten umfassen, von denen das Referenzfahrzeug momentan noch entfernt ist und diese auch noch nicht erkennen kann. Auch darauf kann das Referenzfahrzeug dann eigendynamisch und vor der Simulation nicht vorhersagbar reagieren und dadurch eine spezifische Verkehrssituation, welche virtuell dargestellt wird, generieren.
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In bevorzugter Weise wird während eines Simulationslaufs eine Speicherung der aufgetretenen Verkehrsszenarien durchgeführt und eine individuelle Analyse dieser Informationen kann durchgeführt werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Verhaltensweisen des Referenzfahrzeugs im Gesamten und/oder die Verhaltensweisen jedes dem Referenzfahrzeug zugeordneten Fahrerassistenzsystems und/oder die Verhaltensweisen zumindest eines weiteren Verkehrsteilnehmers zu analysieren. Besonders bevorzugt kann dadurch auch ein System geschaffen werden, welches neben der virtuellen Simulation von Verkehrssituationen auch zur Analyse von derartigen Verhaltensweisen, welche während einer Simulation aufgetreten sind, ausgebildet ist. Dadurch können eine Vielzahl von Informationen gewonnen werden, welche für den realen Einsatz in Fahrerassistenzsystemen und für das reale Verhalten des Fahrzeugs zugrunde gelegt werden können.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur Analyse von virtuell erzeugten unfallkritischen Gefahrensituationen im Straßenverkehr, welches ein erfindungsgemäßes System zur virtuellen Simulation von Verkehrssituationen oder eine vorteilhafte Ausgestaltung davon umfasst. Durch dieses System kann in umfassender Weise die Analyse von Unfallsituationen ermöglicht werden. Insbesondere ist es durch dieses System jedoch möglich, eine Unfallvorhersage präzise und sehr realitätsnah generieren zu können. Indem beliebige Verkehrssituationen quasi unvorhersagbar generiert werden können, können dadurch auch verschiedenste unfallkritische und gegebenenfalls auch unfallverursachende Gefahrensituationen simuliert werden. Eine realitätsnahe Simulation von Situationen, die zu Unfällen oder Beinahe-Unfällen führen, lässt sich unter der erfindungsgemäßen Berücksichtigung solcher Systeme durchführen, bei denen das Referenzfahrzeug sein Verhalten abhängig von situationsabhängig auftretenden Umgebungsbedingungen verändern kann. Insbesondere können dadurch auch Fahrerassistenzsysteme und Sicherheitssysteme zur Unfallvermeidung und Unfallfolgenmilderung in durch das erfindungsgemäße System simulierten Verkehrssituationen sehr realitätsnah untersucht werden.
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Bevorzugt ist das Verhalten des Referenzfahrzeugs und/oder zumindest eines spezifischen Fahrerassistenzsystems in einer während der Simulation aufgetretenen Unfallsituation analysierbar. Dadurch können die Umstände, welche zu einer derartigen Unfallsituation geführt haben, sehr genau und in ihrer gesamten Komplexität relativ aufwandsarm nachvollzogen und ausgewertet werden. Dadurch können die Verhaltensweisen von Fahrzeugen und das Funktionieren der Fahrerassistenzsysteme sehr genau nachvollzogen und verstanden werden und dadurch ein Fehlverhalten und/oder Verbesserungen dahingehend weiter entwickelt werden, dass eine Unfallwahrscheinlichkeit in derartigen Verkehrssituationen reduziert wird oder eine vollständige Unfallvermeidung erreicht werden kann.
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In bevorzugter Weise kann vorgesehen sein, dass eine Verhaltensweise des Referenzfahrzeugs und/oder zumindest eines seiner Fahrerassistenzsysteme, welche zu einer unfallfreien Bewältigung einer Gefahrensituation in einer simulierten Verkehrssituation geführt hat, als Referenzmuster abgespeichert wird. Die dadurch gewonnenen Verhaltens-Referenzmuster können dann in reale Fahrerassistenzsysteme implementiert werden.
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Insbesondere kann ein System zur Unfallvorhersage geschaffen werden, bei dem verschiedenste realitätsnahe Gefahrensituationen erzeugt werden können. Das vorgeschlagene Simulationssystem nutzt somit eine virtuelle Umgebung, in der Verkehrszenen modelliert werden. Innerhalb der Verkehrsszenen gehorchen die einzelnen Verkehrsteilnehmer Modellen, die bestimmte, teilnehmerspezifische Verhaltensmuster zulassen. Ein virtuelles Referenzfahrzeug, welches bevorzugt mit Assistenzsystemen, crashvermeidenden bzw. crashmildernden Systemen ausgestattet ist, kann sich gemäß eines individuellen Modells innerhalb der Szenen bewegen und wird neben dem durch den Fahrer gewünschten Verhalten auch durch das modellhafte Verhalten der übrigen Verkehrsteilnehmer beeinflusst. An diesem Referenzfahrzeug befindet sich eine virtuelle Umfeldsensorik, welche die virtuelle Umgebung aus der Perspektive des Referenzfahrzeugs erfasst. Diese daraus gewonnenen Informationen werden bevorzugt von einem Auslösealgorithmus zur Steuerung der crashvermeidenden bzw. crashmildernden Systeme am Fahrzeug genutzt. Beispielsweise kann simulativ dann ein Bremseingriff oder ein Beschleunigen oder ein Ausweichmanöver erfolgen. Besonders bevorzugt beeinflussen die daraus resultierenden Wirkungen des Auslösealgorithmus wiederum das Verhalten der anderen Verkehrsteilnehmer in der Szenerie.
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Neben der während eines Simulationslaufs im Allgemeinen nicht vorhersagbaren Fahrtroute zumindest eines Fahrzeugs kann zusätzlich auch vorgesehen sein, dass zumindest ein weiterer Verkehrsteilnehmer auch durch eine deterministische Verhaltensweise während des Simulationslaufs definiert ist. So kann die Verteilung der einzelnen Verkehrsteilnehmer innerhalb der Szene beispielsweise fest vordefiniert sein. Wird beispielsweise für das Referenzfahrzeug eine Fahrtroute fest vorgegeben, so kann eine Szene unter gleich bleibenden Anfangsbedingungen mehrfach durchfahren werden. Anstatt fest vorgegebener Fahrtrouten kann insbesondere das Referenzfahrzeug auch ähnlich wie in einem Computerspiel spontan von einem realen Benutzer des Systems gesteuert werden. Damit lässt sich ein beliebiges Fehlverhalten des Referenzfahrzeugs erzielen. In einem derartigen Modus des Systems können dann beispielsweise Fehlverhalten der Assistenz- und Sicherheitssysteme des Referenzfahrzeugs untersucht werden.
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Durch das erfindungsgemäße System wird somit eine künstliche Intelligenz geschaffen, welche neben deterministischen Modellen und stochastischen Modellen auch ein neuronales Netz umfassen kann.
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Insbesondere bei einem System zur Analyse von unfallkritischen Gefahrensituationen kann somit eine Auswertung erfolgen, warum beispielsweise ein Unfall in der Szenerie passiert ist oder warum dieser gerade vermieden werden konnte. Dadurch lassen sich präzise Unfallanalysen aber auch Unfallvorhersagen generieren. Ferner lassen sich optimierte Verhaltensmuster für Fahrerassistenzsysteme generieren. Insbesondere können dann in realen Fahrerassistenzsystemen Referenzmuster abgelegt werden, welche im Hinblick auf auftretende reale Gefahrensituationen dahingehend verwendet werden können, ob die Gefahrensituation ohne Unfall vermieden werden kann oder ein Unfall unvermeidbar ist. Bereits vorab kann dadurch mit hoher Wahrscheinlichkeit ein mögliches Unfallereignis erkannt werden und dadurch frühzeitig mit entsprechenden Maßnahmen reagiert werden. Insbesondere kann beispielsweise dann ein frühzeitiges Warnen des Fahrers erfolgen und/oder zeitversetzt oder zeitgleich mit dem Warnen ein automatischer Eingriff des Fahrerassistenzsystems erfolgen. Unfallfolgen können dadurch verhindert werden oder zumindest deutlich abgeschwächt werden.
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Darüber hinaus ist durch dieses System auch die Möglichkeit gegeben, Szenen zu simulieren, in denen zumindest zwei Referenzfahrzeuge intelligent ausgebildet sind und ihr Verhalten in einer Verkehrssituation abhängig von detektierten Umgebungsbedingungen gestalten. Insbesondere kann dann auch simuliert werden, was bei einem Auftreten einer Gefahrensituation erfolgt, wenn diese zwei Referenzfahrzeuge in eine derartige Gefahrensituation verwickelt sind. Auch dadurch kann dann die Analyse im Hinblick auf ein mögliches Fehlverhalten durchgeführt werden und das Verhalten der Referenzfahrzeuge und insbesondere deren Fahrerassistenzsysteme im Hinblick auf eine Unfallvermeidung optimiert werden. Speziell kann dann das Verhalten in einer derartigen Situation dahingehend optimiert werden, dass die Fahrerassistenzsysteme aufgrund ihrer jeweiligen Umfelddetektion nicht stets zu den gleichen Aktionen führen und somit praktisch erst durch dieses Verhalten dann ein Unfall erzeugt werden würde.
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Ein vorliegend nicht beanspruchter Aspekt der Erfindung betrifft ein reales Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, welches zur Erkennung von Gefahrensituationen im Verkehr, insbesondere im Straßenverkehr, ausgebildet ist und zur möglichen Unfallvermeidung in einer Gefahrensituation Referenzmuster bzw. Referenzinformationen im Hinblick auf ein Erkennen einer derartigen Situation und ein entsprechendes Handeln durch das Fahrerassistenzsystem umfasst, welche Referenzmuster mit den erfindungsgemäßen Simulationssystemen oder vorteilhaften Ausgestaltungen davon ableitbar sind.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Fahrsimulator, welcher ein erfindungsgemäßes System und ein reales Fahrzeug als Referenzfahrzeug aufweist und ein Display umfasst, auf dem die durch ein erfindungsgemäßes System oder eine vorteilhafte Ausgestaltung davon simulierten virtuellen Verkehrssituationen und/oder virtuellen Gefahrensituationen darstellbar sind. Der Fahrsimulator kann ähnlich einem Flugsimulator ausgebildet sein und als feststehende Einrichtung positioniert sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das reale Fahrzeug zum Fortbewegen in einem realen Verkehrsumfeld ausgebildet ist und die virtuellen Verkehrssituationen beispielsweise in einem Head-up-Display oder dergleichen angezeigt werden. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass diese virtuell erzeugten Verkehrssituationen in einem Display einer Brille dargestellt werden, welche ein realer Fahrer des Fahrzeugs aufsetzen kann. Durch diese Ausgestaltungen mit einem real bewegten Fahrzeug kann dann auch ein Fahrertraining, beispielsweise auf einem Testgelände, durchgeführt werden.
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Bevorzugt ist das reale Fahrzeug zum bidirektionalen Datenaustausch mit dem System verbunden. Dadurch können reale Betriebsdaten des Fahrzeugs als Informationen an das System übermittelt werden und abhängig davon virtuelle Verkehrssituationen dargestellt oder aber auch verändert werden. Die Flexibilität und vielfältige Situationssimulation kann dadurch erhöht werden.
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Bevorzugt ist das reale Fahrzeug des Fahrsimulators mit zumindest einem realen Fahrerassistenzsystem ausgebildet und Informationen über Aktionen eines realen Fahrers des Fahrzeugs, welche das Verhalten des realen Fahrzeugs und/oder zumindest eines realen Fahrerassistenzsystems beeinflussen, sind an das Simulationssystem übertragbar. Neben den realen Informationen über Steuergeräte und Fahrerassistenzsysteme sowie Betriebsparameter des Motors oder dergleichen können dann auch reale Verhaltensweisen des Fahrers selbst berücksichtigt werden und für die virtuell dargestellte Verkehrssituation zugrunde gelegt werden.
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Bevorzugt ist es, wenn Informationen des Systems, beispielsweise über simulierte virtuelle Umgebungsbedingungen, an das reale Fahrzeug des Fahrsimulators und/oder eines Fahrerassistenzsystems des realen Fahrzeugs übertragbar sind und das Verhalten des realen Fahrzeugs und/oder eines seiner Fahrerassistenzsysteme analysierbar ist. Auch dadurch kann die Darstellung von realitätsnahen Situationen erhöht werden und dadurch die Analyse der aufgetretenen Situationen detailliert erfolgen. Insbesondere können dann aus dieser Analyse erhaltene Informationen und Erkenntnisse für die weitere Entwicklung der Fahrzeuge und der Assistenzsysteme verwendet werden und dadurch eine optimiertere Funktionsweise erreicht werden.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum virtuellen Simulieren von Verkehrssituationen, bei dem ein Referenzfahrzeug und zumindest ein weiterer Verkehrsteilnehmer virtuell modelliert werden und die während der Simulation erzeugte Verkehrsszenerie auf einer Anzeigeeinheit angezeigt wird. Das Referenzfahrzeug wird mit einer Detektionseinrichtung zur Erfassung der Umgebung des Referenzfahrzeugs virtuell modelliert und das momentane Verhalten des Referenzfahrzeugs während einer simulierten Verkehrssituation erfolgt unter Berücksichtigung der durch die Detektionseinrichtung erfassten Informationen. Die Darstellung von realen Verkehrssituationen kann dadurch wesentlich realitätsnäher erfolgen. Darüber hinaus kann die Anzahl und Verschiedenheit der möglichen Verkehrssituationen, welche simuliert werden, deutlich erhöht werden.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Analyse von unfallkritischen, virtuell erzeugten Gefahrensituationen im Straßenverkehr, bei welchem Verkehrssituationen durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Simulieren derartiger virtueller Verkehrssituationen oder einer vorteilhafter Ausgestaltung davon erzeugt werden. Dadurch kann eine präzise Analyse von Gefahrensituationen im Hinblick auf auftretende Unfälle oder vermiedene Unfälle erfolgen. Nicht zuletzt kann dadurch auch die Unfallvorhersage bei realitätsnahen Verkehrsszenen deutlich verbessert werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren sind in den Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Systeme auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren anzusehen.
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Durch die Erfindung können Simulationssysteme und Verfahren sowie ein Fahrerassistenzsystem und ein Fahrsimulator generiert werden, bei denen das Testen von insbesondere crashvermeidenden Systemen in beliebiger Komplexität und Realitätsnähe ermöglicht werden kann. Bisher können Tests von crashvermeidenden Systemen lediglich in realen Fahrsituationen durchgeführt werden. Diese realen Fahrsituationen beinhalten erhebliches Gefahrenpotenzial für die beteiligten Personen und sind sehr kosten- wie auch zeitintensiv. Darüber hinaus lässt sich die Komplexität einer darzustellenden Verkehrssituation in Realversuchen nur in beschränktem Maße ausbilden. Darüber hinaus sind neben der Gefahr für die Personen auch die Beschädigungen bzw. Zerstörungen der eingesetzten Versuchsfahrzeuge zu beachten.
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Mit einem Simulationssystem sowie einem Simulationsverfahren gemäß der Erfindung kann eine enorme Anzahl von Tests auch in relativ kurzer Zeit und ohne Materialaufwand durchgeführt werden. Es lassen sich unterschiedlichste Fahrsituationen erzeugen, in denen die Eigenschaften insbesondere von crashvermeidenden Systemen untersucht werden können. Dabei lassen sich realistische Verhaltensmuster der Verkehrsteilnehmer zugrunde legen, und auch Fehlverhalten, wie es in realen Szenen mit realen Verkehrsteilnehmern vorkommt, kann dabei berücksichtigt werden.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass ein virtuelles Referenzfahrzeug zumindest zwei verschiedene Fahrerassistenzsysteme aufweist, welche bei der Simulation von Verkehrssituationen gegebenenfalls entsprechend ihrer zugrunde gelegten Funktion das Fahrverhalten des Referenzfahrzeugs individuell beeinflussen. Um auch dahingehend entsprechende Analysen durchführen zu können, kann vorgesehen sein, dass eine unterschiedliche Priorisierung dieser Fahrerassistenzsysteme im Hinblick auf ein Eingreifen auf das Fahrverhalten oder zumindest ein Warnen an den Fahrer des Fahrzeugs bzw. des Referenzfahrzeugs vorgegeben ist. Auch dadurch kann dann in individueller Weise ein Analysieren dahingehend erfolgen, inwieweit eine derartige Priorisierung zu einem sichereren Betreiben des Referenzfahrzeugs in Verkehrssituationen möglich ist. Auch ein komplettes Abschalten eines der Fahrerassistenzsysteme während des Auftretens der Verkehrssituationen kann dadurch simulativ analysiert werden. Die Vielfältigkeit des erfindungsgemäßen Systems sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Vergleich zu bekannten Systemen und Verfahren deutlich erhöht und ermöglicht eine wesentlich präzisere Darstellung von realitätsnahen Verkehrssituationen.
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Neben der spezifischen Ausgestaltung derartiger Systeme für Verkehrssituationen im Straßenverkehr können ein derartiges System und ein derartiges Verfahren auch für Schienenfahrzeuge oder Seefahrzeuge verwendet werden.
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Durch diese Simulationstools können Fahrerassistenzsysteme im Hinblick auf ihre Funktionsweise optimiert werden und beispielsweise ein früheres Auslösen oder ein im Hinblick auf die Situation entsprechend dosiertes Auslösen kann dann gewährleistet werden. Neben den genannten Fahrerassistenzsystemen können dann auch zusätzliche Sicherheitssysteme, wie beispielsweise Airbags oder dergleichen, in ihrer Funktion optimiert werden. Beispielsweise kann dann ein möglicher Auslösezeitpunkt oder die Auslösewucht in ihrer Stärke situationsabhängig präzise erfolgen.
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In bevorzugter Weise ist dem System ein Algorithmus zugrunde gelegt, welcher die individuelle Gestaltung einer Verkehrssituation ermöglicht und das Verhalten der einzelnen Verkehrsteilnehmer sowie des Referenzfahrzeugs nicht-deterministisch ermöglicht. Das Verfahren kann auch als Computerprogrammprodukt mit entsprechenden Softwarealgorithmen realisiert sein.
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Im Hinblick auf die Ausgestaltung des Systems und des Verfahrens zur Analyse der virtuell erzeugten Verkehrssituationen können vielerlei Varianten vorgesehen sein. Es kann die Darstellung gemäß einer Vogelperspektive oder einer anderen Sichtweise, welche die Gesamtbeobachtung ermöglicht, einstellbar sein. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass auf der Anzeigeeinheit eine Simulation von Verkehrssituationen aus der Sichtweise von verschiedenen Teilnehmer an einer Szenerie angezeigt werden kann. So kann diese ablaufende Szenerie beispielsweise aus der Sicht eines Fahrzeuginsassen des Referenzfahrzeugs oder aus der Sichtweise eines Fahrzeuginsassen eines weiteren Fahrzeugs oder aus der Sicht eines Fußgängers oder Radfahrers darstellbar sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass während einer Analyse einer bereits virtuell erzeugten Verkehrssituation beim wiederholten Ablauf dieser Szenerie zwischen den einzelnen Sichtweise automatisch oder benutzerdefiniert umgeschaltet werden kann. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass auf einer Anzeigeeinheit oder auf zwei separaten Anzeigeeinheiten die Szenerie gleichzeitig aus der Sichtweise von zwei unterschiedlichen Verkehrsteilnehmern, beispielsweise aus der Sicht eines Fahrzeuginsassen des Referenzfahrzeugs und aus der Sicht eines weiteren Verkehrsteilnehmers darstellbar ist.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine simulierte Verkehrssituation zur nachträglichen Analyse mit unterschiedlichen Randbedingungen und/oder Einstellungen eines Fahrerassistenzsystems und/oder Parameterwerten des Referenzfahrzeugs nochmals simuliert wird. Es kann dann vorgesehen sein, dass auf der Anzeigeeinheit in überblendeter Darstellung die gleichen Verkehrssituation mit unterschiedlichen Einstellungen gleichzeitig darstellbar sind. Es können dadurch die Verhaltensweisen der Verkehrsteilnehmer in einer Szenerie gleichzeitig analysiert werden, wenn sie unterschiedliche Randbedingungen und/oder Parametereinstellungen aufweisen.
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Darüber hinaus können auch die Werte von Betriebsparametern und/oder Fahrtwege des Referenzfahrzeugs und/oder anderer Verkehrsteilnehmer vor und gegebenenfalls bei und auch nach einem aufgetretenen Unfall ausgewertet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Figur näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Simulationssystems.
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Ein System I zur virtuellen Simulation von Verkehrssituationen ist insbesondere auch zur Analyse von virtuell simulierten unfallkritischen Gefahrensituationen im Straßenverkehr ausgebildet. Das System I umfasst eine nicht gezeigte Anzeigeeinheit sowie eine nicht gezeigte Eingabeeinheit. Die Anzeigeeinheit kann beispielsweise eine Projektionsfläche oder ein Bildschirm oder dergleichen sein. Die Eingabeeinheit kann zur Spracheingabe und/oder zur Eingabe über Bedienelemente ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Eingabeeinheit auch zumindest einen multifunktional bedienbaren Steuerhebel, beispielsweise einen Joystick, oder dergleichen umfassen.
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Darüber hinaus umfasst das System I zumindest eine Recheneinheit, in der die Simulationsabläufe gesteuert werden und die entsprechenden Algorithmen abgelegt sind. In dieser Recheneinheit können auch Speichereinheiten enthalten sein, welche jedoch auch als separate Module angeordnet sein können.
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Das System I umfasst zumindest ein Referenzfahrzeug, welches durch ein Fahrzeugmodell charakterisiert ist. Darüber hinaus ist zumindest ein weiterer modellierter Verkehrsteilnehmer, beispielsweise zumindest ein weiteres Fahrzeug und/oder zumindest ein Fußgänger und/oder zumindest ein Radfahrer und/oder zumindest ein Motorradfahrer enthalten. Diese beispielhaften Aufzählungen für weitere Verkehrsteilnehmer sind nicht abschließend zu verstehen und können noch entsprechend ergänzt werden. Auch diesem zumindest einen weiteren Verkehrsteilnehmer ist jeweils ein entsprechendes Modell zugrunde gelegt.
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Das Referenzfahrzeug ist mit einer Detektionseinrichtung zur Erfassung der virtuellen Umgebung des Referenzfahrzeugs ausgebildet, welche Detektionseinrichtung ebenfalls durch ein zugrunde gelegtes Modell definiert ist. Das Verhalten des Referenzfahrzeugs während einer simulierten Verkehrssituation und somit während eines Simulationslaufs, erfolgt zumindest zeitweise unter Berücksichtigung der durch die Detektionseinrichtung erfassten Informationen.
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Dem System ist eine künstliche Intelligenz zugrunde gelegt, welche neben deterministischen Ereignissen auch stochastische Ereignisse umfasst. Insbesondere die Möglichkeit, Umgebungseinflüsse des Referenzfahrzeugs simulativ durch das Referenzfahrzeug erfassen zu können, ermöglicht eine wesentlich realitätsnähere Simulation von Verkehrssituationen. Insbesondere auftretende Gefahrensituationen können dadurch wesentlich realitätsnäher simuliert werden. Insbesondere können dabei aufgrund der nichtdeterministischen Verhaltensweise des Referenzfahrzeugs während einer Simulation auch nicht vorhersehbare Verkehrssituationen und auch Gefahrensituationen auftreten, welche mit herkömmlichen Simulationssystemen nicht erzeugbar sind.
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Darüber hinaus ist das Referenzfahrzeug mit mehreren virtuell modellierten Fahrerassistenzsystemen ausgestattet. Diese können durch verschiedenste Sensormodelle zur Erfassung der jeweils spezifischen Informationen, welche für das jeweilige Fahrerassistenzsystem im Hinblick auf seine grundlegende Funktion benötigt werden, charakterisiert werden.
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Auch jedem Fahrerassistenzsystem ist ein Grundmodell zugrunde gelegt. Diese Grundmodelle können geändert werden, so dass verschiedenste Versionen eines Fahrerassistenzsystems während verschiedenen Simulationsläufen getestet werden können.
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Insbesondere ist es bei dem System I möglich, während eines bereits gestarteten Simulationslaufs auch gewünschte zusätzliche Situationen zu schaffen. Dazu kann über die Eingabeeinheit durch einen realen Benutzer des Systems I ein bestimmtes Ereignis erzeugt werden. In diesem Zusammenhang können zeitlich und/oder örtlich verschiedenste Ereignisse definiert erzeugt werden. So können in diesem Zusammenhang modellierte verkehrskonforme aber auch verkehrswidrige Verhaltensweisen von Verkehrsteilnehmern in der virtuellen Umgebung erzeugt werden. Auch spezifische Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Witterungsbedingungen oder ein Wasserrohrbruch oder dergleichen, können dadurch definiert eingespielt werden. Darüber hinaus können auch personenspezifische Bedingungen, wie beispielsweise das Auftreten eines Herzinfarkts eines Fahrers eines Fahrzeugs, erzeugt werden. Alle diese Möglichkeiten des Systems I gewähren eine Erzeugung einer sehr realitätsnahen Simulation von Verkehrssituationen, welche in vielfältigster Weise zum einen stochastisch unvorhersehbar erzeugt werden können und darüber hinaus in gewisser Weise auch deterministisch und definiert zusätzlich beeinflusst werden können. Besonders vorteilhaft ist dabei stets die Möglichkeit, zumindest des Referenzfahrzeugs, all diese unvorhersehbar oder spontan auftretenden Ereignisse erfassen zu können und darauf reagieren zu können.
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Dies ermöglicht dann auch eine sehr realitätsnahe Analyse von virtuell simulierten Verkehrssituationen, bei denen sehr präzise das Verhalten des Referenzfahrzeugs und/oder zumindest eines seiner Fahrerassistenzsysteme detailliert rekapituliert werden kann. In diesem Zusammenhang kann dann auch eine sehr genaue Analyse von Fehlverhalten, insbesondere bei aufgetretenen Unfallsituationen, ermöglicht werden. Die daraus gewonnenen Informationen können dann für eine verbesserte Unfallvorhersage verwendet werden. Insbesondere können dann Referenzmuster entwickelt werden, welche dann im realen Fahrerassistenzsystem als Basis abgelegt werden können. Dadurch kann auch in realen Verkehrssituationen ein hohes Maß an Unfallvorhersage und Unfallvermeidung gewährleistet werden.
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Darüber hinaus können auch Referenzmuster erzeugt werden, welche während einer Simulation dahingehend definiert werden, dass sie eine Situation widerspiegeln, in der das Referenzfahrzeug eine Gefahrensituation fehlerfrei ohne einen Unfall meistert. In diesen Situationen kann dann die Analyse dazu führen, dass die Fahrerassistenzsysteme und/oder die Detektorsysteme des Referenzfahrzeugs eine Gefahrensituation richtig bewertet haben und darauf richtig reagiert haben. In diesem Zusammenhang können dann auch Simulationen dahingehend durchgeführt werden, ob ein Fahrerassistenzsystem lediglich rechtzeitig gewarnt hat oder ob es auch, falls es dafür ausgebildet ist, rechtzeitig eingegriffen und im richtigen Maß eingegriffen hat. Darüber hinaus können auch Situationen simuliert werden, in denen verschiedenste Interaktionen zwischen einem Fahrer des Fahrzeugs und dem Fahrerassistenzsystem untersucht werden. So kann beispielsweise die Möglichkeit untersucht werden, dass ein Fahrerassistenzsystem bei einer erkannten Gefahrensituation zunächst lediglich warnt und erst dann nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer eingreift, wenn während dieses Zeitablaufs keine Reaktion vom Fahrer erfolgt ist. Darüber hinaus kann auch untersucht werden, inwieweit eine Priorisierung von mehreren Fahrerassistenzsystemen im Hinblick auf ein Warnen und/oder Eingreifen dieser bei einer auftretenden Gefahrensituation ermöglicht werden kann und daraus ein optimales Ergebnis für die Bewältigung einer derartigen Gefahrensituation erzielt werden kann.
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Das gesamte System I kann einem Fahrsimulator zugeordnet sein, welcher ein reales Fahrzeug als Referenzfahrzeug aufweist. Unter einem realen Fahrzeug wird sowohl ein gegenständlich modelliertes Fahrzeug verstanden, welches beispielsweise einem Fahrzeug ähnlich ist und diesem nachgebaut ist. Beispielsweise kann in diesem Zusammenhang ein aus Kunststoff ausgebildetes Teil eines Fahrzeugs, welches einen Sitz, ein Lenkrad und ein Cockpit mit zumindest einer Anzeigeeinheit bzw. einem Display umfasst, vorgesehen sein. Derartige Ausgestaltungen sind beispielsweise in Spielhallen bekannt, in denen derartige Vorrichtungen aufgestellt sind, um Autorennen in Form von Computerspielen realitätsnah zu vermitteln. Auch Flugsimulatoren sind derartig konzipiert.
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Des Weiteren können die Fahrsimulatoren auf beweglichen Plattformen angeordnet sein wodurch auch der Fahrsimulator bewegt werden kann und entsprechend den angezeigten Verkehrssituationen und Fahrmanövern bewegt werden kann. Dadurch kann die Realitätsnähe erhöht werden.
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Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass als reale Fahrzeuge als für den Straßenverkehr zugelassene echte Fahrzeuge, verstanden werden.
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In der Figur ist das System I in seiner Funktionsweise schematisch dargestellt. Die virtuellen Objekte, welche sich in einer virtuellen Umgebung und im Ausführungsbeispiel in einer virtuellen Verkehrssituation bewegen, sind als Modell repräsentiert und gehorchen bestimmten Verhaltensregeln. Diese Verhaltensregeln sind in den Blöcken 1 und 2 niedergelegt und entsprechend einer künstlichen Intelligenz konzipiert. Der Block 1 bezeichnet dabei die Regeln eines weiteren Verkehrsteilnehmers, wobei der Block 2 die Verhaltensregeln des Referenzfahrzeugs umfasst, welches als Ego-Fahrzeug bezeichnet wird. Diese im Block 1 abgelegten Verhaltensregeln wirken auf den durch den Zustandsvektor gemäß Block 3 charakterisierten weiteren Verkehrsteilnehmer, wo hingehen die im Block 2 abgelegten Verhaltensregeln auf das Referenzfahrzeug, welches durch Zustandsvektor gemäß Block 4 dargestellt ist, wirken.
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Das Verhalten des Referenzfahrzeugs (Block 4) kann auch durch den Fahrer des Referenzfahrzeugs beeinflusst werden, wobei diese Einflussgrößen durch den Fahrerwunsch 5 gekennzeichnet sind.
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Darüber hinaus können Fehlverhalten 1a und 2a und auch verkehrswidriges Verhalten des Referenzfahrzeugs und des zumindest einen weiteren Verkehrsteilnehmers in die Blöcke 1 und 2 einfließen und dann das Verhalten des Referenzfahrzeugs und des weiteren Verkehrsteilnehmers beeinflussen.
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Die Zustandsvektoren der einzelnen Objekte, im Ausführungsbeispiel des zumindest einen weiteren Verkehrsteilnehmers, sowie des Referenzfahrzeugs werden in einer geschlossenen Regelschleife ständig mit der virtuellen Umgebung, welche durch Block 6 gekennzeichnet ist, abgeglichen. Damit wird die Interaktion von Objekten nach Nachbarobjekten bzw. der virtuellen Umgebung 6 sichergestellt.
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Mit Hilfe von Sensormodellen, welche durch den Block 7 charakterisiert sind, wird eine Abbildung der virtuellen Umgebung 6 aus der Perspektive der einzelnen virtuellen Umfeldsensoren am Referenzfahrzeug erzeugt. Aus diesen Abbildungen werden relevante Objektdaten gewonnen, die zur Interpretation des Szeneninhalts gemäß dem Block 8 herangezogen werden.
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Auf Basis dieser Szeneninterpretation gemäß dem Block 8 übernimmt ein Auslösealgorithmus, dargestellt durch den Block 9, die Ansteuerung der unfallmildernden bzw. unfallvermeidenden Aktuatorik, welche durch den Block 10 im Referenzfahrzeug dargestellt ist. Derartige Ansteuerungen werden von dem Block 2 des Referenzfahrzeugs, in dem die Verhaltensregeln niedergelegt sind, verwertet und führen zu Veränderungen des Zustandsvektors des Referenzfahrzeugs gemäß Block 4.
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Darüber hinaus können in die virtuelle Umgebung gemäß Block 6 deterministisch und/oder stochastisch vorgegebene Anfangs- und Randbedingungen einfließen. Darüber hinaus können gezielte Störungen 12 in diese virtuelle Umgebung 6 eingebracht werden. Diese können insbesondere durch einen realen Benutzer über die Eingabeeinheit des Systems I zeit- und/oder ortsgenau definiert vorgenommen bzw. erzeugt werden.
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Das Simulationssystem kann beispielsweise in einem einzigen Rechner mit entsprechenden Benutzerschnittstellen zur Steuerung des Referenzfahrzeugs und zur Einbringung von Störungen 12 implementiert sein. Alternativ kann auch eine verteilte Architektur eingesetzt werden, in der beispielsweise die virtuelle Umgebung 6, die Szeneninterpretation 8 oder der Auslösealgorithmus 9 in unterschiedlichen Recheneinheiten ablaufen.
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Es ist ebenfalls möglich, die Architektur mit Hardware in the Loop auszulegen, wobei beispielsweise ein Referenzfahrzeug einschließlich der Aktuatorik gemäß Block 10 und der Steuergeräte als reales Fahrzeug in einem Fahrsimulator verwendet wird. Auch einzelne Steuergeräte können als Hardwaremodule eingebunden sein, wobei diese Steuergeräte beispielsweise die Algorithmik zur Auslösung der Aktuatorik gemäß Block 10 oder die Szeneninterpretation gemäß Block 8 enthalten können.
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Besonders bevorzugt ist es, bei dem System I simulierte Verkehrssituationen im Nachgang zum Simulationslauf analysieren zu können. Die simulierten Verkehrssituationen werden während der Simulation abgespeichert und können beliebig oft nochmals betrachtet werden und beliebig oft ablaufen. Darüber hinaus ist es auch möglich, derartig abgespeicherte Simulationsabläufe individuell zu verändern, so dass auch bereits entstandene Verkehrssituationen mit veränderten Parametern nochmals durchlaufen werden können. Insbesondere Unfallsituationen können dann nochmals nachvollzogen werden, indem diese Unfallsituation mit veränderten Parametern simuliert wird. Dadurch kann zuverlässig analysiert werden, ob mit veränderten Randbedingungen, insbesondere des Referenzfahrzeugs und/oder zumindest eines seiner Fahrerassistenzsysteme, Unfallsituation oder Beinahe-Unfallsituationen verhindert oder zumindest abgemildert werden können. Die Analyse von Verkehrssituationen, welche während eines Simulationslaufs aufgetreten sind, kann in vielfältiger Weise erfolgen. So kann die Analyse derart erfolgen, dass lediglich die während der primären Simulation generierten Informationen des Referenzfahrzeugs und/oder eines seiner Fahrerassistenzsysteme ausgewertet werden. Die Auswertung kann in einem beliebig vorgegebenen Zeitfenster der gesamten Zeitdauer einer gespeicherten simulierten Verkehrssituation erfolgen. Die Analyse kann dadurch auch sequenziell erfolgen und dadurch sehr detailliert durchgeführt werden. Darüber hinaus kann auch das Analysieren von generierten Informationen mehrerer Verkehrsteilnehmer gleichzeitig erfolgen, so dass die Interaktion und somit die gegenseitige Beeinflussung zwischen diesen Verkehrsteilnehmern exakt nachvollzogen werden kann.