DE102013113466A1

DE102013113466A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Test von Sensoren

Info

Publication number: DE102013113466A1
Application number: DE102013113466.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Tewes; Felix Leibe; Thomas Dammeier
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Cariad SE
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-06-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Test von Sensoren oder eines Fahrerassistenzsystems mit einem fahrbaren und lenkbaren Untersatz zum ferngesteuerten Fahren und Lenken des Untersatzes mit einem Element, welches ein Abbild eines Modells eines Fahrzeugs darstellt. Auch betrifft die Erfindung ein diesbezügliches Verfahren.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Test von Sensoren oder eines Fahrerassistenzsystems, insbesondere von Sensoren oder eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
In Kraftfahrzeugen werden immer mehr und immer komplexere Sensoren eingesetzt. Solche Sensoren werden beispielsweise bei Fahrerassistenzsystemen eingesetzt, um beispielsweise entgegenkommende Fahrzeuge bereits bei größerer Distanz sicher zu erkennen und deren Position möglichst genau zu bestimmen. Die sichere Funktionsweise und gegebenenfalls die Eichung solcher Sensoren sind dabei wesentlich bei der Funktion solcher Fahrerassistenzsysteme. Daher ist es von Bedeutung, diese Sensoren bzw. das Fahrerassistenzsystem zu testen.
Im Stand der Technik sind zum Test von Fahrerassistenzsystemen so genannte Dummyeinrichtungen bekannt geworden, die ein entgegenkommendes Fahrzeug simulieren sollen. Diese werden dabei auf Schienen an dem Fahrzeug mit dem zu testenden Fahrerassistenzsystem vorbei geführt. Diesbezüglich wird auf die DE 10 2010 038 639 A1 verwiesen.
Die DE 10 2011 017 146 A1 offenbart eine Einrichtung mit einer Längsführungseinrichtung und einer Querführungseinrichtung zum Verfahren eines Zielobjekts.
Die DE 10 12009 032 525 A1 offenbart eine Vorrichtung, bei welcher ein Objekt mit einer Beschleunigungseinrichtung beschleunigt und dann losgelassen wird und sich aufgrund seiner Trägheit in Richtung auf das zu testende Fahrzeug bewegt.
Zum Testen intelligenter Sensoren, wie strahlungsempfindlicher Sensoren insbesondere optischer Sensoren, Radarsensoren und/oder Lidarsensoren, beispielsweise für Fahrerassistenzsysteme sind allerdings spezifische Bewegungsmuster der zu erkennenden Ziele erforderlich. Diese Bewegungsmuster reichen von einer bestimmten vorgegebenen Bewegungs- und Fahrdynamik bis hin zu extremen Zuständen wie beispielsweise einer Kollision mit einem eigenen Fahrzeug. Zum Testen der Sensoren sind entsprechend aufwendige Prüfabläufe notwendig, um sowohl die Dynamik der Bewegung als auch die Rückstrahlcharakteristika der Ziele reproduzierbar abzubilden. Dabei ist insbesondere bei extremen Messungen, wie beispielsweise bei der Kollision des bewegten Ziels mit dem den Sensor umfassenden Fahrzeug, zwischen dem Aufwand einer Simulation und einer möglichen Beschädigung des Sensors bzw. Sensorträgers und des Zielobjektes bei einem realen Test abzuwägen. Der Aufwand zur Simulation einer solchen Situation ist erheblich und damit teuer, während die mögliche Beschädigung bei einem realen Test auch erheblich und damit teuer sein könnte.
Die im Stand der Technik bekannt gewordenen Vorrichtungen zum Testen von Sensoren oder Fahrerassistenzvorrichtungen haben den Nachteil, dass sie Objekte nur in fest vorgegebenen Bewegungsbahnen vorsehen, die zum Test der jeweiligen Vorrichtung herangezogen werden. Dadurch kann aber nicht jede theoretisch mögliche Gefahrensituation herbeigeführt werden, um den Sensor bzw. das Fahrerassistenzsystem ausreichend zu testen.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Test von Sensoren oder eines Fahrerassistenzsystems zu schaffen, das gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und eine vielfältige Art der Bewegung von Testobjekten erlaubt, um beispielsweise auch besonders kritische Verkehrssituationen simulieren zu können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Vorrichtung wird mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Test von Sensoren oder eines Fahrerassistenzsystems mit einem fahrbaren und lenkbaren Untersatz bzw. Chassis zum ferngesteuerten Fahren und Lenken des Untersatzes, mit einem Element, welches ein Abbild eines Modells eines Testobjekts oder eines Fahrzeugs darstellt. Dadurch kann mittels der Vorrichtung eine gesteuerte Bewegung der Vorrichtung erreicht werden, die von einem Sensor, insbesondere eines Fahrerassistenzsystems, erfasst werden kann, wobei mittels der Vorrichtung im Vergleich beispielsweisen zu einem Testobjekt oder Fahrzeug des normalen Straßenverkehrs aufgrund einer geringen Masse und Trägheit Fahrmanöver durchgeführt werden können, die auch ohne Beschädigung des Sensors oder des Systems auch kritische Verkehrssituationen simulieren können.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der fahrbare und lenkbare Untersatz Räder aufweist, wovon zumindest ein Rad, vorzugsweise zwei Räder, antreibbar ist bzw. sind und zumindest ein Rad, vorzugsweise zwei Räder, lenkbar ist bzw. sind. Dadurch ist die Vorrichtung sehr gut und flexibel steuerbar.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Element ein Element ist, welches als Punktmodell zumindest eines Punkts oder einer Mehrzahl von Punkten für einen erkennenden Sensor darstellt. Dabei kann der Punkt beispielsweise durch einen Reflektor oder ein Signal aussendendes Element dargestellt werden. Werden mehrere Punkte dargestellt, so können diese durch mehrere Elemente dargestellt werden, welche vorteilhaft relativ zueinander verstellbar einstellbar sein können und/oder einem oder mehreren fahrbaren und/oder lenkbaren Untersätzen angehören können bzw. diesen zugeordnet werden können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Punkt ein Sensormesspunkt und/oder ein den Schwerpunkt des Fahrzeugs repräsentierender Punkt ist. Dadurch kann ein beispielsweise entgegenkommendes Fahrzeug als Verkehrsteilnehmer gut simuliert werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Element ein Element ist, welches ein Flächenmodell eines Fahrzeugs für einen erkennenden Sensor darstellt. Dadurch kann ein Fahrzeug besser angenähert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Element ein Reflektor, wie beispielsweise ein Radarwinkelreflektor oder ein optischer Reflektor, ist. Dadurch kann die Vorrichtung passiv sein und wird dennoch von dem Sensor oder von dem Fahrerassistenzsystem erkannt, um diesen bzw. dieses testen zu können.
Auch ist es zweckmäßig, wenn das Element ein Dopplergenerator ist, welcher einen Dopplereffekt bewirkt. Dies ist insbesondere mit einem beweglichen Teil des Elementes möglich. So können auch Signale erzeugt werden, welche eine Relativgeschwindigkeit simulieren können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Element ein aktives Aussenden eines Rückstrahlsignals und/oder Signals bewirkt. So ist das zu empfangende Signal der Vorrichtung nicht von dem ausgesendeten und ggf. reflektierten Signal abhängig, was die Möglichkeiten zum Test eines Sensors oder eines Fahrerassistenzsystems erweitert.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn eine Datenverbindung zwischen der Vorrichtung und einem beobachtenden Sensor vorgesehen ist, um die Vorrichtung zu steuern und/oder zu parametrisieren.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung zum Test von Anwendungen, insbesondere von Fahrerassistenzsystemen, insbesondere für Systeme zur Unfallabschwächung und/oder Unfallvermeidung verwendbar ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung zum Test einer Antennencharakteristik insbesondere hinsichtlich einer Signalamplitude und/oder zur Ermittlung zumindest einer Kennlinie verwendbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung hinsichtlich des Verfahrens wird mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwendung einer Vorrichtung zum Test von Sensoren oder eines Fahrerassistenzsystems mit einem fahrbaren und lenkbaren Untersatz zum ferngesteuerten und/oder autonomen Fahren und Lenken des Untersatzes mit einem Element, welches ein Abbild eines Modells eines Testobjekts darstellt, wobei die Vorrichtung derart gesteuert wird, dass sie Bewegungen, insbesondere eines Fahrzeugs, simuliert. Dabei können Fahrsituationen der Vorrichtung Fahrzeugbewegungen simulieren, die mit einem herkömmlichen Fahrzeug nur mit erheblichen Schäden am Fahrzeug bzw. am zu testenden Sensor durchgeführt werden könnten. So sind insbesondere Fahrsituationen bis kurz vor einem Unfall bzw. Zusammenstoß möglich, weil die Vorrichtung schneller und besser lenkbar und abbremsbar ist und somit Simulationen bis kurz vor dem Aufprall simuliert werden können, bei welchen dennoch ein Aufprall vermieden werden kann. Alternativ können die Bewegungen von anderen Verkehrsteilnehmern, beispielsweise Fußgänger und Fahrräder simuliert werden. Weiterhin können statische Objekte, insbesondere Verkehrszeichen, Reflektoren und Lichtzeichenanlagen in verschiedenen Positionen oder Ausrichtungen untersucht werden. Dabei kann über die Bewegung von statischen Testobjekten eine Bewegung des Sensors simuliert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung zur aktiven Aussendung eines Rückstrahlsignals und/oder Signals angesteuert wird. Damit können die Möglichkeiten eines Tests verbessert werden.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Reflexionscharakteristik der Vorrichtung passiv durch die Geometrie eines Reflektors und/oder der Anordnung mehrerer Reflektoren und/oder aktiv durch Modulation des Sensorsignales und/oder durch das Aussenden eines Rückstrahlsignals und/oder Signals bestimmt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Richtungs- und/oder Geschwindigkeitsregelung der Vorrichtung zur Erzeugung vorbestimmter Trajektorien vorgenommen wird.
Dabei kann die Steuerung und/oder Trajektorie anhand von absoluten Positions- und/oder Geschwindigkeitsangaben definiert sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn für die Steuerung und/oder die Definition der Trajektorie eine relative Position der Vorrichtung zum Sensor herangezogen wird. Dies ermöglicht die einfache Simulation relativer Szenarien wie beispielsweise ein Fahren mit einer Relativgeschwindigkeit zu einem Fahrzeug, ein Überholmanöver oder insbesondere eine Kollision, ohne die genaue Position bzw. Trajektorie des Sensors vorgeben und/oder einhalten zu müssen.
Ebenso kann eine Geschwindigkeit oder können die Geschwindigkeiten und/oder es kann eine Richtung oder die Richtungen relativ zum Sensor vorgegeben werden. Außerdem ist es alternativ auch vorteilhaft, wenn mindestens eine der folgenden Parameter Position, Geschwindigkeit und/oder Richtung relativ zu einer weiteren Testvorrichtung gewählt wird. Dabei ist es auch vorteilhaft, wenn eine erste Testvorrichtung relativ zu dem bzw. einem Sensor und eine zweite Testvorrichtung relativ zu der ersten Testvorrichtung gesteuert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
2 eine schematische Darstellung der Steuerung mittels einer Fernbedienung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung 1 zum Test eines Sensors 12 und/oder eines Fahrerassistenzsystems 13. Die Vorrichtung 1 weist einen fahrbaren und lenkbaren Untersatz 2, wie insbesondere ein Chassis, auf, mittels welchem die Vorrichtung 1 verfahrbar ist. Der fahrbare und lenkbare Untersatz 2 weist Räder 3 auf, die lenkbar und/oder antreibbar sind. Dabei ist zumindest ein Rad 3, vorzugsweise sind zwei oder vier Räder 3 antreibbar. Hierfür ist zumindest ein nicht dargestellter elektrischer Antriebsmotor vorgesehen, welcher das Rad 3 oder die Räder 3 antreibt. Im Ausführungsbeispiel der 1 sind vier Räder 3 dargestellt. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch nur drei Räder oder mehr als vier Räder vorgesehen sein. Diese können entweder alle angetrieben sein oder es kann nur eine Auswahl von Rädern angetrieben sein.
Erfindungsgemäß ist weiterhin zumindest eines der Räder 3, vorzugsweise zwei oder mehr Räder 3, wie alle Räder 3 lenkbar. Somit können die Räder antreibbar und auch lenkbar sein. Dadurch wird erreicht, dass die Vorrichtung insbesondere zum ferngesteuerten und/oder autonomen Fahren und Lenken des Untersatzes 2 ausgebildet ist und schnelle Bewegungen und/oder starke Beschleunigungen als auch schnelle unmittelbare Richtungsänderungen und/oder Bremsvorgänge ansteuerbar sind.
Die Vorrichtung 1 ist weiterhin mit einem Element 4 versehen, welches ein Abbild eines Modells eines Fahrzeugs darstellt. Das Element 4 ist im Ausführungsbeispiel der 1 auf einem Träger 5 angeordnet und ist an diesen befestigt. Das Element 4 ist eine etwa quadratische Fläche 6 mit kreuzförmig angeordneten Rippen 7, die von den Ecken 8 bis zur Mitte 9 ansteigend ausgebildet sind.
Das Element 4 ist ein Element, welches als Punktmodell zumindest eines Punkts oder zumindest einen Punkt eines Mehrpunktmodells für einen erkennenden Sensor darstellt. Dabei kann der Punkt einen Sensormesspunkt und/oder ein den Schwerpunkt des Testobjekts repräsentierender Punkt sein oder eine Mehrzahl von Außenpunkten, beispielsweise Messpunkte oder Ecken eines Testobjekts darstellen. Alternativ kann das Element auch ein Element sein, welches ein Flächenmodell eines Testobjekts für einen erkennenden Sensor darstellt. Ein Punktmodel bedeutet dabei, dass ein Ziel modelmäßig durch ein Punktziel dargestellt wird. Ein Punktziel bildet dabei ein nahezu ideales Ziel durch eine lokal begrenzte Reflexion ab. Auch eine lokal begrenzte Reflexion weist dabei eine geringe Verzerrung auf, welche abhängig von der Geometrie des Ziels, von Materialeigenschaften ist, und durch Absorption und Modulation infolge des Signalweges beispielsweise in der Luft durch Nebel oder Regen auftreten kann.
Es ist daher vorteilhaft, das Material so zu wählen, dass es in Bezug auf die zu testende Strahlung eine hohe Reflektivität aufweist, insbesondere sind bei optischen Sensoren Spiegel und bei Radarsensoren Metalle, insbesondere auf Grund des Gewichts Aluminium, vorteilhaft.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Geometrie so zu wählen, dass die Strahlung möglichst unabhängig von der Orientierung in die Richtung zurückzustrahlen, aus der es gekommen ist. Dafür eignen sich optische Elemente, wie insbesondere ein zylinderförmiger Glaskörper, mit gewölbter Vorder- und/oder Rückseite. Alternativ können Retroreflektoren, insbesondere Radarretroreflektoren, eingesetzt werden. Diese zeichnen sich durch das Vorhandensein von Tripelprismen aus, welche aus rechten Winkeln bestehen. Daher sind bei der 1 das Element 4 der Vorrichtung 1 vorteilhafter Weise derart gestaltet, dass die Rippen 7 rechtwinklig zueinander und zu den quadratischen Flächen 6 angeordnet sind. Die Form der Flächen und Rippen kann dabei auch nichtquadratisch, insbesondere abgerundet oder rund sein. Im Gegensatz dazu ist ein Flächenmodell ein diffus reflektierendes Element. Alternativ kann ein Flächenmodell auch durch mehrere Punktmodelle, insbesondere als Retroreflektorfläche, angenähert werden.
Verschiedene Betriebsmodi sind bei der Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich:
1. Die manuelle Bedienung
Die Vorrichtung als selbstangetriebenes Objekt wird über eine Fernsteuerung von einer Bedienperson bedient. Die Vorrichtung als Objekt reagiert direkt auf die Anweisungen der Bedienperson. Für eine gute Kontrollierbarkeit der Vorrichtung ist die Fernbedienung ergonomisch gestaltet. Für die manuelle Kontrolle ist mindestens die Kontrolle der Richtung und der Geschwindigkeit notwendig. Besonders eignet sich für die Bedienung ein Steuerrad zur Kontrolle der Richtungsänderung und ein Gas-/Bremshebel zur Kontrolle der Geschwindigkeit. Optional können Informationen ausgehend vom Objekt auf der Fernbedienung übermittelt und ausgegeben werden.
2. Der teilautomatischer Betrieb
Die Vorrichtung bzw. das Objekt wird über eine Fernbedienung oder eine andere Steuereinheit von einer Bedienperson oder einer Bedieneinheit bedient. Dabei wird die Bedienperson oder die Bedieneinheit durch im Objekt implementierte Funktionen in der Bedienung unterstützt. Vorrichtungsseitig steht hierfür mindestens ein Prozessor mit Speicher zur Verfügung. Die Vorrichtung ist vorteilhaft mit einer insbesondere internen Sensorik ausgestattet, um seinen Zustand und die relative Position zu dem zu testenden Sensor oder zu einer anderen definierten Position zu erhalten.
Zu unterstützende Funktionen sind beispielsweise eine der folgenden Funktionen: Tempomat, Fahrstabilisierung, wie beispielsweise Traktionskontrolle, Richtungshalteassistent, Bremsassistent und/oder Antiblockiersystem.
Zusätzliche Funktionen durch eine Umfelderfassungssensorik sind ebenso möglich, wie beispielsweise eine Hindernisserkennung beispielsweise für eine Ausweichfunktion und/oder eine Notbremsfunktion etc.
3. Der vollautomatische Betrieb
Die Vorrichtung fährt selbstständig voreingestellte oder selbst berechnete Trajektorien ab. Wie im teilautomatischen Betrieb wird mindestens ein Prozessor mit Speicher und Sensorik verwendet. Der Prozessor kontrolliert über die Daten der Sensorik den Zustand der Vorrichtung und die Position der Vorrichtung während des Betriebs und gleicht den Ist-Zustand gegebenenfalls an den Soll-Zustand an.
Als Sensorik stehen odometrische Sensoren, Inertialsensorik und Triangulations-Sensoren, beispielsweise GNSS, zur Verfügung. Zur Verbesserung der jeweiligen Eigenschaften können Sensordaten verschiedener Sensoren fusioniert werden, d. h. zusammengefasst bzw. zusammengefasst ausgewertet werden.
Die Trajektorien werden dabei mittels beliebig vieler Positionspunkte mit entsprechender Geschwindigkeit und Ausrichtung, sowie optional mit weiteren Informationen, wie beispielsweise einer Geschwindigkeitsänderung zwischen den Punkten, vorgegeben. Die Vorgabe der Trajektorien kann sowohl im Voraus als auch im Betrieb in Echtzeit erfolgen. Die Vorrichtung interpoliert entsprechend seinen bewegungsdynamischen Einstellungen und Grenzen zwischen den vorgegebenen Positionspunkten und berechnet hierdurch die fehlenden Soll-Positionspunkte. Die Berechnung erfolgt vorteilhaft sowohl direkt nach Eingabe der Positionspunkte und/oder während der Fahrt in Bezug auf die aktuelle Ist-Position, die Ist-Geschwindigkeit, die Ist-Ausrichtung und/oder den Ist-Zustand. Hierdurch wird ein Überschreiten der dynamischen Grenzen frühestmöglich erkannt. Bei der Vorgabe der Positionspunkte ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Vorrichtung diese mit seiner Bewegungsdynamik erreichen kann.
Trajektorien können auch relativ zu einer Bezugsposition erfolgen, welche sich ebenfalls dynamisch ändern kann. Diese kann beispielsweise die Position des zu testenden Sensors und/oder von weiterer selbstangetriebenen Objekten sein. Hierbei kann der Grenzwert der Bewegungsdynamik des Objektes mit der niedrigsten Dynamik zur Trajektorienbestimmung verwendet werden. Dafür kann die Relativposition und die Relativgeschwindigkeit zwischen der Vorrichtung und dem Sensor oder dem jeweiligen Objekt verwendet werden.
Über eine Datenverbindung kann die Vorrichtung Informationen, wie zum Beispiel zumindest einen Zustand, zumindest eine Position, zumindest eine Fehlermeldung, eine Trajektorienverfolgung, ein Energiemanagement und/oder eine Funktionsfähigkeit etc. an die Bedienperson oder an einen anderen Kommunikationsteilnehmer übermitteln.
Ein anderer Kommunikationsteilnehmer kann eine stationäre Basisstation, eine bewegliche Station, die Fernbedienung und/oder der zu testende Sensor sein. Es kann insbesondere zu jedem Zeitpunkt im Betrieb der Vorrichtung eine Bedienperson anhand der Fernbedienung oder anderer Steuereinheiten die Kontrolle über die Vorrichtung übernehmen.
Sonstige Funktionen:
Weiterhin kann die Vorrichtung über eine Datenverbindung im Betrieb parametrisiert werden.
Bei Detektion bestimmter Fehler kann die Vorrichtung in einen zuvor definierten Zustand übergehen, wie ein Bremsen bei Verbindungsabbruch zu Fernbedienung/Steuereinheit.
Im Ausführungsbeispiel der 1 ist das Element 4 als ein Reflektor, wie beispielsweise als ein Radarwinkelreflektor, ausgebildet. Auch kann das Element 4 als Reflektor für einen optischen Sensor ausgebildet sein.
Weiterhin ist es auch möglich, dass das Element 4 ein Dopplergenerator ist, welcher einen Dopplereffekt bewirkt. Dies ist insbesondere mit einem beweglichen Teil des Elementes möglich.
Alternativ oder zusätzlich kann das Element auch ein aktives Aussenden eines Rückstrahlsignals und/oder Signals bewirken. Somit würde das Element 4 eine Strahlungsquelle umfassen, welche gesteuert eine Aussendung bewirkt. Durch das aktive Aussenden eines Rückstrahlsignals und/oder Signals können zusätzlich zu Zielen für aktive Sensoren auch Ziele für passive Sensoren dargestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, ein Kraftfahrzeug mit Scheinwerfern für bildgebende Sensoren zu simulieren. Alternativ dazu kann auch ein passiver Sensor, beispielsweise eine Kamera, durch einen aktiven Strahler, beispielsweise zumindest einen Scheinwerfer, ergänzt werden. Es kann auch ein Komplementärtest zweier gleichartiger Sensoren durchgeführt werden und es können Wechselwirkungen oder ein Einfluss von Störquellen berücksichtigt werden.
Zur Darstellung der Modelle beispielsweise von Fahrzeugen können Aufsätze zur Modelbildung auf dem Untersatz montiert werden. Diese können feststehend oder beweglich befestigt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann auch eine automatische Ausrichtung, beispielsweise hinsichtlich des Winkels lateral und/oder axial etc., vorgenommen werden, beispielsweise auf ein Ziel, wobei die Ausrichtung mit Hilfe von zumindest einer Sensorik und mittels Aktuatorik durchgeführt wird.
Zur Steuerung der Vorrichtung 1 kann bevorzugt eine Datenverbindung 10 dienen, welche zwischen der Vorrichtung 1 und einer Steuereinheit 11 besteht. Die Steuereinheit 11 kann mit dem Sensor 12 und/oder mit dem Fahrerassistenzsystem 13 in Signalverbindung stehen.
In der Verwendung wird die Vorrichtung zum Test von Anwendungen, insbesondere von Fahrerassistenzsystemen 13, insbesondere für Systeme zur Unfallabschwächung und/oder Unfallvermeidung, eingesetzt. Dabei kann die Vorrichtung zum Test einer Antennencharakteristik insbesondere hinsichtlich einer Signalamplitude und/oder zur Ermittlung zumindest einer Kennlinie verwendbar sein.
Die Vorrichtung erzeugt dabei bevorzugt nicht ein Abbild eines Fahrzeugs als Verkehrsteilnehmer, sondern ein Abbild eines Modells eines Fahrzeugs. Dies hat den Vorteil, dass nicht ein ganzes Fahrzeug nachgebaut werden muss. Dadurch erreicht die Testvorrichtung eine andere, verbesserte Dynamik. Auf diese Weise ist es möglich einen Umfall zu simulieren und ihn trotzdem nicht passieren zu lassen. Die höhere Dynamik wird durch eine geringere Massenträgheit der Vorrichtung erreicht. Dies ermöglicht beispielsweise ein Abbremsen unmittelbar vor dem Sensor, wobei der Sensor diese Bewegung dennoch als Kollision interpretiert, da das dargestellte Ziel die Kollision aufgrund seiner Dynamik nicht hätte verhindern können. Durch eine geringere Ausdehnung der Vorrichtung im Vergleich zu einem realen Fahrzeug kann beispielsweise auch eine Kollision durch dichte Vorbeifahrt simuliert werden.
Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn das Element 4 eine vorgebbare, gezielte Reflexion bewirkt. Diese kann durch Geometrien und Materialeigenschaften erzeugt werden. Durch eine spezielle Geometrie und spezielle Materialien wird eine Reflexion erzeugt, welche einem bestimmten Ziel entspricht bei gleichzeitig geringeren Abmaßen.
Eine Modulation des Rückstrahlsignals beispielsweise durch Dopplergeneratoren ist möglich, wodurch eine zusätzliche Geschwindigkeit oder Elemente, welche einen Dopplereffekt erzeugen, wie beispielsweise ein Kühlerlüfter, dargestellt werden können. Durch ein aktives Aussenden eines Rückstrahlsignals und/oder Signals können zusätzlich zu Zielen für aktive Sensoren auch Ziele für passive Sensoren dargestellt werden.
Die Reflexionscharakteristik des Elements 4 kann sowohl passiv durch die Geometrie des Reflektors und/oder durch die Anordnung mehrerer Reflektoren und/oder aktiv durch Modulation des Sensorsignales bzw. dem Aussenden eines Rückstrahlsignals beeinflusst werden.
Mittels einer Fernbedienung kann die Vorrichtung 1 von Bedienperson gesteuert werden. Weiterhin kann die Vorrichtung auch automatisiert von einer Steuereinheit ferngesteuert werden. Alternativ dazu kann die Vorrichtung 1 sich auf Basis gespeicherter Daten und verfügbarere Funktionen auf Grund von voreingestellten Parametern autonom steuern. Durch eine Positions-, Richtungs- und/oder Geschwindigkeitsregelung können Trajektorien selbstständig abgefahren werden. Dies können insbesondere verschiedenartige Fahrszenen oder Trajektorien zur Kennlinienaufnahme eines Sensors oder zum Testen einer Funktion sein. Durch die Bestimmung der relativen Position der Vorrichtung 1 zum Sensor 12 können ebenso Szenarien im realen Umfeld des Sensors 12 simuliert werden, wie Szenarien mit bewegtem Sensor 12. Mittels der Datenverbindung 10 kann die Vorrichtung im Betrieb gesteuert und parametrisiert werden. Hierdurch kann sie in Echtzeit in einem realen Umfeld angepasst werden. Dabei ist auch eine Rückkopplung zur Anpassung oder zum definierten Verhalten im Fehlerfall möglich.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung sind Test- und Prüfszenarien teil- und vollautomatisiert abarbeitbar, die im eingebauten Zustand des Sensors erfolgen können.
Die Positions-, Geschwindigkeits- und/oder Richtungsregelung der Vorrichtung 1 zur Simulation der Bewegungscharakteristika und/oder eines optimierten Bremsweges dient auch beispielsweise der Kollisionssimulation. Eine genaue Richtungs- und Positionsregelung wird dabei durch eine genaue Sensorik gefördert werden. Hier kann beispielsweise eine Triangulation zur Bestimmung der Relativposition der Vorrichtung 1 zu einer definierten Nullposition eingesetzt werden. Möglich sind auch der Einsatz von Inertial- und/oder odometrischen Sensoren zur Regelung der Bewegungsdynamik.
Für den Fehlerfall beispielsweise bei einer Störung der Datenverbindung, des Betriebsablaufes des Ziels oder des Sensors/Sensorträgers wird die Vorrichtung in einen definierten Zustand gebracht. Dieser kann je nach Situation beispielsweise ein Nothalten, ein Ausweichmanöver oder eine Bewegung zu einer definierten Position sein.
Verschiedene Testfälle oder Testsituationen sind durch entsprechende Parametriesierung einen entsprechenden Aufbau möglich. Dabei kann beispielsweise eine Kollisionssimulation zur Unfallfolgeverminderung oder zur Unfallvermeidung mittels der Reichweite, des Öffnungswinkels, der Signalstärke, der Kennlinienaufnahme und/oder der Position durch eine Referenzposition vorgenommen werden. Dabei kann eine Zielsimulation unter realen Bedingungen und/oder in realer Umgebung durchgeführt werden.
Auch kann eine Zielsimulation mit bewegtem Sensor oder Sensorträger durchgeführt werden.
Auch kann eine reproduzierbare Simulation spezifischer Bewegungscharakteristika durchgeführt werden.
Weiterhin kann eine Simulation extremer Zustände, wie beispielsweise einer Kollision oder ähnliches durchgeführt werden.
Üblicher Weise liegt eine gute Reproduzierbarkeit der Testfälle vor.
Die Vorrichtung ist als ein selbstangetriebenes, wie elektrisch angetriebenes, Fahrzeug ausgebildet. Es erzeugt beispielsweise mittels eines RADAR-Winkelreflektors ein punktförmiges Ziel. Durch Montage verschiedener Winkelreflektoren kann die RADAR-Rückstrahlfläche an unterschiedliche Zielobjekte angepasst werden, wie beispielsweise an einen Pkw, Lkw, Radfahrer/Fußgänger.
Mittels einer Fernbedienung kann eine Bedienperson die Vorrichtung steuern und damit ein dynamisches Ziel simulieren. Die Vorrichtung hat dabei deutlich geringere Abmessungen und eine geringere Masse als die zu simulierenden Ziele selbst. Hierdurch ergibt sich ein geringeres Massenträgheitsmoment.
Der Antrieb der Vorrichtung erfolgt beispielsweise durch einen elektronisch kommutierten Motor, welcher ein ausreichendes Drehmoment und eine ausreichende Drehzahl liefert, um die Geschwindigkeit und Beschleunigung des zu simulierenden Ziels zu erreichen und ggf. zu übertreffen. Die Lenkung erfolgt beispielsweise über die Vorderachse, also die Vorderräder, oder über die Hinterachse, also über die Hinterräder, oder über beide Achsen bzw. alle Räder. Die Steuerung der Lenkung erfolgt beispielsweise mittels eines Servomotors. Der minimale Kurvenradius ist durch den geringeren Radstand ebenso deutlich geringer als der Kurvenradius des Ziels. Durch die höhere Beschleunigung, das geringere Massenträgheitsmoment und den geringeren Minimalkurvenradius wird eine höhere Dynamik erreicht, als es das Ziel erreichen würde.
Zur Steuerung weist die Vorrichtung einen Prozessor insbesondere mit Speicher auf. Mittels odometrischer Sensoren, Inertialsensoren und/oder GNSS, sowie Sensoren zum Energiezustand ermittelt die Vorrichtung im Betrieb zeitweise oder kontinuierlich Informationen und stellt diese seinen Funktionen bereit. Die Signale der Fernbedienung werden aufgenommen und über Funktionen an Antrieb und Lenkung weitergegeben. Ein interner Datenlogger speichert alle aufgenommenen Werte für eine spätere Auswertung und Optimierung der Funktionen.
Ausgewählte Informationen sind beispielsweise der Energiezustand, die Ist-Geschwindigkeit und/oder die Soll-Geschwindigkeit. Diese werden über einen Rückkanal an die Fernbedienung gesendet und der Bedienperson angezeigt.
Eine Funk-Datenverbindung zu einer Basisstation dient zur Kommunikation. Die Basisstation ist ebenfalls mit GNSS-Sensorik ausgerüstet und sendet der Vorrichtung seine Position als Referenzposition. Die Basisstation stellt Anschlüsse für weitere Geräte, wie beispielsweise an einen PC mittels USB-Verbindung zur Verfügung. So können Parameter und Daten im Betrieb von der Vorrichtung ausgelesen und an die Vorrichtung gesendet werden. Dies kann zur Parametrisierung und zur Steuerung der Vorrichtung verwendet werden.
Folgende erweiterte Funktionen können in der Vorrichtung implementiert sein:

– Geschwindigkeitsregelung/Tempomat, das heißt, es wird auf eine vorgegebene Soll-Geschwindigkeit geregelt;
– Kurvenradiusregelung. Diese regelt den Lenkwinkel anhand der Soll-Richtungsänderung und Ist-Richtungsänderung;
– Bremsassistent. Er verringert den Bremsweg durch Vermeidung der Radblockierung, und/oder
– Fail-Safe-Funktion. Sie steuert das Fahrzeug im Fehlerfall; beispielsweise bei Verbindungsabbruch zur Fernbedienung, in einen definierten Zustand.

Folgende Testfälle können mit der Vorrichtung durchfahren werden:

– Kollisionssimulation. Eine Simulation einer Kollision durch Abbremsen/Ausweichen unmittelbar vor dem Sensor oder bei sehr dichter Vorbeifahrt;
– Kennlinienaufnahme. Die Aufnahme einer Sensorkennlinie durch reproduziertes Abfahren definierter Trajektorien;
– Simulation einer Vorbeifahrt;
– etc.

Die 2 zeigt schematisch die Vorrichtung 20 im Betrieb zum Test eines Sensors 21. Dabei wird die Vorrichtung 20 mittels einer Fernsteuerung 22 von einem Bediener 23 gesteuert. Die Vorrichtung 21 steht über Funksignale 24 mit der Fernsteuerung 22 in Verbindung. Gleichzeitig erkennt der Sensor 21 die Vorrichtung 20 mittels Radarstrahlen 25 o. ä., je nach zu testendem Sensor 21.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010038639 A1 [0003]
DE 102011017146 A1 [0004]
DE 1012009032525 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung zum Test von Sensoren oder eines Fahrerassistenzsystems mit einem fahrbaren und lenkbaren Untersatz zum ferngesteuerten und/oder autonomen Fahren und Lenken des Untersatzes mit einem Element, welches ein Abbild eines Modells eines Testobjekts darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fahrbare und lenkbare Untersatz Räder aufweist, wovon zumindest ein Rad, vorzugsweise zwei Räder, antreibbar ist bzw. sind und zumindest ein Rad, vorzugsweise zwei Räder, lenkbar ist bzw. sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element ein Element ist, welches als Punktmodell zumindest eines Punkts oder einer Mehrzahl von Punkten für einen erkennenden Sensor darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Punkt ein Sensormesspunkt und/oder den Schwerpunkt des Testobjekts repräsentierender Punkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element ein Element ist, welches ein Flächenmodell eines Testobjekts für einen erkennenden Sensor darstellt.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell eines Testobjekt ein Abbild eines Modells eines Fahrzeugs darstellt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell eines Testobjekt ein Abbild eines Modells eines Verkehrsteilnehmers, insbesondere zumindest eines Fußgängers oder mehrerer Fußgänger und/oder zumindest eines Fahrrads oder mehrerer Fahrräder, darstellt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Testobjekt ein Abbild eines Modells eines statischen Objekts, insbesondere von Verkehrszeichen, Reflektoren und/oder Lichtzeichenanlagen, darstellt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element ein Reflektor, insbesondere ein Retroreflektor wie beispielsweise ein Radarwinkelreflektor, ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element einen Dopplergenerator ist, welcher einen Dopplereffekt bewirkt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element ein aktives Aussenden eines Rückstrahlsignals und/oder Signals bewirkt.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dass eine Datenverbindung zwischen der Vorrichtung und einem beobachtenden Sensor vorgesehen ist, um die Vorrichtung zu steuern und/oder zu parametrisieren.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Test von Anwendungen, insbesondere von Fahrerassistenzsystemen, insbesondere für Systeme zur Unfallabschwächung und/oder Unfallvermeidung verwendbar ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Test einer Antennencharakteristik insbesondere hinsichtlich einer Signalamplitude und/oder zur Ermittlung zumindest einer Kennlinie verwendbar ist.
Verfahren zur Verwendung einer Vorrichtung zum Test von Sensoren oder eines Fahrerassistenzsystems mit einem fahrbaren und lenkbaren Untersatz zum ferngesteuerten und/oder autonomen Fahren und Lenken des Untersatzes mit einem Element, welches ein Abbild eines Modells eines Fahrzeugs darstellt, wobei die Vorrichtung derart gesteuert wird, dass sie Bewegungen, insbesondere eines Fahrzeugs, simuliert.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur aktiven Aussendung eines Rückstrahlsignals und/oder Signals angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionscharakteristik der Vorrichtung passiv durch die Geometrie eines Reflektors und/oder der Anordnung mehrerer Reflektoren und/oder aktiv durch Modulation des Sensorsignales und/oder durch das Aussenden eines Rückstrahlsignals bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Richtungs- und/oder Geschwindigkeitsregelung der Vorrichtung zur Erzeugung vorbestimmter Trajektorien vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Steuerung und/oder die Definition der Trajektorie mindestens eine der folgenden Parameter Position, Geschwindigkeit und/oder Richtung der Vorrichtung relativ zum Sensor oder zu einer weiteren Testvorrichtung herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Steuerung und/oder die Definition der Trajektorie mindestens eine der folgenden Parameter Position, Geschwindigkeit und/oder Richtung der Vorrichtung relativ zum Sensor oder zu einer weiteren Testvorrichtung herangezogen wird, um zumindest ein Szenario im realen Umfeld des Sensors zu simulieren, ohne die genaue Position bzw. Trajektorie des Sensors und/oder der Testvorrichtung vorgeben und/oder einhalten zu müssen.