DE102018107838A1

DE102018107838A1 - Method for simulatively determining at least one measurement property of a virtual sensor, and computing system

Info

Publication number: DE102018107838A1
Application number: DE102018107838.2A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Poepperl; Raghavendra Gulagundi; Stefan Wollny; Jean-Francois Bariant
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2019-10-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum simulativen Bestimmen von zumindest einer Messeigenschaft eines an einem virtuellen modellierten Kraftfahrzeug (1) angeordneten virtuell modellierten Sensors (5a) mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (12'), wobei ein Sendesignal (8) bestimmt wird, welches durch den Sensor (5a) virtuell ausgesendet wird und von zumindest einer virtuellen Bodenstruktur (B) in einer virtuellen Umgebung (4) reflektiert wird, wobei in Abhängigkeit einer Reflexionseigenschaft der Bodenstruktur (B) ein Empfangssignal (9) für den Sensor (5a) bestimmt wird, welches von dem Sensor (5a) empfangen wird, wobei abhängig von dem Empfangssignal (9) die zumindest eine Messeigenschaft des Sensors (5a) bestimmt wird, wobei ein statistisches Modell (13) durch Bestimmung von zumindest einer zufälligen Reflexionsamplitude (14) des Sendesignals (9) aus einer statistischen Reflexionsamplitudenverteilung der Reflexionsamplitude (14) erzeugt wird und zum Bestimmen des Empfangssignals (9) die Reflexionseigenschaft der Bodenstruktur (B) mittels des statistischen Modells (13) der Reflexionseigenschaft vorgegeben wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Rechensystem (12).

The invention relates to a method for simulatively determining at least one measurement property of a virtually modeled sensor (5a) arranged on a virtual modeled motor vehicle (1) by means of an electronic computing device (12 '), wherein a transmission signal (8) determined by the sensor (5a) is emitted virtually and is reflected by at least one virtual soil structure (B) in a virtual environment (4), wherein a reception signal (9) for the sensor (5a) is determined as a function of a reflection property of the soil structure (B) is received by the sensor (5a), wherein the at least one measuring characteristic of the sensor (5a) is determined depending on the received signal (9), wherein a statistical model (13) is determined by determining at least one random reflection amplitude (14) of the transmission signal (9 ) is generated from a statistical reflection amplitude distribution of the reflection amplitude (14) and for determining the Empfa ngssignals (9) the reflection property of the soil structure (B) by means of the statistical model (13) of the reflection property is specified. Furthermore, the invention relates to a computing system (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum simulativen Bestimmen von zumindest einer Messeigenschaft eines an einem virtuell modellierten Kraftfahrzeug angeordneten virtuell modellierten Sensors mittels einer elektronischen Recheneinrichtung. Abhängig von zumindest einem Sensoreingangsparameter, der zumindest eine Eigenschaft des Sensors beschreibt, wird ein Sendesignal bestimmt, welches durch den Sensor virtuell ausgesendet wird und von zumindest einer virtuellen Bodenstruktur in einer virtuellen Umgebung des virtuell modellierten Sensors reflektiert wird. In Abhängigkeit einer Reflexionseigenschaft der Bodenstruktur wird ein Empfangssignal für den Sensor bestimmt, welches das von der Bodenstruktur reflektierte Sendesignal ist und welches vom Sensor empfangen wird. Abhängig von dem Empfangssignal wird die zumindest eine Messeigenschaft des Sensors bestimmt. Ferner betrifft die Erfindung ein Rechensystem mit einer elektronischen Recheneinrichtung.The invention relates to a method for simulatively determining at least one measurement property of a virtually modeled sensor arranged on a virtually modeled motor vehicle by means of an electronic computing device. Depending on at least one sensor input parameter which describes at least one property of the sensor, a transmission signal is determined which is transmitted virtually by the sensor and is reflected by at least one virtual ground structure in a virtual environment of the virtually modeled sensor. Depending on a reflection property of the soil structure, a received signal for the sensor is determined, which is the transmission signal reflected by the soil structure and which is received by the sensor. Depending on the received signal, the at least one measuring characteristic of the sensor is determined. Furthermore, the invention relates to a computing system with an electronic computing device.

Bei derzeitigen Verfahren zum simulativen Bestimmen von zumindest einer Messeigenschaft eines Sensors wird die virtuelle Bodenstruktur mit komplexen Algorithmen simuliert beziehungsweise wird der Einfluss der Bodenstruktur bei der Simulation nicht berücksichtigt. Insbesondere ist eine genaue Simulation mit der entsprechenden Bodenstruktur eines Sensors jedoch notwendig, da dies insbesondere für die Nutzung des Sensors für ein zumindest teilweise autonomes, insbesondere autonomes, Fahren des Kraftfahrzeugs von entscheidender Bedeutung ist.In current methods for simulatively determining at least one measurement property of a sensor, the virtual soil structure is simulated with complex algorithms or the influence of the soil structure is not taken into account in the simulation. In particular, however, a precise simulation with the corresponding soil structure of a sensor is necessary, since this is of decisive importance in particular for the use of the sensor for an at least partially autonomous, in particular autonomous, driving of the motor vehicle.

Die Bodenreflexionen der Bodenstruktur werden heutzutage mittels der Finite-Element-Methode (FEM - Methode der finiten Elemente) simuliert. Diese Methode benötigt allerdings einen hohen Rechenaufwand und eine hohe Rechenzeit. Des Weiteren wird für diese Methode eine hochauflösende Struktur mit entsprechend geringen Punktdistanzen benötigt, um die Bodenstruktur für den Sensor vorteilhaft darstellen zu können. Insbesondere ist es dadurch lediglich ermöglicht, dass die Simulation auf einen kleinen Bereich nachsimuliert werden kann, um innerhalb tolerierbarer Rechenkapazitäten und Rechenzeiten zu bleiben.The soil reflections of the soil structure are nowadays simulated by the finite element method (FEM method of finite elements). However, this method requires a high computational effort and a high computation time. Furthermore, a high-resolution structure with correspondingly small point distances is required for this method in order to be able to advantageously present the soil structure for the sensor. In particular, this only makes it possible for the simulation to be simulated to a small range in order to remain within tolerable computing capacities and computing times.

Ferner beschreibt die DE 103 14 129 A1 ein Verfahren zum Ermitteln des Detektionsbereichs eines Sensors. Die Ermittlung eines derartigen Detektionsbereichs erfolgt im Stand der Technik in der Weise, dass der Sensor in das Bauteil, zum Beispiel eine Stoßstange, in welche er später in der Serienfertigung eingebaut werden soll, konkret eingebaut wird. Der Sensor wird dann abgeglichen und der Detektionsbereich gemessen. Um den Detektionsbereich des Sensors unabhängig von dem Vorhandensein des konkreten Bauteils, in welches der Sensor eingebaut werden soll, zu ermöglichen und um die Ermittlung des Detektionsbereichs in einem früheren Stadium des Entwicklungsprozesses des Fahrzeugs zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, diesen zu simulieren.Furthermore, the describes DE 103 14 129 A1 a method for determining the detection range of a sensor. The determination of such a detection range is carried out in the prior art in such a way that the sensor in the component, for example, a bumper, in which it is to be installed later in mass production, is actually installed. The sensor is then adjusted and the detection range measured. In order to enable the detection range of the sensor irrespective of the presence of the specific component into which the sensor is to be installed, and to enable the determination of the detection range at an earlier stage of the development process of the vehicle, it is proposed according to the invention to simulate this.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2014 118 622 A1 ein Verfahren zum simulativen Bestimmen einer Interaktion zwischen einem Sensor eines Kraftfahrzeugs und einem virtuellen Objekt in einem virtuellen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs mittels einer Recheneinrichtung. In dem virtuellen Umgebungsbereich werden anhand einer Richtcharakteristik des Sensors ein von dem Sensor ausgesendetes Sensorsignal und das von dem Objekt virtuell reflektierte Sensorsignal bestimmt. In dem virtuellen Umgebungsbereich wird ein Bezugspunkt bestimmt, welcher eine Position des Sensors beschreibt, und anhand der Richtcharakteristik des Sensors wird eine den Bezugspunkt zumindest bereichsweise umgebende Hülle definiert, auf der Hülle wird zumindest ein Aufpunkt für einen Richtungsvektor, welcher das ausgesendete Sensorsignal beschreibt, definiert und anhand des Bezugspunkts und des Aufpunkts wird der Richtungsvektor bestimmt.Furthermore, the DE 10 2014 118 622 A1 a method for simulatively determining an interaction between a sensor of a motor vehicle and a virtual object in a virtual surrounding area of the motor vehicle by means of a computing device. In the virtual surrounding area, a sensor signal emitted by the sensor and the sensor signal virtually reflected by the object are determined on the basis of a directional characteristic of the sensor. In the virtual surrounding area, a reference point is determined, which describes a position of the sensor, and based on the directional characteristic of the sensor, a shell surrounding the reference point is at least partially defined, on the shell at least one reference point for a direction vector, which describes the emitted sensor signal, defined and the directional vector is determined from the reference point and the point of view.

Des Weiteren beschreibt die DE 10 2011 015 094 A1 ein Verfahren zum simulativen Ermitteln von Messeigenschaften eines virtuell modellierten Sensors für ein Kraftfahrzeug mittels einer Recheneinrichtung. Abhängig von zumindest einem SensorEingangsparameter, der eine Eigenschaft des Sensors beschreibt, wird ein Sendesignal errechnet, das durch den Sensor ausgesendet und von einem virtuell modellierten Objekt vorgegebener Geometrie reflektiert wird. Die Recheneinrichtung berechnet dann in Abhängigkeit von der Geometrie des Objekts ein Empfangssignal, welches das vom Objekt reflektierte Sendesignal ist und durch den Sensor empfangen wird. Abhängig von dem Empfangssignal werden die Messeigenschaften des Sensors ermittelt. Zum Errechnen des Empfangssignals wird zumindest ein Bereich einer Oberfläche des Objekts durch die Recheneinrichtung in eine Vielzahl von Flächensegmenten unterteilt, und die Flächensegmente werden durch einen dreidimensionalen, gewölbten Oberflächenbereich einer geometrischen Form mit einem bekannten Reflexionsfaktor modelliert. Das Empfangssignal wird als Summe von den jeweiligen Oberflächenbereichen reflektierten Signalteilen berechnet.Furthermore, the describes DE 10 2011 015 094 A1 a method for simulatively determining measurement properties of a virtually modeled sensor for a motor vehicle by means of a computing device. Depending on at least one sensor input parameter which describes a characteristic of the sensor, a transmission signal is calculated, which is emitted by the sensor and reflected by a virtually modeled object of predetermined geometry. The computing device then calculates, depending on the geometry of the object, a received signal which is the transmission signal reflected by the object and is received by the sensor. Depending on the received signal, the measuring properties of the sensor are determined. For calculating the received signal, at least a portion of a surface of the object is divided by the computing device into a plurality of surface segments, and the surface segments are modeled by a three-dimensional curved surface portion of a geometric shape having a known reflection factor. The received signal is calculated as the sum of signal portions reflected from the respective surface areas.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein Rechensystem zu schaffen, mittels welchen eine Bodenstruktur mit wenig Rechenkapazität simuliert werden kann.The object of the present invention is to provide a method and a computer system by means of which a soil structure with little computing capacity can be simulated.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie ein Rechensystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. This object is achieved by a method and a computing system according to the independent claims.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum simulativen Bestimmen von zumindest einer Messeigenschaft eines an einem virtuell modellierten Kraftfahrzeug angeordneten virtuell modellierten Sensors mittels einer elektronischen Recheneinrichtung. Abhängig von zumindest einem Sensoreingangsparameter, der zumindest eine Eigenschaft des Sensors beschreibt, wird ein Sendesignal bestimmt, welches durch den Sensor virtuell ausgesendet wird und von zumindest einer virtuellen Bodenstruktur in einer virtuellen Umgebung des virtuell modellierten Sensors reflektiert wird. In Abhängigkeit einer Reflexionseigenschaft der Bodenstruktur wird ein Empfangssignal für den Sensor bestimmt, welches das von der Bodenstruktur reflektierte Sendesignal ist und welches von dem Sensor empfangen wird. Abhängig von dem Empfangssignal wird die zumindest eine Messeigenschaft des Sensors bestimmt.One aspect of the invention relates to a method for simulatively determining at least one measurement property of a virtually modeled sensor arranged on a virtually modeled motor vehicle by means of an electronic computing device. Depending on at least one sensor input parameter which describes at least one property of the sensor, a transmission signal is determined which is transmitted virtually by the sensor and is reflected by at least one virtual ground structure in a virtual environment of the virtually modeled sensor. In response to a reflection characteristic of the soil structure, a reception signal for the sensor is determined, which is the transmission signal reflected by the soil structure and which is received by the sensor. Depending on the received signal, the at least one measuring characteristic of the sensor is determined.

Es ist vorgesehen, dass ein statistisches Modell zur Bestimmung von zumindest einer zufälligen Reflexionsamplitude des Sendesignals aus einer statistischen Reflexionsamplitudenverteilung der Reflexionsamplitude erzeugt wird und zum Bestimmen des Empfangssignals die Reflexionseigenschaft der Bodenstruktur mittels des statistischen Modells der Reflexionseigenschaft vorgegeben wird.It is provided that a statistical model for determining at least one random reflection amplitude of the transmission signal is generated from a statistical reflection amplitude distribution of the reflection amplitude and for determining the reception signal the reflection property of the floor structure is specified by means of the statistical model of the reflection property.

Mit anderen Worten wird kein gesamtheitliches Modell der Bodenstruktur simuliert, sondern lediglich zufällige Reflexionsamplituden der Bodenstruktur werden als simulative Eingangswerte für die Berechnung des statistischen Modells genutzt. Mit anderen Worten wird anhand des statistischen Modells mit zufälligen Reflexionsamplituden gearbeitet, wodurch Rechenzeit und Rechenkapazität eingespart werden kann, da keine detailgenaue Simulierung der Bodenstruktur mehr notwendig ist. Dadurch kann die Rechenkapazität beziehungsweise die Rechenzeit reduziert werden und dennoch zuverlässige Simulationsergebnisse erzielt werden.In other words, no holistic model of the soil structure is simulated, but only random reflection amplitudes of the soil structure are used as simulative input values for the calculation of the statistical model. In other words, random statistical amplitudes are used on the basis of the statistical model, which means that computing time and computing capacity can be saved, since it is no longer necessary to simulate soil structure in detail. As a result, the computing capacity or the computing time can be reduced, yet reliable simulation results can be achieved.

Dies trägt insbesondere dazu bei, dass mit wenig Rechenkapazität bereits ein Sensor vor der Serienreife virtuell simuliert werden kann. Insbesondere für den zumindest teilweise autonomen beziehungsweise autonomen Betrieb ist es von entscheidender Bedeutung, dass die entsprechenden im Kraftfahrzeug verbauten Sensoren zuverlässig betrieben werden können. Eine Simulation, bei welcher die Bodenstruktur mit berücksichtigt wird, kann zu einer Verbesserung der Entwicklung der Sensoren beitragen.This contributes in particular to the fact that a sensor can be virtually simulated before it is ready for series production with little computing capacity. In particular for the at least partially autonomous or autonomous operation, it is of crucial importance that the corresponding sensors installed in the motor vehicle can be reliably operated. A simulation that takes into account the soil structure can help improve the development of the sensors.

Insbesondere weisen unterschiedliche Bodenstrukturen unterschiedliche Reflexionseigenschaften auf. Beispielsweise kann das Material der Bodenstruktur beziehungsweise die Oberflächenbeschaffenheit der Bodenstruktur zu unterschiedlichen Reflexionseigenschaften führen. Insbesondere ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, dass unterschiedliche Bodenstrukturen sowohl bezüglich des Materials als auch bezüglich der Oberflächenbeschaffenheit simuliert werden können. Insbesondere kann dazu eine verbesserte Simulation der Bodenstruktur mit einer geringeren Rechenkapazitätsauslastung beziehungsweise mit einer geringeren Rechenzeit simuliert werden.In particular, different floor structures have different reflection properties. For example, the material of the soil structure or the surface texture of the soil structure can lead to different reflection properties. In particular, it is made possible by the method according to the invention that different soil structures can be simulated both with respect to the material and with respect to the surface condition. In particular, this can simulate an improved simulation of the soil structure with a lower computing capacity utilization or with a shorter computing time.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass beispielsweise als Sensoreingangsparameter eine entsprechende Übertragungsfunktion des Sensors in die elektronische Recheneinrichtung eingegeben wird. Nach Eingabe dieser Übertragungsfunktion kann dann entsprechend der Sensor innerhalb des Rechensystems simuliert werden. Insbesondere können entsprechende Empfangseigenschaften mittels des Rechensystems simuliert werden. Als Ausgangswert können dann beispielsweise entsprechende Empfangssignale von dem Rechensystem ausgegeben werden. Diese wiederum können dann in die Entwicklung des Sensors für die Serienreife einfließen.It can preferably be provided that, for example, a corresponding transfer function of the sensor is input to the electronic computing device as the sensor input parameter. After entering this transfer function can then be simulated according to the sensor within the computing system. In particular, corresponding reception properties can be simulated by means of the computer system. For example, corresponding received signals can then be output by the computer system as output value. These in turn can then be incorporated into the development of the sensor for series maturity.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird die statistische Reflexionsamplitudenverteilung durch Erzeugung einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion der Reflexionsamplitude auf Basis von erfassten realen Reflexionsamplituden der Bodenstruktur erzeugt. Mit anderen Worten werden vor der simulativen Erzeugung der Reflexionsamplituden reale Reflexionsamplituden erfasst. Insbesondere kann dies mit einem Sensor jeglicher Art passieren. Beispielsweise können dazu bereits im Serienbau entwickelte Sensoren genutzt werden. Insbesondere können diese dann beispielsweise an ein Kraftfahrzeugbauteil angeordnet werden und entsprechend die realen Reflexionseigenschaften der Bodenstruktur erfassen. Insbesondere sind von diesen bereits verbauten Sensoren die entsprechenden Übertragungsfunktionen bekannt, sodass zuverlässig auf die reale Bodenstruktur rückgeschlossen werden kann. According to an advantageous embodiment, the statistical reflection amplitude distribution is generated by generating a probability density function of the reflection amplitude on the basis of detected real reflection amplitudes of the soil structure. In other words, real reflection amplitudes are detected prior to the simulative generation of the reflection amplitudes. In particular, this can happen with a sensor of any kind. For example, sensors already developed in mass production can be used for this purpose. In particular, these can then be arranged, for example, on a motor vehicle component and accordingly capture the real reflection properties of the floor structure. In particular, the corresponding transfer functions are known from these already installed sensors, so that it is possible to reliably deduce the real soil structure.

Insbesondere können dann dadurch die realen Reflexionsamplituden mittels des realen Sensors erfasst werden. Insbesondere können diese realen Reflexionsamplituden auf einem Speichermedium abgespeichert werden und dann zur simulativen Bestimmung der Reflexionsamplituden herangezogen werden. Insbesondere ist eine solche Erfassung der realen Reflexionsamplituden nur einmal vor der Simulation notwendig. Im Anschluss an die Erfassung der realen Reflexionsamplituden kann dann die entsprechende Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion der Reflexionsamplitude erzeugt beziehungsweise modelliert werden. Dadurch ist eine zuverlässige Simulation der Bodenstruktur realisiert. Mittels dieser zuverlässigen Simulation kann dann die zufällige Reflexionsamplitude erzeugt werden und so das statistische Modell zur Verfügung gestellt werden. Dadurch kann Rechenkapazität und Rechenzeit eingespart werden.In particular, the real reflection amplitudes can then be detected by means of the real sensor. In particular, these real reflection amplitudes can be stored on a storage medium and then used for the simulative determination of the reflection amplitudes. In particular, such a detection of the real reflection amplitudes is necessary only once before the simulation. Following the detection of the real reflection amplitudes, the corresponding probability density function of the reflection amplitude can then be generated or modeled. This is a reliable one Simulation of soil structure realized. By means of this reliable simulation, the random reflection amplitude can then be generated and thus the statistical model made available. As a result, computing capacity and computing time can be saved.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion die realen Reflexionsamplituden in eine Häufigkeitsverteilung kardinal skalierter Merkmale eingeteilt werden und abhängig davon eine Verteilungsfunktion als Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion bestimmt wird. Mit anderen Worten wird zumindest ein Histogramm erzeugt, welches die realen Reflexionsamplituden anzeigt. Die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion wird abhängig von der Verteilungsfunktion bestimmt. Insbesondere durch die Nutzung des Histogramms, um die Bestimmung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion durchzuführen, kann zuverlässig die zufällige Reflexionsamplitude anhand der Wahrscheinlichkeitsverteilung erzeugt werden. Damit kann mit wenig Rechenaufwand die zufällige Reflexionsamplitude der Bodenstruktur erzeugt werden. Dadurch kann mit wenig Rechenaufwand die zumindest eine Messeigenschaft des Sensors bestimmt werden.It has also proven to be advantageous if, for determining the probability density function, the real reflection amplitudes are divided into a frequency distribution of cardinally scaled features and, depending on this, a distribution function is determined as a probability density function. In other words, at least one histogram is generated which indicates the real reflection amplitudes. The probability density function is determined depending on the distribution function. In particular, by using the histogram to perform the determination of the probability density function, the random reflection amplitude can be reliably generated from the probability distribution. Thus, the random reflection amplitude of the soil structure can be generated with little computational effort. As a result, the at least one measuring characteristic of the sensor can be determined with little computational effort.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn bei einer Nutzung von mathematischen Realteilen der realen Reflexionsamplituden eine Gaußsche-Verteilungsfunktion zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion genutzt wird. Mit anderen Worten sollten mathematische Realteile bei der Erfassung der realen Reflexionsamplituden genutzt worden sein, so kann insbesondere mittels der Gaußschen-Verteilungsfunktion die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion bestimmt werden. Dadurch kann zuverlässig die entsprechende Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion bestimmt werden, sodass Rechenkapazität bei der Bestimmung der Messeigenschaft des Sensors eingespart werden kann.It is also advantageous if, when real mathematical real parts of the real reflection amplitudes are used, a Gaussian distribution function is used to determine the probability density function. In other words, should mathematical real parts have been used in the detection of the real reflection amplitudes, the probability density function can be determined in particular by means of the Gaussian distribution function. As a result, the corresponding probability density function can be reliably determined, so that computing capacity can be saved in determining the measurement property of the sensor.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei einer Nutzung von Absolutwerten der realen Reflexionsamplituden eine Gamma-Verteilungsfunktion zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion genutzt wird. Dadurch kann zuverlässig die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion bestimmt werden. Dies trägt zu einer Einsparung von Rechenkapazität bei der Bestimmung der Messeigenschaft des Sensors bei.Furthermore, it has proved to be advantageous if, when absolute values of the real reflection amplitudes are used, a gamma distribution function is used to determine the probability density function. This can reliably determine the probability density function. This contributes to a saving of computing capacity in determining the measurement property of the sensor.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass auch weitere, insbesondere statistische, Verteilungsfunktionen zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion genutzt werden. Beispielsweise kann auch eine Beta-Verteilungsfunktion oder eine Poisson-Verteilungsfunktion oder eine multimodale-Verteilungsfunktion zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion genutzt werden.It can furthermore be provided that also further, in particular statistical, distribution functions are used to determine the probability density function. For example, a beta distribution function or a Poisson distribution function or a multimodal distribution function can also be used to determine the probability density function.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird die bestimmte Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion mit Referenzwerten der Reflexionsamplituden validiert, wobei die Referenzwerte durch Erfassung einer realen Bodenstruktur ermittelt werden. Dadurch ist es ermöglicht, dass mittels eines realen Sensors die entsprechende Bodenstruktur mit den entsprechenden Materialeigenschaften und Oberflächeneigenschaften erfasst und dadurch die Simulation validiert werden kann. Dadurch kann die Simulation verbessert werden. Insbesondere sollten Abweichungen der Simulation zu den realen Reflexionsamplituden auftreten, so können diese beispielsweise angepasst beziehungsweise verändert werden, sodass die Simulation realitätsgetreuer wird. Dies führt zu einer zuverlässigeren Erzeugung des statistischen Modells für die Bodenstruktur, sodass eine realitätsnahe simulative Bestimmung der Messeigenschaft des Sensors durchgeführt werden kann.In a further advantageous embodiment, the determined probability density function is validated with reference values of the reflection amplitudes, wherein the reference values are determined by detecting a real soil structure. This makes it possible that by means of a real sensor, the corresponding soil structure with the corresponding material properties and surface properties detected and thereby the simulation can be validated. This can improve the simulation. In particular, deviations of the simulation should occur to the real reflection amplitudes, so they can be adapted or changed, for example, so that the simulation is more realistic. This leads to a more reliable generation of the statistical model for the soil structure, so that a realistic simulative determination of the measurement property of the sensor can be performed.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die Bodenstruktur in eine Vielzahl von Abstandsbereichen, welche abhängig von einem Abstand zum Sensor definiert sind, aufgeteilt wird, wobei für einen jeweiligen Abstandsbereich durch Bestimmung einer jeweiligen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion die zufällige Reflexionsamplitude bestimmt wird. Mit anderen Worten wird ein Erfassungsbereich des Sensors in mehrere Abstandsbereiche eingeteilt. Die Abstandsbereiche sind wiederum abhängig vom Abstand zum Sensor. Für einen jeweiligen Abstandsbereich wird dann eine entsprechende Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion bestimmt. Insbesondere wird dann für jeden Abstandsbereich zumindest eine zufällige Reflexionsamplitude bestimmt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass für jeden der Abstandsbereiche eine Vielzahl von zufälligen Reflexionsamplituden bestimmt wird, so dass eine verbesserte Simulation der Bodenstruktur durchgeführt werden kann. Somit wird abhängig von mehreren zufälligen Reflexionsamplituden die Reflexionseigenschaft der Bodenstruktur ermittelt. Mit anderen Worten wird das statistische Modell mit mehreren zufälligen Reflexionsamplituden der jeweiligen Abstandsbereiche erzeugt. Dadurch kann eine detaillierte Simulation der Bodenstruktur realisiert werden. Dadurch kann mit wenig Rechenaufwand die Simulation des Sensors innerhalb des Rechensystems durchgeführt werden.It is also advantageous if the soil structure is divided into a plurality of distance regions, which are defined as a function of a distance to the sensor, wherein the random reflection amplitude is determined for a respective distance range by determining a respective probability density function. In other words, a detection range of the sensor is divided into a plurality of pitch ranges. The distance ranges are in turn dependent on the distance to the sensor. For a respective distance range, a corresponding probability density function is then determined. In particular, at least one random reflection amplitude is then determined for each distance range. In particular, provision can be made for a multiplicity of random reflection amplitudes to be determined for each of the distance regions, so that an improved simulation of the soil structure can be carried out. Thus, depending on several random reflection amplitudes, the reflection property of the soil structure is determined. In other words, the statistical model is generated with several random reflection amplitudes of the respective pitch ranges. As a result, a detailed simulation of the soil structure can be realized. As a result, the simulation of the sensor within the computing system can be performed with little computational effort.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann bei der Bestimmung der realen Reflexionsamplituden eine Vielzahl von unterschiedlichen Bodenstrukturen zur Erzeugung von Referenzwerten erfasst werden. Dadurch kann ein sehr genaues statistisches Modell für unterschiedliche Bodenstrukturen erzeugt werden. Insbesondere, da die Reflexionseigenschaft der Bodenstruktur abhängig von dem Material der Bodenstruktur und abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit der Bodenstruktur ist, können somit valide Referenzwerte erzeugt werden, die dann wiederum zum Erzeugen des statistischen Modells herangezogen werden können. Dadurch ist es ermöglicht, dass eine äußerst realitätsnahe Simulation für eine Vielzahl von, insbesondere unterschiedlichen, Bodenstrukturen durchgeführt werden kann. Insbesondere können die erfassten realen Reflexionsamplituden dann wiederum in das statistische Modell einfließen, sodass mit wenig Rechenaufwand und dadurch zeitsparend die Simulation durchgeführt werden kann.According to a further advantageous embodiment, a plurality of different soil structures for generating reference values can be detected in the determination of the real reflection amplitudes. This can produce a very accurate statistical model for different soil structures. In particular, since the reflection property of the soil structure depends on Therefore, valid reference values can be generated, which in turn can be used to generate the statistical model. This makes it possible that an extremely realistic simulation for a variety of, in particular different, soil structures can be performed. In particular, the detected real reflection amplitudes can then in turn be incorporated into the statistical model, so that the simulation can be carried out with little computational effort and thus time-saving.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die realen Reflexionsamplituden und/oder das statistische Modell auf einer Speichereinrichtung der elektronischen Recheneinrichtung abgespeichert werden. Dadurch kann bei dem Verfahren auf bereits abgespeicherte Daten zurückgegriffen werden. Insbesondere kann dann innerhalb des Rechensystems die Simulation durchgeführt werden. Somit kann auf Schnittstellen mit anderen Systemen verzichtet werden, wodurch es beispielsweise zu keinem Bottleneck (Engpass) über ein Bussystem kommen kann. Dadurch kann weiterhin Rechenzeit eingespart werden, da die Simulation auf einem einzigen Rechensystem durchgeführt werden kann.It is also advantageous if the real reflection amplitudes and / or the statistical model are stored on a memory device of the electronic computing device. As a result, the method makes use of already stored data. In particular, the simulation can then be carried out within the computing system. Thus, it is possible to dispense with interfaces with other systems, as a result of which, for example, no bottleneck can occur via a bus system. As a result, computing time can still be saved since the simulation can be carried out on a single computing system.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn zur simulativen Bestimmung der zumindest einen Messeigenschaft des Sensors eine Sendefrequenz des Sendesignals vorgegeben wird. Dies führt zu einer realistischen Erzeugung der Reflexionseigenschaften der Bodenstruktur innerhalb des statistischen Modells. Insbesondere, da die Sensoren häufig in einem sogenannten Resonanzbetrieb arbeiten, kann die Sendefrequenz des Sendesignals in diesem Resonanzbereich vorgegeben werden. Beispielsweise arbeiten Ultraschallsensoren häufig bei einem Frequenzbereich von 50 Kilohertz. Beispielsweise kann dann ein Frequenzbereich der Sendefrequenz bei dem Ultraschallsensor zwischen 40 Kilohertz und 60 Kilohertz, insbesondere zwischen 45 und 55 Kilohertz, vorgegeben werden. Dadurch wird die Simulation nicht auf dem gesamten Frequenzspektrum durchgeführt, sondern auf einen Sendefrequenzbereich begrenzt. Somit kann weiterhin Rechenkapazität und Rechenzeit eingespart werden, da nicht jede einzelne Sendefrequenz durchsimuliert wird.It has also proven to be advantageous if, for the purpose of simulatively determining the at least one measuring characteristic of the sensor, a transmission frequency of the transmission signal is predetermined. This leads to a realistic generation of the reflection properties of the soil structure within the statistical model. In particular, since the sensors often operate in a so-called resonance mode, the transmission frequency of the transmission signal can be specified in this resonance range. For example, ultrasonic sensors often operate at a frequency range of 50 kilohertz. For example, then a frequency range of the transmission frequency in the ultrasonic sensor between 40 kilohertz and 60 kilohertz, in particular between 45 and 55 kilohertz, be specified. As a result, the simulation is not performed on the entire frequency spectrum, but limited to a transmission frequency range. Thus, further computing capacity and computing time can be saved because not every single transmission frequency is simulated.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn zum Vorgeben der Sendefrequenz ein Bandpassfilter genutzt wird. Insbesondere kann mittels des Bandpassfilters das Empfangsverhalten des Sensors simuliert werden. Bei dem Bandpassfilter kann es sich insbesondere um einen angepassten Bandpassfilter (Shaped Bandpassfilter) handeln. Dadurch kann mittels eines einfachen Bandpassfilters die Sendefrequenz und Empfangsfrequenz vorgegeben werden. Insbesondere in einer Simulation lässt sich ein Bandpassfilter sehr einfach simulieren. Somit kann mittels des Bandpassfilters mit wenig Rechenaufwand die Messeigenschaft des Sensors bestimmt werden.It is also advantageous if a bandpass filter is used to specify the transmission frequency. In particular, the reception behavior of the sensor can be simulated by means of the bandpass filter. In particular, the bandpass filter may be a matched bandpass filter. As a result, the transmission frequency and reception frequency can be predetermined by means of a simple bandpass filter. Especially in a simulation, a bandpass filter can be simulated very easily. Thus, by means of the bandpass filter with little computational effort, the measurement property of the sensor can be determined.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann der virtuelle Sensor als virtueller Ultraschallsensor simuliert werden und das virtuelle Sendesignal als virtuelles Ultraschallsignal ausgesendet werden. Somit kann virtuell ein Ultraschallsensor simuliert werden. Insbesondere beim teilweise autonomen Betrieb, insbesondere beim autonomen Betrieb, des Kraftfahrzeugs nehmen Ultraschallsensoren eine wichtige Stellung ein. Insbesondere für die Erfassung des Nahbereichs des Kraftfahrzeugs sind die Ultraschallsensoren eingesetzt. Somit könnte gerade für den teilweise autonomen Betrieb beziehungsweise den autonomen Betrieb ein entsprechender Ultraschallsensor simuliert werden. Mit anderen Worten kann mit wenig Rechenaufwand der Ultraschallsensor simuliert werden.In a further advantageous embodiment, the virtual sensor can be simulated as a virtual ultrasound sensor and the virtual transmission signal can be transmitted as a virtual ultrasound signal. Thus, virtually an ultrasonic sensor can be simulated. Particularly in the case of partially autonomous operation, in particular in autonomous operation, of the motor vehicle, ultrasonic sensors occupy an important position. In particular, for the detection of the vicinity of the motor vehicle, the ultrasonic sensors are used. Thus, just for the partially autonomous operation or autonomous operation, a corresponding ultrasonic sensor could be simulated. In other words, the ultrasonic sensor can be simulated with little computational effort.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Rechensystem mit einer elektronischen Recheneinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach dem vorherigen Aspekt oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon durchzuführen.A further aspect of the invention relates to a computing system with an electronic computing device, which is designed to carry out a method according to the previous aspect or an advantageous embodiment thereof.

Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung mit einem Rechensystem.Yet another aspect of the invention relates to a tester having a computing system.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Rechensystems sowie der Prüfvorrichtung anzusehen. Das Rechensystem sowie die Prüfvorrichtung weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens beziehungsweise eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.Advantageous embodiments of the method are to be regarded as advantageous embodiments of the computing system and the test apparatus. The computing system and the test apparatus have for this purpose objective features which enable a performance of the method or an advantageous embodiment thereof.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch aus den separierten Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungsformen als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone are not only suitable for the respective combination but also for use in other combinations or in isolation without the scope of the invention leave. There are thus also embodiments of the invention as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, but emerge from the separated combinations of features from the described embodiments and can be generated. There are also embodiments and combinations of features to be regarded as disclosed, which thus not all the features of an originally formulated independent Have claim. Furthermore, embodiments and combinations of features, in particular by the embodiments set forth above, are to be regarded as disclosed, which go beyond or deviate from the combinations of features set out in the back references of the claims.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen erläutert.Embodiments are explained below with reference to schematic drawings.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines virtuellen Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines virtuellen Sensors;
2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines statistischen Modells; und
3 ein schematisches Distanz-Amplituden-Diagramm eines virtuellen Echosignals.

Showing:

1 a schematic plan view of an embodiment of a virtual motor vehicle with an embodiment of a virtual sensor;
2 a schematic view of an embodiment of a statistical model; and
3 a schematic distance-amplitude diagram of a virtual echo signal.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein virtuell simuliertes Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als virtueller Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein virtuelles Fahrerassistenzsystem 2. Mit dem Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein virtuelles Objekt 3, welches sich in der virtuellen Umgebung 4 des Kraftahrzeugs 1 befindet erfasst werden. Insbesondere kann mittels des Fahrerassistenzsystems 2 ein virtueller Abstand zwischen dem Kraftahrzeug 1 und dem Objekt 3 bestimmt werden. 1 shows a virtually simulated motor vehicle 1 according to an embodiment of the present invention. The car 1 is formed in the present embodiment as a virtual passenger car. The car 1 includes a virtual driver assistance system 2 , With the driver assistance system 2 can for example be a virtual object 3 , which is in the virtual environment 4 of the motor vehicle 1 be detected. In particular, by means of the driver assistance system 2 a virtual distance between the motor vehicle 1 and the object 3 be determined.

Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst zumindest eine virtuelle Sensorvorrichtung 5. Die Sensorvorrichtung 5 wiederum weist zumindest einen virtuellen Sensor 5a auf. Der Sensor 5a umfasst eine virtuelle Sendeeinrichtung 6, mittels welcher zumindest ein virtuelles Sendesignal 8, insbesondere mehrere virtuelle Sendesignale 8, ausgesendet werden kann/können. Vorliegend ist rein beispielhaft eine virtuelle Sensorvorrichtung 5 mit einem Sensor 5a in einem virtuellen Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet.The driver assistance system 2 includes at least one virtual sensor device 5 , The sensor device 5 in turn has at least one virtual sensor 5a on. The sensor 5a includes a virtual transmitting device 6 , by means of which at least one virtual transmission signal 8th , in particular a plurality of virtual transmission signals 8th , can be sent out. In the present case, a virtual sensor device is purely exemplary 5 with a sensor 5a in a virtual front area of the motor vehicle 1 educated.

Des Weiteren ist vorliegend rein beispielhaft eine weitere Sensorvorrichtung 5 an einem virtuellen Heckbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Sensorvorrichtung 5 am Heckbereich weist rein beispielhaft vier virtuelle Sensoren 5a auf.Furthermore, in the present case, a further sensor device is purely exemplary 5 at a virtual rear area of the motor vehicle 1 arranged. The sensor device 5 at the rear, for example, has four virtual sensors 5a on.

Mit der Sendeeinrichtung 6 können die Sendesignale 8 innerhalb eines vorbestimmten virtuellen Erfassungsbereichs E bzw. eines vorbestimmten virtuellen Winkelbereichs, mittels einer virtuellen Membran, ausgesendet werden. Die Membran ist insbesondere an ein virtuelles Schallwandlerelement 11 gekoppelt, mittels welchem beim Sendevorgang virtuelle elektrische Signale in Sendesignale 8 und beim Empfangsvorgang virtuelle Echosignale 9 in elektrische Signale umwandelbar sind. Beispielsweise kann es sich bei dem Schallwandlerelement 11 um ein virtuelles Piezoelement handeln.With the transmitting device 6 can the transmission signals 8th within a predetermined virtual detection range E or a predetermined virtual angle range, by means of a virtual membrane emitted. The membrane is in particular connected to a virtual sound transducer element 11 coupled, by means of which during the transmission virtual electrical signals in transmission signals 8th and virtual echo signals during reception 9 can be converted into electrical signals. For example, it may be in the sound transducer element 11 to act as a virtual piezoelectric element.

Darüber hinaus umfasst die Sensorvorrichtung 5 eine virtuelle Empfangseinrichtung 7, mittels welcher virtuell reflektierte Sendesignale 8 als die virtuellen Echosignale 9, welche vom Objekt 3 reflektiert wurden, insbesondere über die Membran, empfangen werden können. Mit der Empfangseinrichtung 7 können also von dem Objekt 3 reflektierte Sendesignale 9 als Empfangssignal empfangen werden. Ferner kann die Sensorvorrichtung 5 eine virtuelle Steuerungseinrichtung S aufweisen, die beispielsweise durch einen virtuellen Mikrocontroller und/oder ein virtuellen digitalen Signalprozessor gebildet sein kann. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst ferner eine virtuelle Steuerungseinrichtung 10, die beispielsweise durch ein virtuelles elektronisches Steuergerät (ECU-electronic control Unit) des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein kann. Die Steuerungseinrichtung 10 ist virtuell zur Datenübertragung mit der Sensorvorrichtung 5 verbunden. Die Datenübertragung kann beispielsweise über den virtuellen Datenbus des Kraftfahrzeugs 1 erfolgen.In addition, the sensor device includes 5 a virtual receiving device 7 , by means of which virtually reflected transmission signals 8th as the virtual echo signals 9 which of the object 3 have been reflected, in particular via the membrane, can be received. With the receiving device 7 so can from the object 3 reflected transmission signals 9 received as a received signal. Furthermore, the sensor device 5 a virtual control device S may be formed, for example, by a virtual microcontroller and / or a virtual digital signal processor. The driver assistance system 2 further comprises a virtual control device 10 , for example, by a virtual electronic control unit (ECU-electronic control unit) of the motor vehicle 1 can be formed. The control device 10 is virtual for data transmission with the sensor device 5 connected. The data transmission can, for example, via the virtual data bus of the motor vehicle 1 respectively.

Eine Simulation des Kraftfahrzeugs 1 mit dem entsprechenden Sensor 5a beziehungsweise der entsprechenden Sensorvorrichtung 5 ist notwendig, um Sensoren, bevor diese in die Serienproduktion gehen, zu testen. Dazu wird mittels eines Rechensystems 12 die oben beschriebene Anordnung virtuell simuliert.A simulation of the motor vehicle 1 with the corresponding sensor 5a or the corresponding sensor device 5 is necessary to test sensors before they go into mass production. This is done by means of a computing system 12 virtually simulates the arrangement described above.

Beim Verfahren zum simulativen Bestimmen von zumindest einer Messeigenschaft des an dem virtuell modellierten Kraftfahrzeug 1 angeordneten virtuell modellierten Sensors 5a wird mittels einer elektronischen Recheneinrichtung 12' des Rechensystems 12, wobei abhängig von zumindest einem Sensoreingangsparameter U, der zumindest eine Eigenschaft des Sensors 5a beschreibt, ein Sendesignal bestimmt, welches durch den Sensor 5a virtuell ausgesendet wird und von zumindest einer virtuellen Bodenstruktur B in der virtuellen Umgebung 4 des virtuell modellierten Sensors 5a reflektiert wird. In Abhängigkeit einer Reflexionseigenschaft der Bodenstruktur B wird ein Empfangssignal für den Sensor 5a bestimmt, welches das von der Bodenstruktur B reflektierte Sendesignal 8 ist und welches von dem Sensor 5a empfangen wird, wobei abhängig von dem Empfangssignal 9 die zumindest eine Messeigenschaft des Sensors 5a bestimmt wird.In the method for simulatively determining at least one measurement property of the virtual-modeled motor vehicle 1 arranged virtually modeled sensor 5a is by means of an electronic computer 12 ' of the computing system 12 , wherein depending on at least one sensor input parameter U that is at least one property of the sensor 5a describes, a transmission signal determined by the sensor 5a is sent out virtually and of at least one virtual soil structure B in the virtual environment 4 of the virtually modeled sensor 5a is reflected. Depending on a reflection property of the soil structure B becomes a received signal for the sensor 5a determines which of the soil structure B reflected transmission signal 8th is and which of the sensor 5a is received, depending on the received signal 9 the at least one measuring characteristic of the sensor 5a is determined.

Es ist vorgesehen, dass ein statistisches Modell 13 (2) durch Bestimmung von zumindest einer zufälligen Reflexionsamplitude 14 (2) des Sendesignals 8 aus einer statistischen Reflexionsamplitudenverteilung 15 der Reflexionsamplitude 14 erzeugt wird und zum Bestimmen des Empfangssignals 9 die Reflexionseigenschaft der Bodenstruktur B mittels des statistischen Modells 13 der Reflexionseigenschaft vorgegeben wird. It is envisaged that a statistical model 13 ( 2 ) by determining at least one random reflection amplitude 14 ( 2 ) of the transmission signal 8th from a statistical reflection amplitude distribution 15 the reflection amplitude 14 is generated and for determining the received signal 9 the reflection property of the soil structure B by means of the statistical model 13 the reflection property is given.

Mit anderen Worten wird kein gesamtheitliches Modell der Bodenstruktur B simuliert, sondern lediglich zufällige Reflexionsamplituden 14 der Bodenstruktur B werden als simulative Eingangswerte für die Berechnung des statistischen Modells 13 genutzt. Mit anderen Worten wird anhand des statistischen Modells 13 mit zufälligen Reflexionsamplituden 14 gearbeitet, wodurch Rechenzeit und Rechenkapazität des Rechensystems 12 eingespart werden kann, da keine detailgenaue Simulierung der Bodenstruktur B mehr notwendig ist. Dadurch kann die Rechenkapazität beziehungsweise die Rechenzeit reduziert werden und dennoch zuverlässige Simulationsergebnisse erzielt werden.In other words, it does not become a holistic model of soil structure B simulates, but only random reflection amplitudes 14 the soil structure B are used as simulative input values for the calculation of the statistical model 13 used. In other words, using the statistical model 13 with random reflection amplitudes 14 worked, reducing the computing time and computing capacity of the computing system 12 can be saved because no detailed simulation of the soil structure B more is necessary. As a result, the computing capacity or the computing time can be reduced, yet reliable simulation results can be achieved.

Dies trägt insbesondere dazu bei, dass mit wenig Rechenkapazität bereits ein Sensor 5a vor der Serienreife virtuell simuliert werden kann. Insbesondere für den zumindest teilweise autonomen beziehungsweise autonomen Betrieb ist es von entscheidender Bedeutung, dass die entsprechenden im Kraftfahrzeug 1 verbauten Sensoren 5a zuverlässig betrieben werden können. Eine Simulation, bei welcher die Bodenstruktur B mit berücksichtigt wird, kann zu einer Verbesserung der Entwicklung der Sensoren 5a beitragen.This contributes in particular to the fact that with little computing capacity already a sensor 5a can be virtually simulated before the series maturity. In particular, for the at least partially autonomous or autonomous operation, it is of crucial importance that the corresponding in the motor vehicle 1 installed sensors 5a can be operated reliably. A simulation in which the soil structure B Being taken into consideration can improve the development of the sensors 5a contribute.

Insbesondere weisen unterschiedliche Bodenstrukturen B unterschiedliche Reflexionseigenschaften auf. Beispielsweise kann das Material der Bodenstruktur B beziehungsweise die Oberflächenbeschaffenheit der Bodenstruktur B zu unterschiedlichen Reflexionseigenschaften führen. Insbesondere ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, dass unterschiedliche Bodenstrukturen B sowohl bezüglich des Materials als auch bezüglich der Oberflächenbeschaffenheit simuliert werden können. Insbesondere kann dazu eine verbesserte Simulation der Bodenstruktur B mit einer geringeren Rechenkapazitätsauslastung beziehungsweise mit einer geringeren Rechenzeit des Rechensystems 12 simuliert werden.In particular, have different soil structures B different reflective properties. For example, the material of the soil structure B or the surface texture of the soil structure B lead to different reflection properties. In particular, it is possible by the method according to the invention that different soil structures B can be simulated both with respect to the material and with respect to the surface finish. In particular, this can be achieved by an improved simulation of the soil structure B with a lower computing capacity utilization or with a shorter computing time of the computing system 12 be simulated.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass beispielsweise als Sensoreingangsparameter U eine entsprechende virtuelle Übertragungsfunktion des Sensors 5a in die elektronische Recheneinrichtung 12' eingegeben wird. Nach Eingabe dieser Übertragungsfunktion kann dann entsprechend der Sensor 5a innerhalb des Rechensystems 12 simuliert werden. Insbesondere können entsprechende Empfangseigenschaften des Sensors 5a mittels des Rechensystems 12 simuliert werden. Als Ausgangswert können dann beispielsweise entsprechende Empfangssignale von dem Rechensystem 12 ausgegeben werden. Diese wiederum können dann in die Entwicklung des Sensors 5a für die Serienreife einfließen.It can preferably be provided that, for example, as sensor input parameters U a corresponding virtual transfer function of the sensor 5a in the electronic computing device 12 ' is entered. After entering this transfer function can then according to the sensor 5a within the computing system 12 be simulated. In particular, corresponding reception properties of the sensor 5a by means of the computing system 12 be simulated. As the output value then, for example, corresponding received signals from the computing system 12 be issued. These in turn can then be used in the development of the sensor 5a for the production maturity.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass reale Reflexionsamplituden 17 (2) und/oder das statistische Modell 13 auf einer Speichereinrichtung 18 der elektronischen Recheneinrichtung 12 abgespeichert werden.In particular, it can be provided that real reflection amplitudes 17 ( 2 ) and / or the statistical model 13 on a storage device 18 the electronic computing device 12 be stored.

2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des statistischen Modells 13. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das statistische Modell 13 durch Aufteilung der Bodenstruktur B in eine Vielzahl von Abstandsbereichen 15a bis 15k realisiert. Die Abstandsbereiche 15a bis 15k sind insbesondere abhängig von einem Abstand zum Sensor 5a definiert. Auf der Abszisse A ist insbesondere die Reflexionsamplitude 14 aufgetragen und auf der Ordinate O ist insbesondere die Häufigkeit aufgetragen. Mit anderen Worten zeigt 2 eine Häufigkeitsverteilung kardinalskalierter Merkmale, mit anderen Worten ein Histogramm, auf. 2 shows a schematic view of an embodiment of the statistical model 13 , In the present embodiment, the statistical model 13 by dividing the soil structure B in a variety of distance ranges 15a to 15k realized. The distance ranges 15a to 15k are particularly dependent on a distance to the sensor 5a Are defined. On the abscissa A is in particular the reflection amplitude 14 plotted and on the ordinate O In particular, the frequency is plotted. In other words shows 2 a frequency distribution of cardinal scaled features, in other words a histogram.

Insbesondere folgt auf einen ersten Abstandsbereich 15a der zweite Abstandsbereich 15b aufeinanderfolgend. Analoges gilt für die Abstandsbereiche 15c bis 15k. Das in der 2 gezeigte Beispiel ist rein beispielhaft und keinesfalls abschließend zu sehen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die statistische Reflexionsamplitudenverteilung durch Erzeugung einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion 16 der Reflexionsamplitude 14 auf Basis von erfassten realen Reflexionsamplituden 17 der Bodenstruktur B erzeugt wird. Mit anderen Worten wird mit einem tatsächlichen realen Sensor 5a die Reflexionseigenschaft der Bodenstruktur B erfasst. Diese sind durch die realen Reflexionsamplituden 17 im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt.In particular, follows a first distance range 15a the second distance range 15b consecutively. The same applies to the distance ranges 15c to 15k , That in the 2 example shown is purely exemplary and in no way conclusive. In particular, it is provided that the statistical reflection amplitude distribution by generating a probability density function 16 the reflection amplitude 14 based on recorded real reflection amplitudes 17 the soil structure B is generated. In other words being with an actual real sensor 5a the reflection property of the soil structure B detected. These are due to the real reflection amplitudes 17 represented in the present embodiment.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Absolutwerte der realen Reflexionsamplituden 17 aufgezeigt. Die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion 16 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels einer Gamma-Verteilungsfunktion ermittelt worden. Es ist ebenfalls möglich, dass bei einer Nutzung von mathematischen Realteilen der realen Reflexionsamplituden 17 eine Gaußsche-Verteilungsfunktion zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion 16 genutzt wird.In the present embodiment, absolute values of the real reflection amplitudes 17 demonstrated. The probability density function 16 has been determined in the present embodiment by means of a gamma distribution function. It is also possible that, when using mathematical real parts of the real reflection amplitudes 17 a Gaussian distribution function for determining the probability density function 16 is being used.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass auch weitere, insbesondere statistische, Verteilungsfunktionen zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion 16 genutzt werden. Beispielsweise kann auch eine Beta-Verteilungsfunktion oder eine Poisson-Verteilungsfunktion oder eine multimodale-Verteilungsfunktion zum Bestimmen der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion 16 genutzt werden.It can furthermore be provided that also other, in particular statistical, distribution functions for determining the probability density function 16 be used. For example Also, a beta distribution function or a Poisson distribution function or a multimodal distribution function may be used to determine the probability density function 16 be used.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die bestimmte Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion 16 mit Referenzwerten der Reflexionsamplituden 14 validiert wird, wobei die Referenzwerte durch Erfassung einer realen Bodenstruktur B ermittelt werden.In particular, it can be provided that the specific probability density function 16 with reference values of the reflection amplitudes 14 is validated, wherein the reference values are determined by detecting a real soil structure B.

Insbesondere ist vorgesehen, dass für einen jeweiligen Abstandsbereich 15a bis 15k durch Bestimmung einer jeweiligen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion 16 die zufällige Reflexionsamplitude bestimmt wird und in das statistische Modell 13 zur Bestimmung der Messeigenschaft eingeführt wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der realen Reflexionsamplituden 17 eine Vielzahl von unterschiedlichen Bodenstrukturen B zur Erzeugung von Referenzwerten erfasst wird. Mit anderen Worten kann eine Vielzahl von Bodenstrukturen B erfasst werden, welche dann wiederum in das statistische Modell 13 einfließen. Insbesondere weist eine Bodenstruktur B mit unterschiedlichen Materialien und unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften eine unterschiedliche Reflexionseigenschaft auf. Insbesondere können diese Reflexionseigenschaften der unterschiedlichen Bodenstrukturen B dann entsprechend über reale Messwerte validiert werden.In particular, it is provided that for a respective distance range 15a to 15k by determining a respective probability density function 16 the random reflection amplitude is determined and into the statistical model 13 is introduced for the determination of the fair property. In particular, it can be provided that for determining the real reflection amplitudes 17 a variety of different soil structures B for generating reference values. In other words, a variety of soil structures B which then turn into the statistical model 13 incorporated. In particular, a floor structure B with different materials and different surface properties has a different reflection property. In particular, these reflection properties of the different floor structures B can then be validated correspondingly via real measured values.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass für jeden der Abstandsbereiche 15a - 15k eine Vielzahl von zufälligen Reflexionsamplituden 14 bestimmt wird, so dass eine verbesserte Simulation der Bodenstruktur B durchgeführt werden kann.In particular, it can be provided that for each of the distance ranges 15a - 15k a variety of random reflection amplitudes 14 is determined, so that improved simulation of the soil structure B can be carried out.

3 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Distanz-Amplituden-Diagramm. Auf der Abszisse A ist insbesondere die Distanz beziehungsweise der Abstand aufgetragen und auf der Ordinate O ist insbesondere die reale Reflexionsamplitude 17 aufgetragen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zur simulativen Bestimmung der zumindest einen Messeigenschaft des Sensors 5a eine Sendefrequenz des Sendesignals 8 vorgegeben wird. Insbesondere kann die Sendefrequenz mittels eines Bandpassfilters vorgegeben werden. Insbesondere, da die jeweiligen Sensoren 5a bei Resonanzfrequenzen arbeiten, kann somit auf ein Simulieren von nicht in diesem Frequenzbereich befindlichen Frequenzen verzichtet werden. Beispielsweise bei der Nutzung eines Ultraschallsensors als Sensor 5a kann ein Frequenzbereich von 40 bis 60 Kilohertz, insbesondere von 45 bis 55 Kilohertz, genutzt werden, da die Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors bei insbesondere 50 Kilohertz liegt. Somit werden nicht alle Sendefrequenzen durchsimuliert, sodass erneut Rechenzeit und Rechenkapazität eingespart werden kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der virtuelle Sensor 5a als virtueller Ultraschallsensor simuliert wird und das virtuelle Sendesignal 8 als virtuelles Ultraschallsignal ausgesendet wird. 3 shows a schematic view of a distance-amplitude diagram. On the abscissa A in particular the distance or the distance is plotted and on the ordinate O is in particular the real reflection amplitude 17 applied. In particular, it can be provided that for the simulative determination of the at least one measurement property of the sensor 5a a transmission frequency of the transmission signal 8th is given. In particular, the transmission frequency can be predetermined by means of a bandpass filter. In particular, since the respective sensors 5a operate at resonant frequencies, thus can be dispensed with a simulation of frequencies not located in this frequency range. For example, when using an ultrasonic sensor as a sensor 5a a frequency range from 40 to 60 kilohertz, in particular from 45 to 55 kilohertz, can be used, since the resonance frequency of the ultrasonic sensor is in particular 50 kilohertz. Thus, not all transmission frequencies are simulated, so that again computing time and computing capacity can be saved. In particular, it can be provided that the virtual sensor 5a is simulated as a virtual ultrasonic sensor and the virtual transmission signal 8th is emitted as a virtual ultrasonic signal.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10314129 A1 [0004]
DE 102014118622 A1 [0005]
DE 102011015094 A1 [0006]

Claims

Method for simulatively determining at least one measurement property of a virtually modeled sensor (5a) arranged on a virtual modeled motor vehicle (1) by means of an electronic computing device (12 '), wherein at least one characteristic of the sensor (U) is dependent on at least one sensor input parameter (U) 5a), a transmission signal (8) is determined which is transmitted virtually by the sensor (5a) and is reflected by at least one virtual ground structure (B) in a virtual environment (4) of the virtually modeled sensor (5a) Dependence of a reflection property of the soil structure (B) a reception signal (9) for the sensor (5a) is determined, which is the transmission signal (8) reflected by the soil structure (B) and which is received by the sensor (5a), depending on the reception signal (9) the at least one measurement property of the sensor (5a) is determined, characterized in that a statistical M is determined by determining at least one random reflection amplitude (14) of the transmission signal (9) from a statistical reflection amplitude distribution of the reflection amplitude (14) and for determining the reception signal (9) the reflection property of the floor structure (B) by means of the statistical model (FIG. 13) of the reflection property is given.

Method according to Claim 1 characterized in that the statistical reflection amplitude distribution is generated by generating a probability density function (16) of the reflection amplitude (14) on the basis of detected real reflection amplitudes (17) of the soil structure (B).

Method according to Claim 2 , characterized in that for determining the probability density function (16) the real reflection amplitudes (17) are divided into a frequency distribution of cardinally scaled features and a distribution function is determined as a probability density function (16).

Method according to Claim 3 , characterized in that when using mathematical real parts of the real reflection amplitudes (17) a Gaussian distribution function for determining the probability density function (16) is used.

Method according to Claim 3 , characterized in that when using absolute values of the real reflection amplitudes (17) a gamma distribution function for determining the probability density function (16) is used.

Method according to one of Claims 2 to 5 , characterized in that the determined probability density function (16) is validated with reference values of the reflection amplitudes (14), wherein the reference values are determined by detecting a real soil structure.

Method according to one of Claims 2 to 6 characterized in that the floor structure (B) is divided into a plurality of pitch areas (15a - 15k) defined depending on a distance to the sensor (5a), wherein for a respective pitch area (15a - 15k) respective probability density function (16), the random reflection amplitude (14) is determined.

Method according to one of Claims 2 to 7 , characterized in that in determining the real reflection amplitudes (17) a plurality of different soil structures (B) for generating reference values is detected.

Method according to one of the preceding Claims 2 to 8th , characterized in that the real reflection amplitudes (17) and / or the statistical model (13) on a memory device (18) of the electronic computing device (12 ') are stored.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a transmission frequency of the transmission signal (8) is specified for the simulative determination of the at least one measuring characteristic of the sensor (5a).

Method according to Claim 10 , characterized in that a bandpass filter is used to specify the transmission frequency.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the virtual sensor (5a) is simulated as a virtual ultrasonic sensor and the virtual transmission signal (8) is emitted as a virtual ultrasound signal.

Computing system (12) having an electronic computing device (12 '), which is adapted to a method according to one of Claims 1 to 12 perform.