DE102018206189A1

DE102018206189A1 - System zum Testen eines selbstfahrenden Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018206189A1
Application number: DE102018206189.0A
Authority: DE
Inventors: Frederic Stefan; Evangelos BITSANIS; Turgay Aslandere; Michael Marbaix; Alain Marie Roger Chevalier
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2019-10-24
Also published as: CN110389893A; US11173924B2; US20190322286A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (2) zum Testen eines selbstfahrenden Kraftfahrzeugs (4), mit dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug (4), einem virtuellen Kraftfahrzeug (8) und einem Zentralmodul (28), wobei dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug (4) eine reale Kontrollsoftware (16) zugeordnet ist, die ein reales Weltverhalten des selbstfahrenden Kraftfahrzeugs (4) bewirkt, wobei dem virtuellen Kraftfahrzeug (8) eine virtuelle Kontrollsoftware (18) zugeordnet ist, die ein virtuelles Weltverhalten des virtuellen Kraftfahrzeugs (8) bewirkt, und wobei das Zentralmodul (28) zum Vergleichen des realen Weltverhaltens und des virtuellen Weltverhaltens ausgebildet ist und ein Vergleichsergebnis bereitstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Testen eines selbstfahrenden Kraftfahrzeugs.
Selbstfahrende Kraftfahrzeuge (manchmal auch autonome Landfahrzeuge genannt) sind Kraftfahrzeuge, die ohne Einflussnahme eines menschlichen Fahrers fahren, steuern und einparken können (hochautomatisiertes Fahren bzw. autonomes Fahren). Im Falle, dass keinerlei manuelle Steuern seitens eines Fahrers nötig ist, wird auch der Begriff Roboterauto verwendet. Der Fahrersitz kann unbesetzt bleiben; eventuell sind kein Lenkrad, Brems- und Gaspedal vorhanden.
Selbstfahrende Kraftfahrzeuge können mit Hilfe verschiedener Sensoren ihre Umgebung erfassen und aus den gewonnenen Informationen ihre Position und die anderer Verkehrsteilnehmer bestimmen, in Zusammenarbeit mit der Navigationssoftware ein Fahrziel ansteuern und Kollisionen auf dem Weg dahin vermeiden.
Die Komplexität automatisierter Fahrfunktionen und deren Autonomiegrade haben in den letzten zehn Jahren stetig zugenommen, was eine neue Herausforderung für das Testen solcher Software darstellt. Hierzu werden virtuelle Testumgebungen verwendet, um einen signifikanten Teil der Testdurchläufe durchzuführen. Nach den virtuellen Tests sind auch reale Tests auf einem speziellen Testgelände vorgesehen, auf denen automatisierte Kraftfahrzeuge ohne Interaktion mit dem öffentlichen Verkehr getestet werden können.
Es besteht allerdings Bedarf daran, Wege aufzuzeigen, wie die Ergebnisse der virtuellen und der realen Tests in automatischer Weise zusammengeführt und ausgewertet werden können.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein System zum Testen eines selbstfahrenden Kraftfahrzeugs, mit dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug, einem virtuellen Kraftfahrzeug und einem Zentralmodul, wobei dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug eine reale Kontrollsoftware zugeordnet ist, die ein reales Weltverhalten des selbstfahrenden Kraftfahrzeugs bewirkt, wobei dem virtuellen Kraftfahrzeug eine virtuelle Kontrollsoftware zugeordnet ist, die ein virtuelles Weltverhalten des virtuellen Kraftfahrzeugs bewirkt, und wobei das Zentralmodul zum Vergleichen des realen Weltverhaltens und des virtuellen Weltverhaltens ausgebildet ist und ein Vergleichsergebnis bereitstellt.
Es werden also mit dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug mit seiner Kontrollsoftware reale Tests durchgeführt, deren Ergebnis ein reales Weltverhalten ist, z.B. in Form eines Datensatzes, während mit dem virtuellen Kraftfahrzeug mit seiner virtuellen Kontrollsoftware virtuelle Tests durchgeführt werden. Dabei wird unter dem virtuellen Kraftfahrzeug mit seiner virtuellen Kontrollsoftware ein simuliertes Kraftfahrzeug mit einer im Rahmen der Simulation aktiven Kontrollsoftware verstanden. Folglich handelt es sich bei dem virtuellen Weltverhalten um ein Ergebnis einer Simulation, z.B. in Form eines Datensatzes.
Das Zentralmodul ist dazu ausgebildet, einen Datensatz als Ergebnis eines realen Tests und einen weiteren Datensatz als Ergebnis eines virtuellen Tests in unidirektionaler Richtung einzulesen und zu miteinander zu vergleichen. Mit anderen Worten, das Zentralmodul empfängt nur Datensätze, sendet aber keine Daten oder Datensätze, z.B. zu der realen oder virtuellen Kontrollsoftware.
Das Vergleichsergebnis kann verwendet werden, um eine virtuelle Testumgebung zu verfeinern und zu verbessern, indem die virtuelle Testumgebung automatisch mit realen Daten versorgt wird. Das Vergleichsergebnis kann auch für eine Zertifizierung, eine Homologation und/oder eine autonome Fahrgenehmigung verwendet werden. Es kann für den Back-to-Back-Tests und/oder Regressionstests von Software-Updates in einer Umgebung mit kontinuierlicher Integration verwendet werden. Des Weiteren kann das Vergleichsergebnis verwendet werden, um das Verhalten von Kraftfahrzeugen in der realen Welt zu überwachen und Abweichungen zu normalem Verhalten frühzeitig zu erkennen.
Gemäß einer Ausführungsform sind ein reales Dateneinlesesystem und ein reales Fahrzeugreaktionserfassungsmodul dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug zugeordnet, wobei das reale Dateneinlesesystem dazu ausgebildet ist, Sensordaten des selbstfahrenden Kraftfahrzeugs einzulesen, und das reale Fahrzeugreaktionserfassungsmodul ist dazu ausgebildet, die Sensordaten auszuwerten, um das reale Weltverhalten zu bestimmen, und wobei ein virtuelles Dateneinlesesystem und ein virtuelles Fahrzeugreaktionserfassungsmodul dem virtuellen Kraftfahrzeug zugeordnet sind, wobei das virtuelle Dateneinlesesystem dazu ausgebildet ist, Sensordaten des virtuellen Kraftfahrzeugs einzulesen, und das virtuelle Fahrzeugreaktionserfassungsmodul ist dazu ausgebildet, die Sensordaten auszuwerten, um das virtuelle Weltverhalten zu bestimmen. Im Betrieb sammelt das reale Dateneinlesesystem Daten von Fahrzeugsensoren, einem GPS, aus einer Car-to-Infrastructure (C2I - im englischen Sprachraum als auch Vehicle-to-Roadside V2R bezeichnet).oder Car-to-X (C2X), aus einer Verkehrsdatenbank oder aus einem interne Fahrzeugbus, wie z.B. einem CAN-Bus. Das reale Fahrzeugreaktionserfassungsmodul liest diese Sensordaten ein bestimmt durch Auswerten dieser Daten ein Fahrzeugverhalten des selbstfahrenden Kraftfahrzeugs in der Realwelt. Umgekehrt sammelt das virtuelle Dateneinlesesystem die korrespondierenden Daten simulierten Fahrzeugsensoren, die vom virtuellen Fahrzeugreaktionserfassungsmodul eingelesen und ausgewertet werden, um das virtuelle Weltverhalten zu bestimmen. So liegen aufbereitete Daten vor, die besonders leicht verglichen werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stellt das reale Fahrzeugreaktionserfassungsmodul einen Datensatz repräsentativ für eine Realwelttrajektorie des Kraftfahrzugs bereit, und das virtuelle Fahrzeugreaktionserfassungsmodul stellt einen Datensatz repräsentativ für eine virtuelle Welttrajektorie bereit, wobei das Zentralmodul den Datensatz repräsentativ die Realwelttrajektorie und den Datensatz für die virtuelle Welttrajektorie vergleicht. Es wird also jeweils eine Bewegungsbahn oder -kurve für das Kraftfahrzeug erzeugt. Dies erlaubt einen besonders einfachen und anschaulichen Vergleich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform unterscheidet sich die Kontrollsoftware von der virtuellen Kontrollsoftware. So kann eine neuere Version der Kontrollsoftware mit einer älteren Version verglichen und überprüft werden, ob sie in ungewünschter oder gewünschter Weise abweicht. Alternativ kann auch ein Modell des Fahrzeugverhaltens überprüft werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kontrollsoftware gleich der virtuellen Kontrollsoftware und es wird eine Größe repräsentativ für die Abweichungen bestimmt. Die Größe repräsentativ für die Abweichungen erlaubt es, die Genauigkeit der Simulation zu bestimmen. Sie kann für weitere Optimierungen der Simulation selbst herangezogen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine virtuelle Fahrumgebung verwendet, um ein Gütekriterium für die Kontrollsoftware zu bestimmen. So kann die Funktion der Kontrollsoftware überprüft werden und zugleich ein entsprechendes Gütekriterium bestimmt werden, um die Funktionsfähigkeit nachzuweisen, wie z.B. dass ein vorbestimmter Abstand zu einer Vorderfahrzeug eingehalten wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine reale Fahrumgebung verwendet. So ist ein Vergleich mit der Simulation möglich, z.B. um eine Homologation durchzuführen.
Ferner gehören zur Erfindung ein Computerprogrammprodukt für ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug eines derartigen Systems, ein Computerprogrammprodukt für ein virtuelles Kraftfahrzeug eines derartigen Systems und ein Computerprogrammprodukt für ein Zentralmodul eines derartigen Systems.
Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 in schematischer Darstellung ein System zum Testen eines selbstfahrenden Kraftfahrzeugs.

Das System 2 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein reales Kraftfahrzeug 4, ein reale Fahrumgebung 6, ein virtuelles Kraftfahrzeug 8, eine virtuelle Fahrumgebung 10, einen virtuellen Umgebungsgenerator 12, ein Kommunikationsmodul 14, eine reale Kontrollsoftware 16, eine virtuelle Kontrollsoftware 18, ein reales Dateneinlesesystem 20, ein reales Fahrzeugreaktionserfassungsmodul 22, ein virtuelles Dateneinlesesystem 24, ein virtuelles Fahrzeugreaktionserfassungsmodul 26 und ein Zentralmodul 28 auf.
Die genannten Komponenten können für ihre nachfolgend beschriebenen Aufgaben und Funktionen Hard- und/oder Software-Komponenten aufweisen.
Das reale Kraftfahrzeug 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein PKW. Ferner ist das reale Kraftfahrzeug 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als selbstfahrendes Kraftfahrzeug ausgebildet, dass ohne Einflussnahme eines menschlichen Fahrers fahren, steuern und einparken kann. Hierzu weist das reale Kraftfahrzeug 4 verschiedene Sensoren (nicht dargestellt) zur Umgebungserfassung auf und kann aus den gewonnenen Informationen seine Position und die anderer Verkehrsteilnehmer bestimmen, in Zusammenarbeit mit der Navigationssoftware ein Fahrziel ansteuern und Kollisionen auf dem Weg dahin vermeiden.
Bei der reale Fahrumgebung 6 handelt es sich um ein abgesperrtes Testgelände, auf dem das reale Kraftfahrzeug 4 getestet werden kann.
Bei dem virtuellen Kraftfahrzeug 8 handelt es sich um ein Softwaremodell des realen Kraftfahrzeugs 4.
Die virtuelle Fahrumgebung 10 ist z.B. eine Nachbildung der realen Fahrumgebung 6, durch die virtuelle Kraftfahrzeug 8 navigiert werden kann. Mit anderen Worten, die virtuelle Fahrumgebung 10 ist ein Softwaremodell der realen Fahrumgebung 6.
Der virtuelle Umgebungsgenerator 12 liest reale Fahrzeugdaten, wie z.B. Sensordaten, Karten- bzw. Navigationsdaten oder Verkehrsdaten, ein und pflegt diese in die virtuelle Fahrumgebung 10 ein, um z-B. auch bestimmte Verkehrssituationen nachzubilden.
Das Kommunikationsmodul 14 dient dem Datenaustausch zwischen den realen und virtuellen Komponenten. So können sowohl online- als auch offline-Simulationen durchgeführt werden.
Die reale Kontrollsoftware 16 steuert das reale Kraftfahrzeug 4, z.B. wenn das reale Kraftfahrzeug 4 sich in der realen Fahrumgebung 6 befindet.
Die virtuelle Kontrollsoftware 18 kann identisch zu der realen Kontrollsoftware 16 sein, oder es handelt sich um unterschiedliche Softwareversionen.
Das reales Dateneinlesesystem 20 sammelt im Betrieb Daten des realen Kraftfahrzeugs 4.
Das reale Fahrzeugreaktionserfassungsmodul 22 liest die Daten ein und wertet sie aus, um im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine reale Fahrzeugtrajektorie zu bestimmen.
Das virtuelle Dateneinlesesystem 24 sammelt analog zum realen Dateneinlesesystem 20 während einer Simulation, z.B. während einer simulierten Fahrt des virtuellen Kraftfahrzeugs 8 durch eine virtuelle Fahrumgebung 10, Daten.
Analog liest das virtuelle Fahrzeugreaktionserfassungsmodul 26 die Daten ein und wertet sie aus, um im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine virtuelle Fahrzeugtrajektorie zu bestimmen.
Das Zentralmodul 28 liest die reale und die virtuelle Fahrzeugtrajektorie ein und vergleicht sie miteinander.
Im Betrieb werden z.B. zuerst reale Tests durchgeführt, in dem das reale Kraftfahrzeug 4 durch eine reale Fahrumgebung 6 bewegt wird und dabei von der realen Kontrollsoftware 16 gesteuert und/oder geregelt wird.
Das reale Dateneinlesesystem 20 sammelt dabei Daten, die von dem realen Fahrzeugreaktionserfassungsmodul 22 eingelesen und ausgewertet werden, um z.B. die Realwelttrajektorie des realen Kraftfahrzeugs 4 zu bestimmen.
In einem weiteren Schritt werden virtuelle Tests durchgeführt, bei denen das virtuelle Kraftfahrzeug 8 durch eine von dem virtuellen Umgebungsgenerator bereitgestellte virtuelle Fahrumgebung 10 bewegt wird und dabei von der virtuellen Kontrollsoftware 18 gesteuert und/oder geregelt wird.
Das virtuelle Dateneinlesesystem 24 sammelt dabei Daten, die von dem virtuellen Fahrzeugreaktionserfassungsmodul 26 eingelesen und ausgewertet werden, um z.B. die virtuelle Welttrajektorie des virtuellen Kraftfahrzeugs 4 zu bestimmen.
Das Zentralmodul 28 vergleicht dann die Realwelttrajektorie mit der virtuellen Welttrajektorie stellt ein Vergleichsergebnis bereit.
Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine andere Reihenfolge des Tests vorgesehen sein, z.B. kann auch mit den virtuellen Test begonnen werden, gefolgt von den realen Test, oder es werden die realen und virtuellen Tests zumindest teilweise simultan ausgeführt.
Das Vergleichsergebnis kann verwendet werden, um eine virtuelle Testumgebung zu verfeinern und zu verbessern, indem die virtuelle Testumgebung automatisch mit realen Daten versorgt wird. Das Vergleichsergebnis kann auch für eine Zertifizierung, eine Homologation und/oder eine autonome Fahrgenehmigung verwendet werden. Es kann für den Back-to-Back-Tests und/oder Regressionstests von Software-Updates in einer Umgebung mit kontinuierlicher Integration verwendet werden. Des Weiteren kann das Vergleichsergebnis verwendet werden, um das Verhalten von Kraftfahrzeugen in der realen Welt zu überwachen und Abweichungen zu normalem Verhalten frühzeitig zu erkennen.
So können die Ergebnisse der virtuellen und der realen Tests in automatischer Weise zusammengeführt und ausgewertet werden.
Bezugszeichenliste

2: System
4: reales Kraftfahrzeug
6: reale Fahrumgebung
8: virtuelles Kraftfahrzeug
10: virtuelle Fahrumgebung
12: virtueller Umgebungsgenerator
14: Kommunikationsmodul
16: reale Kontrollsoftware
18: virtuelle Kontrollsoftware
20: reales Dateneinlesesystem
22: reales Fahrzeugreaktionserfassungsmodul
24: virtuelles Dateneinlesesystem
26: virtuelles Fahrzeugreaktionserfassungsmodul
28: Zentralmodul

Claims

System (2) zum Testen eines selbstfahrenden Kraftfahrzeugs (4), mit dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug (4), einem virtuellen Kraftfahrzeug (8) und einem Zentralmodul (28), wobei dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug (4) eine reale Kontrollsoftware (16) zugeordnet ist, die ein reales Weltverhalten des selbstfahrenden Kraftfahrzeugs (4) bewirkt, wobei dem virtuellen Kraftfahrzeug (8) eine virtuelle Kontrollsoftware (18) zugeordnet ist, die ein virtuelles Weltverhalten des virtuellen Kraftfahrzeugs (8) bewirkt, und wobei das Zentralmodul (28) zum Vergleichen des realen Weltverhaltens und des virtuellen Weltverhaltens ausgebildet ist und ein Vergleichsergebnis bereitstellt.
System (2) nach Anspruch 1, wobei ein reales Dateneinlesesystem (20) und ein reales Fahrzeugreaktionserfassungsmodul (22) dem selbstfahrenden Kraftfahrzeugs (4) zugeordnet sind, wobei das reale Dateneinlesesystem (20) dazu ausgebildet ist, Sensordaten des selbstfahrenden Kraftfahrzeugs (4) einzulesen, und das reale Fahrzeugreaktionserfassungsmodul (22) ist dazu ausgebildet, die Sensordaten auszuwerten, um das reale Weltverhalten zu bestimmen, und wobei ein virtuelles Dateneinlesesystem (24) und ein virtuelles Fahrzeugreaktionserfassungsmodul (26) dem virtuellen Kraftfahrzeug (8) zugeordnet sind, wobei das virtuelle Dateneinlesesystem (24) dazu ausgebildet ist, Sensordaten des virtuellen Kraftfahrzeugs (8) einzulesen, und das virtuelle Fahrzeugreaktionserfassungsmodul (26) ist dazu ausgebildet, die Sensordaten auszuwerten, um das virtuelle Weltverhalten zu bestimmen.
System (2) nach Anspruch 2, wobei das reale Fahrzeugreaktionserfassungsmodul (22) einen Datensatz repräsentativ für eine Realwelttrajektorie des selbstfahrenden Kraftfahrzugs (4) bereitstellt, und das virtuelle Fahrzeugreaktionserfassungsmodul (26) einen Datensatz repräsentativ für eine virtuelle Welttrajektorie bereitstellt, und wobei das Zentralmodul (28) den Datensatz repräsentativ die Realwelttrajektorie und den Datensatz für die virtuelle Welttrajektorie vergleicht.
System (2) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei sich die reale Kontrollsoftware (16) von der virtuellen Kontrollsoftware (18) unterscheidet.
System (2) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die reale Kontrollsoftware (16) gleich der virtuellen Kontrollsoftware (18) ist und eine Größe repräsentativ für die Abweichungen bestimmt wird.
System (2) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei eine virtuelle Fahrumgebung (10) verwendet wird, um ein Gütekriterium für die reale Kontrollsoftware (16) zu bestimmen.
System (2) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei eine reale Fahrumgebung (6) verwendet wird.
Computerprogrammprodukt für ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug (4) eines Systems (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Computerprogrammprodukt für ein virtuelles Kraftfahrzeug (8) eines Systems (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Computerprogrammprodukt für ein Zentralmodul (28) eines Systems (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.