DE102021209394A1 - Validieren einer Fahrsteuerungsfunktion für den automatischen Betrieb eines Fahrzeugs - Google Patents

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Viktor Lizenberg
Ulrich Eberle
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STELLANTIS AUTO SAS, FR
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PSA Automobiles SA
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    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/36Preventing errors by testing or debugging software
    • G06F11/3668Software testing
    • G06F11/3672Test management
    • G06F11/3688Test management for test execution, e.g. scheduling of test suites

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1) für ein Fahrzeug (3) zum Verifizieren und Validieren einer Fahrsteuerungsfunktion für den automatischen Betrieb des Fahrzeugs (3), aufweisend eine Simulationseinheit (5), eine Sensorschnittstelle (7), und eine Analyseeinheit (9), wobei die Simulationseinheit (5) dazu ausgeführt ist, während eines realen Betriebs des Fahrzeugs (3) auf einer Straße das Verhalten zumindest eines ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers (11) zu simulieren und aus dem simulierten Verhalten eine virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder virtuelle Sensordaten zu erzeugen, wobei die Sensorschnittstelle (7) dazu ausgeführt ist, die virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder die virtuellen Sensordaten der Fahrsteuerungsfunktion so zur Verfügung zu stellen, dass die virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation für die Fahrsteuerungsfunktion nicht unterscheidbar zu einer realen Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ist und die virtuellen Sensordaten die originären fahrzeugeigenen Sensordaten je nach Sensorart überlagern oder ersetzen, und wobei die Analyseeinheit (9) dazu ausgeführt ist, die Ausgangsgrößen der Fahrsteuerungsfunktion zu überwachen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System für ein Fahrzeug zum Verifizieren und Validieren einer Fahrsteuerungsfunktion für den automatischen Betrieb des Fahrzeugs, sowie ein Verfahren zum Verifizieren und Validieren der Fahrsteuerungsfunktion für den automatischen Betrieb des Fahrzeugs.
  • Simulationsumgebungen sind im Stand der Technik bekannt. Auch Fahrsteuerungsfunktionen können somit bekanntermaßen in eine Simulation eingebettet werden um diese zu verifizieren und zu validieren. Die US 2020/0353943 A1 betrifft hierzu ein System, womit Videodaten ermittelt werden, die eine Vogelperspektive von sich bewegenden Fahrzeugen zeigen. Ein Verkehrsszenario wird auf Basis dieser Daten erzeugt, wobei das Szenario Informationen über mindestens ein dynamisches Objekt aufweist. Ein Netzwerk zum maschinellen Lernen wird basierend auf dem Verkehrsszenario trainiert. Die Beschreibung der US 2020/0353943 A1 führt in diesem Zusammenhang eine Simulation einer dreidimensionalen Fahr-Umgebung an.
  • Die WO 2020/264276 A1 betrifft ferner ein Verfahren, bei dem protokollierte Daten eines Fahrzeugs bei der Fahrt durch eine Umgebung aufgenommen werden, wobei basierend auf zumindest einem Teil dieser Daten ein Szenario in einer simulierten Umgebung erstellt wird. Basierend auf zumindest einem Teil der Szenariodaten wiederum wird eine Instanziierungs-Region ermittelt, die mit einem simulierten Objekt in der simulierten Umgebung verknüpft wird.
  • Außerdem betrifft die DE 10 2017 007 136 A1 ein Verfahren zum Trainieren selbstlernender Algorithmen für ein automatisiert fahrbares Fahrzeug mit einem vorgegebenen Automatisierungsmodul durch Erzeugung von Lernsituationen, wobei die Lernsituationen wie folgt erzeugt werden: Durchführung einer Verkehrs-Simulation, bei der ein virtuelles Ego-Fahrzeug mit dem Automatisierungsmodul des realen Fahrzeugs in ein virtuelles Szenario gesetzt wird, das Szenario umfassend eine Fahrwegestruktur mit einer vorgegebenen Fahrtroute, ferner umfassend automatisiert erzeugte weitere virtuelle bewegte Objekte mit individuell vorgebbaren Objekteigenschaften und Verhaltensmodellen, wobei die Objekte im Zuge der fortschreitenden Simulation miteinander selbständig und adaptiv auf der Grundlage der jeweiligen Objekteigenschaften und Verhaltensmodelle interagieren, Durchführung einer Fahrdynamik-Simulation auf der Grundlage des Automatisierungsmoduls sowie von virtuellen Sensorsignalen der bewegten Objekte einer dem Ego-Fahrzeug zugeordneten virtuellen Sensorik, die einer Sensorik des real existierenden Fahrzeugs entsprechen, bei der Reaktionen des Ego-Fahrzeugs erzeugt werden, Identifikation einer relevanten Lernsituation anhand von Auswahlkriterien, die auf der Grundlage von vorgebbaren Metriken bestimmt werden.
  • In beiden genannten Fällen der Dokumente aus dem Stand der Technik wird demnach eine Simulation offenbart, in der Fahrsteuerungsfunktionen getestet werden können. Mit jeder Simulation sind jedoch auch Ungenauigkeiten in der Abbildung der Realität unausweichlich vorhanden.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, das Verifizieren und Validieren einer Fahrsteuerungsfunktion zuverlässiger auszuführen.
  • Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System für ein Fahrzeug zum Verifizieren und Validieren einer Fahrsteuerungsfunktion für den automatischen Betrieb des Fahrzeugs, aufweisend eine Simulationseinheit, eine Sensorschnittstelle, und eine Analyseeinheit, wobei die Simulationseinheit dazu ausgeführt ist, während eines realen Betriebs des Fahrzeugs auf einer Straße das Verhalten zumindest eines ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers zu simulieren und aus dem simulierten Verhalten eine virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder virtuelle Sensordaten zu erzeugen, wobei die Sensorschnittstelle dazu ausgeführt ist, die virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder die virtuellen Sensordaten der Fahrsteuerungsfunktion so zur Verfügung zu stellen, dass die virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation für die Fahrsteuerungsfunktion nicht unterscheidbar zu einer realen Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ist und die virtuellen Sensordaten die originären fahrzeugeigenen Sensordaten je nach Sensorart überlagern oder ersetzen, und wobei die Analyseeinheit dazu ausgeführt ist, die Ausgangsgrößen der Fahrsteuerungsfunktion zu überwachen.
  • Das Fahrzeug ist insbesondere ein Personenkraftwagen, kann jedoch auch ein Lastkraftwagen, Bus, o. ä. sein. Das Fahrzeug ist mit einer Fahrsteuerungsfunktion ausgerüstet, das für den automatischen Betrieb des Fahrzeugs sorgt bzw. seinen Beitrag leistet. Eine solche Fahrsteuerungsfunktion ist häufig sicherheitskritisch, insbesondere dann, wenn sie aktiv in die Fahrsteuerung des Fahrzeugs eingreift, beispielsweise Beschleunigungsvorgänge, Bremsvorgänge oder Lenkvorgänge durchführt. Typischerweise reagiert die Fahrsteuerungsfunktion abhängig von erfassten Sensordaten, die auch andere Verkehrsteilnehmer betreffen können. So kann ein automatischer Abstandsregelassistent zum vorausfahrenden Fahrzeug einen geschwindigkeitsabhängigen vordefinierten Abstand automatisch einhalten, ein Spurhalteassistent die Spur nur dann wechseln, wenn in einem bestimmten Bereich keine weiteren Verkehrsteilnehmer vorhanden sind, oder ein anderes System ein bestimmtes dynamisches Verhalten dem Fahrzeug zur Minimierung einer Staugefahr aufprägen, insbesondere wenn das Fahrzeug in einem autonomen Modus ohne einen Fahrer unterwegs ist.
  • Die Ausgangsgrößen der Fahrsteuerungsfunktion sind insbesondere Aktor-Kommandos, um beispielsweise eine Lenkung, eine Bremse, ein Gaspedal oder andere Funktionen des Fahrzeugs zu bedienen.
  • Die Simulationseinheit sorgt insbesondere dafür, dass während eines regulären Betriebs des Fahrzeugs auf einer physischen Straße ein weiterer Verkehrsteilnehmer simuliert werden kann und zwar so, dass aus Sicht der Fahrsteuerungsfunktion nicht erkennbar ist, dass es sich um einen simulierten Verkehrsteilnehmer handelt anstatt eines realen Verkehrsteilnehmers. Dafür werden von der Simulationseinheit eine entsprechende virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder virtuelle Sensordaten erzeugt, die über die Sensorschnittstelle eingespeist werden, um der Fahrsteuerungsfunktion zugeführt zu werden. So kann beispielsweise ein Kamerabild der Umgebung des Fahrzeugs mit dem Abbild des simulierten weiteren Verkehrsteilnehmers überlagert werden oder eine ansonsten nicht vorherrschende Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation erzeugt werden. Kennzeichnend für den ersten virtuellen Verkehrsteilnehmer ist, dass dieser ein interaktiver Verkehrsteilnehmer ist und damit selbst wiederum auf die Reaktionen und Aktionen des Fahrzeugs reagieren kann, insbesondere dadurch, dass die Fahrsteuerungsfunktion des Fahrzeugs aktiv Eingaben am Fahrzeug selbst vornimmt.
  • Die originären fahrzeugeigenen Sensordaten sind hierbei diejenigen Sensordaten, die real von Sensoren des Fahrzeugs ermittelt werden. Durch eine entsprechende Überlagerung oder wie im obigen Beispiel der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation durch eine Erzeugung ohne Ersetzen eines anderen Signals werden diese originären fahrzeugeigenen Sensordaten entsprechend ersetzt oder überlagert, als wäre der erste virtuelle Verkehrsteilnehmer in der Realität physisch vorhanden.
  • Es ist deshalb eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass die Vorteile von Simulation und realem Test kombiniert werden und die Fahrsteuerungsfunktion möglichst unter realen Bedingungen geprüft wird, wobei die Vorteile der Simulation von beliebigen Erzeugungen von Situationen und Verhalten, die sich für einen Test eignen und von Interesse sind, gezielt angewendet werden, ohne einen unnötigen hohen Anteil der Simulation im Verfahren der Verifizierung und Validierung anzuwenden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Simulationseinheit dazu ausgeführt, das Verhalten des ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers an das Verhalten des Fahrzeugs anzupassen, sodass mittels der Fahrsteuerungsfunktion eine beiderseitig wirkende Wechselwirkung zwischen Fahrzeug und dem ersten virtuellen Verkehrsteilnehmer entsteht. Die Simulation wird somit insbesondere iterativ ausgeführt, da Reaktionen der Fahrsteuerfunktion wiederum zu Reaktionen des ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers und umgekehrt führen. Dies entspricht jedoch vorteilhaft sehr realitätsnah einem wirklichen Szenario, bei dem Verkehrsteilnehmer, ganz gleich ob durch menschliche oder maschinelle Steuerung geleitet, beidseitig wechselseitig aufeinander reagieren.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der erste virtuelle Verkehrsteilnehmer ein virtuelles anderes Fahrzeug, wobei die Simulation des Verhaltens des ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers eine Fahrdynamiksimulation umfasst, welche Bewegungsgleichungen des virtuellen anderen Fahrzeugs umfasst, und im Falle eines simulierten manuellen Betriebs des virtuellen anderen Fahrzeugs zusätzlich ein Aktions-/ Reaktionsmodell des Fahrers des virtuellen anderen Fahrzeugs umfasst. Die Bewegungsgleichungen stellen Grundgleichungen der Physik dar, die Beschleunigung, Masse und einwirkende Kräfte und Momente miteinander verbinden. Davon umfasst sind insbesondere Reibungskräfte gegenüber der Luft sowie gegenüber dem Boden, Antriebsmomente und andere. Wird außerdem davon ausgegangen, dass der erste virtuelle Verkehrsteilnehmer ein menschlicher Fahrer ist, so werden entsprechend die Totzeit für eine benötigte Reaktion (typischerweise 0,1 Sekunden) sowie das träge und unter Umständen nicht-korrekte Verhalten dieses Fahrers modelliert.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Simulationseinheit dazu ausgeführt, während des realen Betriebs des Fahrzeugs auf der Straße das Verhalten von mehreren ersten virtuellen Verkehrsteilnehmern zu simulieren.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind alle erste virtuelle Verkehrsteilnehmer virtuelle andere Fahrzeuge.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Simulationseinheit dazu ausgeführt, das Verhalten der ersten virtuellen Verkehrsteilnehmer untereinander mit beiderseitig wirkenden Wechselwirkungen zwischen den ersten virtuellen Verkehrsteilnehmern zu simulieren.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Simulationseinheit dazu ausgeführt, während des realen Betriebs des Fahrzeugs auf der Straße das Verhalten zumindest eines zweiten virtuellen Verkehrsteilnehmers zu simulieren, wobei das Verhalten des zweiten virtuellen Verkehrsteilnehmers lediglich auf Basis einer Verkehrsflusssimulation ermittelt wird, wobei die Verkehrsflusssimulation unabhängig vom Verhalten des Fahrzeugs ist, sodass zwischen dem zweiten virtuellen Verkehrsteilnehmer und dem Fahrzeug keine beiderseitig wirkende Wechselwirkung besteht. Im Gegensatz zum ersten virtuellen Verkehrsteilnehmer führt das Verhalten des zweiten virtuellen Verkehrsteilnehmers nicht zu einer beidseitigen Wechselwirkung zwischen dem Fahrzeug und dem zweiten virtuellen Verkehrsteilnehmer, da der zweite virtuelle Verkehrsteilnehmer einem vorgegebenen Muster in seinem Verhalten gehorcht.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Simulationseinheit im Fahrzeug angeordnet und über die Sensorschnittstelle via drahtgebundene Signalleitung oder drahtlose Signalleitung mit einer Recheneinheit zur Ausführung der Fahrsteuerungsfunktion verbunden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Simulationseinheit außerhalb des Fahrzeugs in einem externen Server angeordnet und via drahtlose Signalleitung mit einer Recheneinheit zur Ausführung der Fahrsteuerungsfunktion über die Sensorschnittstelle verbunden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das System weiterhin eine Anzeigeeinheit auf, wobei die reale Fahrt des Fahrzeugs auf der Straße zumindest teilweise durch einen manuellen Betrieb eines Fahrers oder eine personelle Überwachung durch einen Mitfahrer des Fahrzeugs erfolgt, wobei dem Fahrer oder Mitfahrer des Fahrzeugs der erste virtuelle Verkehrsteilnehmer auf der Anzeigeeinheit dargestellt wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Anzeigeeinheit eines aus den folgenden: Bildschirm, Head-up-Display, Virtual- oder Augmented-Reality Brille.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verifizieren und Validieren einer Fahrsteuerungsfunktion für den automatischen Betrieb des Fahrzeugs, wobei während eines realen Betriebs des Fahrzeugs auf einer Straße das Verhalten zumindest eines ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers durch eine Simulationseinheit simuliert wird und aus dem simulierten Verhalten eine virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder virtuelle Sensordaten erzeugt werden, wobei die virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder die virtuellen Sensordaten der Fahrsteuerungsfunktion durch eine Sensorschnittstelle so zur Verfügung gestellt werden, dass die virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation für die Fahrsteuerungsfunktion nicht unterscheidbar zu einer realen Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ist und die virtuellen Sensordaten die originären fahrzeugeigenen Sensordaten je nach Sensorart überlagern oder ersetzen, und wobei die Ausgangsgrößen der Fahrsteuerungsfunktion durch eine Analyseeinheit überwacht werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden Wiederholungen der Simulation mit unterschiedlichen Zahlen von ersten virtuellen Verkehrsteilnehmern durchgeführt. Somit wird eine strenge Strategie zur Validierung und Verifizierung der Fahrsteuerfunktion verfolgt, da ein weiter Parameterraum über verschiedene Szenarien geprüft werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Simulation wiederholt mit jeweilig automatisch generierten Testszenarien durchgeführt, indem die für die Interaktion mit der Fahrsteuerungsfunktion potenziell relevanten Verkehrsteilnehmer in der Verkehrsflusssimulation detektiert und in die Fahrdynamiksimulation übertragen werden. Bevorzugt wird der Detailgrad der Simulation dieser Verkehrsteilnehmer den Anforderungen an das Szenario entsprechend adaptiv, das bedeutet in geeigneter Weise zeitlich und räumlich beschränkt, erhöht. Die Detektion der relevanten Verkehrsteilnehmer kann beispielweise durch eine künstliche Intelligenz umgesetzt werden. Die Generation neuer Testszenarien kann unmittelbar während der Testfahrten des automatisch betriebenen Fahrzeuges zwecks Validierung und Verifizierung der Fahrsteuerungsfunktion mit einem zweckmäßigen Verfahren anwendungsfreundlich realisiert werden.
  • Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen System vorstehend gemachten Ausführungen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen:
    • 1: Ein System zum Verifizieren und Validieren einer Fahrsteuerungsfunktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 2: Eine weitere, durch eine Simulation des Systems geschaffene Situation gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 3 Ein Verfahren zur Anwendung des Systems für die Validierung und Verifizierung der Fahrsteuerungsfunktion.
  • Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
  • 1 zeigt ein System 1 für ein Fahrzeug 3 zum Verifizieren und Validieren einer Fahrsteuerungsfunktion für den automatischen Betrieb des Fahrzeugs 3. Die Fahrsteuerungsfunktion reagiert auf weitere Verkehrsteilnehmer, beispielsweise um Vorfahrt einer Kreuzung zu beachten, wenn ein weiterer Verkehrsteilnehmer in diese Kreuzung einfährt. Das System 1 weist eine Simulationseinheit 5, eine Sensorschnittstelle 7 und eine Analyseeinheit 9 auf. Während des realen Betriebs des Fahrzeugs 3 auf einer Straße erzeugt die Simulationseinheit 5 das simulierte Verhalten eines ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers 11 und ermittelt aus dem simulierten Verhalten unter anderem visuelle virtuelle Sensordaten als künstliche erzeugte Kameradaten. Diese werden über die Sensorschnittstelle 7 der Fahrsteuerungsfunktion so zur Verfügung gestellt, dass die virtuellen Sensordaten die originären fahrzeugeigenen visuellen Sensordaten einer Fahrzeugkamera überlagern, sodass sich das Bild des ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers 11 im Bild der aufgenommenen Umgebung überlagert. Hierbei wird das Bild des ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers 11 entsprechend der Simulation durch entsprechende Matrixtransformationen so in einem optischen Fluss verkleinert bzw. vergrößert und gedreht sowie verzerrt, als wäre der erste virtuelle Verkehrsteilnehmer 11 (ein Fahrzeug wie das Fahrzeug 3) tatsächlich in der Umgebung des Fahrzeugs 3 vorhanden. Die Fahrsteuerungsfunktion reagiert auf das Vorhandensein dieses ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers 11 und setzt entsprechende Befehle für das autonome Fahrzeug 3 um, beispielsweise Anhalten vor einer Kreuzung, an der der erste virtuelle Verkehrsteilnehmer 11 Vorfahrt genießt. Die Analyseeinheit 9 überwacht die Ausgangsgrößen der Fahrsteuerungsfunktion durch Abspeichern der Ausgangsgrößen und Validieren und Verifizieren mit einem Modellverhalten, sodass überprüft werden kann, ob die Fahrsteuerungsfunktion die richtige Entscheidung trifft und das korrekte Verhalten ausführt. In dem Fahrzeug 3, welches autonom betrieben wird zum Zwecke der Validierung und Verifizierung der Fahrsteuerfunktion, ist ein „Fahrer“ anwesend, um bei Fehlverhalten des Fahrzeugs 3 eingreifen zu können. Diesem Fahrer des Fahrzeugs 3 wird in Echtzeit aus den Simulationsdaten ein Bild des ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers 11 an einem Head-up-Display 15 angezeigt, sodass er unmittelbar eine Plausibilitätskontrolle bezüglich des Verhaltens des Fahrzeugs 3 aufgrund des Betriebs der Fahrsteuerfunktion vornehmen kann.
  • 2 zeigt eine weitere Situation, die für das Fahrzeug 3 geschaffen werden kann. Hierbei befinden sich ein erster virtueller Verkehrsteilnehmer 11 und ein zweiter virtueller Verkehrsteilnehmer 13 auf der Straße, die vom Fahrzeug 3 aktuell real befahren wird. Sowohl der erste virtuelle Verkehrsteilnehmer 11 als auch der zweite virtuelle Verkehrsteilnehmer 13 entspringen der Simulation und sind wie in dem Verfahren, welches in 1 beschrieben wird, erzeugt. Dabei unterscheiden sich der virtuelle erste Verkehrsteilnehmer 11 und der zweite virtuelle Verkehrsteilnehmer 13 dadurch, dass der erste virtuelle Verkehrsteilnehmer 11 ein interaktives Verhalten gegenüber dem Fahrzeug 3 aufzeigt und sich kooperativ verhalten kann. Dabei besteht eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation zwischen dem ersten virtuellen Verkehrsteilnehmer 11 und dem Fahrzeug 3, sodass eine beidseitig wirkende Wechselwirkung zwischen diesen beiden Fahrzeugen entsteht. Demgegenüber wird der zweite virtuelle Verkehrsteilnehmer 13 unter anderen Paradigmen simuliert, sodass keine beidseitige Wechselwirkung zwischen dem zweiten virtuellen Verkehrsteilnehmer 13 und dem Fahrzeug 3 entsteht, sondern das Verhalten des zweiten virtuellen Verkehrsteilnehmers 13 nur durch eine Verkehrsflusssimulation erzeugt wird und dieser keine Reaktion auf das Verhalten des Fahrzeugs 3 ausführt.
  • 3 zeigt ein Verfahren zur Anwendung des Systems 1 für die Validierung und Verifizierung der Fahrsteuerungsfunktion des Fahrzeugs 3. Zunächst wird in der Simulationseinheit 5 eine virtuelle Straße und ein virtueller Verkehr mit ihren Gegebenheiten ausgewählt S1, sowie die Regeln für die Detektion der Szenarien gemäß den Anforderungen an die Tests eingestellt S2. Anschließend wird das System 1 aktiviert S3. Im nächsten Schritt werden die Testfahrten mit den durch die Simulationseinheit 5 generierten Testszenarien wiederholt durchgeführt S4 und dabei mit der Analyseeinheit 9 Daten aufgezeichnet, die dann letztlich aufbereitet und ausgewertet werden S5.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    System
    3
    Fahrzeug
    5
    Simulationseinheit
    7
    Sensorschnittstelle
    9
    Analyseeinheit
    11
    erster virtueller Verkehrsteilnehmer
    13
    zweiter virtueller Verkehrsteilnehmer
    15
    Anzeigeeinheit
    S1
    Auswählen
    S2
    Einstellen
    S3
    Aktivieren
    S4
    Durchführen
    S5
    Aufbereiten und Auswerten
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 20200353943 A1 [0002]
    • WO 2020264276 A1 [0003]
    • DE 102017007136 A1 [0004]

Claims (14)

  1. System (1) für ein Fahrzeug (3) zum Verifizieren und Validieren einer Fahrsteuerungsfunktion für den automatischen Betrieb des Fahrzeugs (3), aufweisend eine Simulationseinheit (5), eine Sensorschnittstelle (7), und eine Analyseeinheit (9), wobei die Simulationseinheit (5) dazu ausgeführt ist, während eines realen Betriebs des Fahrzeugs (3) auf einer Straße das Verhalten zumindest eines ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers (11) zu simulieren und aus dem simulierten Verhalten eine virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder virtuelle Sensordaten zu erzeugen, wobei die Sensorschnittstelle (7) dazu ausgeführt ist, die virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder die virtuellen Sensordaten der Fahrsteuerungsfunktion so zur Verfügung zu stellen, dass die virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation für die Fahrsteuerungsfunktion nicht unterscheidbar zu einer realen Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ist und die virtuellen Sensordaten die originären fahrzeugeigenen Sensordaten je nach Sensorart überlagern oder ersetzen, und wobei die Analyseeinheit (9) dazu ausgeführt ist, die Ausgangsgrößen der Fahrsteuerungsfunktion zu überwachen.
  2. System (1) nach Anspruch 1, wobei die Simulationseinheit (5) dazu ausgeführt ist, das Verhalten des ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers (11) an das Verhalten des Fahrzeugs (3) anzupassen, sodass mittels der Fahrsteuerungsfunktion eine beiderseitig wirkende Wechselwirkung zwischen Fahrzeug (3) und dem ersten virtuellen Verkehrsteilnehmer (11) entsteht.
  3. System (1) nach Anspruch 2, wobei der erste virtuelle Verkehrsteilnehmer (11) ein virtuelles anderes Fahrzeug (3) ist, wobei die Simulation des Verhaltens des ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers (11) eine Fahrdynamiksimulation umfasst, welche Bewegungsgleichungen des virtuellen anderen Fahrzeugs umfasst, und im Falle eines simulierten manuellen Betriebs des virtuellen anderen Fahrzeugs zusätzlich ein Aktions-/ Reaktionsmodell des Fahrers des virtuellen anderen Fahrzeugs umfasst.
  4. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Simulationseinheit (5) dazu ausgeführt ist, während des realen Betriebs des Fahrzeugs (3) auf der Straße das Verhalten von mehreren ersten virtuellen Verkehrsteilnehmern (11) zu simulieren.
  5. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle erste virtuelle Verkehrsteilnehmer (11) virtuelle andere Fahrzeuge sind.
  6. System (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei die Simulationseinheit (5) dazu ausgeführt ist, das Verhalten der ersten virtuellen Verkehrsteilnehmer (11) untereinander mit beiderseitig wirkenden Wechselwirkungen zwischen den ersten virtuellen Verkehrsteilnehmern (11) zu simulieren.
  7. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Simulationseinheit (5) dazu ausgeführt ist, während des realen Betriebs des Fahrzeugs (3) auf der Straße das Verhalten zumindest eines zweiten virtuellen Verkehrsteilnehmers (13) zu simulieren, wobei das Verhalten des zweiten virtuellen Verkehrsteilnehmers (13) lediglich auf Basis einer Verkehrsflusssimulation ermittelt wird, wobei die Verkehrsflusssimulation unabhängig vom Verhalten des Fahrzeugs (3) ist, sodass zwischen dem zweiten virtuellen Verkehrsteilnehmer (13) und dem Fahrzeug (3) keine beiderseitig wirkende Wechselwirkung besteht.
  8. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Simulationseinheit (5) im Fahrzeug (3) angeordnet ist und über die Sensorschnittstelle (7) via drahtgebundene Signalleitung oder drahtlose Signalleitung mit einer Recheneinheit zur Ausführung der Fahrsteuerungsfunktion verbunden ist.
  9. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Simulationseinheit (5) außerhalb des Fahrzeugs (3) in einem externen Server angeordnet ist und via drahtlose Signalleitung mit einer Recheneinheit zur Ausführung der Fahrsteuerungsfunktion über die Sensorschnittstelle (7) verbunden ist.
  10. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend eine Anzeigeeinheit (15), wobei die reale Fahrt des Fahrzeugs (3) auf der Straße zumindest teilweise durch einen manuellen Betrieb eines Fahrers oder eine personelle Überwachung durch einen Mitfahrer des Fahrzeugs (3) erfolgt, wobei dem Fahrer oder Mitfahrer des Fahrzeugs (3) der erste virtuelle Verkehrsteilnehmer (11) auf der Anzeigeeinheit (15) dargestellt wird.
  11. System (1) nach Anspruch 10, wobei die Anzeigeeinheit (15) eines aus den folgenden ist: Bildschirm, Head-up-Display, Virtual- oder Augmented-Reality Brille.
  12. Verfahren zum Verifizieren und Validieren einer Fahrsteuerungsfunktion für den automatischen Betrieb des Fahrzeugs (3), wobei während eines realen Betriebs des Fahrzeugs (3) auf einer Straße das Verhalten zumindest eines ersten virtuellen Verkehrsteilnehmers (11) durch eine Simulationseinheit (5) simuliert wird und aus dem simulierten Verhalten eine virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder virtuelle Sensordaten erzeugt werden, wobei die virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und/oder die virtuellen Sensordaten der Fahrsteuerungsfunktion durch eine Sensorschnittstelle (7) so zur Verfügung gestellt werden, dass die virtuelle Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation für die Fahrsteuerungsfunktion nicht unterscheidbar zu einer realen Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ist und die virtuellen Sensordaten die originären fahrzeugeigenen Sensordaten je nach Sensorart überlagern oder ersetzen, und wobei die Ausgangsgrößen der Fahrsteuerungsfunktion durch eine Analyseeinheit (9) überwacht werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei Wiederholungen der Simulation mit unterschiedlichen Zahlen von ersten virtuellen Verkehrsteilnehmern (11) durchgeführt werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die Simulation wiederholt mit einem jeweilig automatisch generierten Testszenario durchgeführt wird, wobei die für die Interaktion mit der Fahrsteuerungsfunktion potenziell relevanten Verkehrsteilnehmer in einer Verkehrsflusssimulation detektiert und in die Fahrdynamiksimulation übertragen werden.
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