DE102022122246A1

DE102022122246A1 - Verfahren zu einer Bewertung von autonomen Fahrvorgängen basierend auf Qualitätsverlustfunktionen

Info

Publication number: DE102022122246A1
Application number: DE102022122246.2A
Authority: DE
Inventors: Moritz Markofsky
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-09-02
Filing date: 2022-09-02
Publication date: 2024-03-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zu einer Bewertung eines Fahrerassistenzsystems (ADAS) und/oder eines automatisierten Fahrsystems (ADS), bei dem das ADAS/ADS sowohl in einer virtuellen Umgebung als auch in einer realen Umgebung ausführbar ist, wobei zu einer jeweiligen Fahrzeugfunktion Messdaten aus Sensoren und/oder Funktionssignale von Aktoren ermittelt und abgespeichert werden, und wobei auf einem Steuergerät folgende Schritte ausgeführt werden: Berechnung mehrerer direkter Leistungskennzahlen aus den Messdaten und/oder Funktionssignalen; Verwendung mindestens einer Qualitätsverlustfunktion, um für die direkten Leistungskennzahl mindestens einen Kostenwert zu bestimmen; Nutzung des mindestens eines Kostenwertes, um die direkten Leistungskennzahlen auf einheitliche Index bzw. Wertebereiche abzubilden; Bestimmung mindestens einer indirekten Leistungskennzahl durch Verknüpfung der Indexe.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zu einer Bewertung von autonomen Fahrvorgängen, wobei Qualitätsverlustfunktionen berücksichtigt werden.
Bei der Evaluierung eines Fahrerassistenzsystems (ADAS) und/oder eines automatisierten Fahrsystems (ADS) im Rahmen einer Applikation und Absicherung besteht die Herausforderung, eine Performanz bzw. Leistungsfähigkeit solcher Systeme objektiv quantifizieren zu können. Dies gilt sowohl für virtuelle als auch reale Testabläufe. Dabei ist eine objektive Bewertungsmöglichkeit besonders bei einer virtuellen Applikation und Absicherung von hoher Bedeutung, da ein rein subjektives Empfinden bspw. eines Testfahrers nicht ohne weiteres zur Bewertung der Performanz der Systeme herangezogen werden sollte.
Die Druckschrift DE 10 2019 217 431 A1 offenbart ein Verfahren zur Bewertung eines fahrdynamischen Verhaltens eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrassistenzsystem. Die Bewertung erfolgt anhand von Key-Performance-Indikatoren und einer Bewertungsfunktion.
Das Dokument DE 10 2018 217 728 A1 offenbart ein Verfahren zum Schätzen zumindest einer Leistungskennzahl eines Systems mit mehreren Komponenten zum halbautomatisierten oder automatisierten Fahren eines Kraftfahrzeugs. Systemzustände werden auf Grundlage von Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Komponentenzuständen miteinander verknüpft und Aufenthaltswahrscheinlichkeiten werden in den einzelnen Systemzuständen ermittelt. Die Leistungskennzahl folgt aus den ermittelten Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerten.
Das Dokument DE 10 2019 209 540 A1 offenbart ein Verfahren zum optimalen Aufteilen von Testfällen auf unterschiedliche Testplattformen. Basierend auf Simulationsdaten wird ein Simulationsmetamodell gebildet und basierend auf Messungen in einer Testumgebung wird ein Realitätsmetamodell gebildet. Jeweilige Unsicherheiten von Simulationsdaten und Messungen werden zusammengeführt und daraus ein Metamodell gebildet, welches einer suchbasierten Optimierung der Testfälle dient.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu einer Evaluierung von Fahrassistenzsystemen zur Verfügung zu stellen, welches sowohl im realen Betrieb als auch in realen wie virtuellen Testabläufen eingesetzt werden kann. Aus realen wie simulierten Messdaten soll eine Bewertung erfolgen können, welche dann in Methoden zur Applikation und Absicherung der Systeme eingeht. Ferner soll ein Steuergerät bereitgestellt werden, auf welchem das Verfahren zur Ausführung kommt.
Zur Lösung der voranstehend genannten Aufgabe wird ein Verfahren zu einer Bewertung eines Fahrerassistenzsystems (ADAS) und/oder eines automatisierten Fahrsystems (ADS) vorschlagen, bei dem das ADAS/ADS sowohl in einer virtuellen Umgebung als auch in einer realen Umgebung ausführbar ist. Zu einer jeweiligen Fahrzeugfunktion werden Messdaten aus Sensoren und/oder Funktionssignale von Aktoren ermittelt und abgespeichert. Auf einem Steuergerät werden folgende Schritte ausgeführt:

• Berechnung mehrerer direkter Leistungskennzahlen aus den Messdaten und/oder Funktionssignalen;
• Verwendung mindestens einer Qualitätsverlustfunktion, um für eine jeweilige direkte Leistungskennzahl mindestens einen jeweiligen Kostenwert zu bestimmen;
• Nutzung der jeweiligen Kostenwerte, um die jeweiligen direkten Leistungskennzahlen auf einen jeweiligen einheitlichen Index bzw. Wertebereich (bspw. zwischen 1 und 10) abzubilden;
• Bestimmung mindestens einer indirekten Leistungskennzahl durch Verknüpfung der Indexe.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet zwischen direkten und indirekten Leistungskennzahlen, Englisch auch als Key-Performance-Indikatoren (KPI) bezeichnet. Eine direkte Leistungskennzahl wird direkt aus simulierten bzw. realen Messdaten und internen Funktionssignalen, bspw. von Aktuatoren, berechnet. Eine solche direkte Leistungskennzahl ist bspw. ein Anbremsruck, d. h. eine Zeitableitung einer bei einem Bremsvorgang entstehenden negativen Beschleunigung, welcher von Fahrzeuginsassen je nach Ausmaß als störend empfunden wird. Weitere Beispiele sind eine minimale Zeitlücke zu anderen Verkehrsteilnehmern, welche über Sicherheitsvorgaben hinaus je nach Fahrzeugführer unterschiedlich gewünscht wird, oder ein mittleres angefordertes Antriebsmoment. Die mindestens eine indirekte Leistungskennzahl setzt auf der mindestens einen direkten Leistungskennzahl auf, indem die mindestens eine direkte Leistungskennzahl mit weiteren Informationen verknüpft oder verarbeitet wird. Generell kann die mindestens eine direkte oder indirekte Leistungskennzahl aus den Kategorien Komfort, Sicherheit, Effizienz, Natürlichkeit des Fahrens und Funktionalität kommen.
Reale Messdaten kommen einerseits von Sensoren, andererseits von Steuersignalen zu Aktuatoren bzw. Steuergeräten während einer Testfahrt. Es ist auch denkbar, gespeicherte Messdaten aus einem normalen Betrieb heranzuziehen.
Durch die erfindungsgemäße Bestimmung mindestens einer indirekten Leistungskennzahl wird entsprechend eine Gesamtnote für die Performanz bzw. Leistungsfähigkeit eines jeweiligen ADAS/ADS als System-under-Test (SUT) bereitgestellt. Eine solche indirekte Leistungskennzahl ist bspw. eine Gesamtnote für ein Anbremsverhalten oder eine Gesamtnote für kraftstoffeffizientes Fahren.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Messdaten zu mindestens einer Fahrzeugfunktion von realen Sensoren bereitgestellt.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Messdaten zu mindestens einer Fahrzeugfunktion durch eine Simulation bereitgestellt.
Über die jeweiligen Messdaten werden erfindungsgemäß indirekte Leistungskennzahlen bereitgestellt, welche dann Methoden zur Applikation und Absicherung der Systeme (ADAS/ADS) zur Verfügung stehen.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die mindestens eine Qualitätsverlustfunktion aus folgender Liste gewählt: symmetrische Qualitätsverlustfunktion, Minimierung-Qualitätsverlustfunktion, asymmetrische Qualitätsverlustfunktion, Maximierung-Qualitätsverlustfunktion. Diese Auswahl soll nicht eine darüber hinaus gehende Auswahl möglicher Qualitätsverlustfunktionen, bspw. zu finden in „Taguchi, G; Taguchi's Quality Engineering Handbook, John Wiley & Sons, 2004; ISBN-13: 978-0471413349“ beschränken.
In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mehrere direkte Leistungskennzahlen mindestens einer mehrdimensionalen Qualitätsfunktion zugeordnet. Dadurch werden die mehreren direkten Leistungskennzahlen miteinander verknüpft.
In einer fortgesetzt weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens ein Szenarioparameter mit mindestens einer Leistungskennzahl in mindestens einer Qualitätsfunktion verwendet. Entsprechend ist es denkbar, dass eine indirekte Leistungskennzahl auf mindestens einer direkten Leistungskennzahl und mindestens einem Szenarioparameter basiert.
Ein einfaches Fahrszenario, wie bspw. ein Überholvorgang, kann im realen Straßenverkehr in unendlich vielen Variationen auftreten, bspw. ausgestaltet durch unterschiedliche Geschwindigkeiten, Abstände der Fahrzeuge oder Anzahl von Fahrspuren. Man spricht hierbei von Szenarioparametern.
Ein parametrisiertes bzw. logisches Szenario (bspw. „Umwelt“ mit Temperaturbereich 10 bis 40 Grad) unterscheidet sich von einem konkreten Szenario insofern, dass noch nicht alle Eigenschaften des Szenarios festgelegt sind. Stattdessen basiert die Beschreibung des Szenarios auf einer Menge an Parametern mit zugehörigen Wertebereichen. Wird für jeden Parameter ein Wert aus dem zugehörigen Wertebereich ausgewählt, spricht man von einem konkreten Szenario (bspw. Temperatur 20 Grad).
In einer fortgesetzt noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens eine Stützstelle zu der mindestens einen Qualitätsfunktion auf Grund von Erkenntnissen aus folgender Liste ausgewählt: Expertenwissen, Benchmark-Analysen, Probandenstudien.
In einer weiter fortgesetzten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Verknüpfung ein jeweiliger Index mit einem vorgegebenen Gewichtsfaktor versehen.
Ferner wird ein Steuergerät zur Bewertung eines Fahrerassistenzsystems (ADAS) und/oder eines automatisierten Fahrsystems (ADS) beansprucht, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen
Ferner wird ein Computerprogramprodukt mit einem computerlesbaren Medium, auf dem ein zur Bewertung eines Fahrerassistenzsystems (ADAS) und/oder eines automatisierten Fahrsystems (ADS) ausführbarer Programmcode gespeichert ist, beansprucht, wobei das ADAS/ADS sowohl in einer virtuellen Umgebung als auch in einer realen Umgebung ausführbar ist. Zu einer jeweiligen Fahrzeugfunktion liegen Messdaten aus Sensoren und/oder Funktionssignale von Aktoren abgespeichert vor. Der Programmcode, bei Ausführung auf einer Recheneinheit, veranlasst die Recheneinheit dazu, die folgenden Schritte auszuführen:

• Berechnung mehrerer direkter Leistungskennzahlen aus den Messdaten und/oder Funktionssignalen;
• Verwendung mindestens einer Qualitätsverlustfunktion, um für eine jeweilige direkte Leistungskennzahl mindestens einen jeweiligen Kostenwert zu bestimmen;
• Nutzung der jeweiligen Kostenwerte, um die jeweiligen direkten Leistungskennzahlen auf einen jeweiligen einheitlichen Index bzw. Wertebereich abzubilden;
• Bestimmung mindestens einer indirekten Leistungskennzahl durch Verknüpfung der Indexe.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Als Ausführungsbeispiel zu dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Ermittlung einer Gesamtnote für die Performanz einer Adaptive-Cruise-Control beim Anbremsen in einem Cutln-Szenario zu nennen. Diese Gesamtnote kann für die gezielte Applikation und damit Optimierung eines Funktionsverhaltens verwendet werden.
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

DE 102019217431 A1 [0003]
DE 102018217728 A1 [0004]
DE 102019209540 A1 [0005]

Claims

Verfahren zu einer Bewertung eines Fahrerassistenzsystems (ADAS) und/oder eines automatisierten Fahrsystems (ADS), bei dem das ADAS/ADS sowohl in einer virtuellen Umgebung als auch in einer realen Umgebung ausführbar ist, wobei zu einer jeweiligen Fahrzeugfunktion Messdaten aus Sensoren und/oder Funktionssignale von Aktoren ermittelt und abgespeichert werden, und wobei auf einem Steuergerät folgende Schritte ausgeführt werden: • Berechnung mehrerer direkter Leistungskennzahlen aus den Messdaten und/oder Funktionssignalen; • Verwendung mindestens einer Qualitätsverlustfunktion, um für eine jeweilige direkte Leistungskennzahl mindestens einen jeweiligen Kostenwert zu bestimmen; • Nutzung der jeweiligen Kostenwerte, um die jeweiligen direkten Leistungskennzahlen auf einen jeweiligen einheitlichen Index abzubilden; • Bestimmung mindestens einer indirekten Leistungskennzahl durch Verknüpfung der Indexe.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Messdaten zu mindestens einer Fahrzeugfunktion von realen Sensoren bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Messdaten zu mindestens einer Fahrzeugfunktion durch eine Simulation bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Qualitätsverlustfunktion aus folgender Liste gewählt wird: symmetrische Qualitätsverlustfunktion, Minimierung-Qualitätsverlustfunktion, asymmetrische Qualitätsverlustfunktion, Maximierung-Qualitätsverlustfunktion.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei mehrere direkte Leistungskennzahlen mindestens einer mehrdimensionalen Qualitätsfunktion zugeordnet werden, wodurch die mehreren direkten Leistungskennzahlen miteinander verknüpft werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Szenarioparameter mit mindestens einer Leistungskennzahl in mindestens einer Qualitätsfunktion verwendet wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Stützstelle zu der mindestens einen Qualitätsfunktion auf Grund von Erkenntnissen aus folgender Liste ausgewählt werden: Expertenwissen, Benchmark-Analysen, Probandenstudien.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei zur Verknüpfung ein jeweiliger Index mit einem vorgegebenen Gewichtsfaktor versehen wird.
Steuergerät zur Bewertung eines Fahrerassistenzsystems (ADAS) und/oder eines automatisierten Fahrsystems (ADS), wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche auszuführen
Computerprogramprodukt mit einem computerlesbaren Medium, auf dem ein zur Bewertung eines Fahrerassistenzsystems (ADAS) und/oder eines automatisierten Fahrsystems (ADS) ausführbarer Programmcode gespeichert ist, bei dem das ADAS/ADS sowohl in einer virtuellen Umgebung als auch in einer realen Umgebung ausführbar ist, wobei zu einer jeweiligen Fahrzeugfunktion Messdaten aus Sensoren und/oder Funktionssignale von Aktoren abgespeichert vorliegen, und wobei der Programmcode, bei Ausführung auf einer Recheneinheit, die Recheneinheit dazu veranlasst, die folgenden Schritte auszuführen: • Berechnung mehrerer direkter Leistungskennzahlen aus den Messdaten und/oder Funktionssignalen; • Verwendung mindestens einer Qualitätsverlustfunktion, um für eine jeweilige direkte Leistungskennzahl mindestens einen jeweiligen Kostenwert zu bestimmen; • Nutzung der jeweiligen Kostenwerte, um die jeweiligen direkten Leistungskennzahlen auf einen jeweiligen einheitlichen Index abzubilden; • Bestimmung mindestens einer indirekten Leistungskennzahl durch Verknüpfung der Indexe.