DE102022123578A1 - Method and device for tuning motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Abstimmung von Kraftfahrzeugen mit den folgenden Merkmalen bereit: Mittels eines computerlinguistischen Modells (0) wird eine das Fahrverhalten betreffende Zielsetzung (13) formuliert; ein technischer Agent (10) mit einer auf die Zielsetzung (13) ausgerichteten Strategie ergreift eine Kalibrierungsmaßnahme (1), welche das Kraftfahrzeug in einen Folgezustand (2) versetzt; das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges im Folgezustand (2) wird einer Beurteilung (3) unterzogen; anhand der Beurteilung (3) wird mittels eines statistischen Modells (4) eine angemessene Belohnung (5) für die ergriffene Maßnahme (1) bestimmt; und abhängig von der Belohnung (5) ändert der Agent (10) seine Strategie.Die Erfindung stellt ferner eine entsprechende Vorrichtung (10), ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium bereit.The invention provides a method for tuning motor vehicles with the following features: an objective (13) relating to driving behavior is formulated using a computer linguistic model (0); a technical agent (10) with a strategy aimed at the objective (13) takes a calibration measure (1) which puts the motor vehicle into a subsequent state (2); the driving behavior of the motor vehicle in the subsequent state (2) is subjected to an assessment (3); Based on the assessment (3), an appropriate reward (5) for the measure taken (1) is determined using a statistical model (4); and depending on the reward (5), the agent (10) changes its strategy. The invention further provides a corresponding device (10), a corresponding computer program and a corresponding storage medium.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abstimmung von Kraftfahrzeugen. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium.The present invention relates to a method for tuning motor vehicles. The present invention also relates to a corresponding device, a corresponding computer program and a corresponding storage medium.
In der Fahrzeugindustrie ist die modellbasierte Applikation von Antriebssträngen hinlänglich bekannt. Die Abstimmung (in Anlehnung an die englische Fachsprache auch „Kalibrierung“) der Parameter der Motorsteuerung stellt einen Schwerpunkt dieser Methodik dar. Einen Anwendungsfall auf diesem Gebiet beschreibt etwa - unter Verwendung der fachspezifischen Begrifflichkeiten -
Unabhängig hiervon kommen auf dem Gebiet der industriellen Informationstechnik zur Automatisierung unterschiedlichster Aufgaben Agentensysteme zum Einsatz. Die Richtlinie VDI/VDE 2653 Blatt 1 gibt folgende Definition: „Ein technischer Agent ist eine abgrenzbare (Hardware- oder/und Software-) Einheit mit definierten Zielen. Ein technischer Agent ist bestrebt, diese Ziele durch selbstständiges Verhalten zu erreichen und interagiert dabei mit seiner Umgebung und anderen Agenten.“Regardless of this, agent systems are used in the field of industrial information technology to automate a wide variety of tasks. The VDI/VDE 2653
Als bestärkendes oder verstärkendes Lernen (reinforcement learning, RL) werden in der Neuroinformatik solche Verfahren des maschinellen Lernens bezeichnet, bei denen ein derartiger Agent selbstständig eine Strategie (policy) erlernt, um erhaltene Belohnungen zu maximieren. Die Umgebung oder Umwelt, mit welcher der Agent interagiert, ist in diesem Fall als Markow-Entscheidungsproblem modelliert und umfasst somit eine Menge von Zuständen. Der Folgezustand in jedem Verfahrensschritt wird hierbei durch die jeweilige Aktion des Agenten bestimmt, die wiederum von dessen Strategie abhängt.In neuroinformatics, machine learning methods in which such an agent independently learns a strategy (policy) in order to maximize the rewards received are known as reinforcement learning (RL). In this case, the environment with which the agent interacts is modeled as a Markov decision problem and thus includes a set of states. The subsequent state in each process step is determined by the agent's respective action, which in turn depends on his strategy.
Der Stand der Technik umfasst ferner KI- und insbesondere RL-gestützte Verfahren zur Abstimmung oder Kalibrierung von Fahrzeugen.The state of the art also includes AI- and in particular RL-supported methods for tuning or calibrating vehicles.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Abstimmung des von einem Kraftfahrzeug gezeigten Fahrverhaltens, eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.The invention provides a method for tuning the driving behavior displayed by a motor vehicle, a corresponding device, a corresponding computer program and a corresponding storage medium according to the independent claims.
Der erfindungsgemäße Ansatz fußt hierbei auf der Erkenntnis, dass gattungsmäßige Methoden üblicherweise danach streben, subjektive Fahrbarkeitsbewertungen in einen analytischen Erfolgs- oder Leistungsindikator (key performance indicator, KPI) umzuwandeln. Derlei Umwandlung subjektiver Beurteilungen in einen KPI ist gleichwohl problematisch, da analytische Metriken die gesamte subjektive Beurteilung durch einen menschlichen Fahrer, Piloten oder Ingenieur nicht vollständig erfassen. Daher erweist es sich als suboptimal, die Fahrbarkeit eines Fahrzeugs anhand eines KPI zu bewerten.The approach according to the invention is based on the knowledge that generic methods usually strive to convert subjective drivability assessments into an analytical success or performance indicator (key performance indicator, KPI). However, converting subjective assessments into a KPI is problematic because analytical metrics do not fully capture the entire subjective assessment made by a human driver, pilot or engineer. It therefore proves to be suboptimal to evaluate the drivability of a vehicle based on a KPI.
Vielmehr ist jeder Eindruck vom Fahrverhalten sehr subjektiv und kann nicht eindeutig in einen KPI umgewandelt werden. Beispielsweise mögen drei verschiedene Fahrer ein als komfortabel empfundenes Fahrverhalten mit unterschiedlichem KPI bewerten, obgleich ihre Beurteilung im Kern übereinstimmt. Eine KPI-Umwandlung für Fahrbarkeitszwecke ist somit nicht zuverlässig genug, die Abbildung eines subjektiven Gefühls auf Messwerte ebenfalls suboptimal.Rather, every impression of driving behavior is very subjective and cannot be clearly converted into a KPI. For example, three different drivers may rate driving behavior that is perceived as comfortable using different KPIs, even though their assessment is essentially the same. A KPI conversion for drivability purposes is therefore not reliable enough, and mapping a subjective feeling to measured values is also suboptimal.
Eine Ausführungsform der Erfindung stützt sich vor diesem Hintergrund auf einen RL-Agenten, der mit dem Fahrzeug interagiert, indem er die Parameter der Fahrbarkeitsfunktion verändert, einen Zielgenerator, der subjektive Fahrbarkeitsbewertungen allein mittels eines computerlinguistischen (natural language processing, NLP) Modells zu Fahrbarkeitszielen zusammenfasst, einen Belohnungsgenerator, der - zum Beispiel basierend auf dem Ähnlichkeitswert zwischen dem zusammengefassten Fahrbarkeitsziel und der Beschreibung der subjektiven Bewertung der Fahrbarkeit des Fahrzeugs im aktuellen Zustand - Belohnungen ableitet, sowie ein optionales Zustandsabbildungsmodell, das Fahrbarkeitsmessungen auf subjektive Bewertungsbeschreibungen abbildetAgainst this background, one embodiment of the invention is based on an RL agent that interacts with the vehicle by changing the parameters of the drivability function, a goal generator that combines subjective drivability assessments into drivability goals solely using a computational linguistics (natural language processing, NLP) model , a reward generator that derives rewards - for example based on the similarity value between the summarized drivability goal and the description of the subjective rating of the vehicle's drivability in the current state - and an optional state mapping model that maps drivability measurements onto subjective rating descriptions
Ein Vorzug der nachfolgend vorgeschlagenen Lösung liegt darin, dass sie eine subjektive Kalibrierung und Bewertung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs durch die einzige intuitive Schnittstelle gestattet: die Sprache. Die Sprache ist die einzige Möglichkeit, die es dem Ingenieur und dem Fahrer ermöglicht, ihr Gefühl betreffend das Fahrverhalten vollständig zu beschreiben. Somit sind keine Messanalysen zur Bewertung des Fahrverhaltens erforderlich.An advantage of the solution proposed below is that it allows subjective calibration and evaluation of the vehicle's driving behavior through the only intuitive interface: voice. Language is the only way that allows the engineer and the driver to fully describe their feeling about the driving behavior. This means that no measurement analyzes are required to evaluate driving behavior.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann die Zielsetzung des Verfahrens formuliert werden, indem die Einzeleindrücke des Fahrers vom Fahrverhalten mittels des NLP-Modells zu einer Zusammenfassung verdichtet werden. Der Fahrer beschreibt somit lediglich sprachlich seine Eindrücke und ein lernender Agent kalibriert das Fahrzeug autonom, bis es die formulierte Zielsetzung erfüllt. Hierzu bedarf es weder der Formulierung von Belohnungen auf der Grundlage eines KPI noch Messergebnisse, die dem Agenten mitteilen, wie gut er arbeitet. Vielmehr findet der Agent die optimale Kalibrierung für die Fahrbarkeit des Fahrzeugs, indem er einfach das beschriebene subjektive Ziel verfolgt.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims. The objective of the process can be formulated by condensing the driver's individual impressions of driving behavior into a summary using the NLP model. The driver simply describes his impressions verbally and a learning agent autonomously calibrates the vehicle until it meets the formulated objective. This does not require the formulation of rewards based on a KPI or metrics that tell the agent how well they are performing. Rather, the agent finds the optimal calibration for the drivability of the vehicle by simply pursuing the described subjective goal.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Übereinstimmung der Beschreibung mit den Kalibrierungszielen als KPI für die Abstimmung herangezogen. Auch ohne Rückmeldung des menschlichen Fahrers in Form von Belohnungen wird auf diese Weise ein sehr genauer KPI zur objektiven Bewertung der Fahrbarkeit autonom aus der Ähnlichkeit des beschriebenen Ziels und der Beschreibung des aktuellen Kalibrierungsstatus abgeleitet. Allein die subjektive Beschreibung der Empfindungen des Fahrers reicht dem Agenten hierbei aus, um das Fahrverhalten zu begutachten.In a further embodiment, the agreement of the description with the calibration goals is used as a KPI for the tuning. Even without feedback from the human driver in the form of rewards, a very precise KPI for the objective assessment of drivability is derived autonomously from the similarity of the described target and the description of the current calibration status. The subjective description of the driver's feelings alone is enough for the agent to assess the driving behavior.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
-
1 zeigt den Überblick eines erfindungsgemäßen Verfahrens ohne menschliche Beteiligung. -
2 zeigt den Überblick eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Beteiligung des Fahrers. -
3 zeigt die Formulierung der das Fahrverhalten betreffenden Zielsetzung mittels eines NLP-Modells. -
4 zeigt die Bestimmung einer angemessenen Belohnung mittels eines statistischen Modells. -
5 zeigt die automatisierte Beurteilung des Fahrverhaltens mittels eines weiteren Modells.
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1 shows an overview of a method according to the invention without human involvement. -
2 shows an overview of a method according to the invention with the participation of the driver. -
3 shows the formulation of the objective relating to driving behavior using an NLP model. -
4 shows the determination of an appropriate reward using a statistical model. -
5 shows the automated assessment of driving behavior using another model.
Auf eben diese Zielsetzung (13) ist die Strategie eines technischen Agenten (10) auszurichten, welcher hierzu wiederholt eine Kalibrierungsmaßnahme (1) ergreift, die die Parameter der Fahrfunktion des Kraftfahrzeuges modifiziert und letzteres so in einen Folgezustand (2) versetzt. Das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges in diesem Folgezustand (2) wird mittels eines weiteren Modells (11), welches die Zustände des Agenten (10) auf subjektive Kommentare abbildet, einer automatisierten Beurteilung (3) unterzogen.The strategy of a technical agent (10) is to be aimed at precisely this objective (13), which for this purpose repeatedly takes a calibration measure (1) which modifies the parameters of the driving function of the motor vehicle and thus puts the latter into a subsequent state (2). The driving behavior of the motor vehicle in this subsequent state (2) is subjected to an automated assessment (3) using a further model (11), which maps the states of the agent (10) to subjective comments.
Anhand der besagten Beurteilung (3) lässt sich mittels eines statistischen Modells (4) nunmehr eine angemessene Belohnung (5) des Agenten (10) für die von ihm ergriffene Maßnahme (1) bestimmen, in die auch sein Zustand (2) eingehen kann. Diese dem Agenten (10) zustehende Belohnung (5) mag hierbei als KPI (14) für die Abstimmung des Fahrverhaltens herangezogen werden (6). In jedem Fall berücksichtigt der Agent (10) die Belohnung (5), um seine Kalibrierungsstrategie mit jeder Wiederholung der beschriebenen Schritte zu verfeinern, bis das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges die Zielsetzung (13) in hinreichendem Maße erfüllt.Based on the said assessment (3), a statistical model (4) can now be used to determine an appropriate reward (5) for the agent (10) for the measure (1) he has taken, which can also include his state (2). This reward (5) due to the agent (10) can be used as a KPI (14) for coordinating driving behavior (6). In any case, the agent (10) takes the reward (5) into account in order to refine its calibration strategy with each repetition of the steps described until the driving behavior of the motor vehicle sufficiently meets the objective (13).
Eine Variante dieses Verfahrens ist in
Dieses Vorgehen sei nunmehr an einem Beispiel erläutert. Der Datensatz (12 -
- 1. „Das Lastwechselverhalten bei 3.000 U/min ist zu sportlich.“
- 2. „Das Anfahren sollte weniger sprunghaft vonstattengehen.“
- 3. „Ich spürte einen Stoß bei 2000 U/min, als ich das Pedal entlastete.“
- 4. „Das Fahrgefühl im Fahrzeug unserer Mitbewerber ist angenehmer, besonders unter geringer Last.“
- 1. “The load change behavior at 3,000 rpm is too sporty.”
- 2. “Starting off should be less abrupt.”
- 3. “I felt a shock at 2000 rpm when I released the pedal.”
- 4. “The driving experience in our competitors’ vehicles is more pleasant, especially under light loads.”
Als Ergebnis der oben beschriebenen Datenvermehrung (30) und -verdichtung (31) liefert das MLP-Modell (0) folgende Formulierung: „Das Fahrzeug muss bequemer sein.“As a result of the data augmentation (30) and compression (31) described above, the MLP model (0) provides the following formulation: “The vehicle must be more comfortable.”
An dieser Zielsetzung (13) hat sich gemäß den
Die in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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