EP3782072A1 - Erprobung eines fahrzeugs mit simulierten verkehrsteilnehmern - Google Patents

Erprobung eines fahrzeugs mit simulierten verkehrsteilnehmern

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EP3782072A1
EP3782072A1 EP19717771.0A EP19717771A EP3782072A1 EP 3782072 A1 EP3782072 A1 EP 3782072A1 EP 19717771 A EP19717771 A EP 19717771A EP 3782072 A1 EP3782072 A1 EP 3782072A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
control device
sensor data
virtual object
data interface
Prior art date
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Ceased
Application number
EP19717771.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Berger
Ulrich Eberle
Sven Hallerbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
PSA Automobiles SA
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Filing date
Publication date
Application filed by PSA Automobiles SA filed Critical PSA Automobiles SA
Publication of EP3782072A1 publication Critical patent/EP3782072A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/58—Recognition of moving objects or obstacles, e.g. vehicles or pedestrians; Recognition of traffic objects, e.g. traffic signs, traffic lights or roads
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G01S13/865—Combination of radar systems with lidar systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G01S13/867—Combination of radar systems with cameras
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9323—Alternative operation using light waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
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    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9324—Alternative operation using ultrasonic waves

Definitions

  • the invention relates to a system, in particular a system having a data interface and a simulation unit and vehicle control device connected thereto, wherein the simulation unit generates in particular a virtual object and transmits artificially generated sensor data to the data interface, and a vehicle with such a system and a method for Operating a vehicle.
  • the object of the invention is to safely test a vehicle in various traffic situations for safety-critical functions.
  • a first aspect of the invention relates to a system.
  • the system has a vehicle control device of a vehicle and a data interface, wherein the data intersection can be connected to a sensor device for acquiring sensor data about objects in the surroundings of the vehicle and wherein the data interface for transmitting the sensor data to the vehicle control device is executed ,
  • the vehicle control device is designed to generate a control signal S for the vehicle based on the sensor data.
  • the system has a simulation unit connected to the data interface. The simulation unit is designed to generate a virtual object and to transmit to the data interface artificially generated sensor data based on the virtual object.
  • the data interface is arranged on the vehicle control device.
  • the simulation unit or the sensor device can be connected to the data interface (per sensor signal) so that the sensor device is preferably removed from the data interface in the operation of the system according to the invention and the simulation unit is instead connected to it.
  • the vehicle may be a car, truck, bus, rail vehicle, watercraft, for example, a ship, an underwater vehicle, or an aircraft.
  • the virtual object is at least one of:
  • the fact that the sensor data is generated "based on the virtual object" means that the sensor data has such content as if a real sensor device had detected a real object rather than a virtual object.
  • the vehicle control device is preferably a computing unit, or in other words an "on-board computer" of the vehicle. Furthermore, the vehicle control device is preferably designed to transmit control signals to the vehicle for the (semi-) automatic or furthermore preferably (semi-) autonomous operation of the vehicle. The control signals are intended in particular for drives and actuators of the vehicle.
  • the vehicle control device preferably has the function of an "autopilot" in this respect, ie. H. a vehicle subsystem for automatically operating the vehicle within a predetermined route guidance for the vehicle.
  • the vehicle control device uses the sensor data detected by the sensor unit or generated by the simulation unit about objects in the surroundings of the vehicle. On the basis of this sensor data, the vehicle control device determines, in particular, a movement path to be taken by the vehicle, and furthermore preferably a trajectory of the vehicle.
  • artificially generated sensor data are transferred to the interface, which receives sensor data from the sensor unit during the other operation of the vehicle and transmits it to the vehicle control device.
  • These sensor data are in particular designed by the simulation unit in such a way that the algorithms executed on the vehicle control device transmit the sensor data from a virtual reality
  • the artificially generated sensor data are preferably designed such that they according to their data structure, their sampling frequency (so-called “sample time” or “sampling rate”) and their information correspond to the sensor data from a physically-real sensor unit.
  • the data interface is preferably an interface in a CAN bus system.
  • the vehicle control device is designed to transmit a value of a state variable of the vehicle to the simulation unit, wherein the simulation unit is designed to generate the virtual object as a function of the value of the state variable.
  • trajectory describes, in particular, a movement path of the traffic participant or the vehicle under consideration, each location of which is considered at a specific point in time.
  • the virtual object is a virtual other road user and the dependence is determined by the value of the state variable from a driver model of the road user.
  • the driver model is in particular configured and designed such that it contains typified behaviors of a human driver.
  • the driver model has the possibility and - preferably to - the respective behavior on lane changes, when overtaking, in the case of congestion, dense driving, as well as different and special driving styles when driving in the city and when driving overland.
  • this special type of dependency generates further virtual road users interacting with their own physically-real vehicle.
  • a real traffic situation with high simulation quality is advantageously mapped by virtual objects and interacting road users in a self-organizing traffic scenario.
  • the vehicle control device is designed to apply an analysis method for detecting a dangerous situation to the sensor data and to generate an emergency control signal S Not when recognizing a dangerous situation, wherein the simulation unit is designed to generate the virtual object in this way in that the artificially generated sensor data based on the virtual object lead to the recognition of a dangerous situation in the vehicle inspection device.
  • the emergency control signal S Not leads in particular to an emergency braking, which has a high material load and which would apply, especially in road traffic, a human driver only in dangerous situations, since this causes an uncomfortable acceleration on the body of the driver and In addition, an insensitive driver may incur a rear-end collision with an unobservant driver. Further preferably, the emergency control signal S Not leads to an aggressive avoidance maneuver, which likewise in particular high (transverse) acceleration forces on the driver of the Vehicle causes.
  • the virtual unit (s) are generated by the simulation unit in such a way that a collision between the own vehicle and the virtual object threatens, so that sensor data created in this way are generated based on the virtual object, provoking a virtual collision and thus by the vehicle control device after application of the analysis procedure, a dangerous situation is detected on the sensor data and then the emergency control signal S is generated need.
  • the above-mentioned extreme driving maneuvers and an imminent collision can be simulated without actually threatening a physical collision and the associated damage.
  • the state variable has at least one of the following components:
  • control signal S and the emergency control signal S Not each have a steering signal for setting a steering angle of at least one rotatable wheel of the vehicle and / or a brake signal for driving a brake device of the vehicle.
  • the sensor device has at least one of the following elements:
  • Another aspect of the invention relates to a vehicle having a system as described above and below.
  • Another aspect of the invention relates to a method for operating a vehicle, wherein the vehicle has a vehicle control device and a data interface.
  • the data interface can be connected to a sensor device for detecting sensor data about objects in the surroundings of the vehicle, the data interface being designed to transmit the sensor data to the vehicle control device.
  • the method comprises the following steps:
  • a virtual object is generated by a simulation unit, wherein the simulation unit is connected to the data interface.
  • transmission of artificially generated sensor data based on the virtual object to the data interface takes place by the simulation unit, and in the following step generation of a control signal S for the vehicle based on the artificially generated sensor data by the vehicle control device.
  • the method further comprises the following steps: Applying an analysis method for detecting a dangerous situation to the sensor data by the vehicle control device, and generating an emergency control signal S Not when detecting a dangerous situation by the vehicle control device, wherein the simulation unit generates the virtual object in such a way that the artificially generated sensor data based on the virtual object lead to the recognition of a dangerous situation in the vehicle control device.
  • Show it: 1 shows a vehicle with a system according to an embodiment of the invention
  • Fig. 2 shows an application of a system according to another embodiment of the invention.
  • FIG 3 shows a method for operating a vehicle with a system according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • the 1 shows a vehicle 1 with a system 100.
  • the system 100 has a vehicle control device 3, which is arranged in the vehicle 1 itself.
  • the vehicle control device 3 is an on-board computer of the vehicle 1, which is set up and designed to execute driver assistance systems.
  • a data interface 5 is arranged on the vehicle control device 3, wherein the data interface 5 can be connected to a sensor device 7 for detecting sensor data about objects in the surroundings of the vehicle 1.
  • the sensor device 7 has a radar unit, a lidar unit and a stereo camera whose individual data can be fused in sensor data fusion to form an overall image of the environment and in particular of the objects located therein.
  • the configuration of the data interface sections 5 permanently connected to the sensor device 7 is used during normal operation of the vehicle 1.
  • the data interface 5 is basically designed to transmit the sensor data to the vehicle control device 3.
  • the vehicle control device 3 is also basically designed to generate a control signal S for the vehicle 1 based on the sensor data.
  • a simulation unit 9 is connected to the data interface 5, the simulation unit 9 being designed to generate a virtual object 11 and to transmit artificially generated sensor data based on the virtual object 11 to the data interface 5 ,
  • FIG. 2 shows a system 100, as shown in FIG. 1, in use, wherein the system 100 is completely integrated in a vehicle 1.
  • the vehicle control device 3 transmits a respective value of two state variables of the vehicle 1 to the simulation unit 9.
  • the first of the state variables of the vehicle 1 is a position of the vehicle 1, which
  • the simulation unit 9 generates a multiplicity of virtual objects 11, with some of the virtual objects 11 being generated as a function of the value of the respective state variable.
  • other road users 11 are simulated by the simulation unit 9, and sensor data formed in this way are artificially generated and transferred to the data interface 5 in such a way that the sensor data received by the vehicle control device 3 by means of the data interface 5 are output in the vehicle control device 3 and there Algorithms and driver assistance systems capture these virtual road users 1 1 and other objects 11 as if they were real. Furthermore, a dependency on the value of the respective state variable from a driver model of the traffic participant is determined by the simulation unit 9. This serves to create an interaction between a model of the virtual road user 11 and the real vehicle 1.
  • the model is preferably a driver model of a motorized road user 11 or a behavioral model of a virtual pedestrian 1 1, which is in position and speed and in general Behavior of the own vehicle 1 reacts.
  • a traffic sign (“advance gesture" sign) is represented as a further virtual object 11.
  • a virtual oncoming vehicle 11 generates a hypothetical dangerous situation by driving over the middle marking of the road shown, upon detection of such a driver assistance system implemented on the vehicle control device 3, a corresponding avoidance maneuver for preventing a collision with the virtual vehicle 1 1 executes. This corresponds to an intended procedure of the simulation unit 9 in order to provoke precisely this behavior of the driver assistance systems of the vehicle 1.
  • the vehicle control device 3 is in fact designed to apply an analysis method for detecting a dangerous situation to the sensor data and to generate an emergency control signal S Not when a dangerous situation is detected.
  • the simulation unit 9 generates the virtual oncoming vehicle 1 1 in such a way that the artificially generated sensor data based on the virtual object 11 leads to recognition of a dangerous situation in the vehicle control device 3.
  • the evasive maneuver of the vehicle 1 triggered thereby is triggered by the corresponding emergency control signal S Not , which has a steering signal for setting a steering angle of the steerable front wheels of the vehicle 1 and a brake signal for driving a braking device of the vehicle 1.
  • the driver assistance system is designed so that the located at the edge of the road virtual pedestrian 1 1 be taken into account in the evasive maneuver so that they, as the most vulnerable road users, are not harmed by the avoidance maneuver.
  • the vehicle 3 shows a method for operating a vehicle 1, the vehicle 1 having a vehicle control device 3 and a data interface 5, wherein the data interface 5 can be connected to a sensor device 7 for acquiring sensor data about objects in the surroundings of the vehicle 1 and wherein the data interface 5 is designed to transmit the sensor data to the vehicle control device 3.
  • the generation S1 of a virtual object 11 is carried out by a simulation unit 9.
  • the virtual object 11 is another virtual vehicle.
  • the simulation unit 9 is connected to the data interface 5.
  • S2 transmits the simulation unit 9 based on the virtual object 11 artificially generated sensor data to the data interface 5, wherein the artificially generated sensor data to those of a physically-real sensor unit 7 are structurally and content compatible.
  • the generation S3 of a control signal S for the vehicle 1 is performed based on the artificially generated sensor data by the vehicle control device 3.
  • S4 of an analysis method for detecting a hazardous situation to the sensor data by the vehicle control device 3
  • An emergency control signal S Not generates S5 by the vehicle control device 3, wherein the simulation unit 9 generates the virtual object 11 so that the artificially generated sensor data based on the virtual object 11 lead to the recognition of a dangerous situation in the vehicle control device 3.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (100) aufweisend eine Fahrzeugkontrolleinrichtung (3) eines Fahrzeugs (1), eine Datenschnittstelle (5), wobei die Datenschnittstelle (5) mit einer Sensorvorrichtung (7) zum Erfassen von Sensordaten über Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs (1) verbindbar ist und wobei die Datenschnittstelle (5) zum Übermitteln der Sensordaten an die Fahrzeugkontrolleinrichtung (3) ausgeführt ist, und eine mit der Datenschnittstelle (5) verbundene Simulationseinheit (9), wobei die Fahrzeugkontrolleinrichtung (3) dazu ausgeführt ist, ein Steuersignal S für das Fahrzeug (1) basierend auf den Sensordaten zu erzeugen, und wobei die Simulationseinheit (9) dazu ausgeführt ist, ein virtuelles Objekt (11) zu erzeugen und an die Datenschnittstelle (5) künstlich erzeugte Sensordaten basierend auf dem virtuellen Objekt (11) zu übermitteln.

Description

Erprobung eines Fahrzeugs mit simulierten Verkehrsteilnehmern
Die Erfindung betrifft ein System, insbesondere ein System mit einer Datenschnittstelle und einer damit verbundenen Simulationseinheit und Fahrzeugkontrolleinrichtung, wobei die Simulationseinheit insbesondere ein virtuelles Objekt erzeugt und an die Daten- schnittstelle künstlich erzeugte Sensordaten übermittelt, sowie ein Fahrzeug mit einem solchen System und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug in verschiedenen Verkehrssituationen gefahr- los auf sicherheitskritische Funktionen zu testen.
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. Das System weist eine Fahrzeugkon- trolleinrichtung eines Fahrzeugs und eine Datenschnittstelle auf, wobei die Datenschnitt- steile mit einer Sensorvorrichtung zum Erfassen von Sensordaten über Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs verbindbar ist und wobei die Datenschnittstelle zum Übermit- teln der Sensordaten an die Fahrzeugkontrolleinrichtung ausgeführt ist. Die Fahrzeugkon- trolleinrichtung ist hierbei dazu ausgeführt, ein Steuersignal S für das Fahrzeug basierend auf den Sensordaten zu erzeugen. Ferner weist das System eine mit der Datenschnittstel- le verbundene Simulationseinheit auf. Die Simulationseinheit ist dazu ausgeführt, ein vir tuelles Objekt zu erzeugen und an die Datenschnittstelle künstlich erzeugte Sensordaten basierend auf dem virtuellen Objekt zu übermitteln.
Insbesondere ist die Datenschnittstelle an der Fahrzeugkontrolleinrichtung angeordnet.
Bevorzugt ist mit der Datenschnittstelle (je Sensorsignal) lediglich entweder die Simulati- onseinheit oder die Sensorvorrichtung verbindbar, sodass bevorzugt im erfindungsgemä- ßen Betrieb des Systems die Sensorvorrichtung von der Datenschnittstelle entfernt und stattdessen die Simulationseinheit damit verbunden wird.
Das Fahrzeug kann ein PKW, LKW, Bus, Schienenfahrzeug, Wasserfahrzeug, beispiels- weise Schiff, Unterwasserfahrzeug, oder ein Luftfahrzeug sein. Das virtuelle Objekt ist zumindest eines aus:
- anderer Verkehrsteilnehmer, insbesondere: Fußgänger, Radfahrer, KFZ, LKW, Bus, Straßenbahn, Zug.
- Verkehrsschild,
- Gegenstand,
- Gebäude,
- Straßenbegrenzung,
- Tier,
- Schlagloch, oder
- Ampel.
Dass die Sensordaten„basierend auf dem virtuellen Objekt“ erzeugt werden bedeutet insbesondere, dass die Sensordaten einen solchen Inhalt haben, als hätte eine reale Sensorvorrichtung ein reales anstatt eines virtuellen Objekts erfasst.
Die Fahrzeugkontrolleinrichtung ist bevorzugt eine Recheneinheit, oder in anderen Wor- ten ein„Bordcomputer“, des Fahrzeugs. Ferner ist die Fahrzeugkontrolleinrichtung bevor- zugt dazu ausgeführt, Steuersignale an das Fahrzeug zum (halb-)automatischen oder weiterhin bevorzugt (halb-)autonomen Betrieb des Fahrzeugs zu übermitteln. Die Steuer- signale sind insbesondere für Antriebe und Aktuatoren des Fahrzeugs bestimmt. Bevor- zugt weist die Fahrzeugkontrolleinrichtung insoweit die Funktion eines„Autopiloten“, d. h. eines Fahrzeugsubsystems zum automatischen Betrieb des Fahrzeugs innerhalb einer vorgegebenen Routenführung für das Fahrzeug auf. Dazu nutzt die Fahrzeugkontrollein- richtung die von der Sensoreinheit erfassten bzw. von der Simulationseinheit erzeugten Sensordaten über Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs. Auf Grundlage dieser Sens- ordaten wird von der Fahrzeugkontrolleinrichtung insbesondere ein vom Fahrzeug einzu- nehmender Bewegungspfad und weiterhin bevorzugt eine Trajektorie des Fahrzeugs er- mittelt.
In anderen Worten werden erfindungsgemäß der Schnittstelle, die im sonstigen Betrieb des Fahrzeugs von der Sensoreinheit Sensordaten erhält und an die Fahrzeugkontrollein- richtung weitergibt, künstlich erzeugte Sensordaten übergeben. Diese Sensordaten sind durch die Simulationseinheit insbesondere so ausgebildet, dass die auf der Fahrzeugkon- trolleinrichtung ausgeführten Algorithmen die Sensordaten aus einer virtuellen Realität zur Verfügung gestellt bekommen, ohne dass jedoch insbesondere eine Änderung an den Algorithmen vorzunehmen ist, da die künstlich erzeugten Sensordaten bevorzugt derart ausgestaltet sind, dass sie gemäß ihrer Datenstruktur, ihrer Abtastfrequenz (so genannte „Sample-Time“ oder„Sampling-Rate“) und ihrer Information den Sensordaten aus einer physikalisch-realen Sensoreinheit entsprechen.
Die Datenschnittstelle ist bevorzugt eine Schnittstelle in einem CAN-Bus-System.
Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass ein Fahrzeug in verschiedenen Ver- kehrssituationen gefahrlos auf sicherheitskritische Funktionen testbar ist.
Es ist eine weitere vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass das Testen reproduzierbar erfolgen kann.
Es ist eine weitere vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass Kosten durch den Wegfall von Fahrrobotern bzw. Testfahrern einerseits und Testfahrzeugen andererseits eingespart werden können.
Es ist eine weitere vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass auf einfache und kostengüns- tige Weise Staus mit einer hohen Anzahl von anderen Verkehrsteilnehmern nachgestellt werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkontrolleinrichtung dazu aus- geführt, einen Wert einer Zustandsgröße des Fahrzeugs an die Simulationseinheit zu übermitteln, wobei die Simulationseinheit dazu ausgeführt ist, das virtuelle Objekt in Ab- hängigkeit von dem Wert der Zustandsgröße zu erzeugen.
Hierbei wird vorteilhaft eine Wechselwirkung zwischen dem physikalisch realen Fahrzeug (insbesondere dessen Trajektorie) und dem jeweiligen virtuellen Objekt (insbesondere dessen Trajektorie) erzeugt, sodass insbesondere die Trajektorien des virtuellen Objekts - sofern es sich um ein bewegbares Objekt handelt - nicht zwingend vorgegeben sind, sondern das jeweilige virtuelle Objekt, bevorzugt ein weiterer virtueller Verkehrsteilneh- mer, sich dynamisch an das Verhalten des physikalisch-realen Fahrzeugs und insbeson- dere dessen Trajektorie anpasst. Der Begriff der Trajektorie beschreibt hierbei insbesondere einen Bewegungspfad des betrachteten Verkehrsteilnehmers, bzw. des Fahrzeugs, wobei jeder Ort dessen zu einem bestimmten Zeitpunkt betrachtet wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das virtuelle Objekt ein virtueller anderer Verkehrsteilnehmer und die Abhängigkeit wird von dem Wert der Zustandsgröße aus einem Fahrermodell des Verkehrsteilnehmers ermittelt.
Das Fahrermodell ist hierbei insbesondere so eingerichtet und ausgebildet, dass es typi- sierte Verhaltensweisen eines menschlichen Fahrers beinhaltet. Bevorzugt weist das Fahrermodell die Möglichkeit und - bevorzugt dazu - die jeweilige Verhaltensweise auf bei Spurwechseln, beim Überholen, im Falle einer Staubildung, dichtem Auffahren, sowie un- terschiedliche und spezielle Fahrstile beim Fahren in der Stadt und bei Überlandfahrten.
In anderen Worten erzeugt diese spezielle Art der Abhängigkeit weitere virtuelle mit dem eigenen physikalisch-realen Fahrzeug interagierende Verkehrsteilnehmer. Vorteilhaft wird somit eine reale Verkehrssituation mit hoher Simulationsqualität durch virtuelle Objekte und interagierende Verkehrsteilnehmer in einem selbst-organisierenden Verkehrsszenario abgebildet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Fahrzeugkontrolleinrichtung dazu ausgeführt, ein Analyseverfahren zum Erkennen einer Gefahrensituation auf die Sensordaten anzuwenden und beim Erkennen einer Gefahrensituation ein Not-Steuer- signal SNot zu erzeugen, wobei die Simulationseinheit dazu ausgeführt ist, das virtuelle Objekt so zu erzeugen, dass die auf dem virtuellen Objekt basierenden künstlich erzeug- ten Sensordaten zum Erkennen einer Gefahrensituation in der Fahrzeugkontrolleinrich- tung führen.
Das Not-Steuersignal SNot führt insbesondere zu einer Gefahrenbremsung, die eine hohe Materialbelastung zur Folge hat und welche insbesondere im Straßenverkehr ein mensch- licher Fahrer auch nur bei Gefahrensituationen anwenden würde, da dies eine unkomfor- table Beschleunigung auf den Körper des Fahrers bewirkt und außerdem bei einem un- achtsamen hinterher fahrenden Fahrer einen Auffahrunfall nach sich ziehen kann. Ferner bevorzugt führt das Not-Steuersignal SNot zu einem aggressiven Ausweichmanöver, wel- ches ebenfalls insbesondere hohe (Quer-)Beschleunigungskräfte auf den Fahrer des Fahrzeugs bewirkt. Vorteilhaft werden von der Simulationseinheit das oder die virtuellen Objekte so erzeugt, dass insbesondere eine Kollision zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem virtuellen Objekt droht, so dass derart geschaffene Sensordaten auf Grundlage des virtuellen Objekts erzeugt werden, dass eine virtuelle Kollision provoziert und somit durch die Fahrzeugkontrolleinrichtung nach Anwendung des Analyseverfahren auf die Sensordaten eine Gefahrensituation erkannt wird und daraufhin das Not-Steuersignal SNot erzeugt wird. Vorteilhaft sind hierdurch oben genannte extreme Fahrmanöver und eine drohende Kollision simulierbar, ohne dass tatsächlich eine physikalische Kollision und der damit einhergehende Schaden droht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Zustandsgröße zumindest eine der folgenden Komponenten auf:
- eine Position des Fahrzeugs,
- eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs,
- eine Beschleunigung des Fahrzeugs,
- ein Lichtzeichensignal des Fahrzeugs,
- einen Lenkwinkel zumindest eines Rades des Fahrzeugs,
- einen Wert des Steuersignals S oder des Not-Steuersignals SNot.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weisen das Steuersignal S und das Not- Steuersignal SNot jeweils ein Lenksignal zum Einstellen eines Lenkwinkels zumindest ei- nes drehbaren Rades des Fahrzeugs und/oder ein Bremssignal zum Ansteuern einer Bremsvorrichtung des Fahrzeugs auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Sensorvorrichtung zumin- dest eines der folgenden Elemente auf:
- Radareinheit,
- Lidareinheit,
- Ultraschallabstandssensor,
- Kamera,
- Stereokamera,
- Lasereinheit,
- satellitengestützte Ortungseinheit. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem System wie oben und im Folgenden beschrieben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine Fahrzeugkontrolleinrichtung und eine Datenschnittstelle auf- weist. Die Datenschnittstelle ist hierbei mit einer Sensorvorrichtung zum Erfassen von Sensordaten über Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs verbindbar, wobei die Daten- schnittstelle zum Übermitteln der Sensordaten an die Fahrzeugkontrolleinrichtung ausge- führt ist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
In einem ersten Schritt erfolgt ein Erzeugen eines virtuellen Objekts durch eine Simulati- onseinheit, wobei die Simulationseinheit mit der Datenschnittstelle verbunden ist. In einem weiteren Schritt findet ein Übermitteln von künstlich erzeugten und auf dem virtuellen Ob- jekt basierenden Sensordaten an die Datenschnittstelle durch die Simulationseinheit statt, und im folgenden Schritt ein Erzeugen eines Steuersignals S für das Fahrzeug basierend auf den künstlich erzeugten Sensordaten durch die Fahrzeugkontrolleinrichtung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf: Ein Anwenden eines Analyseverfahrens zum Erkennen einer Gefahrensitua- tion auf die Sensordaten durch die Fahrzeugkontrolleinrichtung, und ein Erzeugen eines Not-Steuersignals SNot bei Erkennen einer Gefahrensituation durch die Fahrzeugkontrol- leinrichtung, wobei die Simulationseinheit das virtuelle Objekt so erzeugt, dass die auf dem virtuellen Objekt basierenden künstlich erzeugten Sensordaten zum Erkennen einer Gefahrensituation in der Fahrzeugkontrolleinrichtung führen.
Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Verfahrens ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorge- schlagenen System vorstehend gemachten Ausführungen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Be- schreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Aus- führungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsglei- che Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen: Fig. 1 ein Fahrzeug mit einem System gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin- dung,
Fig. 2 eine Anwendung eines Systems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 3 ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem System gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem System 100. Das System 100 weist eine Fahrzeug- kontrolleinrichtung 3 auf, welche im Fahrzeug 1 selbst angeordnet ist. Bei der Fahrzeug- kontrolleinrichtung 3 handelt es sich um einen Bordcomputer des Fahrzeugs 1 , der dazu eingerichtet und ausgebildet ist, Fahrerassistenzsysteme auszuführen. Hierfür ist an der Fahrzeugkontrolleinrichtung 3 eine Datenschnittstelle 5 angeordnet, wobei die Daten- schnittstelle 5 mit einer Sensorvorrichtung 7 zum Erfassen von Sensordaten über Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs 1 verbindbar ist. Die Sensorvorrichtung 7 weist hierbei eine Radareinheit, eine Lidareinheit, sowie eine Stereokamera auf, deren einzelnen Daten in Sensordatenfusion zu einem Gesamtabbild der Umgebung und insbesondere der sich darin befindlichen Objekte fusioniert werden können. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Konfiguration der dauerhaft mit der Sensorvorrichtung 7 verbundenen Datenschnitt- steile 5 im Regelbetrieb des Fahrzeugs 1 verwendet wird. Unabhängig davon ist jedoch die Datenschnittstelle 5 grundsätzlich zum Übermitteln der Sensordaten an die Fahrzeug- kontrolleinrichtung 3 ausgeführt. Die Fahrzeugkontrolleinrichtung 3 ist ferner grundsätzlich dazu ausgeführt, ein Steuersignal S für das Fahrzeug 1 basierend auf den Sensordaten zu erzeugen. Im erfindungsgemäßen Fall ist jedoch mit der Datenschnittstelle 5 eine Si- mulationseinheit 9 verbunden, wobei die Simulationseinheit 9 dazu ausgeführt ist, ein vir tuelles Objekt 1 1 zu erzeugen und an die Datenschnittstelle 5 künstlich erzeugte Sensor- daten basierend auf dem virtuellen Objekt 11 zu übermitteln.
Fig. 2 zeigt ein System 100, wie in Fig. 1 gezeigt, im Einsatz, wobei das System 100 voll- ständig in ein Fahrzeug 1 integriert ist. Die Fahrzeugkontrolleinrichtung 3 übermittelt einen jeweiligen Wert zweier Zustandsgrößen des Fahrzeugs 1 an die Simulationseinheit 9. Die erste der Zustandsgrößen des Fahrzeugs 1 ist dabei eine Position des Fahrzeugs 1 , die zweite der Zustandsgrößen eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1. Die Simulationsein- heit 9 erzeugt eine Vielzahl virtueller Objekte 1 1 , wobei manche der virtuellen Objekte 1 1 in Abhängigkeit von dem Wert der jeweiligen Zustandsgröße erzeugt werden. Es werden hierbei von der Simulationseinheit 9 unter anderem andere Verkehrsteilnehmer 11 simu- liert und derart ausgebildete Sensordaten künstlich erzeugt und an die Datenschnittstelle 5 übergeben, dass die mittels der Datenschnittstelle 5 von der Fahrzeugkontrolleinrich- tung 3 erhaltenen Sensordaten in der Fahrzeugkontrolleinrichtung 3 und den dort ausge- führten Algorithmen und Fahrerassistenzsystemen diese virtuellen Verkehrsteilnehmer 1 1 und andere Objekte 11 erfassen, als wären diese real. Ferner wird eine Abhängigkeit von dem Wert der jeweiligen Zustandsgröße aus einem Fahrermodell des Verkehrsteilneh- mers durch die Simulationseinheit 9 ermittelt. Dies dient zum Schaffen einer Interaktion zwischen einem Modell des virtuellen Verkehrsteilnehmers 11 und dem realen Fahrzeug 1. Das Modell ist bevorzugt ein Fahrermodell eines motorisierten Verkehrsteilnehmers 11 bzw. ein Verhaltensmodell eines virtuellen Fußgängers 1 1 , der auf Position und Ge- schwindigkeit und im Allgemeinen das Verhalten des eigenen Fahrzeugs 1 reagiert. Fer- ner werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel neben anderen virtuellen Fahrzeugen 11 und virtuellen Fußgängern 11 als weiteres virtuelles Objekt 1 1 ein Verkehrszeichen („Vor- fahrt Gewähren“ Schild) dargestellt. Im vorliegenden Fall erzeugt ein virtuelles entgegen- kommendes Fahrzeug 1 1 durch Überfahren der Mittenmarkierung der gezeigten Straße eine hypothetische Gefahrensituation, auf die beim Erkennen einer solchen ein auf der Fahrzeugkontrolleinrichtung 3 ausgeführtes Fahrerassistenzsystem ein entsprechendes Ausweichmanöver zum Verhindern einer Kollision mit dem virtuellen entgegenkommen- den Fahrzeug 1 1 ausführt. Dies entspricht einem beabsichtigten Vorgehen der Simulati- onseinheit 9, um eben dieses Verhalten der Fahrerassistenzsysteme des Fahrzeugs 1 zu provozieren. Die Fahrzeugkontroll-einrichtung 3 ist nämlich dazu ausgeführt, ein Analyse- verfahren zum Erkennen einer Gefahrensituation auf die Sensordaten anzuwenden und beim Erkennen einer Gefahrensituation ein Not-Steuersignal SNot zu erzeugen. Insofern erzeugt die Simulationseinheit 9 das virtuelle entgegenkommende Fahrzeug 1 1 derart, dass die auf dem virtuellen Objekt 1 1 basierenden künstlich erzeugten Sensordaten zum Erkennen einer Gefahrensituation in der Fahrzeugkontrolleinrichtung 3 führen. Das inso- fern ausgelöste Ausweichmanöver des Fahrzeugs 1 wird durch das entsprechende Not- Steuersignal SNot ausgelöst, das ein Lenksignal zum Einstellen eines Lenkwinkels der lenkbaren Vorderräder des Fahrzeugs 1 und ein Bremssignal zum Ansteuern einer Bremsvorrichtung des Fahrzeugs 1 aufweist. Bevorzugt ist das Fahrerassistenzsystem dabei so ausgelegt, das die am Fahrbahnrand sich befindenden virtuellen Fußgänger 1 1 im Ausweichmanöver berücksichtigt werden, so dass diese als verletzlichste Verkehrsteil- nehmer möglichst nicht durch das Ausweichmanöver zu Schaden kommen.
Fig. 3 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs 1 , wobei das Fahrzeug 1 eine Fahrzeugkontrolleinrichtung 3 und eine Datenschnittstelle 5 aufweist, wobei die Daten- schnittstelle 5 mit einer Sensorvorrichtung 7 zum Erfassen von Sensordaten über Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs 1 verbindbar ist und wobei die Datenschnittstelle 5 zum Übermitteln der Sensordaten an die Fahrzeugkontrolleinrichtung 3 ausgeführt ist. Im ers- ten Schritt des Verfahrens erfolgt das Erzeugen S1 eines virtuellen Objekts 1 1 durch eine Simulationseinheit 9. Das virtuelle Objekt 11 ist hierbei ein anderes virtuelles Fahrzeug. Die Simulationseinheit 9 ist mit der Datenschnittstelle 5 verbunden. Im darauf folgenden Schritt übermittelt S2 die Simulationseinheit 9 basierend auf dem virtuellen Objekt 11 künstlich erzeugte Sensordaten an die Datenschnittstelle 5, wobei die künstlich erzeugten Sensordaten zu denen einer physikalisch-realen Sensoreinheit 7 strukturell und inhaltlich kompatibel sind. Ferner erfolgt das Erzeugen S3 eines Steuersignals S für das Fahrzeug 1 basierend auf den künstlich erzeugten Sensordaten durch die Fahrzeugkontrolleinrich- tung 3. Beim Anwenden S4 eines Analyseverfahrens zum Erkennen einer Gefahrensitua- tion auf die Sensordaten durch die Fahrzeugkontrolleinrichtung 3 wird beim Erkennen ei- ner Gefahrensituation durch die Fahrzeugkontrolleinrichtung 3 ein Not-Steuersignal SNot erzeugt S5, wobei die Simulationseinheit 9 das virtuelle Objekt 1 1 so erzeugt, dass die auf dem virtuellen Objekt 11 basierenden künstlich erzeugten Sensordaten zum Erkennen einer Gefahrensituation in der Fahrzeugkontrolleinrichtung 3 führen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt 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 Ausfüh- rungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begren- zung 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 Erfindungsgedan- kens 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 Ent- sprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste
I Fahrzeug
3 Fahrzeugkontrolleinrichtung 5 Datenschnittstelle
7 Sensorvorrichtung
9 Simulationseinheit
I I virtuelles Objekt
100 System
51 Erzeugen
52 Übermitteln
53 Erzeugen
54 Anwenden
55 Erzeugen

Claims

Patentansprüche
1. System (100) aufweisend:
- eine Fahrzeugkontrolleinrichtung (3) eines Fahrzeugs (1 ),
- eine Datenschnittstelle (5), wobei die Datenschnittstelle (5) mit einer Sensorvor- richtung (7) zum Erfassen von Sensordaten über Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs (1 ) verbindbar ist und wobei die Datenschnittstelle (5) zum Übermitteln der Sensordaten an die Fahrzeugkontrolleinrichtung (3) ausgeführt ist, und - eine mit der Datenschnittstelle (5) verbundene Simulationseinheit (9),
wobei die Fahrzeugkontrolleinrichtung (3) dazu ausgeführt ist, ein Steuersignal S für das Fahrzeug (1 ) basierend auf den Sensordaten zu erzeugen, und wobei die Simulationseinheit (9) dazu ausgeführt ist, ein virtuelles Objekt (11 ) zu erzeugen und an die Datenschnittstelle (5) künstlich erzeugte Sensordaten basie- rend auf dem virtuellen Objekt (11 ) zu übermitteln.
2. System (100) nach Anspruch 1 ,
wobei die Fahrzeugkontrolleinrichtung (3) dazu ausgeführt ist, einen Wert einer Zu- standsgröße des Fahrzeugs (1 ) an die Simulationseinheit (9) zu übermitteln, und wobei die Simulationseinheit (9) dazu ausgeführt ist, das virtuelle Objekt (1 1 ) in Ab- hängigkeit von dem Wert der Zustandsgröße zu erzeugen.
3. System (100) nach Anspruch 2,
wobei das virtuelle Objekt (1 1 ) ein virtueller anderer Verkehrsteilnehmer ist und die Abhängigkeit von dem Wert der Zustandsgröße aus einem Fahrermodell des Ver- kehrsteilnehmers ermittelt wird.
4. System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Fahrzeugkontrolleinrichtung (3) dazu ausgeführt ist, ein Analyseverfahren zum Erkennen einer Gefahrensituation auf die Sensordaten anzuwenden und beim
Erkennen einer Gefahrensituation ein Not-Steuersignal SNot zu erzeugen, und wobei die Simulationseinheit (9) dazu ausgeführt ist, das virtuelle Objekt (1 1 ) so zu erzeugen, dass die auf dem virtuellen Objekt (1 1 ) basierenden künstlich erzeugten Sensordaten zum Erkennen einer Gefahrensituation in der Fahrzeugkontrolleinrich- tung (3) führen.
5. System (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
wobei die Zustandsgröße zumindest eine der folgenden Komponenten aufweist:
- eine Position des Fahrzeugs (1 ),
- eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1 ),
- eine Beschleunigung des Fahrzeugs (1 ),
- ein Lichtzeichensignal des Fahrzeugs (1 ),
- einen Lenkwinkel zumindest eines Rades des Fahrzeugs (1 ),
- einen Wert des Steuersignals S oder des Not-Steuersignals SNot·
6. System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Steuersignal S und das Not-Steuersignal SNot jeweils ein Lenksignal zum Einstellen eines Lenkwinkels zumindest eines drehbaren Rades des Fahrzeugs (1 ) und/oder ein Bremssignal zum Ansteuern einer Bremsvorrichtung des Fahrzeugs (1 ) aufweisen.
7. System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Sensorvorrichtung (7) zumindest eines der folgenden Elemente aufweist:
- Radareinheit,
- Lidareinheit,
- Ultraschallabstandssensor,
- Kamera,
- Stereokamera,
- Lasereinheit,
- satellitengestützte Ortungseinheit.
8. Fahrzeug (1 ) mit einem System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (1 ), wobei das Fahrzeug (1 ) eine Fahr- zeugkontrolleinrichtung (3) und eine Datenschnittstelle (5) aufweist, wobei die Da- tenschnittstelle (5) mit einer Sensorvorrichtung (7) zum Erfassen von Sensordaten über Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs (1 ) verbindbar ist und wobei die Da- tenschnittstelle (5) zum Übermitteln der Sensordaten an die Fahrzeugkontrollein- richtung (3) ausgeführt ist, aufweisend die Schritte:
- Erzeugen (S1 ) eines virtuellen Objekts (11 ) durch eine Simulationseinheit (9), wobei die Simulationseinheit (9) mit der Datenschnittstelle (5) verbunden ist,
- Übermitteln (S2) künstlich erzeugter Sensordaten basierend auf dem virtuellen Objekt (11 ) an die Datenschnittstelle (5) durch die Simulationseinheit (9), und
- Erzeugen (S3) eines Steuersignals S für das Fahrzeug (1 ) basierend auf den künstlich erzeugten Sensordaten durch die Fahrzeugkontrolleinrichtung (3).
10. Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin aufweisend die Schritte:
- Anwenden (S4) eines Analyseverfahrens zum Erkennen einer Gefahrensituation auf die Sensordaten durch die Fahrzeugkontrolleinrichtung (3),
- Erzeugen (S5) eines Not-Steuersignals SNot beim Erkennen einer Gefahrensituati- on durch die Fahrzeugkontrolleinrichtung (3),
wobei die Simulationseinheit (9) das virtuelle Objekt (11 ) so erzeugt, dass die auf dem virtuellen Objekt (1 1 ) basierenden künstlich erzeugten Sensordaten zum Er- kennen einer Gefahrensituation in der Fahrzeugkontrolleinrichtung (3) führen.
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