EP4366849A1 - Virtuelle testumgebung für ein fahrassistenzsystem mit spieltheoretisch modellierten verkehrsteilnehmern - Google Patents

Virtuelle testumgebung für ein fahrassistenzsystem mit spieltheoretisch modellierten verkehrsteilnehmern

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Publication number
EP4366849A1
EP4366849A1 EP21743142.8A EP21743142A EP4366849A1 EP 4366849 A1 EP4366849 A1 EP 4366849A1 EP 21743142 A EP21743142 A EP 21743142A EP 4366849 A1 EP4366849 A1 EP 4366849A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
player
virtual test
test environment
virtual
strategy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21743142.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Friedrich
Emre Turan AHIN
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.)
Dspace GmbH
Original Assignee
Dspace GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dspace GmbH filed Critical Dspace GmbH
Publication of EP4366849A1 publication Critical patent/EP4366849A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/04—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/36—Prevention of errors by analysis, debugging or testing of software
    • G06F11/3668—Testing of software
    • G06F11/3672—Test management
    • G06F11/3684—Test management for test design, e.g. generating new test cases
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/36—Prevention of errors by analysis, debugging or testing of software
    • G06F11/3698—Environments for analysis, debugging or testing of software
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/55—Controlling game characters or game objects based on the game progress
    • A63F13/56—Computing the motion of game characters with respect to other game characters, game objects or elements of the game scene, e.g. for simulating the behaviour of a group of virtual soldiers or for path finding
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/55—Controlling game characters or game objects based on the game progress
    • A63F13/58—Controlling game characters or game objects based on the game progress by computing conditions of game characters, e.g. stamina, strength, motivation or energy level
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/80—Special adaptations for executing a specific game genre or game mode
    • A63F13/803—Driving vehicles or craft, e.g. cars, airplanes, ships, robots or tanks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Definitions

  • the invention relates to traffic simulation and virtual testing of driver assistance systems.
  • Automobiles with automation level 2 are already available on the end customer market, which use suitable sensors such as radar, lidar or cameras to detect their surroundings and actively intervene in driving behavior, e.g. in order to automatically maintain a specified distance from the vehicle in front in congested traffic to assist in staying in lane or to carry out emergency braking if necessary.
  • suitable sensors such as radar, lidar or cameras to detect their surroundings and actively intervene in driving behavior, e.g. in order to automatically maintain a specified distance from the vehicle in front in congested traffic to assist in staying in lane or to carry out emergency braking if necessary.
  • the industry is currently aiming for the market launch of automobiles of automation level 3 (highly automated driving).
  • a driver of such a vehicle can take his hands off the steering wheel for a long time while driving and leave the steering of his vehicle to the vehicle.
  • Automation level 5 vehicles autonomous driving
  • the virtual test environment is a realistic computer-implemented simulation that includes a virtual test vehicle and a simulated environment of the test vehicle, which is based on a typical real application environment of a driver assistance system to be tested and is filled with static or dynamic objects as required.
  • the virtual test environment also includes a logical interface for the driver assistance system to control the virtual test vehicle.
  • the driver assistance system controls virtual actuators in the virtual test vehicle in the same way as it would control real actuators in a real test vehicle in a field test, and in this way it can be tested safely and reproducibly.
  • the virtual test environment can also be designed to feed synthetic sensor data generated by virtual sensors of the virtual test vehicle into sensor data inputs of the driver assistance system.
  • the synthetic sensor data can in particular be simulated object lists or synthetic raw data from an imaging sensor, for example a radar sensor, a lidar sensor, an ultrasonic sensor or a camera sensor.
  • the test item ie the driver assistance system under test, can be configured in different ways, but is normally at least logically separated from the virtual test environment and autonomous from it.
  • the virtual test environment thus includes a generic logical interface for data exchange with the test object, but the test object is not integrated into the virtual test environment and can be directly replaced by another test object.
  • the driving assistance system can be designed as an uncompiled program logic, for example as a Simulink model (model in the loop), as a compiled binary code (software in the loop), it can be stored as a binary code on a separate processor provided for field use in an automobile (processor in the loop), or it can be stored as a binary code on an autonomously working control unit intended for field use in an automobile (hardware in the loop).
  • Simulink model model in the loop
  • a compiled binary code software in the loop
  • it can be stored as a binary code on a separate processor provided for field use in an automobile (processor in the loop)
  • it can be stored as a binary code on an autonomously working control unit intended for field use in an automobile (hardware in the loop).
  • the concept of randomized virtual testing was developed. Instead of simulating a specific traffic situation virtually in the classic way, the virtual test vehicle moves in a large virtual test environment, for example in an entire virtual district or on a complete virtual intercity street, together with a large number of virtual road users.
  • the virtual road users move stochastically in the virtual test environment, so that at the beginning of a test drive in the virtual test environment it is not yet possible to predict which situations the test vehicle will be exposed to. In such a virtual test environment it is possible to increase the temporal density of critical situations by influencing the behavior of the virtual road users.
  • the behavior of a well-trained neural network can no longer be easily changed. Apart from that, the behavior of such a neural network may be more diverse and human-like than an explicit set of rules for the Behavior of a virtual road user, but ultimately h just as reproducible and predictable.
  • the object of the invention is to present a virtual test environment for a driver assistance system in which the driving behavior of the virtual road users is modeled in an unpredictable, human-like manner and in a way that can be easily influenced.
  • the invention is a virtual test environment for a driver assistance system.
  • the virtual test environment includes a virtual road, which can also be part of a virtual road network, and a large number of virtual road users.
  • Each of the virtual road users is assigned a points account, which the virtual test environment automatically keeps track of.
  • the virtual test environment is designed to recognize at least one specified traffic situation in the virtual test environment, in which a first road user with a first point account and a second road user with a second point account are involved, as a game situation, the first road user to a first player in the game situation and to designate the second road user as a second player in the game situation.
  • a game situation is to be understood as a given traffic situation that is modeled when it occurs as a game in the sense of the technical term from game theory, i.e. as a situation with at least two participants who both strive to assert their own interests in the situation and to do so different ones Having strategies to choose from without knowing in advance which strategy the other participant will use.
  • Examples of traffic situations that can be recognized as game situations are:
  • a payout matrix assigned to the game situation is also stored in the virtual test environment.
  • a payout matrix is to be understood as a tabular overview from which both the first player and the second player can read a payout value that is dependent on the course of the game situation, i.e. a gain or loss of points after the game situation has ended.
  • the course of the game is preferably dependent on the strategies chosen by the first player and the second player, i.e. the payoff value for both the first player and the second player depends on which strategy the first player and which strategy the second player chose for the game situation.
  • a selection of strategies for behavior in the game situation is also stored in the virtual test environment.
  • the virtual test environment is designed to assign a first strategy from the selection of strategies to the first player in the game situation and to assign a second strategy from the selection of strategies to the second player in the game situation, the first strategy and the second strategy being identical or different could be.
  • the selection of the first strategy depends on the status of the first point account and the selection of the second strategy depends on the status of the second point account.
  • the virtual test environment is designed to control the first player in such a way that the first player behaves in accordance with the first strategy in the game situation, and to control the second player in such a way that the second player behaves in the game situation according to the second strategy.
  • the virtual test environment is also designed to read out a first payout value for the first player provided for the course of the game situation from the payout matrix and to offset it against the first point account, and to read out a second payout value for the second player provided for the course of the game situation from the payout matrix and offset against the second points account.
  • Both players thus generally leave the game situation with a changed status of their respective account of points, with the status of the account of points influencing a player's selection of a strategy.
  • the strategy chosen by a virtual road user is therefore dependent on his individual experiences made in past games. For example, if the virtual test environment is set up in such a way that a high level of the points account has a positive connotation because a successful course of a game situation for a given player is rewarded with a high positive payout value, then a high level of his points account can cause a player to make an aggressive and thus choose careless strategy, while a low score prompts the player to choose a cautious, cooperative strategy.
  • a road user whose points account is high would be a road user who has recently had few bad experiences on the road and therefore tends to drive carelessly.
  • the strategies available in the selection can then be found among the virtual road users in a specific ratio that can be influenced by the parameterization of the virtual test environment.
  • a points account can be understood as an abstract measure of the satisfaction of the virtual road user to whom the point account is assigned, with a road user being rewarded with a positive payment value for a game situation that is satisfactory for the road user.
  • a points account can be viewed in a figurative sense as an abstract time account, with a high level of the points account implying a high level of time savings, a game situation that saves a player time is rewarded with a positive payout value for the road user and a Player time-wasting progress will be penalized with a negative payout value.
  • the payout value does not have to be based on an objective measurement of time, but can also reflect a subjectively felt time saving or a subjectively felt loss of time for the player.
  • the virtual test environment also includes a virtual test vehicle.
  • the virtual test vehicle differs from the virtual road users in that it is not or not only controlled by the virtual test environment, but at least at times by an entity logically arranged outside of the virtual test environment.
  • the virtual test environment includes a logical interface for controlling the virtual test vehicle. Using the logical interface, the virtual test vehicle can be controlled by a driver assistance system under test. This in no way precludes the virtual test environment controlling the vehicle in addition to the driver assistance system.
  • the virtual test environment can control the virtual test vehicle in a similar way to how a real driver controls a real vehicle equipped with the driver assistance system, with control signals from the test system priority over control signals of the virtual test environment have permission.
  • the driver assistance system is, for example, an emergency brake assistant, the driver assistance system can brake the virtual test vehicle without the virtual test environment having initiated a braking operation of the virtual test vehicle.
  • the virtual test vehicle like a virtual road user, can become a player in a game situation, with the virtual test vehicle also being controlled in the game situation via the logical interface, provided the driver assistance system intervenes in the control of the virtual test vehicle.
  • the virtual road user who is the opponent of the virtual test vehicle in the game situation, behaves towards the virtual test vehicle in the game situation as if the virtual test vehicle were one of the virtual road users. In the game situation, it is therefore possible to test whether the driver assistance system satisfactorily masters the game situation or the behavior of the opponent in the game situation.
  • the point accounts are preferably not visible to the driver assistance system.
  • the control of the virtual test vehicle by the virtual test environment can be designed in many ways.
  • the virtual test environment treats the virtual test vehicle like a virtual road user, in particular keeps a points account for the virtual test vehicle and assigns a strategy to the virtual test vehicle in the same way as the virtual road users in a game situation.
  • the virtual test environment includes an exclusive agent for controlling the virtual test vehicle, so that its control is independent of the control of the virtual road users and can follow its own rules.
  • the virtual test vehicle is not controlled by the virtual test environment, and the virtual test vehicle is controlled completely and permanently via the logical interface.
  • the virtual test vehicle for example, by a human test driver in a Driving simulator be controlled or by a driver assistance system that is designed for autonomous control of a vehicle.
  • the virtual test environment also includes a programming interface, by means of which the payout matrix and/or an allocation value for the point accounts that influences the assignment of the first strategy and the second strategy can be changed.
  • the billing value can in particular be a global threshold value for the point accounts, exceeding which on a point account causes the virtual test environment to change the strategy of the virtual road user to whom the point account is assigned.
  • the virtual test environment is designed to randomly select the first strategy and the second strategy, with the probability of selecting a given strategy being given by a formula in which the status of the points account and the settlement value are offset against one another , so that the probability of assigning a given strategy to the first player or the second player can be influenced based on the settlement value.
  • a degree of difficulty of the virtual test environment for the driver assistance system can be set using the programming interface by changing a few parameters, in particular a single parameter.
  • the proportion of road users behaving aggressively or in violation of the rules in the virtual test environment can be changed by means of the programming interface.
  • Changing the payout matrix or the clearing value changes the balance of the strategies allocated in the virtual test environment, and after a temporary transient phase, the proportions of the strategies stored in the selection level off at their new balance values.
  • the virtual test system can also be easily adjusted to work with the virtual tests. to simulate a typical traffic situation in a geographic location for road users. Such a setting can be based in particular on an analysis of the local traffic of the geographic location, which is used to determine which strategies can be observed in which frequency ratio to one another in the local traffic. The virtual test environment can then be adjusted to map the same spectrum of policies in the same frequency ratio as the local traffic of the geographic location.
  • the invention also relates to a computer-implemented method for testing a driver assistance system in the virtual test environment, comprising the method steps:
  • the virtual test environment is designed to read a user-defined value into the programming interface, from which a target proportion of aggressive road users in the virtual test environment can be derived.
  • the user-defined value can be an explicit target percentage or another value to which the virtual test environment assigns a target percentage, for example using a formula or a table assignment, for example a difficulty level selected by a user.
  • the virtual test environment includes a control algorithm in order to adjust the probability that the first player or the second player is assigned an aggressive strategy to the target proportion by iteratively changing the payout matrix or the offsetting value.
  • the virtual test environment is designed not to populate the entire virtual test environment with virtual road users for resource-saving simulation of the virtual test environment, but only a fraction of the virtual test environment, which is defined by a moving reference environment of the virtual test vehicle, whose Dimensions are smaller than the dimensions of the virtual test environment.
  • the virtual test environment constantly creates new virtual road users and adds the new virtual road users to the virtual test environment, and the virtual test environment constantly makes virtual road users disappear at the boundaries of the reference environment and removes virtual road users that have disappeared from the virtual test environment.
  • the virtual test vehicle includes a virtual imaging sensor
  • the limits of the moving reference environment are preferably outside a field of view of the imaging sensor.
  • the virtual test environment is designed to store the status of the points account of the withdrawn virtual road user when a virtual road user is withdrawn.
  • the virtual traffic environment transfers the stored status of the points account to a later, when adding a new virtual road user, on the points account of the added virtual road user.
  • Each road user who is newly added to the virtual test environment inherits the points account of a previous virtual road user who was removed from the virtual test environment.
  • the virtual test environment appears as a densely populated environment with a large number of road users, while the virtual test environment only has to manage a manageable number of potential players.
  • the number of players is preferably large enough to confront the driver assistance system with different game strategies in a desired proportion to one another.
  • the behavior of any virtual road user in the simulated road traffic of the virtual test environment can also depend on the status of the point account of the respective road user outside of game situations.
  • the virtual test environment is designed to end the game situation again, i.e. to withdraw the status of the first player from the first road user after the end of the game situation and to withdraw the status of the second player from the second road user after the end of the game situation.
  • the virtual test environment can control the first road user in such a way that the behavior of the first road user depends on the status of the first points account.
  • the virtual test environment can also control the second road user after the withdrawal of the status of the second player in such a way that the behavior of the second road user depends on the status of the second point account.
  • the status of the points account of a given virtual road user can determine, for example, how the respective road user behaves at traffic lights or stop signs or to what extent he complies with speed limits.
  • the drawings and their subsequent explanations describe an exemplary embodiment of the invention. Show it
  • FIG. 1 shows a test bench setup for a driver assistance system with a virtual test environment
  • FIG. 2 shows a schematic excerpt from the virtual test environment
  • FIG. 3 shows a first exemplary game situation
  • FIG. 4 shows the first exemplary game situation in an alternative embodiment of the virtual test environment
  • FIG. 5 shows a second exemplary game situation
  • FIG. 6 shows a third exemplary game situation
  • FIG. 7 shows a fourth exemplary game situation
  • FIG. 8 shows the virtual test environment with a moving reference environment of the virtual test vehicle, at the limits of which the virtual test environment adds and removes virtual road users.
  • the setup includes a simulation computer 2 with an I/O interface 5 for data exchange with a periphery of the simulation computer 2.
  • a virtual test environment 1 programmed on the simulation computer 2 .
  • a driving assistance system 6 is integrated into the structure as a test item.
  • the driver assistance system 6 is set up for data exchange with the simulation computer 2 using a first data connection 8 between the I/O interface 5 and the driver assistance system 6 in order to use a logical interface 3 of the virtual test environment 1 to create a virtual test vehicle VE in the virtual test environment 1 to actuate and to read in synthetic sensor signals from virtual sensors of the virtual test vehicle VE.
  • the driver assistance system 6 is therefore in a closed state Control loop with the virtual test vehicle VE, and the simulation computer 2 is designed to process the virtual test environment 1 in hard real time in order to realistically simulate the driver assistance system 6, the virtual test vehicle VE and an environment of the virtual test vehicle VE.
  • An operating computer 7 designed as a standard personal computer (PC) is set up for data exchange with the simulation computer 2 using a second data connection 9 in order to access the virtual test environment 1 of the virtual test environment 1 using a programming interface 4 according to the specifications of an operator of the test bench structure parameterize.
  • PC personal computer
  • the illustration in FIG. 2 shows an exemplary section from the virtual test environment 1 in a schematic representation.
  • the virtual test environment 1 includes a rendering engine.
  • the virtual test environment is designed to synthesize a photorealistic two-dimensional image from a 3D model VT set up in the virtual test environment 1 in hard real time and from any changeable camera perspective.
  • Such rendering engines are provided in particular by the games industry. Examples are the Unreal Engine, the Cry Engine and the Unity Engine.
  • the 3D model VT includes a large number of static and dynamic objects 03 . . . Examples of static objects are vegetation, buildings and traffic signs. Passenger cars and trucks are shown as examples of dynamic objects. Other possible examples of dynamic objects are pedestrians, cyclists, motorcyclists, athletes and buses.
  • Virtual road users are to be understood as meaning selected dynamic objects that are set up to change their absolute location coordinates within the 3D model VT and whose counterparts in the real world are able to participate in road traffic in accordance with the rules. Possible virtual road users are in particular all the examples of dynamic objects listed above.
  • the virtual Test environment 1 includes agents for controlling the virtual road users.
  • the virtual test environment 1 also includes the virtual test vehicle VE, which moves on a virtual road R in the 3D model VT.
  • the virtual test vehicle VE is characterized in that it includes virtual actuators and virtual sensors S.
  • the virtual actuators are set up to read in control signals from the driver assistance system 6 and to simulate an actuator effect on the virtual test vehicle VE in response to the control signals.
  • the virtual sensors are set up to generate synthetic sensor data depicting the 3D model from a perspective view of a sensor S mounted on the virtual test vehicle VE.
  • the synthetic sensor data can simulate raw data from an imaging sensor, e.g. a camera sensor, a radar sensor, a lidar sensor or an ultrasonic sensor.
  • the synthetic sensor data can also be in the form of an object list listing virtual road users who are located in a sensor field of view FV of the virtual test vehicle VE.
  • the driver assistance system 6 is set up to read out the synthetic sensor data of at least one simulated sensor S, to process it and to take it into account when generating control signals.
  • the driver assistance system 6 thus interacts with the virtual test vehicle VE and its virtual environment in the same way as the driver assistance system 6 would interact with a real vehicle in which it is installed and its environment.
  • the virtual test environment 1 is designed to monitor variable parameters of the virtual test vehicle VE and the virtual road users and to recognize specified traffic situations as game situations based on the variable parameters.
  • the illustration in FIG. 3 shows a convoy situation as a first example of a traffic situation recognizable as a game situation.
  • a first road user 20 drives behind a second road user 21 on the left of two lanes.
  • the second road user 21 is just overtaking you third road user 22.
  • the second road user 21 is moving slower than a target speed of the first road user 20, ie the first road user 20 strives to overtake the second road user 21 Ver.
  • the virtual test environment 1 automatically recognizes the traffic situation as a game situation "convoy game” predefined in the virtual test environment 1 and appoints the first road user 20 to be the first player (player 1) and the second road user 21 to be the second player (player 2).
  • virtual test environment 1 predefined parameter constellation, based on which the virtual test environment 1 recognizes a traffic situation as a convoy game, is:
  • the first road user 20 and the second road user 21 are in the same lane;
  • the second road user 21 is in front of the first road user 20;
  • the target speed of the first road user 20 is higher than the actual speed of the second road user 21;
  • the first road user 20 is in the outer lane or a change of the first road user to a next ßere lane is not possible.
  • a coordinate axis running parallel to the road R is defined in the virtual test environment 1, and each road user on the road R is assigned a position on the coordinate axis. As a result, it can be checked immediately whether the second road user 21 is in front of the first road user 20 .
  • the lanes of the road R are numbered consecutively in the virtual test environment 1, and each road user on the road R is assigned a lane number. This makes it possible to check immediately whether the first road user 20 and the second road user 21 are in the same lane.
  • the virtual test environment 1 leads to a point account for each virtual road user 20, 21, 22, the respective status of which is indicated in the figures in square brackets and is a result of a history of the respective road user in previous game courses.
  • the first player 20 is assigned a first point account, the current status of which is eight points.
  • the second player 21 is assigned a second point account, the current status of which is twelve points.
  • Each player in the platoon game can pursue one of four strategies from a selection of strategies as the game progresses.
  • the selection includes a cooperative strategy (strategy 1), which consists in maintaining a safety distance S from the second player 21 until the second player 21 independently releases the lane.
  • the three remaining strategies are aggressive strategies that allow the first player 20 to run into the second player 21 ("push") in order to force the second player 21 to release the lane.
  • the second player 20 drives up to 15 m (strategy 2), 5m (strategy 3) or 2m (strategy 4) on the first player 21.
  • the selection also includes four strategies for the second player 21: A cooperative strategy (strategy 1) which allows the second player 21 to clear the lane as soon as the first player approaches 15 m. In this strategy, the second player 21 gives in as soon as the first player 20 shows even the slightest aggressiveness.
  • the other strategies are aggressive strategies in which the second player 21 tries to keep his lane while accepting the risk of an accident. Depending on the strategy, he only changes lanes when the first player drives up to 5m (strategy 2) or 2m (strategy 3), or he never releases the lane early (strategy 4).
  • a threshold value table 26 is stored in the virtual test environment, in which upper threshold values for the individual strategies are stored as calculation values for the point accounts.
  • a player is given strategy 1 assigned if the balance of his points account is five or less.
  • Strategy 2 is assigned to a player when their point balance is within the interval of six to 15 points, etc.
  • the threshold "30" for strategy 4 is at the same time a maximum value P max of a player's point balance.
  • the minimum value of the Points account balance is zero A negative account balance is not possible.
  • the virtual test environment 1 assigns strategy 2 to both the first player 20 and the second player 21 in the game situation and controls both players so that they behave in the game situation according to the strategy assigned to them.
  • the first player 20 therefore drives up to a distance of 15 m from the second player 21 .
  • the strategy of the second player 21 only releases the lane when the first player 20 drives up to 5m, the second player 21 keeps the lane and completes the overtaking maneuver properly.
  • a first payout matrix 28a assigned to the column game is stored in the virtual test environment 1, in which, depending on the course of the column game, a first payout value for the first player 20 and a second payout value for the second player 21 are stored in each entry. Specifically, the payout values depend on the first strategy and the second strategy. The first payout value is given before the slash, the second payout value after the slash. Payout values can be positive or negative.
  • the virtual test environment 1 reads the first payout value from the first payout matrix 28a and offsets it against the first point account of the first player 20, and the virtual test environment 1 reads the second payout value from the first payout matrix 28a and offsets it against the second point account of the second player Player 21. Both players followed strategy 2 in the game situation.
  • the virtual test environment 1 deducts a point from the first player 20 from the first point account, and the status of the point account of the first game lers 20 drops from eight to seven.
  • the virtual test environment 1 credits the second player 21 with a point on the second account, and the status of the second account increases from twelve to 13.
  • the virtual test environment 1 ends the game situation and controls the first road user 20 and the second road user 21 again independently of one another through the virtual test environment 1.
  • the new statuses of the first point account and the second point account are retained after the end of the game situation until the first road user 20 or the second road user 21 is again appointed as a player in a game situation.
  • the point system in the virtual test environment 1 outlined in the illustrations is designed in such a way that players behave more aggressively the higher the status of their respective point accounts, whereby successful assertion of one's own interests with little danger to oneself in a game situation with positive credits the points account is rewarded.
  • a high point account balance of a virtual road user mer 20, 21 implies that the virtual road user has had only a few negative experiences in game situations in the recent past and is therefore behaving carelessly.
  • the first player 20 has put himself in danger, albeit slightly, and has not received anything in return. (His strategy of forcing the second player 21 to release the lane early did not work out.) Accordingly, a small point is deducted from his points account.
  • the second player 21 has asserted his interests while accepting a low risk of an accident and has avoided losing time by aborting the overtaking process, and receives a credit to his points account as a reward.
  • a clash between two players who are both pursuing the extreme strategy 4 will be penalized with a point deduction for both players.
  • the point deduction of four points is particularly high because he took a high risk of an accident and did not receive anything in return.
  • the point deduction is less.
  • the behavior of the second player 21 is also one received a high risk of accidents, but in contrast to the first player 20 received an equivalent value by avoiding changing lanes.
  • the behavior of a virtual road user 20, 21, 22 in the simulated road traffic of the virtual test environment 1 can also be outside of game situations, i.e. when the respective road user has not just been appointed a player in a game situation, depending on the status of the points account of the respective road user.
  • a road user who tends to aggressive strategies in game situations due to the status of his points account can also behave aggressively or carelessly outside of game situations.
  • a distance to a traffic light system that is dependent on the status of the points account can be stored within which the road user accelerates when the traffic light changes from green to yellow.
  • the status of the points account can determine the behavior of the road user at a stop sign, for example in such a way that a road user whose point account corresponds to strategy 1 brings his vehicle to a stop in accordance with the rules, a road user whose point account corresponds to strategy 2 or 3 speaks, drives over the stop sign at reduced speed and a road user whose point account balance corresponds to strategy 4 ignores the stop sign.
  • the status of the points account can determine the extent to which the road user complies with speed limits, for example in such a way that a road user whose point account balance corresponds to strategy 1 obeys speed limits, while road users whose point account balance corresponds to strategies 2,
  • the first payout value and the second payout value do not have to be determined by the first payout matrix 28a alone, but can also be subject to other rules as an alternative or in addition.
  • the virtual test environment 1 can be designed to set the status of both the first point account and the second point account to zero or to reduce it by a large amount if the first player 20 actually has a rear-end collision with the second player in the course of the game situation 21 is coming.
  • the virtual test environment 1 can be equipped with an algorithm for collision recognition in order to recognize an overlapping of a bounding box of the first player 20 with a bounding box of the second player 21 .
  • payout values can also be stored for different types of game situations, for example those shown in the following illustrations, which are not exclusively dependent on the strategies assigned in the respective game situation.
  • payout values do not necessarily have to be stored as constant values, but can also be stored as variable values depending on static or variable parameters of the virtual test environment.
  • Both the role of the first player 20 and the role of the second player 21 can also be assigned to the virtual test vehicle VE by the virtual test environment 1—both in convoy play and in other types of game situations, for example those shown in the following figures.
  • the driver assistance system 6 is thus confronted with a large number of game situations and different strategies of virtual road users 20, 21. If the virtual test vehicle VE is a player in a game situation, however, the driver assistance system 6 can also control the virtual test vehicle VE in the game situation and in this way influence the course of the game situation.
  • Such a confrontation can also happen indirectly, without the virtual test vehicle VE being designated as a player.
  • the virtual test vehicle VE can be forced to perform an emergency braking maneuver or an evasive maneuver because the second player 21 unexpectedly changes lanes in a column game in which the virtual test vehicle VE is not involved as a player.
  • this is virtual Test vehicle VE, without being involved as a player in the convoy game, is forced to perform an emergency braking maneuver or an evasive maneuver because the convoy game causes the first player 20 to have a rear-end collision with the second player 21 .
  • the virtual test environment 1 can be designed to simulate accidents in a detailed and physically realistic manner, for example taking into account the force of a collision, subsequent collisions and evasive or braking maneuvers by other virtual road users.
  • the threshold value table 26 is converted into a modified threshold value table 27 in which a lower threshold value than in the original threshold value table 26 is stored for each strategy.
  • the threshold values can be changed directly using the operating software.
  • the threshold table 26 and the modified threshold table 27 are predefined and assigned different degrees of difficulty to the virtual test environment 1, which can be selected using the operating software.
  • the first payout matrix 28a is converted into a modified payout matrix that rewards players with more positive payout values than the original first payout matrix 28a or, in general terms, through their payoff values encourage players to adopt an aggressive strategy more than the original first payoff matrix 28a.
  • Figure 4 depicts an alternative embodiment of the roster game with a second payoff matrix 28b in which the choice of strategies for both players includes only two strategies, one cooperative and one aggressive respectively.
  • the first player 20 is assigned the cooperative strategy, he maintains a predefined safety distance S, which can amount to two seconds of driving the first player 20, for example.
  • the aggressive strategy is assigned to the first player 20, the first player 20 drives up to a distance D on the second player 21 in order to force the second player 21 to clear the lane.
  • the cooperative strategy is assigned to the second player 21, he only keeps the lane if the first player 20 also behaves cooperatively, and releases the lane when the first player 20 drives up.
  • the aggressive strategy is assigned to the second player 21, he definitely does not release the lane prematurely.
  • the distance D in each column game is determined by a formula 29, which allows the first player 20 to approach the second player 21 all the closer, the higher the score of the first player 20 is.
  • S is the safety distance in meters
  • P is the point account balance of the first player 20
  • P ma is the maximum value of the point accounts
  • P koop is the threshold value of the cooperative strategy stored in the threshold table 26 or in the modified threshold table 27.
  • the virtual test environment can be designed to recognize a number of different traffic situations as different game situations, with separate selections of strategies assigned to the respective game situation being stored in the virtual test environment 1 for each game situation. Furthermore, a separate payout matrix assigned to the respective game situation is stored in the virtual test environment 1 for each game situation. The steps previously carried out for the column game are carried out analogously for all other game situations.
  • the virtual test environment can be configured to each of the virtual road users, especially for the virtual Test vehicle VE to run multiple point accounts in parallel, each point account of a virtual road user is assigned to a game situation.
  • the virtual test environment 1 can also be designed to keep only one point account for each virtual road user, in particular also the virtual test vehicle VE, which is not assigned exclusively to any game situation.
  • a separate threshold value table 26 assigned to the respective game situation can be stored in the virtual test environment 1 for each game situation. In the virtual test environment, only one threshold table can be stored, which is not assigned exclusively to any game situation.
  • the illustration in FIG. 5 shows a turning situation as a second example of a game situation.
  • the first road user 20 strives to turn onto the road R on which the second road user 21 is approaching and has the right of way over the first road user 21 .
  • the virtual test environment 1 recognizes the traffic situation as a game situation "right of way game” and appoints the first road user 20 to be the first player and the second road user 21 to be the second player.
  • the first road user 20 is at a point towards which the second road user 21 is moving;
  • the distance between the first road user 20 and the second road user on the same axis falls below a certain threshold value, for example 150 m; - the first road user 20 is at the threshold of the road R on which the second road user 21 is moving, but is not yet on said road R;
  • the target lane of the first road user 20 is the lane in which the second road user 21 is moving.
  • the choice of strategies includes four strategies for each player, one cooperative and three aggressive.
  • the cooperative strategy of the first player 20 is to respect the right of way of the second player 21, ie only turn onto the street R after the second player 21 has passed the first player 20 (strategy 1).
  • the first player 20 takes the right of way from the second player 21, ie turns into the street R before the second player 21 has passed the first player 20.
  • the first player 20 only drives off when the second player 21 has approached the first player 20 to a certain distance, namely up to 50m (strategy 2), 25m (strategy 3) or 15m (strategy 4).
  • the second player 21's cooperative strategy (strategy 1) is to slow down when the first player 20 gives way to him at 50m distance or less, to give way to the first player 20 and safely put the first player 20 in to let the lane driven by the second player merge.
  • the second player 21 reduces his speed only if the first player 20 starts at 25m or less (strategy 2), at 15m or less (strategy 3), or not at all (strategy 4).
  • the strategy 4 is assigned to the second player 21, he will in no case perform a braking maneuver and will maintain his speed, regardless of how close in front of him the first player 20 gives him the right of way.
  • the threshold table 26 is exemplary the same threshold table that is also used for the tableau game. Alternatively, of course, a separate threshold value table assigned to the respective game situation can also be stored for each game situation.
  • the balance of the points account of the first player 20 is 22 points.
  • the virtual test environment 1 therefore assigns the strategy 3 to the first player 20 as the first strategy.
  • the balance of the second player's account is three points.
  • the virtual test environment therefore assigns strategy 1 to the second player as the second strategy.
  • the virtual test environment 1 controls the two players in such a way that the first player 20 lets the second player 21 approach within 25 m and then drives off to give the second player the right of way, and the second player 21 performs a braking maneuver to avoid the first Allow player 20 ahead.
  • the virtual test environment 1 then consults a third payout matrix 28c associated with the previous game, credits the first player 20 with a point on his points account, leaves the points account of the second player 21 unchanged and ends the game situation.
  • the virtual test environment recognizes the traffic situation as a "merging game” game situation and appoints the first road user 20 as the first player and the second road user 21 as the second player.
  • the predefined parameter constellation by means of which the virtual test environment 1 recognizes a traffic situation as a threading game, are:
  • the second road user 21 is one lane further to the left than the first road user 20;
  • the first road user 20 is in the direction of travel further ahead than the second road user 21; - The distance between the first road user 20 and the second road user 21 falls below a threshold value, for example 150 m;
  • the third road user 22 is located behind the first Ver road user 21.
  • the game begins with the second player 21 driving up to a distance L, the amount of which depends on his strategy, onto the third road user 22, in other words leaving a gap of length L to the vehicle in front, into which the first Player 20 can try to thread.
  • the selection of strategies includes four strategies for each player, one cooperative and three aggressive.
  • the cooperative strategy (strategy 1) of the first player 20 is to only thread into the gap between the first player 21 and the third road user 22 if the distance L is at least the safety distance S of the second player 21 to the third road user 22 is equivalent to.
  • the first player 20 threads in when the distance L is 25m or more (strategy 2),
  • the cooperative strategy (strategy 1) of the second player 21 consists in maintaining a safe distance from the third road user 22 in order to enable the first player to safely thread into the gap.
  • the second player drives up to 25 m (strategy 2), 10 m (strategy 3), or 5 m on the third road user 22 in order to prevent the first player 20 from merging into the gap.
  • the balance of the first player 20 points account is 21 points.
  • the virtual test environment 1 therefore assigns the strategy 2 to the first player 20 as the first strategy.
  • the status of the second point account of the second player 21 is 27 points.
  • the virtual test environment 1 therefore assigns the strategy 4 to the second player 21 .
  • the virtual test environment controls, according to the assigned strategies, the second player 21 in such a way that he drives up to 5m on the third road user 22, and controls the first player 20 in such a way that he does not change lanes because the distance L is less than 25m.
  • the virtual test environment consults a fourth payout matrix 28d assigned to the threading game, deducts a point from the first point account for the first player 20, credits the second player 21 with a point on the second point account and ends the game situation.
  • FIG. 7 shows a crossing situation as a fourth example of a game situation, in which the first road user 20, for example a pedestrian, tries to cross a road R on which the second road user 21 is moving and has the right of way over the first road user 20.
  • the virtual test environment recognizes the traffic situation as a "crossing game” game situation.
  • the crossing game differs from the right-of-way game from FIG turn onto them.
  • the strategies available to the first and second players are defined analogously to the strategies of the right-of-way game, and the constellation of parameters used by the virtual test environment 1 to recognize a traffic situation as an intersection game are identical to the parameter constellation of the right-of-way game, apart from the fact that the destination of the first road user 20 is either the other side of the road or a lane that branches off on the opposite side of the road R.
  • the score of the first point account of the first player 20 is twelve points.
  • the virtual test environment 1 therefore assigns the strategy 2 to the first player 20 as the first strategy.
  • the score of the second player's 21 points account is eight points.
  • the virtual test environment 1 therefore also assigns strategy 2 to the second player 21 as the second strategy.
  • the virtual test environment controls the first player 20 and the second player 21 in such a way that the first player crosses the street R as soon as the second player 21 is the first th player has approached to 50m, and the second player 21 maintains his speed, ie does not let the first player 20 ahead.
  • the virtual test environment consults a fifth payoff matrix 28e associated with the crossing game, credits the first player 20 with a point in the first account, credits the second player with a point in the second account, and ends the game situation.
  • FIG. 8 outlines an embodiment of the virtual test environment 1, in which a moving reference environment 31 of the virtual test vehicle VE is defined.
  • the moving reference environment 31 moves with the virtual test vehicle VE in such a way that the position of the virtual test vehicle VE within the moving reference environment 21 remains unchanged.
  • the virtual test environment 1 is populated with virtual road users only within the boundaries of the reference environment 31 that is moving along. This measure serves to reduce the computing effort for simulating the virtual test environment 1.
  • the virtual test environment 1 is designed to add and remove virtual road users at the borders of the reference environment 31 moving with the virtual test environment 1 .
  • the figure shows how a fourth road user 32 and a fifth road user 33 are newly created at a boundary of the moving reference environment 31 , i.e. the virtual test environment 1 is added, in order to then move into the moving reference environment 31 .
  • a sixth road user 34 has reached the limit of the moving reference environment 31 when leaving it and is withdrawn from the virtual test environment 1 .
  • the dimensions of the moving reference environment 31 are significantly smaller than the dimensions of the virtual test environment 1 (shown only partially), but preferably large enough to prevent the addition and removal of virtual road users at the boundaries of the moving reference environment 31 in front of the driver assistance system 6 - gen. If the virtual test vehicle VE is assigned a sensor field of view FV with a limited range, then the dimensions of the reference environment 31 that is moved along are preferably selected such that the reference environment 31 that is moved along includes the sensor field of view FV completely. In this way, the driver assistance system 6 is given the illusion, in a resource-saving manner, of moving in a densely populated test environment.
  • the virtual test environment 1 includes a virtual memory 30 configured as a FIFO for storing points accounts of road users after they have been withdrawn from the virtual test environment 1. Each time a road user is withdrawn, the virtual test environment 1 writes the status of the points account of the respective withdrawn road user top position in the memory 30. As an example, the points account balance of eight points of the sixth traffic participant 34 is transferred to the top position in the memory 30 in the figure.
  • the virtual test environment 1 assigns a new points account to the newly added road user, transfers the points account balance stored in the bottom position of memory 30 to the points account of the newly added road user and then removes the transferred points account balance from memory 30
  • a points account balance of two points stored in the memory 30 is transferred to the points account of the fourth road user 32 in the figure, and a points account balance of 15 points is transferred to the points account of the fifth road user 33 . Both points accounts are then deleted from memory 30.
  • At the bottom of the memory 30 is now a point account status of four points to be transferred to the point account of the next newly created road user.
  • the total number of points accounts stored in the virtual test environment 1 is preferably large enough to be able to allocate a points account to each virtual road user at any time.
  • each virtual road user inherits an old points account from another virtual road user who was previously withdrawn from the virtual test environment.
  • the virtual test vehicle VE is thus faced with a constant number of potential players, corresponding to the total number of points accounts in the virtual test environment.

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Abstract

Virtuelle Testumgebung für ein Fahrassistenzsystem, in der virtuelle Verkehrsteilnehmer auf spieltheoretischer Grundlage simuliert werden. Jedem Verkehrsteilnehmer ist ein Punktekonto zugeordnet. Die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, in der virtuellen Testumgebung zumindest eine vorgegebene Verkehrssituation, an der ein erster und ein zweiter Verkehrsteilnehmer beteiligt sind, als eine Spielsituation zu erkennen, den ersten Verkehrsteilnehmer zu einem ersten Spieler zu ernennen und den zweiten Spieler zu einem zweiten Spieler zu ernennen. In der virtuellen Testumgebung ist eine der Spielsituation zugeordnete Auszahlungsmatrix hinterlegt. Die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, beiden Spielern, abhängig vom Stand ihres jeweiligen Punktekontos, in der Spielsituation eine Strategie aus einer Auswahl von Strategien zuzuordnen und beide Spieler in der Spielsituation so anzusteuern, dass sie sich gemäß ihrer jeweils zugeordneten Strategie verhalten. Die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, für den ersten Spieler und den zweiten Spieler jeweils einen vom Verlauf der Spielsituation abhängigen Auszahlungswert aus der Auszahlungsmatrix auszulesen und mit dem Punktekonto des jeweiligen Spielers zu verrechnen. Die virtuelle Testumgebung umfasst ein virtuelles Testfahrzeug und eine logische Schnittstelle zur Ansteuerung des virtuellen Testfahrzeugs durch ein Fahrassistenzsystem. Die virtuelle Testumgebung umfasst außerdem eine Programmierschnittstelle zur Änderung der Auszahlungsmatrix oder zur Änderung zumindest eines Verrechnungswerts für die Punktekonten, der die Zuordnung einer Strategie an den ersten Spieler und den zweiten Spieler beeinflusst. Mittels der Programmierschnittstelle ist durch Beeinflussung der Zuordnung von Strategien ein Schwierigkeitsgrad der virtuellen Testumgebung für das Fahrassistenzsystem beeinflussbar.

Description

Virtuelle Testumgebung für ein Fahrassistenzsystem mit spieltheoretisch modellierten Verkehrsteilnehmern
Die Erfindung betrifft Verkehrssimulation und virtuelles Testen von Fahras sistenzsystemen.
Auf dem Endkundenmarkt sind bereits heute Automobile der Automatisie rungsstufe 2 (teilautomatisiertes Fahren) erhältlich, die durch geeignete Sensorik wie Radar, Lidar oder Kamera ihre Umgebung erfassen und aktiv in das Fahrverhalten eingreifen, um z.B. im Kolonnenverkehr automatisch einen vorgegebenen Abstand zum Vordermann einzuhalten, bei der Einhal tung einer Spur zu assistieren oder bei Bedarf eine Notbremsung durchzu führen. Eine Markteinführung von Automobilen der Automatisierungsstufe 3 (hochautomatisiertes Fahren) ist von der Industrie derzeit angestrebt.
Ein Fahrer eines derartigen Fahrzeugs kann während der Fahrt für längere Zeit die Hände vom Lenkrad nehmen und die Lenkung seines Fahrzeugs dem Fahrzeug überlassen. Fahrzeuge der Automatisierungsstufe 5 (auto nomes Fahren) existieren als experimentelle Prototypen.
Seit vielen Jahren ist es üblich, bei der Entwicklung von Fahrassistenzsys temen auf virtuelle Testumgebungen zurückzugreifen, die dem Fahrassis tenzsystem in einer virtuellen Umwelt einen Einsatz im Feld Vortäuschen. Die virtuelle Testumgebung ist eine realistische computerimplementierte Simulation, die ein virtuelles Testfahrzeug und eine simulierte Umwelt des Testfahrzeugs umfasst, die einer typischen realen Einsatzumgebung eines zu testenden Fahrassistenzsystems nachgebildet ist und je nach Bedarf mit statischen oder dynamischen Objekten aufgefüllt ist. Die virtuelle Testum gebung umfasst außerdem eine logische Schnittstelle zur Ansteuerung des virtuellen Testfahrzeugs durch das Fahrassistenzsystem. Das Fahrassis tenzsystem steuert dazu virtuelle Aktoren in dem virtuellen Testfahrzeug auf die gleiche Weise an, wie es in einem Feldtest echte Aktoren in einem echten Testfahrzeug ansteuern würde, und ist auf diese Weise gefahrlos und auf reproduzierbare Weise testbar. Die virtuelle Testumgebung kann auch ausgestaltet sein, von virtuellen Sensoren des virtuellen Testfahr zeugs erzeugte synthetische Sensordaten in Sensordateneingänge des Fahrassistenzsystems einzuspeisen. Die synthetischen Sensordaten kön nen insbesondere simulierte Objektlisten oder synthetische Rohdaten eines bildgebenden Sensors, beispielsweise eines Radarsensors, eines Lidar- sensors, eines Ultraschallsensors oder eines Kamerasensors, sein. Der Prüfling, d.h. das unter Test stehende Fahrassistenzsystem, kann unter schiedlich ausgestaltet sein, ist im Normalfall aber zumindest logisch von der virtuellen Testumgebung getrennt und von dieser autonom. Die virtu elle Testumgebung umfasst also eine generische logische Schnittstelle für den Datenaustausch mit dem Prüfling, aber der Prüfling ist nicht in die vir tuelle Testumgebung integriert und unmittelbar durch einen anderen Prüf ling ersetzbar. Das Fahrassistenzsystem kann als unkompilierte Pro grammlogik ausgestaltet sein, z.B. als Simulink-Modell (Model in the Loop), als kompilierter Binärcode (Software in the Loop), es kann als Bi närcode auf einem separaten und für den Feldeinsatz in einem Automobil vorgesehenen Prozessor hinterlegt sein (Processor in the Loop), oder es kann als Binärcode auf einem autonom arbeitenden und für den Feldein satz in einem Automobil vorgesehenen Steuergerät hinterlegt sein (Hard ware in the Loop).
Die Komplexität der Daten, die ein in einem automatisierten Automobil verbautes bilderfassendes Fahrassistenzsystem verarbeiten muss, ist in ei nem Versuchsaufbau auf einer Prüfstrecke nicht nachbildbar. Derartige Systeme werden unter realitätsnahen, stochastischen Bedingungen getes tet, um auch unvorhergesehene Testfälle abzudecken. Ein naheliegender und im Stand der Technik praktizierter Ansatz dazu ist der Feldtest im ech ten Straßenverkehr. Zur hinreichenden Validierung eines hochautomati sierten Fahrassistenzsystems sind hierbei aber Millionen von Testkilome tern nötig, um eine statistische Aussage über die Sicherheit und Zuverläs sigkeit des Prüflings zu erhalten. Der Grund ist, dass kritische Situationen, die das Assistenzsystem an seine Grenzen bringen, in der Realität selten sind. Weitere Probleme sind die schwierige Reproduzierbarkeit besagter kritischer Situationen sowie der Sicherheitsaspekt. Ein Versagen des Prüf lings kann im realen Straßenverkehr schwerwiegende Folgen bis hin zum Tod von Unfallbeteiligten haben.
Aus diesen Gründen ist es wünschenswert, den Test von Fahrassistenzsys temen für automatisiertes Fahren weitestmöglich in die virtuelle Welt zu verlagern. Zu diesem Zweck wurde das Konzept des randomisierten virtu ellen Testens entwickelt. Statt auf klassische Weise eine bestimmte Ver kehrssituation virtuell nachzubilden, bewegt sich das virtuelle Testfahrzeug in einer großen virtuellen Testumgebung, beispielsweise in einem ganzen virtuellen Stadtviertel oder auf einer vollständigen virtuellen interstädti schen Straße, gemeinsam mit einer Vielzahl virtueller Verkehrsteilnehmer. Die virtuellen Verkehrsteilnehmer bewegen sich stochastisch in der virtuel len Testumgebung, sodass zu Beginn einer Testfahrt in der virtuellen Te stumgebung noch nicht vorhersagbar ist, welchen Situationen der Prüfling ausgesetzt sein wird. In einer derartigen virtuellen Testumgebung ist es möglich, die zeitliche Dichte kritischer Situationen durch Beeinflussung des Verhaltens der virtuellen Verkehrsteilnehmer zu erhöhen.
Der Stand der Technik setzt dem virtuellen Testen auf dem Feld des auto matisierten Fahrens allerdings noch Grenzen. Virtuelle Testumgebungen weisen noch nicht die nötige Realitätsnähe auf, um allein verlässliche Aus sagen über die Einsatztauglichkeit eines Prüflings im realen Straßenver kehr zu liefern. Eine Herausforderung ist die Modellierung menschenähnli chen Verhaltens der virtuellen Verkehrsteilnehmer. In dem bei der Anmel derin erhältlichen Testwerkzeug ASM Traffic zur Simulation von Verkehrs teilnehmern ist das Verhalten der Verkehrsteilnehmer gegenwärtig durch feste Regeln modelliert. Gleichartige Verkehrsteilnehmer, die sich automa tisiert bewegen, verhalten sich also grundsätzlich gleich und genau vorher sehbar. Regelverstöße oder gefährliches Verhalten kommen nicht vor, so fern sie nicht durch Ansteuerung eines Verkehrsteilnehmers gezielt nach gestellt werden. Ein hochautomatisiertes Fahrassistenzsystem, das nur un ter solchen Idealbedingungen getestet wurde, ist für den Einsatz auf der Straße nicht hinreichend validiert. Im Stand der Technik ist es auch bekannt, zur Modellierung menschenähn lichen Fahrverhaltens virtuelle Verkehrsteilnehmer durch neuronale Netze anzusteuern, die zur Nachstellung typisch menschlichen Fahrverhaltens trainiert sind. Dieser Ansatz ist beispielsweise in dem Aufsatz „Artificial neural network modeling of driver handling behavior in a driver-vehicle- environment System" (Y. Lin, P. Tang und W. J. Zhang, International Jour nal of Vehicle Design 37(1), 2005) offenbart. Nachteile dieses Ansatzes sind der hohe Aufwand und die benötigte große Datenbasis zum Training eines neuronalen Netzes sowie dessen geringe Flexibilität nach Abschluss des Trainings. Nach einer bestandenen Probefahrt in der virtuellen Te stumgebung kann es zum Beispiel erwünscht sein, durch häufigeres regel widriges bzw. unachtsames Verhalten virtueller Verkehrsteilnehmer den Schwierigkeitsgrad für den Prüfling zu erhöhen. Das Verhalten eines aus trainierten neuronalen Netzes ist aber nicht mehr auf einfache Weise än derbar. Davon abgesehen ist das Verhalten eines derartigen neuronalen Netzes zwar möglicherweise diverser und menschenähnlicher als ein expli zites Regelwerk für das Verhalten eines virtuellen Verkehrsteilnehmers, aber letztlich ebenso reproduzierbar und vorhersehbar.
In einer durch feste Regeln modellierten Umgebung ist eine Erhöhung des Schwierigkeitsgrads zwar möglich, nämlich durch Neuparametrierung der Ansteuerung der anderen Verkehrsteilnehmer, aber wegen der typischer weise großen Anzahl von Parametern nur unter hohem Aufwand. Außer dem bleibt das Problem der Vorhersagbarkeit auch nach der Neuparamet rierung bestehen.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine virtuelle Te stumgebung für ein Fahrassistenzsystem vorzustellen, in der das Fahrver halten der virtuellen Verkehrsteilnehmer unvorhersehbar, menschenähn lich und auf leicht beeinflussbare Weise modelliert ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine spieltheoretische Modellierung der virtu ellen Verkehrsteilnehmer gemäß der nachfolgenden Beschreibung vorge schlagen. Aus dem Fachaufsatz „Traffic Games: Modeling Freeway Traffic with Game Theory" (Luis E. Cortes- Berrueco et al., PLOS ONE, 2016) ist bekannt, dass Straßenverkehr grundsätzlich spieltheoretisch modellierbar ist. Die Autoren modellieren den Spurwechsel auf einer mehrspurigen Straße als Spiel, und die von einem Spieler gewählte Strategie ist von den vergange nen Erfahrungen des Spielers abhängig.
Die Erfindung ist eine virtuelle Testumgebung für ein Fahrassistenzsystem. Die virtuelle Testumgebung umfasst eine virtuelle Straße, die auch Teil ei nes virtuellen Straßennetzes sein kann, und eine Vielzahl virtueller Ver kehrsteilnehmer. Jedem der virtuellen Verkehrsteilnehmer ist ein Punkte konto zugeordnet, über das die virtuelle Testumgebung automatisch Buch führt. Die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, in der virtuellen Te stumgebung zumindest eine vorgegebene Verkehrssituation, an der ein erster Verkehrsteilnehmer mit einem ersten Punktekonto und ein zweiter Verkehrsteilnehmer mit einem zweiten Punktekonto beteiligt sind, als eine Spielsituation zu erkennen, den ersten Verkehrsteilnehmer zu einem ers ten Spieler in der Spielsituation zu ernennen und den zweiten Verkehrsteil nehmer zu einem zweiten Spieler in der Spielsituation zu ernennen.
Eine Spielsituation ist als eine vorgegebene Verkehrssituation zu verste hen, die bei ihrem Auftreten als Spiel im Sinne des Fachbegriffs aus der Spieltheorie modelliert wird, d.h. als eine Situation mit zumindest zwei Teilnehmern, die beide anstreben, in der Situation ihre eigenen Interessen durchzusetzen und dafür unterschiedliche Strategien zur Auswahl haben, ohne im Voraus zu wissen, welche Strategie der jeweils andere Teilnehmer einsetzen wird. Beispiele für als Spielsituation erkennbare Verkehrssituati onen sind:
- eine Abbiegesituation, in der der erste Verkehrsteilnehmer anstrebt, in eine Straße abzubiegen, auf der sich der zweite Verkehrsteilnehmer bewegt und Vorfahrt gegenüber dem ersten Verkehrsteilnehmer hat;
- eine Einfädelsituation, in der der erste Verkehrsteilnehmer anstrebt, auf eine vom zweiten Verkehrsteilnehmer befahrene Fahrspur zu wechseln; - eine Kolonnensituation, in der der erste Verkehrsteilnehmer hinter dem zweiten Verkehrsteilnehmer auf einer Fahrspur fährt und anstrebt, den zwei ten Verkehrsteilnehmer zu überholen; und
- eine Kreuzungssituation, in der der erste Verkehrsteilnehmer anstrebt, eine Straße zu überqueren, auf der sich der zweite Verkehrsteilnehmer bewegt und Vorfahrt gegenüber dem ersten Verkehrsteilnehmer hat. In der virtuellen Testumgebung ist außerdem eine der Spielsituation zuge ordnete Auszahlungsmatrix hinterlegt. Eine Auszahlungsmatrix ist als eine tabellarische Übersicht zu verstehen, aus der sowohl für den ersten Spieler als auch für den zweiten Spieler ein vom Verlauf der Spielsituation abhän giger Auszahlungswert, d.h. ein Punktegewinn bzw. ein Punkteverlust nach Abschluss der Spielsituation, auslesbar ist. Bevorzugt ist dabei, gemäß dem in der Spieltheorie verwendeten Fachbegriff der Auszahlungsmatrix, der Verlauf des Spiels durch die vom ersten Spieler und vom zweiten Spie ler gewählten Strategien abhängig, d.h. der Auszahlungswert sowohl für den ersten Spieler als auch für den zweiten Spieler ist davon abhängig, welche Strategie der erste Spieler und welche Strategie der zweite Spieler für die Spielsituation gewählt haben.
In der virtuellen Testumgebung ist weiterhin eine Auswahl von Strategien für ein Verhalten in der Spielsituation hinterlegt. Die virtuelle Testumge bung ist ausgestaltet, dem ersten Spieler in der Spielsituation eine erste Strategie aus der Auswahl von Strategien zuzuordnen und dem zweiten Spieler in der Spielsituation eine zweite Strategie aus der Auswahl von Strategien zuzuordnen, wobei die erste Strategie und die zweite Strategie identisch oder unterschiedlich sein können. Dabei ist die Auswahl der ers ten Strategie vom Stand des ersten Punktekontos und die Auswahl der zweiten Strategie vom Stand des zweiten Punktekontos abhängig.
Die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, den ersten Spieler derart an zusteuern, dass der erste Spieler sich in der Spielsituation gemäß der ers ten Strategie verhält, und den zweiten Spieler derart anzusteuern, dass der zweite Spieler sich in der Spielsituation gemäß der zweiten Strategie verhält. Die virtuelle Testumgebung ist weiterhin ausgestaltet, aus der Auszahlungsmatrix einen für den Verlauf der Spielsituation vorgesehenen ersten Auszahlungswert für den ersten Spieler auszulesen und mit dem ersten Punktekonto zu verrechnen, und aus der Auszahlungsmatrix einen für den Verlauf der Spielsituation vorgesehenen zweiten Auszahlungswert für den zweiten Spieler auszulesen und mit dem zweiten Punktekonto zu verrechnen.
Beide Spieler verlassen also die Spielsituation im Allgemeinen mit einem veränderten Stand ihres jeweiligen Punktekontos, wobei der Stand des Punktekontos die Auswahl einer Strategie eines Spielers beeinflusst. Die von einem virtuellen Verkehrsteilnehmer gewählte Strategie ist damit ab hängig von seinen individuellen, in vergangenen Spielen gemachten Erfah rungen. Ist die virtuelle Testumgebung beispielsweise derart eingerichtet, dass ein hoher Stand des Punktekontos positiv konnotiert ist, weil ein für einen gegebenen Spieler erfolgreicher Verlauf einer Spielsituation mit ei nem hohen positiven Auszahlungswert belohnt wird, dann kann ein hoher Stand seines Punktekontos einen Spieler veranlassen, eine aggressive und somit unvorsichtige Strategie zu wählen, während ein niedriger Stand den Spieler zur Wahl einer vorsichtigen, kooperativen Strategie veranlasst. Ein Verkehrsteilnehmer, dessen Stand seines Punktekontos hoch ist, wäre in dieser Ausgestaltung ein Verkehrsteilnehmer, der in jüngerer Zeit wenige schlechte Erfahrungen im Straßenverkehr gemacht hat und deshalb zu ei ner unvorsichtigen Fahrweise neigt. Nach einer gewissen Einschwingzeit ist zu erwarten, dass sich in der virtuellen Testumgebung unter den virtuellen Verkehrsteilnehmern ein Gleichgewicht von Strategien einstellt. Unter den virtuellen Verkehrsteilnehmern sind dann die in der Auswahl vorgehaltenen Strategien in einem bestimmten, durch die Parametrierung der virtuellen Testumgebung beeinflussbaren Verhältnis vorzufinden. Welche Strategie ein gegebener Verkehrsteilnehmer aber in einer Spielsituation verfolgen wird, ob er sich beispielsweise kooperativ oder aggressiv verhalten wird, ist nicht vorhersehbar. Ein Punktekonto kann dabei in einer Ausgestaltung der Erfindung als abs traktes Maß für eine Zufriedenheit des virtuellen Verkehrsteilnehmers, dem das Punktekonto zugeordnet ist, verstanden werden, wobei ein für den Verkehrsteilnehmer zufriedenstellender Verlauf einer Spielsituation mit ei nem positiven Auszahlungswert für den Verkehrsteilnehmer belohnt wird.
In einer anderen Ausgestaltung kann ein Punktekonto im übertragenen Sinne als ein abstraktes Zeitkonto betrachtet werden, wobei ein hoher Stand des Punktekontos eine hohe Zeitersparnis impliziert, ein für einen Spieler zeitsparender Verlauf einer Spielsituation mit einem positiven Aus zahlungswert für den Verkehrsteilnehmer belohnt wird und ein für den Spieler zeitraubender Verlauf mit einem negativen Auszahlungswert be straft wird. Dabei muss der Auszahlungswert keineswegs auf einer objekti ven Zeitmessung beruhen, sondern kann auch eine subjektiv gefühlte Zeit ersparnis bzw. einen subjektiv gefühlten Zeitverlust für den Spieler wider spiegeln.
Die virtuelle Testumgebung umfasst, neben der Vielzahl virtueller Ver kehrsteilnehmer, auch ein virtuelles Testfahrzeug. Das virtuelle Testfahr zeug zeichnet sich gegenüber den virtuellen Verkehrsteilnehmern dadurch aus, dass es nicht oder nicht allein von der virtuellen Testumgebung ange steuert wird, sondern zumindest zeitweise von einer logisch außerhalb der virtuellen Testumgebung angeordneten Instanz. Die virtuelle Testumge bung umfasst zu diesem Zweck eine logische Schnittstelle zur Ansteuerung des virtuellen Testfahrzeugs. Anhand der logischen Schnittstelle ist das vir tuelle Testfahrzeug von einem unter Test stehenden Fahrassistenzsystem ansteuerbar. Das schließt keinesfalls aus, dass neben dem Fahrassistenz system auch die virtuelle Testumgebung das Fahrzeug ansteuert. Insbe sondere wenn das Fahrassistenzsystem dafür eingerichtet ist, nur vorüber gehend oder in besonderen Verkehrssituationen das virtuelle Testfahrzeug anzusteuern, kann die virtuelle Testumgebung das virtuelle Testfahrzeug auf analoge Weise ansteuern wie ein realer Fahrer ein reales mit dem Fahrassistenzsystem ausgestattetes Fahrzeug, wobei im Normalfall Steuer signale des Testsystems Vorrang vor Steuersignalen der virtuellen Testum- gebung haben. Ist das Fahrassistenzsystem beispielsweise ein Not bremsassistent, kann das Fahrassistenzsystem das virtuelle Testfahrzeug bremsen, ohne dass die virtuelle Testumgebung einen Bremsvorgang des virtuellen Testfahrzeugs initiiert hat.
Das virtuelle Testfahrzeug kann ebenso wie ein virtueller Verkehrsteilneh mer zu einem Spieler in einer Spielsituation werden, wobei die Ansteue rung des virtuellen Testfahrzeugs auch in der Spielsituation unverändert auch über die logische Schnittstelle erfolgt, sofern das Fahrassistenzsys tem in die Steuerung des virtuellen Testfahrzeugs eingreift. Der virtuelle Verkehrsteilnehmer, der in der Spielsituation der Gegenspieler des virtuel len Testfahrzeugs ist, verhält sich in der Spielsituation gegenüber dem vir tuellen Testfahrzeug so, als wäre das virtuelle Testfahrzeug einer der vir tuellen Verkehrsteilnehmer. In der Spielsituation ist also testbar, ob das Fahrassistenzsystem die Spielsituation bzw. das Verhalten des Gegenspie lers in der Spielsituation zufriedenstellend meistert.
Die Punktekonten sind bevorzugt für das Fahrassistenzsystem nicht ein sehbar.
Die Ansteuerung des virtuellen Testfahrzeugs durch die virtuelle Testum gebung ist auf vielerlei Weise ausgestaltbar. In einer Ausgestaltung behan delt die virtuelle Testumgebung das virtuelle Testfahrzeug wie einen virtu ellen Verkehrsteilnehmer, führt insbesondere ein Punktekonto des virtuel len Testfahrzeugs und ordnet dem virtuellen Testfahrzeug auf gleiche Weise wie den virtuellen Verkehrsteilnehmern in einer Spielsituation eine Strategie zu. In einer anderen Ausgestaltung umfasst die virtuelle Testum gebung einen exklusiven Agenten zur Ansteuerung des virtuellen Testfahr zeugs, sodass dessen Ansteuerung unabhängig von der Ansteuerung der virtuellen Verkehrsteilnehmer ist und eigenen Regeln folgen kann. In wie derum einer anderen Ausgestaltung findet keine Ansteuerung des virtuel len Testfahrzeugs durch die virtuelle Testumgebung statt, und die Ansteu erung des virtuellen Testfahrzeugs geschieht vollständig und dauerhaft über die logische Schnittstelle. In dieser Ausgestaltung kann das virtuelle Testfahrzeug beispielsweise von einem menschlichen Testfahrer in einem Fahrsimulator angesteuert sein oder von einem Fahrassistenzsystem, das für eine autonome Steuerung eines Fahrzeugs ausgestaltet ist.
Die virtuelle Testumgebung umfasst schlussendlich auch eine Program mierschnittstelle, mittels derer die Auszahlungsmatrix und/oder ein die Zu ordnung der ersten Strategie und der zweiten Strategie beeinflussender Verrechnungswert für die Punktekonten änderbar ist. Der Verrechnungs wert kann insbesondere ein globaler Schwellwert für die Punktekonten sein, dessen Überschreitung auf einem Punktekonto die virtuelle Testum gebung zu einem Wechsel der Strategie des virtuellen Verkehrsteilneh mers, dem das Punktekonto zugeordnet ist, veranlasst. In einer anderen Ausgestaltung ist die virtuelle Testumgebung ausgestaltet, die erste Stra tegie und die zweite Strategie zufällig auszuwählen, wobei jeweils die Wahrscheinlichkeit für die Auswahl einer gegebenen Strategie durch eine Formel gegeben sind, in der der Stand des Punktekontos und der Verrech nungswert miteinander verrechnet werden, sodass anhand des Verrech nungswertes die Wahrscheinlichkeit zur Zuordnung einer gegebenen Stra tegie an den ersten Spieler bzw. den zweiten Spieler beeinflussbar ist.
Durch Beeinflussung der Zuordnung von Strategien an virtuelle Verkehrs teilnehmer in einer Spielsituation ist anhand der Programmierschnittstelle demnach, durch Änderung weniger Parameter, insbesondere eines einzi gen Parameters, ein Schwierigkeitsgrad der virtuellen Testumgebung für das Fahrassistenzsystem einstellbar. Insbesondere ist mittels der Program mierschnittstelle der Anteil an sich aggressiv oder regelwidrig verhaltenden Verkehrsteilnehmern in der virtuellen Testumgebung änderbar. Durch Än derung der Auszahlungsmatrix oder des Verrechnungswerts ändert sich das Gleichgewicht der in der virtuellen Testumgebung zugeordneten Stra tegien, und nach einer vorübergehenden Einschwingphase pendeln sich die Anteile der in der Auswahl hinterlegten Strategien auf ihre neuen Gleichge wichtswerte ein.
Durch Beeinflussung der Zuordnung von Strategien ist das virtuelle Test system auch auf einfache Weise einstellbar, um mit den virtuellen Ver- kehrsteilnehmern ein ortstypisches Verkehrsgeschehen eines geographi schen Ortes nachzubilden. Eine solche Einstellung kann insbesondere auf einer Analyse des örtlichen Verkehrs des geographischen Ortes beruhen, anhand derer ermittelt wird, welche Strategien in welchem Häufigkeitsver hältnis zueinander in dem örtlichen Verkehr zu beobachten sind. Die virtu elle Testumgebung kann dann derart eingestellt werden, dass sie das glei che Spektrum an Strategien in dem gleichen Häufigkeitsverhältnis abbildet wie der örtliche Verkehr des geographischen Ortes.
Die Erfindung betrifft auch ein computerimplementiertes Verfahren zum Test eines Fahrassistenzsystems in der virtuellen Testumgebung, umfas send die Verfahrensschritte:
- Einrichtung des Fahrassistenzsystems zur Ansteuerung eines virtuellen Testfahrzeugs in der virtuellen Testumgebung;
- Einrichtung der virtuellen Testumgebung zur Einspeisung synthetischer Sensordaten in zumindest einen Sensordateneingang des Fahrassistenzsys tems;
- Durchführung einer ersten Testfahrt des Fahrassistenzsystems in der virtu ellen Testumgebung;
- Erhöhung eines Schwierigkeitsgrads der virtuellen Testumgebung nach Ab schluss der ersten Testfahrt durch Änderung der Auszahlungsmatrix oder ei nes Verrechnungswertes für die Punktekonten, der die Zuordnung der ersten Strategie und der zweiten Strategie beeinflusst, derart, dass nach der Ände rung die Wahrscheinlichkeit, dass dem ersten Spieler bzw. dem zweiten Spie ler eine aggressive Strategie zugeordnet ist, erhöht ist; und
- Durchführung einer zweiten Testfahrt des Fahrassistenzsystems in der vir tuellen Testumgebung nach Erhöhung des Schwierigkeitsgrads. In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die virtuelle Testumgebung ausge staltet, an der Programmierschnittstelle einen benutzerdefinierten Wert ein zulesen, aus dem ein Sollanteil aggressiver Verkehrsteilnehmer in der virtu ellen Testumgebung herleitbar ist. Der benutzerdefinierte Wert kann ein ex pliziter prozentualer Sollwert sein oder ein anderer Wert, dem die virtuelle Testumgebung, beispielsweise anhand einer Formel oder einer tabellarischen Zuordnung, einen prozentualen Sollwert zuordnet, beispielsweise ein von ei nem Benutzer ausgewählter Schwierigkeitsgrad. Die virtuelle Testumgebung umfasst in dieser Ausgestaltung einen Regelalgorithmus, um durch eine ite rative Änderung der Auszahlungsmatrix oder des Verrechnungswerts die Wahrscheinlichkeit, dass dem ersten Spieler bzw. dem zweiten Spieler eine aggressive Strategie zugeordnet ist, auf den Sollanteil einzuregeln.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die virtuelle Testumgebung ausge staltet, zur ressourcensparenden Simulation der virtuellen Testumgebung nicht die gesamte virtuelle Testumgebung mit virtuellen Verkehrsteilnehmer zu bevölkern, sondern nur einen Bruchteil der virtuellen Testumgebung, der durch eine mitbewegte Bezugsumgebung des virtuellen Testfahrzeugs defi niert ist, deren Ausmaße kleiner als die Ausmaße der virtuellen Testumge bung sind. An den Grenzen der Bezugsumgebung erzeugt die virtuelle Te stumgebung ständig neue virtuelle Verkehrsteilnehmer und fügt der virtuel len Testumgebung die neuen virtuellen Verkehrsteilnehmer hinzu, und die virtuelle Testumgebung lässt an den Grenzen der Bezugsumgebung ständig virtuelle Verkehrsteilnehmer verschwinden und entzieht verschwundenen vir tuellen Verkehrsteilnehmer der virtuellen Testumgebung. Sofern das virtuelle Testfahrzeug einen virtuellen bildgebenden Sensor umfasst, liegen die Gren zen der mitbewegten Bezugsumgebung vorzugsweise außerhalb eines Sicht felds des bildgebenden Sensors.
In dieser Ausgestaltung ist die virtuelle Testumgebung ausgestaltet, beim Entzug eines virtuellen Verkehrsteilnehmers den Stand des Punktekontos des entzogenen virtuellen Verkehrsteilnehmers zu speichern. Den gespeicherten Stand des Punktekontos überträgt die virtuelle Verkehrsumgebung zu einem späteren Zeitpunkt, bei der Hinzufügung eines neuen virtuellen Verkehrsteil nehmers, auf des Punktekonto des hinzugefügten virtuellen Verkehrsteilneh mers. Jeder der virtuellen Testumgebung neu hinzugefügte Verkehrsteilneh mer erbt demnach das Punktekonto eines früheren, der virtuellen Testumge bung entzogenen virtuellen Verkehrsteilnehmers. In dieser Ausgestaltung er scheint die virtuelle Testumgebung aus Sicht des Fahrassistenzsystems als eine reich bevölkerte Umwelt mit einer großen Vielzahl von Verkehrsteilneh mern, während die virtuelle Testumgebung nur eine überschaubare Anzahl von potenziellen Spielern verwalten muss. Vorzugsweise ist die Anzahl von Spielern natürlich hinreichend groß, um das Fahrassistenzsystem mit unter schiedlichen Spielstrategien in einem gewünschten Mengenverhältnis zuei nander zu konfrontieren.
Das Verhalten eines beliebigen virtuellen Verkehrsteilnehmers im simulierten Straßenverkehr der virtuellen Testumgebung kann auch außerhalb von Spiel situationen durch den Stand des Punktekontos des jeweiligen Verkehrsteil nehmers abhängig sein. Die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, die Spielsituation wieder zu beenden, d.h. dem ersten Verkehrsteilnehmer nach Abschluss der Spielsituation den Status des ersten Spielers wieder zu entzie hen und dem zweiten Verkehrsteilnehmer nach Abschluss der Spielsituation den Status des zweiten Spielers wieder zu entziehen. Nach dem Entzug des Status des ersten Spielers kann die virtuelle Testumgebung aber den ersten Verkehrsteilnehmer derart ansteuern, dass das Verhalten des ersten Ver kehrsteilnehmers vom Stand des ersten Punktekontos abhängig ist. Entspre chend kann die virtuelle Testumgebung auch nach dem Entzug des Status des zweiten Spielers den zweiten Verkehrsteilnehmer derart ansteuern, dass das Verhalten des zweiten Verkehrsteilnehmers vom Stand des zweiten Punk tekontos abhängig ist.
Der Stand des Punktekontos eines gegebenen virtuellen Verkehrsteilnehmers kann beispielsweise bestimmen, wie der jeweilige Verkehrsteilnehmer sich an Ampeln oder Stoppschildern verhält oder inwiefern er Geschwindigkeitsbe grenzungen einhält. Die Zeichnungen und deren nachfolgende Erläuterungen beschreiben eine beispielhafte Ausgestaltung der Erfindung. Es zeigen
Figur 1 einen Prüfstandsaufbau für ein Fahrassistenzsystem mit einer virtuellen Testumgebung; Figur 2 einen schematisierten Ausschnitt aus der virtuellen Testumge bung;
Figur 3 eine erste beispielhafte Spielsituation; Figur 4 die erste beispielhafte Spielsituation in einer alternativen Aus gestaltung der virtuellen Testumgebung; Figur 5 eine zweite beispielhafte Spielsituation;
Figur 6 eine dritte beispielhafte Spielsituation;
Figur 7 eine vierte beispielhafte Spielsituation; und
Figur 8 die virtuelle Testumgebung mit einer mitbewegten Bezugsum gebung des virtuellen Testfahrzeugs, an deren Grenzen die virtuelle Testumgebung virtuelle Verkehrsteilnehmer hinzufügt und entzieht.
Die Abbildung der Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Prüf standsaufbaus für ein Fahrassistenzsystem 6. Der Aufbau umfasst einen Simulationsrechner 2 mit einer I/O-Schnittstelle 5 für den Datenaustausch mit einer Peripherie des Simulationsrechners 2. Auf dem Simulationsrech ner 2 ist eine virtuelle Testumgebung 1 programmiert. Ein Fahrassistenz system 6 ist als Prüfling in den Aufbau eingebunden. Das Fahrassistenz system 6 ist anhand einer ersten Datenverbindung 8 zwischen der I/O- Schnittstelle 5 und dem Fahrassistenzsystem 6 für einen Datenaustausch mit dem Simulationsrechner 2 eingerichtet, um mittels einer logischen Schnittstelle 3 der virtuellen Testumgebung 1 ein virtuelles Testfahrzeug VE in der virtuellen Testumgebung 1 anzusteuern und synthetische Sen sorsignale von virtuellen Sensoren des virtuellen Testfahrzeugs VE einzule sen. Das Fahrassistenzsystem 6 befindet sich also in einer geschlossenen Regelschleife mit dem virtuellen Testfahrzeug VE, und der Simulations rechner 2 ist ausgestaltet, die virtuelle Testumgebung 1 in harter Echtzeit abzuarbeiten, um dem Fahrassistenzsystem 6 das virtuelle Testfahrzeug VE sowie eine Umwelt des virtuellen Testfahrzeugs VE wirklichkeitsnah zu simulieren.
Ein als handelsüblicher Personal Computer (PC) ausgestalteter Bedienrech ner 7 ist anhand einer zweiten Datenverbindung 9 für einen Datenaus tausch mit dem Simulationsrechner 2 eingerichtet, um mittels einer Pro grammierschnittstelle 4 der virtuellen Testumgebung 1 die virtuelle Te stumgebung 1 nach Vorgabe einer Bedienperson des Prüfstandsaufbaus zu parametrieren.
Die Abbildung der Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen beispielhaften Ausschnitt aus der virtuellen Testumgebung 1. Die virtuelle Testumgebung 1 umfasst eine Rendering-Engine. Die virtuelle Testumge bung ist ausgestaltet, um aus einem in der virtuellen Testumgebung 1 ein gerichteten 3D-Modell VT in harter Echtzeit und aus einer beliebigen, ver änderbaren Kamera Perspektive ein fotorealistisches zweidimensionales Bild zu synthetisieren. Derartige Rendering Engines werden insbesondere von der Spieleindustrie vorgehalten. Beispiele sind die Unreal Engine, die Cry Engine und die Unity Engine. Das 3D-Modell VT umfasst eine Vielzahl statischer und dynamischer Objekte 03 ... 010, die in ihrer Gesamtheit eine typische Einsatzumgebung des Fahrassistenzsystems 6 nachbilden. Beispielhaft dargestellt sind als statische Objekte Vegetation, Gebäude und Verkehrsschilder. Beispielhaft dargestellt sind als dynamische Objekte Per sonenkraftwagen und Lastkraftwagen. Weitere mögliche Beispiele für dy namische Objekte sind Fußgänger, Radfahrer, Motorradfahrer, Sportler und Busse. Unter virtuellen Verkehrsteilnehmern sind ausgewählte dyna mische Objekte zu verstehen, die eingerichtet sind, innerhalb des 3D-Mo- dells VT ihre absoluten Ortskoordinaten zu ändern und deren Gegenstücke in der realen Welt zu einer regel konformen Teilnahme am Straßenverkehr fähig sind. Mögliche virtuelle Verkehrsteilnehmer sind insbesondere alle vorhergehend aufgezählten Beispiele für dynamische Objekte. Die virtuelle Testumgebung 1 umfasst Agenten zur Ansteuerung der virtuellen Ver kehrsteilnehmer.
Die virtuelle Testumgebung 1 umfasst außerdem das virtuelle Testfahrzeug VE, das sich in dem 3D-Modell VT auf einer virtuellen Straße R bewegt. Gegenüber den virtuellen Verkehrsteilnehmern zeichnet das virtuelle Test fahrzeug VE sich dadurch aus, dass es virtuelle Aktoren und virtuelle Sen soren S umfasst. Die virtuellen Aktoren sind eingerichtet, Steuersignale vom Fahrassistenzsystem 6 einzulesen und in Reaktion auf die Steuersig nale eine Aktorwirkung auf das virtuelle Testfahrzeug VE zu simulieren. Die virtuellen Sensoren sind eingerichtet, das 3D-Modell abbildende syntheti sche Sensordaten aus perspektivischer Sicht eines am virtuellen Testfahr zeug VE montierten Sensors S zu generieren. Die synthetischen Sensorda ten können Rohdaten eines bildgebenden Sensors nachbilden, z.B. eines Kamerasensors, eines Radarsensors, eines Lidarsensors oder eines Ultra schallsensors. Die synthetischen Sensordaten können auch als Objektliste ausgestaltet sein, die virtuelle Verkehrsteilnehmer auflistet, die sich in ei nem Sensorsichtfeld FV des virtuellen Testfahrzeugs VE befinden.
Das Fahrassistenzsystem 6 ist eingerichtet, die synthetischen Sensordaten zumindest eines simulierten Sensors S auszulesen, zu verarbeiten und bei der Generierung von Steuersignalen zu berücksichtigen. Das Fahrassis tenzsystem 6 interagiert also mit dem virtuellen Testfahrzeug VE und des sen virtueller Umwelt auf die gleiche Weise, wie das Fahrassistenzsystem 6 mit einem realen Fahrzeug, in dem es verbaut ist, und dessen Umwelt in teragieren würde.
Die virtuelle Testumgebung 1 ist ausgestaltet, variable Parameter des vir tuellen Testfahrzeugs VE und der virtuellen Verkehrsteilnehmer zu überwa chen und anhand der variablen Parameter vorgegebene Verkehrssituatio nen als Spielsituationen zu erkennen. Die Abbildung der Figur 3 zeigt als erstes Beispiel einer als Spielsituation erkennbaren Verkehrssituation eine Kolonnensituation. Auf der virtuellen Straße R fährt ein erster Verkehrsteil nehmer 20 hinter einem zweiten Verkehrsteilnehmer 21 auf der linken von zwei Spuren. Der zweite Verkehrsteilnehmer 21 überholt gerade einen dritten Verkehrsteilnehmer 22. Der zweite Verkehrsteilnehmer 21 bewegt sich langsamer als eine Zielgeschwindigkeit des ersten Verkehrsteilneh mers 20, d.h. der erste Verkehrsteilnehmer 20 strebt an, den zweiten Ver kehrsteilnehmer 21 zu überholen.
Die virtuelle Testumgebung 1 erkennt die Verkehrssituation automatisch als eine in der virtuellen Testumgebung 1 vordefinierte Spielsituation „Ko lonnenspiel" und ernennt den ersten Verkehrsteilnehmer 20 zum ersten Spieler (Spieler 1) und den zweiten Verkehrsteilnehmer 21 zum zweiten Spieler (Spieler 2). Die in der virtuellen Testumgebung 1 vordefinierte Pa rameterkonstellation, anhand derer die virtuelle Testumgebung 1 eine Ver kehrssituation als Kolonnenspiel erkennt, ist:
- Der erste Verkehrsteilnehmer 20 und der zweite Verkehrsteilnehmer 21 befinden sich auf derselben Fahrspur;
- der zweite Verkehrsteilnehmer 21 befindet sich vor dem ersten Verkehrs teilnehmer 20;
- die Zielgeschwindigkeit des ersten Verkehrsteilnehmers 20 ist höher als die Ist-Geschwindigkeit des zweiten Verkehrsteilnehmers 21; und
- der erste Verkehrsteilnehmer 20 befindet sich auf der äußersten Fahr spur oder ein Wechsel des ersten Verkehrsteilnehmers auf eine nächstäu ßere Fahrspur ist nicht möglich.
In der virtuellen Testumgebung 1 ist eine parallel zur Straße R verlaufende Koordinatenachse definiert, und jedem auf der Straße R befindlichen Ver kehrsteilnehmer ist eine Position auf der Koordinatenachse zugeordnet. Dadurch ist unmittelbar überprüfbar, ob sich der zweite Verkehrsteilneh mer 21 vor dem ersten Verkehrsteilnehmer 20 befindet. In der virtuellen Testumgebung 1 sind außerdem die Fahrspuren der Straße R durchnum meriert, und jedem auf der Straße R befindlichen Verkehrsteilnehmer ist eine Fahrspurnummer zugeordnet. Dadurch ist unmittelbar überprüfbar, ob sich der erste Verkehrsteilnehmer 20 und der zweite Verkehrsteilneh mer 21 auf derselben Fahrspur befinden. Die virtuelle Testumgebung 1 führt für jeden virtuellen Verkehrsteilnehmer 20, 21, 22 ein Punktekonto, dessen jeweiliger Stand in den Abbildungen in eckigen Klammern angegeben ist und ein Ergebnis einer Historie des je weiligen Verkehrsteilnehmer in früheren Spielverläufen ist. Dem ersten Spieler 20 ist ein erstes Punktekonto zugeordnet, dessen aktueller Stand acht Punkte beträgt. Dem zweiten Spieler 21 ist ein zweites Punktekonto zugeordnet, dessen aktueller Stand zwölf Punkte beträgt.
Jeder Spieler des Kolonnenspiels kann im Spielverlauf eine von vier Strate gien aus einer Auswahl von Strategien verfolgen. Für den ersten Spieler 20 umfasst die Auswahl eine kooperative Strategie (Strategie 1), die darin be steht, einen Sicherheitsabstand S zum zweiten Spieler 21 einzuhalten, bis der zweite Spieler 21 selbständig die Fahrspur freigibt. Die drei übrigen Strategien sind aggressive Strategien, die den ersten Spieler 20 auf den zweiten Spieler 21 auffahren („drängeln") lassen, um den zweiten Spieler 21 zur Freigabe der Fahrspur zu nötigen. Je nach gewählter Strategie fährt der zweite Spieler 20 bis auf 15m (Strategie 2), 5m (Strategie 3) oder 2m (Strategie 4) auf den ersten Spieler 21 auf.
Für den zweiten Spieler 21 umfasst die Auswahl ebenfalls vier Strategien: Eine kooperative Strategie (Strategie 1), die den zweiten Spieler 21 schon bei einer Annäherung des ersten Spielers auf 15m die Spur freigeben lässt. In dieser Strategie gibt der zweite Spieler 21 also nach, sobald der erste Spieler 20 sich auch nur in der leichtesten Form aggressiv zeigt. Die übri gens Strategien sind aggressive Strategien, in der der zweite Spieler 21 unter Inkaufnahme eines Unfallrisikos versucht, seine Spur zu halten. Je nach Strategie wechselt er die Spur erst, wenn der erste Spieler bis auf 5m (Strategie 2) oder auf 2m (Strategie 3) auffährt, oder er gibt die Fahr spur auf keinen Fall vorzeitig frei (Strategie 4).
Welche Strategie die virtuelle Testumgebung 1 einem Spieler zuordnet, ist von dessen Punktekontostand P abhängig. In der virtuellen Testumgebung ist eine Schwellwerttabelle 26 hinterlegt, in der als Verrechnungswerte für die Punktekonten obere Schwellwerte für die einzelnen Strategien hinter legt sind. In dem dargestellten Beispiel wird einem Spieler die Strategie 1 zugeordnet, wenn der Stand seines Punktekontos fünf oder weniger be trägt. Die Strategie 2 wird einem Spieler zugeordnet, wenn der Stand sei nes Punktekontos innerhalb des Intervalls von sechs bis 15 Punkten liegt, usw. Der Schwellwert „30" für die Strategie 4 ist gleichzeitig ein Maximal wert Pmax des Punktekontostandes eines Spielers. Der Minimalwert des Punktekontostandes beträgt null. Ein negativer Kontostand ist nicht mög lich.
Entsprechend den Ständen ihrer Punktekonten ordnet die virtuelle Testum gebung 1 sowohl dem ersten Spieler 20 als auch dem zweiten Spieler 21 in der Spielsituation die Strategie 2 zu und steuert beide Spieler so an, dass sie sich in der Spielsituation gemäß der ihnen zugeordneten Strategie ver halten. Der erste Spieler 20 fährt demnach bis auf 15m Abstand auf den zweiten Spieler 21 auf. Da die Strategie des zweiten Spielers 21 aber vor sieht, erst dann die Spur freizugeben, wenn der erste Spieler 20 bis auf 5m auffährt, hält der zweite Spieler 21 die Spur und schließt das Überhol manöver ordnungsgemäß ab.
In der virtuellen Testumgebung 1 ist eine dem Kolonnenspiel zugeordnete erste Auszahlungsmatrix 28a hinterlegt, in der, abhängig vom Verlauf des Kolonnenspiels, in jedem Eintrag ein erster Auszahlungswert für den ers ten Spieler 20 und ein zweiter Auszahlungswert für den zweiten Spieler 21 hinterlegt sind. Konkret sind die Auszahlungswerte von der ersten Strate gie und der zweiten Strategie abhängig. Der erste Auszahlungswert ist je weils vor dem Schrägstrich, der zweite Auszahlungswert hinter dem Schrägstrich angegeben. Auszahlungswerte können positiv oder negativ sein. Die virtuelle Testumgebung 1 liest aus der ersten Auszahlungsmatrix 28a den ersten Auszahlungswert aus und verrechnet ihn mit dem ersten Punktekonto des ersten Spielers 20, und die virtuelle Testumgebung 1 liest aus der ersten Auszahlungsmatrix 28a den zweiten Auszahlungswert aus und verrechnet ihn mit dem zweiten Punktekonto des zweiten Spieler 21. Beide Spieler haben in der Spielsituation die Strategie 2 verfolgt. Demnach zieht die virtuelle Testumgebung 1 dem ersten Spieler 20 einen Punkt vom ersten Punktekonto ab, und der Stand des Punktekontos des ersten Spie- lers 20 sinkt von acht auf sieben. Dem zweiten Spieler 21 schreibt die vir tuelle Testumgebung 1 einen Punkt auf das zweite Punktekonto gut, und der Stand des zweiten Punktekontos steigt von zwölf auf 13. Die virtuelle Testumgebung 1 beendet die Spielsituation und steuert den ersten Ver kehrsteilnehmer 20 und den zweiten Verkehrsteilnehmer 21 wieder vonei nander unabhängig durch die virtuelle Testumgebung 1. Die neuen Stände des ersten Punktekontos und des zweiten Punktekontos bleiben nach Be endigung der Spielsituation erhalten, bis der erste Verkehrsteilnehmer 20 bzw. der zweite Verkehrsteilnehmer 21 erneut zu Spielern in einer Spielsi tuation ernannt werden.
Das Punktesystem in den in den Abbildungen skizzierten virtuellen Te stumgebung 1 ist so ausgestaltet, dass Spieler sich umso aggressiver ver halten, je höher der Stand ihrer jeweiligen Punktekonten ist, wobei eine erfolgreiche Durchsetzung eigener Interessen bei geringer Eigengefähr dung in einer Spielsituation mit positiven Gutschriften auf das Punktekonto belohnt wird. Ein hoher Punktekontostand eines virtuellen Verkehrsteilneh mer 20, 21 impliziert, dass der virtuelle Verkehrsteilnehmer in jüngerer Vergangenheit nur wenige negative Erfahrungen in Spielsituationen ge sammelt hat und sich deshalb unvorsichtig verhält. In dem vorhergehend skizzierten Beispiel hat der erste Spieler 20 sich, wenn auch nur leicht, in Gefahr gebracht und hat dafür keinen Gegenwert erhalten. (Seine Strate gie, den zweiten Spieler 21 zur vorzeitigen Freigabe der Fahrspur zu nöti gen, ist nicht aufgegangen.) Dementsprechend erhält einen geringen Punktabzug von einem Punkt auf sein Punktekonto. Der zweite Spieler 21 hat, unter Inkaufnahme einer geringen Unfallgefahr, seine Interessen durchgesetzt und einen Zeitverlust durch Abbruch des Überholvorgangs vermieden, und erhält dafür als Belohnung eine Gutschrift auf sein Punkte konto. Ein Aufeinandertreffen zweier Spieler, die beide die extreme Strate gie 4 verfolgen, wird dahingegen für beide Spieler mit einem Punktabzug bestraft. Für den ersten Spieler 20 ist der Punktabzug mit vier Punkten be sonders hoch, weil er eine hohe Unfallgefahr eingegangen ist und dafür keinen Gegenwert erhalten hat. Für den zweiten Spieler 21 ist der Punkt abzug geringer. Auch der zweite Spieler 21 ist durch sein Verhalten eine hohe Unfallgefahr eingegangen, hat aber im Gegensatz zum ersten Spieler 20 durch den vermiedenen Spurwechsel einen Gegenwert erhalten.
Das Verhalten eines virtuellen Verkehrsteilnehmers 20, 21, 22 im simulier ten Straßenverkehr der virtuellen Testumgebung 1 kann auch außerhalb von Spielsituationen, also wenn der jeweilige Verkehrsteilnehmer gerade nicht zu einem Spieler in einer Spielsituation ernannt ist, abhängig vom Stand des Punktekontos des jeweiligen Verkehrsteilnehmers sein. Bei spielsweise kann ein Verkehrsteilnehmer, der aufgrund des Standes seines Punktekontos zu aggressiven Strategien in Spielsituationen neigt, auch au ßerhalb von Spielsituationen eine aggressive oder unvorsichtige Verhal tensweise an den Tag legen.
Beispielsweise kann für einen als Automobil ausgestalteten Verkehrsteil nehmer eine vom Stand des Punktekontos abhängige Entfernung zu einer Ampelanlage hinterlegt sein, innerhalb derer der Verkehrsteilnehmer be schleunigt, wenn die Ampelanlage von grünem auf gelbes Licht wechselt. Der Stand des Punktekontos kann das Verhalten des Verkehrsteilnehmer an einem Stoppschild bestimmen, beispielsweise derart, dass ein Ver kehrsteilnehmer, dessen Punktekontostand der Strategie 1 entspricht, an einem Stoppschild regelkonform sein Fahrzeug zum Stehen bringt, ein Verkehrsteilnehmer, dessen Punktekontostand der Strategie 2 oder 3 ent spricht, das Stoppschild mit reduzierter Geschwindigkeit überfährt und ein Verkehrsteilnehmer, dessen Punktekontostand der Strategie 4 entspricht, das Stoppschild ignoriert. Der Stand des Punktekontos kann bestimmen, inwiefern der Verkehrsteilnehmer Geschwindigkeitsbeschränkungen ein hält, beispielsweise derart, dass ein Verkehrsteilnehmer, dessen Punkte kontostand der Strategie 1 entspricht, Höchstgeschwindigkeiten einhält, während Verkehrsteilnehmer, deren Punktekontostände den Strategien 2,
3 oder 4 entsprechen, Höchstgeschwindigkeiten in zunehmendem Maße übertreten.
Der erste Auszahlungswert und der zweite Auszahlungswert müssen kei neswegs allein durch die erste Auszahlungsmatrix 28a festgelegt sein, son dern können alternativ oder zusätzlich auch anderen Regeln unterliegen. Beispielsweise kann die virtuelle Testumgebung 1 ausgestaltet sein, den Stand sowohl des ersten Punktekontos als auch des zweiten Punktekontos auf null zu setzen oder um einen hohen Betrag zu reduzieren, wenn es im Verlauf der Spielsituation tatsächlich zu einem Auffahrunfall des ersten Spielers 20 auf den zweiten Spieler 21 kommt. Um einen Unfall zu erken nen, kann die virtuelle Testumgebung 1 mit einem Algorithmus zur Kollisi onserkennung ausgestattet sein, um eine Überschneidung einer Bounding Box des ersten Spielers 20 mit einer Bounding Box des zweiten Spielers 21 zu erkennen. Analog sind auch für anders geartete Spielsituationen, bei spielsweise den in nachfolgenden Abbildungen dargestellten, alternative o- der zusätzliche Regeln für Auszahlungswerte hinterlegbar, die nicht aus schließlich von den in der jeweiligen Spielsituation zugeordneten Strate gien abhängig sind. Weiterhin müssen die Auszahlungswerte nicht zwin gend als konstante Werte hinterlegt sein, sondern können auch als vari able Werte in Abhängigkeit von statischen oder variablen Parametern der virtuellen Testumgebung hinterlegt sein.
Sowohl die Rolle des ersten Spielers 20 als auch die Rolle des zweiten Spielers 21 kann die virtuelle Testumgebung 1 - sowohl im Kolonnenspiel als auch in anders gearteten Spielsituationen, beispielsweise den in nach folgenden Abbildungen dargestellten - auch dem virtuellen Testfahrzeug VE zuordnen. Bei einer virtuellen Testfahrt in der virtuellen Testumgebung 1 ist das Fahrassistenzsystem 6 dadurch mit einer Vielzahl von Spielsitua tionen und unterschiedlichen Strategien virtueller Verkehrsteilnehmer 20, 21 konfrontiert. Wenn das virtuelle Testfahrzeug VE ein Spieler in einer Spielsituation ist, kann allerdings das Fahrassistenzsystem 6 das virtuelle Testfahrzeug VE auch in der Spielsituation ansteuern und auf diese Weise den Verlauf der Spielsituation beeinflussen.
Eine solche Konfrontation kann auch indirekt geschehen, ohne dass das virtuelle Testfahrzeug VE zu einem Spieler ernannt ist. Beispielsweise kann das virtuelle Testfahrzeug VE zu einem Notbremsmanöver oder einem Aus weichmanöver gezwungen sein, weil der zweite Spieler 21 in einem Kolon nenspiel, an der das virtuelle Testfahrzeug VE nicht als Spieler beteiligt ist, unerwartet die Spur wechselt. In einem anderen Beispiel ist das virtuelle Testfahrzeug VE, ohne als Spieler an dem Kolonnenspiel beteiligt zu sein, zu einem Notbremsmanöver oder einem Ausweichmanöver gezwungen, weil das Kolonnenspiel einen Auffahrunfall des ersten Spielers 20 auf den zweiten Spieler 21 verursacht. Dafür kann die virtuelle Testumgebung 1 ausgestaltet sein, Unfälle detailliert und auf physikalisch realistische Weise zu simulieren, beispielsweise unter Berücksichtigung der Kraftwirkung ei ner Kollision, von Folgekollisionen und von Ausweich- oder Bremsmanö vern weiterer virtueller Verkehrsteilnehmer.
Nach einer erfolgreich abgeschlossenen Testfahrt des virtuellen Testfahr zeugs VE in der virtuellen Testumgebung 1 ist mittels einer auf dem Be dienrechner 7 hinterlegten Bediensoftware ein Schwierigkeitsgrad der vir tuellen Testumgebung erhöhbar. Dazu wird die Schwellwerttabelle 26 in eine modifizierte Schwellwerttabelle 27 überführt, in der für jede Strategie ein niedrigerer Schwellwert als in der ursprünglichen Schwellwerttabelle 26 hinterlegt ist.
Mit der modifizierten Schwellwerttabelle 27 ist es also wahrscheinlicher, dass ein gegebener Spieler in einer Spielsituation eine aggressive Strategie verfolgt, und das Fahrassistenzsystem 6 ist häufiger mit herausfordernden Situationen konfrontiert. In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Schwellwerte mittels der Bediensoftware unmittelbar änderbar. In einer anderen Ausgestaltung sind die Schwellwerttabelle 26 und die modifizierte Schwellwerttabelle 27 vordefiniert und unterschiedlichen Schwierigkeits graden der virtuellen Testumgebung 1 zugeordnet, die mittels der Be diensoftware auswählbar sind. In wiederum einer anderen Ausgestaltung wird zusätzlich zu der Schwellwerttabelle 26 oder anstatt der Schwellwert tabelle 26 die erste Auszahlungsmatrix 28a in eine modifizierte Auszah lungsmatrix überführt, die Spieler stärker mit positiven Auszahlungswerten belohnt als die ursprüngliche erste Auszahlungsmatrix 28a bzw. die, allge meiner ausgedrückt, durch ihre Auszahlungswerte die Spieler stärker zu einer aggressiven Strategie verleitet als die ursprüngliche erste Auszah lungsmatrix 28a. Die Abbildung der Figur 4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Ko lonnenspiels mit einer zweiten Auszahlungsmatrix 28b, in der die Auswahl an Strategien für beide Spieler nur zwei Strategien umfasst, jeweils eine kooperative und eine aggressive Strategie. Wird dem ersten Spieler 20 die kooperative Strategie zugeordnet, hält er einen vordefinierten Sicherheits abstand S ein, der zum Beispiel zwei Fahrsekunden des ersten Spielers 20 betragen kann. Wird dem ersten Spieler 20 die aggressive Strategie zuge ordnet, fährt der erste Spieler 20 bis auf einen Abstand D auf den zweiten Spieler 21 auf, um den zweiten Spieler 21 zur Freigabe der Fahrspur zu nötigen. Ist dem zweiten Spieler 21 die kooperative Strategie zugeordnet, hält er die Fahrspur nur, wenn sich auch der erste Spieler 20 kooperativ verhält, und gibt die Fahrspur frei, wenn der erste Spieler 20 auffährt. Ist dem zweiten Spieler 21 die aggressive Strategie zugeordnet, gibt er die Fahrspur auf keinen Fall vorzeitig frei. Um Varianz in die Spielsituationen zu bringen, ist der Abstand D in jedem Kolonnenspiel durch eine Formel 29 festgelegt, die den ersten Spieler 20 umso dichter auf den zweiten Spieler 21 auffahren lässt, je höher der Stand des Punktekontos des ersten Spie lers 20 ist. In der Formel 29 ist S der Sicherheitsabstand in Metern, P der Punktekontostand des ersten Spielers 20, Pma der Maximalwert der Punk tekonten und Pkoop der in der Schwellwerttabelle 26 bzw. in der modifizier ten Schwellwerttabelle 27 hinterlegte Schwellwert der kooperativen Strate gie.
Im Folgenden werden weitere beispielhafte als Spielsituationen erkennbare Verkehrssituationen vorgestellt. Die virtuelle Testumgebung kann ausge staltet sein, mehrere unterschiedliche Verkehrssituationen als unterschied liche Spielsituationen zu erkennen, wobei für jede Spielsituation eigene, der jeweiligen Spielsituation zugeordnete Auswahlen an Strategien in der virtuellen Testumgebung 1 hinterlegt sind. Weiterhin ist für jede Spielsitu ation eine eigene, der jeweiligen Spielsituation zugeordnete Auszahlungs matrix in der virtuellen Testumgebung 1 hinterlegt. Die zuvor für das Ko lonnenspiel durchgeführten Schritte erfolgen für alle anderen Spielsituatio nen analog. Die virtuelle Testumgebung kann ausgestaltet sein, um für je den virtuellen Verkehrsteilnehmer, insbesondere auch für das virtuelle Testfahrzeug VE, mehrere Punktekonten parallel zu führen, wobei jedes Punktekonto eines virtuellen Verkehrsteilnehmers einer Spielsituation zu geordnet ist. Die virtuelle Testumgebung 1 kann auch ausgestaltet sein, für jeden virtuellen Verkehrsteilnehmer, insbesondere auch das virtuelle Testfahrzeug VE, nur ein Punktekonto zu führen, das keiner Spielsituation exklusiv zugeordnet ist. In der virtuellen Testumgebung 1 kann für jede Spielsituation eine eigene, der jeweiligen Spielsituation zugeordnete Schwellwerttabelle 26 hinterlegt sein. In der virtuellen Testumgebung kann auch nur eine Schwellwerttabelle hinterlegt sein, die keiner Spielsitu ation exklusiv zugeordnet ist. Die zuvor in Bezug auf die Figur 3 beschrie bene Überführung der Schwellwerttabelle 26 in eine modifizierte Schwell werttabelle 27 sowie die in Bezug auf die Figur 3 beschriebene Überfüh rung der Auszahlungsmatrix 28a in eine modifizierte Auszahlungsmatrix sind analog auch für andere Spielsituationen außer dem Kolonnenspiel durchführbar. Analog zu der in der Figur 4 gezeigten Formel sind auch in den nachfolgend beschriebenen Auszahlungsmatrizen verwendete Entfer nungsangaben alternativ durch eine Formel festlegbar.
Die Abbildung der Figur 5 zeigt als zweites Beispiel einer Spielsituation eine Abbiegesituation. Der erste Verkehrsteilnehmer 20 strebt an, in die Straße R abzubiegen, auf der sich der zweite Verkehrsteilnehmer 21 nä hert und Vorfahrt gegenüber dem ersten Verkehrsteilnehmer 21 hat. Die virtuelle Testumgebung 1 erkennt die Verkehrssituation als Spielsituation „Vorfahrtspiel" und ernennt den ersten Verkehrsteilnehmer 20 zum ersten Spieler und den zweiten Verkehrsteilnehmer 21 zum zweiten Spieler. Die vordefinierte Parameterkonstellation, anhand derer die virtuelle Testumge bung 1 eine Verkehrssituation als Vorfahrtspiel erkennt, sind:
- Auf der parallel zur Straße R verlaufenden Koordinatenachse befindet sich der erste Verkehrsteilnehmer 20 an einer Stelle, auf die der zweite Verkehrsteilnehmer 21 sich zubewegt;
- der Abstand des ersten Verkehrsteilnehmers 20 zum zweiten Verkehrs teilnehmer auf derselben Achse unterschreitet einen bestimmten Schwell wert, beispielsweise 150m; - der erste Verkehrsteilnehmer 20 befindet sich an der Schwelle zu der Straße R, auf der zweite Verkehrsteilnehmer 21 sich bewegt, befindet sich aber noch nicht auf der besagten Straße R;
- zwischen dem ersten Verkehrsteilnehmer 21 und dem zweiten Verkehrs teilnehmer 21 befinden sich keine weiteren Verkehrsteilnehmer auf der Fahrspur, auf der der zweite Verkehrsteilnehmer sich bewegt; und
- die Zielfahrspur des ersten Verkehrsteilnehmers 20 ist die Fahrspur, auf der der zweite Verkehrsteilnehmer 21 sich bewegt.
Wie im Kolonnenspiel umfasst die Auswahl an Strategien vier Strategien für jeden Spieler, jeweils eine kooperative und drei aggressive. Die koope rative Strategie des ersten Spielers 20 besteht darin, die Vorfahrt des zweiten Spielers 21 zu achten, also erst dann in die Straße R abzubiegen, nachdem der zweite Spieler 21 den ersten Spieler 20 passiert hat (Strate gie 1). Mit einer aggressiven Strategie nimmt der erste Spieler 20 dem zweiten Spieler 21 die Vorfahrt, biegt also in die Straße R ein, bevor der zweite Spieler 21 den ersten Spieler 20 passiert hat. Dabei fährt der erste Spieler 20 erst dann los, wenn der zweite Spieler 21 sich dem ersten Spie ler 20 bis auf eine bestimmte Distanz genähert hat, nämlich bis auf 50m (Strategie 2), 25m (Strategie 3) oder 15m (Strategie 4).
Die kooperative Strategie (Strategie 1) des zweiten Spielers 21 besteht darin, die Geschwindigkeit zu reduzieren, wenn der erste Spieler 20 ihm bei 50m Abstand oder weniger die Vorfahrt nimmt, um dem ersten Spieler 20 die Vorfahrt zu überlassen und den ersten Spieler 20 gefahrlos in die vom zweiten Spieler befahrene Fahrspur einfädeln zu lassen. Mit einer ag gressiven Strategie reduziert der zweite Spieler 21 seine Geschwindigkeit, je nach gewählter Strategie, nur, wenn der erste Spieler 20 bei 25m oder weniger losfährt (Strategie 2), bei 15m oder weniger (Strategie 3), oder auf keinen Fall (Strategie 4). Mit anderen Worten führt der zweite Spieler 21, wenn ihm die Strategie 4 zugeordnet ist, auf keinen Fall ein Bremsma növer durch und behält seine Geschwindigkeit bei, unabhängig davon, wie knapp vor ihm der erste Spieler 20 ihm die Vorfahrt nimmt. Die Schwellwerttabelle 26 ist beispielhaft dieselbe Schwellwerttabelle, die auch für das Kolonnenspiel verwendet wird. Alternativ ist natürlich auch für jede Spielsituation eine eigene, der jeweiligen Spielsituation zugeord nete Schwellwerttabelle hinterlegbar. Der Stand des Punktekontos des ers ten Spielers 20 beträgt 22 Punkte. Die virtuelle Testumgebung 1 ordnet dem ersten Spieler 20 deshalb als erste Strategie die Strategie 3 zu. Der Stand des Punktekontos des zweiten Spielers beträgt drei Punkte. Die vir tuelle Testumgebung ordnet dem zweiten Spieler deshalb als zweite Stra tegie die Strategie 1 zu. Die virtuelle Testumgebung 1 steuert die beiden Spieler also derart an, dass der erste Spieler 20 dem zweiten Spieler 21 auf 25m herankommen lässt und dann losfährt, um dem zweiten Spieler die Vorfahrt zu nehmen, und der zweite Spieler 21 ein Bremsmanöver durchführt, um den ersten Spieler 20 vorzulassen. Die virtuelle Testumge bung 1 konsultiert danach eine dem Vorfahrspiel zugeordnete dritte Aus zahlungsmatrix 28c, schreibt dem ersten Spieler 20 einen Punkt auf sein Punktekonto gut, lässt das Punktekonto des zweiten Spielers 21 unverän dert und beendet die Spielsituation.
Die Abbildung der Figur 6 zeigt als drittes Beispiel einer Spielsituation eine Einfädelsituation, in der der erste Verkehrsteilnehmer 20 anstrebt, auf eine vom zweiten Verkehrsteilnehmer 21 befahrene Fahrspur zu wechseln. Die virtuelle Testumgebung erkennt die Verkehrssituation als Spielsituation „Einfädelspiel" und ernennt den ersten Verkehrsteilnehmer 20 zum ersten Spieler und den zweiten Verkehrsteilnehmer 21 zum zweiten Spieler. Die vordefinierte Parameterkonstellation, anhand derer die virtuelle Testumge bung 1 eine Verkehrssituation als Einfädelspiel erkennt, sind:
- Der zweite Verkehrsteilnehmer 21 befindet sich eine Spur weiter links als der erste Verkehrsteilnehmer 20;
- der erste Verkehrsteilnehmer 20 und der zweite Verkehrsteilnehmer 21 bewegen sich in dieselbe Richtung auf der Straße R;
- der erste Verkehrsteilnehmer 20 befindet sich in Fahrtrichtung weiter vorne als der zweite Verkehrsteilnehmer 21; - der Abstand des ersten Verkehrsteilnehmer 20 zum zweiten Verkehrsteil nehmer 21 unterschreitet einen Schwellwert, beispielsweise 150m;
- vor dem zweiten Verkehrsteilnehmer 21 fährt auf derselben Spur wie der zweite Verkehrsteilnehmer 21 ein dritter Verkehrsteilnehmer 22; und
- der dritte Verkehrsteilnehmer 22 befindet sich hinter dem ersten Ver kehrsteilnehmer 21.
Das Spiel beginnt damit, dass der zweite Spieler 21 auf bis auf einen Ab stand L, dessen Betrag von seiner Strategie abhängt, auf den dritten Ver kehrsteilnehmer 22 auffährt, mit anderen Worten also eine Lücke der Länge L zum Vordermann freilässt, in die der erste Spieler 20 versuchen kann, sich einzufädeln. Die Auswahl an Strategien umfasst für jeden Spie ler vier Strategien, jeweils eine kooperative und drei aggressive. Die ko operative Strategie (Strategie 1) des ersten Spielers 20 besteht darin, sich nur dann in die Lücke zwischen dem ersten Spieler 21 und dem dritten Verkehrsteilnehmer 22 einzufädeln, wenn der Abstand L mindestens dem Sicherheitsabstand S des zweiten Spielers 21 zum dritten Verkehrsteilneh mer 22 entspricht. Mit einer aggressiven Strategie fädelt der erste Spieler 20 sich ein, wenn der Abstand L 25m oder mehr beträgt (Strategie 2),
10m oder mehr (Strategie 3) oder 5m oder mehr (Strategie 4). Die koope rative Strategie (Strategie 1) des zweiten Spielers 21 besteht darin, den Sicherheitsabstand zum dritten Verkehrsteilnehmer 22 einzuhalten, um dem ersten Spieler ein gefahrloses Einfädeln in die Lücke zu ermöglichen. Mit einer aggressiven Strategie fährt der zweite Spieler bis auf 25m (Stra tegie 2), 10m (Strategie 3), oder 5m auf den dritten Verkehrsteilnehmer 22 auf, um den ersten Spieler 20 an einem Einfädeln in die Lücke zu hin dern.
Der Stand des ersten Punktekontos des ersten Spielers 20 beträgt 21 Punkte. Die virtuelle Testumgebung 1 ordnet dem ersten Spieler 20 des halb als erste Strategie die Strategie 2 zu. Der Stand des zweiten Punkte kontos des zweiten Spielers 21 beträgt 27 Punkte. Die virtuelle Testumge bung 1 ordnet dem zweiten Spieler 21 deshalb die Strategie 4 zu. Die vir tuelle Testumgebung steuert, gemäß den zugeordneten Strategien, den zweiten Spieler 21 derart an, dass er bis auf 5m auf den dritten Verkehrs teilnehmer 22 auffährt, und steuert den ersten Spieler 20 derart an, dass er auf den Spurwechsel verzichtet, da der Abstand L kleiner als 25m ist. Die virtuelle Testumgebung konsultiert eine dem Einfädelspiel zugeordnete vierte Auszahlungsmatrix 28d, zieht dem ersten Spieler 20 einen Punkt vom ersten Punktekonto ab, schreibt dem zweiten Spieler 21 einen Punkt auf das zweite Punktekonto gut und beendet die Spielsituation.
Die Abbildung der Figur 7 zeigt als viertes Beispiel einer Spielsituation eine Kreuzungssituation, in der der erste Verkehrsteilnehmer 20, beispielhaft ein Fußgänger, anstrebt, eine Straße R zu überqueren, auf der sich der zweite Verkehrsteilnehmer 21 bewegt und Vorfahrt gegenüber dem ersten Verkehrsteilnehmer 20 hat. Die virtuelle Testumgebung erkennt die Ver kehrssituation als Spielsituation „Kreuzungsspiel" Das Kreuzungsspiel un terscheidet sich von dem Vorfahrtspiel aus der Figur 5 allein dadurch, dass der erste Verkehrsteilnehmer 20 anstrebt, die Fahrspur, auf der der zweite Verkehrsteilnehmer 21 sich bewegt, zu überqueren, statt auf sie abzubie gen. Die Strategien, die dem ersten Spieler bzw. dem zweiten Spieler zur Verfügung stehen, sind analog zu den Strategien des Vorfahrtspiels defi niert, und die Parameterkonstellation, anhand derer die virtuelle Testum gebung 1 eine Verkehrssituation als Kreuzungsspiel erkennt, sind identisch zur Parameterkonstellation des Vorfahrtspiels, abgesehen davon, dass das Ziel des ersten Verkehrsteilnehmers 20 entweder die andere Straßenseite oder eine auf der gegenüberliegenden Straßenseite der Straße R abzwei gende Fahrspur ist.
Der Punktestand des ersten Punktekontos des ersten Spielers 20 beträgt zwölf Punkte. Die virtuelle Testumgebung 1 ordnet dem ersten Spieler 20 deshalb als erste Strategie die Strategie 2 zu. Der Punktestand des zwei ten Punktekontos des zweiten Spielers 21 beträgt acht Punkte. Die virtu elle Testumgebung 1 ordnet dem zweiten Spieler 21 deshalb als zweite Strategie ebenfalls die Strategie 2 zu. Die virtuelle Testumgebung steuert den ersten Spieler 20 und den zweiten Spieler 21 derart an, dass der erste Spieler die Straße R überquert, sobald der zweite Spieler 21 sich dem ers- ten Spieler auf 50m angenähert hat, und der zweite Spieler 21 seine Ge schwindigkeit beibehält, d.h. den ersten Spieler 20 nicht vorlässt. Die vir tuelle Testumgebung konsultiert eine dem Kreuzungsspiel zugeordnete fünfte Auszahlungsmatrix 28e, schreibt dem ersten Spieler 20 einen Punkt auf dem ersten Punktekonto gut, schreibt dem zweiten Spieler einen Punkt auf dem zweiten Punktekonto gut und beendet die Spielsituation.
Die Abbildung der Figur 8 skizziert eine Ausgestaltung der virtuellen Te stumgebung 1, in der eine mitbewegte Bezugsumgebung 31 des virtuellen Testfahrzeugs VE definiert ist. Die mitbewegte Bezugsumgebung 31 be wegt sich derart mit dem virtuellen Testfahrzeug VE mit, dass die Position des virtuellen Testfahrzeugs VE innerhalb der mitbewegten Bezugsumge bung 21 unverändert bleibt.
In der Abbildung ist zu erkennen, dass die virtuelle Testumgebung 1 aus schließlich innerhalb der Grenzen der mitbewegten Bezugsumgebung 31 mit virtuellen Verkehrsteilnehmern bevölkert ist. Diese Maßnahme dient der Verringerung des Rechenaufwandes zur Simulation der virtuellen Te stumgebung 1. Die virtuelle Testumgebung 1 ist ausgestaltet, an den Grenzen der mitbewegten Bezugsumgebung 31 der virtuellen Testumge bung 1 virtuelle Verkehrsteilnehmer hinzuzufügen und zu entziehen. In der Abbildung ist dargestellt, wie ein vierter Verkehrsteilnehmer 32 und ein fünfter Verkehrsteilnehmer 33 an einer Grenze der mitbewegten Bezugs umgebung 31 neu erzeugt, also der virtuellen Testumgebung 1 hinzuge fügt werden, um sich anschließend in die mitbewegte Bezugsumgebung 31 hineinzubewegen. Ein sechster Verkehrsteilnehmer 34 hat beim Verlassen der mitbewegten Bezugsumgebung 31 deren Grenze erreicht und wird der virtuellen Testumgebung 1 entzogen.
Die Ausmaße der mitbewegten Bezugsumgebung 31 sind wesentlich klei ner als die Ausmaße der (nur ausschnittsweise dargestellten) virtuellen Te stumgebung 1, aber vorzugsweise hinreichend groß, um die Hinzufügung und Entziehung virtueller Verkehrsteilnehmer an den Grenzen der mitbe wegten Bezugsumgebung 31 vor dem Fahrassistenzsystem 6 zu verber- gen. Wenn dem virtuellen Testfahrzeug VE ein Sensorsichtfeld FV mit be grenzter Reichweite zugeordnet ist, dann sind die Ausmaße der mitbeweg ten Bezugsumgebung 31 vorzugsweise so gewählt, dass die mitbewegte Bezugsumgebung 31 das Sensorsichtfeld FV vollständig umfasst. Dem Fahrassistenzsystem 6 wird auf diese Weise ressourcensparend die Illusion vermittelt, sich in einer reich bevölkerten Testumgebung zu bewegen.
Die virtuelle Testumgebung 1 umfasst einen als FIFO ausgestalteten virtu ellen Speicher 30 zur Aufbewahrung von Punktekonten von Verkehrsteil nehmern nach deren Entziehung aus der virtuellen Testumgebung 1. Bei jeder Entziehung eines Verkehrsteilnehmers schreibt die virtuelle Testum gebung 1 den Stand des Punktekontos des jeweilig entzogenen Verkehrs teilnehmers an oberster Position in den Speicher 30. Beispielhaft wird in der Abbildung der Punktekontostand von acht Punkten des sechsten Ver kehrsteilnehmers 34 an oberster Stelle in den Speicher 30 übertragen. Bei jeder Hinzufügung eines neuen virtuellen Verkehrsteilnehmer ordnet die virtuelle Testumgebung 1 dem jeweils neu hinzugefügten Verkehrsteilneh mer ein neues Punktekonto zu, überträgt den an unterster Position des Speichers 30 gespeicherten Punktekontostand auf das Punktekonto des neu hinzugefügten Verkehrsteilnehmers und entfernt den übertragenen Punktekontostand anschließend aus dem Speicher 30. Beispielhaft wird in der Abbildung ein im Speicher 30 gespeicherter Punktekontostand von zwei Punkten auf das Punktekonto des vierten Verkehrsteilnehmers 32 übertragen, und ein Punktekontostand von 15 Punkten wird auf das Punk tekonto des fünften Verkehrsteilnehmers 33 übertragen. Beide Punktekon tostände werden anschließend im Speicher 30 gelöscht. An unterster Stelle des Speichers 30 steht nunmehr ein Punktekontostand von vier Punkten, um auf das Punktekonto des nächsten neu erzeugten Verkehrsteilnehmers übertragen zu werden. Vorzugsweise ist die Anzahl der in der virtuellen Testumgebung 1 insgesamt hinterlegten Punktekonten hinreichend groß, um zu jedem Zeitpunkt jedem virtuellen Verkehrsteilnehmer ein Punkte konto zuordnen zu können. Mit anderen Worten erbt also jeder virtuelle Verkehrsteilnehmer bei seiner Hinzufügung in die virtuelle Testumgebung ein altes Punktekonto von ei nem anderen, der virtuellen Testumgebung zuvor entzogenen virtuellen Verkehrsteilnehmer. Trotz der ständigen Entziehung und Hinzufügung von Verkehrsteilnehmern in der virtuellen Testumgebung steht dadurch das virtuelle Testfahrzeug VE einer konstanten Anzahl potentieller Spieler ge genüber, entsprechend der Anzahl der in der virtuellen Testumgebung ins gesamt vorhandenen Punktekonten. Jeder der virtuellen Testumgebung 1 entzogene Verkehrsteilnehmer geht zwar in seiner Eigenschaft als ein steuernder Agent verloren, bleibt aber in seiner Eigenschaft als potenziel ler Spieler vollständig erhalten, sodass sich ein Gleichgewicht unterschied licher Strategien ausbilden kann.

Claims

Patentansprüche:
1. Virtuelle Testumgebung für ein Fahrassistenzsystem, die eine virtuelle Straße und eine Vielzahl virtueller Verkehrsteilnehmer umfasst und die fol genden Merkmale aufweist: jedem Verkehrsteilnehmer aus der Vielzahl virtueller Verkehrsteilneh mer ist ein Punktekonto zugeordnet; die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, in der virtuellen Testum gebung zumindest eine vorgegebene Verkehrssituation, an der ein erster Ver kehrsteilnehmer mit einem ersten Punktekonto und ein zweiter Verkehrsteil- nehmer mit einem zweiten Punktekonto beteiligt sind, als eine Spielsituation zu erkennen, den ersten Verkehrsteilnehmer zu einem ersten Spieler in der Spielsituation zu ernennen und den zweiten Verkehrsteilnehmer zu einem zweiten Spieler in der Spielsituation zu ernennen; in der virtuellen Testumgebung ist eine der Spielsituation zugeordnete Auszahlungsmatrix hinterlegt; die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, dem ersten Spieler in der Spielsituation abhängig vom Stand des ersten Punktekontos eine erste Stra tegie aus einer Auswahl von Strategien für ein Verhalten in der Spielsituation zuzuordnen und dem zweiten Spieler in der Spielsituation abhängig vom Stand des zweiten Punktekontos eine zweite Strategie aus der Auswahl von Strategien zuzuordnen; die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, den ersten Spieler derart anzusteuern, dass der erste Spieler sich in der Spielsituation gemäß der ers- ten Strategie verhält, und den zweiten Spieler derart anzusteuern, dass der zweite Spieler sich in der Spielsituation gemäß der zweiten Strategie verhält; die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, einen in der Auszahlungs matrix hinterlegten und vom Verlauf der Spielsituation abhängigen ersten Auszahlungswert mit dem ersten Punktekonto zu verrechnen und einen in der Auszahlungsmatrix hinterlegten und vom Verlauf der Spielsituation abhängigen zweiten Auszahlungswert mit dem zweiten Punk tekonto zu verrechnen; dadurch gekennzeichnet, dass die virtuelle Testumgebung neben der Vielzahl virtueller Verkehrsteilnehmer ein virtuelles Testfahrzeug und eine logische Schnittstelle zur Ansteuerung des virtuellen Testfahrzeugs durch ein Fahrassistenzsystem umfasst, und die virtuelle Testumgebung eine Programmierschnittstelle zur Än derung der Auszahlungsmatrix oder zur Änderung zumindest eines Verrech nungswerts für die Punktekonten, der die Zuordnung der ersten Strategie und der zweiten Strategie beeinflusst, umfasst, sodass mittels der Programmier schnittstelle durch Beeinflussung der Zuordnung von Strategien ein Schwie rigkeitsgrad der virtuellen Testumgebung für das Fahrassistenzsystem beein flussbar ist.
2. Virtuelle Testumgebung gemäß Anspruch 1, in der die Verkehrssitua tion eine der nachfolgenden Situationen ist:
- eine Abbiegesituation, in der der erste Verkehrsteilnehmer anstrebt, in eine Straße abzubiegen, auf der sich der zweite Verkehrsteilnehmer bewegt und Vorfahrt gegenüber dem ersten Verkehrsteilnehmer hat;
- eine Einfädelsituation, in der der erste Verkehrsteilnehmer anstrebt, auf eine vom zweiten Verkehrsteilnehmer befahrene Fahrspur zu wechseln;
- eine Kolonnensituation, in der der erste Verkehrsteilnehmer hinter dem zweiten Verkehrsteilnehmer auf einer Fahrspur fährt und anstrebt, den zweiten Verkehrsteilnehmer zu überholen; oder
- eine Kreuzungssituation, in der der erste Verkehrsteilnehmer an strebt, eine Straße zu überqueren, auf der sich der zweite Verkehrsteilnehmer bewegt und Vorfahrt gegenüber dem ersten Verkehrsteilnehmer hat.
3. Virtuelle Testumgebung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in der der der erste Auszahlungswert von der ersten Strategie und der zwei ten Strategie in der Spielsituation abhängig ist und der zweite Auszahlungswert von der ersten Strategie und der zwei ten Strategie in der Spielsituation abhängig ist.
4. Virtuelle Testumgebung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in der die Auswahl von Strategien mindestens eine aggressive Strategie und mindestens eine kooperative Strategie umfasst.
5. Virtuelle Testumgebung gemäß Anspruch 4, die ausgestaltet ist, an der Programmierschnittstelle einen benutzerdefinierten Wert einzulesen und aus dem benutzerdefinierten Wert einen Sollanteil aggressiver Verkehrsteilneh mer in der virtuellen Testumgebung herzuleiten, und einen Regelalgorithmus umfasst, der ausgestaltet ist, durch eine iterative Änderung der Auszahlungsmatrix oder des Verrechnungswerts die Wahrscheinlichkeit, dass dem ersten Spieler bzw. dem zweiten Spieler eine aggressive Strategie zugeordnet ist, auf den Sollanteil einzuregeln.
6. Virtuelle Testumgebung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, die die folgenden Merkmale aufweist:
Die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, eine mitbewegte Bezugs umgebung des virtuellen Testfahrzeugs zu definieren, deren Ausmaße kleiner als die Ausmaße der virtuellen Testumgebung sind, und an den Grenzen der mitbewegten Bezugsumgebung der virtuellen Testumgebung virtuelle Verkehrsteilnehmer hinzuzufügen und virtuelle Ver kehrsteilnehmer zu entziehen; und die virtuelle Testumgebung ist ausgestaltet, beim Entzug eines virtuel len Verkehrsteilnehmers den Stand des Punktekontos des entzogenen virtu ellen Verkehrsteilnehmers zu speichern und den gespeicherten Stand des Punktekontos bei der Hinzufügung eines virtuellen Verkehrsteilnehmers auf das Punktekonto des hinzugefügten virtuellen Verkehrsteilnehmers zu übertragen.
7. Virtuelle Testumgebung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ausgestaltet ist, nach einem Abschluss der Spielsituation dem ersten Ver kehrsteilnehmer den Status des ersten Spielers zu entziehen und dem zwei ten Verkehrsteilnehmer den Status des zweiten Spielers zu entziehen, nach dem Entzug des Status des ersten Spielers den ersten Verkehrs teilnehmer derart anzusteuern, dass das Verhalten des ersten Verkehrsteil nehmers in der virtuellen Testumgebung vom Stand des ersten Punktekontos abhängig ist und nach dem Entzug des Status des zweiten Spielers den zweiten Ver kehrsteilnehmer derart anzusteuern, dass das Verhalten des zweiten Spielers in der virtuellen Testumgebung vom Stand des zweiten Punktekontos abhän gig ist.
8. Computerimplementiertes Verfahren zum Test eines Fahrassistenzsys tems in einer virtuellen Testumgebung, die ein virtuelles Straßennetz und eine Vielzahl virtueller Verkehrsteilnehmer umfasst, mit den folgenden Ver fahrensschritten:
Zuordnung eines Punktekontos an jeden Verkehrsteilnehmer aus der Vielzahl von Verkehrsteilnehmern;
Erkennung, in der virtuellen Testumgebung, zumindest einer vorgege benen Verkehrssituation, an der ein erster Verkehrsteilnehmer mit einem ers ten Punktekonto und ein zweiter Verkehrsteilnehmer mit einem zweiten Punk tekonto beteiligt sind, als Spielsituation;
Ernennung des ersten Verkehrsteilnehmers zu einem ersten Spieler in der Spielsituation;
Ernennung des zweiten Verkehrsteilnehmers zu einem zweiten Spieler in der Spielsituation;
Zuordnung einer ersten Strategie aus einer Auswahl von Strategien für ein Verhalten in der Spielsituation an den ersten Spieler in Abhängigkeit vom Stand des ersten Punktekontos, wobei die Auswahl von Strategien mindes tens eine aggressive Strategie und mindestens eine kooperative Strategie umfasst;
Zuordnung einer zweiten Strategie aus der Auswahl von Strategien an den zweiten Spieler in Abhängigkeit vom Stand des zweiten Punktekontos;
Ansteuerung des ersten Spielers derart, dass der erste Spieler sich in der Spielsituation gemäß der ersten Strategie verhält;
Ansteuerung des zweiten Spielers derart, dass der zweite Spieler sich in der Spielsituation gemäß der zweiten Strategie verhält; Analyse des Verlaufs der Spielsituation;
Verrechnung eines vom Verlauf der Spielsituation abhängigen ersten Auszahlungswertes, der in einer der Spielsituation zugeordneten Auszah lungsmatrix hinterlegt ist, mit dem ersten Punktekonto;
Verrechnung eines vom Verlauf der Spielsituation abhängigen zweiten Auszahlungswertes, der in der Auszahlungsmatrix hinterlegt ist, mit dem zweiten Punktekonto; gekennzeichnet durch eine Einrichtung des Fahrassistenzsystems zur Ansteuerung eines virtuellen Testfahrzeugs in der virtuellen Testumge bung; eine Einrichtung der virtuellen Testumgebung zur Einspeisung synthe tischer Sensordaten in zumindest einen Sensordateneingang des Fahrassis tenzsystems; eine Durchführung einer ersten Testfahrt des Fahrassistenzsystems in der virtuellen Testumgebung; eine Erhöhung eines Schwierigkeitsgrads der virtuellen Testumgebung nach Abschluss der ersten Testfahrt durch Änderung der Auszahlungsmatrix oder eines Verrechnungswertes für die Punktekonten, der die Zuordnung der ersten Strategie und der zweiten Strategie beeinflusst, derart, dass nach der Änderung die Wahrscheinlichkeit, dass dem ersten Spieler bzw dem zweiten Spieler eine aggressive Strategie zugeordnet ist, erhöht ist; und eine Durchführung einer zweiten Testfahrt des Fahrassistenzsystems in der virtuellen Testumgebung nach Erhöhung des Schwierigkeitsgrads.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7, in dem die Erhöhung des Schwierigkeits grads den folgenden Verfahrensschritt umfasst:
Regelung der Wahrscheinlichkeit, dass dem ersten Spieler in der Spiel situation eine aggressive Strategie zugeordnet ist, auf einen Sollanteil ag gressiver Verkehrsteilnehmer in der virtuellen Testumgebung durch eine ite rative Änderung der Auszahlungsmatrix oder des Verrechnungswertes.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220289217A1 (en) * 2021-03-10 2022-09-15 Ohio State Innovation Foundation Vehicle-in-virtual-environment (vve) methods and systems for autonomous driving system
CN117191413B (zh) * 2023-07-19 2025-10-31 同济大学 一种强博弈交互环境下的自动驾驶测试系统
CN117234935B (zh) * 2023-09-28 2024-05-14 重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司 基于虚幻引擎的测试方法、装置、电子设备及存储介质
WO2026048039A1 (ja) * 2024-08-30 2026-03-05 Ｎｔｔ株式会社 情報処理方法および情報処理プログラム

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160210382A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-21 Ford Global Technologies, Llc Autonomous driving refined in virtual environments
US10877476B2 (en) * 2017-11-30 2020-12-29 Tusimple, Inc. Autonomous vehicle simulation system for analyzing motion planners
US10755007B2 (en) * 2018-05-17 2020-08-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Mixed reality simulation system for testing vehicle control system designs

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