WO2022122339A1 - Verfahren und system zum testen eines steuergeräts eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und system zum testen eines steuergeräts eines fahrzeugs Download PDF

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WO2022122339A1
WO2022122339A1 PCT/EP2021/082140 EP2021082140W WO2022122339A1 WO 2022122339 A1 WO2022122339 A1 WO 2022122339A1 EP 2021082140 W EP2021082140 W EP 2021082140W WO 2022122339 A1 WO2022122339 A1 WO 2022122339A1
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sensor
vehicle
simulated
calculated
data
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PCT/EP2021/082140
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Peter Mihaly VAS
Peter Meszaros
Albert Meszaros
Viktor IMRE
Andras Nemes
Csaba Juhasz
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Robert Bosch Gmbh
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    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Definitions

  • the invention relates to a method for testing a control unit of a vehicle, the control unit receiving environment data calculated using an environment sensor simulation of at least one simulated environment sensor and using a vehicle and environment simulation calculated movement data of a simulated vehicle, the vehicle and environment simulation being implemented by a computer program which is executed on a programmable computer device, with the calculated movement data being transmitted to the control unit via a simulated vehicle data bus, and with the calculated environmental data being transmitted using a sensor test unit which is connected to the programmable computer device via a sensor data connection that is different from the vehicle data bus to the be transferred to the control unit.
  • a further aspect of the invention relates to a system for testing a control unit of a vehicle, which is set up to carry out the method.
  • Modern vehicles have a large number of assistance systems, such as parking assistants and emergency brake assistants, to support the driver in carrying out driving maneuvers.
  • the assistance systems are dependent on environmental data that is obtained from environmental sensors arranged on the vehicle, such as ultrasonic sensors, radar sensors, LiDAR sensors and optical cameras.
  • environmental sensors arranged on the vehicle, such as ultrasonic sensors, radar sensors, LiDAR sensors and optical cameras.
  • the development of the control units for the implementation of the assistance systems is a complex process and usually requires the control units to be coordinated for new vehicles.
  • simulations When developing new vehicles and the systems installed in the vehicles, it is common to use simulations. This makes it possible, for example, to test the function of environment sensors before they are installed in a new vehicle.
  • the reaction of control units to the environmental data supplied by environmental sensors can also be tested.
  • DE 10 2013 212 710 A1 describes a simulator and a method for simulating sensor measurements.
  • the simulator includes a sensor model that describes hardware and/or physical properties of the sensor.
  • an environment model and a vehicle model are provided, which are used to carry out a virtual measurement.
  • a computing unit used can be designed as a control computer of a vehicle.
  • the detection range of a sensor in particular an ultrasonic sensor, is determined by simulating amplitude values and reception times of echoes that a receiver of the sensor would receive at a fixed installation position as reflections of radiation on a standard body if the standard body was at different positions in the radiation range Radiation source of the sensor are located with known directional characteristics and would be illuminated by this.
  • the simulation is carried out taking into account the propagation speed of the radiation and the distances and angular relationships between the respective positions of the standard body, the receiver and the radiation source relative to one another. It is then determined for which of the positions the respective amplitude values of the echoes of the standard body are above a defined threshold value, with the spatial distribution of these positions representing the detection range of the sensor.
  • US 2018/0060725 A1 describes a method and a test stand for simulating sensor reflections, for example from virtual ultrasonic sensors.
  • the test stand includes hardware that implements and makes available mathematical models for the mechanical properties of a vehicle, as well as software that is coupled with the hardware and comprises a test algorithm for processing reflections obtained from a virtual vehicle environment.
  • the environment of the simulated vehicle When testing the response of a control unit to environmental data received from simulated environmental sensors, the environment of the simulated vehicle must be simulated with all objects in the environment. If the functions of complex systems of a control device are to be tested, such as a parking assistant or an emergency brake assistant, the relative movement of the simulated vehicle to the simulated objects must also be taken into account.
  • the known methods for simulating functions of an environment sensor have the problem that there can be a time lag between the simulation of the environment and the movement of the vehicle and the calculation of the simulated environment data, which impairs the reaction of a control unit tested with the simulation can.
  • a control unit cannot create a reliable map of objects in the vehicle's surroundings without synchronization between movement data and environment data.
  • a method for testing a control unit of a vehicle is proposed, in which the control unit receives environment data calculated using an environment sensor simulation of at least one simulated environment sensor and movement data of a simulated vehicle calculated using a vehicle and environment simulation, the vehicle and environment simulation being carried out by a computer program is implemented, which is executed on a programmable computer device, with the calculated movement data being transmitted to the control unit via a simulated vehicle data bus, and with the calculated environmental data being transmitted using a sensor test unit which is connected to the programmable computer device via a sensor data connection that is different from the vehicle data bus be transferred to the control unit. Provision is also made for the control unit to send a command to perform a measurement using at least one environment sensor simulated by the environment sensor simulation to the sensor test unit in order to carry out a simulated acquisition of environment data by the control unit in a first step a).
  • step b) information for identifying the position of the at least one simulated surroundings sensor is transmitted by the sensor test unit to the computer device.
  • the computer device calculates the position of reflection points on simulated objects in the vehicle environment and information about the calculated positions of the reflection points is transmitted to the sensor test unit.
  • step d) environmental data calculated by the sensor test unit are determined based on the information about the calculated positions of the reflection points.
  • the sensor test unit then transmits the calculated environmental data on the positions of the reflection points obtained to the control unit.
  • the control device can be, for example, a control device for implementing a function of the vehicle, which makes decisions based on the receipt of environmental data.
  • the function can in particular be an assistance system or an automated driving function of a vehicle.
  • the control unit can implement a parking assistant or an emergency brake assistant.
  • the computer device and the sensor test unit receive information about the simulated vehicle and the at least one simulated environment sensor.
  • This information preferably includes information about the physical properties of the at least one environment sensor, information about the arrangement of the at least one environment sensor on the vehicle, information about Driving characteristics of the vehicle and combinations of several of these details. In this case, provision can be made in particular to define a number of simulated surroundings sensors.
  • a simulated environment is preferably defined for the simulated vehicle.
  • Simulated objects in particular are defined here.
  • the simulated objects can be defined in particular by parameters relating to their shape, the type of object, the size, the orientation, the position in the simulated environment and combinations of several of these parameters.
  • several posts can be defined for a test of an assistance system by defining the parameters of cylindrical shape, specified height, specified diameter and specified positions.
  • step a) Includes the simulated vehicle more than one simulated environment sensor, it is preferred in step a) together with the command to execute a
  • the at least one simulated environment sensor can correspond to an environment sensor that actually exists or can be based on a design of an environment sensor that is under development.
  • the at least one simulated environment sensor is preferably an environment sensor that is based on the pulse-echo principle.
  • a signal is sent out for a measurement by an environment sensor and echoes of the signal are then received, which were reflected by objects in the environment. If the echo is received by the same environmental sensor that sent out the original signal, the echo is referred to as a direct echo. If the echo is received from another environmental sensor, the echo is called a cross echo. Accordingly, it can be provided that a command to carry out a measurement relates to a single simulated surroundings sensor or relates to two or more of the simulated surroundings sensors. Accordingly, it is preferred if the measurement of a cross echo is requested in step a), in Step b) Information about the position of a transmitting environment sensor and information about the position of a receiving environment sensor for transmissions.
  • the sensor test unit transmits information for identifying the position of the simulated environment sensor or sensors involved in a measurement to the computer device.
  • environment sensors can be involved, for example, when performing a measurement in which a
  • the information for identifying the position of the at least one environment sensor can be transferred as coordinates which describe the position of the respective environment sensor in the vehicle and environment simulation. If the computer device has, for example, information about which simulated environment sensor is arranged at which point on the simulated vehicle, such information can, for example, also be in the form of a clear
  • identification number are transmitted. It is also conceivable to transmit a relative position in relation to a reference point of the simulated vehicle as information for identifying the position.
  • step c) of the method the computer device uses the vehicle and environment simulation to calculate which of the simulated objects reflect an echo of a signal from the at least one simulated environment sensor, and determines the position of reflection points on the simulated objects.
  • the vehicle and environment simulation takes into account in particular the relative position of the simulated objects to the simulated vehicle, which continuously changes when the simulated vehicle and/or one of the simulated objects moves.
  • the computing device determines the geometry of a model representing the simulated vehicle in a simulated environment.
  • a beam emanating from the position of the simulated surroundings sensor and running in the direction of a main axis of the simulated surroundings sensor can be checked for intersections with surfaces of the simulated objects.
  • the positions of the points of intersection then represent positions of reflection points rules are calculated. For example, it is known that when ultrasonic sensors are used as environment sensors, an object generates a number of echoes, with an echo being produced at a base point of the object.
  • the vehicle and environment simulation are preferably carried out continuously by the computer device. It is provided that regularly calculated movement data of the simulated vehicle is transmitted to the control device, with the determination of the position of reflection points according to step c) being synchronized in terms of time with the vehicle and environment simulation.
  • the calculated movement data includes, in particular, simulated data from simulated vehicle sensors, which determine the movement of the simulated vehicle. These include, in particular, odometry sensors, speed sensors, yaw rate sensors, acceleration sensors and combinations of several of these sensors.
  • the calculation of the movement data and the calculation of the reflection points, on the basis of which the environment data are determined, are obtained using the same vehicle and environment simulation. Provision is also made to keep time delays in the transmission of the movement data and the environmental data, which reach the control device via various paths, as small as possible.
  • the calculated surroundings data are preferably determined taking into account a field of view (also referred to as field of view) of the respective simulated surroundings sensor and/or taking into account the intended installation location on the vehicle.
  • a field of view also referred to as field of view
  • the field of vision of an environment sensor is determined on the one hand by the respective design and the technology of the sensor.
  • the installation location of the respective environment sensor has a significant influence on its field of vision.
  • environment sensors based on ultrasound are often integrated into a bumper of the vehicle, with the shape, the material selected and the attachment of the bumper affecting the field of vision of the vehicle environment sensor can affect.
  • the field of view resulting from the planned arrangement of the environmental sensor is taken into account when determining the calculated environmental data.
  • the simulation preferably takes into account the respective propagation properties of the signals and echoes, which in particular can also be dependent on a frequency of the signals.
  • a simulated echo is first calculated, with this calculation not only including the position of the reflection point but also, in particular, the field of view. If several reflection points were obtained, it is preferable to additionally take into account interferences between the resulting several echoes.
  • the simulated echo After the simulated echo has been calculated, it is preferably provided to carry out the same signal processing that would also be carried out by a corresponding real sensor for the respective echo in order to obtain the calculated environmental data.
  • the calculated environmental data can be calculated in advance and stored in a memory of the sensor test unit, a grid with a predetermined increment being used for position parameters of a simulated vehicle and a simulated object.
  • the calculated surroundings data are thus already determined in advance with a certain predetermined increment for parameters such as the relative distance between the simulated surroundings sensor and the simulated object and the direction to the simulated object and stored in a memory of the sensor test unit. If the sensor test unit then receives a calculated position of a reflection point, the set of previously calculated environmental data is used to determine that data set whose parameters have the smallest deviations from the parameters of the respective reflection point.
  • This variant of the method allows the use of complex models to determine the calculated environmental data. Since the environmental data are calculated in advance, there is advantageously a particularly small delay in the forwarding to the control unit.
  • the calculated environmental data is calculated after receipt of the information about the calculated positions by a computing unit of the sensor test unit.
  • the determined, calculated environmental data are transmitted to the control unit in step e).
  • a communication protocol used for the communication between the control unit and the sensor test unit is selected, which is preferably identical to the protocol which a real example of the at least one environment sensor simulated by the sensor test unit would use. Furthermore, the communication is preferably secured cryptographically.
  • the at least one simulated environment sensor is preferably an ultrasonic sensor.
  • the proposed method can also be applied to other types of sensors such as LiDAR sensors or RADAR sensors.
  • the calculated surroundings data preferably include a distance between the simulated surroundings sensor and the corresponding reflection point and at least one attribute describing the quality of a received ultrasonic echo.
  • attributes describing the quality of a received ultrasonic echo include amplitude, background noise, R value, and combinations thereof.
  • the "R-value" of an ultrasonic echo describes how well the shape of the received echo matches the shape of the originally transmitted signal.
  • a matched filter can be used to compare shape.
  • the vehicle data bus is preferably a CAN bus or FlexRay. However, in principle any transmission technology used in the vehicle is suitable.
  • control unit By connecting the computer device to a bus system that corresponds to the vehicle data bus of a real vehicle, the control unit can be tested directly under conditions that are as realistic as possible.
  • the tested control unit is set up to send control commands to influence the longitudinal and/or lateral guidance of the simulated vehicle via the vehicle data bus, it is preferably provided to set up the vehicle and environment simulation in such a way that it reacts to the control commands and the movement of the simulated vehicle influenced accordingly. Furthermore, the vehicle and motion simulation preferably supplies the control unit with corresponding feedback from the addressed vehicle systems. This is particularly advantageous for testing control devices that implement functions that intervene in the movement of the vehicle, such as a parking assistant or an emergency brake assistant.
  • a further aspect of the invention is the provision of a system for testing a control unit of a vehicle, the system comprising a computer device which can be connected to the control unit via a vehicle data bus, and a sensor test unit which is connected to the computer device and via a sensor connection can be connected to the control unit.
  • the system is set up to execute one of the methods described herein when connected to a control unit for a vehicle.
  • features described in the context of one of the methods apply to the system and vice versa, features described in the context of the system apply to the methods.
  • the system includes a computing device. This is preferably freely programmable and carries out the vehicle and environment simulation as part of the method.
  • the computer device is preferably a standard PC, which is operated with the Windows, Linux or MacOS operating system, for example, and participates in the process by executing appropriate software.
  • the sensor test unit is a unit that is separate from the computer device and is connected to the computer device via a data connection.
  • the sensor test unit can include a memory and/or a computing unit for determining the calculated environmental data.
  • a programmable microcontroller and/or an application-specific integrated circuit (ASIC) can be used to implement the functions of the sensor test unit.
  • the proposed method and the proposed system for testing a control unit are advantageously outsourced to specialized hardware, namely the sensor test unit, a particularly time-critical part of the simulation that is carried out, namely the determination of calculated environmental data.
  • the intended computer device must therefore only perform general tasks and update the vehicle and environment simulation.
  • specialized units such as the sensor test unit have a deterministic behavior for time-critical actions, whereby a time delay between the movement data and the environment data is reduced and any remaining delay is even.
  • many different tasks are usually executed in parallel, and the execution of individual tasks can be delayed in a non-deterministic manner.
  • the behavior of the control devices when the simulated vehicle moves can only be realistically simulated and thus tested by the synchronization between the movement data and the environment data achieved with the method and system according to the invention.
  • the method used for determining the environmental data from the echoes received can be cryptographically secured by the proposed method, without a delay occurring in the transmission to the control device.
  • the sensor test unit represents a closed system which does not allow access to previously stored databases with previously calculated environmental data or to the algorithms used to calculate the environmental data.
  • the sensor test unit itself only receives general geometric information on the position of reflection points from the vehicle and environment simulation executed on the computer device, which do not allow any conclusions to be drawn about the function of the simulated environment sensor.
  • the communication between the computer device and the sensor test unit is thus reduced to a small amount of data that can be transmitted quickly.
  • no cryptographic security is required, so that no time delay caused by encryption occurs.
  • the calculated environmental data then provided by the sensor test unit are provided to the control unit via the same protocol that a real sensor would also use, so that the control unit can be tested under conditions that are as real as possible. This allows to test the functionality of the environment sensors and the control units early in the design phase of a vehicle.
  • FIG. 1 shows a system for testing a control device according to the prior art
  • FIG. 2 shows a system according to the invention for testing a control device
  • FIG. 3 shows a schematic view of a simulated environment of a simulated vehicle
  • Figure 4 a comparison between the amplitude of simulated and real echoes depending on the distance
  • Figure 5 a comparison between the R value of simulated and real echoes depending on the distance
  • FIG. 6 shows a comparison between a significance classification made by the control unit for simulated and real echoes as a function of the distance
  • FIG. 7 a comparison between an object classification carried out by the control unit for simulated and real echoes depending on the distance
  • FIGS. 8a and 8b a comparison between a height classification for simulated and real echoes carried out by the control unit as a function of the distance at a speed of 2.5 km/h
  • FIGS. 9a and 9b show a comparison between a height classification performed by the control unit for simulated and real echoes depending on the distance at a speed of 4.5 km/h.
  • FIG. 10 A system 10' according to the prior art for testing a control unit 20 is shown in FIG.
  • the system 10' comprises a computer device 102 and a sensor test unit 104, which are connected to one another with a data cable 108 and can exchange data.
  • Sensor test unit 104 is connected to control unit 20 to be tested via a sensor data connection 110 .
  • the control device 20 and the computer device 102 are also connected via a vehicle data bus 106 .
  • control unit 20 In order to simulate the behavior of control unit 20 in relation to environmental data, provision is made for computer device 102 to continuously update a vehicle and environment simulation, with the simulation being influenced by control commands from control unit 20 for influencing the longitudinal and/or lateral guidance of simulated vehicle 401.
  • the sending of the control commands is indicated in FIG. 1 by an arrow with the reference number 206.
  • FIG. 1 A schematic representation of the situation represented by the vehicle and environment simulation can be found in FIG.
  • the continuously executed vehicle and environment simulation is used to calculate movement data, which is transmitted to control unit 20 via vehicle data bus 106, as indicated by the arrow with reference number 205.
  • the computer device 102 determines possible surroundings sensor data, which could possibly be requested by a simulated surroundings sensor 402, see FIG. 3, and by the control unit 20.
  • the computer device 102 takes into account all possible environmental data. This means that, for example, in the case of several ultrasound-based surroundings sensors 402 and in the case of several simulated objects 404, compare FIG. 3, all possible direct echoes and cross echoes are determined for each simulated surroundings sensor 402 and the associated calculated surroundings data are determined.
  • control unit 20 now requests a measurement of one of simulated surroundings sensors 402, which is indicated by an arrow with reference number 202, the internal memory is read out, as indicated by arrow 203, and the calculated surroundings data determined in the process are stored as with the Arrow with the reference number 204 indicated transmitted to the control unit 20.
  • control unit 20 Since the calculated surroundings data received from control unit 20 are not synchronous with the calculated movement data provided, the behavior of control unit 20 tested in this way can deviate from the behavior in a real environment.
  • FIG. 2 shows a system 10 according to the invention for testing a control unit 20.
  • the system 10 includes a computer device 102 and a sensor test unit 104, which are connected to one another with a data cable 108 and can exchange data.
  • Sensor test unit 104 is connected to control unit 20 to be tested via a sensor data connection 110 .
  • the control device 20 and the computer device 102 are also connected via a vehicle data bus 106 .
  • the control unit 20 in the system 10 thus has the same connections as in a real vehicle.
  • control unit 20 In order to simulate the behavior of control unit 20 in relation to environmental data, provision is made for computer device 102 to continuously update a vehicle and environment simulation, with the simulation being influenced by control commands from control unit 20 for influencing the longitudinal and/or lateral guidance of simulated vehicle 401.
  • the sending of the control commands is indicated in FIG. 2 by an arrow with the reference number 216.
  • a schematic representation of the situation represented by the vehicle and environment simulation can be found in FIG.
  • the continuously executed vehicle and environment simulation is used to calculate movement data, which is transmitted to control unit 20 via vehicle data bus 106, as indicated by the arrow with reference number 217.
  • control unit 20 now requests a measurement of one of simulated surroundings sensors 402, a corresponding command, as indicated by arrow 211, is sent to sensor test unit 104, the command containing information for identifying the simulated surroundings sensor(s) 402 involved. This information is forwarded to the computer device 102 by the sensor test unit 104 , as indicated by the arrow with reference number 212 .
  • the computer device 102 now determines reflection points 410, 412 depending on the position of the simulated environment sensors 402 involved and the current state of the vehicle and environment simulation and transmits information on the position of the reflection points 410, 412 back to the sensor test unit 104, as indicated by the arrow 213 . Since this position information is purely geometric information, it represents only a small amount of data and can be quickly transmitted via the data cable 108 . Furthermore, they do not reveal any details about the functionality of the simulated environment sensor 402 and can therefore be transmitted unencrypted, which further accelerates the transmission.
  • the sensor test unit 104 now determines the calculated surroundings data, which is indicated in FIG. 2 by the arrow with the reference number 214.
  • the specific environmental data are then transmitted to control unit 20, as shown by the arrow with reference number 215.
  • the calculated surroundings data received from the control unit 20 reach the control unit 20 with a minimal time delay and are therefore synchronous in time to the calculated movement data received. This makes it possible to test the behavior of control unit 20 even when simulated vehicle 401 is moving.
  • FIG. 3 shows a schematic view of a simulated environment of a simulated vehicle 401.
  • the simulated vehicle 401 moves toward a simulated object 404 in the form of a circular-cylindrical post.
  • the simulated vehicle 401 has a simulated surroundings sensor 402, which is designed as an ultrasonic sensor, for example.
  • the simulated environment sensor 402 has a field of view 408 within which it can detect simulated objects 404 .
  • the simulated environment sensor 402 is installed at the front in the area of a bumper (not shown) at an installation height h.
  • the simulated surroundings sensor 402 is oriented horizontally forwards, so that a main axis 406 of the simulated surroundings sensor 402 is also oriented parallel to the ground.
  • the simulated environment sensor 402 If signals are emitted by the simulated environment sensor 402, it can detect echoes which are reflected at reflection points 410, 412 on the simulated object 404. In the situation shown in Figure 3, the simulated surroundings sensor 402 would receive two echoes, one from a first reflection point 410 at the installation height h and one from a second reflection point 412 at a base of the simulated object 404.
  • the simulated Environment sensor 402 Since the distance from the simulated environment sensor 402 to the second reflection point 412 is longer than that to the first reflection point 410, the simulated Environment sensor 402 in the situation shown two consecutive echoes.
  • FIG. 4 shows a comparison between the amplitude of simulated and real echoes as a function of distance for a situation as shown schematically in FIG.
  • a simulated vehicle 401 with a simulated ultrasonic sensor moves toward an obstacle in the form of a post.
  • the amplitude A is plotted in arbitrary units on the Y-axis and the distance d of the reflection point 410, 412 from the simulated surroundings sensor 402 in mm is plotted on the X-axis.
  • a first curve 301 shows the average curve for the amplitude obtained from a real measurement of the environmental data
  • a second curve 302 shows the average curve for the amplitude obtained based on the calculated environmental data.
  • FIG. 5 shows a comparison between the R value of simulated and real echoes as a function of the distance d for a situation as shown schematically in FIG.
  • the R value is plotted in arbitrary units on the Y axis and the distance d of the reflection point 410, 412 from the simulated surroundings sensor 402 in mm is plotted on the X axis.
  • a first curve 303 shows the averaged curve for real measurements of the R values assigned to the environmental data
  • a second curve 304 shows the averaged curve for R values assigned to calculated environmental data.
  • FIG. 6 shows a comparison between a significance classification made by the control unit 20 for simulated and real echoes in Dependence of the distance d for a situation as shown schematically in FIG.
  • the significance P is plotted in arbitrary units on the Y-axis and the distance d of the reflection point 410, 412 from the simulated surroundings sensor 402 in mm is plotted on the X-axis.
  • a first curve 305 shows the average curve for the significance P determined from a real measurement of the environmental data
  • a second curve 306 shows the average curve for the significance P determined based on the calculated environmental data.
  • the significance P is determined by the control unit 20 and represents a probability that the environmental data obtained represents an object actually present in the environment.
  • FIG. 7 shows a comparison between an object classification performed by the control unit 20 for simulated and real echoes as a function of the distance d for a situation as shown schematically in FIG.
  • an ID number is given on the Y-axis, which identifies the object class.
  • Different object types such as posts, bushes, walls, curbs and the like are each provided with different ID numbers.
  • First points 307 show the object classification based on a real measurement of the surroundings data and second points 308 show the object classification based on the calculated significance of the surroundings data.
  • FIGS. 8a and 8b show a comparison between a height classification performed by the control unit 20 when the simulated vehicle 401 approaches a post for simulated and real echoes depending on the distance at a speed of 2.5 km/h.
  • Figures 9a and 9b also show an altitude classification, but for a speed of 4.5 km/h.
  • FIGS. 8a, 8b, 9a, 9b each show the profile of a height parameter H, which indicates the probability of the presence of a high object that cannot be driven over, in any units versus the distance d in mm.
  • FIGS. 8a and 9a each show the profile of the height parameter H for real environmental data and FIGS. 8b and 9b for the calculated environmental data.
  • the curves 301, 302, 303, 304, 305, 306 shown in FIGS. 8a, 9a and 8b and 9b are in each case mean values from ten real measurements carried out or ten simulations carried out with slightly different parameters.
  • Figures 8a and 8b show that at a vehicle speed of 2.5 km/h and falling below the distance of around 1500 mm, the post is reliably classified as a high object that cannot be driven over, with curves 301, 302, 303 , 304, 305, 306 agree well for the simulation and the measurement. Since the control device 20 also uses the movement data for this classification, this good match shows the particular advantages of the proposed method.
  • FIGS. 9a and 9b It can be seen from FIGS. 9a and 9b that at a vehicle speed of 4.5 km/h the post is only reliably classified as a high object that cannot be driven over if the distance is less than approximately 300 mm.
  • This undesired behavior of the control device 20 is reliably recognized both in the real measurement and in the simulation due to the good properties of the proposed method, in particular relating to the time synchronization of the calculated environmental data and movement data.
  • the proposed method is therefore suitable for safely simulating the function of a control unit 20 of a vehicle.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Testen eines Steuergeräts (20) eines Fahrzeugs, wobei das Steuergerät (20) unter Verwendung einer Umfeldsensorsimulation berechnete Umgebungsdaten mindestens eines simulierten Umfeldsensors und unter Verwendung einer Fahrzeug- und Umgebungssimulation berechnete Bewegungsdaten eines simulierten Fahrzeugs erhält, wobei die Fahrzeug- und Umgebungssimulation durch ein Computerprogramm implementiert wird, welches auf einer programmierbaren Computereinrichtung (102) ausgeführt wird, wobei die berechneten Bewegungsdaten über einen simulierten Fahrzeugdatenbus (106) an das Steuergerät (20) übertragen werden, und wobei die berechneten Umgebungsdaten unter Verwendung einer Sensortesteinheit (104), welche mit der programmierbaren Computereinrichtung (102) in Verbindung steht, über eine vom Fahrzeugdatenbus (106) verschiedene Sensordatenverbindung (110) an das Steuergerät (20) übertragen werden. Zum Ausführen einer simulierten Erfassung von Umgebungsdaten durch das Steuergerät (20) ist vorgesehen, einen Befehl zum Ausführen einer Messung an die Sensortesteinheit (104) zu senden, Angaben zur Identifizierung der Position des mindestens einen simulierten Umfeldsensors an die Computereinrichtung (102) zu übertragen, Positionen von Reflexionspunkten an simulierten Objekten in der Fahrzeugumgebung zu berechnen und an die Sensortesteinheit (104) zu übertragen, berechnete Umgebungsdaten basierend auf den Angaben über die berechneten Positionen der Reflexionspunkte zu bestimmen und an das Steuergerät (20) zu übermitteln. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System (10) zum Testen eines Steuergeräts (20) eines Fahrzeugs, welches eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen.

Description

Verfahren und System zum Testen eines Steuergeräts eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen eines Steuergeräts eines Fahrzeugs, wobei das Steuergerät unter Verwendung einer Umfeldsensorsimulation berechnete Umgebungsdaten mindestens eines simulierten Umfeldsensors und unter Verwendung einer Fahrzeug- und Umgebungssimulation berechnete Bewegungsdaten eines simulierten Fahrzeugs erhält, wobei die Fahrzeug- und Umgebungssimulation durch ein Computerprogramm implementiert wird, welches auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird, wobei die berechneten Bewegungsdaten über einen simulierten Fahrzeugdatenbus an das Steuergerät übertragen werden und wobei die berechneten Umgebungsdaten unter Verwendung einer Sensortesteinheit, welche mit der programmierbaren Computereinrichtung in Verbindung steht, über eine vom Fahrzeugdatenbus verschiedene Sensordatenverbindung an das Steuergerät übertragen werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Testen eines Steuergeräts eines Fahrzeugs, welches eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Moderne Fahrzeuge weisen eine Vielzahl von Assistenzsystemen auf, wie beispielsweise Einparkassistenten und Notbremsassistenten, um den Fahrer bei der Ausführung von Fahrmanövern zu unterstützen. Für ihre Funktion sind die Assistenzsysteme auf Umgebungsdaten angewiesen, die über am Fahrzeug angeordnete Umfeldsensoren erhalten werden, wie beispielsweise Ultraschallsensoren, Radarsensoren, LiDAR-Sensoren und optische Kameras. Die Entwicklung der Steuergeräte für die Umsetzung der Assistenzsysteme ist dabei ein komplexer Vorgang und erfordert in der Regel eine Abstimmung der Steuergeräte für neue Fahrzeuge. Bei der Entwicklung von neuen Fahrzeugen und den in den Fahrzeugen verbauten Systemen ist es üblich, Simulationen einzusetzen. Dies erlaubt es beispielsweise, die Funktion von Umfeldsensoren vor deren Einbau in ein neues Fahrzeug zu testen. Ebenso kann die Reaktion von Steuergeräten auf die von Umfeldsensoren gelieferten Umgebungsdaten getestet werden.
DE 10 2013 212 710 Al beschreibt einen Simulator und ein Verfahren zur Simulation von Sensormessungen. Der Simulator umfasst ein Sensormodell, welches Hardware und/oder physikalische Eigenschaften des Sensors beschreibt. Zudem sind ein Umgebungsmodell und ein Fahrzeugmodell vorgesehen, welche für das Durchführen einer virtuellen Messung eingesetzt werden. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann eine verwendete Recheneinheit als Steuerrechner eines Fahrzeugs ausgebildet sein.
DE 103 14 129 Al beschreibt ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Simulieren des Detektionsbereichs eines Sensors. Der Detektionsbereich eines Sensors, insbesondere eines Ultraschallsensors, wird ermittelt durch Simulieren von Amplitudenwerten und Empfangszeitpunkten von Echos, die ein Empfänger des Sensors an einer fest vorgegebenen Einbauposition als Reflektionen von Strahlung an einem Normkörper empfangen würde, wenn sich der Normkörper an verschiedenen Positionen im Strahlungsbereich einer Strahlungsquelle des Sensors mit bekannter Richtcharakteristik befinden und dort von dieser angestrahlt werden würde. Dabei wird die Simulation unter Berücksichtigung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Strahlung sowie der Abstände und der Winkelbeziehungen zwischen den jeweiligen Positionen des Normkörpers, des Empfängers und der Strahlungsquelle relativ zueinander durchgeführt. Anschließend wird festgestellt, für welche der Positionen die jeweiligen Amplitudenwerte der Echos des Normkörpers oberhalb eines definierten Schwellenwerts liegen, wobei die Verteilung dieser Positionen im Raum den Detektionsbereich des Sensors repräsentieren.
US 2018/0060725 Al beschreibt ein Verfahren und einen Teststand zum Simulieren von Sensorreflexionen, beispielsweise von virtuellen Ultraschallsensoren. Der Teststand umfasst Hardware, welche mathematische Modelle für die mechanischen Eigenschaften eines Fahrzeugs implementiert und zur Verfügung stellt, sowie Software, welche mit der Hardware gekoppelt ist und einen Testalgorithmus zum Verarbeiten von Reflexionen umfasst, welche von einer virtuellen Fahrzeugumgebung erhalten werden.
Beim Testen der Reaktion eines Steuergeräts auf erhaltene Umgebungsdaten von simulierten Umfeldsensoren muss zum einen die Umgebung des simulierten Fahrzeugs mit allen Objekten in der Umgebung simuliert werden. Sollen dabei die Funktionen komplexer Systeme eines Steuergeräts geprüft werden, wie Beispielsweise ein Einparkassistent oder ein Notbremsassistent, so muss dabei insbesondere auch die relative Bewegung des simulierten Fahrzeugs zu den simulierten Objekten berücksichtigt werden.
Die bekannten Verfahren zum Simulieren von Funktionen eines Umfeldsensors weisen das Problem auf, dass es zu einem zeitlichen Versatz zwischen der Simulation der Umgebung und der Bewegung des Fahrzeugs und der Berechnung der simulierten Umgebungsdaten kommen kann, wodurch die Reaktion eines mit der Simulation getesteten Steuergeräts beeinträchtigt werden kann. Beispielsweise kann ein Steuergerät ohne eine Synchronisierung zwischen Bewegungsdaten und Umfelddaten keine verlässliche Karte über Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs erstellen.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zum Testen eines Steuergeräts eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei dem das Steuergerät unter Verwendung einer Umfeldsensorsimulation berechnete Umgebungsdaten mindestens eines simulierten Umfeldsensors und unter Verwendung einer Fahrzeug- und Umgebungssimulation berechnete Bewegungsdaten eines simulierten Fahrzeugs erhält, wobei die Fahrzeug- und Umgebungssimulation durch ein Computerprogramm implementiert wird, welches auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird, wobei die berechneten Bewegungsdaten über einen simulierten Fahrzeugdatenbus an das Steuergerät übertragen werden und wobei die berechneten Umgebungsdaten unter Verwendung einer Sensortesteinheit, welche mit der programmierbaren Computereinrichtung in Verbindung steht, über eine vom Fahrzeugdatenbus verschiedene Sensordatenverbindung an das Steuergerät übertragen werden. Ferner ist vorgesehen, dass zum Ausführen einer simulierten Erfassung von Umgebungsdaten durch das Steuergerät in einem ersten Schritt a) durch das Steuergerät ein Befehl zum Ausführen einer Messung unter Verwendung mindestens eines durch die Umfeldsensorsimulation simulierten Umfeldsensors an die Sensortesteinheit gesendet wird.
In einem nachfolgenden Schritt b) werden Angaben zur Identifizierung der Position des mindestens einen simulierten Umfeldsensors durch die Sensortesteinheit an die Computereinrichtung übertragen.
Nachfolgend erfolgt in einem Schritt c) durch die Computereinrichtung ein Berechnen der Position von Reflexionspunkten an simulierten Objekten in der Fahrzeugumgebung und es erfolgt ein Übertragen von Angaben über die berechneten Positionen der Reflexionspunkte an die Sensortesteinheit.
In einem nachfolgenden Schritt d) werden durch die Sensortesteinheit berechnete Umgebungsdaten basierend auf den Angaben über die berechneten Positionen der Reflexionspunkte bestimmt.
Nachfolgend übermittelt die Sensortesteinheit in einem Schritt e) die berechneten Umgebungsdaten zu den erhaltenen Positionen der Reflexionspunkte an das Steuergerät.
Bei dem Steuergerät kann es sich beispielsweise um ein Steuergerät zur Implementierung einer Funktion des Fahrzeugs handeln, welche Entscheidungen basierend auf dem Erhalt von Umgebungsdaten trifft. Bei der Funktion kann es sich insbesondere um ein Assistenzsystem oder eine automatisierte Fahrfunktionen eines Fahrzeugs handeln. Beispielsweise kann das Steuergerät einen Einparkassistenten oder einen Notbremsassistenten implementieren.
Zur Vorbereitung des Tests der Funktion des Steuergeräts bzw. einer in dem Steuergerät implementierten Funktion ist vorgesehen, dass die Computereinrichtung und die Sensortesteinheit Angaben zu dem simulierten Fahrzeug und dem mindestens einen simulierten Umfeldsensor erhalten. Diese Angaben umfassen dabei bevorzugt Angaben über die physikalischen Eigenschaften des mindestens einen Umfeldsensors, Angaben zu der Anordnung des mindestens einen Umfeldsensors am Fahrzeug, Angaben zu Fahreigenschaften des Fahrzeugs und Kombinationen mehrerer dieser Angaben. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, mehrere simulierte Umfeldsensoren zu definieren.
Des Weiteren wird zur Einrichtung der Fahrzeug- und Umgebungssimulation bevorzugt eine simulierte Umgebung für das simulierte Fahrzeug definiert. Dabei werden insbesondere simulierte Objekte definiert. Die simulierten Objekte können dabei insbesondere durch Parameter zu ihrer Form, der Objektart, der Größe, der Ausrichtung, der Position in der simulierten Umgebung und Kombinationen mehrerer dieser Parameter definiert werden. Beispielsweise können für einen Test eines Assistenzsystems mehrere Pfosten durch Definieren der Parameter zylindrische Form, vorgegebene Höhe, vorgegebenem Durchmesser und vorgegebener Positionen definiert werden.
Umfasst das simulierte Fahrzeug mehr als einen simulierten Umfeldsensor, ist es bevorzugt, im Schritt a) zusammen mit dem Befehl zur Ausführung einer
Messung Angaben zu übermitteln, welche es der Sensortesteinheit erlauben, den entsprechenden Umfeldsensor zu identifizieren, von dem eine simulierte
Messung angefordert wird. Sofern jeder einzelne Umfeldsensor über eine eigene Kabelverbindung mit dem Steuergerät kommuniziert kann eine solche Angabe auch entfallen.
Der mindestens eine simulierte Umfeldsensor kann einem real existierenden Umfeldsensor entsprechen oder kann auf einem Design eines in der Entwicklung befindlichen Umfeldsensors basieren. Bei dem mindestens einen simulierten Umfeldsensor handelt es sich bevorzugt um einen Umfeldsensor, der auf dem Puls-Echo-Prinzip beruht. Entsprechend wird für eine Messung durch einen Umfeldsensor ein Signal ausgesendet und es werden anschließend Echos des Signals empfangen, welche an Objekten in der Umgebung reflektiert wurden. Wird das Echo dabei von demselben Umfeldsensor empfangen, der das ursprüngliche Signal ausgesendet hat, wird das Echo als Direktecho bezeichnet. Wird das Echo von einem anderen Umfeldsensor empfangen, wird das Echo als Kreuzecho bezeichnet. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass ein Befehl zum Ausführen einer Messung einen einzigen simulierten Umfeldsensor betrifft oder zwei oder mehr der simulierten Umfeldsensoren betrifft. Entsprechend ist es bevorzugt, wenn in Schritt a) die Messung eines Kreuzechos angefordert wird, in Schritt b) Angaben zu der Position eines sendenden Umfeldsensors und Angaben zu der Position eines empfangenden Umfeldsensors zu Übertagen.
Im Schritt b) des Verfahrens überträgt die Sensortesteinheit Angaben zur Identifizierung der Position des oder der an einer Messung beteiligten simulierten Umfeldsensoren an die Computereinrichtung. Mehrere Umfeldsensoren können beispielsweise beim Ausführen einer Messung beteiligt sein, bei der ein
Kreuzecho empfangen werden soll. Die Angaben zur Identifizierung der Position des mindestens einen Umfeldsensors können als Koordinaten übergeben werden, welche die Position des jeweiligen Umfeldsensors in der Fahrzeug- und Umgebungssimulation beschreiben. Sofern die Computereinrichtung beispielsweise Angaben darüber hat, an welcher Stelle welcher simulierte Umfeldsensor am simulierten Fahrzeug angeordnet ist, kann eine derartige Angabe aber beispielsweise auch in Form einer eindeutigen
Identifikationsnummer übertragen werden. Auch ist es denkbar eine relative Position in Bezug auf einen Referenzpunkt des simulierten Fahrzeugs als Angabe zur Identifizierung der Position zu übertragen.
Im Schritt c) des Verfahrens führt die Computereinrichtung gestützt auf die Fahrzeug- und Umgebungssimulation eine Berechnung durch, welche der simulierten Objekte ein Echo eines Signals des mindestens einen simulierten Umfeldsensors zurückwerfen, und bestimmt die Lage von Reflexionspunkten auf den simulierten Objekten.
Die Fahrzeug- und Umgebungssimulation berücksichtigt bei der Bestimmung der Lage der Reflexionspunkte insbesondere die relative Position der simulierten Objekte zum simulierten Fahrzeug, welche sich bei einer Eigenbewegung des simulierten Fahrzeugs und/oder eines der simulierten Objekte fortlaufend verändern. In anderen Worten bestimmt die Computereinrichtung durch das Ausführen der Fahrzeug- und Umgebungssimulation die Geometrie eines Modells, welches das simulierte Fahrzeug in einer simulierten Umgebung repräsentiert. Dabei kann für die Bestimmung der Lage der Reflexionspunkte beispielsweise ein von der Position des simulierten Umfeldsensors ausgehender Strahl, der in Richtung einer Hauptachse des simulierten Umfeldsensors verläuft, auf Schnittpunkte mit Oberflächen der simulierten Objekte überprüft werden. Die Positionen der Schnittpunkte stellen dann Positionen von Reflexionspunkten dar. Des Weiteren können Reflexionspunkte unter Berücksichtigung vorgegebener Regeln berechnet werden. Beispielsweise ist bekannt, dass bei Verwendung von Ultraschallsensoren als Umfeldsensoren ein Objekt mehrere Echos erzeugt, wobei ein Echo an einem Fußpunkt des Objekts entsteht.
Bevorzugt erfolgt die Ausführung der Fahrzeug- und Umgebungssimulation fortlaufend durch die Computereinrichtung. Dabei ist vorgesehen, dass regelmäßig berechnete Bewegungsdaten des simulierten Fahrzeugs an das Steuergerät übertragen werden, wobei die Bestimmung der Position von Reflexionspunkten gemäß Schritt c) zeitlich mit der Fahrzeug- und Umgebungssimulation synchronisiert wird.
Die berechneten Bewegungsdaten umfassen insbesondere simulierte Daten von simulierten Fahrzeugsensoren, welche die Bewegung des simulierten Fahrzeugs ermitteln. Dazu gehören insbesondere Odometriesensoren, Drehzahlsensoren, Gierratensensoren, Beschleunigungssensoren und Kombinationen mehrerer dieser Sensoren.
Für eine zeitliche Synchronisation zwischen den berechneten Bewegungsdaten und den berechneten Umgebungsdaten wird die Berechnung der Bewegungsdaten und die Berechnung der Reflexionspunkte, auf deren Basis die Umgebungsdaten bestimmt werden, über dieselbe Fahrzeug- und Umgebungssimulation erhalten. Des Weiteren ist vorgesehen, Zeitverzögerungen bei der Übertragung der Bewegungsdaten und der Umgebungsdaten, welche das Steuergerät über verschiedene Wege erreichen, so gering wie möglich zu gestalten.
Bevorzugt erfolgt in Schritt d) das Bestimmen der berechneten Umgebungsdaten unter Berücksichtigung eines Sichtbereichs (auch als field-of-view bezeichnet) des jeweiligen simulierten Umfeldsensors und/oder unter Berücksichtigung des beabsichtigten Einbauorts am Fahrzeug.
Der Sichtbereich eines Umfeldsensors wird zum einen durch die jeweilige Ausgestaltung und der Technologie des Sensors bestimmt. Zum anderen beeinflusst der Einbauort des jeweiligen Umfeldsensors dessen Sichtbereich erheblich. Beispielsweise werden auf Ultraschall basierende Umfeldsensor häufig in eine Stoßstange des Fahrzeugs integriert, wobei die Formgebung, die Mate rial wähl und die Befestigung der Stoßstange den Sichtbereich des Umfeldsensors beeinflussen können. Um bereits frühzeitig im Designprozess eines Fahrzeugs die Reaktion eines Steuergeräts auf Umgebungsdaten eines derart angeordneten Sensors testen zu können, wird der sich durch die geplante Anordnung des Umfeldsensors ergebende Sichtbereich bei der Bestimmung der berechneten Umgebungsdaten berücksichtigt.
Für eine Berücksichtigung des Einbauorts und des Umfelds am Einbauort, ist es bevorzugt, eine Simulation des Ausbreitungsverhaltens der ausgesendeten Signale und der empfangenen Echos durchzuführen, wobei hierzu bevorzugt 3D- Modelle zum Einsatz kommen. Beispielsweise bei einem Einbau eines Umfeldsensors in eine Stoßstange kann ein 3D-Modell dieser Stoßstange sowie ggf. des Umfelds der Stoßstange am Fahrzeug verwendet werden. Damit können dann gegebenenfalls auch Einflüsse weiterer Faktoren wie Signalreflexionen an einem Nummernschild des Fahrzeugs, an einem Kühlergrill des Fahrzeugs und/oder an dem Boden berücksichtigt werden. Die Simulation berücksichtigt bevorzugt darüber hinaus die jeweiligen Ausbreitungseigenschaften der Signale und Echos, die insbesondere auch von einer Frequenz der Signale abhängig sein können.
Bei der konkreten Berechnung der Umgebungsdaten, welche über den simulierten Sensor erhalten werden, wird zunächst ein simuliertes Echo berechnet, wobei in diese Berechnung neben der Lage des Reflexionspunkt auch insbesondere der Sichtbereich eingeht. Sofern mehrere Reflexionspunkte erhalten wurden, ist es bevorzugt, zusätzlich Interferenzen zwischen den sich daraus ergebenden mehreren Echos zu berücksichtigen.
Nach Berechnen des simulierten Echos ist bevorzugt vorgesehen, dieselbe Signalverarbeitung auszuführen, die auch ein entsprechender realer Sensor für das jeweilige Echo durchlaufen würde, um die berechneten Umgebungsdaten zu erhalten.
Für das bestimmen der berechneten Sensordaten können in einer ersten Ausführungsvariante i) die berechneten Umgebungsdaten vorab berechnet werden und in einem Speicher der Sensortesteinheit abgelegt werden, wobei für Positionsparameter eines simulierten Fahrzeugs und eines simulierten Objekts ein Raster mit einer vorgegebenen Schrittweite verwendet wird. Es werden somit mit einer bestimmten vorgegebenen Schrittweite für Parameter wie relativer Abstand zwischen dem simulierten Umfeldsensor und dem simulierten Objekt und der Richtung zu dem simulierten Objekt bereits vorab die berechneten Umgebungsdaten bestimmt und in einem Speicher der Sensortesteinheit abgelegt. Erhält dann die Sensortesteinheit eine berechnete Position eines Reflexionspunkts, so wird aus der Menge der vorab berechneten Umgebungsdaten derjenige Datensatz bestimmt, dessen Parameter die geringsten Abweichungen von den Parametern des jeweiligen Reflexionspunkts aufweisen.
Diese Variante des Verfahrens erlaubt die Verwendung komplexer Modelle zur Bestimmung der berechneten Umgebungsdaten. Da die Umgebungsdaten vorab berechnet werden, tritt vorteilhafterweise eine besonders geringe Verzögerung bei der Weiterleitung an das Steuergerät auf.
In einer zweiten Ausführungsvariante ii) erfolgt eine Berechnung der berechneten Umgebungsdaten nach Erhalt der Angaben über die berechneten Positionen durch eine Recheneinheit der Sensortesteinheit.
Da für die Bestimmung der berechneten Umgebungsdaten aus der Fahrzeug- und Umgebungssimulation lediglich allgemeine geometrische Angaben zur Lage der Reflexionspunkte benötigt werden, ist die zwischen der Computereinrichtung und der Sensortesteinheit ausgetauschte Datenmenge sehr gering, was eine rasche Übertragung ermöglicht. Des Weiteren erlauben diese Daten keinen Rückschluss auf die interne Funktion des simulierten Umfeldsensors, so dass auch keine kryptografische Absicherung erforderlich ist, welche eine Übermittlung der Daten verzögern könnte.
Die Bestimmten berechneten Umgebungsdaten werden in Schritt e) an das Steuergerät Übertagen. Dabei wird ein für die Kommunikation zwischen dem Steuergerät und der Sensortesteinheit verwendetes Kommunikationsprotokoll gewählt, welches bevorzugt identisch ist mit dem Protokoll, welches ein reales Exemplar des durch die Sensortesteinheit simulierten mindestens einen Umfeldsensor verwenden würde. Des Weiteren wird die Kommunikation bevorzugt kryptografisch abgesichert. Bevorzugt ist der mindestens eine simulierte Umfeldsensor ein Ultraschallsensor. Des vorgeschlagene Verfahren kann aber auch auf andere Typen von Sensoren wie LiDAR-Sensoren oder RADAR-Sensoren angewendet werden.
Für den Fall, dass der mindestens eine simulierte Umfeldsensor ein Ultraschallsensor ist, umfassen die berechneten Umgebungsdaten bevorzugt eine Distanz zwischen dem simulierten Umfeldsensor dem entsprechenden Reflexionspunkt sowie mindestens ein die Qualität eines empfangenen Ultraschallechos beschreibendes Attribut.
Beispiele für die Qualität eines empfangenen Ultraschallechos beschreibende Attribute umfassen die Amplitude, das Hintergrundrauschen, der R-Wert und Kombinationen draus.
Der „R-Wert“ eines Ultraschallechos beschreibt, wie gut die Form des empfangenen Echos mit der Form des ursprünglich ausgesendeten Signals übereinstimmt. Für einen Vergleich der Form kann beispielsweise ein Optimalfilter verwendet werden.
Bevorzugt ist der Fahrzeugdatenbus ein CAN-Bus oder FlexRay. Jedoch ist prinzipiell jede im Fahrzeug eingesetzte Übertragungstechnik geeignet.
Durch das Verbinden der Computereinrichtung mit einem Bussystem, das dem Fahrzeugdatenbus eines echten Fahrzeugs entspricht, kann das Steuergerät direkt unter möglichst realen Bedingungen getestet werden.
Ist das getestete Steuergerät dazu eingerichtet, Steuerbefehle zur Beeinflussung der Längs- und/oder Querführung des simulierten Fahrzeugs über den Fahrzeugdatenbus zu senden, ist bevorzugt vorgesehen, die Fahrzeug- und Umgebungssimulation derart einzurichten, dass diese auf die Steuerbefehle reagiert und die Bewegung des simulierten Fahrzeugs entsprechend beeinflusst. Des Weiteren liefert die Fahrzeug- und Bewegungssimulation bevorzugt entsprechende Rückmeldung der angesprochenen Fahrzeugsysteme an das Steuergerät. Dies ist insbesondere vorteilhaft für den Test von Steuergeräten, welche Funktionen implementieren, welche in die Bewegung des Fahrzeugs eingreifen, wie beispielsweise ein Einparkassistent oder ein Notbremsassistent. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist das Bereitstellen eines Systems zum Testen eines Steuergeräts eines Fahrzeugs, wobei das System eine Computereinrichtung umfasst, welche über einen Fahrzeugdatenbus mit dem Steuergerät verbindbar ist, und eine Sensortesteinheit umfasst, welche mit der Computereinrichtung in Verbindung steht und über einen Sensoranschluss mit dem Steuergerät verbindbar ist.
Das System ist dazu eingerichtet, bei Verbindung mit einem Steuergerät für ein Fahrzeug eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Entsprechend gelten im Rahmen eines der Verfahren beschriebene Merkmale für das System und umgekehrt gelten im Rahmen des Systems beschriebene Merkmale für die Verfahren.
Das System umfasst eine Computereinrichtung. Diese ist bevorzugt frei programmierbar und führt im Rahmen des Verfahrens die Fahrzeug- und Umgebungssimulation aus. Bei der Computereinrichtung handelt es sich bevorzugt um einen üblichen PC, der beispielsweise mit dem Betriebssystem Windows, Linux oder MacOS betrieben wird und durch Ausführung einer entsprechenden Software in den Verfahren mitwirkt.
Bei der Sensortesteinheit handelt es sich um eine von der Computereinrichtung getrennte Einheit, welche über eine Datenverbindung mit der Computereinrichtung in Verbindung steht. Die Sensortesteinheit kann für das Bestimmen der berechneten Umgebungsdaten einen Speicher und/oder eine Recheneinheit umfassen. Zur Implementierung der Funktionen der Sensortesteinheit kann beispielsweise ein programmierbarer Microcontroller und/oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) verwendet werden.
Vorteile der Erfindung
Durch das vorgeschlagene Verfahren bzw. das vorgeschlagene System zum Testen eines Steuergeräts wird vorteilhafterweise ein besonders zeitkritischer Teil der durchgeführten Simulation, nämlich das Bestimmen berechneter Umgebungsdaten, auf spezialisierte Hardware ausgelagert, nämlich die Sensortesteinheit. Die vorgesehene Computereinrichtung muss somit nur allgemeine Aufgaben und das Aktualisieren der Fahrzeug- und Umgebungssimulation vornehmen. Gegenüber üblichen, PCs als Computereinrichtungen weisen spezialisierte Einheiten wie die Sensortesteinheit ein deterministisches Verhalten bei zeitkritischen Aktionen auf, wodurch eine Zeitverzögerung zwischen den Bewegungsdaten und den Umfelddaten zum einen reduziert wird und eine eventuell verbleibende Verzögerung zum anderen gleichmäßig ist. Bei einer üblichen Computereinrichtung hingegen werden durch diese üblicherweise viele verschieden Aufgaben parallel ausgeführt, wobei sich die Ausführung einzelner Aufgaben in nicht deterministischer Weise verzögern kann.
Erst durch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und System erreichte Synchronisierung zwischen den Bewegungsdaten und den Umfelddaten kann das Verhalten der Steuergeräte bei Bewegung des simulierten Fahrzeugs realistisch simuliert und damit getestet werden.
Des Weiteren kann durch das vorgeschlagene Verfahren das für die Bestimmung der Umgebungsdaten aus den erhaltenen Echos verwendete Verfahren kryptografisch abgesichert werden, ohne dass eine Verzögerung bei der Übermittlung an das Steuergerät erfolgt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Sensortesteinheit ein geschlossenes System darstellt, welches keinen Zugriff auf vorab abgelegte Datenbanken mit vorab berechneten Umgebungsdaten oder auf die für die Berechnung der Umgebungsdaten verwendeten Algorithmen gestattet. Die Sensortesteinheit selbst erhält aus der auf der Computereinrichtung ausgeführten Fahrzeug- und Umgebungssimulation lediglich allgemeine geometrische Angaben zur Lage von Reflexionspunkten, welche keine Rückschlüsse auf die Funktion des simulierten Umfeldsensors gestatten. Die Kommunikation zwischen der Computereinrichtung und der Sensortesteinheit ist somit zum einen auf wenige Daten reduziert, die sich schnell übertragen lassen. Zum anderen ist keine kryptografische Absicherung erforderlich, so dass keine durch eine Verschlüsselung bedingte Zeitverzögerung auftritt.
Die dann von der Sensortesteinheit bereitgestellten berechneten Umgebungsdaten werden dem Steuergerät über dasselbe Protokoll bereitgestellt, welches auch ein realer Sensor verwendet würde, so dass das Steuergerät unter möglichst realen Bedingen getestet werden kann. Dies erlaubt es, bereits früh in der Designphase eines Fahrzeugs die Funktionalität der Umfeldsensoren und der Steuergeräte zu testen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein System zum Testen eines Steuergeräts gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2 ein erfindungsgemäßes System zum Testen eines Steuergeräts,
Figur 3 eine schematische Ansicht einer simulierten Umgebung eines simulierten Fahrzeugs,
Figur 4 ein Vergleich zwischen der Amplitude simulierter und realer Echos in Abhängigkeit der Entfernung,
Figur 5 ein Vergleich zwischen dem R-Wert simulierter und realer Echos in Abhängigkeit der Entfernung,
Figur 6 ein Vergleich zwischen einer durch das Steuergerät vorgenommenen Signifikanzeinstufung für simulierte und reale Echos in Abhängigkeit der Entfernung,
Figur 7 ein Vergleich zwischen einer durch das Steuergerät vorgenommenen Objektklassifizierung für simulierte und reale Echos in Abhängigkeit der Entfernung,
Figur 8a und 8b ein Vergleich zwischen einer durch das Steuergerät vorgenommen Höhenklassifizierung für simulierte und reale Echos in Abhängigkeit der Entfernung bei einer Geschwindigkeit von 2,5 km/h, und Figur 9a und 9b ein Vergleich zwischen einer durch das Steuergerät vorgenommen Höhenklassifizierung für simulierte und reale Echos in Abhängigkeit der Entfernung bei einer Geschwindigkeit von 4,5 km/h.
Ausführungsformen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
In Figur 1 ist ein System 10‘ gemäß dem Stand der Technik zum Testen eines Steuergeräts 20 dargestellt. Das System 10‘ umfasst eine Computereinrichtung 102 und eine Sensortesteinheit 104, welche mit einem Datenkabel 108 untereinander verbunden sind und Daten austauschen können.
Die Sensortesteinheit 104 ist über eine Sensordatenverbindung 110 mit dem zu testenden Steuergerät 20 verbunden. Das Steuergerät 20 und die Computereinrichtung 102 sind zudem über einen Fahrzeugdatenbus 106 verbunden.
Zur Simulation des Verhaltens des Steuergeräts 20 auf Umgebungsdaten ist vorgesehen, dass die Computereinrichtung 102 fortlaufend eine Fahrzeug- und Umgebungssimulation aktualisiert, wobei die Simulation durch Steuerbefehle des Steuergeräts 20 zur Beeinflussung der Längs- und/oder Querführung des simulierten Fahrzeugs 401 beeinflusst wird. Das Senden der Steuerbefehle wird in der Figur 1 durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 206 angedeutet. Eine schematische Darstellung der durch die Fahrzeug- und Umgebungssimulation repräsentierten Situation kann der Figur 3 entnommen werden.
Durch die fortlaufend ausgeführte Fahrzeug- und Umgebungssimulation werden Bewegungsdaten berechnet, welche wie mit dem Pfeil mit dem Bezugszeichen 205 angedeutet über den Fahrzeugdatenbus 106 an das Steuergerät 20 übertragen werden. Parallel dazu bestimmt die Computereinrichtung 102 mögliche Umfeldsensordaten, welche durch einen simulierten Umfeldsensor 402, vergleiche Figur 3, erfasst und durch das Steuergerät 20 möglicherweise angefordert werden könnten. Dabei berücksichtigt die Computereinrichtung 102 alle möglichen Umfelddaten. Das heißt, das beispielsweise im Fall mehrerer ultraschallbasierter Umfeldsensoren 402 und im Fall mehrerer simulierter Objekte 404, vergleiche Figur 3, für jeden simulierten Umfeldsensor 402 alle möglichen Direktechos und Kreuzechos bestimmt und die dazugehörigen berechneten Umfelddaten bestimmt werden.
Da diese berechneten Umfelddaten einen Rückschluss auf die in dem simulierten Umfeldsensor 402 verwendeten Algorithmen zulassen könnten, erfolgt eine Übermittlung sämtlicher berechneter Umfelddaten in verschlüsselter Form an die Sensortesteinheit 104, wie mit dem Pfeil mit dem Bezugszeichen 201 angedeutet. Die Sensortesteinheit 104 muss nun die berechneten Umfelddaten entschlüsseln und in einem Speicher ablegen. Aufgrund der großen Datenmenge erfordert die Übertagung über das Datenkabel 108 eine erhebliche Zeitdauer und aufgrund der zeitaufwendigen Ver- und Entschlüsselung tritt eine weitere Zeitverzögerung auf, so dass die im Speicher der Sensortesteinheit 104 hinterlegten berechneten Umfelddaten nicht zeitlich synchron sind mit den berechneten Bewegungsdaten, welche dem Steuergerät 20 über den Fahrzeugdatenbus 106 bereitgestellt wurden. Fordert das Steuergerät 20 nun eine Messung eines der simulierten Umfeldsensoren 402 an, was mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 202 angedeutet ist, so erfolgt, wie mit dem Pfeil 203 angedeutet, ein Auslesen des internen Speichers und die dabei bestimmten berechneten Umfelddaten werden wie mit dem Pfeil mit dem Bezugszeichen 204 angedeutet an das Steuergerät 20 übermittelt.
Da die vom Steuergerät 20 erhaltenen berechneten Umfelddaten nicht synchron mit den bereitgestellten berechneten Bewegungsdaten sind, kann das Verhalten des so getesteten Steuergeräts 20 von dem Verhalten in einer realen Umgebung abweichen.
Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes System 10 zum Testen eines Steuergeräts 20. Das System 10 umfasst eine Computereinrichtung 102 und eine Sensortesteinheit 104, welche mit einem Datenkabel 108 untereinander verbunden sind und Daten austauschen können. Die Sensortesteinheit 104 ist über eine Sensordatenverbindung 110 mit dem zu testenden Steuergerät 20 verbunden. Das Steuergerät 20 und die Computereinrichtung 102 sind zudem über einen Fahrzeugdatenbus 106 verbunden. Das Steuergerät 20 verfügt in dem System 10 somit über dieselben Verbindungen wie in einem realen Fahrzeug.
Zur Simulation des Verhaltens des Steuergeräts 20 auf Umgebungsdaten ist vorgesehen, dass die Computereinrichtung 102 fortlaufend eine Fahrzeug- und Umgebungssimulation aktualisiert, wobei die Simulation durch Steuerbefehle des Steuergeräts 20 zur Beeinflussung der Längs- und/oder Querführung des simulierten Fahrzeugs 401 beeinflusst wird. Das Senden der Steuerbefehle wird in der Figur 2 durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 216 angedeutet. Eine schematische Darstellung der durch die Fahrzeug- und Umgebungssimulation repräsentierten Situation kann der Figur 3 entnommen werden.
Durch die fortlaufend ausgeführte Fahrzeug- und Umgebungssimulation werden Bewegungsdaten berechnet, welche wie mit dem Pfeil mit dem Bezugszeichen 217 angedeutet über den Fahrzeugdatenbus 106 an das Steuergerät 20 übertragen werden.
Fordert das Steuergerät 20 nun eine Messung eines der simulierten Umfeldsensoren 402 an, wird ein entsprechender Befehl, wie mit dem Pfeil 211 angedeutet, an die Sensortesteinheit 104 abgesendet, wobei der Befehl eine Angabe zur Identifizierung des bzw. der beteiligten simulierten Umfeldsensoren 402 enthält. Diese Angaben werden durch die Sensortesteinheit 104 an die Computereinrichtung 102 weitergereicht, wie mit dem Pfeil mit Bezugszeichen 212 angedeutet.
Die Computereinrichtung 102 bestimmt nun abhängig von der Position der beteiligten simulierten Umfeldsensoren 402 und dem aktuellen Zustand der Fahrzeug- und Umgebungssimulation Reflexionspunkte 410, 412 und überträgt Angaben zu der Position der Reflexionspunkte 410, 412 zurück an die Sensortesteinheit 104, wie mit dem Pfeil 213 angedeutet. Da diese Angaben zur Position reine geometrische Angaben sind, stellen diese nur eine geringe Datenmenge dar und können über das Datenkabel 108 rasch übertragen werden. Des Weiteren offenbaren diese keine Details zu der Funktionsweise des simulierten Umfeldsensors 402 und können somit unverschlüsselt übertragen werden, was die Übertragung weiter beschleunigt.
Durch die Sensortesteinheit 104 erfolgt nun ein Bestimmen der berechneten Umfelddaten, was in der Figur 2 mit dem Pfeil mit dem Bezugszeichen 214 angedeutet ist. Anschließend werden die bestimmten Umfelddaten an das Steuergerät 20 übermittelt, wie mit dem Pfeil mit dem Bezugszeichen 215 dargestellt.
Die vom Steuergerät 20 erhaltenen berechneten Umfelddaten erreichen das Steuergerät 20 mit einer minimalen zeitlichen Verzögerung und sind daher zeitlich synchron zu den erhaltenen berechneten Bewegungsdaten. Dies ermöglicht es, das Verhalten des Steuergeräts 20 auch bei Bewegung des simulierten Fahrzeugs 401 zu testen.
Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht einer simulierten Umgebung eines simulierten Fahrzeugs 401. In der in Figur 3 dargestellten Situation bewegt sich das simulierte Fahrzeug 401 auf ein simuliertes Objekt 404 in Form eines kreiszylindrischen Pfostens zu.
Das simulierte Fahrzeug 401 verfügt über einen simulierten Umfeldsensor 402, der beispielsweise als Ultraschallsensor ausgestaltet ist. Der simulierte Umfeldsensor 402 weist einen Sichtbereich 408 auf innerhalb dem dieser simulierte Objekte 404 erkennen kann. Der simulierte Umfeldsensor 402 ist vorne im Bereich einer Stoßstange (nicht dargestellt) in einer Einbauhöhe h eingebaut. Der simulierte Umfeldsensor 402 ist horizontal nach vorne ausgerichtet, so dass auch eine Hauptachse 406 des simulierten Umfeldsensors 402 parallel zum Boden ausgerichtet ist.
Werden Signale durch den simulierten Umfeldsensor 402 ausgesendet kann dieser Echos erkennen, welche an Reflexionspunkten 410, 412 auf dem simulierten Objekt 404 reflektiert werden. In der in Figur 3 dargestellten Situation würde der simulierte Umfeldsensor 402 zwei Echos erhalten, eines von einem ersten Reflexionspunkt 410 auf Höhe der Einbauhöhe h und eines von einem zweiten Reflexionspunkt 412 an einem Fußpunkt des simulierten Objekts 404.
Da die Strecke vom simulierten Umfeldsensor 402 zum zweiten Reflexionspunkt 412 länger ist als die zum ersten Reflexionspunkt 410, erhält der simulierte Umfeldsensor 402 in der dargestellten Situation zwei aufeinanderfolgende Echos.
Figur 4 zeigt einen Vergleich zwischen der Amplitude simulierter und realer Echos in Abhängigkeit der Entfernung für eine Situation wie schematisch in Figur 3 dargestellt. Ein simuliertes Fahrzeug 401 mit einem simulierten Ultraschallsensor bewegt sich dabei auf ein Hindernis in Form eines Pfostens zu.
In dem Diagramm der Figur 4 ist auf der Y-Achse die Amplitude A in beliebigen Einheiten und auf der X-Achse ist die Entfernung d des Reflexionspunkts 410, 412 zum simulierten Umfeldsensor 402 in mm aufgetragen. Eine erste Kurve 301 zeigt dabei den gemittelten Verlauf für die erhaltene Amplitude aus einer realen Messung der Umgebungsdaten und eine zweite Kurve 302 zeigt den gemittelten Verlauf für die erhaltene Amplitude basierend auf den berechneten Umgebungsdaten.
Der Darstellung der Figur 4 kann entnommen werden, dass die berechneten Umgebungsdaten gut mit den real gemessenen Umgebungsdaten übereinstimmen.
Figur 5 zeigt einen Vergleich zwischen dem R-Wert simulierter und realer Echos in Abhängigkeit der Entfernung d für eine Situation wie schematisch in Figur 3 dargestellt.
In dem Diagramm der Figur 5 ist auf der Y-Achse Der R-Wert in beliebigen Einheiten und auf der X-Achse ist die Entfernung d des Reflexionspunkts 410, 412 zum simulierten Umfeldsensor 402 in mm aufgetragen. Eine erste Kurve 303 zeigt dabei den gemittelten Verlauf für realen Messungen der Umgebungsdaten zugeordneten R-Werten und eine zweite Kurve 304 zeigt den gemittelten Verlauf für berechneten Umgebungsdaten zugeordneten R-Werten.
Der Darstellung der Figur 5 kann wieder entnommen werden, dass die berechneten Umgebungsdaten gut mit den real gemessenen Umgebungsdaten übereinstimmen.
Figur 6 zeigt einen Vergleich zwischen einer durch das Steuergerät 20 vorgenommenen Signifikanzeinstufung für simulierte und reale Echos in Abhängigkeit der Entfernung d für eine Situation wie schematisch in Figur 3 dargestellt.
In dem Diagramm der Figur 6 ist auf der Y-Achse die Signifikanz P in beliebigen Einheiten und auf der X-Achse ist die Entfernung d des Reflexionspunkts 410, 412 zum simulierten Umfeldsensor 402 in mm aufgetragen. Eine erste Kurve 305 zeigt dabei den gemittelten Verlauf für die aus einer realen Messung der Umgebungsdaten bestimmte Signifikanz P und eine zweite Kurve 306 zeigt den gemittelten Verlauf für die basierend auf den berechneten Umgebungsdaten ermittelte Signifikanz P.
Die Signifikanz P wird vom dem Steuergerät 20 bestimmt und stellt eine Wahrscheinlichkeit dafür dar, dass die erhaltenen Umgebungsdaten ein tatsächlich in der Umgebung vorhandenes Objekt repräsentieren.
Der Darstellung der Figur 6 kann entnommen werden, dass die unter Verwendung der berechneten Umgebungsdaten erhaltene Signifikanz P gut mit den für die real gemessenen Umgebungsdaten erhaltenen Signifikanzwerten übereinstimmt.
Figur 7 zeigt einen Vergleich zwischen einer durch das Steuergerät 20 vorgenommenen Objektklassifizierung für simulierte und reale Echos in Abhängigkeit der Entfernung d für eine Situation wie schematisch in Figur 3 dargestellt.
In dem Diagramm der Figur 7 ist auf der Y-Achse eine ID-Nummer angegeben, welche die Objektklasse kennzeichnet. Dabei werden verschiedenen Objektarten wie Pfosten, Büsche, Wände, Borsteinkanten und dergleichen jeweils mit unterschiedlichen ID-Nummern versehen.
Erste Punkte 307 zeigen dabei die Objektklassifizierung basierend auf einer realen Messung der Umgebungsdaten und zweite Punkte 308 zeigen die Objektklassifizierung basierend auf den berechneten Umgebungsdaten ermittelte Signifikanz.
Der Darstellung der Figur 7 kann entnommen werden, dass die unter
Verwendung der berechneten Umgebungsdaten erhaltene Objektklassifizierung gut mit den für die real gemessenen Umgebungsdaten erhaltenen Objektklassifizierungen übereinstimmt.
Figur 8a und 8b zeigen ein Vergleich zwischen einer durch das Steuergerät 20 vorgenommen Höhenklassifizierung bei Annäherung des simulierten Fahrzeugs 401 an einen Pfosten für simulierte und reale Echos in Abhängigkeit der Entfernung bei einer Geschwindigkeit von 2,5 km/h. Die Figuren 9a und 9b zeigen ebenfalls eine Höhenklassifizierung, jedoch für eine Geschwindigkeit von 4,5 km/h. Die Figuren 8a, 8b, 9a, 9b zeigen jeweils Verlauf eines Höhenparameters H, der die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen eines hohen, nicht überfahrbaren Objekts angibt, in beliebigen Einheiten gegen die Entfernung d in mm. Die Figuren 8a und 9a zeigen dabei jeweils den Verlauf des Höhenparameters H für reale Umgebungsdaten und die Figuren 8b und 9b für die berechneten Umgebungsdaten. Die in den Figuren 8a, 9a sowie 8b und 9b gezeigten Kurven 301, 302, 303, 304, 305, 306 sind jeweils Mittelwerte aus zehn durchgeführten realen Messungen bzw. zehn mit leicht unterschiedlichen Parametern ausgeführten Simulationen.
Den Figuren 8a und 8b ist zu entnehmen, dass bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 2,5 km/h ab einer Unterschreitung der Entfernung vom etwa 1500 mm der Pfosten sicher als ein hohes, nicht überfahrbares Objekt eingestuft wird, wobei die Kurven 301, 302, 303, 304, 305, 306 für die Simulation und die Messung gut übereinstimmen. Da das Steuergerät 20 für diese Klassifizierung auch auf die Bewegungsdaten zurückgreift, zeigt diese gute Übereinstimmung die besonderen Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens.
Den Figuren 9a und 9b ist zu entnehmen, dass bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 4,5 km/h erst ab einer Unterschreitung der Entfernung vom etwa 300 mm der Pfosten sicher als ein hohes, nicht überfahrbares Objekt eingestuft wird. Dieses unerwünschte Verhalten des Steuergeräts 20 wird aufgrund der guten Eigenschaften des vorgeschlagenen Verfahrens, insbesondere betreffend die zeitliche Synchronisierung der berechneten Umgebungsdaten und Bewegungsdaten, sowohl bei der realen Messung als auch bei der Simulation sicher erkannt. Somit ist das vorgeschlagene Verfahren geeignet, die Funktion von einem Steuergerät 20 eines Fahrzeugs sicher zu simulieren. Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

- 22 - Ansprüche
1. Verfahren zum Testen eines Steuergeräts (20) eines Fahrzeugs, wobei das Steuergerät (20) unter Verwendung einer Umfeldsensorsimulation berechnete Umgebungsdaten mindestens eines simulierten Umfeldsensors (402) und unter Verwendung einer Fahrzeug- und Umgebungssimulation berechnete Bewegungsdaten eines simulierten Fahrzeugs (401) erhält, wobei die Fahrzeug- und Umgebungssimulation durch ein Computerprogramm implementiert wird, welches auf einer programmierbaren Computereinrichtung (102) ausgeführt wird, wobei die berechneten Bewegungsdaten über einen simulierten Fahrzeugdatenbus (106) an das Steuergerät (20) übertragen werden und wobei die berechneten Umgebungsdaten unter Verwendung einer Sensortesteinheit (104), welche mit der programmierbaren Computereinrichtung (102) in Verbindung steht, über eine vom Fahrzeugdatenbus (106) verschiedene Sensordatenverbindung (110) an das Steuergerät (20) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausführen einer simulierten Erfassung von Umgebungsdaten durch das Steuergerät (20) folgende Schritte durchlaufen werden: a) Senden eines Befehls zum Ausführen einer Messung unter Verwendung mindestens eines durch die Umfeldsensorsimulation simulierten Umfeldsensors (402) an die Sensortesteinheit (104) durch das Steuergerät (20), b) Übertragen von Angaben zur Identifizierung der Position des mindestens einen simulierten Umfeldsensors (402) durch die Sensortesteinheit (104) an die Computereinrichtung (102), c) Berechnen von Positionen von Reflexionspunkten (410, 412) an simulierten Objekten (404) in der Fahrzeugumgebung durch die Computereinrichtung (102) und Übertragen von Angaben über die berechneten Positionen der Reflexionspunkte (410, 412) an die Sensortesteinheit (104), d) Bestimmen von berechneten Umgebungsdaten basierend auf den Angaben über die berechneten Positionen der Reflexionspunkte (410, 412) durch die Sensortesteinheit (104) und e) Übermitteln von berechneten Umgebungsdaten zu den erhaltenen Positionen der Reflexionspunkte (410, 412) durch die Sensortesteinheit (104) an das Steuergerät (20).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeug- und Umgebungssimulation fortlaufend durch die Computereinrichtung (102) ausgeführt wird und regelmäßig berechnete Bewegungsdaten des simulierten Fahrzeugs (401) an das Steuergerät (20) übertragen werden, wobei die Bestimmung der Position von Reflexionspunkten (410, 412) gemäß Schritt c) zeitlich mit Fahrzeug- und Umgebungssimulation synchronisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) die berechneten Umgebungsdaten unter Berücksichtigung eines Sichtbereichs (408) des jeweiligen simulierten Umfeldsensors und/oder unter Berücksichtigung des beabsichtigten Einbauorts am simulierten Fahrzeug (401) bestimmt werden, wobei i) die berechneten Umgebungsdaten vorab berechnet werden und in einem Speicher der Sensortesteinheit (104) abgelegt werden, wobei für Positionsparameter des simulierten Fahrzeugs (401) und des simulierten Objekts (404) ein Raster mit einer vorgegebenen Schrittweite verwendet wird, oder ii) eine Berechnung der berechneten Umgebungsdaten nach Erhalt der Angaben über die berechneten Positionen durch eine Recheneinheit der Sensortesteinheit (104) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die Messung eines Kreuzechos angefordert wird und entsprechend in Schritt b) Angaben zu der Position eines sendenden Umfeldsensors und Angaben zu der Position eines empfangenden Umfeldsensors Übertagen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine simulierte Umfeldsensor (402) ein Ultraschallsensor, ein LiDAR-Sensor oder ein RADAR-Sensor ist. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die berechneten Umgebungsdaten eine Distanz zwischen dem simulierten Umfeldsensor (402) und dem entsprechenden Reflexionspunkt (410, 412) sowie mindestens ein die Qualität eines empfangenen Ultraschallechos beschreibendes Attribut umfassen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugdatenbus (106) ein CAN-Bus oder FlexRay ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein für die Kommunikation zwischen dem Steuergerät (20) und der Sensortesteinheit (104) verwendetes Kommunikationsprotokoll mit dem des durch die Sensortesteinheit (104) simulierten mindestens einen Umfeldsensor (402) verwendeten Protokoll identisch gewählt wird und die Kommunikation kryptografisch abgesichert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (20) eingerichtet ist, Steuerbefehle zur Beeinflussung der Längs- und/oder Querführung des simulierten Fahrzeugs (401) über den Fahrzeugdatenbus (106) zu senden und dass die Fahrzeug- und Umgebungssimulation dazu eingerichtet ist, auf die Steuerbefehle zu reagieren und die Bewegung des simulierten Fahrzeugs (401) entsprechend zu beeinflussen. System (10) zum Testen eines Steuergeräts (20) eines Fahrzeugs, wobei das System (10) eine Computereinrichtung (102) umfasst, welche über einen Fahrzeugdatenbus (106) mit dem Steuergerät (20) verbindbar ist, und eine Sensortesteinheit (104) umfasst, welche mit der Computereinrichtung (102) in Verbindung steht und über einen Sensoranschluss mit dem Steuergerät (20) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) bei Verbindung mit einem Steuergerät (20) für ein Fahrzeug zur Ausführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eingerichtet ist.
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