WO2020043377A1 - Computerimplementiertes simulationsverfahren und anordnung zum testen von steuergeräten - Google Patents

Computerimplementiertes simulationsverfahren und anordnung zum testen von steuergeräten Download PDF

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WO2020043377A1
WO2020043377A1 PCT/EP2019/068525 EP2019068525W WO2020043377A1 WO 2020043377 A1 WO2020043377 A1 WO 2020043377A1 EP 2019068525 W EP2019068525 W EP 2019068525W WO 2020043377 A1 WO2020043377 A1 WO 2020043377A1
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Boliang Yi
Patrick Weber
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
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    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45024—Simulation car ride

Definitions

  • the invention relates to a computer-implemented simulation method for testing a driving program for at least partially autonomous driving of a test vehicle, and an arrangement for testing at least one control unit or a driving program of the control unit.
  • DE 10 2016 100 428 A1 discloses a computer device for receiving user input which selects at least one test parameter which is associated with autonomous operation of a virtual vehicle in a virtual environment. In this way, a virtual environment can be simulated that includes the at least one test parameter.
  • a computer is implemented
  • Simulation methods for testing a driving program for at least partially autonomous driving of a test vehicle are provided.
  • the test vehicle is moved by the driving program on a simulated road.
  • a second vehicle is moved in the simulation process depending on control commands from a user.
  • the test vehicle and the second vehicle are visually displayed to the user with the road.
  • data about driving the test vehicle is collected and saved.
  • an arrangement for testing at least one control unit or a driving program of the control unit with at least one test unit and with at least one control unit or a driving program of the control unit is provided.
  • the test unit can be coupled to the control unit or the computer program.
  • the arrangement is set up to carry out all steps of the method.
  • Automated or autonomous driving of a vehicle can be partially automated, highly automated, fully automated or driverless in accordance with the SAE J3016 standard.
  • the simulation method and / or the arrangement can provide a way of generating different ones
  • Driving scenarios can be used to test functions of control units or their driving programs. These functions or the control units can be set up to perform automated driving functions in vehicles.
  • the visual representation for the at least one user can through a game-like simulation, which is implemented as a
  • Test program is designed. The users can create, design and execute different driving scenarios for executing tests on the control units or the functions.
  • the functions of the control units can thus be challenged on the basis of the scenarios which can be freely created and can be claimed by the behavior of the users, as a result of which errors in the programming of the control units are recognized more quickly, for example.
  • the user can manually drive the driving scenario or a virtual environment with a vehicle or the second vehicle, which can interact with an autonomous test vehicle guided by the control device in virtual road traffic.
  • the behavior of the test vehicle initiated by the control device and the corresponding interaction of the second vehicle with the virtual environment can be monitored and used to optimize the functionality of the control device.
  • the reaction of autonomous vehicles to manually controlled vehicles can be tested and observed by the user.
  • dangerous driving maneuvers can be carried out by the user and critical situations can be brought about between a manually controlled vehicle and a vehicle controlled by the control unit in order to test the performance of automated vehicle systems.
  • the data obtained from the interaction can be collected and saved.
  • the method enables large amounts of data to be collected from interactions between human-controlled and automated-controlled vehicles.
  • dynamically and combinatorially interesting driving scenarios can be taken into account, for example with regard to maneuvers and positions or arrangement of the participants
  • test data collected by the method can be classified as so-called "black swans" or rare and extreme events in which the performance of the autonomous control or the corresponding control device is particularly required.
  • Such test cases cannot be taken into account through theoretical preliminary considerations, but only by causing and evaluating a large number of interactions. In particular, such are by the method determined, test cases advantageous for researching the so-called functional shortcomings.
  • the virtual test environment or the driving scenarios can be generated and executed as part of a test program that can be executed by the test unit.
  • the test unit can be, for example, a decentralized or a central computer. With a running as a central computer
  • Different terminal computers can be coupled to the test unit, and different driving scenarios can be generated and executed at the same time.
  • the respective test units or terminal computers can preferably be operated by users who can playfully complete the driving scenarios.
  • test data can be collected which relate the behavior of the test vehicle or the at least one control device to the respective situations in the
  • Reflect driving scenarios An analysis of the driving scenarios can also be carried out on the basis of the test data.
  • a crowdsource-based platform can be used to generate experimental data
  • Driving scenarios are implemented. Due to the large number of users and the user-defined or user-definable driving scenarios, real situations can be taken into account when carrying out the tests. The probability that all possible situations are taken into account by the driving scenarios can increase as the number increases
  • data about the driving of the second vehicle and / or the test vehicle by the driving program are collected and stored during the simulation method. Based on the arbitrarily adjustable operating conditions and the environment of each
  • Driving scenarios can be carried out in a variety of possible use cases.
  • the scenarios can be used to test and demand the at least one control device with regard to its functionality, safety and fault tolerance.
  • a large amount of data can be generated and stored, which is available for further analysis.
  • driving scenarios are stored, driving scenarios that occur during the simulation being compared with the stored driving scenarios. If there is a predetermined similarity or identity of a stored driving scenario with a driving scenario occurring in the simulation, at least some of the control commands of the driving program for the test vehicle and / or at least some of the
  • Control commands for the second vehicle are recorded and stored. Such a comparison of the driving scenarios that have already been saved with current driving scenarios or those that are currently being performed can avoid repetitions in the stored test data and reduce the storage space requirement.
  • the evaluation of the data can be simplified in this way, since multiple driving scenarios or similar driving scenarios do not have to be filtered.
  • the test data that are relevant within a driving scenario can be saved. This can in particular
  • Test vehicle can be classified as relevant and saved.
  • Control commands for the second vehicle are recorded and stored for a predetermined period of time.
  • a connection to a behavior or a reaction of the test vehicle can be established by analyzing the control commands and the behavior of the user. The evaluation of the driving scenarios can thus be carried out more precisely.
  • a stored driving scenario has an exit from the road by the test vehicle or an exit from the road by the second vehicle or a collision of the vehicle with the test vehicle or a triggered error mode of the drive program.
  • the stored data of the test vehicle are used to change at least some of the control commands of the driving program, the changed driving program in particular being used by a control device to control a real vehicle.
  • the driving program can in particular be software from a control unit which is responsible for executing an automated driving function in a real vehicle.
  • the data and measured values determined by the simulation method can be used for troubleshooting and for optimizing the
  • Driving program can be used so that control units are virtually improved and for road traffic can be prepared.
  • the driving program can, in particular, establish the connection between the sensor measurement data of the vehicle and the generation of control commands and can thus control the vehicle automatically depending on the situation.
  • the driving program can be stored on a memory of the control unit and can be designed to be executable by the control unit.
  • a functionality of the second vehicle is improved if a new driving scenario for the test vehicle has occurred during the simulation.
  • a new driving scenario exists if a corresponding driving situation has not yet been stored in the memory.
  • a new driving scenario can exist if a previously unknown accident or an unknown error occurs. In such a case, the user can test the controller by executing the
  • Driving scenarios and / or for detecting at least one fault during the execution of the driving scenario are rewarded. Users can thus be motivated to develop unknown driving scenarios and to demand the automated driving functions. For example, a user can be rewarded more for causing or generating a previously unknown error. So-called tokens or tokens, for example, can be used for remuneration. Furthermore, the second vehicle can be improved or changed as a possible reward.
  • Real-time simulation of a program of a control unit for at least partially automated driving of a real vehicle is used. In this way, the reaction of the control unit to different situations can be checked and evaluated. Due to the virtual analysis carried out in advance by the different driving scenarios, the control unit can be cost-effectively optimized for road traffic.
  • instructions are output for the user in order to carry out a predetermined driving situation in connection with the test vehicle.
  • the at least one user can be requested by the test unit to interact within the driving scenario.
  • the user is provided with information about the automated driving functions provided. The request for interaction can be made by means of instructions which are displayed to the user.
  • the user can get to know the autonomously operable vehicle and, for example, interact with the vehicle according to the instruction.
  • risk metrics are calculated. This can happen when a user executes driving scenarios
  • a risk metric for example, represents a
  • Risk classification for determining the user's own fault by the test unit. This can be used to check whether an error or a critical situation generated by the automated test vehicle was caused by a fault in the control unit or by a user.
  • a critical situation can be, for example, an accident or unintentionally leaving a lane or lane.
  • initiating emergency braking can also be classified as critical.
  • the test unit can determine a hazard metric in the background, which has, for example, a time until a collision, hazard potential of a braking maneuver and the like. Furthermore, the test unit can be used to check whether the vehicle or test vehicle operated autonomously in the virtual environment or a user-controlled vehicle complies with applicable rules and laws. In this way, a person's own fault or third party fault can be determined. As part of the analysis of the behavior of those involved
  • Vehicles in the virtual environment of the respective driving scenario can also implement a maneuver limit analysis.
  • the driving scenarios identified on the basis of legality of a behavior, determined risk metrics or due to an error can be saved in particular for so-called “replay” simulations. Based on the stored data, the previously identified driving scenario can again be carried out with updated software of the control unit or updated autonomous vehicle control be carried out virtually, for example to prevent recurrence of errors.
  • information is output for the user that evaluates an assessment of the control of the second vehicle.
  • the user or the player can be informed of how dangerous their behavior is classified so that they can become creative in the interactions.
  • Critical maneuvers which, for example, have a high risk potential or are not in conformity with the rules, can be taken into account and evaluated, or the test unit can transmit or save them to a central server unit for evaluation.
  • a user causes a collision if it is not executed. Rather, the user's second vehicle is set to a starting position without collision.
  • At least one driving scenario generated by the test unit is designed as a circular route or as a route section.
  • the environment of the driving scenario can include blocks, traffic lights, infrastructure and the surroundings of roads. The user can thus drive virtually together with other users and automated drivers in the circuit or over a randomly generated section of a roadway.
  • the section can be, for example, a motorway, a country road, a city section and the like.
  • At least one vehicle is preferably controlled by the control device within the environment of the driving scenario.
  • FIG. 1 shows a schematic comparison between a conventional
  • Fig. 2 is a schematic representation of an arrangement with several
  • Fig. 3 is a schematic flow diagram to illustrate a
  • FIG. 1 shows a schematic comparison between a conventional simulation 2 and the simulation method 1 according to the invention.
  • situations or driving scenarios defined by experts are defined, which are taken into account by the simulation.
  • the embodiment are one
  • different scenarios 6, 8 can be generated and stored by any number of users. For the sake of simplicity, two scenarios 6, 8 are shown, wherein any number of scenarios can be set and executed by the user. At least one driving scenario 9 carried out by a user can be at least partially saved and compared with the driving scenarios 6, 8 already stored. In this way, similar or identical driving scenarios can be sorted out.
  • the parameters, traffic situations, environmental conditions, vehicle density and the like can be set as desired. In particular, it can
  • Behavior of at least one second vehicle 12 manually controlled by the user on a vehicle or test vehicle 10 automatically controlled by a control unit 22 can be directly influenced.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an arrangement 14 with several test units 16.
  • the test units 16 are according to the
  • the test units 16 have a memory 20 on which a
  • Test program 22 is stored.
  • the test units 16, controlled by the users 18, can execute the method 1 by executing the test program 22.
  • the driving scenarios 6, 8, 9 carried out can be stored in the memory 20.
  • test units 16 are each coupled to control units 24.
  • the test units 16 are each coupled to control units 24.
  • Control units 24 can be in the form of control software or
  • the automated devices 10 can be controlled in the virtual environment by the control devices 24.
  • the control units 24 can have different conditions and
  • test units 16 are connected to one another and to an external server unit 30 in a data-conducting manner via communication links 26, 28.
  • test units 16 for the sake of clarity, can have communication units for establishing the communication connections 26, 28.
  • FIG. 3 shows a schematic flow chart to illustrate a method 1 according to an embodiment of the invention.
  • the computer-implemented simulation method 1 is used to test a driving program for at least partially autonomous driving
  • test vehicle 10 is moved 31 by the driving program in a simulated environment.
  • the second vehicle 12 is moved 32 in the simulation method 1 depending on control commands from a user 18. Further vehicles controlled by further users or by the test program can also be positioned in the virtual environment and interact with the test vehicle 10. The test vehicle 10 and at least the second vehicle 12 are visually displayed 33 to the user 18 with the surroundings.
  • test data for carrying out an evaluation are collected 34.
  • the test data can, for example, have trajectories of the vehicles 10, 12 involved and the virtual sensor data, which are stored depending on the simulation time.
  • the test data can also include the control commands from the user 18 and the control device 24 and possible error messages.

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Abstract

Offenbart ist ein computerimplementiertes Simulationsverfahren zum Testen eines Fahrprogrammes zum wenigstens teilweisen autonomen Führen eines Testfahrzeuges, wobei das Testfahrzeug von dem Fahrprogramm auf einer simulierten Straße bewegt wird, wobei ein zweites Fahrzeug in dem Simulationsverfahren abhängig von Steuerbefehlen eines Anwenders bewegt wird, wobei das Testfahrzeug und das zweite Fahrzeug mit der Straße optisch dem Anwender dargestellt werden, wobei während des Simulationsverfahrens Daten über das Führen des Testfahrzeuges gesammelt und abgespeichert werden. Des Weiteren ist eine Anordnung offenbart.

Description

Beschreibung
Titel
Computerimplementiertes Simulationsverfahren und Anordnung zum Testen von
Steuergeräten
Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Simulationsverfahren zum Testen eines Fahrprogramms zum wenigstens teilweisen autonomen Führen eines Testfahrzeuges sowie Anordnung zum Testen von mindestens einem Steuergerät oder eines Fahrprogramms des Steuergeräts.
Stand der Technik
Zum Validieren von automatisierbaren Fahrzeugsystemen sollen die
Fahrzeugsysteme mehrere Millionen von Kilometern absolvieren, um die
Sicherheit der Fahrzeugsysteme gegenüber konventionellen, durch Fahrer gesteuerten, Fahrzeugen gewährleisten zu können.
In der Praxis kann zumindest ein Teil der zu absolvierenden Kilometer durch den Einsatz von Simulationen ersetzt werden. Derartige Simulationen sollten alle real möglichen Situationen widerspiegeln können. Eine Simulation, welche alle realistischen Bedingungen bzw. Szenarien abdeckt, ist jedoch schwer umzusetzen, da die simulierten Szenarien durch die Erfahrung und die Kreativität von einer definierten Anzahl an Experten und Ingenieuren begrenzt sind.
Aus der DE 10 2016 100 428 A1 ist eine Computervorrichtung zum Empfangen von Benutzereingaben bekannt, welche mindestens einen Testparameter auswählen, der mit autonomem Betrieb eines virtuellen Fahrzeugs in einer virtuellen Umwelt assoziiert ist. Hierdurch kann eine virtuelle Umwelt simuliert werden, die den mindestens einen Testparameter umfasst.
Offenbarung der Erfindung Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren und eine Anordnung vorzuschlagen, welche Daten über ein
Fahrprogramm in einer Vielzahl an Fahrszenarien generieren können.
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein computerimplementiertes
Simulationsverfahren zum Testen eines Fahrprogrammes zum wenigstens teilweisen autonomen Führen eines Testfahrzeuges bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird das Testfahrzeug von dem Fahrprogramm auf einer simulierten Straße bewegt. Es wird ein zweites Fahrzeug in dem Simulationsverfahren abhängig von Steuerbefehlen eines Anwenders bewegt. Das Testfahrzeug und das zweite Fahrzeug werden mit der Straße optisch dem Anwender dargestellt. Während des Simulationsverfahrens werden Daten über das Führen des Testfahrzeuges gesammelt und abgespeichert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung zum Testen von mindestens einem Steuergerät oder eines Fahrprogramms des Steuergeräts mit mindestens einer Testeinheit und mit mindestens einem Steuergerät oder einem Fahrprogramm des Steuergeräts bereitgestellt. Die Testeinheit ist mit dem Steuergerät oder dem Computerprogramm koppelbar. Die Anordnung ist dazu eingerichtet, alle Schritte des Verfahrens auszuführen.
Das automatisierbare bzw. autonome Führen eines Fahrzeugs kann gemäß der SAE J3016 Norm teilweise automatisiert, hochautomatisiert, vollständig automatisiert oder fahrerlos erfolgen.
Durch das Simulationsverfahren und/oder die Anordnung kann eine Möglichkeit bereitgestellt werden, welche zum Generieren von unterschiedlichen
Fahrszenarien zwecks Prüfung von Funktionen von Steuergeräten bzw. deren Fahrprogrammen einsetzbar ist. Diese Funktionen bzw. die Steuergeräte können dazu eingerichtet sein automatisierbare Fahrfunktionen in Fahrzeugen auszuführen. Die optische Darstellung für den mindestens einen Anwender kann durch eine Spiel-ähnliche Simulation umgesetzt werden, welche als ein
Testprogramm ausgestaltet ist. Die Anwender können hierbei unterschiedliche Fahrszenarien zum Ausführen von Tests an den Steuergeräten bzw. den Funktionen erstellen, gestalten und ausführen.
Die Funktionen der Steuergeräte können somit anhand der frei erstellbaren Szenarien herausgefordert und durch ein Verhalten der Anwender beansprucht werden, wodurch beispielsweise Fehler in der Programmierung der Steuergeräte schneller erkannt werden. Der Anwender kann das Fahrszenario bzw. eine virtuelle Umgebung mit einem Fahrzeug bzw. dem zweiten Fahrzeug manuell befahren, welches mit einem autonomen, durch das Steuergerät geführten, Testfahrzeug im virtuellen Straßenverkehr wechselwirken kann. Hierdurch kann das durch das Steuergerät initiierte Verhalten des Testfahrzeugs und die entsprechende Interaktion des zweiten Fahrzeugs mit der virtuellen Umgebung überwacht und zum Optimieren der Funktionalität des Steuergeräts genutzt werden. Insbesondere kann die Reaktion von autonomen Fahrzeugen auf manuell gesteuerte Fahrzeuge getestet und durch den Anwender beobachtet werden. Insbesondere können gefährliche Fahrmanöver durch die Anwender ausgeführt und kritische Situationen zwischen einem manuell gesteuerten und einem durch das Steuergerät gesteuerten Fahrzeug herbeigeführt werden, um die Leistungsfähigkeit von automatisierten Fahrzeugsystemen zu prüfen. Die aus der Interaktion gewonnenen Daten können gesammelt und abgespeichert werden.
Durch das Verfahren können große Datenmengen aus Interaktionen zwischen durch Menschen gesteuerten und automatisiert gesteuerten Fahrzeugen gesammelt werden. Hierdurch können dynamisch und kombinatorisch interessante Fahrszenarien berücksichtigt werden, welche sich beispielsweise im Hinblick auf Manöver und Positionen bzw. Anordnung der Beteiligten
unterscheiden können. Insbesondere können die durch das Verfahren gesammelten Testdaten als sogenannte„schwarze Schwäne“ bzw. seltene und extreme Ereignisse als eingeordnet werden, bei welchen die Leistungsfähigkeit der autonomen Steuerung bzw. des entsprechenden Steuergeräts besonders gefordert wird. Derartige Testfälle können durch theoretische Vorüberlegungen nicht berücksichtigt werden, sondern nur durch Verursachen und Auswerten von einer Vielzahl an Interaktionen. Insbesondere sind derartige, durch das Verfahren ermittelte, Testfälle vorteilhaft für die Erforschung der sogenannten funktionalen Unzulänglichkeiten.
Die virtuelle Testumgebung bzw. die Fahrszenarien können im Rahmen eines Testprogramms erzeugt und ausgeführt werden, welches von der Testeinheit ausführbar ist. Die Testeinheit kann beispielsweise ein dezentraler oder ein zentraler Rechner sein. Bei einer als ein zentraler Rechner ausgeführten
Testeinheit können unterschiedliche Terminal-Rechner mit der Testeinheit gekoppelt sein und verschiedene Fahrszenarien gleichzeitig erzeugen und ausführen können. Die jeweiligen Testeinheiten oder Terminal-Rechner können vorzugsweise durch Anwender bedient werden, welche die Fahrszenarien spielerisch absolvieren können.
Während der Durchführung der Fahrszenarien bzw. während des Befahrens der virtuellen Umgebung durch die zweiten Fahrzeuge durch Anwender können Testdaten gesammelt werden, welche das Verhalten des Testfahrzeugs bzw. des mindestens einen Steuergeräts auf die jeweiligen Situationen in den
Fahrszenarien widerspiegeln. Anhand der Testdaten kann auch eine Analyse der Fahrszenarien durch geführt werden.
Basierend auf dem Simulationsverfahren kann eine crowdsource-basierte Plattform zum Generieren von Experimentaldaten aus durchgeführten
Fahrszenarien umgesetzt werden. Aufgrund einer hohen möglichen Anzahl an Anwendern und der benutzerdefiniert bzw. beliebig erstellbaren Fahrszenarien können real mögliche Situationen bei der Durchführung der Tests berücksichtigt werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass alle möglichen Situationen durch die Fahrszenarien berücksichtigt werden, kann mit steigender Anzahl an
unterschiedlichen Fahrszenarien und Anwendern somit zunehmen. Eine derartige Plattform weist eine höhere Effizienz auf, als das tatsächliche Befahren von mehreren Millionen von Kilometern mit Fahrzeugen.
Darüber hinaus kann durch eine derartige Vorgehensweise die Akzeptanz von automatisieren Fahrsystemen in der Öffentlichkeit gefördert werden, da automatisierte Fahrsysteme durch die Anwender beliebig herausgefordert und beansprucht werden können. Der Zugang zu einer derartigen Plattform kann hierzu beispielsweise öffentlich bereitgestellt werden. Das durch die Anordnung ausführbare Verfahren kann die Vorteile vom sogenannten„Big Data“ und vom Fachwissen kombinieren.
Des Weiteren ist bisher nur wenig über das Generieren von neuen bzw. bisher unbekannten Fahrszenarien bekannt. Insbesondere sind übliche Simulationen dazu ausgerichtet Fahrszenarien zu berücksichtigen, die explizit programmiert wurden und somit im Vorfeld bekannt sind. Dies stellt eine Begrenzung der möglichen Einsatzbedingungen dar. Das erfindungsgemäße
Simulationsverfahren weist derartige Nachteile nicht auf.
Gemäß einer Ausführungsform werden während des Simulationsverfahrens Daten über das Führen des zweiten Fahrzeuges und/oder des Testfahrzeugs durch das Fahrprogramm gesammelt und abgespeichert. Anhand der beliebig einstellbaren Betriebsbedingungen und der Umgebung des jeweiligen
Fahrszenarios kann eine Vielzahl an möglichen Use-Cases durchgeführt werden. Insbesondere kann durch die Szenarien das mindestens eine Steuergerät im Hinblick auf seine Funktionsfähigkeit, Sicherheit und Fehlertoleranz getestet und gefordert werden. Hierdurch kann eine große Datenmenge erzeugt und abgespeichert werden, welche für eine weitere Analyse zur Verfügung steht.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind Fahrszenarien abgespeichert, wobei Fahrszenarien, die während der Simulation auftreten, mit den abgespeicherten Fahrszenarien verglichen werden. Bei Vorliegen einer vorgegebenen Ähnlichkeit oder Identität eines abgespeicherten Fahrszenarios mit einer in der Simulation auftretenden Fahrszenario wird wenigstens ein Teil der Steuerbefehle des Fahrprogramms für das Testfahrzeug und/oder wenigstens ein Teil der
Steuerbefehle für das zweite Fahrzeug erfasst und abgespeichert. Durch einen derartigen Vergleich der bereits gespeicherten mit vorliegenden bzw. aktuell durch geführten Fahrszenarien können Wiederholungen in den gespeicherten Testdaten vermieden und der Speicherplatzbedarf gesenkt werden.
Insbesondere kann die Auswertung der Daten hierdurch vereinfacht werden, da mehrfach in einem Speicher hinterlegte oder ähnliche Fahrszenarien nicht gefiltert werden müssen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden wenigstens ein Teil der
Steuerbefehle des Fahrprogrammes für das Testfahrzeug während einer vorgegebenen Zeitdauer erfasst und abgespeichert. Zum weiteren Reduzieren von gespeicherten Daten können nur die Testdaten gespeichert werden, welche innerhalb eines Fahrszenarios relevant sind. Dies können insbesondere
Testdaten innerhalb eines Zeitintervalls vor und hinter einem Unfall oder einem aufgetretenen Fehler des Fahrprogramms sein. Des Weiteren kann ein Nicht- Befolgen von Verkehrsregeln und die resultierenden Reaktionen des
Testfahrzeugs als relevant eingestuft und gespeichert werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform werden wenigstens ein Teil der
Steuerbefehle für das zweite Fahrzeug während einer vorgegebenen Zeitdauer erfasst und abgespeichert. Alternativ oder zusätzlich zu der Analyse der Testdaten des Testfahrzeugs kann durch das Analysieren der Steuerbefehle und des Verhaltens des Anwenders ein Zusammenhang zu einem Verhalten bzw. einer Reaktion des Testfahrzeugs hergestellt werden. Die Auswertung der Fahrszenarien kann somit präziser durchgeführt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist ein abgespeichertes Fahrszenario ein Verlassen der Straße durch das Testfahrzeug oder ein Verlassen der Straße durch das zweite Fahrzeug oder ein Zusammenstoß des Fahrzeuges mit dem Testfahrzeug oder einen ausgelösten Fehlermodus des Fahrprogramms auf. Hierdurch kann das Fahrszenario bei welchem ein Fehler, ein Unfall und dergleichen aufgetreten ist, zum Durchführen einer Analyse verwendet werden. Hierdurch kann die Datenmenge reduziert werden, da nur sicherheitsrelevante Testdaten aufgezeichnet und gespeichert werden. Die gespeicherten Testdaten können für eine weitere Entwicklung oder Fehlerbehebung der Steuergeräte- Software bzw. des Fahrprogramms eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die abgespeicherten Daten des Testfahrzeuges verwendet, um wenigstens einen Teil der Steuerbefehle des Fahrprogrammes zu ändern, wobei insbesondere das geänderte Fahrprogramm von einem Steuergerät verwendet wird, um ein reales Fahrzeug zu steuern. Das Fahrprogramm kann insbesondere eine Software von einem Steuergerät sein, welches für die Ausführung einer automatisierten Fahrfunktion in einem realen Fahrzeug zuständig ist. Die durch das Simulationsverfahren ermittelten Daten und Messwerte können zur Fehlerbehebung und zum Optimieren des
Fahrprogramms genutzt werden, sodass Steuergeräte virtuell verbessert und für den Straßenverkehr vorbereitet werden können. Das Fahrprogramm kann insbesondere den Zusammenhang zwischen Sensormessdaten des Fahrzeugs und der Generierung von Steuerbefehlen hersteilen und somit situationsabhängig das Fahrzeug automatisiert steuern können. Hierzu kann das Fahrprogramm auf einem Speicher des Steuergeräts hinterlegt sein und vom Steuergerät ausführbar ausgestaltet sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird eine Funktionalität des zweiten Fahrzeuges verbessert, wenn während der Simulation ein neues Fahrszenario für das Testfahrzeug aufgetreten ist. Ein neues Fahrszenario liegt vor, wenn eine entsprechende Fahrsituation bisher nicht im Speicher hinterlegt wurde. Des Weiteren kann ein neues Fahrszenario vorliegen, wenn ein bisher unbekannter Unfall oder ein unbekannter Fehler entsteht. In einem derartigen Fall kann der Anwender für das Testen des Steuergeräts durch das Ausführen des
Fahrszenarios und/oder für das Aufdecken von mindestens einem Fehler während der Ausführung des Fahrszenarios belohnt werden. Anwender können somit dazu motiviert werden, unbekannte Fahrszenarien zu entwickeln und die automatisierbaren Fahrfunktionen zu fordern. Beispielsweise kann ein Anwender für das Verursachen bzw. Erzeugen eines bisher nicht bekannten Fehlers höher entlohnt werden. Zum Entlohnen können beispielsweise sogenannte Token oder Wertmarken eingesetzt werden. Des Weiteren kann das zweite Fahrzeug als eine mögliche Belohnung verbessert oder verändert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird als Fahrprogramm eine
Echtzeitsimulation eines Programmes eines Steuergerätes zum wenigstens teilautomatisierten Führen eines realen Fahrzeuges verwendet. Hierdurch kann die Reaktion des Steuergeräts auf unterschiedliche Situationen geprüft und ausgewertet werden. Aufgrund der im Vorfeld durchgeführten virtuellen Analyse durch die unterschiedlichen Fahrszenarien kann das Steuergerät kostengünstig für den Straßenverkehr optimiert werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform werden Hinweise für den Anwender ausgegeben, um eine vorgegebene Fahrsituation im Zusammenhang mit dem Testfahrzeug auszuführen. Insbesondere kann der mindestens eine Anwender durch die Testeinheit zur Interaktion innerhalb des Fahrszenarios aufgefordert werden. Alternativ oder zusätzlich werden dem Anwender Informationen über die automatisierbaren Fahrfunktionen bereitgestellt. Das Auffordern zur Interaktion kann durch Hinweise erfolgen, welche dem Anwender angezeigt werden.
Hierdurch kann der Anwender das autonom betreibbare Fahrzeug kennenlernen und beispielsweise gemäß dem Hinweis mit dem Fahrzeug interagieren. Somit kann über autonome Fahrzeuge informiert und eine sichere Interaktion trainiert werden. Insbesondere kann hierdurch die Akzeptanz von Verkehrsteilnehmern gegenüber automatisiert betreibbaren Fahrzeugen gesteigert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden Gefahrmetriken berechnet. Dies kann bei einem Ausführen von Fahrszenarios durch einen Anwender
durchgeführt werden. Eine Gefahrmetrik stellt beispielsweise eine
Gefahreneinstufung zum Ermitteln eines Eigenverschuldens des Anwenders durch die Testeinheit dar. Hierdurch kann geprüft werden, ob ein Fehler oder eine durch das automatisiert betriebene Testfahrzeug erzeugte kritische Situation durch einen Fehler des Steuergeräts oder durch einen Anwender herbeigeführt wurde. Eine kritische Situation kann beispielsweise ein Unfall oder ein unbeabsichtigtes Verlassen einer Fahrspur oder Fahrbahn sein. Darüber hinaus kann ein Einleiten einer Notbremsung ebenfalls als kritisch eingestuft werden.
Zum Durchführen der Gefahreneinstufung kann die Testeinheit im Hintergrund eine Gefahrmetrik ermitteln, welche beispielsweise eine Zeit bis zu einer Kollision, Gefährdungspotential eines Bremsmanövers und dergleichen aufweist. Des Weiteren kann durch die Testeinheit geprüft werden, inwiefern das in der virtuellen Umgebung autonom betriebene Fahrzeug bzw. Testfahrzeug oder ein Anwender-gesteuertes Fahrzeug sich an geltende Regeln und Gesetze hält. Hierdurch kann insbesondere ein Eigenverschulden oder Fremdverschulden ermittelt werden. Im Rahmen der Analyse des Verhaltens der beteiligten
Fahrzeuge in der virtuellen Umgebung des jeweiligen Fahrszenarios kann auch eine Manöver-Grenzbetrachtungen umgesetzt werden.
Die anhand von Legalität eines Verhaltens, ermittelter Gefahrmetrik oder durch Fehlerfall identifizierten Fahrszenarien können insbesondere für sogenannte „Replay“ Simulationen gespeichert werden. Basierend auf den gespeicherten Daten kann das zuvor identifizierte Fahrszenario erneut mit einer aktualisierten Software des Steuergeräts bzw. aktualisierter autonomer Fahrzeugsteuerung virtuell durch geführt werden, um beispielsweise ein erneutes Auftreten von Fehlern auszuschließen.
Nach einer weiteren Ausführungsform werden Hinweise für den Anwender ausgegeben, die eine Beurteilung der Steuerung des zweiten Fahrzeuges bewerten. Dem Anwender bzw. dem Spieler kann auf Wunsch mitgeteilt werden wie gefährlich sein Verhalten ein gestuft wird, sodass er in den Interaktionen kreativ werden kann. Kritische Manöver, welche beispielsweise ein hohes Gefährdungspotential aufweisen oder nicht regelkonform sind, können berücksichtigt und ausgewertet oder zwecks Auswertung an eine zentrale Servereinheit von der Testeinheit übermittelt bzw. gespeichert werden.
In einer Ausführungsform verursacht beispielsweise ein Anwender eine Kollision, wird diese nicht ausgeführt. Vielmehr wird das zweite Fahrzeug des Anwenders kollisionsfrei auf eine Starposition gesetzt. Durch die Testeinheit können
Hinweise eingeblendet werden und dem Anwender erklären, dass auch ein autonomes Fahrzeug in dynamisch unvermeidbaren Situationen Unfälle machen kann. Hierdurch kann die Technikkommunikation, Aufklärung und
Technikakzeptanz gefördert werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein durch die Testeinheit erzeugte Fahrszenario als ein Rundkurs oder als ein Streckenabschnitt ausgestaltet. Hierbei kann das Umfeld des Fahrszenarios Häuserblocks, Ampeln, Infrastruktur und die Umgebung von Straßen beinhalten. Der Anwender kann somit zusammen mit weiteren Anwendern und automatisierten Fahrern im Rundkurs oder über einen zufällig generierten Abschnitt einer Fahrbahn virtuell fahren. Der Abschnitt kann beispielsweise eine Autobahn, eine Landstraße, ein Stadtabschnitt und dergleichen sein. Bevorzugterweise wird mindestens ein Fahrzeug durch das Steuergerät innerhalb der Umgebung des Fahrszenarios gesteuert.
Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen
Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen Fig. 1 einen schematischen Vergleich zwischen einer konventionellen
Simulation und dem erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung mit mehreren
Testeinheiten und
Fig. 3 ein schematisches Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen eines
Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
In der Figur 1 ist ein schematischer Vergleich zwischen einer konventionellen Simulation 2 und dem erfindungsgemäßen Simulationsverfahren 1 verdeutlicht. Insbesondere werden bei konventionellen Simulationen 2 von Fachleuten festgelegte Situationen bzw. Fahrszenarien definiert, welche durch die Simulation berücksichtigt werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind eine
Auffahrsituation 3 und ein Autobahnabschnitt 4 als Fahrszenarien der
konventionellen Simulation 2 dargestellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 1 , können durch beliebig viele Anwender unterschiedliche Szenarien 6, 8 erzeugt und gespeichert werden. Der Einfachheit halber sind zwei Szenarien 6, 8 dargestellt, wobei beliebig viele Szenarien durch die Anwender stellt und ausgeführt werden können. Mindestens ein von einem Anwender ausgeführtes Fahrszenario 9 kann zumindest teilweise gespeichert werden und mit den bereits gespeicherten Fahrszenarien 6, 8 verglichen werden. Hierdurch können ähnliche oder identische Fahrszenarien aussortiert werden.
Die Parameter, Verkehrssituationen, Umweltbedingungen, Fahrzeugdichte und dergleichen können beliebig eingestellt werden. Insbesondere kann das
Verhalten von mindestens einem durch den Anwender manuell gesteuertes zweites Fahrzeug 12 auf ein durch ein Steuergerät 22 automatisiert gesteuertes Fahrzeug bzw. Testfahrzeug 10 unmittelbar beeinflusst werden.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 14 mit mehreren Testeinheiten 16. Die Testeinheiten 16 sind gemäß dem
Ausführungsbeispiel als Rechner ausgestaltet und werden von Anwendern 18 gesteuert. Die Testeinheiten 16 weisen einen Speicher 20 auf, auf welchem ein
Testprogramm 22 gespeichert ist. Insbesondere können die Testeinheiten 16, gesteuert durch die Anwender 18, durch das Ausführen des Testprogramms 22 das Verfahren 1 durchführen. Die durchgeführten Fahrszenarien 6, 8, 9 können auf dem Speicher 20 gespeichert werden.
Die Testeinheiten 16 sind jeweils mit Steuergeräten 24 gekoppelt. Die
Steuergeräte 24 können hierbei in Form einer Steuer-Software bzw. des
Fahrprogramms oder als hardwarebasierte Steuergeräte ausgestaltet sein. Durch die Steuergeräte 24 können die automatisiert betreibbaren Fahrzeuge 10 in der virtuellen Umgebung gesteuert werden. Im Rahmen der ausgeführten Szenarien 6, 8, 9 können die Steuergeräte 24 unterschiedlichen Bedingungen und
Situationen ausgesetzt werden, welche durch die Anwender 18 frei bestimmbar sind.
Die jeweiligen Testeinheiten 16 sind über Kommunikationsverbindungen 26, 28 untereinander und mit einer externen Servereinheit 30 datenleitend verbunden. Hierzu können die Testeinheiten 16, der Übersicht halber nicht dargestellte, Kommunikationseinheiten zum Herstellen der Kommunikationsverbindungen 26, 28 aufweisen.
Die Figur 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das computerimplementiertes Simulationsverfahren 1 dient zum Testen eines Fahrprogrammes zum wenigstens teilweisen autonomen Führen des
Testfahrzeuges 10.
In einem Schritt wird das Testfahrzeug 10 von dem Fahrprogramm in einem simulierten Umfeld bewegt 31.
Das zweite Fahrzeug 12 wird in dem Simulationsverfahren 1 abhängig von Steuerbefehlen eines Anwenders 18 bewegt 32. Es können auch weitere von weiteren Anwendern oder vom Testprogramm gesteuerte Fahrzeuge in dem virtuellen Umfeld positioniert sein und mit dem Testfahrzeug 10 interagieren. Das Testfahrzeug 10 und zumindest das zweite Fahrzeug 12 werden dem Anwender 18 mit dem Umfeld optisch dargestellt 33.
Während der Ausführung des Fahrszenarios 6, 8, 9 werden Testdaten zum Durchführen einer Auswertung gesammelt 34. Die Testdaten können beispielsweise Trajektorien der beteiligten Fahrzeuge 10, 12 und die virtuellen Sensordaten aufweisen, welche abhängig von der Simulationszeit gespeichert werden. Darüber hinaus können die Testdaten auch die Steuerbefehle der Anwender 18 sowie des Steuergeräts 24 und mögliche Fehlermeldungen aufweisen.

Claims

Ansprüche
1. Computerimplementiertes Simulationsverfahren (1 ) zum Testen eines
Fahrprogrammes zum wenigstens teilweisen autonomen Führen eines Testfahrzeuges (10), wobei das Testfahrzeug (10) von dem Fahrprogramm in einem simulierten Umfeld bewegt wird (31 ), wobei ein zweites Fahrzeug (12) in dem Simulationsverfahren (1 ) abhängig von Steuerbefehlen eines
Anwenders (18) bewegt wird (32), wobei das Testfahrzeug (10) und das zweite Fahrzeug (12) mit dem Umfeld optisch dem Anwender (18) dargestellt werden (33), wobei während des Simulationsverfahrens (1 ) Daten über das Führen des Testfahrzeuges (10) gesammelt und abgespeichert werden (34).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei während des Simulationsverfahrens (1 ) Daten über das Führen des zweiten Fahrzeuges (12) gesammelt und abgespeichert werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Fahrszenarien (6, 8) abgespeichert sind, wobei Fahrszenarien (9), die während der
Simulation auftreten, mit den abgespeicherten Fahrszenarien (6, 8) verglichen werden, wobei bei Vorliegen einer vorgegebenen Ähnlichkeit oder Identität eines abgespeicherten Fahrszenarios (6, 8) mit einer in der
Simulation auftretenden Fahrszenario (9) wenigstens ein Teil der
Steuerbefehle des Fahrprogrammes für das Testfahrzeug (10) und/oder wenigstens ein Teil der Steuerbefehle für das zweite Fahrzeug (12) erfasst und abgespeichert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei wenigstens ein Teil der Steuerbefehle des Fahrprogrammes für das Testfahrzeug (10) während einer vorgegebenen Zeitdauer erfasst und abgespeichert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 4, wobei wenigstens ein Teil der Steuerbefehle für das zweite Fahrzeug (12) während einer vorgegebenen Zeitdauer erfasst und abgespeichert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei ein abgespeichertes Fahrszenario (6, 8) ein Verlassen einer Straße des Umfelds durch das Testfahrzeug (10) oder ein Verlassen der Straße durch das zweite
Fahrzeug (12) oder ein Zusammenstoß des Fahrzeuges (12) mit dem
Testfahrzeug (10) oder einen ausgelösten Fehlermodus des Fahrprogramms aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
abgespeicherten Daten des Testfahrzeuges (10) verwendet werden, um wenigstens einen Teil der Steuerbefehle des Fahrprogrammes zu ändern, wobei insbesondere das geänderte Fahrprogramm von einem
Steuergerät (24) verwendet wird, um ein reales Fahrzeug zu steuern.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine
Funktionalität des zweiten Fahrzeuges verbessert wird, wenn während der Simulation ein neues Fahrszenario für das Testfahrzeug aufgetreten ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als
Fahrprogramm eine Echtzeitsimulation eines Programmes eines
Steuergerätes (24) zum wenigstens teilautomatisierten Führen eines realen Fahrzeuges verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Hinweise für den Anwender (18) ausgegeben werden, um eine vorgegebene Fahrsituation im Zusammenhang mit dem Testfahrzeug (10) auszuführen.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
Gefahrmetriken berechnet werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Hinweise für den Anwender (18) ausgegeben werden, die eine Beurteilung der Steuerung des zweiten Fahrzeuges (12) bewerten.
13. Anordnung (14) zum Testen von mindestens einem Steuergerät (24) oder eines Fahrprogramms des Steuergeräts (24) mit mindestens einer Testeinheit (16) und mit mindestens einem Steuergerät (24) oder einem Fahrprogramm des Steuergeräts (24), wobei die Testeinheit (16) mit dem Steuergerät (24) oder dem Fahrprogramm koppelbar ist und wobei die Anordnung (14) dazu eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens (1 ) gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
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