Mit der Entwicklung des Vehicle in the Loop wird eine Test- und Simulationsumgebung für Fahrerassistenzsysteme vorgestellt, welche die Vorzüge eines realen Versuchsfahrzeugs mit der Sicherheit und Reproduzierbarkeit von Fahrsimulatoren kombiniert. Es werden Testumgebungen und Simulatorkonzepte verglichen. Fahrsimulatoren stellen eine sichere und reproduzierbare Testumgebung dar, werden aber bislang bevorzugt zur Analyse ergonomischer Aspekte von Fahrerassistenzsystemen eingesetzt. Besonders bei der Modellierung von komplexen Bewegungsabläufen zeigen sich auch bei dynamischen Fahrsimulatoren weiterhin Einschränkungen. Unstimmigkeiten im Bewegungssystem können zudem zur Ausprägung der Simulatorkrankheit führen. Auf Testgeländen lassen sich bewusst kritische Verkehrssituationen mit Ersatzobjekten nachstellen. Die Bandbreite der so darstellbaren Verkehrssituationen ist aber gering. Die Erprobung von sicherheitsrelevanten Funktionsausprägungen im öffentlichen Straßenverkehr kann hingegen lediglich zur Absicherung eines fertigen Algorithmus, bzw. zur Analyse von ungerechtfertigten Auslösungen dienen. Es werden unterschiedliche Ansätze zur Positionierung eines realen Fahrzeugs in einer Verkehrsflusssimulation vorgestellt und untersucht. Die Positionierungsgüte des kostengünstigen Verfahrens der Koppel- und Trägheitsnavigation, durch Verwendung der im Fahrzeug verbauten Gierraten- und Beschleunigungssensoren, lässt sich durch die vorgestellte Eigenzustandsschätzung auf Basis des Einspurmodells und einer Geradeausfahrterkennung deutlich verbessern. Allerdings ist eine stetige Zunahme des Positionierungsfehlers durch die Integration von Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- und Gierratensignalen, selbst bei kleinen Signalabweichungen, mit steigender Zeit nicht zu verhindern. Deshalb wird das reale Versuchsfahrzeug durch einen Inertialsensorblock mit DGPS-Anbindung in die Simulation integriert. Die Einbindung des Fahrers in den Vehicle in the Loop Prüfaufbau erfolgt mit Hilfe von Augmented Reality in Form eines optical see trought Head Mounted Displays. Auch andere Visualisierungskonzepte werden untersucht und bewertet. Diese scheitern entweder am zu kleinen darstellbaren Bildbereich (Head up Display) oder am zu geringen Bildebenenabstand der Visualisierung wie bei einer Beamerprojektion auf die Windschutzscheibe. Weiterhin ist für die kontaktanaloge Visualisierung des virtuellen Fremdverkehrs auf der befahrenen Fahrbahn ein Trackingsystem zur Erfassung der räumlichen Konstellation zwischen Fahrer und Fahrzeugkabine erforderlich. Der Vergleich der Systemeigenschaften verschiedener Trackingverfahren zeigt, dass für die Registrierung des Fahrerkopfes im Fahrzeug optische Systeme wie etwa ein Lasertracking gut geeignet sind. Durch die Integration von Sensormodellen für Radar- und Videosensoren können im ge schlossenen Regelkreis Fahrerassistenzsysteme auf virtuellen Fremdverkehr reagieren. So mit kann die zu entwickelnde Fahrerassistenzfunktion direkt durch den Entwicklungsingenieur beurteilt und gegebenenfalls angepasst werden. Durch die Probandenstudie hat sich gezeigt, dass der Vehicle in the Loop schon heute als Entwicklungstool für sicherheitsrelevante Fahrerassistenzsysteme geeignet ist. Der Abstand zum virtuellen Vorderfahrzeug kann vom Benutzer vergleichbar zum Realfahrzeug abgeschätzt werden. Er kann auf die eingeblendeten Fahrzeuge mit guten Reaktionszeiten reagieren und akzeptiert diese als Verkehrsteilnehmer. Die Versuchspersonen zeigen bei den Fahrten mit virtuellem Vorderfahrzeug überwiegend vergleichbares Fahrverhalten wie im realen Versuch. Es treten keine Symptome der Simulatorkrankheit wie im Fahrsimulator auf.
Vehicle in the Loop: Test- und Simulationsumgebung für Fahrerassistenzsysteme
Audi Dissertationsreihe ; 10 ; 1-169
2008
169 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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GWLB - Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek | 2008
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