Vehicle-in-the-Loop: Erweiterung realer Fahrzeugtests um virtuelle Elemente

13.03.2018 // Zukünftige Fahrerassistenzsysteme unterstützen immer größere Anteile an Fahrsituationen und müssen zunehmend auch in komplexen Situationen automatisiert funktionieren. Dabei interagieren sie vernetzt mit anderen Systemen im Fahrzeug, kommunizieren mit ihrer Umgebung und verbinden Daten unterschiedlicher Sensoren, um die Verkehrssituation möglichst genau zu erfassen und entsprechende Aktionen abzuleiten.
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Hieraus entstehen neue Anforderungen an die Erprobung der Sicherheit und Zuverlässigkeit der Fahrerassistenzsysteme. IAV hat dazu einen Ansatz entwickelt, der ein reales Testfahrzeug mit virtuellen Elementen verbindet und eine reproduzierbare, aber auch gefahrlose und ressourcenschonende Erprobung ermöglicht.

Zur Erzeugung einer kritischen Situation wird die reale Testumgebung um virtuelle Zielobjekte erweitert, die mit Hilfe einer „Augmented Reality“-App auf einem mobilen Display in der Windschutzscheibe angezeigt werden. Virtuelle Sensoren detektieren die überlagerten Zielobjekte und übertragen diese Informationen an die zu testende Fahrerassistenzfunktion. Diese bewertet die erfasste Verkehrssituation und löst, wenn erforderlich, einen Eingriff aus. „Die Testingenieure im Fahrzeug sehen in der Visualisierung die reale Testumgebung sowie die virtuell erzeugten Zielobjekte, die sich auf der realen Teststrecke bewegen, und erleben die reale Reaktion des Testfahrzeugs“, sagt Dr. Roland Kallweit, Abteilungsleiter Vorausschauende Sicherheit bei IAV.

Dieses Funktionsprinzip ermöglicht einen Einsatz der Testmethode sowohl in frühen als auch in späten Phasen der Funktionsentwicklung. In den frühen Phasen, wenn die Ziel-Hardware noch nicht zur Verfügung steht, können Fahrerassistenzfunktionen mit Hilfe von Vehicle-in-the-Loop im realen Fahrzeug erlebbar gemacht werden. Dadurch wird eine frühzeitige Validierung der Funktion im Zusammenspiel mit einem realen Fahrzeug möglich. In den späten Phasen des Entwicklungsprozesses kann mit Hilfe von Vehicle-in-the-Loop schließlich der Reifegrad der Funktion erhöht werden, bevor mit der Absicherung im Feld begonnen wird.

„Hier liegt der Fokus vor allem darauf, für die Absicherung relevante Fahrsituationen im realen Fahrzeug erlebbar und bewertbar zu machen, die mit realen Fahrzeugtests nicht oder nur eingeschränkt durchgeführt werden können“, berichtet Kallweit. „Besonders Testszenarien, die zu gefährlich sind, um diese mit realen Zielobjekten durchzuführen, können mit dem Vehicle-in-the-Loop-Ansatz gefahrlos durchgeführt werden.“ Beispiele hierfür sind Kollisions- und Ausweichszenarien bei hohen Geschwindigkeiten, kritische Fahrsituationen wie entgegenkommende Fahrzeuge beim Überholvorgang und knapp vor dem Fahrzeug einscherende Fahrzeuge sowie Multi-Objekt-Szenarien im urbanen Raum.

Erste Einsätze in Entwicklungsprojekten haben gezeigt, dass die Testmethode eine ressourcenschonende, gefahrlose und reproduzierbare Durchführung relevanter Testszenarien erlaubt, die mit realen Zielobjekten nicht oder nur sehr eingeschränkt durchführbar sind. Die Möglichkeiten der realen Fahrzeugtests werden durch die Überlagerung mit virtuellen Elementen ausgeweitet. So ist eine Validierung von Fahrerassistenzfunktionen und automatisierten Fahrfunktionen sowohl in den frühen als auch in den späten Phasen der Entwicklung möglich.