Megatrend Autonomes Fahren – Forschungsbericht unseres Mitarbeiters Kristian

16/04/2021

Untersuchung von 3D-Simulationen zur Testautomatisierung im Bereich Autonomes Fahren
Megatrend Autonomes Fahren – für uns eine Schlüsseldisziplin. Wir entwickeln und erforschen innovative Technologien und Systemlösungen für unsere Kunden, die den Erfolg hochautomatisierter, autonomer Fahrzeuge unterstützen.

Einen spannenden Forschungs-Einblick bietet unser Mitarbeiter Kristian, Engineering Consultant und Mitarbeiter der ALTEN SW GmbH. In Zusammenarbeit mit ALTEN schrieb er seine Bachelorarbeit im Thema „Untersuchung von 3D-Simulationen zur Testautomatisierung im Bereich Autonomes Fahren“. Den Bachelor erfolgreich abgeschlossen, stellt er die Erkenntnisse aus seinen Forschungen vor.

Problemstellung
Die Komplexität von automatisierten Fahrfunktionen bis hin zur Stufe des autonomen Fahrens nimmt stetig zu. Das Durchführen von Tests ist ein wichtiger Schritt im Entwicklungsprozess und notwendig, um ihre Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Tests in der realen Welt können, besonders bei aufkommenden Fehlern und den damit verbundenen Wiederholungen, zeit- und kostenintensiv sowie gefährlich sein. Desweitern muss bei der Automatisierung von Tests eine Reproduzierbarkeit gewährleistet werden, was je nach Situation (Verkehrsteilnehmer, Wetter- und Sichtverhältnisse) schwierig bis unmöglich sein kann. Um dennoch verlässlich testen zu können, werden – insbesondere in frühen Phasen der Entwicklung – Simulatoren eingesetzt, in denen die Software und Hardware eines Systems komplett oder teilweise dargestellt werden können. Es soll die Eignung von 3D-Fahrzeugsimulationssoftware für die Testautomatisierung im Fahrzeugentwicklungsprozess betrachtet werden.

Wie funktioniert eine 3D-Fahrzeugsimulationssoftware?
In einer 3D-Fahrzeugsimulationssoftware wird die gesamte Umgebung, inklusive Fahrzeugen und Sensoren, virtuell dargestellt. Für die korrekte Darstellung der Umwelt werden zwei Datentypen benötig, die in den Standards der ASAM (Assosiation for Standardization of Automation and Measuring Systems) beschrieben werden. Die Groundtruth beschreibt alle unveränderten Objekte in der Umwelt des Fahrzeugs, wie beispielsweise Verkehrsschilder, Ampeln, Daten zur Fahrbahn und Umweltbedingungen. Der zweite Datentyp beschreibt Sensoren und wird unterteilt in SensorView, für Objekte relativ zum Sensor, und SensorData, für die Daten der Umwelt, die der Sensor wahrnimmt. ASAM definiert mit OpenX weitere wichtige Standards für Fahrzeugsimulationen, wie OpenDrive für die Straßennetzwerke oder OpenScenario für die Beschreibung von Fahrmanövern.

OpenSource oder kommerzielle Software?
Bei der Wahl eines geeigneten Simulators kann auf kommerzielle oder OpenSource Software zurückgegriffen werden. Der Vorteil von OpenSource Software liegt in der freien Verfügbarkeit, ebenso in der Community, sofern aktiv, die mit eigenen Entwicklungen und Support einen Betrag leisten kann. Da der Sourcecode abrufbar ist, kann dieser auch angepasst werden.
Auch wenn bei kommerzieller Software der Kostenfaktor eine große Rolle spielt, darf nicht außer Acht gelassen werden, dass während der Produktlaufzeit Kundensupport und eine kontinuierliche Weiterentwickelung gegeben sind. Des Weiteren werden branchenübliche Standards für die Softwareentwicklung befolgt.

Mehrwert der 3D-Fahrzeugsimulationssoftware
Besonders in den frühen Phasen der Entwicklung lässt sich mithilfe von 3D-Fahrzeugsimulationssoftware die Funktion validieren und hält den Testaufwand gering und die Zahl der Anwendungsfälle hoch. Besonders die präzise und sofortige Veränderung der Wetterbedingungen und Tageszeiten bieten einen großen Vorteil gegenüber dem Testen in der realen Welt. Des Weiteren lassen sich in einer Simulation Fahrzeugtyp und Sensoren ohne größeren Aufwand ändern.

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