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Dokumentenidentifikation DE102005032334B4 21.06.2007
Titel Funktionsprüfung eines Fahrerassistenzsystems
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70327 Stuttgart, DE
Erfinder Puchinger, Walter, 73547 Lorch, DE
DE-Anmeldedatum 08.07.2005
DE-Aktenzeichen 102005032334
Offenlegungstag 11.01.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2007
IPC-Hauptklasse B60R 16/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01M 17/007(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G09B 9/042(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Fahrerassistenzsystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In modernen Kraftfahrzeugen kommen zunehmend Fahrerassistenzsysteme zum Einsatz. Hierzu zählen insbesondere automatische Distanzregelsysteme (ADR) und automatische Notbremssystem (ANB). Gemeinsam ist all diesen Systemen, dass sie zumindest mit einer Sensorik versehen sind, welche Daten über dynamische Umgebungsinformation und über das dynamische Bewegungsverhalten des Kraftfahrzeuges liefern. So muss beispielsweise ein automatisches Notbremssystem für die Entscheidung, ob eine Notbremsung auszuführen ist, zumindest die Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges auswerten und den Abstand zu einem voraus liegenden Hindernis und die diesbezügliche Relativgeschwindigkeit bestimmen.

Derartige Fahrerassistenzsysteme sind sowohl im Rahmen ihrer Entwicklung, als auch bei Fertigungskontrolle nach der Verbauung ins Kraftfahrzeug einer eingehenden Prüfung zu unterziehen, um deren störungsfreie und sichere Funktionalität gewährleisten zu können. Hierzu sind unterschiedliche Vorgehensweisen bekannt. So ist es denkbar das Gesamtsystem Kraftfahrzeug/Fahrerassistenzsystem/Umgebung mittels geeigneter Modelldaten in einer rechnergestützten Simulatorumgebung zu simulieren und virtuellen Tests zu unterziehen. Ein derartiges System wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 100 47 082 A1 oder auch in der DE 101 31 317 A1 beschrieben. Um hierbei jedoch zu zuverlässigen Ergebnissen zu gelangen, sind komplexe Modelle notwendig, welche nichtlineare Zusammenhänge und eine Unzahl von Freiheitsgraden abzubilden in der Lage sein müssen.

Um realistische Prüfbedingungen zu ermöglichen schlägt die DE 102 54 388 A1 ein Verfahren zum Bandende- oder Werkstatttest eines Fahrerassistenzsystems vor, bei welchem sich das Kraftfahrzeug, in welches das Fahrerassistenzsystem verbaut wurde, fixiert in einer Position befindet, und sich geeignete Teststrukturen auf dieses zu bewegen. Um möglichst reelle Bedingungen zu simulieren, werden hierbei diejenigen Umgebungsbedingungen, welche auf Grund von Beschränkungen durch den Versuchsaufbau nicht dargestellt werden können, der Auswerteeinheit des Fahrerassistenzsystems fest vorgegeben; hierzu zählt insbesondere die für eine sinnvolle Funktionsprüfung notwendige hohe Relativgeschwindigkeit zwischen Kraftfahrzeug und potentiellem Hindernis. Auf diese Weise ist es nun zwar denkbar unterschiedliche Aspekte des Fahrerassistenzsystems unter annähernd realen Bedingungen zu testen, eine umfassende Kenntnis über das Verhalten der Einzelkomponenten innerhalb des Gesamtsystems Kraftfahrzeug/Fahrerassistenzsystem/Umgebung ist nicht möglich.

Auch in der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 58 939 A1 wird zum Funktionstest eines komplexen Steuergerätes ein Verfahren zur Manipulation von Parameterkennlinien beschrieben.

Dabei werden die Parameterkennlinien des Steuergerätes dieses Fahrerassistenzsystems im Fahrbetrieb getestet, um dieses an im reellen Fahrbetrieb vorherrschende Bedingungen und Fahrsituationen anzupassen. Hierzu wird der dem Steuergerät zugeführte Sensordatensatz so manipuliert, dass sich das Fahrerassistenzsystem bei identischen Umgebungsbedingungen immer gleich verhält.

Es bietet es sich deshalb in jedem Fall an, das Gesamtsystem real zu aufzubauen und in dieser Form zu testen. Problematisch wirkt es sich hierbei jedoch aus, dass zur Prüfung dieses Gesamtsystems eine kritische Situation herbeigefügt werden muss, welche geeignet ist, die Funktionalität des Fahrerassistenzsystems auszulösen. Da bei einem derartigen Test auf das Gesamtsystem Kraftfahrzeug/Fahrerassistenz system/Umgebung unzählige, vorab nicht kontrollierbare Einflüsse wirken können, besteht immer die Gefahr, dass das Fahrerassistenzsystem nicht anforderungsgemäß arbeitet und hierdurch unfallbedingt Schäden entstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Fahrerassistenzsystems zu finden, bei welchem möglichst ideal das Gesamtsystem Kraftfahrzeug/Fahrerassistenzsystem/Umgebung überprüft werden kann, und welches gleichzeitig die Gefahr der Verursachung von unfallbedingten Schäden ausschließt.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens werden durch die Unteransprüche beschrieben.

Das Verfahren zur Funktionsprüfung von Fahrerassistenzsystemen für Kraftfahrzeuge bezieht sich auf Fahrerassistenzsysteme, welche zumindest einen Sensor zur Erfassung von Daten über dynamische Umgebungsinformation und einen Sensor zur Erfassung von Daten über das dynamische Bewegungsverhalten des Kraftfahrzeuges umfassen, sowie des weiteren eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Sensordaten und eine Aktuatorik zur Beeinflussung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeuges. Dabei ist es selbstverständlich sehr wohl denkbar, dass es sich bei dem Sensor zur Umgebungserfassung und zur Erfassung des Bewegungsverhaltens um ein und denselben Sensor handelt; beispielsweise könnte dies ein Radarsensor sein, dessen Daten so ausgewertet werden, dass sowohl Entfernungen und Relativgeschwindigkeiten zu Objekten geschätzt werden können, als auch dass aus der Radarzielinformation die dynamischen Bewegungsparameter des Fahrzeuges selbst rückgerechnet werden. Die Auswerteeinheit zur Verarbeitung der Sensordaten ist dabei so ausgelegt, dass sie in Abhängigkeit von zumindest Teilen der erfassten Sensordaten auf die Aktuatorik einwirkt. Dabei kann das einwirken auf die Aktuatorik beispielsweise auch dergestalt ausgebildet realisiert sein, dass die Auswerteeinheit Daten an andere spezifisch Elementen der Aktuatorik zugeordnete Auswerteeinheiten zur Weiterverarbeitung übermittel. Um im Rahmen der Funktionsüberprüfung bestimmte in der Testumgebung nicht gegebene Randbedingungen vorgeben zu können, ist die Auswerteeinheit des Fahrerassistenzsystems bei der Sensordatenverarbeitung so ausgelegt, dass sie in dieser Situation auf Testdaten zurückgreift, welche nicht mit der realen Umgebungsinformation oder dem realen Bewegungsverhalten des Kraftfahrzeuges übereinstimmen. In besonders erfinderischer Weise werden hierzu diese Testdaten durch Manipulation von Teilen der durch den Sensor zur Umgebungserfassung oder zur Bewegungserfassung erzeugt.

Als diejenigen Sensordaten, welche zur Erzeugung der Testdaten manipuliert werden, eignen sich insbesondere Daten welche sieh auf die Relativ- oder Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges oder auf die Entfernung zu Objekten beziehen. Es bietet sich dabei an diese Sensordaten dahingehend zu manipulieren, dass die Auswerteeinheit so auf die Aktuatorik einwirkt, dass das Kraftfahrzeug so vor einem Zielobjekt in dessen Umgebung abbremst, dass es weiter entfernt vor diesem zum stehen kommt, als dies beim Einsatz der Fahrerassistenzsystem außerhalb dessen Funktionsüberprüfung der Fall ist.

Auf diese besonders vorteilhafte Weise wird es nun möglich ein in ein Kraftfahrzeug eingebautes Fahrerassistenzsystem unter annähernd realistischen dynamischen Bedingungen zu prüfen. Es wird somit ein Testlauf des Assistenzsystems im Rahmen des komplexen Zusammenspiels zwischen Kraftfahrzeug, Fahrerassistenzsystem und Umgebung möglich, wobei gleichzeitig die Gefahr der Verursachung von unfallbedingten Schäden ausgeschlossen wird.

Nachfolgend wird mit Hilfe einer Figur die Erfindung im Detail erörtert. Dabei zeigt die Figur ein Fahrerassistenzsystem, welches einen Sensor 1 zur Erfassung von Umgebungsinformation 2 und einen Sensor 3 zur Erfassung von dynamischen Fahrzeugparametern 4 umfasst. Des Weiteren beinhaltet das Fahrerassistenzsystem eine Auswerteeinheit 5 um die von den Sensoren 1, 3 gelieferten Daten zu verarbeiten und diese einer Aktuatorsteuerung 6 zuzuführen, welche über Steuersignale 7 auf Aktuatoren und somit das dynamische Verhalten eines Kraftfahrzeuges einwirkt.

In dem in der Figur beispielhaft aufgezeigten Testaufbau, steht die Auswerteeinheit im Kontakt mit einem externen Rechnersystem 8, um damit durch Manipulation der Daten der Sensoren 1, 3 Testdaten zu erzeugen. Selbstverständlich wäre es auch denkbar ein entsprechendes Rechnersystem im Fahrerassistenzsystem selbst zu integrieren und ein Mittel vorzusehen, um es bei der Überprüfung des Systems zur Generierung der Testdaten zu aktivieren. Alternativ ist es aber durchaus auch denkbar, dass der Rechner zur Generierung von Testdaten nicht direkt mit der Auswerteeinheit in Verbindung steht, sondern wie durch die gestrichelt dargestellte Verbindung 11 dargestellt direkt auf die Verbindung zwischen Sensor 1 oder Sensor 3 einwirkt. Denkbar wäre hier eine Kopplung des Rechners an einen fahrzeuginternen Bus, beispielsweise dem CAN-Bus, so dass von hier Sensordaten abgerufen und neue Testdaten dem Fahrerassistenzsystem zur Verfügung gestellt werden könnten.

In besonderer Weise werden die Testdaten nicht fest vorgegeben, sondern sie werden dadurch erzeugt, dass von dem dynamischen Sensordatensatz 9 die Daten zumindest teilweise dynamisch manipuliert werden. In der Figur sind dies die Daten, welche bei Sensordatensatz 9 als gestrichelte Linie 10a dargestellt wurde. Die entsprechenden Sensordaten weisen im Datensatz 9 einen linearen Verlauf über die Zeit auf. Ist dies auf Grund von zu beachtenden Rahmenbedingungen beim Prüfablauf nachteilig (beispielsweise hohes Risikos eines Unfalls) so können diese Daten beispielsweise so manipuliert und durch entsprechende Testdaten 10b ersetzt werden, dass sie während des Prüfablaufs einen geänderten Kurvenablauf aufweisen, wie aus Sensordatensatz 11 ersichtlich. Durch die dynamische Variation der Testdaten, an Stelle eines fixen fest vorgegebenen Wertes, lässt sich das Verhalten des Gesamtsystems Kraftfahrzeug/Fahrerassistenzsystem/Umgebung wesentlich flexibler und zuverlässiger prüfen. Es wird auch möglich sicherzustellen, dass das Fahrerassistenzsystem auch bei ganz spezifischen Rahmenbedingungen, welche zu speziellen Konstellationen der Sensordaten führen keine Fehlfunktion aufweist.

Da sich Schwankungen des Kraftfahrzeuges, welche sich vor allem im untern Geschwindigkeitsbereich stark auf die Spurprädiktion und somit die Zielerfassung des Umgebungssensors auswirken, kann in besonders vorteilhafter Weise der in der Auswerteeinheit realisierte Algorithmus zur Spurprädiktion für die Dauer der Funktionsprüfung so gestaltet werden, dass die prädizierte Spur als auf die Hauptachse des die Umgebungsinformation umfassenden Sensors ausgerichtet geschätzt wird. Hierdurch werden die Einflüsse von Fahrzeugschwankungen. auf die Zielerfassung wesentlich verringert.

Im Rahmen des Prüfverfahrens wird die von dem Fahrerassistenzsystem zu erfassende Umgebung vorteilhaft so gestaltet, dass in diese Umgebung ein künstliches Zielobjekt eingebracht wird. Auf diese Weise lassen sich wichtige Parameter des Prüfablaufs, nämlich die sensorrelevanten Eigenschaften von Umgebungszielen optimal kontrollieren.

In besonders vorteilhafter Weise wird, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung aktiver Sensoren wird das Zielobjekt so ausgestaltet, dass es von der Sensorik ausgesandte Strahlung sehr gut reflektiert. Hierzu kann das Zielobjekt geeignet Beschichtet werden, oder aber es kann auf die Wellenlänge der einwirkenden Strahlung angepasste Reflektoren aufweisen.

Zusätzliche Sicherheit in Bezug auf die Vermeidung eines Unfalls zwischen dem das Fahrerassistenzsystem tragende Kraftfahrzeug und dem Zielobjekt lässt sich dadurch erzielen, dass man das Zielobjekt mit einem geeigneten Mechanismus versieht, um es kurz vor einem Zusammenstoß mit dem Kraftfahrzeug aus dessen Fahrbahn zu entfernen. Hierzu ist es in gewinnbringender Weise auch denkbar das Zielobjekt so mit einem Antrieb zu verbinden, dass es vor einer Kollision mit dem Kraftfahrzeug in dessen Fahrtrichtung beschleunigt wird.

In einer typischen Fabrik- oder Werkstattumgebung, in welcher üblicherweise erfindungsgemäße Funktionstests an Fahrerassistenzsystemen durchgeführt werden, bietet es sich an, insbesondere zur besseren Erkennbarkeit des Zielobjektes, besondere Vorkehrungen zu treffen.

So ist es von Vorteil das Zielobjekt beweglich, insbesondere fahrbar zu gestalten, so dass es auf Grund der Kenntnis seiner Bewegungsparameter besser von anderen, meist stationären Störobjekten unterschieden werden kann. Hierdurch wird es möglich bei der Generierung der Testdaten die Sensordaten im Hinblick auf die bekannten Bewegungsparameter geeignet zu manipulieren; hierzu könnten beispielsweise alle Signale von stationären Objekten aus bestimmten Bereichen maskiert werden.

Im Zusammenwirken des Zielobjekts mit aktiven Umgebungssensoren bietet es sich in gewinnbringender Weise ferner an das Zielobjekt mit einem besonders starken oder einem definierten, dem Umgebungssensor bekannten, Reflektionsgrad auszuführen.

Auch ist es in vorteilhafter Weise denkbar, das Zielobjekt in einem definierten Bereich innerhalb der Testumgebung zu platzieren bzw. nur in diesem Bereich zu bewegen. Hierdurch wird es möglich bei der Generierung der Testdaten die Sensordaten im Hinblick auf diesen bekannten Umgebungsbereich zu beschränken und Signale aus anderen Bereichen auszublenden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung steht das Fahrerassistenzsystem mit einer Speichereinheit in Verbindung, in welcher zumindest die Wesentlichen von der Auswerteeinheit während des Prüfvorgangs verarbeiteten Daten gespeichert werden; hierzu zählen insbesondere diejenigen Daten, welche auf Fahrzeuginternen Systemen, wie dem CAN-Bus, transportiert werden. Hierdurch wird es möglich auch nach Beendigung des Prüfvorgangs die Daten auszulesen und zu archivieren oder auch weiterzuverarbeiten. Eine mögliche Art der Weiterverarbeitung könnte in dem Einspielen der gespeicherten Daten in eine Restbussimulation sein, um beispielsweise unabhängig vom Fahrzeugeinbau weitere Fahrerassistenzsysteme zu prüfen.


Anspruch[de]
Verfahren zur Funktionsprüfung eines Fahrerassistenzsystems für ein Kraftfahrzeug,

bei welchem während der Funktionsüberprüfung das Fahrerassistenzsystem zumindest einen Sensor 1 zur Erfassung von Daten über dynamische Umgebungsinformation und einen Sensor 3 zur Erfassung von Daten über das dynamische Bewegungsverhalten des Kraftfahrzeuges umfasst, sowie des weiteren eine Auswerteeinheit 5 und eine Aktuatorsteuerung 6 zur Beeinflussung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeuges,

wobei die Auswerteeinheit 5 in Abhängigkeit von zumindest Teilen der erfassten Daten 2, 4 auf die Aktuatorsteuerung 6 einwirkt,

und wobei Auswerteeinheit 5 im Rahmen der Funktionsüberprüfung auf Testdaten 11 zurückgreift, welche nicht mit der realen Umgebungsinformation 9 oder dem realen Bewegungsverhalten des Kraftfahrzeuges übereinstimmen,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Testdaten 11 durch Manipulation von Teilen der durch den Sensor zur Umgebungserfassung oder zur Bewegungserfassung erzeugten Daten generiert werden,

wobei ursprüngliche Daten 10a aus dem Satz von Sensordaten 9 mittels eines Rechners 8 zu synthetischen Daten 10b im Satz der Testdaten 11 manipuliert werden.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Sensordaten manipuliert werden, welche sich auf die Relativ- oder Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges oder auf die Entfernung zu Objekten beziehen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulation der Sensordaten dergestalt erfolgt, dass die Auswerteeinheit so auf die Aktuatorik einwirkt, dass das Kraftfahrzeug so vor einem Zielobjekt in dessen Umgebung abbremst, dass es weiter entfernt vor diesem zum stehen kommt, als dies beim Einsatz der Fahrerassistenzsystem außerhalb dessen Funktionsüberprüfung der Fall ist. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Testdaten 11 mittels eines externen, an das Fahrerassistenzsystem angekoppelten Rechners 8 erzeugt werden. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Testdaten 11 mittels eines im Fahrerassistenzsystem integrierten Rechnersystem 8 erzeugt werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Auswerteeinheit realisierte Algorithmus zur Spurprädiktion aus den Sensordaten über dynamische die Umgebungsinformation für die Dauer der Funktionsprüfung so gestaltet wird, dass die prädizierte Spur als auf die Hauptachse des die Umgebungsinformation umfassenden Sensors ausgerichtet geschätzt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umgebung des Fahrzeuges ein künstliches Zielobjekt eingebracht wird. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zielobjekt im Hinblick auf einen aktiven Sensor zur Umgebungserfassung für die von diesem ausgesandte Strahlung reflektierend ausgestaltet wird. Verfahren nach einem der Patentansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zielobjekt über einen geeigneten Mechanismus kurz vor einer Kollision mit dem das Fahrerassistenzsystem umfassende Kraftfahrzeug entfernt wird. Verfahren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung des Zielobjekts durch Beschleunigung in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Auswerteeinheit des Fahrerassistenzsystem verarbeiteten Daten in einem Speicher gespeichert werden.






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