Paper for Download - FKFS

1.3 Funktionale Absicherung durch Hardware-in-the-Loop-Testverfahren
Eine während des Entwicklungsprozesses möglichst frühzeitige Absicherung der
implementierten Funktionen ist wünschenswert. Hardware-in-the-Loop (HiL) Tests
stellen die erste Möglichkeit der Validierung und Verifikation des gesamten Steuergeräts
oder kleinerer Steuergeräteverbünde dar. Dies geschieht im Labor noch bevor
die reale Umgebung des Steuergeräts, also das Fahrzeug, existiert. Das bedeutet, die
gesamte Umwelt auf die das Steuergerät durch seine Ausgänge Einfluss hat und die
darauf rückwirkt, muss simuliert werden 3 . Je exakter diese Simulation ausfällt, desto
realer wirken an den Eingängen die Stimulationen für die im Steuergerät eingebetteten
Funktionen.
Für aktive kamerabasierte Fahrerassistenzsysteme gibt es mehrere Möglichkeiten
der funktionalen Absicherung. Testfahrten mit realen Fahrzeugen durch die reale
Welt, oder das Wiedergeben aufgezeichneter Videos sind zwei herkömmliche und
erfolgreiche Methoden des Testens. Erstere erlauben jedoch nur eine stark eingeschränkte
Reproduzierbarkeit, sind aufwändig und ggfs. gefährlich. Zweitere sind
zwar reproduzierbar, die Rückkopplung der Reaktion eines aktiven FAS findet jedoch
nicht statt. Das gezielte Setzen oder Variieren von Parametern ist in beiden
Fällen kaum möglich. Wird beispielsweise ein FAS-System für eine Baureihe adaptiert,
so müssten alle Videos erneut aufgezeichnet werden, wenn die Kameraposition
im Fahrzeug bzw. relativ zur Straße nur um wenige Zentimeter verändert wird.
1.4 „Visual Loop” (VL)-Testsysteme
Um kamerabasierte Funktionen aktiver Fahrerassistenzsystemen nun in HiL-Tests
funktional abzusichern, muss deren Umwelt simuliert werden um die Kamerasensoren
zu stimulieren. Dies bedeutet, dass Bilder der Fahrzeugumgebung aus dem
Blickwinkel der entsprechenden Kamera(s) erstellt werden müssen. An diese Bilder 4
werden die konträren Anforderungen nach einer Berechnung in Echtzeit sowie nach
höchstem Realismus der Darstellungen gestellt.
Als Lösung stehen die „Visual Loop“ (VL) Testsysteme zur Verfügung, um durch
moderne Grafiksimulationen größtmöglichen Realismus bei geringstmöglichem Rechenaufwand
zu bieten [SS09]. „Visual Loop“ steht dabei für die visuelle Regelschleife
zwischen 3D-Grafik und Kamerasystem (vgl. Abbildung 2). Die (simulierte)
Umgebung löst eine aktive Reaktion des Steuergerätes aus, diese wiederum wirkt
auf die Umgebung und damit auf die als nächstes erzeugte Grafik. Typischerweise
werden hoch performante Grafik-Engines sowie Grafikkarten mit diversen visuellen
Optimierungsverfahren verwendet, um selbst auf PC-Hardware die geforderten
Bilddaten in Echtzeit zu erzeugen. Die Grafik wird entweder über die Anzeige an
einem Monitor und eine davon abfilmende Kamera oder direkt über bekannte Videoschnittstellen
in das FAS-Steuergerät eingespeist.
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Um den Regelkreis zu schließen ist meist die Umweltsimulation in Echtzeit nötig.
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Bei aktuellen Systemen fallen typischerweise 25 Bilder mit je rund 1 Megapixeln pro Sekunde zur Berechnung an, in einigen
Fällen auch deutlich mehr.