Assistenzsysteme und automatisierte Fahrfunktionen spielen eine Schlüsselrolle in der modernen Fahrzeugentwicklung. Damit sie zuverlässig funktionieren können, sind umfangreiche Tests in verschiedensten Verkehrssituationen und Umgebungsbedingungen erforderlich. Aufgrund des hohen Aufwands ist dies allein auf Basis realer Fahrversuche weder wirtschaftlich noch praktikabel. Ursächlich dafür sind der steigende Aufwand für die Datenerfassung sowie nur schwer oder unzureichend reproduzierbare Umgebungsbedingungen. Zudem sind Anpassungen an verschiedene Zielmärkte erforderlich, in denen Verkehrs- und Umgebungsbedingungen individuelle Anforderungen an die Software des Steuergeräts stellen.

Ein Lösungsansatz ist der Einsatz einer Simulationsumgebung wie der offenen Integrations- und Testplattform CarMaker von IPG Automotive. Mit ihr können Szenarien gezielt entwickelt und im virtuellen Fahrversuch getestet werden. Dabei lassen sich alle relevanten Elemente, etwa Fahrzeug, Straße und Verkehrsobjekte, virtuell abbilden. Das Visualisierungstool Movie NX ermöglicht darauf aufbauend eine physikalisch realistische Simulation von Kameras und die Integration detaillierter Radar- und Lidar-Sensormodelle. Realitätsnahe Licht- und Wettereffekte erlauben es, Szenarien in allen Tages- und Jahreszeiten in der virtuellen Welt abzubilden.

Um die Entwicklung dahingehend zu unterstützen, wurde die Hardwarelösung SensInject als Schnittstelle zwischen realem Steuergerät und virtueller Kamera entwickelt. Sie ermöglicht eine direkte Einspeisung der Bilddaten von Kamerasensoren in Steuergeräte. Ein leistungsstarkes FPGA gewährleistet die Anpassung der Bilddaten in Echtzeit an die Kameraschnittstelle des Steuergeräts. Dazu wurden die Kommunikation mit der Schnittstelle und die Anreicherung der Bilddaten mit sensorspezifischen Zusatzinformationen in SensInject umgesetzt.

Zusätzlich bietet die gezielte Datenmanipulation Möglichkeiten zur Fehlereinspeisung. Dabei können in Echtzeit simulierte Sensorrohdaten im Closed-Loop-Verfahren sowie vorab aufgezeichnete reale Daten mittels Replay-Verfahren zum Einsatz kommen. Die Emulation des Sensors ist so präzise, dass ein Seriensteuergerät ohne spezielle Software verwendet werden kann.

Flexibel und simpel an Kundenanforderungen anpassbar

SensInject kann individuell an kundenspezifische Anwendungsfälle angepasst werden. Ein modularer Hardware-Aufbau gewährleistet eine flexible Anwendung, da Module ohne nennenswerten Aufwand ausgetauscht oder ergänzt werden können. Gängige Sensorschnittstellen wie FPDL4, GMSL2 und MIPI CSI-2 erlauben zudem eine einfache Integration in die jeweiligen Testsysteme. Damit ist SensInject bereits heute für zukünftige Entwicklungen beim Testen kamerabasierter Systeme gerüstet.

Validierung sicherheitskritischer Systeme unter realistischen Bedingungen

Die Plattform wurde für Closed-Loop- und Open-Loop-Tests mit simulierten Sensordaten sowie für die Wiedergabe von aufgezeichneten realen Daten konzipiert. Dies ermöglicht die Durchführung deterministischer und reproduzierbarer Funktionstests zur Validierung sicherheitskritischer Systeme unter realistischen Bedingungen. Zudem erlaubt dies die schnelle Durchführung von Robustheitstests sowie die gezielte Einspeisung von Fehlern. So profitieren Expert*innen verschiedenster Fachbereiche von SensInject.

In allen Entwicklungs- und Testprozessen, in denen Kamerasensoren zum Einsatz kommen, bietet SensInject enorme Vorteile – von den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten, der einfachen Nutzbarkeit durch die direkte Einspeisung von Sensor-Rohdaten bis hin zur hohen Flexibilität aufgrund des modularen Systems. SensInject trägt somit maßgeblich zu einer höheren Testabdeckung bei. Assistenzsysteme und automatisierte Fahrfunktionen können deutlich schneller abgesichert und eine reibungslose, fehlerfreie Funktion gewährleistet werden.

https://www.ipg-automotive.com/de

Bild: IPG

BU: Der Tischaufbau zeigt eine SensInject Plattform (l.u.), eine Roadbox mit Xpack4 Echtzeitrechner (m.) und ein Steuerger.t (r.), welches durch SensInject mit Videodaten aus der Simulation gespeist wird.