Archiv Newsletter 2016 ()

Vehicle-in-the-Loop

Dank Augmented Reality mitten im virtuellen Geschehen

Fahrerassistenzsysteme und automatisierte Fahrfunktionen im realen Fahrzeug auf dem Testgelände reproduzierbar und kosteneffizient testen – die von IPG Automotive etablierte Vehicle-in-the-Loop (VIL)-Methode macht es möglich. Ein reales Testfahrzeug wird in die virtuelle Umgebung von CarMaker mit Verkehr, Fußgängern, Fahrradfahrern, Straßenschildern und Fahrbahnmarkierungen eingebunden und auf freiem Gelände bewegt. Getestet werden können ultraschall-, radar-, lidar- oder kamerabasierte Systeme. Virtuelle Sensoren erfassen die Informationen über Verkehrsobjekte und senden diese an die Steuergeräte der zu untersuchenden Fahrerassistenzsysteme. Das Testfahrzeug reagiert entsprechend der Vorgabe des Systems z. B. mit einem realen Bremseingriff.

Mit dieser Methode lassen sich verschiedenste Verkehrsszenarien vom Einparkmanöver über das Abbiegen an einer belebten Kreuzung bis hin zu einem Notbremsszenario auf der Autobahn testen. Sie können im virtuellen Fahrversuch beliebig und problemlos angepasst werden – verschiedene Komponenten wie Fußgänger, Radfahrer, parkende Fahrzeuge etc. können nach Belieben hinzugefügt werden, um möglichst vielfältige Szenarien zu testen. Professionelle Testfahrer, aber auch Probanden können so gefahrenlos die Funktionen des Assistenzsystems im realen Fahrzeug erleben. Darüber hinaus ermöglicht es allen an der Entwicklung beteiligten Personen die Funktionsfähigkeit neuartiger Systeme bereits in der Konzeptphase zu erleben.

Das Mittendrin-Gefühl – auch Immersion genannt – ist hierbei entscheidend, damit dieses Erlebnis möglichst realistisch wirkt. IPG Automotive setzt hierzu Augmented Reality (AR)-Brillen mit sogenannter optischer See-Through-Technik ein. Diese Brillen sind halbtransparent, so dass der Fahrer die reale Umgebung durch die Brille sehen kann. Die reale Welt wird durch Einblendung von virtuellen Verkehrsobjekten überlagert.

Über ein Head-Tracking-System werden die Kopfbewegungen des Fahrers in das Geschehen auf dem Display übersetzt. Das System wird auf dem Armaturenbrett angebracht und erfasst die Position und die Orientierung des Kopfes (Kopfpose), indem es über zwei Kameras die Marker an der AR-Brille verfolgt. Die Kopfpose wird an das Visualisierungstool IPGMovie von CarMaker übertragen. Daraufhin richtet sich die virtuelle Kamera von IPGMovie an der Blickrichtung des Fahrers aus. Alle relevanten Verkehrsobjekte werden aus dieser Perspektive auf der AR-Brille ausgegeben. Um einen hohen Immersionsgrad zu erreichen, müssen die Bilder präzise und möglichst verzögerungsfrei übertragen werden.

Die Versuche in einer so erzeugten Mixed-Reality-Umgebung eignen sich besonders gut, um die Mensch-Maschine-Schnittstelle von neuen Fahrerassistenzsystemen zu untersuchen. Wie schnell erlernt der Fahrer den Umgang mit dem neuen System? Funktioniert die Übergabe der Fahraufgabe zwischen Fahrer und Assistenzsystem? Erkennt der Fahrer die Grenzen des Systems? Diese Fragen lassen sich dank der VIL-Methode ohne Risiko für Mensch und Material bereits in frühen Entwicklungsphasen beantworten.