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Wie PEGASUS die Lücke im Bereich Testen und Freigabe von automatisierten Fahrzeugen schließt Methodenentwicklung für Aktive Sicherheit und Automatisiertes Fahren

Jens Mazzega | 27. Oktober 2016

Ziele und Arbeitsinhalte von PEGASUS

Eckdaten

© PEGASUS | Methodenentwicklung für Aktive Sicherheit und Automatisiertes Fahren | 27. Oktober 2016 2

01. Januar 2016 – 30. Juni 2019

u.a. IFR, ika, OFFIS

ca. 34,5 Mio. EUR

Fördervolumen 16,3 Mio. EUR

ca. 1.791 Personenmonate bzw. 149 Personenjahre

OEM: Audi, BMW, Daimler, Opel, Volkswagen

Tier 1: ADC Automotive Distance Control, Bosch, Continental Teves

Tech.Prüforganisation: TÜV SÜD

KMU: fka, iMAR, IPG, QTronic, TraceTronic, VIRES

Forschung: DLR, TU Darmstadt

42 Monate Laufzeit

17 Partner

12 Unteraufträge

Projektvolumen

Personaleinsatz


Aktueller Entwicklungsstand im Bereich HAF


Prototypen Labor / Testgelände Produkte

Stand heute

Ohne hinreichende Absicherung, keine Freigabe bzw. Einführung für eine Vielzahl von HAF-Funktionen

Einzelbetrachtungen zur Optimierung von Prototypen

aktuelle Prüfstände/ Testgelände liefern keine hinreichende Test-abdeckung für alle aktuell fokussierten HAF-Funktionalitäten

Es besteht kein Vorgehen zum ausreichenden Testen (insb. Verhalten) von HAF-Systemen

Vielzahl von Prototypen durch OEM mit HAF-Funktionalität aufgebaut

Beweis, dass HAF technologisch möglich ist

Ausschnittsweise im Realverkehr erprobt

Fahrten erfolgen stets mit einem Sicherheitsfahrer


Aktueller Entwicklungsstand im Bereich HAF



Stand heute

hohe Anforderungen an Güte, Qualität und Verhalten des automatisierten Fahrzeugs

Maße, welche die Produkte erfüllen müssen.

Grundfunktionalität ist technisch gegeben

wurde in diversen Projekten bewiesen

automatisierte Fahren ist neben dem elektrischen Fahren das Thema von morgen und stellt eine Schlüsseltechnologie dar


Resultierende Ausgangslage – Automatisierte Fahren


Bestehende Methoden zum Testen und zur Freigabe sind ungenügend, zu kostspielig und zu aufwändig.

Somit ist die Einführung von hochautomatisierten Fahrfunktionen heute nur mit sehr großem Aufwand möglich.

Wie kann die Vollständigkeit der relevanten Testfälle sichergestellt werden?

Wie sehen Kriterien und Maße für diese Testfälle aus?

Was kann in Laboren/ Simulation geprüft werden, was muss auf Prüfgeländen, was auf der Straße getestet werden?

Welche Werkzeuge, Methoden und Prozesse sind erforderlich?

Was ist die menschliche Leistungsfähigkeit im Anwendungsfall?

Was ist die maschinelle?

Ist diese ausreichend akzeptiert?

Welche Kriterien und Maße lassen sich hieraus ableiten?


Zentrale Fragestellungen im Projekt


Szenarienanalyse & Qualitätsmaße Umsetzungsprozesse Testen

Trägt das Konzept?

Wie gelingt die Einbettung?

Ergebnisreflektion & Einbettung

Was muss ein automatisiertes Fahrzeug leisten?

Wie weisen wir nach, dass es dies auch zuverlässig leistet?













Trägt das Konzept?





Übergeordnetes Ziel von TP1 ist die Beantwortung der Frage:

Wie gut ist gut genug ?

Welche funktionale Leistungsfähigkeit müssen hochautomatisierte Fahrfunktionen aufweisen, damit sie vom Fahrer und von der Gesellschaft akzeptiert werden?



Fahrkönnen

%

Ø ? Autopilot ?

weniger gut gut sehr gut

Menschliche Fahrer

TP 1 Szenarienanalyse und Qualitätsmaße

Zur Beantwortung dieser Frage werden generell akzeptierten Gütekriterien, Werkzeuge und Methoden entwickelt.

Am Beispiel der Funktion „Autobahn Chauffeur“ und eines sog. “Erweiterten Anwendungsszenarios“ sollen diese Werkzeuge und Methoden angewandt und erprobt werden.







Beschreibung des Anwendungsszenarios (Beispielanwendung: Autobahn-Chauffeur + erweitertes Anwendungsszenario)

Ermittlung kritischer Verkehrssituationen

Ermittlung des Sicherheitsniveaus durch eine Bewertung von Auftretens-

wahrscheinlichkeit und maschineller Beherrschbarkeit der kritischen Situationen

Herleitung eines akzeptierten Gütemaßes für automatisierte Fahrfunktionen

Ableitung von Anforderungen aufbauend auf dem akzeptierten Gütemaß

Ermittlung menschlicher sowie maschineller Leistungsfähigkeit sowie Wirksamkeit (Unfallvermeidungspotential)

Vorgehensweise und Struktur:



Anwendungsszenario

Qualitätsmaße

kritische Verkehrs-situation

menschliche Leistungs-fähigkeit

Leistungs-fähigkeit

Automatische Fahrfunktion

Wirksamkeit Automatische Fahrfunktion

Ableitung von Anforderungen an eine hoch-automatisierte Fahrfunktion

Beschreibung Anwendungs-

szenario

Befüllung der TP 3 Datenbank mit Anwendungs-

szenarien

Sicherheitsniveau Hochautomatische

Fahrfunktion

Akzeptanz und Gütemaße für

Hochautomatische Fahrfunktionen




Systemgrenzen Metrikperspektiven Klassen von Automationsrisiken


Resultate sind u.a.:













Trägt das Konzept?







Analyse bestehende Prozesse bei der Entwicklung konventioneller Fahrzeuge und solchen mit teilautomatisierten Systemen

Spezifikation von Rahmenbedingungen für Tests und Testkriterien

Erarbeitung von neuen Methodiken für Umsetzungsprozesse bei automatisierten

Fahrzeugen

TP 2 Umsetzungsprozesse

Analyse des Modifikationsbedarfs

vorhandener Metriken und Prozesse bei der

Automobil-Serienentwicklung

1 2

3 4

5


TP 2 Umsetzungsprozesse


6

Überführung der systematischen Szenario-

Leitlinien in Prozessschritte unter Berücksichtigung von System-

Klassifikation und Fahrzeugnutzungsstufen

Überführung der Rahmenbedingungen zur

Referenzwertdefinition in Prozessschritte

Vorbereitung der Anforderungsdefinition für

Simulation, Labortests, Prüfgelände und Feldabsicherung

Verfeinerung der Guidelines für

notwendige Dokumen- tationen der Prozessschritte

Richtlinien und Vorlagen zur Dokumentation der

Einhaltung des technischen State-of-the-Art beim Entwicklungsprozess













Trägt das Konzept?





240 Mio. km Zahl der Unfälle



Absicherungsfalle*: Bislang wird das Systemverhalten

im Verkehr als bloßer stochastischer Prozess betrachtet.

Dies entspricht dem Versuch, den Zustandsraum durch reines Fahren repräsentativ abzudecken.

? Keine Strukturierung keine differenzierte Messung

Unfall

Übersehene Gefährdung

Erwartetes Fahren

Wirkungsdimension A

* „Absicherung automatischen Fahrens“, Prof. Dr. H. Winner, 6. FAS-Tagung München, 29.11.2013

TP 3 Testen



Paradigmenwechsel: Zur Erreichung eines ganzheitlichen Ansatzes zum hinreichenden, vollständigen und effizienten Testen von

HAF innerhalb der Funktionsgrenzen ist ein Paradigmenwechsel notwendig:

Black Box Stochastische Felderprobung

?

Funktionsgrenze

Simulationsbasierte Ermittlung der Funktionsgrenzen

Simulationsbasierte Verifikation der Funktionsgrenze

Software Kameras

Fusion Situations- Analyse

Regelung/ Planung Aktuatorik Radare

Lidar etc.

Systemintegritätsbeobachter

White Box / Testable Design

Unfall Übersehene Gefährdung

Erwartetes Fahren

Wirkungsdimension A

Wirk

ungs

dim

ensi

on B

Wirkungsdimension A

OEM-spezifisch PEGASUS

TP 3 Testen



Wesentliche Herausforderung: Ausreichende Abdeckung des Situationsraums (Teststrategie)

Absicherung aller sicherheitsrelevanten Szenarien innerhalb des Anwendungsbereiches der Funktion

Ermittlung und Nachweis der Beherrschbarkeit der Funktionsgrenzen

Verifikation und Validierung der für den Sicherheitsnachweis notwendigen Testmethoden und

Testinstanzen (Simulation/Labortests, Prüfgelände, Feldtests)

TP 3 Testen



Lösungsansatz: Iterative Ermittlung der kritischen Szenarien für die HAF Funktion mittels Simulation, Prüfgelände

und Feldtests in Abgleich mit einer zentralen Testspezifikations-Datenbank

Virtualisierung des Test- und Absicherungsvorgehens zur Beherrschung des großen Testraumes und –Volumens

Simulative Ermittlung der Funktionsgrenzen sowie Nachweis der Beherrschbarkeit

Herausforderung für die Simulation: realitätsnahe Modelle (Verkehr, Sensorik) Nachweis der Realitätsnähe, d.h. Verifikation und Validierung auf Prüfgelände und innerhalb der Feldtests

Automatisierte Identifikation ggf. noch nicht modellierter, potentiell kritischer Situationen

TP 3 Testen



Zusammenspiel:

Szenariendetaillierung

Festlegung Testkonzept für alle Teil-Szenarien

Def. Anforderungen

Labortests/Simulation

Testvorbereitung

Schnittstellen & Werkzeuge

Umsetzung & Auswertung, Validierung

Def. Anforderungen

Feldabsicherung

Umsetzung

Auswertung

Def. Anforderungen

Prüfgeländetest

Schnittstellen & Werkzeuge

Umsetzung & Auswertung

weitere relevante Situationen,

Maß für Zugewinn

Validierung

Machbarkeit, Grenzen

Machbarkeit, Grenzen

Testspezifikations-Datenbank

Szenarien-Set (grob)

Szenarien-Relevanz

Güte- und Qualitätsmaße

Testmethodik, Richtlinien

Automat.-spez. Testcases

Referenzszenarien

„Lernen“

Bereitstellung test-übergreifender Elemente

Test- Spezifikation

Szenario-Set (fein)

Relevanz Funktions-Beschr. Abnahmekriterium

Testkonzept Referenzszenarien

TP 3 Testen


TP 3 Testen


Detaillierung und Vervollständigung der Testszenarien aus TP 1, inklusive technischer Güte- und Qualitätsmaße sowie Abnahmekriterien

Aufbau und Füllung der Testspezifikations-Datenbank

Festlegung und Überprüfung von Testmethoden, Schnittstellen, Werkzeugen im Labor, auf dem Prüfgelände und im Realverkehr

Erstellung und Abstimmung industrieweit etablierter Modelle, Werkzeuge und Schnittstellen für die Simulation

Zusammenstellung des Testkatalogs und Anforderungen für Labor, Prüfgelände und Feldabsicherung

Aufbau von Referenzelementen zur praktischen Erprobung und Funktionsdemonstration

Erprobung im Labor, Prüfgelände und auf der Straße













Trägt das Konzept?






TP 4 Ergebnisreflektion & Einbettung


Verifikation der Methodik zur Identifizierung von relevanten Situationen, Güte- und Kritikalitätsmaßen für die Absicherung von HAF-Funktionalitäten

Bewertung, ob das Testziel mit den in PEGASUS angewendeten Prozessen und Methoden erreicht werden kann

Aussage über das Aufteilungsverhältnis zwischen den angewendeten Testmethodiken (Simulation zu Prüfgelände zu Feldtests)

Begleitung der Einbettung der erarbeiteten

Ergebnisse bei den Projektpartnern

Lessons learned zur Einführung der entstanden

Ergebnisse in die bestehenden Unternehmensstrukturen

Proof of Concept


Ausgewählte Ziele des Projektes


Entwicklung eines Vorgehens zur Festlegung von Auslegungskriterien und Etablierung von Gütemaßen.

Berücksichtigung des Fahrers in Bezug auf seine Leistungsfähigkeit.

Gestaltung des Entwicklungsprozesses zur Freigabe von hochautomatisierten Fahrzeugsystemen.

Konzeptionierung, Aufbau und Demonstration von Bausteinen für eine effiziente Werkzeugkette für Simulation, Testgelände und Feldtest.

Einbettung der Erkenntnisse in die Industrie.

Verbreitung und Wegbereitung einer Standardisierung.

Alle essenziellen Projektergebnisse sind barrierefrei zugänglich.


Lückenschluss durch PEGASUS



Stand heute Weiterentwicklung durch PEGASUS

Kontakt: PEGASUS Projektbüro Jens Mazzega DLR [email protected] 0531/295-3456 www.pegasusprojekt.de


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