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Human&Vehicle-in-the-Loop Versuchsfahrzeug

Für die Markteinführung von automatisierten Fahrzeugen muss im Vorfeld der Nachweis erbracht werden, dass sie sich im Straßenverkehr sicher verhalten. Wie man diesen Nachweis genau erbringen kann, ist jedoch noch ungelöst. Als mögliche Lösungsansätze werden aktuell unter anderem szenarienbasierte Testansätze verfolgt. Diese erfordern die Durchführung einer Vielzahl an Testfällen. Nicht alle dieser Testfälle können im realen Fahrversuch durchgeführt werden (beispielsweise aufgrund potentieller Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer oder aus Kostengründen). Das Institut für Regelungstechnik untersucht gefährliche Szenarien mit einem Human&Vehicle-in-the-Loop (Hu&ViL) Versuchsfahrzeug, welches auf einem Audi A6 basiert. Abbildung 1 und Abbildung 2 zeigen das Hu&ViL Versuchsfahrzeug des Instituts für Regelungstechnik.

Hu&ViL Foto 1
Abbildung 1: Human&Vehicle-in-the-Loop Versuchsfahrzeug des Instituts für Regelungstechnik (1)
Hu&ViL Foto 2
Abbildung 2: Human&Vehicle-in-the-Loop Versuchsfahrzeug des Instituts für Regelungstechnik (2)

Die Grundidee des Hu&ViL Versuchsfahrzeugs ist es, einen Fahrer oder eine Fahrerin (nachfolgend als Proband bezeichnet) in einem echten Fahrzeug simulierte Szenarien real auf einem Testgelände durchfahren zu lassen. Der Proband wird dazu mit einem Head-Mounted Display in eine erweiterte Realität (Augmented Reality) oder in eine virtuelle Realität (Virtual Reality) versetzt. Virtuelle Objekte, wie Straßen, Fahrzeuge, Fußgänger, Verkehrsschilder oder Gebäude, werden simuliert und in das Blickfeld des Fahrers eingeblendet. Tests mit dem Hu&ViL Versuchsfahrzeug basieren somit auf realen Fahrversuchen, wobei das Fahrzeugumfeld zum Teil oder vollständig simuliert wird. Abbildung 3 zeigt beispielhaft einen Probanden, der eine Virtual-Reality-Brille trägt (links), sowie die Sicht des Probanden durch diese Virtual-Reality-Brille (rechts).

Hu&ViL Foto 3
Abbildung 3: Proband mit einer Virtual-Reality-Brille (links); Sicht des Probanden durch die Virtual-Reality-Brille (rechts), beispielhaft dargestellt

Die eigentliche Hu&ViL Software besteht aus Virtual Test Drive als Simulationsumgebung, einer Software für die Verarbeitung der Kopfbewegung des Probanden sowie einer Software für die Ortung in der simulierten und realen Welt. Die für die Darstellung der virtuellen Umgebung (Fremdverkehr, Bebauung, Infrastrukturanlagen …) verantwortliche Simulation ist direkt an die zu untersuchende Fahrerassistenzfunktion oder automatisierte Fahrfunktion gekoppelt. Das Verhalten des Fremdverkehrs ist eigenständig modelliert, sodass realistische Aktionen und Reaktionen sowie Fahrbedingungen dargestellt werden können. So lassen sich beliebige Szenarien mit wenig Aufwand erstellen und adaptieren.

Durch das Hu&ViL Versuchsfahrzeug können die Vorteile der Simulation mit den Vorteilen der Realfahrt kombiniert werden. Durch die Simulation ist es möglich, relevante Szenarien einfach, schnell und kostengünstig herbeizuführen. Eine reale Sensorik zur Umfeldwahrnehmung ist, je nach Untersuchung, nicht notwendig. Potenziell gefährliche Situationen für das Fahrzeug und den Probanden können vermieden werden. Durch die Realfahrt erfährt der Proband die real-kinästhetische Rückmeldung des Fahrzeugs. Durch die erweiterte Realität kann die reale Umwelt mit komplexen visuellen Informationen durch den Probanden wahrgenommen werden.

Das Institut für Regelungstechnik besitzt zwei Head Mounted Displays. Die nVisor ST 50 ist ein Head Mounted Display für virtuelle und erweiterte Realität. Diese Brille ermöglicht sowohl einen vollvirtuellen Modus, in welchem der Proband nur die simulierte Welt wahrnimmt, als auch einen see-through Modus, in welchem virtuelle Objekte in dessen Sichtfeld eingeblendet werden können. Das Oculus Rift Development Kit 2 ist eine Vorversion der im Markt erhältlichen Virtual-Reality-Brille aus dem Consumer-Bereich. Diese Brille ermöglicht einen vollvirtuellen Modus.

Durch das Hu&ViL Versuchsfahrzeug können ergonomische Fragestellungen und subjektives Empfinden durch den Probanden in Fahrversuchen untersucht werden. Zusätzlich können Fahrerassistenzsysteme, inklusive aktiver Sicherheitssysteme (zum Beispiel automatische Notbremse) sowie automatisierte Fahrfunktionen, gefahrlos und mit geringem Aufwand erprobt werden. Durchgeführte Szenarien können eingeschränkt reproduzierbar wiederholt werden.

In Zukunft sollen unter anderem Verfahren und Methoden untersucht werden, wie mit der (im Vergleich zu realen Versuchsfahrten) kostengünstigeren Prüfmethode qualitativ ähnliche Ergebnisse wie in der Realität erzielt werden können.

Ansprechpartner:

M. Sc. Markus Steimle

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