Von Grant Maloy Smith, Datenerfassungsexperte

Dieser Artikel befasst sich mit ADAS-Tests und erläutert, wie ADAS-Systeme und autonome Fahrzeuge getestet werden. Das Thema wird so ausführlich behandelt, dass Sie:

  • verstehen, warum es wichtig ist, ADAS-Systeme zu testen;
  • lernen, wie ADAS-Systeme und autonome Fahrzeuge getestet werden;
  • erfahren, welche Art von Ausrüstung wir für ADAS-Tests verwenden.

Dies ist TEIL 3 von 4 in dieser Reihe. Über die folgenden Links können Sie auf die anderen Teile zugreifen:

Teil 1: Was ist ADAS?
Teil 2: Die wichtigsten heute gebräuchlichen ADAS-Sensoren
Teil 3: Wie werden ADAS-Systeme getestet? (dieser Artikel)
Teil 4:
ADAS-bezogene Sicherheitsprotokolle und -Normen

Die Notwendigkeit von ADAS-Tests

Die komplexen Technologien, die dem ADAS zugrunde liegen, müssen getestet werden, und zwar nicht nur in Softwaremodellen, sondern in der Praxis, mit Fahrzeugen und menschlichen Fahrern, die auf echten Straßen unter realen Bedingungen interagieren. Zu diesem Zweck muss leistungsfähige Datenerfassungshardware und -software  in den Fahrzeugen installiert werden. 

Prüfingenieure in der Automobilindustrie befassen sich schon seit fast einem Jahrhundert mit der Instrumentierung von Fahrzeugen. Nun besteht die Herausforderung darin, dass sie die Interaktion zwischen mehreren Fahrzeugen (und Fußgängern) in Echtzeit testen müssen. Da zwischen fahrenden Autos keine Kabel verlegt werden können, müssen die Fahrzeuge und die Basisstation drahtlos vernetzt werden, und zwar mittels einer robusten Hochgeschwindigkeitsverbindung. 

ADAS testing on the proving ground with soft targets

Außerdem müssen die Daten von mehreren Testfahrzeugen, die sich in einem dreidimensionalen Raum bewegen, zeitlich genau aufeinander abgestimmt werden, um sie sinnvoll analysieren zu können. Die Benchmark ist dabei eine Zeitgenauigkeit im Mikrosekundenbereich. Außerdem müssen wir die genauen Abstände und Lagebeziehungen zwischen den Fahrzeugen sowie zwischen diesen und den relevanten Objekten in ihrer Umgebung kennen. 

Damit Fahrzeuge eines Tages in der Lage sind, unter allen Bedingungen zu 100 Prozent autonom zu fahren, müssen sie in der Lage sein, zahlreiche verschiedene Gegebenheiten zu erfassen und sich an diese anzupassen:

  • Erwartete und unerwartete Bewegungen anderer Fahrzeuge
  • Fußgänger auf der Fahrbahn und auf Fußgängerüberwegen
  • Fremdkörper und unerwartete Gegenstände auf der Fahrbahn
  • Nicht dokumentierte vorübergehende Veränderungen aufgrund von Bauarbeiten oder veränderter Verkehrsführung
  • ...

Es ist eine lange Liste mit nahezu unkalkulierbaren Variablen. Simulationen sind ein wichtiger Bestandteil von Tests, aber Tests unter realen Bedingungen sind nach wie vor unerlässlich. Daher wurden im ADAS-Kontext neue Methoden entwickelt, die wir in den folgenden Abschnitten beschreiben.

ADAS-Testsystem von DewesoftADAS-Testsystem von Dewesoft

Die Entwicklung von ADAS-Systemen erfordert komplexe Tests, einschließlich der Möglichkeit, auf großen Testgeländen relative Positionen zwischen mehreren Fahrzeugen und Objekten in Echtzeit zu kontrollieren und zu berechnen. Die realen Interaktionen zwischen mehreren Fahrzeugen müssen unter einer Vielzahl möglicher Bedingungen getestet und analysiert werden. 

Dabei geht es nicht nur um die Datenerfassung. Für die Durchführung von ADAS-Tests ist eine breite Palette von Systemen erforderlich. Komplexe Tests, bei denen mehrere Fahrzeuge und Objekte involviert sind, erfordern moderne Teststrecken und Ausrüstungselemente wie:

  • Fahrroboter
  • GPS/GNSS
  • IMU- und INS-Sensoren
  • drahtlose Hochgeschwindigkeits-Datenvernetzung von Fahrzeugen untereinander und zwischen Fahrzeugen und Basisstation
  • ADAS-Targets
  • Teststrecken 

Es wurden völlig neue ADAS-Testwerkzeuge entwickelt, die heute auf den Teststrecken zur Verfügung stehen. Vor allem im Bereich der Simulationstests gibt es auch teil- und vollautonome Testwerkzeuge. Simulationstests sind unverzichtbar, in diesem Artikel werden wir uns jedoch auf Tests in realen Umgebungen konzentrieren.

In Teil 2 der ADAS-Artikelserie haben wir die Palette von Sensoren skizziert, die in mit ADAS ausgestatteten Fahrzeugen zum Einsatz kommen: Kameras, Radar, LiDAR, Sonar, IMU und GNSS-Navigationssysteme. In den Testfahrzeugen benötigen wir noch genauere Versionen der gleichen Sensoren. Mit ihnen werden wir uns in diesem Artikel befassen.

Fahr- und Lenkroboter

Fahr- bzw. Lenkroboter werden für den computergesteuerten Betrieb von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie sind in der Regel so konstruiert, dass sie in einem Standard-Pkw, -Lkw oder -Bus installiert werden können, ohne dass das Lenkrad entfernt oder das Fahrzeug in irgendeiner signifikanten Weise verändert werden muss. 

Häufig werden sie mit Hochleistungssaugnäpfen an der Windschutzscheibe befestigt. Die Funktion des Standard-Lenkradairbags wird nicht beeinträchtigt. Die meisten dieser Roboter sind standardmäßig oder optional auch mit Pedalaktuatoren für Bremse, Gas und Kupplung ausgestattet. Sie verfügen über digitale Schnittstellen zu verschiedenen auf dem Markt verfügbaren Navigations- und Automatisierungssystemen.

Fahrroboter bieten eine Wiederholgenauigkeit, die von menschlichen Fahrer einfach nicht erreicht werden kann. Sie sind in der Lage, wieder und wieder genau die gleichen Fahrmanöver ausführen. Das bedeutet, dass Tests normgerecht durchgeführt und die Ergebnisse leichter verglichen und analysiert werden können.

Video eines Fahrroboters in Aktion (mit freundlicher Genehmigung von AB Dynamics)

Lenkroboter sind unverzichtbar für genormte NHTSA-Kippsicherheitstests (wie Fishhook und J-Turn), ECE-R 13-H/FMVSS 126 Sinus-Dwell-Tests und andere.

Es sind auch vom Lenkroboter getrennte Brems- und Pedalroboter erhältlich. Die meisten Hersteller im Sektor bieten beide Ausführungen an.
Zu den Unternehmen, die sich mit Lenkrobotertechnologien befassen, gehören AB Dynamics, Humanetics und Stähle.

Inertiale Messeinheiten (IMUs) und Inertialnavigationssysteme (INS)

Die Begriffe IMU und INS werden oft synonym verwendet, beschreiben aber eigentlich zwei unterschiedliche Teile derselben Vorrichtung. Eine IMU ist eine Sensoreinheit, die Beschleunigungsmesser, Gyroskope und oft auch Magnetometer umfasst. Ihre Ausgangssignale werden in das INS eingespeist, das aus ihnen die lineare Geschwindigkeit, die lineare Position, die Drehraten und andere Größen berechnet. 

Inertiale Messeinheiten werden zur Messung und Ausgabe verschiedener Parameter verwendet, wie z. B.: 

  • Beschleunigung
  • Ausrichtung
  • Drehraten 
  • Gravitationskräfte 

Sie bestehen in der Regel aus drei Beschleunigungssensoren und Gyroskopen, und zwar je einem für Roll-, die Nick- und die Gierachse. Darüber hinaus können sie drei Magnetometer umfassen. Hochwertige IMUs bieten eine genaue Messung der kompletten Fahrdynamik, einschließlich des Schwimmwinkels. Alle Daten werden an ein Master-System übertragen, das während des Testlaufs Echtzeit-Messergebnisse zur Verfügung stellt.

Das Inertialnavigationssystem DS-IMU von DewesoftDas Inertialnavigationssystem DS-IMU von Dewesoft

Die verschiedenen IMUs, die heute auf dem Markt sind, verwenden verschiedene Basistechnologien: 

  • FOG – Faseroptisches Gyroskop
  • RLG – Ringlasergyroskop
  • MEMS – Mikroelektromechanische Systeme

Jede dieser Basistechnologien hat Vor- und Nachteile. RLG- und FOG-Sensoren haben lange die beste Leistung geboten, sind aber teuer. MEMS-Sensoren sind wesentlich preisgünstiger, aber dennoch sehr leistungsstark.
Durch Hinzufügen von IMUs zu einem GPS/GNSS-System wird dieses um eine Koppelnavigationsfähigkeit erweitert, da IMUs Lage-, Geschwindigkeits- und Positionsinformationen auch dann liefern, wenn die Auswertung der GPS-Satelliten-Signale gerade nicht möglich ist (z. B. in einen Tunnel oder unter einer Brücke).

Die inertialen Messeinheiten DS-IMU1 und DS-IMU2 von Dewesoft sind Kombinationen aus Gyroskopen, Beschleunigungssensoren, Magnetometern, Drucksensoren und einem Hochgeschwindigkeits-GNSS-Empfänger und liefern mithilfe ausgefeilter Algorithmen sehr genaue und zuverlässige Navigations- und Orientierungsdaten mit einer Ausgangsdatenrate von bis zu 500 Hz. Insbesondere die DS-IMU2 ist mit allen im Folgenden aufgezählten Testarten kompatibel:

  • ADAS 
  • Bremsung/Beschleunigung
  • Fahrzeugdynamik
  • Spurwechsel
  • Kreisfahrt
  • Fahrwerkentwicklung
  • Fahrkomfort
  • Vorbeifahrgeräusch
  • Funktionssicherheit

 

Zu den Unternehmen, die IMUs für ADAS-Anwendungen herstellen, zählen Dewesoft, OxTS, Genesys und Xsens.

 

GPS/GNSS Sensoren

Eine absolut kritische Komponente bei aktuellen ADAS-Tests sind hochgenaue GNSS/GPS-Positionierungssysteme. Sie werden dazu verwendet, relative Positionen und Geschwindigkeiten zwischen Fahrzeugen und Objekten sehr genau und mit hohen Aktualisierungsraten zu messen.

Mit dem GNSS-System DS-VGPS und dem analogen Datenerfassungssystem DEWE-43A ausgestattetes Fahrzeug

Mit dem GNSS-System DS-VGPS und dem analogen Datenerfassungssystem DEWE-43A ausgestattetes Fahrzeug

Einzelne oder mehrere Fahrzeuge können in einem dreidimensionalen Raum überwacht werden. Synchronisierte Daten von allen Fahrzeugen liefern sehr genaue Positions- und Entfernungsinformationen der Fahrzeuge in Bezug aufeinander und/oder auf ein festes Objekt.

Verbesserte Genauigkeit mit Echtzeit-Kinematik (Real-time Kinematics, RTK)

Die Echtzeit-Kinematik ist eine Technik zur Verbesserung der Genauigkeit von GNSS-Positionen mit Hilfe einer festen Basisstation, die drahtlos Korrekturdaten an einen beweglichen Empfänger übermittelt.
Viele GNSS- und IMU-Navigationsgeräte können mit der RTK-Technologie aufgerüstet werden. RTK verbessert die Positioniergenauigkeit durch die Kombination eines GNSS-Empfängers mit einer zusätzlichen Basisstation auf bis zu 2 cm. 

Schematische Darstellung eines echtzeitkinematischen Dewesoft-MesssystemsSchematische Darstellung eines echtzeitkinematischen Dewesoft-Messsystems

Durch die Verwendung von Korrekturdaten, die von einer festen Basisstation kommen, ist das GPS-Gerät in der Lage, die Position der Antenne auf 1–2 cm genau zu bestimmen. Die Technik umfasst die Messung der Trägerphase des Satellitensignals, die dann mithilfe einiger ausgefeilter statistischer Methoden so ausgerichtet wird, dass die meisten normalen GPS-Fehler eliminiert werden.

Dieser Ausrichtungsprozess durchläuft drei Phasen:

  • Erfassung
  • Mehrdeutigkeitsmodus „Float“
  • Mehrdeutigkeitsmodus „Fixed“

Die Genauigkeiten liegen im Float-Modus im Bereich von 0,75–0,2 m und im Fixed-Modus im Bereich von 0,01–0,02 m. Das Korrektursignal wird normalerweise in Intervallen von 1 Sekunde gesendet, diese können aber bei Bedarf verlängert werden, um die erforderliche Datenrate zu verringern.

Anleitungsvideo für die Einrichtung des Dewesoft RTK-Messsystems

Drahtlose Datenübertragung mit robuster WLAN-Technologie

Robuste WLAN-Lösungen werden zur Aufrechterhaltung der Kommunikation zwischen Fahrzeugen sowie zwischen Fahrzeugen und Bodenstationen eingesetzt. Die Anzahl der in die Messung einbezogenen Fahrzeuge ist theoretisch unbegrenzt und nur durch die aggregierte WLAN-Bandbreite eingeschränkt.

Dewesoft DS-WIFI wireless data acquisitionDS-WIFI-Antennen für die drahtlose Datenübertragung über große Entfernungen

DS-WIFI-Antennen für die drahtlose Datenübertragung über große Entfernungen

Systeme wie DS-WIFI von Dewesoft sind WLAN-Modems für die drahtlose Datenübertragung zwischen digitalen Datenerfassungssystemen über große Entfernungen. Sie sind perfekt für das Testen bewegter Objekte und für Fernmessanwendungen geeignet.

Im Vergleich zu kabelgebundenen Verbindungen bietet die Datenerfassung per WLAN mehr Freiheit und Flexibilität. Drahtlose Verbindungen sind für die Durchführung von ADAS-Tests unbedingt erforderlich. Die WLAN-Antennen werden mit sehr starken Saugnäpfen an den Fahrzeugen befestigt.

So können die Testdaten in Echtzeit an die Basisstation übertragen werden. Außerdem kann das Personal der Basisstation den Test in Echtzeit beobachten und sogar den Testaufbau aus der Ferne steuern.

Die Reichweite der drahtlosen Übertragung beträgt bei „freier Sicht“ bis zu 2 km. Das System ist dualbandfähig (wahlweise 2,4-GHz- oder 5-GHz-Frequenz). Da die Tests in einer großen Vielfalt von Umgebungen im Freien stattfinden, ist das System einschließlich der Antenne in robusten, wasserdichten industrietauglichen Metallgehäusen untergebracht.

ADAS-Soft-Targets

ADAS-Dummys oder Soft-Targets sind so konzipiert, dass sie Fahrzeugen und anderen im Straßenverkehr vorhandenen Objekten, einschließlich Radfahrern und Fußgängern, ähneln. Sie sind realistisch genug, um von der Kamera und den anderen Sensoren in den Testfahrzeugen als „echt“ akzeptiert zu werden, werden bei einer Kollision aber weder selbst zerstört, noch verursachen sie Schäden an teuren Testfahrzeugen.

Video mit ferngesteuerten 3D-Soft-Targets von Humanetics in Aktion

Guided Soft Targets (GTS)

Bei diesen Targets handelt es sich um ferngesteuerte Fahrzeuge aus weichen Materialien, die bei einer Kollision in leichte Teile auseinanderbrechen. Sie sehen aus wie ein Pkw oder Lastwagen, sind aber hohl. Nach einer Kollision können sie innerhalb weniger Minuten wieder zusammengebaut werden und stehen dann für den nächsten Test zur Verfügung.  

ADAS soft targets - guided platform and soft car modelADAS-Soft-Targets – selbstfahrende Plattform und weiches Fahrzeug-Target in voller Größe

Einige Modelle, wie die von Humanetics, bestehen aus mehreren aufblasbaren Teilen. Diese 3D-Fahrzeugattrappen verfügen in der Regel über eine „Haut“ aus Stoff, die sie für die Sichtsysteme des Testfahrzeugs sehr realistisch wirken lässt. Die Soft-Targets verfügen zudem über ferngesteuerte Scheinwerfer, Bremslichter und Blinker, die eine breite Palette von ADAS-Tests in einer sicheren Umgebung ermöglichen.

Sie sind auf einer sehr flachen, angetriebenen Plattform montiert, die beschädigungsfrei überfahren werden kann, erreichen Geschwindigkeiten von bis zu 80 km/h und sind mit einer präzisen Bremssteuerung ausgestattet. Einige Hersteller geben an, dass ihre Modelle auf 10 cm genau gesteuert werden können. ADAS-Soft-Targets sind sehr wichtig für Euro-NCAP-Tests sowie für eine große Vielfalt von ADAS-Tests im Allgemeinen.

VRU-Targets (Ungeschützte Verkehrsteilnehmer)

Bei den sogenannten VRUs (Vulnerable Road Users), die sowohl in Erwachsenen- als auch in Kindergrößen erhältlich sind, handelt es sich um ferngesteuerte Dummys in Menschenform. Einige dieser Dummys sind gelenkig, d. h. auf der Teststrecke bewegen sich ihre Beine wie die eines Menschen. 

VRU-Targets für ADAS-Tests (Fußgänger und Fahrradfahrer) auf selbstfahrender Plattform

VRU-Targets können auf einer sehr flachen angetriebenen Plattform oder – um die Gefahr auszuschließen, dass mit ihnen kollidierende Testfahrzeuge beim Überfahren der Plattform beschädigt werden – an einem mit einer solchen Plattform verbundenen Arm montiert und als Fußgänger, Fahrradfahrer, Rollerfahrer und mehr konfiguriert werden. Einige Modelle werden auf einer ferngesteuerten Plattform bewegt, andere mit Flachkabeln gezogen, die mit Motoren am Rand der Teststrecke verbunden sind.

Das folgende Video zeigt verschiedene Fußgänger-Dummys, die bei Tests autonomer Notbremssysteme (AEB) nach Euro NCAP zum Einsatz kommen.

Zu den Unternehmen, die sich mit ADAS-Target-Technologien beschäftigen, zählen AB Dynamics, Humanetics und 4activePA.

Videokameras

Kameras sind ein unverzichtbarer Sensor für zahlreiche Kfz-Testanwendungen, darunter auch ADAS-Tests. Synchronisiert mit anderen erfassten Daten liefern die Videodaten dieser Kameras ein wichtiges Plus an Kontext, Bedeutung und Wert.

Testbildschirm mit kombinierten Video-, GPS-, CAN- und Analogdaten

Der kritischste Aspekt beim Hinzufügen von Kameras zum Testaufbau ist die Synchronisation der erfassten Videodaten mit den GPS-, CAN- und Analogdaten. DieKameraserie DS-CAM von Dewesoft verfügt über eine Synchronisationsschnittstelle, die in Verbindung mit der Software DewesoftX jedes Videobild in der Datendatei mit einem Zeitstempel versieht. Die Videodaten werden zusammen mit den übrigen Daten gespeichert und in nahtloser Verbindung mit ihnen angezeigt und wiedergegeben.

Dewesoft DS-CAM high-speed cameras for video data acquisitionHochgeschwindigkeitskamera Dewesoft DS-CAM

DS-CAM-Kameras bieten High-Speed-Video mit bis zu 333 FPS in voller HD-Auflösung. Mit verringerter Auflösung können bis zu 600 Bilder pro Sekunde (FPS) erreicht werden. Die Kameras verfügen über eine integrierte Echtzeit-JPEG-Komprimierung, die es ihnen ermöglicht, Daten direkt auf die Festplatte des Computers zu übertragen. Es sind mehrere Modelle erhältlich:

Kameramodell Sensortyp Auflösung FPS
DS-CAM-88 CCD VGA 640x480 88 FPS @ 640x480
167 FPS @ 320x240
289 FPS @ 160x120
DS-CAM-120 CCD VGA 640x480 120 FPS @ 640x480
DS-CAM-175 CMOS 1456x1088 68 FPS @ 1456x1088
116 FPS @ 1280x720
145 FPS @ 800x600
178 FPS @ 640x480
DS-CAM-320 CMOS 728x544 266 FPS @ 728x544
328 FPS @ 640x480
DS-CAM-600 CMOS Bis Full HD 1920x1080 334 FPS @ 2048x1080
600 FPS @ 800x600

Die Kameras sind robust und mit Standardgewinden für ihre Befestigung ausgestattet. Das Modell DS-CAM-600 ist in IP67-Version erhältlich, d. h. es ist vollständig wasser- und staubdicht und kann an der Außenseite des Fahrzeugs montiert werden. Es ist möglich, bis zu acht Kameras an ein und dasselbe Datenerfassungsgerät anzuschließen und mit anderen Datenquellen zu synchronisieren – selbst wenn sie mit unterschiedlichen Bildfrequenzen laufen.  Es sind Systeme mit acht Kameras mit 333 FPS in Full-HD-Auflösung realisierbar.

LiDAR Sensoren

 

LiDAR-Systeme (Light Detection and Ranging) werden eingesetzt, um in Echtzeit Objekte zu erkennen und deren Entfernungen zu erfassen. Wenn sich ein LiDAR-Sensor dreht, sendet er Laserimpulse in alle Richtungen aus. Die Zeit, die bis zur Detektion des zurückgestreuten Laserlichts vergeht, wird gemessen und zur Erstellung eines hochauflösenden dreidimensionalen Modells der Umgebung verwendet. 

LiDAR-Sensoren gehören zu den für ADAS und autonome Fahrzeuge relevanten Komponenten und zu den teuersten und leistungsfähigsten Sensoren, die bei ADAS-Tests zum Einsatz kommen. Sie werden in der Regel auf der Motorhaube oder dem Dach von ADAS-Testfahrzeugen montiert und bei Tests auf Teststrecken eingesetzt.

LiDAR-Sensor von Velodyne und GNSS-Sensor auf einem TestfahrzeugLiDAR-Sensor von Velodyne und GNSS-Sensor auf einem Testfahrzeug

Das in Kalifornien ansässige Unternehmen Velodyne fertigt modernste LiDAR-Sensoren für ADAS-Tests und andere Anwendungen. Der Datenerfassungssystemhersteller Dewesoft bietet eine Schnittstelle für die Erfassung der Velodyne-Ausgangsdaten und ihre Synchronisation mit den übrigen Datenquellen. Mit der Datenerfassungssoftware DewesoftX haben Techniker einen vollständigen Überblick über Daten von analogen Sensoren, CAN-Bus, Videokameras, GPS, LiDAR und mehr.

LiDAR-Systeme können unter Verwendung des PPS-Signals (Puls pro Sekunde) mit globalen Navigationssatellitensystemen (Global Navigation Satellite System, GNSS) und globalen Positionsbestimmungssystemen (Global Positioning System, GPS) synchronisiert werden. In dieser Konfiguration dient der GNSS-Empfänger als Quelle für an den LiDAR-Sensor übermittelte NMEA-Meldungen. LiDAR und GPS/GNSS sind direkt miteinander verbunden.

Beispielvideo eines ADAS-Tests mit LiDAR- und GPS/GNSS-Sensoren und einer Kamera 

NMEA-Meldungen sind auch als Standard-Navigationskanäle in der Datenerfassungssoftware verfügbar.

Teststrecken für ADAS-Tests

Eine Teststrecke ist ein Gelände, auf dem die Performance von Fahrzeugen getestet wird. In der Regel erstrecken sich Teststrecken über große Flächen, umfassen mehrere Straßenkilometer lange Kurse und sind mit Werkstätten und zugehörigen Einrichtungen ausgestattet, in denen das Funktionieren verschiedener Systeme und Teile des Fahrzeugs bewertet werden kann. Teststrecken werden seit Jahrzehnten für die Erprobung von Fahrzeugen auf der Straße und im Gelände genutzt.

Auto im Kältetest auf einem gefrorenen SeeAuto im Kältetest auf einem gefrorenen See

Bis in die 1920er-Jahre wurden Fahrzeugtests auf Stadt- und Landstraßen durchgeführt. Durch Teststrecken verlagern sich Fahrzeugtests von öffentlichen Straßen in kontrollierte, sichere Testumgebungen, in denen zahlreiche Straßentypen und Ereignisse nachgebildet werden, die die Nutzung des Fahrzeugs durch den Kunden simulieren oder mit ihr im Zusammenhang stehen. 

Die bekannteste Anlage für Kaltwettertests befindet sich im schwedischen Arjeplog, nur 50 km vom Polarkreis entfernt. Dort werden normale Straßen und Brücken in Kombination mit einem zugefrorenen See, auf dem im Winter Straßen markiert werden, für eine breite Palette von Tests genutzt. Rund um die Welt sind die meisten Teststrecken nichtöffentlich, um ihre Sicherheit zu gewährleisten und um neue Designs vor der Konkurrenz zu verbergen.

Interaktive Karte mit Teststrecken in aller WeltInteraktive Karte mit Teststrecken in aller Welt

Eine umfassende Liste von Automobil-Teststrecken finden Sie in der verlinkten interaktiven Liste. 

ADAS Software

Die ADAS-Software wird benötigt, um Daten von allen Fahrzeugen und anderen Objekten aufzuzeichnen, die beim ADAS-Test beteiligt sind. Die Software muss Daten von mehreren Fahrzeugen gleichzeitig und verschiedene Arten von ADAS-Sensoren synchron erfassen:

  • Messung und Berechnung von Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung, Richtung des Objekts
  • Messen und berechnen der Abstände zwischen bewegten und statischen Objekten in Echtzeit
  • Messen und Berechnen der Winkel zwischen Objekten.

Für DewesoftX gibt es ein Add-On namens Polygon, das speziell für ADAS-Testanforderungen entwickelt wurde.

Polygon ist eine virtuelle 3D-Plattform für Tests mit bewegten und statischen Objekten. Es wurde speziell für ADAS und Fahrdynamiktests entwickelt, die die Sicherheit im Straßenverkehr erhöhen. Das Add-on bietet eine visuelle Darstellung von Messungen im dreidimensionalen virtuellen Raum und einfache Werkzeuge für geometrische Messungen zwischen mehreren statischen oder beweglichen Objekten. Aufgrund seiner Flexibilität wird es nicht nur zum Testen von autonomen Fahrzeugen verwendet, sondern auch in der Schifffahrt und im Bereich schwerer Maschinen.

Dieser DewesoftX Screen zeigt das virtuelle 3D-Polygon-Add-on aus einem ACC-ADAS-Test (aktiver Tempomattest) 

Mit dem Polygon-Add-on können Sie mehrere Objekttypen definieren und verschiedene Berechnungen zwischen ihnen durchführen. Die folgenden Objekttypen können innerhalb eines Polygons definiert werden:

  • Fahrzeuge
  • Einfache Objekte (Kegel)
  • Linie
  • Mehrpunktlinie - Route
  • Kreis
  • Radius
  • Import

Diese Objekte können definiert werden als:

  • Statische Objekte
  • Bewegliche Objekte
  • Mehrere Objekte in gemeinsamer Bewegung
  • Freeze/Unfreeze bei Triggerung

Sobald die Objekte definiert sind, kann das Polygon mehrere Berechnungen zwischen definierten Objekten in Echtzeit durchführen und diese auf dem Display entsprechend visualisieren. Diese Berechnungen umfassen:

  • Distanz: Berechnet die Distanz zwischen zwei Objekten. Beide Objekte können sich bewegen oder eines kann fixiert werden. Alle Arten von Objekten werden für die Entfernungsberechnung unterstützt.
  • X- und Y-Abstand: Berechnet Längs- und Querabstände ausgehend vom ersten Objekt. Entfernungen zwischen Fahrzeugen und einfachen Objekten (fest oder bewegt) können berechnet werden. Wenn die X- und Y-Position eines Objekts auf dem festen Koordinatensystem benötigt wird, können Sie ein einfaches Objekt in die Mitte stellen (an Position x=0, y=0). Das Polygon berechnet dann die X- und Y-Abstände von diesem Objekt zum sich bewegenden Objekt.
  • Winkel: Berechnet die Kursabweichung zwischen zwei Objekten. Es kann zwischen zwei Fahrzeugen oder Linie, Route, Kreis oder Radius und Fahrzeug berechnet werden (Fahrzeug sollte immer das zweite Objekt sein).
  • Gate-Cross-Trigger: Ändert seinen Wert von null auf eins und wieder zurück auf null, wenn ein sich bewegendes Objekt eine definierte Linie überquert. Das erste Objekt muss immer eine Linie sein (die das „Tor“ darstellt) und das zweite Objekt muss ein Fahrzeug oder ein einfaches Objekt (d. h. ein benutzerdefinierter Punkt) sein.
  • Zeit: Gibt die relative Zeit seit dem letzten Zurücksetzen in Sekunden aus und setzt den Timer zurück. Eines der Objekte in der Messung muss eine Linie sein. Die Ausgabe wird geändert, wenn das andere angegebene Objekt (Fahrzeug, einfaches Objekt) die Linienmitte kreuzt. Eine Zeiteinstellung kann verwendet werden, um Rundenzeiten auf einem Loop-Track aufzuzeichnen.
  • Zeit zurücksetzen: Setzt den relativen Timer zurück und gibt die absolute Zeit ab Messbeginn in Sekunden aus. Eines der Objekte in der Messung muss eine Linie sein. Die Ausgabe wird geändert, wenn das andere angegebene Objekt (Fahrzeug, einfaches Objekt) die Linienmitte kreuzt. Normalerweise wird diese Einstellung auf Startlinien von Strecken ohne Schleifen (Beschleunigungsfahrten, Bremstests) verwendet.
  • Radius: Gibt den angegebenen Fahr-Radius in Metern aus. Es verwendet nur den angegebenen Fahr-Radius für das Messobjekt. Es kann so eingestellt werden, dass entweder der Radius oder der inverse Radius ausgegeben wird. Ein inverser Radius wird verwendet, wenn wir die großen Werte des Radius vermeiden möchten, wenn sich der Pfad des bewegten Objekts einer geraden Linie nähert.

ADAS-Software wie DewesoftX bietet zusammen mit dem Polygon-Add-On eine großartige virtuelle Plattform zum Testen aller Arten von ADAS-Szenarien auf Testgeländen oder unter realen Straßenbedingungen. Mehrere Fahrzeuge können mit Dewesoft-Datenerfassungsinstrumenten ausgestattet und mithilfe der DewesoftX-Software in Echtzeit dargestellt werden.

Dewesoft logo

Weiter Infos zum DewesoftX Polygon Add-on:

Polygon online Training

Polygon Beschreibung

ADAS-Kalibrierung auf Verbraucherebene

In den vorangegangenen Abschnitten haben wir erörtert, wie Prüfingenieure ADAS-Systeme in der Entwicklungsphase mit realen Fahrversuchen und Software-Simulationen testen. All dies geschieht, bevor die Fahrzeuge fertig konstruiert und hergestellt sind und an die Verbraucher ausgeliefert werden.

Aber was ist, wenn Ihr neues, mit ADAS ausgerüstetes Fahrzeug vor Ihrem Haus geparkt ist? Müssen die ADAS-Systeme von Zeit zu Zeit überprüft und kalibriert werden? Wie für alle anderen Teile des Fahrzeugs lautet die Antwort: Ja. 

Wie Sie im ersten Teil dieses Artikels erfahren haben, sind ADAS-Systeme stark auf Sensoren angewiesen, die mit maximaler Effizienz und Effektivität arbeiten müssen, damit das ADAS-System wie vorgesehen funktionieren kann. Im Hintergrund arbeitet zudem ein leistungsstarker Prozessor. Dieser verarbeitet Gigabytes an Sensordaten, die er nutzt, um Fahrerassistenzwarnungen (passive Sicherheitsmaßnahmen) auszugeben und Maßnahmen zu ergreifen, um das Fahrzeug in der Spur zu halten, automatisch zu bremsen und zu lenken, Kollisionen zu vermeiden (aktive Sicherheitsmaßnahmen) und vieles mehr.

In Anbetracht dieser Umstände empfehlen Automobilhersteller den Verbrauchern zunehmend, das ADAS-System ihres Fahrzeugs regelmäßig neu kalibrieren zu lassen, oder verlangen dies sogar.

Blinkende ADAS-Warnleuchten oder Störungsmeldung

Es liegt auf der Hand, dass Ihr ADAS-System unverzüglich überprüft und in den werkseitigen OEM-Standardzustand zurückgesetzt werden sollte, wenn eine Störung angezeigt wird.

Reparatur oder Austausch von Windschutzscheiben

Mehrere ADAS-Sensoren sind in der Nähe der Windschutzscheibe oder direkt hinter ihr angebracht, und wenn diese ausgetauscht oder in irgendeiner Weise beschädigt wird, kann sich das auf diese Sensoren auswirken. Deshalb haben sich verschiedene Unternehmen, die den Austausch und die Reparatur von Windschutzscheiben anbieten, ihr Angebot um die Neukalibrierung von ADAS-Sensoren erweitert. So offeriert z. B. das in den USA ansässige Unternehmen Safelite Autoglass die Neukalibrierung von ADAS-Kameras als Teil ihrer Windschutzscheiben-Reparaturdienstleistungen, und zwar sowohl als statische (oder passive) Neukalibrierung, bei der das Fahrzeug geparkt und auf ein kalibriertes Ziel ausgerichtet ist, als auch als aktive Neukalibrierung, bei der das Fahrzeug auf einer adäquat markierten Straße gefahren wird.

Passive Kamera-Neukalibrierung. Bild © 2021 by Safelite AutoglassPassive Kamera-Neukalibrierung. Bild © 2021 by Safelite Autoglass

Wahrscheinlich gibt es auch in Ihrer Stadt ein Unternehmen, das fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme kalibriert. Zum einen sind zunehmend mehr Autohändler in der Lage, ADAS-Kalibrierungen durchzuführen, um sicherzustellen, dass die Systeme weiter den OEM-Spezifikationen des Herstellers entsprechen, zum anderen drängen inzwischen auch andere Unternehmen auf den Markt.

Unfälle 

Kollisionen verursachen in der Regel deutlich sichtbare Schäden an den Karosserien der beteiligten Fahrzeuge. Darüber hinaus kann der Aufprall aber auch Systeme in Mitleidenschaft ziehen, die man nicht direkt sieht, wie z. B. ADAS-Sensoren und -Systeme. Jede Reparatur nach einer Kollision sollte deshalb die Überprüfung und gegebenenfalls auch die Neukalibrierung des ADAS-Systems umfassen.

Veränderungen der Fahrzeughöhe 

Diverse ADAS-Systeme, wie z. B. Parksensoren, sind für eine bestimmte Fahrhöhe kalibriert. Werden jedoch Reifen mit einem anderen Durchmesser montiert oder signifikante Änderungen an der Aufhängung des Fahrzeugs vorgenommen, dann kann sich die Fahrhöhe ändern. Es ist wichtig, dass die Sensoren auf die tatsächliche Fahrhöhe des Fahrzeugs kalibriert werden, damit sie wie vorgesehen funktionieren können.
Verbraucher sollten sich stets vergewissern, dass die Mitarbeiter ihrer Reparaturwerkstatt auf die Kalibrierung von ADAS-Systemen gemäß den Werksspezifikationen des Fahrzeugherstellers geschult ist.

Stichwort Cybersicherheit

Je stärker etwas vernetzt ist, desto größer ist das Risiko, dass es gehackt wird. Wir haben gesehen, wie böswillige Akteure die Computersysteme von Banken, Städten und Ölpipeline-Betreibern gekapert und lahmgelegt haben, bis ein Lösegeld gezahlt wurde. Wie können wir in einer Zukunft, in der die meisten oder sogar alle Fahrzeuge, die auf den Straßen unterwegs sind, miteinander vernetzt sein werden, sicherstellen, dass keine einzelnen Pkw oder Lkw – oder gar ganze Fahrzeugflotten – attackiert werden?

Eine von der SAE und Synopsis in Auftrag gegebene unabhängige Studie ergab, dass 30 % der Automobilhersteller und -zulieferer kein Cybersicherheitsprogramm oder -team für ihre Produkte eingerichtet haben. Zudem sind 84 % der Umfrageteilnehmer besorgt, dass die Cybersicherheitspraktiken nicht mit der sich ständig weiterentwickelnden Sicherheitslandschaft Schritt halten. 

ADAS Cybersicherheit

Heutige Personenkraftwagen, Lastwagen und sogar Motorräder sind im Grunde „in sich geschlossene, rollende IT-Netzwerke“, die Steuersysteme, Unterhaltungssysteme und drahtlose Kommunikation über zahlreiche Protokolle hinweg umfassen. Zudem können Mobiltelefone, Tablets und andere Geräte des Fahrers und der Passagiere zu Unterhaltungs-, Kommunikations- und Navigationszwecken mit dem Fahrzeug verbunden werden, was häufig auch geschieht. Dabei wird das Fahrzeug allgemein aus dem Internet erreichbar – und überhaupt haben Fahrzeuge in zunehmendem Maße eine eigene drahtlose Internet-Verbindung. Das Potenzial für Fremdzugriffe war noch nie so groß wie heute.

Eine der Schlussfolgerungen der erwähnten Studie ist, dass HF-Technologien, Telematik und selbstfahrende Fahrzeuge das größte Risiko darstellen. 

Zu dessen Bekämpfung hat die SAE mit der Norm J3061 den weltweit ersten Standard für Cybersicherheit in der Automobilindustrie entwickelt. Im Kern unterstreicht SAE J3061 die Notwendigkeit, die Cybersicherheit von Anfang an in das Fahrzeugdesign zu integrieren, statt sie erst nachträglich hinzuzufügen. Der Druck, neue Fahrzeuge so schnell und kostengünstig wie möglich vom Entwurf in den Verkaufsraum zu bringen, hat starke Auswirkungen für OEMs und Zulieferer gleichermaßen. Die rigorose Prüfung möglicher Schwachstellen in allen Phasen von Produktdesign und -entwicklung muss mit der immer stärkeren Vernetzung der Fahrzeuge Schritt halten. Entwicklungsprüfungen sind heute von entscheidender Bedeutung.

Die Norm ISO 26262 für die funktionale Sicherheit von Kraftfahrzeugen wird derzeit überarbeitet, und eine Arbeitsgruppe, der sowohl ISO-21434- als auch SAE-J3061-Experten angehören, hat mit der Entwicklung eines umfassenden Cybersicherheitsstandards für die Fahrzeuge von morgen begonnen. Auch eine UN-Taskforce für Cybersicherheit befasst sich mit diesem zunehmend wichtigen Thema.

Zusammenfassung

Jede Maschine muss getestet werden, um sicherzustellen, dass sie ihrer Konstruktion und den anwendbaren Sicherheitsprotokollen entsprechend funktioniert. Personenkraftwagen, Lastwagen und Busse gehören zu den komplexesten Maschinen, die der Durchschnittsmensch jemals bedienen wird. 

Die ADAS-Technologie und ihre Sicherheitsfunktionen wurden entwickelt, um durch die Vermeidung der menschlichen Fehler, auf die die meisten Unfälle zurückzuführen sind, die Sicherheit auf unseren Straßen zu erhöhen. Daher ist nichts wichtiger als zu gewährleisten, dass die ADAS-Technologie selbst sicher und zuverlässig ist. Tests waren noch nie so wichtig wie heute.

Dies ist TEIL 3 von 4 in dieser Reihe. Über die folgenden Links können Sie auf die anderen Teile zugreifen:

Teil 1: Was ist ADAS?
Teil 2: Die wichtigsten heute gebräuchlichen ADAS-Sensoren
Teil 3: Wie werden ADAS-Systeme getestet? (dieser Artikel)
Teil 4:
ADAS-bezogene Sicherheitsprotokolle und -Normen