Autonome Systeme mit AV elevate testen
Im letzten Teil unserer dreiteiligen Blog-Serie über die AV elevate™-Plattform von rFpro wenden wir uns der letzten kritischen Phase der Entwicklung autonomer Fahrzeuge zu: dem Testen. Wir sprachen mit Josh Wreford, Produktmanager für AV elevate, um zu erfahren, wie die Simulation eine skalierbare, sichere und kostengünstige Validierung von ADAS- und automatisierten Fahrsystemen ermöglicht.
F: Was verstehen wir im Zusammenhang mit autonomen Fahrzeugen unter "Testen", und wie unterscheidet es sich von Tuning und Training?
Josh: Beim Testen kommt alles zusammen. Beim Tuning geht es darum, Ihre Sensoren so zu konfigurieren, dass sie die besten Daten erfassen, und beim Training geht es darum, Ihrem Wahrnehmungssystem beizubringen, diese Daten zu verstehen. Testen ist die Phase, in der man bewertet, ob das gesamte System, also Wahrnehmung, Entscheidungsfindung und Steuerung, in einer Vielzahl von Szenarien wie vorgesehen funktioniert.
Es ist auch der bei weitem umfangreichste und komplexeste Teil des Prozesses. Sie können einzelne Komponenten isoliert testen oder komplette Simulationen durchführen. Das Ziel ist immer dasselbe: das System so weit wie möglich virtuell zu entwickeln und zu reifen, bevor physische Prototypen für den öffentlichen Straßenverkehr bereit sind - und dann die Simulationen zu nutzen, um die Grenzfälle zu erforschen, auf die man in der realen Welt vielleicht nie stößt.
Anwender können Hunderte von Testszenarien direkt in AV elevate importieren und sofort mit dem Testen beginnen.
F: Wo fangen die Entwickler normalerweise an?
Josh: Auf der Ebene der Komponenten. Ein einfaches Beispiel wäre das Testen der Fußgängererkennung. Sie konzentrieren sich ausschließlich auf die Wahrnehmungsebene und bewerten den Objekterkennungsalgorithmus. Wenn das funktioniert, könnte man die Entscheidungs- und Steuerungsebene hinzufügen und fragen: "Was soll das Fahrzeug tun, wenn es den Fußgänger sieht?" Das könnte bedeuten, dass es bremst, ausweicht oder ganz anhält.
Wenn Sie weitere Komponenten in den Kreislauf einbeziehen, z. B. ein vollständiges Fahrzeugmodell, wird die Simulation komplexer, aber auch repräsentativer. Das Schöne an der Simulation ist, dass man sie schrittweise aufbauen und die Tests wiederholt unter kontrollierten Bedingungen durchführen kann.
F: Welche Arten von Prüfungen werden in AV elevate unterstützt?
Josh: Wir unterstützen jede wichtige Testarchitektur, egal ob es sich um Software-in-the-Loop (SiL), Hardware-in-the-Loop (HiL) oder Driver-in-the-Loop (DiL) handelt. Sie können einzelne Perception Stacks in der Cloud testen oder echte Sensordaten in physische Steuergeräte injizieren. Für Driver-in-the-Loop-Szenarien wie Spurhaltung oder Ausweichmanöver können Sie die gleichen Daten sogar in eine Bewegungsplattform einspeisen, um zu beobachten, wie der menschliche Fahrer oder Beifahrer reagiert.
Diese Flexibilität ist es, die AV elevate auszeichnet. Egal, ob Sie ein Steuergerät validieren, neuronale Netzwerke in der Cloud ausführen oder komplette Euro NCAP-Szenarien simulieren, die Plattform ist zu allem fähig.
Simulationen helfen den OEMs, Systeme wie AEB oder Spurhaltesysteme im Vorfeld von Streckentests zu validieren.
F: Können Sie ein Beispiel für einen typischen Prüfablauf mit AV elevate geben?
Josh: Sicher, nehmen wir an, Sie testen ein automatisches Notbremssystem. Zunächst definieren Sie Ihr Ego-Fahrzeug (Fahrgestell und Steuerungssystem) und konfigurieren die Sensoren (Kamera, Radar, LiDAR usw.). Anschließend werden die Sensordaten in Ihr Wahrnehmungssystem integriert oder es werden reine Ground-Truth-Daten in das Planungs- und Steuerungssystem eingespeist. Mit unserem Szenario-Editor können Sie ein Testszenario erstellen und bearbeiten, z. B. einen Fußgänger, der in den Weg des Fahrzeugs läuft. Sie definieren die Route, den Verkehr, die Tageszeit, das Wetter und so weiter.
Danach kann der Test in mehreren Varianten massiv skaliert werden. Zum Beispiel verschiedene Lichtverhältnisse, Fußgängertypen, Überquerungswinkel oder einfach verschiedene Standorte. Die Tests werden entweder lokal oder in der Cloud durchgeführt, und AV elevate sammelt alle Daten im Hintergrund.
Die Tests sind so vielfältig und anwendungsspezifisch, dass wir den Nutzern die Möglichkeit gegeben haben, ihre eigenen Metrikrechner zu erstellen. So können die Daten automatisch mit einem Pass/Fail-Kriterium ausgewertet werden.
F: Was ist, wenn Entwickler keine Zeit haben, große Testbibliotheken von Grund auf zu erstellen?
Josh: Das ist eine häufige Herausforderung, und wir haben sie gelöst, indem wir den Import von Szenarien aus Industriestandards wie OpenScenario sowie die Integration mit Szenario-Datenbanken von Drittanbietern unterstützen. Das bedeutet, dass die Benutzer Hunderte von Testszenarien direkt in AV elevate importieren und sofort mit dem Testen beginnen können. Dank der offenen API-Architektur kann die AV elevate-Simulationsplattform auch mit jedem Szenario-Controller verbunden werden.
Sobald eine Datenbank erstellt ist, kann sie in zukünftigen Projekten wiederverwendet werden. Das ist eine enorme Zeitersparnis, insbesondere bei wiederholten Validierungsworkflows oder Regressionstests nach einer Softwareaktualisierung.
AV elevate kann das Basisszenario automatisch variieren, um strengere Tests durchzuführen.
F: Ist diese Art von Simulationstests nur für AVs relevant, oder wird sie auch für ADAS verwendet?
Josh: Es ist absolut relevant für ADAS. In der Tat ist einer der wichtigsten Faktoren derzeit die Einhaltung der ADAS-Protokolle von Euro NCAP und anderer ähnlicher Programme. Die Simulation hilft den OEMs, Systeme wie AEB oder Spurhaltesysteme vor den Tests auf der Rennstrecke zu validieren. Letztendlich werden dadurch die Sicherheitswerte verbessert, die Entwicklungskosten gesenkt und das Vertrauen der OEMs gestärkt, dass sie den Test bestehen werden.
Um die Robustheit von ADAS-Systemen zu bewerten, beginnt Euro NCAP damit, die Konfigurationen seiner Tests zu variieren. Dies ist eine gute Nachricht für die Verbraucher, da es zu Systemen führen sollte, die in der Realität besser funktionieren, aber es bereitet den OEMs Kopfzerbrechen, da sie die Systeme gründlicher testen müssen. AV elevate kann die Basistests innerhalb bestimmter Parameter automatisch variieren, um diese Art von Tests durchzuführen.
F: Wie hilft AV elevate seinen Kunden, die Komplexität dieser Tests zu bewältigen?
Josh: Eines der Dinge, die Kunden am meisten schätzen, ist, dass sie alles auf einer Plattform machen können. Echtzeit- und Raytracing-Rendering, SiL, HiL und DiL, Bewertung von Wahrnehmungssystemen - all das ist innerhalb desselben Simulationsökosystems möglich.
Man braucht nicht für jeden Anwendungsfall separate Tools. Das bedeutet, dass die erstellten digitalen Assets wiederverwendet werden können, z. B. Fahrzeugmodelle, Standorte und Testszenarien, und zwar abteilungsübergreifend und in den Phasen "Tune", "Train" und "Test".
F: Wie kann man die Simulation für Tests optimieren?
Josh: Letztlich hängt es davon ab, was getestet werden soll. Wenn man zum Beispiel ein Wahrnehmungssystem bei schlechten Lichtverhältnissen oder in der Nacht validieren will, braucht man Daten von bester Qualität, also würde man unsere Raytracing-Rendering-Technologie einsetzen. Dies erfordert zwar mehr Zeit, simuliert aber das Lichtverhalten genauer. Für viele kontrollbasierte Tests oder HiL-Wahrnehmungstests ist unsere Echtzeit-Engine jedoch viel schneller.
Ein gängiger Ansatz besteht darin, die Echtzeit-Engine für frühe Tests zu verwenden und zum Raytracing zu wechseln, sobald Sie Grenzfälle oder Fehler identifiziert haben, die eine genauere Sensoreingabe erfordern.
F: Gibt es heute Kunden, die AV elevate zur Unterstützung ihrer Testprogramme einsetzen?
Josh: Ja - AMD ist ein großartiges Beispiel. Sie verwenden AV elevate, um ihre automatischen Parksysteme zu validieren. Sie haben HiL-Konfigurationen eingerichtet, bei denen Wahrnehmung, Entscheidung und Steuerung in Echtzeit ablaufen und Sensoreingaben in echte Steuergeräte eingespeist werden.
Um die Simulationen weiter zu optimieren und den anfänglichen Prozess effizienter zu gestalten, haben sie mit dem internen Fahrzeugmodell von AV elevate anstelle eines eigenen Fahrgestellmodells begonnen. Beim Testen ihrer Einparksysteme konnten sie das System so entwickeln, dass es dank des Einsatzes von Simulationen schnell an den richtigen Stellen lenkt und anhält, und es ist zu einem zentralen Bestandteil ihres Entwicklungsprozesses geworden. Wenn sie zu komplexeren dynamischen Manövern übergehen, wird die Möglichkeit, benutzerdefinierte Fahrgestellmodelle zu verwenden, sehr geschätzt und eingesetzt.
F: Warum ist das Testen ein so wichtiger Teil des AV-Entwicklungsprozesses?
Josh: Das Testen ist der Prüfstein. Hier wird all die harte Arbeit, die man bei der Abstimmung und Schulung geleistet hat, bestätigt. Und angesichts des Umfangs der für AV-Systeme erforderlichen Tests, die Millionen von Kilometern unter realen Bedingungen umfassen, ist die Simulation die einzige praktische Option, um den Zeitrahmen zu verkürzen und Testfälle zu untersuchen, die bei realen Tests nur schwer oder gar nicht zu finden wären.
AV elevate ermöglicht alle Arten von Tests in jeder Phase des Entwicklungsprozesses. Ganz gleich, ob Sie einen einzelnen Sensor oder ein komplettes System validieren wollen, wir geben Ihnen die Werkzeuge an die Hand, um dies genau, effizient und wiederholt zu tun. Das ist die Stärke einer vollständig integrierten Simulationsplattform.
