(57)【要約】  試験車両を少なくとも部分的に自律的にガイドするための運転プログラムを試験するためのコンピュータ実装シミュレーション方法が開示され、試験車両は、運転プログラムによってシミュレートされた道路を移動され、シミュレーション方法においてユーザの制御コマンドに応じて第２の車両が移動され、試験車両及び第２の車両は道路と共にユーザに対して視覚的に表示され、シミュレーション方法において試験車両のガイドに関するデータが収集され、保存される。さらに装置も開示される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験車両（１０）を少なくとも部分的に自律的にガイドするための運転プログラムを試験するためのコンピュータ実装シミュレーション方法（１）であって、
シミュレートされた環境で運転プログラムによって試験車両（１０）を移動し（３１）、
シミュレーション方法（１）においてユーザ（１８）の制御コマンドに依存して第２の車両（１２）を移動し（３２）、
試験車両（１０）及び第２の車両（１２）を環境と共にユーザ（１８）に対して視覚的に表示し（３３）、
シミュレーション方法（１）において試験車両（１０）のガイドに関するデータを収集し、保存する（３４）、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記シミュレーション方法（１）において前記第２の車両（１２）のガイドに関するデータを収集し、保存する方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、
運転シナリオ（６，８）を保存し、
シミュレーションにおいて生じる運転シナリオ（９）を、保存された運転シナリオ（６，８）と比較し、
保存された運転シナリオ（６，８）とシミュレーションにおいて生じる運転シナリオ（９）とに所定の類似性又は同一性がある場合、試験車両（１０）のための運転プログラムの制御コマンドの少なくとも一部及び／又は第２の車両（１２）のための制御コマンドの少なくとも一部を記録し、保存する方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、
前記試験車両（１０）のための前記運転プログラムの前記制御コマンドの少なくとも一部を所定の期間にわたって記録し、保存する方法。
【請求項５】
請求項２又は４に記載の方法であって、
前記第２の車両（１２）に対する前記制御コマンドの少なくとも一部を所定の期間にわたって記録し、保存する方法。
【請求項６】
請求項３から５までのいずれか１項に記載の方法であって、
保存する運転シナリオ（６，８）が、前記試験車両（１０）が環境の道路を離れること、又は前記第２の車両（１２）が道路を離れること、車両（１２）と試験車両（１０）との衝突、又は運転プログラムのエラーモードのトリガを有する方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法であって、
前記試験車両（１０）の保存したデータを使用して運転プログラムの制御コマンドの少なくとも一部を変更し、特に変更した運転プログラムを制御装置（２４）によって使用して実際の車両を制御する方法。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法であって、
シミュレーションにおいて試験車両のための新たな運転シナリオが生じた場合、第２の車両の機能を改善する方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法であって、
実際の車両を少なくとも部分的に自動化してガイドするための制御装置（２４）のプログラムのリアルタイムシミュレーションを運転プログラムとして使用する方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法であって、
前記試験車両（１０）に関連して所定の運転状況を実施するために、前記ユーザ（１８）に指示を出す方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法であって、
リスクメトリックスを計算する方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法であって、
前記第２の車両（１２）の制御の判断を評価する指示を前記ユーザ（１８）に出す方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの試験ユニット（１６）と、少なくとも１つの制御装置（２４）又は制御装置（２４）の運転プログラムとによって、少なくとも１つの制御装置（２４）又は制御装置（２４）の運転プログラムを試験するための装置（１４）であって、
試験ユニット（１６）が、制御装置（２４）又は運転プログラムに結合可能であり、装置（１４）が、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法（１）の全てのステップを実施するように構成されている装置（１４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験車両を少なくとも部分的に自律的にガイドするための運転プログラムを試験するためのコンピュータ実装シミュレーション方法、及び少なくとも１つの制御装置又は制御装置の運転プログラムを試験するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化可能な車両システムを検証するために、車両システムは、車両システムの安全性を保証することができるように、運転者によって制御される従来の車両と比較して数百万キロメートルをカバーしなければならない。
【０００３】
実際には、カバーされるべきキロメートルの少なくとも一部は、シミュレーションの使用によって代替することができる。このようなシミュレーションは、現実に起こり得る全ての状況を反映することができることが望ましい。しかしながら、全ての現実的な条件もしくはシナリオをカバーするシミュレーションを実現することは困難である。なぜならば、シミュレートされたシナリオは、定められた数の専門家及びエンジニアの経験及び創造性によって制限されているからである。
【０００４】
ユーザ入力を受信するためのコンピュータ装置が、ドイツ特許出願公開第１０２０１６１００４２８号明細書により知られており、このコンピュータ装置は、仮想環境における仮想車両の自律的な作動に関連する少なくとも１つの試験パラメータを選択する。これにより、少なくとも１つの試験パラメータを含む仮想環境をシミュレートすることができる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の基礎をなす課題は、多数の運転シナリオにおいて運転プログラムを介してデータを生成することができる方法及び装置を提案することである。
【０００６】
この課題は、独立請求項のそれぞれの対象によって解決される。本発明の有利な実施形態は、それぞれ従属請求項の対象である。
【０００７】
本発明の一態様によれば、試験車両を少なくとも部分的に自律的にガイドするための運転プログラムを試験するためのコンピュータ実装シミュレーション方法が提供される。この方法では、試験車両は、運転プログラムによってシミュレートされた道路を移動される。シミュレーション方法においてユーザの制御コマンドに応じて第２車両が移動される。試験車両及び第２車両は道路と共にユーザに対して視覚的に表示される。シミュレーション方法において試験車両の運転に関するデータが収集され、保存される。
【０００８】
本発明のさらなる態様によれば、少なくとも１つの試験ユニットと、少なくとも１つの制御装置又は制御装置の運転プログラムとによって、少なくとも１つの制御装置又は制御装置の運転プログラムを試験するための装置が提供される。試験ユニットは、制御装置又はコンピュータプログラムに結合可能である。この装置は、この方法の全てのステップを実施するように設定されている。
【０００９】
車両の自動化可能な、もしくは自律的なガイドは、ＳＡＥＪ３０１６規格にしたがって、部分的に自動化し、高度に自動化し、完全に自動化し、又はドライバなしに行うことができる。
【００１０】
シミュレーション方法及び／又は装置によって、制御装置又は制御装置の運転プログラムの機能をチェックする目的で、異なる複数の運転シナリオを生成するために使用することができる可能性を提供することができる。これらの機能もしくは制御装置は、車両の自動化可能な運転機能を実施するように設定することができる。少なくとも１人のユーザのための視覚表示は、試験プログラムとして構成されたゲームのようなシミュレーションによって実現することができる。ユーザは、制御装置もしくは機能の試験を実施するために、異なる運転シナリオを作成し、構成し、実施することができる。
【００１１】
したがって、自由に作成可能なシナリオに基づいて制御装置の機能を呼び出し、ユーザの挙動によって要求し、これにより、例えば、制御装置のプログラミングにおけるエラーをより迅速に記録することができる。ユーザは、仮想交通において制御装置によってガイドされる自律的な試験車両と対話することができる車両もしくは第２の車両によって、運転シナリオもしくは仮想環境を手動で走行することができる。このようにして、制御装置によって開始される試験車両の挙動、及び第２の車両と仮想環境との対応する対話を監視し、制御装置の機能を最適化するために利用することができる。特に、手動で制御される車両に対する自律車両の反応を試験し、ユーザが観察することができる。特に、自動化された車両システムの性能をチェックするために、ユーザは危険な運転操作を実施することができ、手動で制御される車両と制御装置によって制御される車両との間に危機的な状況を引き起こすことができる。対話から得られたデータを収集し、保存することができる。
【００１２】
この方法により、人間が制御する車両と自動制御する車両との間の対話から大量のデータを収集することができる。これにより、例えば、関係する車両の操作及び位置もしくは配置に関して、動的及び組み合わせとして関心のある運転シナリオを考慮に入れることが可能になる。特に、この方法によって収集された試験データは、いわゆる「ブラックスワン」、又は自律制御もしくは対応する制御装置の性能が特に必要とされる稀で極端な事象として分類することができる。このような試験ケースは、理論的な予備的考察によっては考慮することができず、多数の対話を引き起こし、評価することによってのみ考慮することができる。特に、この方法によって決定されるこのような試験ケースは、いわば機能的な不十分性を研究するために有利である。
【００１３】
仮想試験環境もしくは運転シナリオは、試験ユニットによって実施可能な試験プログラムの範囲で生成し、実施することができる。試験ユニットは、例えば、分散型又は中央コンピュータであってもよい。中央コンピュータとして実施された試験ユニットでは、異なる複数の端末コンピュータを試験ユニットに結合することができ、異なる運転シナリオを同時に生成し、実施することができる。それぞれの試験ユニット又は端末コンピュータは、好ましくは、運転シナリオをゲームのように実行することができるユーザによって操作することができる。
【００１４】
運転シナリオが実行されている間もしくはユーザが第２の車両によって仮想環境を走行している間に、試験車両もしくは少なくとも１つの制御装置の挙動を運転シナリオのそれぞれの状況に反映する試験データを収集することができる。試験データに基づいて、運転シナリオの分析を実行することもできる。
【００１５】
シミュレーション方法に基づいて、実行された運転シナリオから実験データを生成するためにクラウドソースベースのプラットフォームを実現することができる。ユーザの可能な数が多く、ユーザが定義した、もしくは随意に作成可能な運転シナリオに基づいて、試験を実行する場合に実際に可能な状況を考慮に入れることができる。したがって、全ての可能な状況が運転シナリオによって考慮される確率は、異なる運転シナリオ及びユーザの数が増加するにつれて増大し得る。このようなプラットフォームは、実際に数百万キロメートルを車両により走行するよりも効率が高い。
【００１６】
さらに、このような手順により、ユーザが自動運転システムを随意に呼び出し、要求することができるので、一般における自動運転システムの受容を促進することができる。この目的のために、このようなプラットフォームへのアクセスを、例えば、公的に提供することができる。この装置によって実施可能な方法は、いわゆる「ビッグデータ」の利点と専門知識の利点とを組み合わせることができる。
【００１７】
さらに、新しい、もしくは以前には知られていなかった運転シナリオの生成についてはわずかにしか知られていない。特に、通常のシミュレーションは、明示的にプログラムされており、したがって事前に知られている運転シナリオを考慮に入れるように設定されている。これは、可能な使用条件の制限である。本発明によるシミュレーション方法は、このような欠点を有していない。
【００１８】
一実施形態によれば、シミュレーション方法において、運転プログラムによる第２の車両及び／又は試験車両のガイドに関するデータが収集され、保存される。随意に設定可能な作動条件及びそれぞれの運転シナリオの環境に基づいて、多数の可能な使用事例を実行することができる。特に、シナリオによって、機能性、安全性、及びフォールトトレランスに関して少なくとも１つの制御装置を試験し、要求することができる。このようにして、さらなる分析のために利用可能な大量のデータを生成し、保存することができる。
【００１９】
さらなる実施形態によれば、運転シナリオが保存され、シミュレーションの間に生じる運転シナリオが、保存された運転シナリオと比較される。保存された運転シナリオとシミュレーションにおいて生じる運転シナリオとに所定の類似性又は同一性がある場合、試験車両のための運転プログラムの制御コマンドの少なくとも一部及び／又は第２の車両のための制御コマンドの少なくとも一部が記録され、保存される。既に保存されている運転シナリオと、提供されている、もしくは現在実行されている運転シナリオとのこのような比較により、保存されている試験データの繰り返しを回避し、所要保存スペースを低減することができる。特に、メモリに複数回格納された運転シナリオ又は同様の運転シナリオをフィルタリングする必要がないので、これによりデータの評価を簡略化することができる。
【００２０】
さらなる実施形態によれば、試験車両のための運転プログラムの制御コマンドのうちの少なくとも一部は、所定の期間に記録され、保存される。保存されるデータをさらに低減するために、運転シナリオ内で関連する試験データのみを保存することができる。これは、特に、事故又は発生した運転プログラムのエラーの前後の時間間隔内の試験データであってもよい。さらに、試験車両が交通規則を遵守しないこと、及びその結果としての反応を、関連するものとして分類し、保存することができる。
【００２１】
さらなる実施形態によれば、第２の車両のための制御コマンドのうちの少なくとも一部は所定期間にわたって記録され、保存される。試験車両の試験データの分析に対して代替的又は付加的に、制御コマンド及びユーザの挙動を分析することによって試験車両の挙動もしくは反応との関連性を確立することができる。したがって、運転シナリオの評価をより正確に行うことができる。
【００２２】
さらなる実施形態によれば、保存される運転シナリオは、試験車両が道路を離れること、又は第２の車両が道路を離れること、車両と試験車両との衝突、又は運転プログラムのエラーモードのトリガを有する。これにより、エラー、事故などが発生した運転シナリオを使用して分析を行うことができる。これにより、安全関連の試験データのみが記録され、保存されるので、データ量を低減することができる。保存された試験データは、制御装置のソフトウェアもしくは運転プログラムのさらなる開発又はエラー除去のために使用することができる。
【００２３】
さらなる実施形態によれば、試験車両の保存されたデータは、運転プログラムの制御コマンドの少なくとも一部を変更するために使用され、変更された運転プログラムは、特に、実際の車両を制御するために制御装置によって使用される。運転プログラムは、特に、実際の車両において自動化された運転機能を実施する権限のある制御装置のソフトウェアであってもよい。シミュレーション方法によって決定されたデータ及び測定値は、エラー除去及び運転プログラムの最適化のために使用することができ、これにより、制御装置を仮想的に改善し、道路交通のために準備することができる。特に、運転プログラムは、車両のセンサ測定データと制御コマンドの生成との間の関係を確立することができ、したがって状況に応じて車両を自動制御することができる。このために、運転プログラムを制御装置のメモリに格納することができ、制御装置によって実施可能に構成することができる。
【００２４】
さらなる実施形態によれば、シミュレーションにおいて試験車両のための新たな運転シナリオが生じた場合、第２の車両の機能が改善される。対応する運転状況がこれまでメモリに格納されていない場合、新たな運転シナリオが提供される。さらに、これまで未知の事故又は未知のエラーが発生した場合、新たな運転シナリオが提供される場合がある。そのような場合、ユーザは、運転シナリオを実施することによって制御装置を試験すること、及び／又は運転シナリオを実施している間に少なくとも１つのエラーを発見することに対して報酬を受けることができる。したがって、未知の運転シナリオを開発し、自動化可能な運転機能を要求するようユーザを動機付けることができる。例えば、ユーザは、これまでに未知のエラーを引き起こすこともしくは生成することに対してより高い報酬が与えられる。報酬を与えるために、例えば、いわゆる「トークン」又は「クーポン」を使用することができる。さらに、可能な報酬として第２の車両を改善又は変更することができる。
【００２５】
さらなる実施形態によれば、実際の車両を少なくとも部分的に自動化してガイドするための制御装置のプログラムのリアルタイムシミュレーションが運転プログラムとして使用される。これにより、異なる複数の状況に対する制御装置の反応をチェックし、評価することができる。異なる複数の運転シナリオによって事前に実行される仮想分析に基づいて、制御装置を道路交通のために低コストで最適化することができる。
【００２６】
さらなる実施形態によれば、試験車両に関連して所定の運転状況を実施するために、ユーザに指示が出される。特に、試験ユニットによって、運転シナリオ内で対話するように少なくとも１人のユーザを促すことができる。代替的又は付加的に、自動化可能な運転機能に関する情報がユーザに提供される。対話を促すことは、ユーザに表示される指示によって行うことができる。これにより、ユーザは、自律的に作動可能な車両を知ることができ、例えば、指示にしたがって車両と対話することができる。このようにして、自律車両に関する情報を提供することができ、安全な対話を訓練することができる。特に、これにより、自動的に作動可能な車両に対して道路利用者による受容性を高めることができる。
【００２７】
さらなる実施形態によれば、リスクメトリックスが計算される。これは、運転シナリオを実施する場合にユーザが行うことができる。リスクメトリックスは、例えば、試験ユニットによってユーザ自身の過失を判定するためのリスク分類を表す。このようにして、エラー、又は自動的に作動される試験車両によって生じた危機的状況が、制御装置のエラー又はユーザによって引き起こされたかどうかをチェックすることができる。危機的状況は、例えば、事故又は意図しない車線又は車道から離れることであるかもしれない。さらに、非常ブレーキの開始を危機的であると分類することもできる。
【００２８】
リスク分類を実行するために、試験ユニットは、例えば、衝突までの時間、ブレーキ操作の危険性などを示すリスクメトリックスを背景で判定することができる。さらに、試験ユニットによって、仮想環境において自律的に作動される車両もしくは試験車両又はユーザ制御車両が、適用される規則及び法律をどの程度まで遵守しているかをチェックすることができる。このようにして、特に、自己過失又は他者過失を判定することができる。それぞれの運転シナリオの仮想環境において関与する車両の挙動分析の範囲で、操作の限界観察を実行することもできる。
【００２９】
挙動の合法性に基づいて判定されたリスクメトリックス、又はエラーケースにより識別された運転シナリオを、特に、いわゆる「再生」シミュレーションのために保存することができる。保存されたデータに基づいて、あらかじめ識別された運転シナリオは、例えば、エラーの再発を防止するために、制御装置の更新されたソフトウェアもしくは更新された自律的な車両制御によって再び仮想的に実行することができる。
【００３０】
さらなる実施形態によれば、第２の車両の制御の判断を評価する指示がユーザに出される。ユーザもしくはプレーヤは、所望であれば自分の挙動がどれほど危険であるかを知らされ、ユーザは、対話において創造的であることができる。例えば、高い危険性を有するか、又は規則に適合しない危機的な操作を考慮し、評価するか、又は評価の目的で試験ユニットから中央サーバユニットへ伝送するか、もしくは保存することができる。
【００３１】
一実施形態では、例えば、ユーザが衝突を引き起こした場合、これは実施されない。むしろ、ユーザの第２の車両は、衝突することなしに開始位置に設定される。試験ユニットによって、注意を促し、自律車両が動的に避けられない状況で事故を引き起こすかもしれないことをユーザに説明することができる。これにより、技術通信、啓発、技術受容を促進することができる。
【００３２】
さらなる実施形態によれば、試験ユニットによって生成される少なくとも１つの運転シナリオは、巡回コースとして、又は経路区間として構成されている。運転シナリオの環境は、住宅区画、交通信号、インフラストラクチャ、及び道路の周囲を含むことができる。したがって、ユーザは、巡回コースで、又は車道のランダムに生成された区間で、他のユーザ及び自動運転者とともに仮想的に運転することができる。区間は、例えば、高速道路、国道、都市部などであってもよい。好ましくは、少なくとも１つの車両は、運転シナリオの周囲で制御装置によって制御される。
【００３３】
以下に、極めて簡略化された概略図に基づいて本発明の好ましい例示的な実施形態を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来のシミュレーションと本発明による方法との概略的な比較を示す図である。
【図２】複数の試験ユニットを有する装置を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による方法を示す概略的なフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、従来のシミュレーション２と本発明によるシミュレーション方法１との概略的な比較を示す。特に、従来のシミュレーション２では、専門家によって確定された状況もしくは運転シナリオが定義され、シミュレーションによって考慮される。この実施形態では、従来のシミュレーション２の運転シナリオとして、進入状況３と高速道路区間４とを示している。
【００３６】
本発明による方法１では、任意の数のユーザが異なる複数のシナリオ６，８を生成し、保存することができる。簡潔にするために、２つのシナリオ６，８が示されており、ユーザが任意の数のシナリオを作成し、実行することができる。ユーザによって実行される少なくとも１つの運転シナリオ９を少なくとも部分的に保存し、既に保存されている運転シナリオ６，８と比較することができる。これにより、類似又は同一の運転シナリオを取り除くことができる。
【００３７】
パラメータ、交通状況、環境条件、車両密度などは、随意に設定することができる。特に、ユーザによって手動で制御される少なくとも１つの第２の車両１２の挙動は、制御装置２４によって自動的に制御される車両もしくは試験車両１０に直接に影響を及ぼすことができる。
【００３８】
図２は、複数の試験ユニット１６を有する装置１４の概略図を示す。例示的な実施形態によれば、試験ユニット１６はコンピュータとして構成されており、ユーザ１８によって制御される。
【００３９】
試験ユニット１６は、試験プログラム２２が保存されたメモリ２０を有する。特に、ユーザ１８によって制御される試験ユニット１６は、試験プログラム２２を実行することによって方法１を実施することができる。実施される運転シナリオ６，８，９はメモリ２０に保存することができる。
【００４０】
試験ユニット１６は、それぞれ制御装置２４に結合されている。制御装置２４は、制御ソフトウェアもしくは運転プログラムの形式で、又はハードウェアベースの制御装置として構成することができる。制御装置２４によって、自動運転可能な車両１０を仮想環境で制御することができる。実施されるシナリオ６，８，９の範囲で、制御装置２４を、ユーザ１８によって自由に決定可能な異なる複数の条件及び状況に置くことができる。
【００４１】
それぞれの試験ユニット１６は、通信接続２６，２８を介して、互いに、及び外部サーバユニット３０に、データを伝送するように接続される。明確にするために図示されていないが、このために、試験ユニット１６は、通信接続２６，２８を確立するための通信ユニットを有することができる。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態による方法１を表す概略的なフロー図を示す。コンピュータ実装方式のシミュレーション方法１は、試験車両１０を少なくとも部分的に自律的にガイドするための運転プログラムを試験するために使用される。
【００４３】
１つのステップでは、試験車両１０は、シミュレートされた環境において運転プログラムによって移動される（３１）。
【００４４】
第２の車両１２は、シミュレーション方法１において、ユーザ１８の制御コマンドに依存して移動される（３２）。他のユーザ又は試験プログラムによって制御される他の車両を仮想環境内に位置決めし、試験車両１０と対話させることもできる。
【００４５】
試験車両１０及び少なくとも第２の車両１２は、ユーザ１８に対して環境と共に視覚的に表示される（３３）。
【００４６】
運転シナリオ６，８，９の実施時に、評価を行うための試験データが収集される（３４）。試験データは、例えば、シミュレーション時間の関数として保存される、関与する車両１０，１２の経路及び仮想センサデータを有することができる。さらに、試験データは、ユーザ１８及び制御装置２４の制御コマンド及び起こり得るエラーメッセージを含むこともできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
2021536568.tif 000006
2021536568.tif 000007
2021536568.tif 000008
2021536568.tif 000009
2021536568.tif 000010