用于产生用于测试车辆的驾驶员辅助系统的场景数据的方法和系统与流程

本发明涉及一种用于产生用于测试车辆的驾驶员辅助系统的场景数据的计算机实施的方法。此外，本发明涉及一种相应的系统。

背景技术：

1、在自动行驶(autonomous driving，ad)的进一步发展中实现的驾驶员辅助系统(advanced driver assistance system先进驾驶员辅助系统，adas)在乘用车和商用车中的普及不断增加。驾驶员辅助系统对提高主动交通安全做出重要贡献，并有助于提高行驶舒适度。

2、除了尤其用于行驶安全的系统、如abs(防抱死制动系统)和esp(电子稳定程序)外，在乘用车和商用车领域中还提供大量的驾驶员辅助系统。

3、已经用于提高主动交通安全性的驾驶员辅助系统是停车助理、自适应车距调节速度控制器(也称为自适应巡航控制(acc))，所述acc将由驾驶员选择的期望速度适应性地根据距前行的车辆的间距来进行调节。这种驾驶员辅助系统的另一示例是acc-stop&go系统，其除了acc之外在交通拥堵中或在车辆静止时引起车辆的自动继续行驶；以及车道保持或车道辅助系统，其将车辆自动地保持在车道上；和预碰撞系统，其在可能碰撞的情况下例如准备或采取制动，以消除车辆的动能，以及如果碰撞不可避免的话，则必要时采取进一步的措施。

4、所述驾驶员辅助系统通过其在关键情况下警告驾驶员直至采取独立干预来避免事故或减少事故(例如通过激活紧急制动功能)的方式来提高交通安全。附加地，通过诸如自动停车、自动车道保持和自动车距控制等功能提高了行驶舒适度。

5、只有当通过驾驶员辅助系统以安全、可靠且以——尽可能——舒适的方式进行支持时，才由车辆乘员正面地感知驾驶员辅助系统的安全性和舒适性优势。

6、此外，每个驾驶员辅助系统根据功能必须以对于自车的最大安全性且也在没有危害其他车辆或其他交通参与方的情况下参与交通中出现的情景。

7、在此，车辆的相应自动化程度分为所谓的自动化级别1至5(例如，参见标准saej3016)。本发明特别涉及具有自动化级别3至5的驾驶员辅助系统的车辆，所述自动化级别通常被认为是自动行驶。

8、用于测试这种系统的挑战是多种多样的。特别地，必须在测试耗费和测试覆盖率之间找到平衡。在此，在测试adas/ad功能时的主要任务是：展示驾驶员辅助系统的功能在所有可设想的情况下都得到保证，特别是在关键行驶状况下也得到保证。这种关键的行驶状况具有一定程度的危险性，因为相应的驾驶员辅助系统没有响应或响应不正确会导致事故。

9、因此，测试驾驶员辅助系统需要考虑会在不同场景中得到的大量的行驶状况。在此，可能的场景的变化空间通常跨越多个维度(例如不同的街道特性、其他交通参与方的行为、天气条件等)。从这些几乎无限的且多维的参数空间中，对于测试驾驶员辅助系统特别重要的是：提取会导致异常或危险的行驶状况的关键场景的参数群。

10、如图1中所示，这种关键场景出现的概率比通常场景要低得多。

11、科学出版物认为：只有当借助相应的驾驶员辅助系统完成2.75亿英里无事故行驶运行以验证相应的驾驶员辅助系统时，在自动行驶运行下运行车辆才比由人类控制车辆在统计上更安全。特别是考虑到汽车行业所需的开发周期和质量标准已经设定了非常紧迫的时间框架的背景下，这本身借助真实的测试行驶无法实现。会不太可能的是：出于上述原因而包括足够量的关键场景或从所述关键场景中得到的行驶状况。

12、从现有技术中已知：使用真实测试车辆车队的真实测试行驶数据来确认和验证驾驶员辅助系统并从记录的数据中提取场景。此外，已知的是：使用完整因子试验计划来进行确认和验证。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是：能够在多个场景中测试驾驶员辅助系统，特别是自动行驶功能。特别地，本发明的一个目的是：产生用于测试驾驶员辅助系统的场景。

2、所述目的通过独立权利要求的教导来实现。有利的设计方案在从属权利要求中得出。

3、本发明的第一方面涉及一种用于产生用于测试车辆的驾驶员辅助系统的场景数据的计算机实施的方法，包括以下工作步骤：

4、通过以下子步骤产生模拟数据：

5、模拟具有多个虚拟交通参与方的虚拟交通情况，其中多个交通参与方中的至少一个第一交通参与方能够由第一用户控制，并且其中无法由用户控制的交通参与方尤其通过人工智能或基于逻辑来自动控制；

6、基于虚拟的交通情况经由特别是至少光学的第一用户接口将所述至少一个第一交通参与方的虚拟环境输出给第一用户；

7、经由第二用户接口检测第一用户的输入以控制第一交通参与方的虚拟环境中的至少一个第一交通参与方，其中在模拟虚拟的交通情况时考虑第一用户的检测到的输入和至少一个第一交通参与方与其虚拟环境的从中产生的交互；

8、对所产生的模拟数据检查如下场景的出现：所述场景由至少一个第一交通参与方与虚拟环境的交互而形成，其中场景的出现通过模拟的测量变量的预定义的局势来表征，所述测量变量优选对应于基本机动；

9、当确认场景的出现时，提取与场景相关的场景数据；和

10、记录用于测试驾驶员辅助系统的场景数据。

11、优选地，输出所提取的场景数据。这优选地经由用户接口或数据接口来发生。

12、就本发明意义而言的用户是自然人，即人类。

13、就本发明意义而言的驾驶员辅助系统优选设计用于：在行驶时支持驾驶员或者至少部分地引导车辆，特别是自动化级别3至5的驾驶员辅助系统，或者更特别是自主行驶功能。

14、就本发明意义而言的交通参与方优选地是参与交通的任何物体。特别地，交通参与方是人、动物或车辆。

15、就本发明的意义而言的提取优选地意味着界定或隔离。

16、特别地，场景是从场景数据中界定或隔离的。在此，优选地在场景数据中选择数据区域。

17、就本发明意义而言的场景数据优选地通过交通参与方的位置和移动和静态物体关于场景的位置来表征。

18、就本发明意义而言的场景优选地从尤其静态的场景的时间序列中形成。在此，场景例如说明至少一个其他物体相对于自我物体的空间布置(例如，交通参与方的局势)。场景优选地考虑动态和静态内容。优选地，在此，使用用于场景的系统描述的模型，更优选地使用具有以下六个独立级别的pegasus项目的模型(https://www.pegasusprojekt.de)：1.街道(几何，...)；2.街道设施和规则(交通标志……)；3.临时变化和事件(街道建设……)；4.移动物体(与交通相关的物体，例如：车辆、行人……，其相对于待测试的车辆移动)；5.环境条件(光照情况、街道天气……)；6.数字信息(v2x、数字数据/地图……)。场景尤其可以包含行驶状况，在所述行驶状况中，驾驶员辅助系统至少部分地控制被称为自车并且配备有驾驶员辅助系统的车辆，例如，自主地执行自车的至少一项车辆功能。

19、就本发明意义而言的交通情况优选地描述在限定的空间区域中和/或在限定的时间段或时间点内具有交通参与方的交通中的全部情况。优选地，为了在特定时间点选择适当的行为模式而考虑交通参与方的所述情况。交通情况优选地包括操作的所有相关条件、可能性和决定因素。交通情况可以但不必须从交通参与方或物体的角度来表示。

20、就本发明意义而言的模拟的测量变量优选选自以下组：交通参与方的速度，特别是初始速度；交通参与方的移动方向、特别是轨迹；光照条件；天气；道路状态；温度；静态和/或动态物体的数量和位置；动态物体的速度和移动方向、特别是轨迹；信号设施、特别是灯光信号设施的状态；交通标志；车道数量；交通参与方或物体的加速或减速。

21、就本发明意义而言的测量变量的预定义的局势优选地是一个或多个测量变量的值的局势，尤其是随时间走向的值。

22、就本发明意义而言的标记优选地表示设有分类名称。

23、就本发明意义而言的场景的危险性优选地表示：在没有可能的无事故的结果(在自己的力量下并且考虑到前述的不确定性)的情况下在空间或时间上接近交通情况。当事故无法避免时，危险性最大。危险性优选地也称为关键度。如果考虑驾驶员辅助系统的行驶行为或行驶技能，则危险性可以表征事故概率和/或直至碰撞时间点的计算出的持续时间。如果计算出的持续时间为0秒和/或事故概率为p＝1，则优选地存在最大危险性。特别地可以通过行驶机动触发增加的事故概率，例如转向、制动、加速时的避让反应或强烈的梯度变化(即例如，车辆由于强烈的转向移动而避让)。尤其也可以在其他交通参与方(其基于逻辑或ai来引导)方面和在关键的行驶状况中必须离开其行驶任务或实际轨迹(通过避让行驶机动)，事故概率会提高。尤其也由于影响第一交通参与方或其余的交通参与方的外部因素，例如如果驾驶员被炫目，则会增加事故概率。就本发明意义而言的品质优选地表征模拟场景。将品质优选地理解为模拟场景相对于特定驾驶员辅助系统的行驶状况的危险性的质量或状况和/或相关性。

24、就本发明意义而言的相关性优选地理解为：场景在街道交通中以何种频率出现。例如，背光场景比飞机降落在街道上的场景更相关。相关性优选地还与街道交通相关的地区相关。例如，存在在德国相关、但在中国则不相关的场景。

25、就本发明意义而言的车辆环境优选地至少通过对于通过驾驶员辅助系统进行车辆引导相关的交通参与方和其他物体形成。特别地，车辆的环境包括场景和动态元素。场景优选地包括所有固定元素。

26、本发明基于使用真人来产生场景的方案，然而其中不需要在真实交通中进行测试行驶。

27、根据本发明，至少一个真实的驾驶员因此在虚拟环境或虚拟范围中分别移动车辆。通过本发明使场景的产生可以采用众包方案。一个或多个用户现在可以在模拟器处通过虚拟交通情况为其选择的交通参与方导航。由于在模拟虚拟交通情况中对一个或多个交通参与方以及其他任意机制的导航中的几乎无限的选项可能性，如在真实街道交通中那样，可以形成几乎无限大数量的不同场景。通过本发明根据预定义的标准来确认已知的或新的场景的出现。为此，对模拟过程和特别是借助其产生的模拟数据进行连续分析或监控。

28、在此，关于众包方案，可以利用人的游戏本能。因此，根据本发明的方法或者甚至相应的系统可以提供给用户。然后，所述用户可以在模拟交通中“娱乐”行驶。替代地，也可以为用户分配任务，例如，其应该在遵守交通规则的情况下尽快从地点a到达地点b，或者其必须收集一定物体。此外，用户在通过模拟交通导航时会分心，例如通过其必须执行一定语音输入等方式而分心。

29、在此，模拟中的物理现象对应于现实，以便产生尽可能真实的场景数据。这尤其在交通参与方和其周围的物理特性方面适用。穿行物体等是不可能的。特别优选地，多个用户在模拟交通中对多个交通参与方导航。

30、以这种方式产生的场景数据在该方法的一个有利的设计方案中已经被标记，特别是标记虚拟交通情况的物体。在模拟中，提供有关物体特性的信息，使得可以将信息与物体相关联。

31、这尤其是相对于来自真实测试运行的数据的优势，其中所有物体都必须被标记。所述标记通常非常耗费，因为其只能通过人来执行。

32、在该方法的另一有利的设计方案中，场景数据在提取时以所述场景数据能够用于模拟场景的方式优选借助于进行描述，或者作为osi数据输出。由此可以将场景数据直接继续用于模拟场景。

33、在该方法的另一有利的设计方案中，通过模拟的虚拟交通环境中的不同动作来激发用户进行活动。这种活动例如可以是其他交通参与方的模拟的行为。特别地，所述其他交通参与方可以表现为使得用户必须做出反应。在另一有利的设计方案中，所述方法还具有以下工作步骤：

34、根据预定义的标准求出所提取的场景数据的品质，其中所述品质优选地通过所基于的场景的危险性来表征。品质说明所基于的场景的质量。优选地，当品质达到中断条件时，输出所提取的场景数据。更优选地，经由第一或第二用户接口、特别是显示器将品质输出给用户。在此，中断条件优选地可以是计算出的直到碰撞时间点的持续时间或者碰撞概率。

35、在本发明的另一有利设计方案中，各所形成的场景越危险，特别是直到碰撞时间点的计算的持续时间越短，品质就越高。

36、在该方法的另一有利的设计方案中，根据出现的场景的品质为第一用户记入奖励，特别是虚拟奖励。由此，用户获得产生关键场景的动力。

37、在该方法的另一有利的设计方案中，使用交通流模型、特别是或eclipse sumo，特别是版本1.8.0来模拟虚拟交通情况。通过使用交通流模型可以产生特别真实的交通情况。

38、上述与本发明的第一方面相关的特征和优点也相应地适用于本发明的其他方面，反之亦然。

39、本发明的第二方面涉及一种用于测试车辆的驾驶员辅助系统的计算机实施的方法，具有以下工作步骤：

40、提供场景数据，所述场景数据表征车辆所在的场景并且所述场景具有多个其他交通参与方，其中借助于根据本发明的第一方面的用于产生场景数据的方法产生场景数据；

41、在所提供的场景数据上模拟车辆的虚拟环境；

42、经由接口将虚拟环境输出给驾驶员辅助系统；和

43、在车辆的虚拟环境中运行驾驶员辅助系统。

44、在用于测试驾驶员辅助系统的方法的另一有利的设计方案中，模拟驾驶员辅助系统。这意味着：根据“软件在环”概念，在模拟虚拟交通情况时，仅考虑或实施驾驶员辅助系统的软件或实际代码。由此可以在纯模拟中执行驾驶员辅助系统的测试。

45、在用于测试驾驶员辅助系统的方法的另一有利的设计方案中，在运行驾驶员辅助系统时，将与车辆的环境有关的数据馈送到驾驶员辅助系统中和/或基于车辆的环境激励驾驶员辅助系统、特别是其传感器。由此，可以在测试台上测试驾驶员辅助系统、特别是其软件或整个硬件。特别地，为此可以使用硬件在环方法。

46、本发明的第三方面涉及一种用于产生用于测试车辆的驾驶员辅助系统的场景数据的系统，具有：

47、用于模拟虚拟交通情况的机构，所述虚拟交通情况具有多个虚拟交通参与方，其中多个交通参与方中的至少一个第一交通参与方能够由第一用户控制，并且其中无法由用户控制的交通参与方尤其通过人工智能或基于逻辑来自动控制，其中在模拟时产生模拟数据；

48、特别是至少光学的第一用户接口，用于基于虚拟的交通情况将至少一个第一交通参与方的虚拟环境输出给第一用户；和

49、第二用户接口，用于检测第一用户的输入以控制第一交通参与方的虚拟环境中的至少一个第一交通参与方，其中用于模拟的机构还设计用于：在模拟虚拟的交通情况时考虑第一用户的检测到的输入和至少一个第一交通参与方与其虚拟环境的从中产生的交互；

50、用于对所产生的模拟数据检查如下场景的出现的机构：所述场景由至少一个第一交通参与方与其余环境的交互而形成，其中场景的出现通过模拟的测量变量的预定义的局势来表征，所述测量变量优选对应于基本机动；

51、用于当通过用于检查所产生的模拟数据的机构确认场景的出现时提取与场景相关的场景数据的机构；和

52、数据存储器，用于记录用于测试驾驶员辅助系统的场景数据。

53、就本发明意义而言的机构可以以硬件和/或软件方式来构成，并且特别地具有优选与存储和/或总线系统以数据或信号方式连接的、特别是数字的处理单元、特别是微处理器单元(cpu))和/或一个或多个程序或程序模块。在此，cpu可以构成用于：处理实施为存储在存储器系统中的程序的指令，以检测来自数据总线的输入信号和/或将输出信号输出给数据总线。存储系统可以具有一个或多个、特别是不同的存储介质，特别是光的、磁的、固态的和/或其他非易失性的介质。程序可以被创建为使得其体现或能够执行在此描述的方法，以至于cpu可以执行这种方法的步骤并且然后尤其可以产生场景。

54、本发明的第四方面涉及一种用于测试车辆的驾驶员辅助系统的系统，具有：

55、数据存储器，用于提供场景数据，所述场景数据表征车辆所在的场景并且所述场景具有多个其他交通参与方，其中借助于根据权利要求1至8中任一项所述的方法产生场景数据；

56、用于基于所述场景数据模拟车辆的虚拟环境的机构；和

57、接口，用于以如下方式将虚拟环境输出给驾驶员辅助系统：即驾驶员辅助系统可以在车辆的虚拟环境中基于模拟场景来运行。

58、本发明的另外的方面涉及一种计算机程序，其包含指令，当所述指令由计算机执行时，所述指令促使所述计算机执行根据本发明的第一或第二方面的方法。