Methoden und Ansätze für die Entwicklung und den Test prädiktiver Fahrzeugregelungsfunktionen

In dieser Arbeit werden das aktuelle Vorgehen und die Prozesse in der automobilen Produktentwicklung sowie die etablierten Methoden für die Entwicklung,
Verifikation und Validierung von Fahrzeugregelungsfunktionen analysiert. Dem wird eine Taxonomie und Analyse aktueller Serienanwendungen und Forschungskonzepte gegenüber gestellt. Ziel ist es, durch eine ganzheitliche Betrachtung die aktuellen Rahmenbedingungen und Herausforderungen bei der Entwicklung innovativer Funktionen für die Automatisierung der Fahraufgabe zu identifizieren. Auf dieser Grundlage wird ein neuartiges Konzept für die Entwicklung und den Test prädiktiver Fahrzeugregelungsfunktionen erarbeitet.
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Das Kernstück des entwickelten Konzepts stellt die Reactive-Replay Methode dar. Sie ermöglicht eine enge Verzahnung von Erprobungsfahrten in der realen Welt mit der Ausführung der entwickelten Fahrzeugfunktion innerhalb einer Simulationsumgebung. Die adaptive Wiedergabe von während der Erprobung aufgezeichneten Daten des fahrzeuginternen Kommunikationsnetzes ermöglicht einen nahtlosen Übergang von der realen Welt im Fahrzeug in die Simulation im Büro. Auf diese Weise können in der Realität aufgetretene Situationen und Szenarien detailliert und unter Laborbedingungen untersucht und für Tests wiederverwendet werden. Darüber hinaus ermöglicht dieser Ansatz eine effiziente Generierung valider Testszenarien, die durch ihre Vielfältigkeit und Varianz zu einer verbesserten Testabdeckung beitragen.
Um die entwickelte Methode systematisch in den produktiven Alltag der Funktionsentwicklung zu integrieren, wird ein schlankes, iteratives Vorgehen zur prozessualen Integration der Reactive-Replay Methode vorgeschlagen. Die Verifikation in der Simulationsumgebung wird so mit der Validierung in der Fahrzeugerprobung gekoppelt. Dies unterstützt die frühzeitige und durchgängige Qualitätsbewertung der entwickelten Fahrzeugfunktion. Weiter wird eine Methode zur kontinuierlichen Überprüfung von Anforderungen während der Simulationsausführung untersucht. Ein Ansatz zur effizienten Auswahl von Testszenarien auf Basis der innerhalb eines Szenarios erreichten Parameterüberdeckung rundet die Arbeit ab.

In this thesis the current procedure and processes in the automotive product development as well as the established methods for the development, verification and validation of automotive systems are analyzed. This is contrasted with a taxonomy and analysis of current series applications and research concepts. The aim is to identify the current requirements and challenges in the development of innovative functions for assisted and automated driving through a holistic view. On this basis a new concept for the development and test of predictive vehicle control functions is developed.
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As the core feature of this new concept, the Reactive-Replay method allows close interlinking of real-world trials with the execution of the developed vehicle function within a simulation environment. The adaptive replay of vehicle-internal communication data recorded during t enables a seamless transition from the real world to the simulation. In this way, situations and scenarios occurring in reality can be investigated in detail and under laboratory conditions and re-used for tests. In addition, the approach allows efficient generation of valid test scenarios that contribute to improved test coverage through their versatility and variance.
In order to integrate the developed method into the daily productive development activities, the Reactive-Replay based verification is coupled with the real world trials in a lean and iterative procedure. Furthermore, a method for the continuous verification of requirements during the simulation execution is examined. An approach for the efficient selection of test scenarios on the basis of parameter value coverage completes the work.