Bewertung von Fahrerassistenzsystemen im Umfeld des szenariobasierten Testens

Durch die steigende Automatisierung von Fahrerassistenzsystemen wird die Fahraufgabe zunehmend vom Fahrer auf das Fahrzeug übertragen. Das szenariobasierte Testen ist dabei ein vielversprechender Ansatz, mit dem die Sicherheit von Fahrerassistenzsystemen nachgewiesen werden kann. Bei der Verwendung des Ansatzes zur entwicklungsbegleitenden Bestimmung des Reifegrads eines Fahrerassistenzsystems ergibt sich allerdings eine Anzahl an Herausforderungen, die in der vorliegenden Dissertation herausgearbeitet werden.

Im Anschluss wird der Stand der Wissenschaft und Technik dargestellt, der für die Adressierung der Herausforderungen notwendig ist. ... mehrDer Fokus liegt dabei auf dem Testen von Fahrerassistenzsystemen während des Entwicklungsprozesses. In der Diskussion des Stands der Technik und Wissenschaft wird anschließend gezeigt, dass die aktuell vorhandenen Testmethoden in der Automobilindustrie nicht ausreichend sind um Fahrerassistenzsysteme in einem szenariobasierten Testkonzept entwicklungsbegleitend zu testen. Als eine zentrale Herausforderung wird herausgearbeitet, dass Szenarien durch die Variation verschiedener Parameter erzeugt werden, wodurch sowohl der zeitliche Ablauf des erzeugten Szenarios im Vorfeld unbekannt ist als auch neue Szenarien entstehen können.

Darauf aufbauend wird in dieser Dissertation ein Testkonzept entwickelt, mit dem Fahrerassistenzsysteme in Fahrszenarien bewertet werden können. Das Konzept ermöglicht es zu überprüfen, ob Systemanforderungen durch ein entwickeltes Fahrerassistenzsystem in unterschiedlichen Fahrszenarien erfüllt werden. Zusätzlich beinhaltet das Testkonzept eine Analyse der durchgeführten Fahrszenarien und deren Inhalt. Aus diesen Ergebnissen wird dann ein szenariospezifischer Reifegrad des Fahrerassistenzsystems bestimmt. Anschließend erfolgt eine prototypische Umsetzung in einer Software-in-the-Loop und Hardware-in-the-Loop Testumgebung. In der Software-in-the-Loop Testumgebung wird beispielsweise ein automatisiertes Notbremssystem in unterschiedlichen Fahrszenarien getestet.

Die Evaluation der prototypischen Umsetzung zeigt, dass das entwickelte Testkonzept grundsätzlich funktioniert und eine systemspezifische Bewertung von Fahrerassistenzsystemen in Fahrszenarien ermöglicht. Im Vergleich mit dem aktuellem Stand der Technik und Wissenschaft, können mit dem erarbeiteten Konzept darüber hinaus auch die Kosten für die Testerstellung und Testdurchführung reduziert werden.

Due to the ongoing automation of driver assistance systems (DAS), the driving task is increasingly being transferred from the driver to the vehicle. In this context, scenario-based testing is a promising approach to prove the safety of DAS. However, when utilizing this approach to determine the level of maturity of a DAS during the product development, a number of challenges arises that are elaborated in this dissertation.

The state of the art necessary to address these challenges is then presented. The focus of the state of the art is on testing DAS during the development process. ... mehrIn the discussion of the state of the, it is then shown that the currently available test methods in the automotive industry are not sufficient to test DAS in a scenario-based test concept accompanying the product development. As a key challenge, it is elaborated that scenarios are generated by varying different parameters, which means that both the temporal sequence of the generated scenario is unknown in advance and previously unknown scenarios can emerge.

Based on this, a test concept is developed that can be used to evaluate DAS in driving scenarios. The concept enables the verification whether system requirements are fulfilled by a developed DAS in different driving scenarios. Additionally, the test concept includes an analysis of the driving scenarios executed and their content. These results are then used to determine a scenario-specific maturity level of the tested DAS. This is followed by a prototypical implementation in a software-in-the-loop and hardware-in-the-loop test environment. In the software-in-the-loop test environment, for example, an automated emergency braking system is tested in different driving scenarios.

The evaluation of the prototypical implementation shows that the developed test concept is fundamentally functional and enables a system-specific evaluation of DAS in driving scenarios. In comparison with the current state of the art, the developed concept can also reduce the costs for test generation and test execution.