Foto der realen Szene (Trippstadter Straße - Kaiserslautern).

Geo-referenzierter 3D-Laserscan der Umgebung.

Automatische Einfärbung der Laserscannerdaten

Automatische semantische Segmentierung und Klassifikation der Laserscannerdaten

Virtuelle Umgebungen zum Entwickeln, Erproben und Absichern von autonomen Fahrzeugfunktionen

VMC® Road-and-Scene-Generator

Seit vielen Jahren beschäftigen wir uns mit der statistischen Analyse von geo-referenzierten Daten und unterstützen und verbessern damit die virtuelle Erprobung und Auslegung von Fahrzeugen. Vor dem Hintergrund einer stetig steigenden Komplexität der in Fahrzeugen eingesetzten Assistenz- und Automatisierungsfunktionen kommen klassische Erprobungs- und Auslegungsverfahren zunehmend an ihre Grenzen.

Aktuelle Ansätze, etwa zur Beschreibung der Logik eines Straßennetzes, versagen oft bei der Erfassung komplexer Randfälle, wie sie in der Realität allgegenwärtig sind. Darunter fallen z.B. unvollständige Fahrbahnmarkierungen oder schadhafter Asphalt. Reale Assistenzsysteme müssen allerdings in der Lage sein, auch bei einer fehlenden Fahrbahnmarkierung einen sicheren Fahrzustand zu erreichen. Dies gilt es bereits früh im Entwicklungsprozess zu berücksichtigen.

Das derzeit bei uns am Fraunhofer ITWM entwickelte Softwarepaket VMC® Road-and-Scene Generator ermöglicht die virtuelle Entwicklung und Erprobung von Automatisierungssystemen auf Basis realer Umgebungsdaten – als Teil der Software-Suite VMC® Virtuelle Messkampagne.
 

Der Prozess funktioniert dabei folgendermaßen:

  • Zuerst wenden wir statistische Methoden und Analysewerkzeuge an, um ein repräsentatives Gebiet zu bestimmen – bezüglich ausgewählter Kriterien wie z.B. bestimmter Steigungscharateristiken.
  • Diese erfassen wir dann mit dem institutseigenen Messfahrzeug REDAR als 3D-Punktwolke.
  • Die so erhobenen Messdaten analysieren, segmentieren und klassifizieren wir anschließend mit Techniken des Maschinellen Lernens (ML).
  • Aus den Messdaten werden automatisch relevante Objekte wie z.B. Fahrzeuge, Fahrspuren, Fahrbahnmarkierungen, Gebäude, etc. identifiziert.
  • Diese Informationen liefern den entscheidenden Beitrag zu einer exakten Sensorsimulation, da für jedes Objekt und für jeden Messpunkt weitere Attribute zur Verfügung stehen – wie z.B. Materialeigenschaften, Reflektions- und Absorptionseigenschaften für unterschiedliche elektromagnetische Wellenlängen etc.

Die Datenanalyse und Klassifikation läuft weitestgehend automatisiert ab, wodurch der Gesamtprozess hoch effizient wird.

 

Umgebungsdaten im OpenDrive®-Format und erweiterte Infos

Abgesehen von diesem Vorgehen besteht im Rahmen des Road and Scene Generators die Möglichkeit, ausschließlich auf Basis der VMC® eigenen geo-referenzierten Datenbank für einzelne Routen in einer bestimmten Region Umgebungsdaten im OpenDrive®-Format zu generieren und zu exportieren – dies kann ohne irgendeine zusätzliche Messung erfolgen.

Zudem bietet VMC® dann die Option, so exportierte Strecken mit weiteren Informationen anzureichern, wie z.B. Rauigkeitsdaten, Verkehrsinformationen oder auch fahrer-, fahrzeug- und verkehrsabhängige Geschwindigkeitsprofile. Diese Daten werden dann beispielsweise als Eingang für Prüfstände oder andere HiL-Szenarios und -Tests eingesetzt.