Hardware-in-the-Loop (HIL) für Low-speed automated driving

Erfahren Sie, wie wir Herausforderungen bei der Softwareentwicklung und Validierung für automatisierte Maschinen dank unserem LSAD HIL effektiv lösen. Mit virtuellen Testszenarien, realitätsnahen Simulationen und umfassenden Testmöglichkeiten sorgt unser System für eine beschleunigte Entwicklung, mehr Sicherheit und bessere Software. Tauchen Sie ein in die Zukunft des effizienten Testings in der Welt des Low Speed Automated Driving.

Der eine oder andere kennt die Situation bestimmt: Ich möchte Software für eine automatisierte Maschine testen. Ich lade die neueste Software auf die Maschine, mache einen Check in der Werkstatt. Alles funktioniert wie gewollt. Nun geht es ans Testen von komplexeren Situationen. Ich fahre die Maschine also auf das Testgelände, das sich direkt neben der Firma befindet. Es handelt sich um eine Sackgasse, weshalb ich ungestört testen kann. Für meinen Test brauche ich zwei geparkte Fahrzeuge und einen Radfahrer, der von links kommend hinter den gepartken Fahrzeugen auf Kollisionskurs zu meiner Maschine auf die Fahrbahn fährt. Gleichzeitig benötige ich einen Fussgänger, der etwas weiter vorne über einen aufgemalten Zebrastreifen geht. Glücklicherweise haben die Praktikanten gerade Zeit und spielen mit. Jetzt fehlt nur noch etwas Nebel, um die Sicht zu verschlechtern. Dann muss ich noch den Ausfall des Radarsystems wegen Verschmutzung simulieren. Für die Testwiederholung bei Dunkelheit bleiben alle bis nach Sonnenuntergang. Plötzlich tritt ein Fehler in der Software auf. Die Aktion wird abgebrochen, um sämtliche Tests in der Folgewoche zu widerholen.

Klingt das aufwändig und kostspielig? Das ist es auch. Dazu kommt noch, dass das geschilderte Testszenario sehr willkürlich ist und damit kaum replizierbar. Noch schwieriger wird das Ganze, wenn der einzige Prototyp auf einer Messe ausgestellt wird oder das Fahrwerk umgebaut wird. Schon steht die Entwicklung still.

Wie kann ich nun die Softwareentwicklung und vor allem die Software-Validierung unabhängig vom Prototyp voran treiben, ohne technische Risiken einzugehen?

Eine mögliche Lösung ist der LSAD HIL von Durot Electric. Der LSAD HIL bietet eine einfache Möglichkeit, die funktionalen Anforderungen für LSAD Systeme virtuell zu Testen. Für die unterschiedlichen funktionalen Anforderungen, die sich an der ISO 22737 Norm für Intelligente Transport Systeme (Low-speed automated driving) orientieren, werden in die entsprechenden Test-Szenarien erstellt. Die in den Test-Szenarien konfigurierten Objekte und Sensoren werden zur Laufzeit der Simulation auf das HIL Simulations-Interface gemappt und können so das Controller Interface des “System under Test” stimulieren. Der Algorithmus kann somit bereits zu einem frühen Zeitpunkt der Entwicklung entsprechend den normativen Anforderungen geprüft werden. Fehler werden ebenfalls frühzeitig erkannt und lassen sich einfacher beheben. Weiter ist der LSAD HIL in der Lage, automatisierte Tests durchzuführen und die Reaktionen der Applikations-Software sowie die Testresultate in einem detaillierten Testreport bereitzustellen.

Durch die Stimulation und Simulation vom LSAD HIL und den Control Systems lassen sich neben den Softwarefunktionen auch die I/O-Konfigurationen des System testen. Dies erleichtert die Inbetriebnahme am Live System und verkürzt die Fehlersuche an der Hardware. Funktionserweiterungen oder Hotfixes können mit den LASD HIL, dank der Wiederverwendbarkeit der Testfälle schnell und unkompliziert überprüft werden, bevor diese auf dem LSAD System getestet werden müssen. Über das Simulation Interface lassen sich die Daten aus der Simulations-Umgebung zur Laufzeit manipulieren. Das LSAD HIL Stimulation Interface wiederum ermöglicht ebenfalls die Manipulation der I/O-Signale, bevor diese an das Control System weitergeleitet werden. Durch den Aufbau des LSAD HIL, können Fehler in Objekt- oder Sensordaten (Simulation) sowie in der Datenübertragen (Stimulation) erzeugt werden. Recorder Daten oder Trace Aufzeichnungen finden mit dem Stimulations-Interface des LSAD HIL für beliebige Wiederholungen von virtuelle Testfahrten Verwendung.

Nachfolgend einige Vorteile unseres LSAD HIL:

• Für die Tests ist kein Prototyp erforderlich. Dies spart Kosten.
• Potenziell gefährliche Situationen können vermieden werden. Dies erhöht die Sicherheit der Mitarbeitenden.
• Tests sind noch vor der Existenz eines Prototypen möglich. Dies verkürzt die Timeto Market, da Unvorhergesehenem vorgebeugt wird.
• Es kann beliebig oft getestet werden, unabhängig von der Verfügbarkeit des Prototyps. Dies erhöht die Softwarequalität.
• Es können beliebige Umwelteinflüsse simuliert werden, was die Softwarestabilität erhöht.
• Alle Tests können zum Nachweis der Sicherheit dokumentiert werden. Dies reduziert den Aufwand für die Erstellung des Safety Case.
• Alle Tests können wiederverwendet werden. Somit wird für jeden Softwarestand eine hohe Testtiefe erreicht, noch bevor die Software zum ersten Mal auf dem Prototyp in Betrieb genommen wird.

• Beschreibung ISO 22737
  • LSAD Low-speed automated driving, Intelligente Transport Systeme oder LSAD-Systeme sind Systeme für automatisiertes Fahren (SAE Level 4) mit niedriger Geschwindigkeit (bis 32 km/h), auf vordefinierten Strecken. Im Gegensatz zu voll autonomen Systemen steht die Trajektorie, die vor Beginn einer Fahrt definiert wird. Diese Strecke ist die vom LSAD-System angetriebenen Fahrzeug, die von einem Ausgangspunkt zu einem (oder mehreren) Ziel(en) zurückgelegt werden soll.

• Warum ziehen wir ISO 22737 heran?
  • ISO 22737 beinhaltet Anforderungen für den Bereich Betriebsdesign, System Anforderungen, Mindestleistungsanforderungen sowie Anforderungen für Leistungs- und Testverfahren. Die ISO-Norm spezifiziert keine Sensortechnologie, die in Fahrzeugen vorhanden ist, die von LSAD-Systemen angetrieben wird.
  • Ein wesentlicher Bestandteil der Norn bilden die darin definierten Gefahrensituationen, bei denen die Position, Ausrichtung und Bewegung eines Hindernisses (z. B. Fahrradfahrer, Fußgänger, andere Fahrzeuge usw.) relativ zur Ausrichtung und Bewegung des vom LSAD-System angetriebenen Fahrzeugs, zu einer unmittelbar bevorstehenden Kollision führen kann. Die Norm legt weiter einen sehr starken Fokus auf ungeschützte Verkehrsteilnehmer, deren Schutz und somit die Funktionale Sicherheit von LSAD Systemen.