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Fahrerassistenzsysteme Systemsimulation zur Entwicklung ... · No System Fail LDW VehicleSpeed...
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1 © 2013 The MathWorks, Inc.
Fahrerassistenzsysteme – Systemsimulation zur
Entwicklung und Absicherung eines
Spurhalteassistenten
Guido Sandmann, Manager Industry Marketing, EMEA
MathWorks Germany
Marco Roggero Application Engineer,
MathWorks Germany
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Einführung & Motivation
Aktive Sicherheitssysteme müssen auch in schwierigen Umgebungen
robust und deterministisch arbeiten
Das Testen solcher Systeme in realen Verkehrssituationen kann gefährlich
werden und zu ernshaften Schäden führen
Beispiel Spurhalteassistent:
– Was passiert, falls die Fahrbahnmarkierungen nicht eindeutig sind?
– Wie verhält sich ein Video-basiertes System unter wechselnden Lichtbedingungen?
– …
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Einführung & Motivation
http://www.stern.de/tv/sterntv/stern-tv-rtl-mercedes-s-
klasse-panne-bei-crash-test-549644.html
Demonstration von
BAS Plus & Distronic Plus
von Mercedes
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Entwicklung & Validierung der Funktionalität eines
aktiven Sicherheitssystems mit Model-Based Design
&
Erhöhung der Robustheit durch System Level Simulation
Was sollen Sie aus diesem Vortrag mitnehmen
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Was sind Aktive Sicherheitssysteme?
From Advance Driver Assistance Systems Market,
Drivers, Functions , Continental AG, KSAE 2011
Adaptive cruise
control + Stop&Go
Forward collision
warning
Emergency brake
assist
Advanced
emergency braking
system
Traffic signal
recognition
Intelligent headlamp
control
Lane change assist
Back-up aid
Lane departure
warning
Lane keeping
system
Blind spot detection
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Sicherheitssysteme, die vor einem möglichen Unfall aktiv sind
Wissen über den Zustand des Fahrzeuges und seiner Umgebung verwenden,
um Unfälle ganz zu vermeiden oder Auswirkungen zu minimieren
Interpretieren Signale von Sensoren, um zu entscheiden, wie der Fahrer bei der
Kontrolle über das Fahrzeug unterstützt werden kann.
Was sind Aktive Sicherheitssysteme?
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Trends bei Aktiven Sicherheitssystemen
Regulierung fördert Verbreitung
Heute sehen viele OEMs aktive Sicherheitssysteme als Marketingwerkzeug: – Alleinstellungsmerkmale
– Markenbewusstsein (“Brand Awareness”)
Verschiedene Systeme werden Gegenstand von Regulierungen – Bremsassistenten
– Kollisionswarnsysteme
– Spurhaltesysteme
In Europa: seit Nov. 2013 für Busse und LKW (> 3.5t)
In Europe: von Nov. 2015 für alle neu zugelassenen Fahrzeuge
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Beispiel: Spurhalteassistent
Erkennt das Verlassen eines
Fahrstreifens
Warnt den Fahrer oder lenkt aktiv das
Fahrzeug zurück in die Spur
Vision algorithm for lane
detection
Control algorithm for
steering input
Vision Algorithmus
zur Spurerkennung
Control System für
den Lenkeingriff
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
Ein Multi-Domänen Problem
Vision Control
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
Ein Multi-Domänen Problem
Vision Control
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
Anforderungen
Bildverarbeitung
Design
Verifikation
Simulation am PC
▼
Fahrzeug-Test
Regelalgorithmen
Design
Verifikation
Simulation am PC
Verwendung von
Fahrdynamik-S/W
Integration
Closed-loop Simulation
Implementierung
Code Generierung
Bild- & Signaldatenverarbeitung
Regelalgorithmenentwicklung
Integration
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
Bild- & Signaldatenverarbeitung
MATLAB basierter Workflow
– Leistungsfähige Entwicklungsumgebung für
Bild- & Signaldatenverarbeitung
– Pixel level, 2D, 3D Visualisierung
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
Bild- & Signaldatenverarbeitung
MATLAB basierter Workflow
– Leistungsfähige Entwicklungsumgebung für
Bild- & Signaldatenverarbeitung
– Pixel level, 2D, 3D Visualisierung
– Modellierung und Simulation kompletter
Radarsysteme
time
delay b
ea
t fr
eq
ue
ncy
fre
qu
en
cy
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
Anforderungen
Bildverarbeitung
Design
Verifikation
Simulation am PC
▼
Fahrzeug-Test
Regelalgorithmen
Design
Verifikation
Simulation am PC
Verwendung von
Fahrdynamik-S/W
Integration
Closed-loop Simulation
Implementierung
Code Generierung
Bild- & Signaldatenverarbeitung
Regelalgorithmenentwicklung
Integration
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
Der Regelalgorithmus
Teilkomponente: Betriebsmodus (Control Mode)
– Problem:
Entwicklung einer übergeordneten Regelung, die den Betriebsmodus basierend auf
Eingangsignale wie:
SystemOff, SystemReady, SystemOn etc.
– Lösung:
Verwendung von Stateflow um einen event-basierten Regler zu modellieren
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
Der Regelalgorithmus
Teilkomponente: Betriebsmodus (Control Mode)
System Ready
System On
System Off
LDW LKS Not Active
Active
Engine On Engine Off || System Fail
SystemSW == On System SW== Off
No System Fail
DriverSelection == LKS LDW
VehicleSpeed
LaneValidity
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
Der Regelalgorithmus
Teilkomponente: Betriebsmodus (Control Mode)
System Off
LDW LKS Not Active
Active
No System Fail
LDW
VehicleSpeed
LaneValidity
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
Anforderungen
Bildverarbeitung
Design
Verifikation
Simulation am PC
▼
Fahrzeug-Test
Regelalgorithmen
Design
Verifikation
Simulation am PC
Verwendung von
Fahrdynamik-S/W
Integration
Closed-loop Simulation
Implementierung
Code Generierung
Bild- & Signaldatenverarbeitung
Regelalgorithmenentwicklung
Integration
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
Die Herausforderung: Simulation mit Umgebungsverhalten
Bild- &
Signaldaten-
verarbeitung
Regel-
Algorithmen
?
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
System Level Simulation
Closed-loop Testmodell für System Level Validierung
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
System Level Simulation
Closed-loop Testmodell für System Level Validierung
Control Alorithm
(Model Reference Block)
Vision Algorithm
(MATLAB Block)
Vehicle
Dynamics
Model
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
System Level Simulation
Closed-loop Testmodell für System Level Validierung
PreScan
Vehicle
Dynamics
Model
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Entwicklung eines Aktiven Sicherheitssystems
System Level Simulation
Closed-loop Testmodell für System Level Validierung
PreScan
Vehicle
Dynamics
Model
z.B. PreScan von TASS
• 3D Umgebungsmodellierung
• Sensor- und Fahrzeugmodelle
• Gebäude, Straßenmodelle
• Wetter, Licht, Staßenbedingungen
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Zusammenfassung
Aktive Sicherheitssysteme sind ein wichtiges Wachstumssegment in der
Automobilindustrie
MathWorks bietet mit MATLAB und Simulink eine integrierte Multi-
Domänen-Plattform für Entwicklung & Simulation:
– Bild- und Signaldatenverarbeitung
– Entwicklung von Regelalgorithmen
– System Level Simulation
Offene Schnittstellen erlauben es Drittanbieterlösungen einzubinden, die
die Lösungen von MathWorks erweitern
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