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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?

– …

3

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

http://openclipart.org/people/netalloy/Steering-wheel2.svg

http://openclipart.org/people/molumen/molumen_chassis.svg

http://openclipart.org/people/J_Alves/1341976076.svg

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Ein Multi-Domänen Problem

Vision Control




11


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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MATLAB basierter Workflow

– Leistungsfähige Entwicklungsumgebung für


– Pixel level, 2D, 3D Visualisierung

13



MATLAB basierter Workflow

– Leistungsfähige Entwicklungsumgebung für


– 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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15


Anforderungen

Bildverarbeitung

Design

Verifikation

Simulation am PC

▼

Fahrzeug-Test

Regelalgorithmen

Design

Verifikation

Simulation am PC

Verwendung von

Fahrdynamik-S/W

Integration


Implementierung

Code Generierung



Integration

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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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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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System Off

LDW LKS Not Active

Active

No System Fail

LDW

VehicleSpeed

LaneValidity

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Anforderungen

Bildverarbeitung

Design

Verifikation

Simulation am PC

▼

Fahrzeug-Test

Regelalgorithmen

Design

Verifikation

Simulation am PC

Verwendung von

Fahrdynamik-S/W

Integration


Implementierung

Code Generierung



Integration

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Die Herausforderung: Simulation mit Umgebungsverhalten

Bild- &

Signaldaten-

verarbeitung

Regel-

Algorithmen

?




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System Level Simulation

Closed-loop Testmodell für System Level Validierung

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Control Alorithm

(Model Reference Block)

Vision Algorithm

(MATLAB Block)

Vehicle

Dynamics

Model

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PreScan

Vehicle

Dynamics

Model

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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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