Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWMSeit vielen Jahren beschäftigen wir uns mit der Entwicklung von Methoden zur Analyse von geo-referenzierten Daten und unterstützen und verbessern damit die virtuelle Entwicklung, Erprobung und Absicherung von Fahrzeugsystemen. Vor dem Hintergrund einer stetig steigenden Komplexität der in Fahrzeugen eingesetzten Assistenz- und Automatisierungsfunktionen kommen klassische Erprobungs- und Auslegungsverfahren zunehmend an ihre Grenzen, virtuelle Ansätze, simulationsgestützte Methoden und Szenarien-basierte Absicherung gewinnen gleichermaßen zunehmend an Bedeutung und sind aus dem modernen Entwicklungsprozess schon heute nicht mehr wegzudenken.
Links: Luftbild einer automobilen Teststrecke Mitte: Dreidimensionale Rohdaten-Punktwolke Rechts: Virtuelle 3D Szene der Teststrecke
© Fraunhofer ITWM
Virtuelle Umgebungen zum Entwickeln, Erproben und Absichern von autonomen Fahrzeugfunktionen
VMC® Road & Scene-Generator
Effiziente Simulation erfordert realistische virtuelle Umgebungen
Aktuelle Ansätze zur Generierung von digitalen Umgebungsdaten für die Simulation versagen oft bei der Wiedergabe der Variabilität und Heterogenität der „echten“ Welt. Reale Assistenzsysteme müssen allerdings in der Lage sein, in jeder Situation einen sicheren Fahrzustand zu gewährleisten. Dies gilt es bereits früh im Entwicklungsprozess zu berücksichtigen und in die Simulation zu integrieren.
Das bei uns am Fraunhofer ITWM entwickelte Softwarepaket »VMC® Road & Scene-Generator« ermöglicht die virtuelle Entwicklung und Erprobung von Automatisierungssystemen auf Basis realer Umgebungsdaten – als Teil der Software-Suite VMC® Virtuelle Messkampagne.
Mehrstufige Generierung von Umgebungsmodellen
In Abhängigkeit von Anforderungen und Anwendungsfall bietet VMC® Road & Scene-Generator verschiedene Auflösungsstufen und Detaillierungsgrade.
Im Mittelpunkt steht dabei die Generierung von Umgebungsmodellen als digitales Abbild von realen, öffentlichen Straßen oder Testgeländen auf Basis von hochgenauen Messdaten, wie sie bspw. bei Vermessungen des institutseigenen Messfahrzeugs REDAR (und optional zusätzlicher Drohne) entstehen. Die Verarbeitung dieser Daten mit dem VMC® Road & Scene-Generator bietet folgende Vorteile:
- Millimetergenaue Erfassung der Umgebung mittels Laserscanner und Farbbildkameras
- Untergrundmodelle und Anregungen für die Systemsimulation und Fahrsimulatoren
- Digitales Kartenmaterial
- Fotorealistische 3D Repräsentationen für moderne Grafik-Engines
Aber auch ohne hochgenaue Messdaten kann der VMC® Road & Scene-Generator wirklichkeitsnahe Umgebungen generieren und damit einen Beitrag zur simulationsgestützten Fahrzeugentwicklung leisten. Hier bieten sich folgende Optionen:
1. Abstrakte Eingangsinformationen, wie etwa die semantische Beschreibung von Verkehrsnetzwerken, können schnell und global verfügbar aus der VMC®-Datenbank als Basis für die Simulation bereitgestellt werden
2. Komplexe, detaillierte und realitätsnahe dreidimensionale Szenen für die Simulation von Sensorik (Kamera, LiDAR, Radar, …) und Assistenzsystemen, können aus der Fusion verschiedener verfügbaren Datenquellen zusätzlich generiert werden
Durch den Einsatz des VMC® Road & Scene-Generators entstehen so virtuelle Welten, die für jeden Anwendungsfall die optimale Kombination aus Variabilität, Realitätsgrad und Aufwand bereitstellen.
Digitaler Zwilling von Testgeländen
Beispielhaft für einen möglichen Anwendungsfall des VMC® Road & Scene-Generators können Sie in der Web-Demo das Automotive Testcenter Pferdsfeldder TRIWO interaktiv erleben.
Eine automatisierte Prozessierung der eingemessenen Daten (REDAR-Daten und Drohnendaten) ermöglicht es uns, reale Umgebungen zu erfassen und daraus eine digitale Version als 3D-Umgebung zu generieren. Die so generierte virtuelle Welt hat im Streckenbereich eine sehr gute Passung zum Oberflächenmodell und lässt Fahrerinnen und Fahrer im Fahrsimulator RODOS in die Welt eintauchen.
Mit den Tasten W,A,S,D oder den Pfeiltasten können Sie die Fahrtrichtung bestimmen.
Mit der Shifttaste können Sie Beschleunigen, mit Strg/Ctrl könne Sie das Tempo verlangsamen.
Mit der rechten Maustaste können Sie sich umschauen.