Vorstellung der Fahrsimulatoren und der Fahrsimulationssoftware des DLR sowie deren Einsatzmöglichkeiten

Stöbe, Markus

Institute of Transport Research:Publications

Die Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 1Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneDie Fahrsimulation des DLRFunktionen und AnwendungsmöglichkeitenDipl.-Inform. Markus StöbeDLR, Institut für Verkehrsführung und FahrzeugsteuerungDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 2Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneViewcar - Den Fahrer verstehenDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 3Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneFASCarBewertung neuer Fahrerassistenzfunktionen und MMI-Konzepte im realen StraßenverkehrAktive Steuereingriffe in   Gas/Bremse/LenkungFlexibel konfigurierbare haptische, akustische und visuelle RückmeldungenErfassung und Speicherung von Fahrzeug-, Fahrer- und Umweltparametern Die Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 4Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneForschungsinfrastruktur Bereich Automotive ExperimentalsystemDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 5Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneForschungsinfrastruktur Bereich Automotive Virtual Reality LaborProjektorenSpiegelKontrollpultLeinwandHeadtrackerDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 6Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneForschungsinfrastruktur Bereich Automotive Dynamischer FahrsimulatorDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 7Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneForschungsinfrastruktur Bereich Automotive Dynamischer FahrsimulatorDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 8Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneBasisfunktionen der Simulationsind in allen Simulatoren verfügbarWeitreichend konfigurierbare Grafikdarstellung (FOV, Aspect Ratio, Blickrichtung, Spiegelung, PIP, HUD etc.)Realer CAN-BusVerkehrssimulation mit bis zu 50 autonomen TeilnehmernRealistische Fahrdynamik (Carsim)Geräuschsimulation inkl. ortbaren Klangquellen (Autos, virt. Beifahrer,...)Zeitsynchrone DatenaufzeichnungRecord-/Replay-Möglichkeit mit frei beweglicher virtueller KameraEin Szenario läuft ohne Änderungen in allen SimulatorenDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 9Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneAufbau der Simulations-SoftwareDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 10Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneStreckengenerierungEinfache Generierung von Strecken und LandschaftenMehrfache LOD-Stufen werden automatisch erzeugtReale Streckenverläufe können nachgebildet werdenHäuser, Schilder, Randbebauung wie Büsche oder Bäume können bequem platziert werdenTeile der Strecke können als Kachel bzw. Gruppe gespeichert und wiederverwendet werdenErzeugt Grafik (OpenFlight) und logische Streckenbeschreibung für Traffic-ModulDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 11Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneVerkehrssimulationBis zu 50 Fahrzeuge können per Script gesteuert werdenJedes Script besteht aus einer oder mehreren Aktionen mit separaten Start- und EndbedingungenMehrere Aktionen können zeitgleich ablaufenTrigger können unter anderem durch Position eines Fahrzeugs, Zeitpunkt in der Simulation, Abstand zu einem Objekt seinAktionen können manuell angewählt werdenUmfangreiche Datenaufzeichnung in CSV-DateienEmpfangen und Senden von UDP-Nachrichten möglichMehrfach verwendbare Bausteine programmierbarDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 12Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneiScriptProgrammierhilfe für SzenarienLiest Streckendaten einErmöglicht visuelle bzw. GUI-basierte Erstellung von ScriptenHäufig benutzte Blöcke sind per Mausclick verfügbarZufälliger Verkehr mit definierter Stärke„Hauptakteure“ mit definierte FahrtrouteDrängler von hintenSprachausgabenDatenaufzeichnung starten/stoppenDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 13Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneGeräuschsimulation, 3D-Sound und SprachausgabeRealistische Motorgeräusche durch Tonmatrix-System von VrtainmentDarstellbar sindMotorlastDrehzahlRollgeräuscheWindFahrbahnuntergrund (auf oder neben der Straße)3D-Sound für umgebende Fahrzeuge inkl. DopplereffektAuch fürWarntöne (Nagelbandrattern) undSprachausgaben (virt. Beifahrer, Kinder auf Rücksitz) geeignetDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 14Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneFahrdynamik CarsimRealistische FahrdynamikWeitreichend konfigurierbare FahrzeugparameterParameter können von außen zur Laufzeit verändert werden, z.B. fürWindböenPlatzende ReifenFahrbahnbeschaffenheitKundenspezifische Fahrdynamikmodelle können eingelesen werdenEinfaches Umschalten zwischen ModellenSteuerung des Fahrzeugs auch automatisierbarDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 15Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneBildgenerator optional mit StereoprojektionUmfangreich konfigurierbarStereosicht und Headtracking möglichFrei bewegliche KameraSpecial-EffectsNebelHead-Up-DisplayBild im BildPartikeleffekte (in Arbeit)Video-Texturen z.B. für virtuelle Instrumente (in Arbeit)Die Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 16Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneiObjects und virtuelles CockpitScript-gesteuerte Generierung virtueller MultifunktionsanzeigenEinfachere Gestaltung der Cockpits mittels CoEdit möglich (in Arbeit)Ein- und Ausgaben von/zur Simulation möglich, dadurch können bedienbare Cockpits gestaltet werdenEinbindung in Simulation über Displays im Simulator oder als Videotextur im VR-Labor (in Arbeit)Virtuelles Cockpit im VR-Labor kann während der Fahrt geändert werdenDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 17Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneAnbindung realer oder simulierter FASüber CAN-Bus oder EthernetCAN-Bus-Simulation über CANoEAnbindung von FAS möglich alsMatlab/Simulink-ModellXPC-Target-BoxAutoboxSeriengerätAnbindung sowohl über CAN als auch über Ethernet (TCP oder UDP) möglichZukünftige Bussysteme wieFlexray können leicht integriert werdenDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 18Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneUmweltanalyseLogische Darstellung dersimulierten WeltInformationen über Umwelt vorhanden, z.B.Spurbreite, -begrenzungenKurvenradienAndere VerkehrsteilnehmerPosition von SchildernZentraler Ort um Sensoren zu simulieren und zu visualisierenSituationsanalyse möglichDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 19Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneRecord-ReplayAufzeichnung einer Probandenfahrt inkl. aller autonomer VerkehrsteilnehmerAbspielen mit frei wählbarer KamerapositionVorwärts, rückwärts, schneller oder langsamer abspielbarVerwaltung aller Fahrten in einer DatenbankNutzeranonymisierungVideo-Export möglichZur Anzeige wird der QuickTime™ Dekompressor „YUV420 codec“ benötigt.Die Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 20Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneDatenaufzeichnung, Facelab und PhysioAufzeichnung erfolgt als CSV-DateiDaten ausFahrdynamikVerkehrssimulationCAN-BusVirtueller SensorenFacelab (momentan nur HMI-Lab)Physiologie-Messsystem... können zeitsynchron aufgezeichnet werdenTimestamp wird auch in Videoaufzeichnung erfasstDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 21Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneBeispiele für bisher prototypisch untersuchte FahrerassistenzsystemeLängsführungHeadup-Display zur Darstellung der Time-To-CollisionAkustische Warnung bei zu dichtem AuffahrenHaptische Warnung durch BremsruckAktiver Bremseingriff bei zu dichtem AuffahrenACCQuerführungHeadup-Display zur Darstellung der LateralpositionAkustische Warnung beim Verlassen der FahrspurAktiver LenkeingriffDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 22Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneBeispiele für VersucheInternVerhalten an Kreuzungen (Viewcar & VR-Labor)Verhalten bei Kurvenfahrten ExternLängsführung mit und ohne AssistenzQuerführung mit und ohne AssistenzAbwehrhandlungenPhase I: Wie regiert der Mensch bei einem UnfallPhase II: Hilft ein Assistent, Unfälle zu vermeiden?Phase III: Adaptiert der Mensch sein Verhalten durch einen Assistenten?Auswirkungen verschiedener Verkehrszustände auf den FahrerDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 23Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneGefühlte RealitätWas macht eine Simulation realistisch?Gute GrafikHoher Immersionsgrad, großes Field-of-ViewEffekte wie Blendung, Nebel, RegenHöhenprofil der LandschaftGuter GeschwindigkeitseindruckRealistische TonsimulationMotorengeräuscheUmgebungsgeräuschePassende Haptik / KinästhetikGeschwindigkeitsabhängige Lenkkraftsimulation mit Simulation von FahrbahnunebenheitenMotion Cueing mit geringen VerzögerungenVibrationen des FahrzeugsRealistische FahrdynamikDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 24Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneGefühlte RealitätAktueller StandGute GrafikHoher Immersionsgrad, großes Field-of-ViewEffekte wie Blendung, Nebel, RegenHöhenprofil der LandschaftGuter GeschwindigkeitseindruckRealistische TonsimulationMotorengeräuscheUmgebungsgeräuschePassende Haptik / KinästhetikGeschwindigkeitsabhängige Lenkkraftsimulation mit Simulation von FahrbahnunebenheitenMotion Cueing mit geringen VerzögerungenVibrationen des FahrzeugsRealistische FahrdynamikDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 25Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneGefühlte RealitätAusblickEffekte wie Blendung, Nebel, RegenNebel vorhandenBeleuchtungseffekte in ArbeitHöhenprofil der LandschaftNeue Traffic-Simulation notwendigSuche nach Alternativen läuftMotion Cueing mit geringen VerzögerungenStandard Motion Cueing Filter implementiertGetunte Einstellungen für Autobahn, Stadt, LandstraßeEigener Filter in ArbeitZiel: Dynamischer Wechsel zwischen EinstellungenRealistische FahrdynamikMomentan noch Defizite bei langsamen KurvenfahrtenÜberarbeitung der Parametrisierung in ArbeitDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 26Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneGefühlte RealitätGeplante ErweiterungenSimWorldErweiterung der Simulation um Umweltsimulation um z.B.Thermische EigenschaftenReflexionseigenschaften (Licht, Radar, ...)Reibwerte der StraßeAutomatisierte Erzeugung von 3D-Landschaften und Umwelt-Datenbasen aus GIS-Daten und FlugaufnahmenAktive AktuatorikAktives Bremspedal ist vorhandenAktives Gaspedal geplantDie Fahrsimulation des DLR > 30. November 2006 > Folie 27Institut für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneZusammenfassung:Der Simulator ist bereit für VersucheIm momentanen Stand sind Versuche sinnvoll durchführbarHauptaugenmerk liegt auf der Untersuchung des Fahrerverhaltens mit und ohne FahrerassistenzsystemenVersuche zur Auslegung von FAS sind mit Einschränkungen möglichDynamische Komponenten eines FAS wie die Stärke eines Bremsrucks oder Komfortbetrachtungen werden durch die darstellbaren Beschleunigungen der Motion-Plattform limitiertAusbau und Weiterentwicklung laufen kontinuierlich weiter, auch während des Versuchsbetriebs

Die Fahrsimulation des DLR - Funktionen und Anwendungsmöglichkeiten

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