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DE102023203125A1 - Simulation-based parameter presetting for dynamic driving functions - Google Patents

Simulation-based parameter presetting for dynamic driving functions Download PDF

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DE102023203125A1
DE102023203125A1 DE102023203125.6A DE102023203125A DE102023203125A1 DE 102023203125 A1 DE102023203125 A1 DE 102023203125A1 DE 102023203125 A DE102023203125 A DE 102023203125A DE 102023203125 A1 DE102023203125 A1 DE 102023203125A1
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DE
Germany
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parameters
functional parameters
metamodel
driving
values
Prior art date
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Pending
Application number
DE102023203125.6A
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German (de)
Inventor
Ivan Rot
Jürgen Hermann
Rafael Kumschier
Markus Bartenschlager
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festlegung eines Satzes von Funktionsparametern eines Fahrzeugbremsensteuergeräts. Um die Anzahl an Testfahrten zu reduzieren werden für zumindest eine Teilmenge der Funktionsparameter verschiedene Werte ausgewählt und mittels einer Simulationsplattform für vorbestimmte Fahrmanöver und Umgebungseinstellungen fahrdynamische Messergebnisse simuliert, die mittels eines Objektivierungsalgorithmus mit zumindest einer Schlüsselkennzahl bewertet werden. Weiter wird ein Metamodel mittels der jeweiligen Werte mit zugehörigen Schlüsselkennzahlen angelernt, welches somit einen Zusammenhang zwischen der jeweiligen Teilmenge von Funktionsparametern und den Schlüsselkennzahlen angibt. Dieses Metamodell wird bei der eigentlichen Parameteroptimierung mittels eines Optimierungsalgorithmus zur Auffindung optimaler Parameterwerte genutzt.The invention relates to a method for determining a set of functional parameters of a vehicle brake control unit. In order to reduce the number of test drives, different values are selected for at least a subset of the functional parameters and, using a simulation platform, driving dynamics measurement results are simulated for predetermined driving maneuvers and environmental settings, which are evaluated using an objectification algorithm with at least one key figure. Furthermore, a metamodel is trained using the respective values with associated key figures, which thus indicates a connection between the respective subset of functional parameters and the key figures. This metamodel is used in the actual parameter optimization using an optimization algorithm to find optimal parameter values.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festlegung eines Satzes von Funktionsparametern eines Fahrzeugbremsensteuergeräts, ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein Herstellungsverfahren.The invention relates to a method for determining a set of functional parameters of a vehicle brake control unit, a corresponding computer program product and a manufacturing method.

Moderne Kraftfahrzeuge verfügen über Fahrdynamikregler, die primär zu einem sicheren Zustand in dynamischen Fahrsituationen beitragen. Ein Fahrdynamikregler enthält unterschiedliche Einzelfunktionen, die jeweils für bestimmte Fahrsituationen verantwortlich sind (beispielsweise Anti Blockier System (ABS) beim Bremsen oder Electronic Stability Control (ESC) bei dynamischen Kurvenfahrten) und das Fahrverhalten hinsichtlich Fahrsicherheit, Fahrkomfort oder Fahrleistung gezielt beeinflussen. Diese Funktionen verfügen über variable Parameter („Funktionsparameter“), die für jede Fahrzeugausführung individuell abgestimmt werden, sodass der Fahrdynamikregler bestmöglich arbeitet und die Anforderungen an das Fahrverhalten erfüllt werden. Lediglich für vereinzelte, spezielle Parameter ist es bisher möglich diese simulations- und rechnergestützt zu ermitteln. Diese Parameter werden anhand von objektiven Kriterien anhand des simulierten oder in Realität gemessenen Fahrverhaltens ermittelt (Bechtloff, Jakob Philipp: „Schätzung des Schwimmwinkels und fahrdynamischer Parameter zur Verbesserung modellbasierter Fahrdynamikregelungen“, 2017, Technische Universität Darmstadt, Darmstadt). Ein Beispiel dieser objektiv zu bestimmenden Parameter der Funktion stellen die Parameter des Einspurmodells innerhalb der ESC-Funktion dar. Darüber hinaus existieren Funktionsparameter, die anhand von geometrischen und technischen Daten des Fahrzeugs und des Bremssystems ohne realen Fahrversuch oder der Hinzunahme von Simulation appliziert werden können (sogenannte „Schreibtischbedatung“). Diese Parameter stellen beispielsweise die Fahrzeugmasse oder die Koordinaten des Fahrzeugschwerpunktes dar.Modern motor vehicles have driving dynamics controllers that primarily contribute to a safe state in dynamic driving situations. A driving dynamics controller contains different individual functions, each of which is responsible for certain driving situations (for example, anti-lock braking system (ABS) when braking or electronic stability control (ESC) when cornering dynamically) and specifically influences driving behavior in terms of driving safety, driving comfort or driving performance. These functions have variable parameters (“functional parameters”) that are individually adjusted for each vehicle version so that the driving dynamics controller works as well as possible and the requirements for driving behavior are met. So far, it has only been possible to determine a few specific parameters using simulation and computers. These parameters are determined using objective criteria based on the simulated or measured driving behavior (Bechtloff, Jakob Philipp: “Estimation of the sideslip angle and driving dynamics parameters for improving model-based driving dynamics controls”, 2017, Technical University of Darmstadt, Darmstadt). An example of these objectively determined function parameters are the parameters of the single-track model within the ESC function. In addition, there are function parameters that can be applied based on geometric and technical data of the vehicle and the braking system without real driving tests or the use of simulation (so-called "desktop calibration"). These parameters represent, for example, the vehicle mass or the coordinates of the vehicle's center of gravity.

Der überwiegende Anteil der Funktionsparameter von fahrdynamischen Funktionen wird gegenwärtig weitestgehend im Fahrversuch mit vergleichsweise hohem Aufwand mit realen Fahrzeugen auf unterschiedlichen Teststrecken und Umgebungsbedingungen appliziert. Im Rahmen der Applikation dieser Parameter werden neben objektiven Kenngrößen insbesondere zusätzliche subjektive Bewertungskriterien des Fahrers herangezogen. Der Fahrer kann mit seiner Erfahrung das Gesamtfahrverhalten und den Gesamteindruck des Fahrzeugs und seiner Umgebung bewerten und die Parameter auf das gesamtheitliche Fahrverhalten, bestehend aus objektiven und subjektiven Kriterien, applizieren. Dabei muss der Fahrer physikalisch bedingte Kompromisse unterschiedlicher Kriterien (z.B. Sicherheit vs. Performance) berücksichtigen und individuell abstimmen.The majority of the functional parameters of driving dynamics functions are currently applied in driving tests with comparatively high effort using real vehicles on different test tracks and under different environmental conditions. When applying these parameters, in addition to objective parameters, additional subjective evaluation criteria of the driver are used. The driver can use his experience to evaluate the overall driving behavior and the overall impression of the vehicle and its surroundings and apply the parameters to the overall driving behavior, consisting of objective and subjective criteria. In doing so, the driver must take into account and individually adjust physically determined compromises of different criteria (e.g. safety vs. performance).

Im Rahmen der Funktionsparameterapplikation auf Basis eines realen Fahrzeuges ergeben sich gleich mehrere Nachteile: Auf der einen Seite ist die klassische Applikation der Fahrdynamikparameter sehr zeit- und kostenaufwändig, da zunächst kostenintensive Prototypenfahrzeuge benötigt werden, die in kleinen Stückzahlen aufwändig hergestellt und messtechnisch ausgestattet werden müssen. Diese Fahrzeuge werden dann im Rahmen der Parameterapplikation auf unterschiedlichen Teststrecken, die unterschiedliche Umgebungsbedingungen erfüllen, transportiert und eingesetzt. Unterschiedliche Umgebungsbedingungen können beispielsweise verschiedene Reibwertkoeffizienten der Fahrbahn darstellen, für die spezifische Funktionsparameter zu applizieren sind. Die Verfügbarkeit der Fahrzeuge und die Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen erfordern eine präzise Projektplanung und erhöhen den Aufwand (Zeit und Kosten) innerhalb eines Projektes. Hinzu kommen die zeitlichen und organisatorischen Aufwände seitens der Testfahrer. Auf der anderen Seite sind für die klassische Applikation reale Prototypenfahrzeuge zwingend erforderlich, da die Applikation der fahrrelevanten Parameter mit dem realen Fahrzeug stattfindet. Reale Fahrzeuge sind deshalb notwendig, da das komplexe Gesamtfahrverhalten, das Wechselspiel zwischen dem Fahrzeug und dem darin verbauten Fahrdynamikregler, gesamtheitlich und objektiv und subjektiv vom Applikationsingenieur bewertet wird. Gleichzeitig ermöglichen reale Fahrzeuge die Integration des erfahrenen Fahrers (Applikationsingenieurs), der den Einfluss der Parameter auf das resultierende dynamische Gesamtfahrverhalten subjektiv bewerten kann.There are several disadvantages in the context of the functional parameter application based on a real vehicle: On the one hand, the classic application of the driving dynamics parameters is very time-consuming and costly, since cost-intensive prototype vehicles are required first, which have to be manufactured in small numbers and equipped with measurement technology. These vehicles are then transported and used on different test tracks that meet different environmental conditions as part of the parameter application. Different environmental conditions can, for example, represent different friction coefficients of the road, for which specific functional parameters must be applied. The availability of the vehicles and the dependence of the environmental conditions require precise project planning and increase the effort (time and costs) within a project. In addition, there is the time and organizational effort on the part of the test drivers. On the other hand, real prototype vehicles are absolutely necessary for the classic application, since the application of the driving-relevant parameters takes place with the real vehicle. Real vehicles are necessary because the complex overall driving behavior, the interaction between the vehicle and the driving dynamics controller installed in it, is evaluated holistically and objectively and subjectively by the application engineer. At the same time, real vehicles enable the integration of the experienced driver (application engineer), who can subjectively evaluate the influence of the parameters on the resulting overall dynamic driving behavior.

Die Aufgabe hinter dieser Erfindung liegt darin eine Methode zu entwickeln, welche es ermöglicht den Applikationsaufwand der Funktionsparameter signifikant zu reduzieren.The task behind this invention is to develop a method which makes it possible to significantly reduce the application effort of the functional parameters.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Festlegung eines Satzes von Funktionsparametern eines Fahrzeugbremsensteuergeräts, wobei für zumindest eine Teilmenge der Funktionsparameter verschiedene Werte ausgewählt werden und mittels einer Simulationsplattform für vorbestimmte Fahrmanöver und Umgebungseinstellungen fahrdynamische Messergebnisse simuliert werden, die mittels eines Objektivierungsalgorithmus mit zumindest einer Schlüsselkennzahl bewertet werden, und wobei ein Metamodel mittels der jeweiligen Werte mit zugehörigen Schlüsselkennzahlen angelernt wird, welches somit einen Zusammenhang zwischen der jeweiligen Teilmenge von Funktionsparametern und den Schlüsselkennzahlen angibt, wobei das Metamodell bei der eigentlichen Parameteroptimierung mittels eines Optimierungsalgorithmus zur Auffindung optimaler Parameterwerte genutzt wird.The object is achieved by a method for determining a set of functional parameters of a vehicle brake control unit, wherein different values are selected for at least a subset of the functional parameters and by means of a simulation platform for predetermined driving maneuvers and environmental settings, driving dynamic measurement results are simulated, which are evaluated by means of an objectification algorithm with at least one key figure, and wherein a metamodel is created by means of the respective values are learned with associated key figures, which thus indicates a connection between the respective subset of function parameters and the key figures, whereby the metamodel is used in the actual parameter optimization by means of an optimization algorithm to find optimal parameter values.

Das erfindungsgemäße Verfahren, nachfolgend „SIPA“ (Simulation-based Pre-Adjustment) kann somit die wesentlichen Nachteile der klassischen Parameterapplikation, insbesondere den Aufwand und die Verfügbarkeit der Prototypenfahrzeuge für Fahrdynamikregler beseitigen. Durch den innerhalb der Methode verankerten simulationsgestützten Ansatz werden die Abhängigkeiten sowohl von den Umgebungsbedingungen als auch von den Prototypenfahrzeugen eliminiert. Die Umgebungsbedingungen und die Prototypenfahrzeuge werden in der Simulation gemäß den Anforderungen und den technischen Daten des Fahrzeugs digital nachmodelliert, sodass diese virtuellen Modelle in Verbindung mit einem ebenfalls virtuellen Fahrdynamikregler simuliert und die Funktionsparameter mithilfe des simulierten Fahrverhaltens in einer virtuellen Umgebung appliziert werden können.The method according to the invention, hereinafter referred to as "SIPA" (Simulation-based Pre-Adjustment), can thus eliminate the main disadvantages of classic parameter application, in particular the effort and availability of prototype vehicles for vehicle dynamics controllers. The simulation-based approach anchored in the method eliminates the dependencies on both the ambient conditions and the prototype vehicles. The ambient conditions and the prototype vehicles are digitally modeled in the simulation according to the requirements and technical data of the vehicle, so that these virtual models can be simulated in conjunction with a vehicle dynamics controller that is also virtual, and the functional parameters can be applied using the simulated driving behavior in a virtual environment.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung führt der Objektivierungsalgorithmus die Bewertung anhand mehrerer Typen von Schlüsselkennzahlen durch und es wird für jeden Typ von Schlüsselkennzahl ein eigenes Metamodell angelernt, welches die jeweiligen Funktionsparameter mit dem entsprechenden Typ von Schlüsselkennzahl in Zusammenhang setzt.In a preferred embodiment of the invention, the objectification algorithm carries out the evaluation based on several types of key figures and a separate metamodel is learned for each type of key figure, which relates the respective functional parameters to the corresponding type of key figure.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Auswählen der Werte für zumindest die Teilmenge der Funktionsparameter mittels einer Design of Experiments Einheit, insbesondere nach dem Latin-Hypercube-Sample Verfahren, durchgeführt.In a preferred embodiment of the invention, the selection of the values for at least the subset of the functional parameters is carried out by means of a design of experiments unit, in particular according to the Latin hypercube sample method.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zum Anlernen des Metamodells der Backpropagation Ansatz genutzt.In a preferred embodiment of the invention, the backpropagation approach is used to train the metamodel.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Optimierungsalgorithmus ein genetischer Algorithmus genutzt.In a preferred embodiment of the invention, a genetic algorithm is used as the optimization algorithm.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung berücksichtigt der Optimierungsalgorithmus die verschiedenen Metamodelle für die verschiedenen Typen von Schlüsselkennzahlen, insbesondere gewichtet.In a preferred embodiment of the invention, the optimization algorithm takes into account the different metamodels for the different types of key performance indicators, in particular weighted.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zumindest ein weiteres Metamodell für eine weitere Teilmenge von Funktionsparametern für andere Fahrmanöver und/oder Umgebungseinstellungen angelernt. Dieses wird dann ebenfalls vom Optimierungsalgorithmus genutzt. Die Fahrmanöver mit ihren unterschiedlichen Umgebungsbedingungen können dabei gewichtet werden, um bestimmte Eigenschaften (zB Stabilität) auf bestimmten Umgebungsbedingungen (zB auf Schnee/niedriger Reibwert der Fahrbahn) zu bevorzugen.In a preferred embodiment of the invention, at least one further metamodel is trained for a further subset of functional parameters for other driving maneuvers and/or environmental settings. This is then also used by the optimization algorithm. The driving maneuvers with their different environmental conditions can be weighted in order to favor certain properties (eg stability) under certain environmental conditions (eg on snow/low friction coefficient of the road).

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Teilmenge von Funktionsparametern allgemeingültige Parameter und umgebungs- und/oder manöverabhängige Parameter auf, wobei die weitere Teilmenge von Funktionsparametern dieselben allgemeingültigen Parameter und andere umgebungs- und/oder manöverabhängige Parameter aufweist.In a preferred embodiment of the invention, the subset of functional parameters comprises general parameters and environment- and/or maneuver-dependent parameters, wherein the further subset of functional parameters comprises the same general parameters and other environment- and/or maneuver-dependent parameters.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Gesamtmenge der Parameter des Satzes von Funktionsparametern des Fahrzeugbremsensteuergeräts in Teilmengen aufgeteilt, wobei die Auffindung optimaler Parameterwerte für die Teilmengen nacheinander erfolgt. Für jeden dieser Funktionsparametern der Teilmenge werden individuelle Fahrmanöver und Umgebungsbedingungen zugeordnet, in denen die Funktionsparameter einen Einfluss, insbesondere einen überdurchschnittlichen Einfluss, auf die fahrdynamischen Messergebnisse haben.In a preferred embodiment of the invention, the total set of parameters of the set of functional parameters of the vehicle brake control unit is divided into subsets, with optimal parameter values for the subsets being found one after the other. For each of these functional parameters of the subset, individual driving maneuvers and environmental conditions are assigned in which the functional parameters have an influence, in particular an above-average influence, on the driving dynamics measurement results.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, eines der vorstehenden Verfahren auszuführen.The object is also achieved by a computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out one of the above methods.

Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Herstellungsverfahren für eine Kraftfahrzeugbremsanlage umfassend ein Fahrzeugbremsensteuergerät, welches Programmcode zum Ausführen von Fahrzeugfunktionen umfasst, welcher Funktionsparameter enthält, wobei Werte für die Funktionsparameter in dem Steuergerät gespeichert werden, die mittels einem der vorstehenden Verfahren festgelegt wurden.The object is also achieved by a manufacturing method for a motor vehicle brake system comprising a vehicle brake control unit which comprises program code for executing vehicle functions, which contains functional parameters, wherein values for the functional parameters which were determined by means of one of the above methods are stored in the control unit.

SIPA ermöglicht eine Applikation ausgewählter Funktionsparameter des Fahrdynamikreglers simulationsgestützt in virtueller Umgebung. Die Methode ist wie in 1 dargestellt unterteilt in einen „Vorverarbeitungs-Prozess“ und einen „Parameterapplikations-Prozess“ und baut auf einem auf existierenden Ansatz auf (Rot, Ivan: „Methode zur modellbasierten Kalibrierung der Schaltablaufsteuerung von Getriebesteuergeräten in virtueller Umgebung“, 2017, Technische Universität Darmstadt, Darmstadt)SIPA enables the application of selected functional parameters of the vehicle dynamics controller using simulation in a virtual environment. The method is as in 1 shown divided into a “preprocessing process” and a “parameter application process” and builds on an existing approach (Rot, Ivan: “Method for model-based calibration of the gearshift control of transmission control units in a virtual environment”, 2017, Technical University of Darmstadt, Darmstadt)

Innerhalb des „Vorverarbeitungs-Prozess“ wird eine Simulationsplattform eingesetzt, die das Fahrzeug, die Fahrzeugumgebung (Straße, Streckenführung), den virtuellen Fahrer und den Fahrdynamikregler, auf dem die zu applizierende Funktionssoftware läuft, enthält. Die Umgebungsbedingungen und Fahrzeugeigenschaften können innerhalb der Simulationsplattform angepasst werden, sodass eine Applikationsabdeckung unter Berücksichtigung verschiedener Umgebungsbedingungen gewährleistet wird.Within the "pre-processing process", a simulation platform is used that contains the vehicle, the vehicle environment (road, route), the virtual driver and the vehicle dynamics controller on which the functional software to be applied runs. The environmental conditions and vehicle properties can be adapted within the simulation platform so that application coverage is guaranteed taking into account different environmental conditions.

Die Simulationsplattform muss alle relevanten Fahrzeuggrößen und Fahrzustände abbilden. Aufgrund ihrer Komplexität benötigt die Simulationsumgebung viele Rechenressourcen. Dies wirkt sich negativ auf die Anwendbarkeit im nachfolgenden „Parameterapplikations-Prozess“ aus, da dieser eine hohe Anzahl an Simulationsdurchläufen (Iterationen) im Rahmen der Parameteroptimierung (Applikation) erfordert. Daher ist das Ziel des „Vorverarbeitungs-Prozess“ mit Hilfe der komplexen Simulations-Umgebung zunächst ein vereinfachtes sogenanntes Metamodell abzuleiten (im Folgenden „trainieren“ genannt), welches die relevanten Eigenschaften für die Parameterapplikation abbilden kann und in der Ausführung weniger Rechenressourcen benötigt. Dieses weniger komplexe und umfängliche Metamodell kann anschließend im „Parameteridentifikation-Prozess“ ressourcenschonend eingesetzt werden.The simulation platform must map all relevant vehicle sizes and driving conditions. Due to its complexity, the simulation environment requires a lot of computing resources. This has a negative impact on the applicability in the subsequent "parameter application process", as this requires a large number of simulation runs (iterations) as part of the parameter optimization (application). Therefore, the aim of the "preprocessing process" with the help of the complex simulation environment is to first derive a simplified so-called metamodel (hereinafter referred to as "training"), which can map the relevant properties for the parameter application and requires fewer computing resources to execute. This less complex and extensive metamodel can then be used in the "parameter identification process" in a resource-saving manner.

Für das Training des Metamodells wird das mit Hilfe der Simulationsumgebung simulierte Fahrverhalten ausgewertet und daraus gezielt Informationen extrahiert, die das Fahrverhalten umfänglich beschreiben. Zunächst wird über einen Design of Experiments (DoE) Ansatz ein Versuchsplan erstellt. Dieser Versuchsplan verstellt die zu optimierenden Funktionsparameter für jeden Versuch beispielsweise nach dem Latin-Hypercube-Sample Verfahren, sodass mit möglichst wenig Aufwand (Versuchen) ein möglichst hoher Informationsgewinn des Systems generiert wird. Die Versuche werden nacheinander mit Hilfe der Simulationsplattform für ein festgelegtes Fahrmanöver eingefahren und die generierten Messdaten anschließend anhand eines Objektivierungsalgorithmus, beispielsweise gemäß DE 10 2019 217 431 A1 , ausgewertet. Der Objektivierungsalgorithmus berechnet auf Basis der gemessenen Fahrverhaltensmessungen objektive Notenmodelle, die einer subjektiven Bewertung eines realen Fahrers für das betrachtete Fahrmanöver entsprechen. Neben der Berechnung der subjektiven Noten berechnet der Objektivierungsalgorithmus auch fahrmanöverindividuelle objektive Kriterien, die zur Bewertung der Fahrmanöver gemeinsam mit den subjektiven Notenmodellen angewendet werden. Die subjektiven Notenmodelle und die objektiven Kriterien sollen im Folgenden als KPIs (Key Performance Indicators - Schlüsselkennzahlen) zusammengefasst und bezeichnet werden.To train the metamodel, the driving behavior simulated using the simulation environment is evaluated and information is extracted from it that describes the driving behavior in detail. First, a test plan is created using a Design of Experiments (DoE) approach. This test plan adjusts the functional parameters to be optimized for each test, for example using the Latin Hypercube Sample method, so that the system generates as much information as possible with as little effort (tests) as possible. The tests are carried out one after the other using the simulation platform for a specified driving maneuver and the generated measurement data are then analyzed using an objectification algorithm, for example according to EN 10 2019 217 431 A1 , evaluated. The objectification algorithm calculates objective rating models based on the measured driving behavior measurements, which correspond to a subjective assessment by a real driver for the driving maneuver under consideration. In addition to calculating the subjective ratings, the objectification algorithm also calculates objective criteria specific to each driving maneuver, which are used to evaluate the driving maneuvers together with the subjective rating models. The subjective rating models and the objective criteria are summarized and referred to below as KPIs (Key Performance Indicators).

Auf Basis der aus dem DoE bekannten Funktionsparametern und den aus den simulierten Fahrversuchen ermittelten KPIs wird im letzten Schritt des „Vorverarbeitungs-Prozess“ das Metamodell angelernt. Für das Anlernen des Metamodells können unterschiedliche Ansätze, wie beispielsweise der Backpropagation Algorithmus aus dem Bereich der Machine Learning Methoden, eingesetzt werden. Das Ziel des angelernten Metamodells ist es, einen mathematischen Zusammenhang zwischen den Funktionsparametern (Eingangsgröße des Metamodells P) und den KPIs (Ausgang des Metamodells y_KNN) effizient zu berechnen. Für die Berechnung jedes KPI wird ein eigenständiges Metamodell mit jeweils individuellen Modellparametern implementiert. Das Metamodell kann ein beliebiges mathematisches Modell darstellen, welches ein funktionales Verhalten eines Ausgangs in Abhängigkeit der Modelleingangsgrößen berechnen kann. Als Beispiel ist ein künstliches neuronales Netz (KNN) in Form eines Mehrlagigen Perzeptron (en. multilayer perceptron, MLP) mit einer verdeckten Schicht zu nennen, welches die genannten Eigenschaften erfüllt: y K N N = f K N N ( e = 1 n g e p e + b )

Figure DE102023203125A1_0001
mit

  • • Eingang: P: [p1, ..., pe]
  • • Offset: b
  • • Aktivierungsfunktion: fKNN
  • • Gewicht: g
  • • Anzahl der Eingangsparameter: n
Based on the functional parameters known from the DoE and the KPIs determined from the simulated driving tests, the metamodel is trained in the last step of the "preprocessing process". Different approaches can be used to train the metamodel, such as the backpropagation algorithm from the field of machine learning methods. The goal of the trained metamodel is to efficiently calculate a mathematical relationship between the functional parameters (input variable of the metamodel P) and the KPIs (output of the metamodel y_KNN). An independent metamodel with individual model parameters is implemented to calculate each KPI. The metamodel can represent any mathematical model that can calculate a functional behavior of an output depending on the model input variables. An example is an artificial neural network (KNN) in the form of a multilayer perceptron (MLP) with a hidden layer that fulfills the properties mentioned: y K N N = e K N N ( e = 1 n G e p e + b )
Figure DE102023203125A1_0001
with
  • • Input: P: [p 1 , ..., p e ]
  • • Offset: b
  • • Activation function: f KNN
  • • Weight: g
  • • Number of input parameters: n

Nachdem die Metamodelle trainiert wurden, werden diese innerhalb des „Parameterapplikations-Prozess“ für die Berechnung der KPIs in Abhängigkeit der Funktionsparameter angewendet. Die Funktionsparameter P werden vom Optimierungsalgorithmus vorgegeben. In SIPA wird ein Optimierungsalgorithmus angewendet, der in der Lage ist, ein globales Optimum unter Berücksichtigung mehrerer zu optimierender (applizierender) Funktionsparameter für ein nichtlineares Systemverhalten zu finden. Beispielsweise erfüllt der genetische Algorithmus (GA) diese Eigenschaften und kann für die Applikation (Optimierung) der Funktionsparameter herangezogen werden [6]. Der Optimierungsalgorithmus hat die Aufgabe die Zielfunktion fZF(P) zu minimieren: min ƒ Z F ( P ) , P D

Figure DE102023203125A1_0002
mit ƒ Z F ( P ) = e = 1 m ( y K N N e ( P ) w e m )
Figure DE102023203125A1_0003
und Anzahl der KPIs: m. Je nach Anwendungsfall können auch andere, auch lokale, Optimierungsalgorithmen angewendet werden.After the metamodels have been trained, they are applied within the "parameter application process" to calculate the KPIs depending on the function parameters. The function parameters P are specified by the optimization algorithm. In SIPA, an optimization algorithm is used that is able to find a global optimum for a nonlinear system behavior, taking into account several function parameters to be optimized (applied). For example, the genetic algorithm (GA) fulfills these properties and can be used for the application (optimization) of the function parameters [6]. The optimization algorithm has the task of minimizing the objective function f ZF (P): min ƒ Z F ( P ) , P D
Figure DE102023203125A1_0002
with ƒ Z F ( P ) = e = 1 m ( y K N N e ( P ) w e m )
Figure DE102023203125A1_0003
and number of KPIs: m. Depending on the application, other, including local, optimization algorithms can also be applied.

Die Zielfunktion ist abhängig von den KPIs, die von den Metamodellen berechnet werden (yKNN). Innerhalb der Zielfunktion werden Gewichtungen (w) für jeden KPI definiert, die vom Anwender vorgegeben werden können um die Charakteristik des Fahrverhaltens gezielt zu beeinflussen. Beispielsweise kann die Gewichtung für einen fahrdynamisch stabilitätsrelevanten KPI so eingestellt werden, dass die Funktionsparameter bestimmte Werte annehmen und dadurch das Fahrzeug eine möglichst hohe Stabilität im betrachteten Fahrmanöver aufweist. Die Zielfunktion wird vom Optimierungsalgorithmus iterativ minimiert, bis eines oder mehrere definierte Optimalitätskriterien erfüllt sind. Ein Optimalitätskriterium kann beispielsweise als Konvergenz der Zielfunktion auf einen unbestimmten Wert bei fortschreitender Iteration definiert werden.The objective function depends on the KPIs calculated by the metamodels (y KNN ). Within the objective function, weightings (w) are defined for each KPI, which can be specified by the user in order to specifically influence the characteristics of the driving behavior. For example, the weighting for a KPI relevant to driving dynamics stability can be set so that the function parameters assume certain values and the vehicle therefore has the highest possible stability in the driving maneuver under consideration. The objective function is iteratively minimized by the optimization algorithm until one or more defined optimality criteria are met. An optimality criterion can, for example, be defined as the convergence of the objective function to an undetermined value as the iteration progresses.

Bestimmte Funktionsparameter sind von bestimmten Fahrsituationen (beispielsweise der Fahrgeschwindigkeit) oder Umgebungsbedingungen (beispielsweise vom Reibwert µ des Fahrbahn-Reifen Kontaktes) abhängig. Andere Funktionsparameter hingegen sind allgemeingültig und auf keine bestimmte Situation bezogen. Innerhalb eines Fahrversuchs kann stets ein Fahr- und Umgebungsszenario definiert und simuliert bzw. gefahren werden. Die allgemeingültigen Parameter müssen jedoch für alle möglichen Fahr- und Umgebungsszenarien appliziert werden. In der Realität werden diese Parameter erfahrungsbasiert und iterativ eingestellt. In SIPA wird diese Gegebenheit durch den nachfolgenden Ansatz gelöst und gilt als expliziter Bestandteil dieser Erfindungsmeldung:Certain functional parameters depend on certain driving situations (e.g. driving speed) or environmental conditions (e.g. the coefficient of friction µ of the road-tire contact). Other functional parameters, however, are generally valid and do not relate to any specific situation. Within a driving test, a driving and environmental scenario can always be defined and simulated or driven. However, the generally valid parameters must be applied to all possible driving and environmental scenarios. In reality, these parameters are set based on experience and iteratively. In SIPA, this situation is solved by the following approach and is considered an explicit part of this invention disclosure:

Zur Erläuterung des Ansatzes werden beispielhaft drei Umgebungen (alternativ Fahrzustände) A, B und C betrachtet. Für die Applikation existieren Parameter W, die für jede Umgebung gültig sind. Darüber hinaus existieren Parameter A, B und C die jeweils nur innerhalb der gleichnamigen Umgebung A, B und C gültig sind. Um einen umgebungsübergreifenden Parametersatz für W, A, B und C zu finden, der die geforderten Anforderungen an die Fahrdynamik erfüllt, werden im vorliegenden Ansatz zunächst für jede Umgebung individuell gemäß dem „Vorverarbeitungs-Prozess" Fahrversuche gefahren (simuliert) und anschließend Metamodelle mit den dazugehörigen Parametern trainiert (siehe 2). Somit enthält jedes Metamodell Informationen über eine bestimmte Umgebung, welches in Abhängigkeit der umgebungsunabhängigen und den spezifischen umgebungsabhängigen Parametern die KPIs berechnen kann. Eine allgemeingültige (umgebungsübergreifende) Applikation der betrachteten wird erreicht, indem innerhalb des nachfolgenden „Parameterapplikations-Prozess“ die angelernten Metamodelle parallel angewendet werden. Hierbei berechnet der GA in jedem Iterationsschritt den kompletten Eingangsparametersatz (A, B, C, W) der anschließend als Eingangsgrößen für die jeweiligen Metamodelle aufgeteilt wird (siehe 2 „Berechnung für einen KPI“). Anschließend wird der Ersatz-KPI ( y K N N . U m g * )

Figure DE102023203125A1_0004
für alle betrachteten Umgebungen berechnet: y K N N . U m g * ( A , B , C , W ) = I = 1 K y K N N . U m g i * w U m g i k
Figure DE102023203125A1_0005
mit Anzahl der Umgebungen: k KPI-Wert innerhalb einer Umgebung: yyKNN.Umg To explain the approach, three environments (alternatively driving conditions) A, B and C are considered as examples. For the application, there are parameters W that are valid for each environment. In addition, there are parameters A, B and C that are only valid within the environment of the same name A, B and C. In order to find a cross-environment parameter set for W, A, B and C that meets the required requirements for driving dynamics, in the present approach, driving tests are first carried out (simulated) for each environment individually according to the "preprocessing process" and then metamodels are trained with the corresponding parameters (see 2 ). Each metamodel therefore contains information about a specific environment, which can calculate the KPIs depending on the environment-independent and the specific environment-dependent parameters. A general (cross-environment) application of the considered is achieved by applying the learned metamodels in parallel within the subsequent "parameter application process". In this process, the GA calculates the complete input parameter set (A, B, C, W) in each iteration step, which is then divided up as input variables for the respective metamodels (see 2 “Calculation for a KPI”). The replacement KPI is then ( y K N N . U m G * )
Figure DE102023203125A1_0004
calculated for all environments considered: y K N N . U m G * ( A , B , C , W ) = I = 1 K y K N N . U m G i * w U m G i k
Figure DE102023203125A1_0005
with number of environments: k KPI value within an environment: yy KNN.Environment

Gewichtung einer Umgebung: wUmg.Weighting of an environment: w environment .

Mit der Gewichtung wUmg lassen sich die KPIs einzelner Umgebungen gezielt gewichten. Dies ermöglicht es optional das Fahrverhalten für eine bestimmte Umgebung unter Berücksichtigung des Gesamtfahrverhaltens zu bevorzugen.The weighting w Environment allows the KPIs of individual environments to be weighted specifically. This makes it possible to optionally give preference to the driving behavior for a specific environment while taking the overall driving behavior into account.

Der Zielfunktionswert wird unter Berücksichtigung aller KPIs und KPI-Gewichtungen (w) wie folgt berechnet: f Z F ( A , B , C , W ) = i = 1 m y K N N . U m g i * * w i m

Figure DE102023203125A1_0006
The objective function value is calculated taking into account all KPIs and KPI weights (w) as follows: e Z F ( A , B , C , W ) = i = 1 m y K N N . U m G i * * w i m
Figure DE102023203125A1_0006

Die 2 stellt den Ansatz schematisch dar. Eine Funktion kann mehrere Dutzende oder hundert Funktionsparameter enthalten, die das Fahrverhalten beeinflussen und entsprechend an das individuelle Fahrzeug appliziert werden sollen. Diese Parameter bestimmen innerhalb einer Funktion das Fahrverhalten für insgesamt mehrere Fahrsituationen und Umgebungsbedingungen. Ein Versuch alle Parameter in einem Prozessschritt (Fahrmanöver) zu berücksichtigen erweist sich aus mathematischer, technischer und demnach praktischer Sicht als sehr komplex. Ein Metamodell anzulernen, welches mehrere hundert Parameter als Eingangsgröße aufweist, bedeutet die Erstellung von sehr vielen Messdaten, die zum Training des Metamodells herangezogen werden. Der Bedarf an Trainingsdaten für das Training eines Metamodells steigt exponentiell zur Anzahl seiner Eingangsgrößen. Dies führt zu sehr hohen Rechenressourcen, die in der Praxis zum jetzigen Zeitpunkt weitläufig nicht zur Verfügung stehen. Ein weiteres Problem resultiert aus der Tatsache, dass ein Fahrmanöver sehr umfangreich und umfassend durchgeführt werden müsste, um alle Fahrsituationen abzudecken, auf die die zu applizierenden Parameter Einfluss haben. Dies wird beispielhaft in 3 unter „Applikationsansatz ohne Applikationsstrategie“ veranschaulicht. Demnach müssten alle relevanten Funktionsparameter in einem komplexen Fahrmanöver in einem Applikationsschritt so eingestellt werden, dass sie die Anforderungen für alle Teilereignisse in diesem Fahrmanöver bestmöglich erfüllen. Jeder Parameter stellt mathematisch einen Freiheitsgrad dar, in dem der optimale Wert gefunden werden muss.The 2 shows the approach schematically. A function can contain several dozen or hundreds of function parameters that influence the driving behavior and should be applied to the individual vehicle accordingly. Within a function, these parameters determine the driving behavior for a total of several driving situations and environmental conditions. An attempt to take all parameters into account in one process step (driving maneuver) turns out to be very complex from a mathematical, technical and therefore practical point of view. Learning a metamodel that has several hundred parameters as input variables means creating a large amount of measurement data that is used to train the metamodel. The need for training data for training a metamodel increases exponentially with the number of its input variables. This leads to very high computing resources, which are largely not available in practice at the moment. Another problem results from the fact that a driving maneuver would have to be carried out very extensively and comprehensively in order to cover all driving situations that the parameters to be applied influence. This is exemplified in 3 under "Application approach without application strategy". Accordingly, all relevant functional parameters in a complex driving maneuver must be set in one application step so that they best meet the requirements for all sub-events in this driving maneuver. Mathematically, each parameter represents a degree of freedom in which the optimal value must be found.

Dieses komplexe Problem wird im Rahmen dieser Erfindung durch Implementierung und Anwendung einer Applikationsstrategie gelöst, die eine besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Die Applikationsstrategie wird für die Applikation jeder Funktion individuell definiert und implementiert. Der wesentliche Ansatz der Applikationsstrategie ist die Aufteilung eines komplexen Problems in kleinere weniger komplexe Teilprobleme und Teilschritte. Dadurch wird ein praxisnaher und rechenressourcenschonender Prozess für die virtuelle Applikation der Funktionsparameter einer Funktion geschaffen.This complex problem is solved within the scope of this invention by implementing and applying an application strategy, which represents a particularly preferred variant of the method according to the invention. The application strategy is defined and implemented individually for the application of each function. The essential approach of the application strategy is to divide a complex problem into smaller, less complex sub-problems and sub-steps. This creates a practical and computing resource-saving process for the virtual application of the function parameters of a function.

Die Applikationsstrategie definiert individuell für jede Funktion einen Prozess, der eine Reihenfolge vorsieht, in der bestimmte Parameter (zusammenfassend als eine Parametergruppe) mit einem spezifisch für die Applikation dieser Parametergruppe definierten Fahrmanöver appliziert werden. Dieses Fahrmanöver kann sich in ein oder mehrere Fahrmanöver mit unterschiedlichen Umgebungen (Umgebungsbedingungen) untergliedern.The application strategy defines a process individually for each function that provides a sequence in which certain parameters (collectively referred to as a parameter group) are applied with a driving maneuver defined specifically for the application of this parameter group. This driving maneuver can be divided into one or more driving maneuvers with different environments (ambient conditions).

Nachdem die Funktionsparameter innerhalb des ersten Schrittes der definierten Reihenfolge appliziert wurden, wird in Abhängigkeit dieser dann applizierten Parameter die nächste Parametergruppe mit dem nächsten dazugehörigen Fahrmanöver appliziert. Diese Schritte werden sequenziell durchgeführt, bis alle geplanten Parametergruppen innerhalb der Applikationsstrategie appliziert wurden. Mit diesem Ansatz wird eine potenzielle Abhängigkeit der Parameter untereinander berücksichtigt. Ein Ziel der Applikationsstrategie ist es innerhalb eines Applikationsprozesses die Anzahl der Parameter in einer Parametergruppe so weit wie möglich zu reduzieren, um das Problem aus Sicht der Rechenressourcen und Findung eines geeigneten Parametersatzes (Applikation = Parameteroptimierung) so weit wie möglich zu reduzieren (mit anderen Worten das komplexe Problem in möglichst viele kleine Teilprobleme aufzuteilen).After the function parameters have been applied within the first step of the defined sequence, the next parameter group with the next associated driving maneuver is applied depending on these then applied parameters. These steps are carried out sequentially until all planned parameter groups have been applied within the application strategy. This approach takes into account a potential dependency of the parameters on one another. One goal of the application strategy is to reduce the number of parameters in a parameter group as much as possible within an application process in order to reduce the problem as much as possible from the perspective of computing resources and finding a suitable parameter set (application = parameter optimization) (in other words, to divide the complex problem into as many small sub-problems as possible).

In Figure 3 werden die wesentlichen Merkmale des Applikationsansatz mit Applikationsstrategie schematisch dargestelltFigure 3 shows the main features of the application approach with application strategy schematically

Die Applikation der Funktionsparameter findet vollständig in virtueller Umgebung statt, sodass keine realen physikalischen Komponenten oder Systeme (weder Serien- noch Prototypenstand) benötigt werden. SIPA stellt einen generischen Ansatz dar und ist anwendbar/übertragbar für die Applikation aller vorhandenen und künftigen Funktionen im Zusammenhang mit dynamischen und quasistatischen Fahrzuständen.The application of the functional parameters takes place entirely in a virtual environment, so that no real physical components or systems (neither series nor prototype) are required. SIPA represents a generic approach and is applicable/transferable for the application of all existing and future functions in connection with dynamic and quasi-static driving conditions.

Das besondere Merkmal der Methode SIPA ist, dass sich im Rahmen des virtuellen Applikationsprozesses die Fahreigenschaften durch gezielte Gewichtung der KPIs individuell berücksichtigen und die Funktionsparameter entsprechend der Gewichtung automatisiert appliziert werden können.The special feature of the SIPA method is that, within the framework of the virtual application process, the driving characteristics are taken into account individually by specifically weighting the KPIs and the functional parameters can be applied automatically according to the weighting.

Darüber hinaus können innerhalb des Applikationsprozesses verschiedene Fahr- und Umgebungsbedingungen gleichzeitig berücksichtigt werden, sodass die applizierten Funktionsparameter für alle betrachteten Fahr- und Umgebungsbedingungen optimal ausgelegt werden.In addition, different driving and environmental conditions can be taken into account simultaneously within the application process, so that the applied functional parameters are optimally designed for all driving and environmental conditions considered.

Die Applikationsstrategie erlaubt die komplexe Applikation von vielen Funktionsparametern auf mehrere kleine Teilprobleme zu reduzieren, um insgesamt die Rechenressourcen und den Aufwand für die Findung geeigneter Parameterapplikations-Prozess zu reduzieren.The application strategy allows the complex application of many function parameters to be reduced to several small subproblems in order to reduce the overall computing resources and the effort required to find suitable parameter application processes.

Die Methode stellt einen generischen Ansatz dar und lässt sich grundsätzlich auf die Applikation der Funktionsparameter aller quasistatischen und dynamischen Fahrfunktionen anwenden. Beispielsweise kann die Methode auf weitere (dynamische oder quasistatische) Fahrfunktionen mit entsprechender Anpassung der KPIs und der Applikationsstrategie angewendet werden. Als Beispiel ist die Applikation der Parameter der ABS- (Antiblockiersystem) oder ACC- (Adaptive Geschwindigkeitsregelung) Funktionen zu nennen.The method represents a generic approach and can generally be applied to the application of the functional parameters of all quasi-static and dynamic driving functions. For example, the method can be applied to other (dynamic or quasi-static) driving functions with appropriate adaptation of the KPIs and the application strategy. One example is the application of the parameters of the ABS (anti-lock braking system) or ACC (adaptive cruise control) functions.

Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird SIPA für eine virtuelle Applikation für vier Funktionsparameter der Gierregelungsfunktion (Active Yaw Control Function) angewendet. Es wird somit eine exemplarische Parametergruppe mit einem dazugehörigen Fahrmanöver innerhalb der Applikationsstrategie betrachtet. Es wird ein Sinus-Dwell Fahrmanöver betrachtet, bei dem das Fahrzeug in insgesamt drei unabhängigen Umgebungen mit einem Fahrbahn-Reifen Reibwert von µA = 0,3, µB = 0,65 und µC = 1,0 bei sonst gleichen Bedingungen gezielt zum Übersteuern gebracht wird und die Gierregelungsfunktion das Fahrzeug in Folge des Übersteuerns in den stabilen Fahrzustand überführt. Um Einflüsse potenzieller anderer Regelungsfunktionen auszuschließen, werden alle anderen fahrdynamischen Funktionen deaktiviert, sodass ausschließlich die zu applizierende Regelungsfunktion für das Fahrzeug-Übersteuern aktiv ist und von den zu applizierenden Parametern beeinflusst wird.In the following example, SIPA is used for a virtual application for four functional parameters of the yaw control function (Active Yaw Control Function). An exemplary parameter group with an associated driving maneuver is therefore considered within the application strategy. A sine dwell driving maneuver is considered in which the vehicle is deliberately made to oversteer in a total of three independent environments with a road-tire friction coefficient of µ A = 0.3, µ B = 0.65 and µ C = 1.0 under otherwise identical conditions and the yaw control function transfers the vehicle to the stable driving state as a result of the oversteer. In order to exclude influences from potential other control functions, all other driving dynamics functions are deactivated so that only the control function to be applied for vehicle oversteer is active and is influenced by the parameters to be applied.

Im ersten Schritt wird im „Vorverarbeitungs-Prozess“ ein Versuchsplan (DoE) erstellt und das Manöver mit unterschiedlichen Parameterkombinationen innerhalb der Simulationsplattform für jede Umgebung individuell und virtuell durchgeführt. Anschließend werden die Messignale anhand des Objektivierungsalgorithmus ausgewertet und die zur Beschreibung der Fahrdynamikqualität relevanten KPIs „Performance“, Stabilität", „Handling“ und „Komfort“ bestimmt. Im letzten Schritt des „Vorverarbeitungs-Prozess“ werden abschließend die Metamodelle für jede Umgebung und jeden KPI trainiert (in diesem Beispiel insgesamt 12 Metamodelle). Die Qualität der Metamodelle in diesem Beispiel wird in den dargestellt. Zum Qualitätsnachweis werden die mit Hilfe der antrainierten Metamodelle berechneten KPIs mit den KPIs verglichen, die direkt auf Basis der Messignale (kommend von der Simulationsplattform) anhand des Objektivierungsalgorithmus bestimmt wurden. Je näher die Punkte (ein Punkt entspricht der Auswertung eines Fahrmanövers) an der eingezeichneten Diagonalen liegen, desto höher ist die Vorhersagegenauigkeit des Metamodells. Die Qualität der betrachteten Metamodelle ist insgesamt als gut zu bezeichnen.In the first step, a test plan (DoE) is created in the "preprocessing process" and the maneuver is carried out individually and virtually for each environment with different parameter combinations within the simulation platform. The measurement signals are then evaluated using the objectification algorithm and the KPIs "performance", "stability", "handling" and "comfort" that are relevant for describing the driving dynamics quality are determined. In the last step of the "preprocessing process", the metamodels are trained for each environment and each KPI (in this example a total of 12 metamodels). The quality of the metamodels in this example is shown in the To demonstrate quality, the KPIs calculated using the trained metamodels are compared with the KPIs that were determined directly on the basis of the measurement signals (coming from the simulation platform) using the objectification algorithm. The closer the points (one point corresponds to the evaluation of a driving maneuver) are to the diagonal shown, the higher the prediction accuracy of the metamodel. The quality of the metamodels considered can be described as good overall.

Im „Parameterapplikations-Prozess“ werden in diesem Beispiel zwei unterschiedliche Optimierungsvarianten durchgeführt. Die Optimierungsvariante 1 setzt ein stabiles Fahrverhalten in den Fokus, was im Falle eines Übersteuermanövers gleichbedeutend mit einem kleineren zulässigen Schwimmwinkel ist, welches das Fahrzeug während des Manövers aufbaut. Die in der Optimierung verwendeten Gewichtungen der KPIs für beide Optimierungsvarianten sind in Tabelle 1 dargestellt. Zur Vereinfachung werden die Gewichtungen der drei Umgebungen gleichgesetzt: wUmgA = wUmgB = wUmgC. Tabelle 1 Gewichtungen w Optimierung Performance Stabilität Handling Komfort 1 0,1 0,7 0,1 0,1 2 0,1 0,1 0,1 0,7 In the "parameter application process" in this example, two different optimization variants are carried out. Optimization variant 1 focuses on stable driving behavior, which in the case of an oversteer maneuver is equivalent to a smaller permissible sideslip angle that the vehicle builds up during the maneuver. The weightings of the KPIs used in the optimization for both optimization variants are shown in Table 1. To simplify matters, the weightings of the three environments are equated: w Environment A = w Ambient B = w AmbC . Table 1 Weightings w optimization performance stability Handling comfort 1 0.1 0.7 0.1 0.1 2 0.1 0.1 0.1 0.7

Die erzielten Optimierungsergebnisse für alle drei Umgebungen werden in den nachfolgenden normiert dargestellt. Die Ergebnisse veranschaulichen, dass die Vorgaben des Anwenders über die Gewichtungen im Allgemeinen erwartungsgemäß umgesetzt wurden. Im Beispiel für Optimierung 1 wurde der Fokus auf ein stabiles Fahrverhalten gelegt. Die umgebungsabhängigen und umgebungsunabhängigen Parameter wurden in der Hinsicht appliziert, sodass in allen drei Umgebungen eine sehr hohe Stabilität erreicht wird (normierte Note 1 bedeutet, dass unter den gegebenen Bedingungen die maximal mögliche KPI Note erreicht wird).The optimization results achieved for all three environments are presented in the following normalized. The results show that the user's specifications for the weightings were generally implemented as expected. In the example for optimization 1 The focus was on stable driving behavior. The environment-dependent and environment-independent parameters were applied in such a way that very high stability was achieved in all three environments (standardized grade 1 means that the maximum possible KPI grade was achieved under the given conditions).

Im bereits dargestellten Beispiel wurden bereits Applikationsergebnisse für die Gierregelungsfunktion (AYC Function) für zwei unterschiedliche dynamische Fahrzeugcharakteristiken erläutert. Wie in der Beschreibung der Methode bereits erwähnt, lässt sich die Methode auf andere beliebige fahrdynamische Funktionen anwenden. Für die Anwendung der Methode an einer anderen Funktion ist es notwendig, zunächst die zu applizierenden Parameter der Funktion zu definieren und die relevanten dynamischen Fahrmanöver in der Simulation zu implementieren. Anschließend kann die Methode äquivalent zum gezeigten Beispiel auf das neue Applikationsproblem angewendet werden. Ein weiteres Beispiel ist die Applikation von Parametern der ABS-Funktion (Antiblockiersystem), bei der beispielsweise die bremsweg- und stabilitätsbeeinflussenden Parameter beim Geradeausbremsen oder beim sogenannten Mü-Split Bremsen (Bremsen auf parallel unterschiedlichen Reibwerten) appliziert werden.In the example already shown, application results for the yaw control function (AYC function) for two different dynamic vehicle characteristics were already explained. As already mentioned in the description of the method, the method can be applied to any other driving dynamic functions. To apply the method to a different function, it is first necessary to define the parameters of the function to be applied and to implement the relevant dynamic driving maneuvers in the simulation. The method can then be applied to the new application problem in an equivalent way to the example shown. Another example is the application of parameters of the ABS function (anti-lock braking system), in which, for example, the parameters that influence the braking distance and stability are applied when braking straight ahead or during so-called Mü-split braking (braking at different friction values in parallel).

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102019217431 A1 [0021]DE 102019217431 A1 [0021]

Claims (11)

Verfahren zur Festlegung eines Satzes von Funktionsparametern eines Fahrzeugbremsensteuergeräts, wobei für zumindest eine Teilmenge der Funktionsparameter verschiedene Werte ausgewählt werden und mittels einer Simulationsplattform für vorbestimmte Fahrmanöver und Umgebungseinstellungen fahrdynamische Messergebnisse simuliert werden, die mittels eines Objektivierungsalgorithmus mit zumindest einer Schlüsselkennzahl bewertet werden, und wobei ein Metamodel mittels der jeweiligen Werte mit zugehörigen Schlüsselkennzahlen angelernt wird, welches somit einen Zusammenhang zwischen der jeweiligen Teilmenge von Funktionsparametern und den Schlüsselkennzahlen angibt, wobei das Metamodell bei der eigentlichen Parameteroptimierung mittels eines Optimierungsalgorithmus zur Auffindung optimaler Parameterwerte genutzt wird.Method for determining a set of functional parameters of a vehicle brake control unit, wherein different values are selected for at least a subset of the functional parameters and driving dynamics measurement results are simulated by means of a simulation platform for predetermined driving maneuvers and environmental settings, which are evaluated by means of an objectification algorithm with at least one key figure, and wherein a metamodel is trained by means of the respective values with associated key figures, which thus indicates a connection between the respective subset of functional parameters and the key figures, wherein the metamodel is used in the actual parameter optimization by means of an optimization algorithm to find optimal parameter values. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektivierungsalgorithmus die Bewertung anhand mehrerer Typen von Schlüsselkennzahlen durchführt und für jeden Typ von Schlüsselkennzahl ein eigenes Metamodell angelernt wird, welches die jeweiligen Funktionsparameter mit dem entsprechenden Typ von Schlüsselkennzahl in Zusammenhang setzt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the objectification algorithm carries out the evaluation on the basis of several types of key figures and for each type of key figure a separate metamodel is learned which relates the respective functional parameters to the corresponding type of key figure. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswählen der Werte für zumindest die Teilmenge der Funktionsparameter mittels einer Design of Experiments Einheit, insbesondere nach dem Latin-Hypercube-Sample Verfahren, durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the selection of the values for at least the subset of the functional parameters is carried out by means of a design of experiments unit, in particular according to the Latin hypercube sample method. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anlernen des Metamodells der Backpropagation Ansatz genutzt wirdMethod according to one of the preceding claims, characterized in that the backpropagation approach is used to train the metamodel Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Optimierungsalgorithmus ein genetischer Algorithmus genutzt wirdMethod according to one of the preceding claims, characterized in that a genetic algorithm is used as the optimization algorithm Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Optimierungsalgorithmus die verschiedenen Metamodelle für die verschiedenen Typen von Schlüsselkennzahlen, insbesondere gewichtet berücksichtigt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the optimization algorithm takes into account the different metamodels for the different types of key figures, in particular in a weighted manner. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiteres Metamodell für eine weitere Teilmenge von Funktionsparametern für andere Fahrmanöver und/oder Umgebungseinstellungen angelernt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one further metamodel is learned for a further subset of functional parameters for other driving maneuvers and/or environmental settings. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmenge von Funktionsparametern allgemeingültige Parameter und umgebungs- und/oder manöverabhängige Parameter aufweist, wobei die weitere Teilmenge von Funktionsparametern dieselben allgemeingültigen Parameter und andere umgebungs- und/oder manöverabhängige Parameter aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the subset of functional parameters has generally valid parameters and environment- and/or maneuver-dependent parameters, wherein the further subset of functional parameters has the same generally valid parameters and other environment- and/or maneuver-dependent parameters. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge der Parameter des Satzes von Funktionsparametern des Fahrzeugbremsensteuergeräts in Teilmengen aufgeteilt wird, wobei die Auffindung optimaler Parameterwerte für die Teilmengen nacheinander erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the total set of parameters of the set of functional parameters of the vehicle brake control unit is divided into subsets, wherein the optimal parameter values for the subsets are found one after the other. Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, eines der vorstehenden Verfahren auszuführen.Computer program product comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out one of the preceding methods. Herstellungsverfahren für eine Kraftfahrzeugbremsanlage umfassend ein Fahrzeugbremsensteuergerät, welches Programmcode zum Ausführen von Fahrzeugfunktionen umfasst, welcher Funktionsparameter enthält, dadurch gekennzeichnet, dass Werte für die Funktionsparameter in dem Steuergerät gespeichert werden, die mittels einem der Verfahren nach Anspruch 1 bis 9 festgelegt wurden.Manufacturing method for a motor vehicle brake system comprising a vehicle brake control unit which comprises program code for executing vehicle functions, which contains functional parameters, characterized in that values for the functional parameters are stored in the control unit, which values are determined by means of one of the methods according to Claim 1 until 9 were determined.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102019217431A1 (en) 2019-11-12 2021-05-12 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method for evaluating the dynamic driving behavior of a vehicle with at least one driver assistance function

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