用于在试验台上实施试验性运行的方法

摘要

为了能够明显更有效、更快速并且更好地叠加和比较来自试验性运行的测量结果，从数据存储器(4)读取虚拟路段(A

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在试验台上对虚拟车辆实施试验性运行的方 法。

背景技术

车辆或者车辆的组件如传动系、内燃机、变速箱等的试验台试验 的试验性运行目前部分地从真实的试验行车中确定。在此，利用真实 的车辆驶过真实的试验路段并且在此对测量数据、以及对道路和车辆 的周围环境例如交通等以及对确定的事件例如路牌、红绿灯、斑马线 等进行检测。通过GPS和其它测量技术可以对道路轮廓曲线(下坡斜 度、上坡斜度、弯道等)、车辆表面(几何形状、材料特性等)以及车 辆的动态数据(速度、加速度、消耗量、内燃机燃烧的指示数据、废 气排放等)以及周围环境(交通、侧风、温度、压力、空气湿度等) 进行检测。同样地在此也可以检测驾驶员行为例如加速和制动行为。 由所检测的数据建立如下的仿真，利用所述仿真操控试验台，以便在 试验台上虚拟地驶过所检测的或者从中推导出的试验路段。在此，通 常建立以v＝v(x)或v＝v(t)，其中v＝速度、x＝街道的位移或弧长、 t＝时间，为形式的一维轮廓曲线，所述轮廓曲线描述所驶过的路段的 特性并且然后被在试验台上。例如如此操控滚动试验台，使得在其上 所放置的车辆驶过所检测的试验路段。所述试验路段在此也可以通过 借助图像对象的仿真而可视化。这样的系统例如由文献EP2246686 A1已知。

同时在试验行车时也可以对所驶过的路段、驾驶员行为或者车辆 以及车辆的周围环境的视频或音频数据进行记录。文献WO 2009/083944A1例如描述了由设置在车辆上的传感器对测量数据的检 测，在此也通过摄像机检测和存储所驶过的路段的视频。对于这些视 频数据的其它应用则在该文献中没有进行详细研究。

在已知的现有技术中，关于共同的时间轴(即时间同步)、共同的 一维的位移轴(位移同步)或者关于曲轴转角信号(即转角同步)对 在试验行车期间所检测的测量数据进行检测、管理和描述。然而这种 处理方式含有一些问题。一方面，不同试验性运行的测量数据即使部 分地(分段地)基于相同的试验路径，但互相几乎不能进行比较，因 为在以时间同步(t)、位移同步(x)或转角同步管理的数据中寻找交 叠几乎是不可能的。另外一方面，由真实的试验行车推导出的试验性 运行从来没有完全与真实的试验行车相同过，例如，因为在虚拟的试 验行车时驾驶员不同方式地削过弯道。因此在试验性运行中在真实或 其它虚拟的试验行车的测量数据中和在试验性运行的测量数据中肯定 总是存在时间上或空间上的差异。当以不同的驾驶员特征(驾驶员特 性)驶过相同的路段更加值得注意。这样的试验运行也不能直接地进 行比较。这造成在实际中在构建可相比拟的试验性运行时以及在比较 测量数据时非常多的困难。

发明内容

因此本发明的目的是，给出一种方法，利用该方法能够明显更有 效、更快速并且更好地构建来自试验性运行的测量结果并且从中叠加 和比较所述测量结果，以便这样得到试验性运行的有说服力的结果。

按照本发明所述目的通过如下方式得到实现，从数据存储器中读 取虚拟路段，其中，所述虚拟路段作为地理坐标以及车辆、车辆的驾 驶员和/或周围环境的附属的与地理坐标相关的数据的序列进行存储， 并且用于对虚拟车辆实施试验性运行，其中，在试验性运行期间对虚 拟车辆的测量数据进行检测并且存储所检测的与地理坐标相关的测量 数据。通过与地理坐标相关地检测和存储所有数据的方法摆脱了目前 常见具有所有所描述的缺点的一维位移－时间曲线。所述虚拟试验路 段从现在开始作为三维轨迹以地理坐标的形式具有对此所保存的如下 数据，所述数据用于实施试验性运行，这能实现直接通过地理坐标对 数据和/或来自试验性运行的测量数据进行调用和比较。

所述用于试验性运行的虚拟路径可以优选通过利用真实车辆驶过 真实路段来建立，通过在行驶期间沿着真实路段对地理坐标以及车辆 的、驾驶员的和/或车辆周围环境的数据进行检测并且作为关于地理坐 标的时间序列进行存储。这特别能实现自动化建立作为地理坐标的时 间序列的虚拟路段，其中，所述虚拟路段非常接近真实路段。

备选地也可以从数字3D地图数据中检测所述虚拟路段，其中， 可以添加车辆、驾驶员和/或车辆周围环境的数据。

特别有利地，所述试验性运行、特别是对于试验台的执行器重要 的变量，例如空气压力、空气湿度、道路上坡斜度以及曲率等作为所 存储的地理坐标的序列而被驶过。由此通过相继驶向所存储的地理坐 标可以直接由虚拟路段产生试验性运行。另外的对于试验性运行必要 的数据可以简单地与地理坐标相关地从虚拟路段的数据文件中得到。 对此可以规定，使用与地理位置有关地存储的速度或所存储的时间， 以便在试验性运行中控制虚拟车辆。

为了实施试验性运行，所述虚拟车辆可以由虚拟驾驶员借助驾驶 员模型进行控制。这能实现借助不同的驾驶员模型以不同的方式驶过 相同的虚拟路段并且产生不同的测量数据，所述测量数据此后也能简 单地通过地理坐标进行比较。备选地，所述虚拟车辆为了实施试验性 运行也可以由虚拟驾驶员进行控制

特别有利的是：附加地检测试验路段的以一序列视频帧为形式的 视频数据，并且在试验性运行期间在试验台上确定和显示对应于相应 的地理坐标的视频帧。通过这种方式可以简单地在试验台上播放真实 行驶的视频。真实视频到目前位置没有在试验台上用于试验性运行的 可视化显示。一方面的原因在于，视频数据存储非常巨大，视频数据 在管理和处理(剪切、拼接、时间轴等)时很繁复并且在试验台上将 视频数据与试验性运行进行同步很困难。不过人们期望在试验台上的 试验性运行的更真实的可视化显示，这目前根据真实视频并且通过地 理坐标对视频播放器进行管理、操控和同步是容易做到的。

以相同的方式也可以检测试验路段的音频数据并且与地理坐标相 关地对其进行存储，并且在试验性运行期间在试验台上播放对应于相 应的地理坐标的音频数据。

如果在试验性运行期间调用和显示用于相应的地理坐标的数据或 测量数据，那么可以以简单的方式在实施试验性运行期间与在线地对 已经存在的数据或测量数据进行直接的比较。

同样地可以在试验性运行的后期处理中通过数据或测量数据的地 理坐标来搜寻、识别和比较该数据或测量数据，这能大大简化试验性 运行的再处理。

附图说明

下文参考图1和2进一步阐述本发明，所述附图示例性地、示意 性地并且不加限制地说明本发明有利的实施形式。在此：

图1示出虚拟路段的检测；

图2示出用于利用虚拟车辆实施试验性运行的试验台。

具体实施方式

如在图1中所示的那样，车辆1在本发明的一种可能的设计方案 中在现实中驶过确定的路段A-B。在车辆1上设置有传感器2，其中， 设置有至少一个已知的用于确定当前时间(或其它单调递增的量)以 及当前地理位置的装置例如全球定位系统(GPS)或伽利略(Galileo)， 以及设置有至少一个另外的传感器以用于检测车辆的参数(速度、加 速度、消耗量、内燃机燃烧的指示数据、废气排放、车辆在空间中的 3D定向等)、驾驶员的参数(加速或制动行为、换挡行为、超车行为) 以及周围环境的参数(视频、声音、交通、侧风、温度、压力、湿度、 道路条件等)。这样的传感器2是充分公开的并且能够获得各种各样的 实施方式，因此在此不进一步详细阐述。同样可考虑的是：在行驶期 间检测另外的事件例如路牌3、红绿灯、横向交通、其它交通参与者 等。如此在车辆1行驶期间所检测的数据D与地理位置相关地被保存 到数据存储器4中。如此检测的、现为虚拟路段A*-B*，或者从中产 生的数据文件6在随后还可以被处理，例如添加或改变数据D，例如 道路条件(冰、凹坑、路宽、车辙等)、路牌、红绿灯灯，或者删除不 需要的数据D。

基于不可避免的测量准确度或可能的再处理，所检测的路段 A*-B*没有精确地对应于真实路段A-B，因此在此所说的是虚拟路段 A*-B*，其以*标明。

然后地理位置也简化地称为地理坐标P。地理坐标P在这个意义 中是地球上任意一个位置的单值说明，例如在GPS中以经度、纬度和 海拔高度为形式。

在一种备选的实施方式中可以以地理坐标P的形式但也可以从可 用的数字3D地图中提取真实路段A-B并且从中检测虚拟路段A*-B*， 其中，其它参量如时间和车辆或周围环境的参数不能同样从3D地图 数据中获取(例如路牌)也不能随后添加。

例如在预先给定的时间间隔后例如每隔半秒，以经度LG、纬度 BG以及海拔高度H的形式检测地理坐标P。对此相应保存或添加附 加所检测的数据例如瞬时速度v、空气压力p、油温周围环境温 度T_U或可能的指示牌S。原则上在此可以保存车辆1、驾驶员和/或周 围环境的任意数据，所述数据在此不能全部重现。在此重要的是，所 述附加的数据全部同样与地理坐标P相关地被检测和保存。

附加地可以将车辆1的行驶记录为视频V。在此不仅可以记录周 围环境而且还可以记录例如车辆1上的部件，例如例如底盘或制动器。 在数据存储器4中为此可以对每个地理坐标P在所记录的视频V上保 存一个参考F例如以视频帧编号f_P1或相应地理坐标P的视频时间的 形式。所记录的视频V在此保存在视频存储器5中。这在图1中为地 理坐标P₁进行表明。

在由数字地图中推导出的虚拟路段A*-B*的情况中也可以与地理 坐标P相关地检测和存储视频V。在此可以装载关于路段A-B的可用 视频V或者装载其中一部分并且进行保存。例如在谷歌地图中可能 驶过一条路段并且使用所产生的视频文件作为用于虚拟路段A*-B*的 视频。

通过这种方式可以产生和保存不同路段和在不同条件下例如不同 的季节、不同条件、不同驾驶员、不同交通等与地理坐标P相关的数 据文件，如在图1中所表明的那样。这种如此产生的数据文件6于是 可以在线(亦实时)或者离线地调用。

在此也可以从不同路段的多个数据文件6中产生新的路段并且因 此产生新的数据文件6，例如通过将在一致的地理位置上的两条路段 相结合的方式。同样地也可以通过去除确定的部分来缩短路段。这优 选在离线数据处理的范围中实现。

目前在对虚拟车辆1*或者其部件(传动系、内燃机、变速箱等) 进行试验性运行期间，可以在试验台20上例如车辆的滚动试验台、传 动系试验台或者马达试验台上以不同的方式使用虚拟路径A*-B*的这 种与地理坐标P相关的数据文件6，如参考图2进一步进行阐述的那 样。在此可以观察到，试验台20既可以理解为如下系统，在所述系统 中试验件21(被试验的单元)例如车辆、传动系、蓄电池、内燃机等 真实地存在于试验台上并且真实运行，而且还可以理解为这样的系统， 其中所述试验件21本身同样不真实存在并且根据合适的仿真模型27 进行仿真。

首先，使用这样的以车辆1记录的或者处理的试验行车，即虚拟 路段A*-B*，以便为虚拟车辆1*控制在试验台20上进行的试验性运 行，如参考图2进一步阐述的那样。

因为用于试验性运行的车辆被部分或者完全地仿真，虚拟车辆1* 因此部分真实地(以试验件21的形式)被构建。所述虚拟车辆1*也 不必与驶过真实路段A-B的车辆1相一致。所述虚拟车辆1*包括不同 部件如蓄电池、内燃机、电机、变速箱、底盘、轮胎、转向系统、制 动器等，这些部件可以根据合适的仿真模型27例如在试验台控制单元 25中被仿真或者可以在试验台20上作为试验件21真实存在。例如所 述蓄电池可以作为试验件21真实存在并且称为蓄电池在环(一般地称 为硬件在环)。所述试验性运行在此应用在虚拟车辆1*上，所述虚拟 车辆包括虚拟的并且必要时真实的部件。

试验性运行在此理解为具有真实或虚拟试验件21的虚拟车辆1* 在试验台20上例如在滚动试验台、传动系试验台或发动机试验台上经 受按照时间顺序的不同行驶状态并且在此检测虚拟车辆1*(或试验件 21)的确定的期望测量值并且按要求对其进行评价。为此通常设置有 加荷机22，以便仿真试验件21的不同负载状态，例如上坡斜度、加 速度、电功率、电流等并且由此给所述试验件21加载。如果所述试验 件21本身仅虚拟存在，那么当然也可以去除加荷机22或者同样地对 其进行仿真。

同样地在试验台20上可以设置有预处理系统23，以便针对试验 性运行对确定的介质例如油、水、空气等进行预处理。在试验台20 上还可以设置有空调系统24，以便在试验台20上仿真确定的周围环 境条件例如温度、压力、天气等。通过试验性运行来对所检测的虚拟 路段A*-B*进行仿形。为此设置有试验台控制单元25，所述试验台控 制单元按照试验性运行对所有试验台20的部件进行控制。

所述试验台控制单元25为此接收用于虚拟路段A*-B*的数据文 件6，在所述数据文件中与地理坐标P相关地、即与地理的坐标相关 地存储试验性运行，并且从中可以实时地产生用于试验台20部件的额 定预设值。车辆1的位置数据如经度LG、纬度BG和海拔高度H， 以及动态数据如速度、加速度、上坡斜度为此被换算成用于试验件21 和加荷机22或者用于试验台20上其它所需的执行器的额定预设值。

为此在时间轴上沿着虚拟路段A*-B*例如可以使用虚拟车辆1*的 在虚拟路段A*-B*的数据文件6中所存储的速度v，以便控制试验件 21。所述速度v为此还可以确定在两个地理坐标P之间必须经过的时 间。备选地还可以将在两个地理坐标P之间的距离与所存储的时间一 起使用，以便计算速度。可以使用所存储的数据例如车辆1的3D定 向、路段的地形(上坡斜度、坡度、下坡倾斜)，以便控制加荷机22 或者以便为试验件21预先给定负荷状态。对于试验性运行在虚拟车辆 1*中还可以设置虚拟或真实驾驶员。

在真实驾驶员的情况下，该真实驾驶员按照数据文件6中的虚拟 路段A*-B*的预先给定条件(地形、路牌、限速、红绿灯、事件等) 控制虚拟车辆1*。

在虚拟驾驶员的情况下，所执行的驾驶员模型负责实施数据文件 6中的预先给定条件。所述驾驶员模型在此可以由路线和速度规划和 车辆控制组成，所述路线和速度规划例如用于确定如何驶过弯道、如 何加速/制动、如何在路段A*-B*上对交通、如对事件(例如爆裂的轮 胎、车道上结冰、车道上有麋鹿等)作出反应，所述车辆控制例如用 于操作燃气、制动器、离合器、挡位、手刹、方向盘、点火开关钥匙 等)。在此，驾驶员模型在其行驶特性如防护型、激进型、正常型、经 济型方面可被参数化。虚拟驾驶员在此按照驾驶员模型和虚拟路段 A*-B*负责实施为虚拟车辆1*预先给定的线路和速度，例如通过操作 加速踏板或制动踏板、通过上调或下调变速箱、通过转向等。

以这些方式可以以虚拟车辆1*在试验台20上实时地驶过虚拟路 段A*-B*。所述路段在此不再如已知的现有技术中一样作为一维的位 移-时间图存在，而是作为地理坐标P形式的三维轨迹而存在，所述地 理坐标具有为其存储的数据D。

在数据文件6中所存储的车辆周围环境的数据D如周围环境温 度、压力、天气等，可以作为额定预设值传送给空调系统24。在数据 文件6中所存储的数据D，所述数据描述车辆的运行状态如油压、油 温、水温等，可以作为额定预设值预先给定给预处理系统23。

虚拟路段A*-B*中的独特性例如过桥、驶入或驶离十字路口或高 速公路，在此可以通过适当的执行逻辑得到解决，例如通过对高度数 据进行比较或者通过考虑虚拟车辆1*的运动方向，所述运动方向可以 从地理坐标P中确定或者可以直接保存在数据文件6中。

为了考虑到试验台20的确定部件的惯性，例如空调系统24的或 者预处理系统23的惯性，还可考虑的是：所述试验台控制单元25在 时间上例如提前10秒或100毫秒在数据文件6中读取，以便以预控制 的方式及时促使这些部件的可能必要的额定值修改。

在试验性运行期间所检测的虚拟车辆1*的测量数据M例如内燃 机燃烧的指示数据、消耗值、废气排放值等在此同样地再次与相应地 理坐标P相关地存储在数据存储器4中。为了检测测量数据M可以在 虚拟车辆的真实部件上例如在试验件21上设置有相应的测量传感器 28。或者也可以使用来自虚拟车辆部件的仿真模型27的计算量作为测 量数据M。可以在数据文件6中或者在自身的测量数据文件7中进行 所述存储。通过地理坐标P能明确地分配数据文件6中的数据D和测 量数据M。因此通过地理坐标P也可以直接地比较不同的试验性运行 的测量数据M。

在此，在试验台20上自然也可考虑任意的变型。例如在试验台 20上利用不同的或者多个具有不同驾驶行为的驾驶员虚拟地仿形记 录的试验行车(虚拟路段A*-B*)或者可以仿真其它天气。同样地在 试验台20上可以分段地或者完整地以车辆1的不同速度虚拟地仿形所 记录的试验行车。还可以有意地改变车辆的运行状态，以便对确定的 情形进行试验，例如混合动力车辆的动力电池的荷电状态。所述改变 可以由数据文件6的匹配产生。这些变型在此也可以是实时的，例如 通过试验台驾驶员经由I/O接口26在试验性运行中进行干预，例如通 过手动地加油或者改变确定的参数。

例如可以使用所存储的视频文件V，以便对基于驶过的路段A-B 的试验性运行至少分段地播放真实行驶的视频、即所述路段A-B的视 频并且将其显示到屏幕上。对此，所述视频V的播放通过所存储的视 频参考F而与相应的地理坐标P同步。因此可能的是，对一个地理坐 标P总是有适配的视频帧f_P进行描述，即与虚拟车辆1*的相应当前地 理坐标P最接近的视频帧f_P，不管是如何以及以什么顺序虚拟地仿形 所述虚拟路段A*-B*。所述视频V与试验性运行的同步因此可以非常 简单地通过地理坐标P完成。在所存储的两个地理位置之间所述视频 通过如下方式简单地持续播放，即，例如根据所存储的在两个地理位 置之间的时间或速度进行插值。备选地还可以使视频调节器生效，所 述视频调节器调节两个地理位置P之间的视频播放速度。位于两个地 理位置P之间的视频帧因此在时间上正确地播放并且与地理坐标P同 步地播放。如果试验台驾驶员例如手动地加油，因此虚拟车辆1*更快 地在虚拟世界中运动，那么所述视频V与此同步地也更快地播放。完 全不管所述试验性运行如何实施，例如更快、更慢、停止等，通过关 于地理坐标P的同步总能显示视频V的正确位置。

如果对于确定的地理坐标P在视频存储器中找到多个视频V，那 么例如由试验台控制单元25经由I/O接口26来给试验台驾驶员提供 对确定的视频V进行挑选的选择。在沿着虚拟路段A*-B*虚拟行驶期 间在后台运行的视频搜索引擎循环地在存在的视频文件中搜寻如下视 频V，所述视频在相应地理坐标P的区域中被拍摄并且供试验台驾驶 员进行选择。因此消除了在大量视频文件中繁琐的手动搜寻。这不仅 可以在虚拟车辆开启时进行，还可以在行驶期间循环进行。

所述视频搜索引擎在此也负责，为一个虚拟路段A*-B*在正确的 位置(地理坐标P)上优选自动地开启、停止、组合或分离单独存储 的多个视频V。

当然也可以通过相同的方式管理所记录的音频数据和所有其它测 量信道(车辆1*的、驾驶员的、周围环境的数据D或测量数据M) 并且在试验台20上进行试验性运行期间播放、放映或显示视频V。

也可以作为用于试验台驾驶员的预先给定信息通过以下方式使用 所述视频V，即，给试验台驾驶员预播放所述视频V，并且以适当的 控制装置例如油门踏板和制动踏板手动追踪预播放的路段。

对于需虚拟驶过的路段A*-B*也可以实时地显示来自数据文件6 的数据D或来自其它检测的行驶的测量数据文件7的测量数据M。对 此在数据存储器4中搜寻数据文件6或测量数据文件7，这些数据文 件保存为用于相同的地理坐标P。因此也可以对用于相同地理坐标P、 但不同试验行车的数据D或测量数据M进行直接比较。这例如对车 辆1的控制单元的校准是有用的，这是因为可以用这种方式直接地追 踪变动所带来的影响、例如对车辆1的废气排放的影响。

如此产生的数据文件6或测量数据文件7自然也可以在后期处理 的范围中进行离线分析。例如可以通过以下方式实施确定的比较，即， 按照确定的预先给定条件、例如以速度50km/h在第3挡中的行驶来 过滤和显示数据D或测量数据M。或者可以在一定的路段A-B上对 所有车辆的消耗量或废气排放进行分析。

当然也可以通过确定的地理坐标P非常简单地显示所有为此存储 的数据D、测量数据M或视频V。

附加地也可以沿着虚拟路段A*-B*与地理坐标P相关地存储其它 元数据，例如照片、用于给红绿灯进行接线的方法、交通密度等。