TÜV Süd baut virtuelle Führerscheinprüfung für autonome Fahrzeuge

Sicherheitsexperten des TÜV Süd, des Powertrain-Prüftechnik-Spezialisten AVL List und von NVIDIA arbeiten an einem virtuellen Fahrlehrer für autonome Fahrzeuge. Das System soll entsprechende KI-Modellen verifizieren und prüfen, ehe sie auf die Straße losgelassen werden.

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Sind autonome Fahrzeuge auch sicher für den deutschen Straßenverkehr? Um dies zu gewährleisten, entwickeln deutsche Sicherheitsexperten derzeit eine Art virtuellen Fahrlehrer für KI-Algorithmen, die für den Einsatz in autonomen Fahrzeugen gedacht sind. Die Sicherheitsbehörde TÜV Süd, der österreichische Powertrain-Spezialist AVL List und GPU- und KI-Hardware-Anbieter NVIDIA gehen hierfür eine entsprechende Kollaboration ein.

Unfälle vermeiden, bevor sie entstehen können

Nach Angaben des Statistischen Bundesamtes kam es im Jahr 2017 zu 2.643.098 Unfällen im deutschen Straßenverkehr – 302:656 davon mit Personenschaden. Autonome Fahrzeuge müssen jedoch darauf vorbereitet sein, Unfälle zu vermeiden, bevor sie im Verkehr fahren.

Deshalb arbeiten Fahrzeughersteller und Regulierungsbehörden gleichermaßen an Möglichkeiten, mit denen sich selbstfahrende validieren lassen. Bevor Autonome Autos am öffentlichen Straßenverkehr teilnehmen können muss sichergestellt sein, dass sich diese Technologie während des Betriebs wie vorgesehen verhält. Während Menschliche Fahranfänger erst in theoretischen Tests ihre Eignung zur Fahrzeughaltung unter Beweis stellen müssen, sollen autonome Fahrzeuge ihre Tauglichkeit erst in einem Simulator beweisen, in dem keine realen Menschen zu Schaden kommen können.

Realistisch simulierte Straßenverhältnisse für künstliche Intelligenzen

Der TÜV Süd und AVL haben für ein solches System die dafür notwendigen Testmaßnahmen definiert. NVIDIA liefert die für den Simulator notwendige Hardware.

Die Simulationsplattform NVIDIA DRIVE Constellation bildet die Grundlage des virtuellen Fahrlehrers. AVL bringt seine Expertise für die Entwicklung von Antriebssystemen sowie dazugehörende Simulation und Prüftechnik in die Plattform mit ein, damit der Simulator sowohl die reale und virtuelle Welt in verschiedenen Phasen der Automobilentwicklung abbildet. Zusätzlich zu rein virtuellen und Hardware-in-the-Loop-Tests entwickelt AVL mit DRIVINGCUBE einen Prüfstand zum Testen der realen Fahrzeuge.

Vom TÜV SÜD entwickelte und vorgegebene Simulationsmetriken sollen schließlich bewerten, wie gut die automatisierten Fahrzeuglösungen in diversen typischen Verkehrsszenarien verhalten. Erst wenn autonome Fahrzeuge diese simulierte Fahrprüfung bestehen, sollen sie anschließend in Realtests im öffentlichen Straßenverkehr getestet werden.

Der geplante virtuelle Führerscheintest

Bei DRIVE Constellation handelt es sich um eine „Hardware-in-the-Loop“-Simulationslösung. Diese soll es laut NVIDIA Herstellern ermöglichen, autonome Antriebstechnik mit zuvor nicht dagewesener Genauigkeit zu testen.

Die Plattform nutzt zwei Server. Auf einem läuft die Software DRIVE Sim, die aus realen Sensordaten eine fotorealistische Fahrumgebung erzeugt. Der andere enthält die DRIVE AGX Pegasus Rechenplattform, welche die genaue Hard- und Softwarekonfiguration simulieren soll, die im Auto laufen würde. Wie Danny Shapiro, Senior Director of Automotive Topics bei NVIDIA, erklärt, fließt in diesen Simulator auch die gesammelte Expertise des GPU-Herstellers aus der Videospiel-Industrie mit ein: Schon lange beschäftigt sich NVIDIA intensiv mit der Simulation möglichst realistischer Straßen- und Wetterverhältnisse, damit sich Fahrzeuge in virtuellen Welten genauso verhalten wie auf realen Straßen.

„Die Bit-Level-Genauigkeit, die durch die Verwendung der identischen Soft- und Hardware-Konfigurationen in der Simulation ermöglicht wird, ermöglicht es den Reglern, die Fahrdynamik und Verkehrsszenarien der realen Welt genau nachzuahmen, bevor der Gummi auf die Straße trifft,“ heißt es in einem NVIDIA-Statement. „Die Reaktion eines Autos auf einen plötzlichen Halt, schlechte Sicht bei ungünstigen Witterungsbedingungen und unerwartete Verkehrsgefährdungen können in DRIVE Constellation mit höchster Genauigkeit reproduziert werden.“

Die ersten Testszenarien von TÜV SÜD decken ab, wie ein automatisiertes Fahrsystem gängige Verkehrssituationen auf Autobahnen mit Hilfe einer Reihe von definierten Leistungskennzahlen bewältigt. Beispielsweise würde die Simulation testen, ob ein Fahrzeug ausreichend verlangsamt, wenn ein anderes Auto davor fährt, und dann wieder beschleunigt, wenn der Verkehr wieder vorwärts fährt.

Wie bei einem Führerschein-Test wird in diesen Fällen nicht nur bewertet, ob ein Auto ohne Unfall fahren kann, sondern auch, wie sicher und komfortabel es mit Alltagssituationen umgehen kann. Dazu verwendet TÜV SÜD Leistungsindikatoren wie die Zeit bis zur Kollision - die Anzahl der Sekunden, die ein Testfahrzeug benötigt, um mit dem vorausfahrenden Fahrzeug zu kollidieren, wenn die Bremsen nicht betätigt werden - und wie gut das Fahrzeug einen sicheren Nachlaufabstand einhält. Diese Kennzahlen werden zu jedem Zeitpunkt während der Testfälle verfolgt.

Durch die Kombination von Simulation und On-Road-Tests können die Regler einen robusten Prüfprozess entwickeln. Aufbauend auf diesen ersten Testszenarien auf DRIVE Sim plant TÜV SÜD, die Auswertungen in der virtuellen Welt auf das Fahren in der Stadt auszudehnen - wie z.B. eine Linkskurve an einer überfüllten Kreuzung - und die Querdynamik des Fahrzeugs zu testen, wie gut es mit engen Kurven, Spurwechseln und anderen Seitenbewegungen zurechtkommt.

Testlösungen für die autonome Zukunft

Wie bei allen Tests der Sicherheitsbehörde wurden diese vorgeschlagenen Fälle für eine breite Anwendung bei Herstellern und globalen Regulierungsbehörden entwickelt. Durch die Zusammenarbeit mit NVIDIA DRIVE Constellation können diese vorgeschlagenen Standards weiterentwickelt werden, um noch mehr der seltenen und schwierigen Szenarien abzudecken, mit denen KI-Treiber für eine wirklich sichere Bereitstellung umgehen können müssen.

Diese Zusammenarbeit ist erst der Anfang der gemeinsamen Bemühungen von NVIDIA, TÜV SÜD und AVL, virtuelle Teststandards im Rahmen der autonomen Fahrzeugvalidierung weltweit zu entwickeln. Im Zuge der Weiterentwicklung der Branche in Richtung einer selbstfahrenden Zukunft wird diese Art der Zusammenarbeit sicherstellen, dass die Sicherheitsvorteile autonomer Fahrzeuge vollständig genutzt werden.

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