Das Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn, die HELLA KG, das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM sowie die TU Dortmund haben ihr gemeinsames Projekt „Smart-Headlamp-Technology“ (SHT) erfolgreich abgeschlossen. Unter dem Namen „Hyperion“ entwickelten die Forscher*innen eine Entwicklungsumgebung für den Test moderner Scheinwerfersysteme. Das Projekt wurde mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung NRW (EFRE.NRW) gefördert.
Wissenschaftler*innen aus dem Bereich „Regelungstechnik und Mechatronik“ des Heinz Nixdorf Instituts erforschten in dem Projekt die simulative Erprobung hochauflösender Scheinwerfer. Auf diese Weise soll die virtuelle Entwicklung dieser neuartigen Scheinwerfersysteme effizienter werden. Das Fahrzeug samt Scheinwerfersystem wird dazu virtualisiert und in der Nachtfahrtsimulation „Hyperion“ eingebunden. Diese ist in der Lage, die Lichtausbreitung der neuen Technologie auf aktuell technisch möglichem Niveau nachzubilden. Zur maximalen Testabsicherung erlaubt Hyperion die Hardware-in-the-Loop-Einbindung des Scheinwerfersteuergeräts, das in diesem Setup durch virtuelle Sensoren mit Fahrzeug- und Umfelddaten versorgt wird. Außerdem ist die Überführung realer Messfahrten in die Simulation unter Erhaltung der Fahrzeugtrajektorie möglich.
Durch die von den Forscher*innen entwickelte Simulation ist es möglich, virtuelle Testszenarien schnell und flexibel zu generieren und echte Versuchsfahrten realitätsnah zu reproduzieren. Dynamische Tests waren bisher nur mit realen Probefahrten möglich. Mithilfe der neuartigen Simulation können individuelle Teststrecken definiert und in die Umgebung importiert werden. Auch Fremdverkehr kann eingebunden werden. Das Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer*innen kann dabei frei vorgegeben werden. Neben klassischen Nachtfahrten können auch die Einflüsse von Regen oder Nebel erprobt werden. Um die Entwicklung weiter voran zu bringen, entwickelten die Wissenschaftler*innen verschiedene Mittel, um das Scheinwerferlicht zu bewerten. Dazu zählt z. B. die Visualisierung der Lichtstärke. Auch die Vorgaben des Steuergeräts können veranschaulicht werden.
Getestet wurde das neue System am Fahrsimulator des Heinz Nixdorf Instituts unter Verwendung eines Scheinwerfersystems der HELLA KG. Dabei konnten die Wissenschaftler*innen Funktionalität und Echtzeitfähigkeit erfolgreich nachweisen. Validiert wurden die Ergebnisse in einer Probandenstudie durch die HELLA KG. Reale Nachtfahrten ersetzt auch dieser neuartige Ansatz nicht vollständig, ihr Umfang jedoch kann erheblich reduziert werden. Zusätzlich können die Scheinwerfer deutlich früher im Entwicklungsprozess getestet werden. Das spart Zeit sowie Kosten und bringt dabei mehr Sicherheit.
Das Testsystem wird durch eine am Fraunhofer IEM entwickelte Bewegungsplattform vervollständigt: ein elektromechanischer Hexapod bewegt die in der Simulation eingebundenen, realen Scheinwerfer entsprechend ihrer simulierten Bewegung. Auf diese Weise lässt sich die Ausleuchtung der Fahrbahn zusätzlich subjektiv beurteilen, z. B. im 140 Meter langen Lichtkanal der HELLA KG. Das Fraunhofer IEM konzipierte außerdem ein Condition Monitoring für die Scheinwerfer, das den Ausfall einzelner LEDs detektiert. Es soll in Zukunft zur Entwicklung von Self-Healing-Strategien für den Scheinwerfer weiterverwendet werden.
Text: Heinz Nixdorf Institut
