Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung - Projekt OCTANE
Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung - Projekt OCTANE

Konzepte und Funktionen

Überblick über Konzepte und Funktionen von OCTANE

Das Team des IOSB entwickelt gemeinsam mit seinen Partnern eine frei verfügbare Simulationsplattform, die auf drei grundlegenden Konzepten basiert: modulare und einfach erweiterbare Softwarearchitektur, intuitive und graduelle Bedienbarkeit, Verwendung von Detaillierungsgraden.

Das Besondere des OCTANE-Konzepts ist die individuelle Anpassbarkeit der Simulation auf die jeweiligen Bedürfnisse hinsichtlich Rechenzeit, Ergebnisqualität, Bedienbarkeit und verfügbaren Daten. Dies wird sowohl durch eine modulare und erweiterbare Softwarearchitektur als auch durch eine intuitive und an den Erfahrungshintergrund unterschiedlicher Anwender und Anwenderinnen angepasste Bedienbarkeit sowie durch die Verwendung von unabhängigen Detaillierungsgraden gewährleistet. Durch die freie Verfügbarkeit des Quellcodes bietet OCTANE den Anwender und Anwenderinnen zudem die Möglichkeit, beliebige Anpassungen der Simulation vorzunehmen, beliebige neue Funktionalitäten zu integrieren und die Funktionsweise bestehender Modelle einzusehen.

Ein Überblick über OCTANE bieten die nachstehenden Themenpunkte.

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  • Modulare Softwarearchitektur

    Die Softwarearchitektur von OCTANE wurde so konzipiert, dass Erweiterungen und Anpassungen der Simulation auf Programmierebene leicht möglich sind. Sowohl der flexible Aufbau komplexer Szenarien, als auch die Ergänzung neuer Simulationsmodelle oder sogar der Einbau völlig neuer Simulationsarten, soll durch die Architektur so einfach wie möglich gestaltet werden.

  • Intuitive Bedienbarkeit

    Das Bedienkonzept von OCTANE soll es sowohl Gelegenheitsnutzern als auch Experten ermöglichen, schnell Szenarien zusammenzustellen und zu simulieren. Die unterschiedlichen Bedienkonzepte bauen intuitiv aufeinander auf, um einen einfachen Übergang vom Einsteigermodus (Grafische Benutzeroberfläche (GUI)), über die Verwendung angepasster Simulationsskripte, bis hin zum Expertenmodus (Verwendung von OCTANE als Code-Bibliothek) zu unterstützen. Schließlich erlauben Änderungen am offenen Quellcode selbst nahezu beliebige Anpassungen der Simulation.   

    Beispiele:

    • GUI
    • Skriptbasierte Stapel-Simulation
    • Quellcode-Programmierung

  • Verwendung von Detailgraden

    Um die Rechenzeit und Ergebnisqualität optimal auf die jeweilige Anwendung anzupassen, werden Simulationsmodelle in unterschiedlichen Detailgraden umgesetzt, um die unabhängige Skalierbarkeit einzelner Teilmodelle zu erlauben.

    Beispiele:

    • Simples Motor- und hochgenaues Sensormodell für Erprobung eines Sensorfusionsalgorithmus
    • Hochgenaue Fahrzeugphysik mit simplem Radarmodell für Erprobung eines ACC-Reglers

  • Fahrzeugdynamik und Fahrzeugmodellierung

    Fahrzeugphysik wird in OCTANE über eine Kombination aus Starrkörperphysik und fahrzeugtechnischen Modellen simuliert. Hierfür wird ein vollständiges Simulationsmodell eines Fahrzeugs aufgebaut, zusammengesetzt aus den wesentlichen Fahrzeugkomponenten. Es können beliebig viele Fahrzeuge in unterschiedlicher Genauigkeit gleichzeitig simuliert werden.

    Beispiele:

    • Motor
    • Reifen
    • Federung
    • Chassis

  • Fahrerassistenzsysteme

    Eine Palette üblicher Fahrerassistenzsysteme (FAS) ist bereits in OCTANE integriert, um beispielsweise Notbremsungen mit einem Antiblockiersystem realistisch simulieren zu können. 

    Beispiele:

    • Antiblockiersystem (ABS)
    • Abstandsregeltempomat (ACC, ADR)

  • Sensoren

    Die verschiedenen Sensoren werden in unterschiedlichen Detaillierungsgraden modelliert. Je nach Art des Sensors und Detaillierungsgrads werden etwa dynamische Umgebungskarten direkt aus der Simulation ausgelesen (im Sinne eines perfekten Sensors), oder aber Rohdaten zur algorithmischen Prozessierung entweder per GPU simuliert, oder per Raytracer für hohe Genauigkeit.

    Beispiele:

    • Kamera
    • LiDAR
    • Radar
    • Ultraschall
    • Car2X-Kommunikation

  • Umwelt

    Die Umweltmodellierung umfasst eine Vielzahl an möglichen Einflussfaktoren auf die simulierten Fahrzeuge, wie beispielsweise Straßenoberflächen mit unterschiedlichen Reibwerten oder Witterungsbedingungen, wie Seitenwind, Nebel oder Regen. Auch Verkehrsflussverhalten, das beispielsweise die Auslastung von Straßenzügen modelliert und damit einzelne Fahrzeuge beeinflusst, wird in dieser Kategorie aufgeführt.

    Beispiele:

    • Witterungsbedingungen
    • Tageszeiten
    • Straßenoberflächenmodellierung
    • Verkehrsfluss

  • High-Level- und Low-Level-Fahrerverhalten

    OCTANE bietet Möglichkeiten zur Simulation von abstrakten Verkehrsflüssen auf Straßennetzen, von einzelnen Fahrzeugen nach Standardmodellen, sowie von realistischen Fahrern gegeben ihrer Umgebungswahrnehmung. Ein einfaches Fahrermodell zur Steuerung von Verkehrsteilnehmern, die einem Navigationsziel folgen, befindet sich derzeit in der Umsetzung.

  • OpenStreetMap-Daten Import und Manipulation

    Neben einer manuellen Generierung eines Straßennetzes ist das Einlesen von OpenStreetMap-Daten (OSM-Daten) möglich, um sowohl ein Straßennetz, als auch 3D-Umgebungen einschließlich Gebäuden zu erzeugen. Eine Generierung von Terrain und Vegetation in Kombination mit OSM-Daten zur Simulation unterschiedlicher Geländeprofile wird angestrebt.

    Beispiele:

    • Generierung von Straßen und Gehwegen aus OSM-Daten
    • OSM-Terrain-Zufallsgenerierung

  • Visualisierung

    Die Visualisierung umfasst eine intuitive grafische Benutzeroberfläche (GUI), eine Live-Darstellung von Simulation und Sensordaten, und Möglichkeiten zur Visualisierung unterschiedlicher Simulationsgrößen. Für eine komplexere Visualisierung zu beispielsweise Werbezwecken werden Schnittstellen zu professionellen Renderer-Engines zur Verfügung stehen. 

    Beispiele:

    • Live-Visualisierung
    • Plottingfunktionalitäten

  • Schnittstellen

    Über Interfaces wird die Anbindung anderer Software oder Hardware, wie beispielsweise externe Manöverplaner oder USB-Lenkräder, möglich sein.

    Beispiele:

    • USB-Lenkrad und -Pedalanbindung
    • Anbindung professioneller Renderer-Engines
    • Matlab-Datenexport

  • Plattformunabhängigkeit

    OCTANE wird derzeit plattformunabhängig entwickelt und soll bei Veröffentlichung für Windows und Linux verfügbar, sowie servertauglich sein.