Individual Virtual Environment and Sensor Simulation – iVESS

Zur Virtualisierung komplexer Realsituationen und Umgebungen benötigt man Techniken der Bildsynthese, hochdetaillierte Texturen, Geometrien und realistische Beleuchtungsmodelle. Sehr ähnliche Anforderungen sind auch in der Computerspiele-Industrie zu finden, mit höchsten Ansprüchen an fotorealistische Computergrafiken, frames-per-second-Raten und die effektive Nutzung der Hardware und ihrer parallelen Architektur. Der Einsatz von Methoden aus der Computergrafik, zum Beispiel das Raytracing-Verfahren, ermöglicht eine synthetische, echtzeitfähige und konsistente Multi-Sensor-Datengenerierung. Anhand dieses Verfahrens ist es uns möglich eine Vielzahl an Sensortypen, beispielsweise Ultraschall, Radar oder Kamera, zu simulieren. So können physikalische Effekte echtzeitfähig berechnet werden und unter anderem Testwerte für Störfaktoren in der Realität generiert oder Ghosttargets erzeugt werden.

Autonome Systeme erfassen die Umgebung mittels verschiedener Sensortypen (Kamera, LiDAR, Radar, Ultraschall).

In einer hochdetaillierten simulierten Welt müssen daher virtuelle Sensoren dieselbe Datenquantität und -qualität bieten wie in der Realität. Je nach benötigter Teststufe (Integrationstiefe des Regelsystems) können unterschiedliche Sensor-Simulationsmodelle und Schnittstellen zur Anwendung kommen.

Präzise numerische Simulation (FEM) der Sensor-Physik hat meist eine hohe Rechendauer zur Folge und ist oft auf statische Umgebungen beschränkt. Einfache Bounding-Box Verfahren sind dagegen in vielfacher Echtzeit ausführbar, jedoch bilden sie die virtuelle Umwelt nur sehr vereinfacht ab. Beide Ansätze eignen sich dadurch nur bedingt zur Absicherung.

Einen neuen Weg bietet auch hier das Raytracing-Verfahren. Durch die effiziente Berechnung von Algorithmen auf Grafikkarten (GPU’s) können genaue und hoch detailreiche Daten für dynamische Szenarien generiert werden. Durch dieses Verfahren können Sensordaten für jeden der genannten Sensortypen simuliert werden. Diese Daten dienen dann als Input für weiterverarbeitende Algorithmen und die Sensordaten-Fusion. Es besteht damit auch die Möglichkeit aus der Simulation automatisch gelabelte Sensordaten auszugeben. Diese können zum Beispiel für das Training und Testing von AI basierten Systemen genutzt werden.

Fehlt Ihrer bestehenden Simulationsumgebung ein entscheidendes Feature in der 3D-Animation? Möchten Sie Sensoren an bestimmten Positionen simulieren, was Ihr aktuelles Tool nicht ermöglicht? Suchen Sie nach einer Lösung, die Ihre bestehende Umgebung erweitert, ohne das gesamte System neu aufzusetzen? Möchten Sie sich von spezifischen Zulieferern unabhängig machen und einen offenen Ansatz für zukünftige Entwicklungen verfolgen? Wollen Sie hohe Lizenzkosten vermeiden, insbesondere bei der Simulation mehrerer Instanzen?

Die Erzeugung der Rohdaten in der Simulation ist durch die Parallelisierung auf GPU’s genauso schnell oder auch schneller als die Datenausgabe der realen System-Sensoren. Dadurch wird eine effiziente closed-loop-Simulation mit echten Steuergeräten möglich. Unser iVESS Framework ist die Kombination aus Game Engine, Raytracing- und Physikmodellen. Mit ihm können beliebige 3D-Umgebungsszenarien für autonome Systeme und die daraus resultierenden Sensordaten simuliert werden. Die Applikation kann sowohl als Co-Simulation zu Third-Party-Software, als auch im Standalone Betrieb eingesetzt werden. Eine Vielzahl an Eingabe- und Ausgabeschnittstellen ermöglicht eine hohe Kompatibilität zu bestehenden Datenformaten und Toolchains.

Schauen Sie sich unsere Projektbeispiele an.

Unser iVESS Framework ermöglicht Ihnen die Realisierung jeglicher Szenarien. Die Integration in Ihre Toolchain oder Hardware setzen wir basierend auf Ihren Anforderungen um, da unsere Herangehensweise nicht produktbasiert, sondern maßgeschneidert in Ihren existierenden Workflow integrierbar ist. Sie erhalten eine maßgeschneiderte Simulation und dies auf Wunsch sogar als Whitebox Lösung. Dies eröffnet Ihnen die Möglichkeit für eigene Weiterentwicklungen oder ist alternativ auch für das White Labeling einsetzbar, um es Ihrer Kundschaft als Lösung anzubieten. Von der Simulation über HiL-Anwendungen bis zum klassischen Absichern von Testszenarien: das Potential unseres iVESS Frameworks passt sich an Ihre individuellen Bedürfnisse an!