DE102020215781A1 - Method and device for determining a driving state of at least one moving target vehicle in the vicinity of an ego vehicle - Google Patents

Method and device for determining a driving state of at least one moving target vehicle in the vicinity of an ego vehicle Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Ermitteln eines Fahrzustands wenigstens eines fahrenden Zielfahrzeugs (TV) im Umfeld eines Ego-Fahrzeugs (1), aufweisend die Schritte:- Sensorisches Erfassen einer Querposition des wenigstens einen Zielfahrzeugs (TV) bezogen auf vom Zielfahrzeug (TV) benutzte Fahrspuren (10a...10n);- Sensorisches Erfassen einer Quergeschwindigkeit des wenigstens einen Zielfahrzeugs (TV) in Relation zum Ego-Fahrzeug (1);- Sensorisches Erfassen von Abständen in Längs- und Querrichtung zwischen dem Zielfahrzeug (TV) und wenigstens einem Umgebungsfahrzeugen (SV), und sensorisches Erfassen von Längs-und Quer-Geschwindigkeiten des wenigstens einen Umgebungsfahrzeugs (SV);- Sensorisches Ermitteln einer Position (ỹL) wenigstens einer Fahrspurmarkierung (10a... 10n) einer Fahrspur, die das Zielfahrzeug (TV) befährt; wobei- bei der Ermittlung des Fahrzustands in einem aktuellen Zeitpunkt (t) eine Fahraufgabe (B) und eine Querposition des Zielfahrzeugs (TV) aus den sensorisch erfassten Daten ermittelt werden, wobei zur Ermittlung der Fahraufgabe (B) und der Querposition des Zielfahrzeugs (TV) eine geschätzte Fahraufgabe (B) und eine geschätzte Querposition (y) in einem vorherigen Zeitpunkt (t-1) berücksichtigt werden.Method for determining a driving status of at least one moving target vehicle (TV) in the vicinity of an ego vehicle (1), comprising the steps:- sensory detection of a transverse position of the at least one target vehicle (TV) in relation to lanes (10a. ..10n);- Sensory detection of a transverse speed of the at least one target vehicle (TV) in relation to the ego vehicle (1);- Sensory detection of distances in the longitudinal and transverse direction between the target vehicle (TV) and at least one surrounding vehicle (SV) and sensory detection of longitudinal and transverse speeds of the at least one surrounding vehicle (SV);- sensory determination of a position (ỹL) of at least one lane marking (10a... 10n) of a lane in which the target vehicle (TV) is traveling; wherein- when determining the driving state at a current point in time (t), a driving task (B) and a transverse position of the target vehicle (TV) are determined from the data recorded by sensors, with the determination of the driving task (B) and the transverse position of the target vehicle (TV ) an estimated driving task (B) and an estimated lateral position (y) at a previous point in time (t-1) are taken into account.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Fahrzustands wenigstens eines fahrenden Zielfahrzeugs im Umfeld eines Ego-Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Fahrzustands wenigstens eines fahrenden Zielfahrzeugs im Umfeld eines Ego-Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt.The invention relates to a method for determining a driving state of at least one moving target vehicle in the vicinity of an ego vehicle. The invention also relates to a device for determining a driving state of at least one moving target vehicle in the vicinity of an ego vehicle. The invention also relates to a computer program product.

Stand der TechnikState of the art

In einem Fahrer-Assistenz-System oder einem System für automatisches Fahren wird aus Sensordaten das derzeitige Verhalten der Fahrer der umgebenden Fahrzeuge auf einem abstrakteren Niveau ermittelt. Es wird dadurch beispielsweise erkannt, ob gerade ein Spurwechsel in die Lücke vor das Ego-Fahrzeug erfolgt, oder ob das Fahrzeug vor dem Ego-Fahrzeug gerade dabei ist, auf eine andere Spur zu wechseln („Fahraufgabe“).In a driver assistance system or a system for automatic driving, the current behavior of the drivers of the surrounding vehicles is determined on a more abstract level from sensor data. It is thus recognized, for example, whether a lane change is taking place into the gap in front of the ego vehicle, or whether the vehicle in front of the ego vehicle is in the process of changing to another lane (“driving task”).

In einem ACC-System kann diese Information genutzt werden, um zu entscheiden, an welches Fahrzeug das Ego-Fahrzeug seine Geschwindigkeit anpasst. In einem bekannten System existiert zur Bestimmung dieser Information bereits ein Verfahren zur probabilistischen Inferenz über die Fahraufgabe je eines Zielfahrzeugs (target vehicle, TV). Dabei nimmt das Verfahren an, dass zwischen neun diskreten Fahraufgaben zu unterscheiden ist, wie z.B. „Spur halten auf Spur x“, „Spurwechsel von Spur x nach Spur y“, usw. Eingabe für das Verfahren sind im Wesentlichen Messungen von lateraler Position und Geschwindigkeit des beobachteten Fahrzeugs, Messungen der Position der Fahrspurmarkierungen, sowie Messungen von Position und Geschwindigkeit anderer Fahrzeuge. Ausgabe ist in jedem Zeitschritt eine Tabelle von Wahrscheinlichkeiten für die möglichen Fahraufgaben des beobachteten Fahrzeugs, wobei das Verfahren jeweils für ein beobachtetes Fahrzeug ausgeführt wird. Der Einfluss der Fahrsituation auf das beobachtete Fahrzeug kann z.B. durch relative Position und Geschwindigkeit zum Fahrzeug vor dem beobachteten Fahrzeug berücksichtigt werden.In an ACC system, this information can be used to decide which vehicle the ego vehicle will adjust its speed to. In a known system, a method for probabilistic inference about the driving task of each target vehicle (target vehicle, TV) already exists for determining this information. The method assumes that there are nine discrete driving tasks to be distinguished, such as "keep in lane x", "change lanes from lane x to lane y", etc. The input for the method are essentially measurements of lateral position and speed of the observed vehicle, measurements of the position of lane markings, and measurements of the position and speed of other vehicles. In each time step, the output is a table of probabilities for the possible driving tasks of the observed vehicle, with the method being carried out for one observed vehicle in each case. The influence of the driving situation on the observed vehicle can be taken into account, e.g. by relative position and speed to the vehicle in front of the observed vehicle.

D. Barber, „Bayesian Reasoning and Machine Learning“, Cambridge University Press, 2012, ISBN-10: 0521518148 offenbart Verfahren im Zusammenhang mit Graphenbasierten Modellen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Ermittlung eines Fahrzustands eines fahrenden Verkehrsteilnehmers im Umfeld eines Ego-Fahrzeugs bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem Verfahren zum Ermitteln eines Fahrzustands wenigstens eines fahrenden Zielfahrzeugs im Umfeld eines Ego-Fahrzeugs, aufweisend die Schritte:

  • - Sensorisches Erfassen einer Querposition des wenigstens einen Zielfahrzeugs bezogen auf vom Zielfahrzeug benutzte Fahrspuren;
  • - Sensorisches Erfassen einer Quergeschwindigkeit des wenigstens einen Zielfahrzeugs in Relation zum Ego-Fahrzeug;
  • - Sensorisches Erfassen von Abständen in Längs- und Querrichtung zwischen dem Zielfahrzeug und wenigstens einem Umgebungsfahrzeug, und sensorisches Erfassen von Längs- und Quer-Geschwindigkeiten des wenigstens einen Umgebungsfahrzeugs;
  • - Sensorisches Ermitteln einer Position wenigstens einer Fahrspurmarkierung einer Fahrspur, die das Zielfahrzeug befährt; wobei
  • - bei der Ermittlung des Fahrzustands in einem aktuellen Zeitpunkt eine Fahraufgabe und eine Querposition des Zielfahrzeugs aus den sensorisch erfassten Daten ermittelt werden, wobei zur Ermittlung der Fahraufgabe und der Querposition des Zielfahrzeugs eine geschätzte Fahraufgabe und eine geschätzte Querposition in einem vorherigen Zeitpunkt berücksichtigt werden.
D. Barber, "Bayesian Reasoning and Machine Learning", Cambridge University Press, 2012, ISBN-10: 0521518148 discloses techniques related to graph-based models.
Disclosure of Invention
It is an object of the present invention to provide an improved method for determining a driving state of a driving road user in the vicinity of an ego vehicle.
According to a first aspect, the object is achieved with a method for determining a driving state of at least one moving target vehicle in the vicinity of an ego vehicle, having the steps:
  • - Sensory detection of a transverse position of the at least one target vehicle based on lanes used by the target vehicle;
  • - Sensory detection of a transverse speed of the at least one target vehicle in relation to the ego vehicle;
  • - Sensory detection of distances in the longitudinal and transverse directions between the target vehicle and at least one surrounding vehicle, and sensory detection of longitudinal and transverse speeds of the at least one surrounding vehicle;
  • - Sensory determination of a position of at least one lane marking of a lane in which the target vehicle is traveling; whereby
  • - When determining the driving state at a current point in time, a driving task and a transverse position of the target vehicle are determined from the data recorded by sensors, with an estimated driving task and an estimated transverse position being taken into account at a previous point in time to determine the driving task and the transverse position of the target vehicle.

Im Ergebnis wird auf diese Weise mittels eines probabilistischen graphischen Modells eine Inferenz des Fahrzustands des beobachteten Verkehrsteilnehmers realisiert, wobei auf diese Weise z.B. ein Vektor mit einer definierten Anzahl von Wahrscheinlichkeiten von Fahraufgaben ermittelt und an eine nachgeordnete Funktion des Ego-Fahrzeugs ausgegeben werden kann.As a result, an inference of the driving status of the observed road user is realized using a probabilistic graphic model. In this way, for example, a vector with a defined number of probabilities of driving tasks can be determined and output to a subordinate function of the ego vehicle.

Dadurch wird eine physikalisch motivierte Struktur zur Ermittlung des Fahrzustands des fahrenden Zielfahrzeugs bereitgestellt, wobei der Fahrzustand modellbasiert aus Messwerten zurückgerechnet wird. Ausgenutzt wird dabei die Tatsache, dass sich die Querposition aufgrund der Quergeschwindigkeit des beobachteten fahrenden Zielfahrzeugs ändert. Dabei erfolgt ein Wechsel der Fahraufgabe des beobachteten Zielfahrzeugs abhängig vom Fortschritt seiner Fahraufgabe, wobei eine Quergeschwindigkeit des Zielfahrzeugs von der Fahraufgabe und dem Grad ihrer Erreichung abhängen. Im Ergebnis ist dadurch eine verbesserte Fahrfunktion des Ego-Fahrzeugs unterstützt, z.B. aufgrund eines von einem Ergebnis des vorgeschlagenen Verfahrens angesteuerten Steuergeräts.This provides a physically motivated structure for determining the driving condition of the moving target vehicle, with the driving condition being calculated back from measured values based on a model. The fact that the transverse position changes as a result of the transverse speed of the observed moving target vehicle is exploited. The driving task of the observed person changes Target vehicle depending on the progress of its driving task, with a transverse speed of the target vehicle depend on the driving task and the degree of its achievement. As a result, an improved driving function of the ego vehicle is supported, for example on the basis of a control unit controlled by a result of the proposed method.

Die Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt gelöst mit einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Fahraufgabe wenigstens eines fahrenden Zielfahrzeugs im Umfeld eines Ego-Fahrzeugs, aufweisend:

  • - eine Erfassungseinrichtung; und
  • - eine mit der Erfassungseinrichtung funktional verbundene Ermittlungseinrichtung; wobei
  • - die Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, ein sensorisches Erfassen einer Querposition des wenigstens einen Zielfahrzeugs bezogen auf vom Zielfahrzeug benutzte Fahrspuren; ein
  • - sensorisches Erfassen einer Quergeschwindigkeit des wenigstens einen Zielfahrzeugs in Relation zum Ego-Fahrzeug; ein
  • - sensorisches Erfassen von Abständen in Längs- und Querrichtung zwischen dem Zielfahrzeug und wenigstens einem Umgebungsfahrzeug, und ein sensorisches Erfassen von Längs-und Quer-Geschwindigkeiten des wenigstens einen Umgebungsfahrzeugs; ein
  • - sensorisches Ermitteln einer Position wenigstens einer Fahrspurmarkierung einer Fahrspur, die das Zielfahrzeug befährt, durchzuführen; und wobei
  • - die Ermittlungseinrichtung ausgebildet ist, bei der Ermittlung des Fahrzustands in einem aktuellen Zeitpunkt eine Fahraufgabe und eine Querposition des Zielfahrzeugs aus den sensorisch erfassten Daten zu ermitteln und zur Ermittlung der Fahraufgabe und der Querposition des Zielfahrzeugs eine geschätzte Fahraufgabe und eine geschätzte Querposition in einem vorherigen Zeitpunkt zu berücksichtigen.
According to a second aspect, the object is achieved with a device for determining a driving task of at least one moving target vehicle in the vicinity of an ego vehicle, having:
  • - a detection device; and
  • - a determination device functionally connected to the detection device; whereby
  • - the detection device is designed, a sensory detection of a transverse position of the at least one target vehicle based on lanes used by the target vehicle; a
  • - Sensory detection of a lateral speed of the at least one target vehicle in relation to the ego vehicle; a
  • - sensory detection of distances in the longitudinal and transverse directions between the target vehicle and at least one surrounding vehicle, and sensory detection of longitudinal and transverse speeds of the at least one surrounding vehicle; a
  • - carry out sensory determination of a position of at least one lane marking of a lane in which the target vehicle travels; and where
  • - the determination device is designed to determine a driving task and a transverse position of the target vehicle from the data recorded by sensors when determining the driving state at a current point in time, and to determine the driving task and the transverse position of the target vehicle, an estimated driving task and an estimated transverse position at a previous point in time to consider.

Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens, wenn es auf einer vorgeschlagenen elektronischen Vorrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.According to a third aspect, the object is achieved with a computer program product with program code means for carrying out the proposed method when it runs on a proposed electronic device or is stored on a computer-readable data carrier.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand von jeweils abhängigen Ansprüchen.Advantageous developments of the method are the subject of the respective dependent claims.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass ein Teilmodell für eine Übergangswahrscheinlichkeit zwischen den Fahraufgaben des beobachteten fahrenden Verkehrsteilnehmers verwendet wird. Auf diese Weise kann der Fahrzustand des beobachteten Verkehrsteilnehmers noch besser abgeschätzt werden.An advantageous development of the proposed method provides that a partial model is used for a transition probability between the driving tasks of the observed driving road user. In this way, the driving condition of the observed road user can be estimated even better.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass ein Teilmodell für die Quergeschwindigkeit des Zielfahrzeugs verwendet wird, welches ein von Hand erstelltes Modell oder ein parametriertes neuronales Netz ist. Vorteilhaft werden auf diese Art und Weise unterschiedliche Varianten zur Realisierung des Teilmodells für die Quergeschwindigkeit des beobachteten fahrenden Verkehrsteilnehmers bereitgestellt.A further advantageous development of the proposed method provides that a partial model for the lateral speed of the target vehicle is used, which is a manually created model or a parameterized neural network. In this way, different variants for realizing the partial model for the transverse speed of the observed driving road user are advantageously provided.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass ein Teilmodell für eine Kinematik des Zielfahrzeugs verwendet wird. Dies lässt sich in der Regel durch einen einfachen mathematischen Zusammenhang ausdrücken, wodurch der Fahrzustand des beobachteten Verkehrsteilnehmers noch genauer ermittelt werden kann.A further advantageous development of the proposed method provides that a partial model for kinematics of the target vehicle is used. This can usually be expressed using a simple mathematical relationship, as a result of which the driving condition of the observed road user can be determined even more precisely.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass für das Teilmodell für die Übergangswahrscheinlichkeit zwischen den Fahraufgaben ein mit geschätzten Querpositionen im vorhergehenden definierten Zeitpunkt trainiertes neuronales Netz verwendet wird. Dadurch wird eine Durchführung eines sogenannten expectation-maximization-Verfahren ermöglicht, mit dem vorläufige Modelle mit unbekannten Variablen geschätzt werden, um bessere Versionen der Modelle trainieren zu können.A further advantageous development of the proposed method provides that a neural network trained with estimated transverse positions at the previously defined point in time is used for the partial model for the transition probability between the driving tasks. This enables a so-called expectation-maximization method to be carried out, with which provisional models with unknown variables are estimated in order to be able to train better versions of the models.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass für die Teilmodelle diskretisierte Parameter verwendet werden. Vorteilhaft ist auf diese Art und Weise eine formelbasierte Inferenz unter Verwendung von Summenformeln des Fahrzustands des beobachteten fahrenden Verkehrsteilnehmers unterstützt.A further advantageous development of the proposed method provides that discretized parameters are used for the partial models. In this way, a formula-based inference using empirical formulas of the driving status of the observed driving road user is advantageously supported.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass für die Teilmodelle kontinuierliche Parameter verwendet werden. Vorteilhaft wird dadurch eine alternative Berechnungsmethode für die Ermittlung des Fahrzustands des fahrenden Verkehrsteilnehmers bereitgestellt.A further advantageous development of the proposed method provides that continuous parameters are used for the partial models. This advantageously provides an alternative calculation method for determining the driving status of the driving road user.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass Informationen aus den sensorisch erfassten Messdaten extrahiert werden, wobei mit den kontinuierlichen Parametern ein Verfahren zur approximativen Inferenz angewendet wird. Dadurch werden an sich bekannte Berechnungsmethoden möglich, mit denen das Verfahren auf einem Steuergerät rechentechnisch umgesetzt werden kann.A further advantageous development of the proposed method provides that information is extracted from the measurement data recorded by sensors, with a method for approximate inference being used with the continuous parameters. As a result, calculation methods that are known per se become possible, with which the method can be implemented computationally on a control unit.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass für ein modellbasiertes Erfassen einer Umfeldsituation des Ego-Fahrzeugs ausschließlich sensorisch erfasste Messwerte verwendet werden. Im Ergebnis wird dadurch eine Verwendung eines uninformativen Priors ermöglicht, mit dem eine Durchführung der Inferenz schneller möglich ist.A further advantageous development of the proposed method provides that only measured values recorded by sensors are used for a model-based recording of a situation surrounding the ego vehicle. As a result, it is possible to use an uninformative prior, with which the inference can be carried out more quickly.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den zusätzlichen Schritt des Bereitstellens eines Warnsignals und/oder eines Ansteuerungssignals zur Ansteuerung des Ego-Fahrzeugs, wobei das Warnsignal und/oder das Ansteuerungssignal basierend auf dem ermittelten Fahrzustand des Zielfahrzeugs bestimmt wird.In a further embodiment of the method, this includes the additional step of providing a warning signal and/or a control signal for controlling the ego vehicle, the warning signal and/or the control signal being determined based on the determined driving state of the target vehicle.

Durch die Ermittlung des Fahrzustands des Zielfahrzeugs lässt sich dessen zukünftiges Verhalten prädizieren und der Bewegungsablauf des Zielfahrzeugs kann besser vorhergesagt werden. Hierdurch ist es möglich, das Fahrverhalten des Ego-Fahrzeugs entsprechend zu optimieren oder Warnfunktionen ausgeben, falls dies aufgrund des Verhaltens des Zielfahrzeugs notwendig sein sollte. Folglich kann basierend auf dem ermittelten Fahrverhalten ein Ansteuerungssignal für das Ego-Fahrzeug bereitgestellt werden, welches optimal an das Verhalten des Zielfahrzeugs angepasst ist. So können Spurwechsel, Geschwindigkeitsanpassung oder Bremsmanöver frühzeitig durchgeführt werden, wodurch sich sowohl der Fahrkomfort als auch die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer erhöhte. Durch das Bereitstellen eines Warnsignals kann ein Fahrer des Ego-Fahrzeugs zudem frühzeitig auf Gefahren aufmerksam gemacht werden, wodurch sich ebenfalls die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer erhöht.By determining the driving status of the target vehicle, its future behavior can be predicted and the movement of the target vehicle can be better predicted. This makes it possible to correspondingly optimize the driving behavior of the ego vehicle or to issue warning functions if this should be necessary due to the behavior of the target vehicle. Consequently, based on the determined driving behavior, a control signal can be provided for the ego vehicle, which is optimally adapted to the behavior of the target vehicle. In this way, lane changes, speed adjustments or braking maneuvers can be carried out at an early stage, which increases both driving comfort and the safety of road users. By providing a warning signal, a driver of the ego vehicle can also be made aware of dangers at an early stage, which also increases the safety of all road users.

Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung, sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Figuren.The invention is described in detail below with further features and advantages on the basis of several figures. All of the features described or illustrated form the subject matter of the invention, either alone or in any combination, regardless of how they are summarized in the patent claims or their back-reference, and regardless of their wording or representation in the description or in the figures.

Offenbarte Merkmale und Vorteile der vorgeschlagenen Vorrichtung ergeben sich in analoger Weise aus offenbarten Merkmalen und Vorteilen des vorgeschlagenen Verfahrens und umgekehrt.Disclosed features and advantages of the proposed device result in an analogous manner from disclosed features and advantages of the proposed method and vice versa.

In den Figuren zeigt:

  • 1 eine prinzipielle Situation, in der das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung verwendbar sind;
  • 2 eine prinzipielle Darstellung eines konventionellen Modells zum Erkennen einer Fahraufgabe eines beobachteten fahrenden Verkehrsteilnehmers;
  • 3 eine prinzipielle Darstellung eines vorgeschlagenen Modells zum Erkennen einer Fahraufgabe eines beobachteten fahrenden Verkehrsteilnehmers;
  • 4 ein Blockschaltbild einer vorgeschlagenen Vorrichtung; und
  • 5 einen prinzipiellen Ablauf einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens.
In the figures shows:
  • 1 a principle situation in which the proposed method and device can be used;
  • 2 a basic representation of a conventional model for recognizing a driving task of an observed driving road user;
  • 3 a basic representation of a proposed model for recognizing a driving task of an observed driving road user;
  • 4 a block diagram of a proposed device; and
  • 5 a basic sequence of an embodiment of the proposed method.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments

Nachfolgend wird der Begriff „automatisiertes Fahrzeug“ synonym mit den Begriffen „vollautomatisiertes Fahrzeug“, „autonomes Fahrzeug“ und „teilautonomes Fahrzeug“ verwendet.In the following, the term "automated vehicle" is used synonymously with the terms "fully automated vehicle", "autonomous vehicle" and "partially autonomous vehicle".

Unter einem „Zielfahrzeug“ im Sinne der Erfindung kann im Folgenden z.B. auch folgendes verstanden werden:

  • - beobachtetes Zielfahrzeug
  • - beobachtetes fahrendes Zielfahrzeug
  • - beobachteter Verkehrsteilnehmer
  • - beobachteter fahrender Verkehrsteilnehmer
A "target vehicle" within the meaning of the invention can also be understood in the following, for example, as follows:
  • - observed target vehicle
  • - Observed moving target vehicle
  • - Observed road user
  • - Observed driving road user

Der Einfachheit halber wird im Folgenden vorwiegend der Begriff „Zielfahrzeug“ verwendet.For the sake of simplicity, the term “target vehicle” is primarily used in the following.

Nachfolgend wird unter dem Begriff „Inferenz“ eine Tätigkeit verstanden, bei der aus verschiedenen Daten eine Fahraufgabe eines Fahrzeugs ermittelt bzw. geschätzt wird.In the following, the term “inference” is understood to mean an activity in which a driving task of a vehicle is determined or estimated from various data.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine Verkehrssituation, in der das vorgeschlagene Verfahren angewendet werden kann. Man erkennt ein Ego-Fahrzeug 1 und mehrere vor und seitlich vom Ego-Fahrzeug 1 fahrende Umgebungsfahrzeuge SV (zum Beispiel Kraftfahrzeug, Lkw, Motorrad, Radfahrer, usw.). Das Ego-Fahrzeug 1 erfasst sensorisch Positionen der anderen fahrenden Umgebungsfahrzeuge SV und ermittelt auf diese Weise eine Fahraufgabe wenigstens eines beobachteten fahrenden Zielfahrzeugs TV (engl. target vehicle), um auf diese Weise z.B. eine eigene automatisierte Fahrfunktion (z.B. automatische Distanzregelung bzw. Abstandstempomat, ACC) und/oder ein Fahrassistenzsystem besser steuern zu können. Das beobachtete Zielfahrzeug TV fährt dabei vorzugsweise direkt vor dem Ego-Fahrzeug 1, wobei allerdings jedes der im Umfeld des Ego-Fahrzeugs 1 fahrenden Umgebungsfahrzeuge SV als beobachtetes Zielfahrzeug TV ausgewählt werden kann. 1 shows a plan view of a traffic situation in which the proposed method can be applied. One recognizes an ego vehicle 1 and several surrounding vehicles SV driving in front of and to the side of ego vehicle 1 (for example motor vehicle, truck, motorcycle, cyclist, etc.). The ego vehicle 1 uses sensors to detect positions of the other driving surrounding vehicles SV and in this way determines a driving task of at least one observed driving target vehicle TV (target vehicle) in order in this way, for example, to have its own automated driving function (for example automatic distance control or distance cruise control, ACC) and/or to be able to better control a driver assistance system. The observed target vehicle TV is preferably driving directly in front of the ego vehicle 1, although each of the surrounding vehicles SV driving in the vicinity of the ego vehicle 1 can be selected as the observed target vehicle TV.

Ein bekanntes Verfahren beruht algorithmisch auf einem einfachen Vorwärtsmodell, wie in 2 dargestellt, das je Fahraufgabe die Aufenthaltswahrscheinlichkeit auf einer lateralen Achse beschreibt, und ebenso eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die laterale Geschwindigkeit. In 2 repräsentiert jeder Knoten ein Teilmodell, wobei jedes Teilmodell eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die im Knoten angegebene Zufallsvariable aufweist, bedingt auf die durch eingehende Kanten verbundenen Zufallsvariablen.A well-known method is algorithmically based on a simple forward model, as in 2 shown, which describes the probability of being on a lateral axis for each driving task, as well as a probability distribution for the lateral speed. In 2 each node represents a sub-model, each sub-model having a probability distribution for the random variable specified in the node, conditional on the random variables connected by incoming edges.

Das Modell repräsentiert eine „Vorwärtsstruktur“, die ausgehend von sensorisch erfassten Messwerten benutzt wird, um eine Wahrscheinlichkeitsverteilung einer Fahraufgabe B mathematisch („in Rückwärtsrichtung“) zu ermitteln. Dabei ist eine mathematische Realisierung in mehreren Varianten denkbar, wobei nachfolgend insbesondere eine Variante mit diskretisierten internen Parametern bzw. Variablen des Modells (Rückwärtsrechnung (d.h. gegen die Pfeilrichtung) mit Summenformeln) und eine Variante mit kontinuierlichen internen Variablen des Modells beschrieben ist.The model represents a "forward structure" that is used based on measured values recorded by sensors in order to mathematically determine a probability distribution of a driving task B ("in reverse direction"). A mathematical implementation in several variants is conceivable, with a variant with discretized internal parameters or variables of the model (backward calculation (i.e. against the direction of the arrow) with sum formulas) and a variant with continuous internal variables of the model being described in particular below.

Die Parameter bzw. Variablen des Modells haben dabei folgende Bedeutungen: B ... Fahraufgabe P ... Wahrscheinlichkeit t ... in einem definierten Zeitraster angeordneter aktueller Zeitpunkt t-1 ... in einem definierten Zeitraster angeordneter vorheriger Zeitpunkt vy ... Quergeschwindigkeit des Zielfahrzeugs TV y ... Querposition des Zielfahrzeugs TV yL ... Position Fahrspurmarkierung S ... Situation (Fahrsituationen anderer fahrender Verkehrsteilnehmer SV) The parameters or variables of the model have the following meanings: B ... driving task P ... probability t ... Current point in time arranged in a defined time grid t-1 ... Previous time arranged in a defined time grid vy ... Lateral speed of the target vehicle TV y ... Lateral position of the target vehicle TV yL ... Lane marking position S... Situation (driving situations of other driving road users SV)

Schraffierte Knoten des Modells von 2 repräsentieren sensorisch erfasste (z.B. mittels Radarsensor, Kamera, usw.) Messgrößen, wobei das Modell gegenüber der Realität sehr stark vereinfachende Annahmen trifft, um eine Modellstruktur zu erhalten, in der eine analytische Berechnung der Fahraufgaben-Wahrscheinlichkeiten eines Zielfahrzeugs TV möglich ist. Die Messwerte hängen dabei jeweils von den wahren Werten ab. Die analytische Berechenbarkeit ist wichtig, damit eine Ausführung auf kostengünstiger Rechenhardware im Fahrzeug möglich ist. Die einfache Modellstruktur ist auch von Vorteil für die Applikation, weil viele Parameter von Hand bestimmt werden können, und im Fehlerfall können Zusammenhänge nachvollzogen werden. Das beschriebene bestehende Verfahren hat wegen des gegenüber der Realität stark vereinfachten zugrundeliegenden Modells in der Praxis allerdings Schwächen. Beispielsweise werden Spurwechsel des Zielfahrzeugs TV häufig erst sehr spät erkannt, d.h. wenn sie schon weit fortgeschritten sind. Ursachen für diese Schwächen können sein:

  • - Das Teilmodell für die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen verschiedenen Fahraufgaben B berücksichtigt nicht, wie weit die aktuelle Fahraufgabe, bspw. ein Spurwechsel, bereits fortgeschritten ist.
  • - Die Wahrscheinlichkeitsdichten von Querposition und -geschwindigkeit, gegeben die Fahraufgabe B, sind vergleichsweise unspezifisch - es müssen Gauß-Verteilungen verwendet werden. Insbesondere sind Querposition und -geschwindigkeit als voneinander unabhängig modelliert, gegeben eine Fahraufgabe B. Intuitiv würde man beispielsweise bei einer Spurhalteaufgabe und einer Position des Zielfahrzeugs TV links der Spurmitte eher eine Geschwindigkeit nach rechts erwarten und umgekehrt, also eher zur Spurmitte hin. Im Modell kann die erwartete Verteilung der lateralen Geschwindigkeit aber nicht von der Position abhängen.
  • - Der eigentlich physikalisch gegebene Zusammenhang von Position und Geschwindigkeit über der Zeit ist nicht im Modell berücksichtigt.
Hatched nodes of the model of 2 represent measured variables recorded by sensors (e.g. by means of radar sensors, cameras, etc.), the model making assumptions that greatly simplify reality compared to reality in order to obtain a model structure in which an analytical calculation of the driving task probabilities of a target vehicle TV is possible. The measured values depend on the true values. The analytical calculability is important so that execution on inexpensive computing hardware in the vehicle is possible. The simple model structure is also advantageous for the application, because many parameters can be determined by hand, and in the event of an error, relationships can be traced become gene. However, the existing method described has weaknesses in practice because of the underlying model, which is greatly simplified compared to reality. For example, lane changes of the target vehicle TV are often recognized very late, ie when they are already well advanced. Reasons for these weaknesses can be:
  • - The partial model for the transition probabilities between different driving tasks B does not take into account how far the current driving task, e.g. a lane change, has already progressed.
  • - The probability densities of transverse position and speed, given driving task B, are comparatively unspecific - Gaussian distributions must be used. In particular, lateral position and speed are modeled as independent of each other, given a driving task B. Intuitively, for example, for a lane keeping task and a position of the target vehicle TV to the left of the lane center, one would expect a speed to the right and vice versa, i.e. closer to the center of the lane. In the model, however, the expected distribution of the lateral velocity cannot depend on the position.
  • - The physical relationship between position and speed over time is not taken into account in the model.

Diese strukturellen Schwächen des Modells bedingen, dass die Schlüsse, die durch das Inferenzverfahren gezogen werden können, um die Wahrscheinlichkeiten P der Fahraufgaben B zu bestimmen, nur schwach sind. Das Modell hat wenige Möglichkeiten, aus unter Umständen fehlerbehafteten oder inkonsistenten Messdaten einen validen Informationsanteil zu extrahieren.These structural weaknesses of the model mean that the conclusions that can be drawn using the inference method to determine the probabilities P of the driving tasks B are only weak. The model has few opportunities to extract a valid portion of information from measurement data that may contain errors or be inconsistent.

Vorgeschlagen wird ein Verfahren, welches die oben genannten strukturellen Nachteile des konventionellen Verfahrens weitgehend beseitigen kann, indem ein komplexeres Vorwärts-Modell eingeführt wird, das die genannten Schwächen weitgehend beheben kann. Wesentliche Eigenschaften des vorgeschlagenen Verfahrens sind:

  • - Im Teilmodell für die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Fahraufgaben B wird der Fortschritt der jeweiligen Fahraufgabe B berücksichtigt.
  • - Berücksichtigt wird, dass die Quergeschwindigkeit, die der Fahrer eines TV wählt, von Fahraufgabe B, tatsächlicher Position und Position der Spurmarkierungen abhängt
  • - Berücksichtigt wird eine Kinematik der Querbewegung des Zielfahrzeugs TV.
A method is proposed that can largely eliminate the above-mentioned structural disadvantages of the conventional method by introducing a more complex forward model that can largely eliminate the weaknesses mentioned. The essential properties of the proposed method are:
  • - In the partial model for the transition probabilities between driving tasks B, the progress of the respective driving task B is taken into account.
  • - It is taken into account that the lateral speed selected by the driver of a TV depends on driving task B, the actual position and the position of the lane markings
  • - A kinematics of the transverse movement of the target vehicle TV is taken into account.

Die Inferenz über die Wahrscheinlichkeiten der Fahraufgaben kann wegen der erhöhten Modellkomplexität nur noch mit einem approximativen Verfahren erfolgen. Es entsteht ein erhöhter Rechenaufwand, eine Ausführung auf einem leistungsfähigeren eingebetteten System (embedded hardware) ist aber weiterhin möglich. Ein Teil der Parameter des nun gegenüber dem bekannten Modell komplexeren Modells wird im Rahmen eines Applikationsprozesses numerisch aus gelabelten Daten gelernt.The inference about the probabilities of the driving tasks can only be done with an approximate method because of the increased model complexity. There is an increased computing effort, but execution on a more powerful embedded system (embedded hardware) is still possible. Some of the parameters of the model, which is now more complex than the known model, are learned numerically from labeled data as part of an application process.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren lässt sich klarer und damit schneller aus den verfügbaren Messwerten auf die Fahraufgabe B des beobachteten fahrenden Zielfahrzeugs TV schließen. Inkonsistenzen bzw. Fehler in Messwerten können besser ausgefiltert werden, so dass sie das Ergebnis der Inferenz viel weniger beeinflussen. Dies beruht im Wesentlichen insbesondere darauf, dass das vorgeschlagene Verfahren reale Zusammenhänge stringenter abbildet.With the proposed method, the driving task B of the observed moving target vehicle TV can be deduced more clearly and thus more quickly from the available measured values. Inconsistencies or errors in measured values can be better filtered out so that they affect the result of the inference much less. This is essentially based in particular on the fact that the proposed method depicts real relationships more stringently.

Ein Kerngedanke des vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, ein Modell und für die rechentechnische Ausführung des Modells geeignete Algorithmen bereitzustellen, um eine bestimmte Funktion für ein automatisiertes Fahrsystem oder FahrassistenzSystem zu realisieren, wobei Randbedingungen für die Ausführung auf einem elektronischen Rechensystem (engl. embedded system) berücksichtigt werden. Dies kann auf ähnliche Weise auch auf andere Funktionen des Ego-Fahrzeugs 1 angewendet werden, wie z.B. beim Einfahren in einen Kreisverkehr ein Erkennen, ob ein sich von links im Kreisverkehr nahendes Zielfahrzeug TV eine Ausfahrt des Kreisverkehrs nehmen wird oder in Richtung des Ego-Fahrzeugs 1 weiterfährt.A core idea of the proposed method is to provide a model and algorithms suitable for the computational execution of the model in order to implement a specific function for an automated driving system or driver assistance system, taking into account boundary conditions for execution on an electronic computing system (embedded system). will. This can also be applied in a similar way to other functions of the ego vehicle 1, such as, for example, when entering a roundabout, recognizing whether a target vehicle TV approaching from the left in the roundabout will exit the roundabout or in the direction of the ego vehicle 1 continues.

Zu diesem Zweck wird eine Schätzung der Fahraufgabe B so modelliert bzw. formuliert bzw. heruntergebrochen, dass bestehende Algorithmen angewendet werden können und gute Ergebnisse erzielt werden, und eine Implementierung auf embedded hardware möglich ist.For this purpose, an estimation of the driving task B is modeled or formulated or broken down in such a way that existing algorithms can be used and good results are achieved, and an implementation on embedded hardware is possible.

Vorgeschlagen werden eine neue Modellstruktur und dazu ein Verfahren für die Durchführung der Inferenz in einem Fahrerassistenzsystem, wobei die erforderlichen Schritte zur Bestimmung der Teilmodelle der Modellstruktur angegeben werden.A new model structure and a method for carrying out the inference in a driver assistance system are proposed, with the necessary steps for determining the sub-models of the model structure being specified.

Die vorgeschlagene Modellstruktur ist in 3 dargestellt, wobei jeder Knoten des Modells ein Teilmodell repräsentiert, wobei jedes Teilmodell eine Wahrscheinlichkeitsverteilung für die im Knoten angegebene Zufallsvariable repräsentiert, bedingt auf die durch auf den Knoten eingehende Kanten verbundenen Zufallsvariablen. Schraffierte Knoten des Modells repräsentieren sensorisch ermittelte Messgrößen.The proposed model structure is in 3 where each node of the model represents a sub-model, each sub-model representing a probability distribution for the random variable specified in the node, conditional on the random variables connected by edges incoming to the node. Hatched nodes of the model represent measured variables determined by sensors.

Wesentliche Elemente der vorgeschlagenen Modellstruktur sind:Essential elements of the proposed model structure are:

(i) Betreffend das Teilmodell für den Übergang zwischen verschiedenen Fahraufgaben:(i) Regarding the sub-model for the transition between different driving tasks:

Die Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Fahraufgabe B im aktuellen Zeitschritt t hängt außer von der Situation und der Fahraufgabe B-1 im vorherigen Zeitpunkt t-1 auch noch von der Querposition y-1 des Zielfahrzeugs TV im vorhergehenden Zeitpunkt t-1 und von der Position yL der Fahrspurmarkierungen 10a...10n der Fahrspur ab, welche vom Zielfahrzeug TV benutzt wird. Auf diese Weise wird modelliert, dass das Umschalten auf eine andere Fahraufgabe B, z.B. von einer Fahraufgabe „Spurwechsel“ auf eine Fahraufgabe „Spur halten“, vom Fortschritt der bisherigen Fahraufgabe B abhängen kann.The probability distribution for the driving task B in the current time step t depends not only on the situation and the driving task B -1 in the previous time t-1, but also on the transverse position y -1 of the target vehicle TV in the previous time t-1 and on the position y L of the lane markings 10a...10n of the lane used by the target vehicle TV. In this way, it is modeled that switching to another driving task B, eg from a “lane change” driving task to a “keep lane” driving task, can depend on the progress of the previous driving task B.

Die Ergänzung dieses Teilmodells bewirkt, dass im Prädiktionsschritt eine präzisere Hypothese über die Fahraufgabe B im aktuellen Zeitpunkt t erzeugt wird.The addition of this partial model means that a more precise hypothesis about the driving task B at the current point in time t is generated in the prediction step.

(ii) Betreffend das Teilmodell für die Ausführung der Fahraufgabe B:(ii) Regarding the partial model for the execution of driving task B:

Die Quergeschwindigkeit vy des Zielfahrzeugs TV hängt von der Fahraufgabe B und der Position der Fahrspurmarkierungen yL ab, die zusammen einen Sollwert repräsentieren, sowie von der bisherigen Querposition y-1 des beobachteten Zielfahrzeugs TV, die der Ist-Wert für die Ausführung der Fahraufgabe B ist. Die Quergeschwindigkeit vy des beobachteten Zielfahrzeugs TV ist als eine Aktion zu interpretieren, die zur Erreichung der Fahraufgabe B durchgeführt wird. Diese Modellstruktur bildet also das Verhalten eines Fahrers ab, der eine bestimmte Fahraufgabe ausführt, und berücksichtigt die dafür wesentlichen Einflussgrößen.The lateral speed v y of the target vehicle TV depends on the driving task B and the position of the lane markings y L , which together represent a target value, and on the previous lateral position y -1 of the observed target vehicle TV, which is the actual value for executing the driving task Are you. The transverse speed v y of the observed target vehicle TV is to be interpreted as an action that is carried out to achieve the driving task B. This model structure thus depicts the behavior of a driver who carries out a specific driving task and takes into account the essential influencing variables.

Diese Struktur hat den Vorteil, dass Abhängigkeiten zwischen Querposition y und Quergeschwindigkeit vy des beobachteten Zielfahrzeugs TV modelliert werden können. Damit kann das reale Fahrerverhalten realistischer als im konventionellen Modell modelliert werden, wodurch eine stringentere Schlussfolgerung aus den Messdaten in der Inferenz unterstützt ist.This structure has the advantage that dependencies between the transverse position y and the transverse speed v y of the observed target vehicle TV can be modeled. This allows the real driver behavior to be modeled more realistically than in the conventional model, which supports a more stringent conclusion from the measurement data in the inference.

(iii) Betreffend das Teilmodell für die Kinematik:(iii) Concerning the partial model for the kinematics:

Die Querposition y im aktuellen Zeitpunkt t hängt von der Quergeschwindigkeit vy und der Querposition y-1 im vorhergehenden Zeitpunkt t-1 ab, wodurch ein einfacher physikalischer Zusammenhang (Kinematik) abgebildet wird. Die Einführung dieses Teilmodells bewirkt in der Inferenz, dass bei der Fusion von neuer Information (Messdaten) mit der bisherigen Schätzung der Fahraufgaben-Wahrscheinlichkeiten auf ein plausibles physikalisches Verhalten bedingt wird. Informationsanteile, die diesem widersprechen, können weggefiltert werden. Anders ausgedrückt, wird bei der Inferenz die Anforderung berücksichtigt, dass die Fahraufgabe B konsistent mit der zeitlichen Entwicklung der Messwerte sein soll.The transverse position y at the current point in time t depends on the transverse speed v y and the transverse position y -1 in the previous point in time t-1, as a result of which a simple physical relationship (kinematics) is depicted. The introduction of this partial model in the inference means that when new information (measurement data) is merged with the previous estimation of the driving task probabilities, a plausible physical behavior is required. Information parts that contradict this can be filtered out. In other words, the inference takes into account the requirement that driving task B should be consistent with the development of the measured values over time.

Um das vorgeschlagene Modell für probabilistische Inferenz nutzen zu können, sind einige vorbereitende Schritte erforderlich.In order to use the proposed model for probabilistic inference, some preliminary steps are required.

In einem ersten Schritt wird die Modellstruktur vereinfacht, indem sowohl für die Situation (Geschwindigkeiten und Positionen benachbarter Umgebungsfahrzeuge SV) als auch für die Positionen yL von Fahrspurmarkierungen je ein uninformativer Prior angenommen wird. Damit tritt im Graphen die Größe S̃ an die Stelle von S, und ỹL tritt an die Stelle von yL. In einem weiteren Schritt werden die kontinuierlichen physikalischen Zustände y und vy diskretisiert.In a first step, the model structure is simplified by assuming an uninformative prior both for the situation (velocities and positions of neighboring surrounding vehicles SV) and for the positions y L of lane markings. In this way, the variable S̃ takes the place of S in the graph, and ỹ L takes the place of y L . In a further step, the continuous physical states y and v y are discretized.

Eine Entscheidung über die Feinheit der Diskretisierung folgt einer Abwägung zwischen Genauigkeit und Rechenaufwand. Die Querposition y des beobachteten Zielfahrzeugs TV kann z.B. mit fünf Werten pro Fahrspur bei z.B. drei Fahrspuren diskretisiert werden, die im Modell berücksichtigt werden. Die Quergeschwindigkeit vy kann in z.B. sieben Werte diskretisiert werden, d.h. Null sowie jeweils drei positive und drei negative Werte.A decision about the fineness of the discretization follows a trade-off between accuracy and computational effort. The transverse position y of the observed target vehicle TV can, for example, be discretized with five values per lane given, for example, three lanes, which are taken into account in the model. The Querge speed v y can be discretized into, for example, seven values, ie zero as well as three positive and three negative values.

Damit kann das vorgeschlagene Gesamtmodell in folgender mathematischer Form als eine Kombination von Teilmodellen (Teilmodell für die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Fahraufgaben, Teilmodell für die Quergeschwindigkeit, Kinematik-Modell) dargestellt werden: p ( B 1 , B , v y , y , y 1 , S ˜ , y ˜ L , v ˜ y , y ˜ ) = P ( B 1 ) P ( B | B 1 , y 1 , S ˜ , y ˜ L ) P ( v y | B , y 1 , y L ) P ( y | v y , y 1 ) P ( y 1 ) p ( v ˜ y | v y ) p ( y ˜ | y )

Figure DE102020215781A1_0001
mit:

P
Wahrscheinlichkeit
S
Situation (Umgebungszustand, z.B. Position und Geschwindigkeit benachbarter Umgebungsfahrzeuge, inklusive Ego-Fahrzeug), wahrer Wert
Situation, Messwert
B
aktuell ausgeführte Fahraufgabe (z.B. Spurwechsel, Spur halten für spezifische Spuren, usw., kodiert als Integer) des beobachteten Zielfahrzeugs, wahrer Wert
B-1
Fahraufgabe des Ego-Fahrzeugs im vorhergehenden Zeitschritt
yL
Querposition der Fahrspurmarkierungen, wahrer Wert
ỹL
Querposition der Fahrspurmarkierungen, Messwert (aus Messung bzw. Perzeption)
y
Querposition des Zielfahrzeugs, wahrer Wert
Querposition des Zielfahrzeugs, Messwert
vy
Quergeschwindigkeit des Zielfahrzeugs, wahrer Wert
ṽy
Querposition des Zielfahrzeugs, Messwert
The proposed overall model can thus be represented in the following mathematical form as a combination of sub-models (sub-model for the transition probabilities between driving tasks, sub-model for the lateral speed, kinematic model): p ( B 1 , B , v y , y , y 1 , S ˜ , y ˜ L , v ˜ y , y ˜ ) = P ( B 1 ) P ( B | B 1 , y 1 , S ˜ , y ˜ L ) P ( v y | B , y 1 , y L ) P ( y | v y , y 1 ) P ( y 1 ) p ( v ˜ y | v y ) p ( y ˜ | y )
Figure DE102020215781A1_0001
With:
P
probability
S
Situation (environmental state, e.g. position and speed of neighboring surrounding vehicles, including ego vehicle), true value
situation, reading
B
Currently executing driving task (e.g. changing lanes, staying in lane for specific lanes, etc., encoded as an integer) of the observed target vehicle, true value
B-1
Driving task of the ego vehicle in the previous time step
yL
Lateral position of lane markings, true value
ỹL
Lateral position of the lane markings, measured value (from measurement or perception)
y
Lateral position of target vehicle, true value
Lateral position of the target vehicle, measured value
vy
Lateral speed of the target vehicle, true value
ṽy
Lateral position of the target vehicle, measured value

Daraus können analytisch Berechnungsformeln zur Bestimmung der Wahrscheinlichkeiten für die aktuelle Fahraufgabe B und für die aktuelle Querposition y des beobachteten Zielfahrzeugs TV hergeleitet werden, wobei die Formeln verschachtelte Summationen über die Parameter der Teilmodelle umfassen. Diese Herleitung entspricht einer Nutzung des „variable elimination“ Verfahrens im Modell-Graphen. Damit ist jetzt angegeben, was bei einem Einsatz der Funktion für die probabilistische Inferenz konkret gerechnet werden muss.Calculation formulas for determining the probabilities for the current driving task B and for the current transverse position y of the observed target vehicle TV can be derived analytically from this, the formulas comprising nested summations of the parameters of the partial models. This derivation corresponds to the use of the "variable elimination" method in the model graph. This now specifies what needs to be calculated when using the function for probabilistic inference.

Im Folgenden werden eine konkrete rechentechnische Ausführung der genannten Teilmodelle sowie ihre Parametrierung näher erläutert.In the following, a specific computational implementation of the sub-models mentioned and their parameterization are explained in more detail.

a1) Das Teilmodell für die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Fahraufgaben, P(B|B-1, y-1, S̃, ỹL), wird durch ein neuronales Netz parametriert, wobei sich die genaue Ausführung des neuronalen Netzes aus einem vorhandenen Rechenzeitbudget und Genauigkeitsanforderungen ergibt. Für das Training des neuronalen Netzes werden in Straßenfahrten des Ego-Fahrzeugs 1 erzeugte Trainingsdaten zur Verfügung gestellt, die die Querposition im vorhergehenden Zeitpunkt y-1 und die Messwerte für die später zu inferierende Fahraufgabe B enthalten, sowie die Parameter S̃, die die Beobachtungen der SV repräsentieren und die Messwerte der Positionen ỹL der Fahrspurmarkierungen 10a...10n.a1) The partial model for the transition probabilities between driving tasks, P(B|B -1 , y -1 , S̃, ỹ L ), is parameterized by a neural network, with the exact execution of the neural network resulting from an existing computing time budget and accuracy requirements . For the training of the neural network, training data generated during road trips of the ego vehicle 1 are made available, which contain the transverse position at the previous point in time y -1 and the measured values for the driving task B to be inferred later, as well as the parameters S̃, which contain the observations of the SV represent and the measured values of the positions ỹ L of the lane markings 10a...10n.

Die Anforderung, dass Trainingsdaten mit zugeordneter Fahraufgabe B zur Verfügung stehen, trifft bereits auf die Bedatung des konventionellen Modells von 2 zu. The requirement that training data with assigned driving task B are available already applies to the data input of the conventional model 2 to.

Nunmehr besteht die Anforderung, dass Trainingsdaten mit im Wesentlichen fehlerfreien Querpositionen y-1 bereitgestellt werden.Now there is a requirement that training data with substantially error-free transverse positions y -1 are provided.

Eine Alternative, um den Aufwand dafür zu umgehen, besteht darin, ein komplexeres Trainingsverfahren für das Teilmodell für die Übergangswahrscheinlichkeit zwischen Fahraufgaben anzuwenden. Konkret kann dies ein sogenanntes expectation-maximization-Verfahren über das Gesamtmodell sein, bei dem Werte für die Querpositionen y-1 inferiert werden und dann für das Training des Teilmodells für die Übergangswahrscheinlichkeit zwischen Fahraufgaben B zur Verfügung stehen.An alternative to avoid the effort for this is to apply a more complex training procedure for the sub-model for the transition probability between driving tasks. In concrete terms, this can be a so-called expectation-maximization procedure over the entire model, in which values are inferred for the lateral positions y -1 and are then available for training the partial model for the transition probability between driving tasks B.

a2) Das Teilmodell für die Quergeschwindigkeit P(vy|B, y-1,ỹL) des Zielfahrzeugs TV und der beobachteten fahrenden Verkehrsteilnehmers 2a...2n beschreibt die Umsetzung der Fahraufgabe durch einen typischen Fahrer. Dieses Teilmodell kann in einem Applikationsprozess von Hand für kontinuierliche Variablen aufgestellt werden, wie es auch schon für die Modelle für Quergeschwindigkeit und -position im konventionellen Modell praktiziert wird. Dabei wird Vorwissen über das Fahrerverhalten eingebracht.a2) The partial model for the lateral speed P(v y |B, y -1 ,ỹ L ) of the target vehicle TV and the observed driving road users 2a...2n describes the implementation of the driving task by a typical driver. This partial model can be set up manually for continuous variables in an application process, as is already practiced for the models for lateral velocity and position in the conventional model. Previous knowledge about driver behavior is introduced.

Anschließend wird das Teilmodell für die Quergeschwindigkeit P(vy|B, y-1,ỹL) des beobachteten fahrenden Zielfahrzeug TV diskretisiert und in das Gesamtmodell eingefügt. Alternativ ist es auch möglich, das Teilmodell für die Quergeschwindigkeit P(vy|B, y-1,ỹL) des Zielfahrzeugs TV als ein neuronales Netz aus Daten zu lernen, da Datensätze mit allen benötigten Ein- und Ausgangsdaten aus Messungen auf der Straße zur Verfügung gestellt werden können. Für den Umgang mit dem Erfordernis von Werten der Querpositionen y-1 aus vorherigen Zeitpunkten gelten hier die gleichen Überlegungen wie beim Teilmodell für die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Fahraufgaben B.The partial model for the lateral speed P(v y |B, y -1 ,ỹ L ) of the observed moving target vehicle TV is then discretized and inserted into the overall model. Alternatively, it is also possible to learn the partial model for the lateral speed P(v y |B, y -1 ,ỹ L ) of the target vehicle TV as a neural network from data, since data sets with all the required input and output data from measurements on the street can be provided. When dealing with the requirement for values of the lateral positions y -1 from previous points in time, the same considerations apply here as for the partial model for the transition probabilities between driving tasks B.

a3) Das Kinematik-Modell P(y|vy, y-1) beschreibt den physikalischen Zusammenhang, dass die Anwendung einer Geschwindigkeit auf eine Querposition für ein gegebenes Zeitintervall eine bestimmte Änderung der Position des beobachteten Zielfahrzeugs TV bewirkt, was einen einfachen deterministischen Zusammenhang darstellt. Daraus wird analytisch ein Modell für die diskretisierten Variablen hergeleitet, wodurch ein probabilistisches Modell resultiert, das eine Unsicherheit darüber berücksichtigt, wo genau im jeweiligen Diskretisierungsintervall sich das Zielfahrzeug TV konkret befindet. a3) The kinematic model P(y|v y ,y -1 ) describes the physical relationship that applying a velocity to a transverse position for a given time interval causes a specific change in the position of the observed target vehicle TV, which is a simple deterministic relationship represents. From this, a model for the discretized variables is derived analytically, resulting in a probabilistic model that takes into account an uncertainty as to where exactly the target vehicle TV is actually located in the respective discretization interval.

Zusammenfassend sind folgende, an sich bekannte Schritte zur Vorbereitung einer rechentechnischen Berechnung des vorgeschlagenen Modells durchzuführen:

  • - Diskretisierung der kontinuierlichen Variablen des Modells von 3, um anschließend auf an sich bekannte Weise Summationsformeln herleiten zu können zu können
  • - Herleitung der für die Inferenz zu berechnenden mathematischen Formeln
  • - Bereitstellung von Trainingsdaten, wobei Messungen durchgeführt werden, bei denen viele fahrende Umgebungsfahrzeuge SV beobachtet und die entsprechenden Messungen aufgezeichnet werden. Anhand der derart durchgeführten Messungen (z.B. in Form von Videos, Radardaten, usw.) werden Daten bewertet, indem z.B. bewertet wird, dass ein Umgebungsfahrzeug gerade die Fahrspur wechselt oder die Fahrspur hält (Messdaten mit zugeordneter Fahraufgabe). Die Fahraufgabe B wird auf diese Weise gewissermaßen gemessen, indem jemand „von Hand“ die Daten mit Werten für die Fahraufgabe B versehen hat. Hier können auch automatische Verfahren verwendet werden, z.B. indem in den aufgezeichneten Daten in die Zukunft (z.B. wenige Sekunden) geschaut wird, und daraus auf die aktuelle Fahraufgabe geschlossen wird
  • - Bestimmung der Modellparameter bzw. Modelltraining: Bei den erläuterten Teilmodellen ist beschrieben, welche Daten man braucht, um die Teilmodelle mathematisch zu konkretisieren.
In summary, the following steps, which are known per se, are to be carried out in preparation for a computational calculation of the proposed model:
  • - Discretization of the continuous variables of the model of 3 , in order to then be able to derive summation formulas in a manner known per se
  • - Derivation of the mathematical formulas to be calculated for the inference
  • - Provision of training data, in which measurements are carried out, in which many moving surrounding vehicles SV are observed and the corresponding measurements are recorded. Based on the measurements carried out in this way (eg in the form of videos, radar data, etc.), data is evaluated by evaluating, for example, that a surrounding vehicle is changing lanes or is staying in lane (measurement data with assigned driving task). In this way, driving task B is measured, so to speak, by someone “manually” adding values for driving task B to the data. Automatic methods can also be used here, for example by looking into the future (for example a few seconds) in the recorded data and inferring the current driving task from this
  • - Determination of the model parameters or model training: In the case of the explained sub-models, it is described which data is required in order to mathematically concretize the sub-models.

Bei der Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens in einem Embedded System, z.B. einem elektronischen Steuergerät (Radarsteuergerät oder dergleichen) ergeben sich daraus folgende auszuführende Schritte:

  • - In jedem definierten Zeitpunkt t, wobei die Zeitpunkte t in definierten Zeitintervallen beabstandet sind, werden Messungen zur Ermittlung der Messwerte S̃, ỹL, ṽy und ỹ durchgeführt und in die Teilmodelle eingegeben, genau wie die Schätzung aus dem vorherigen Zeitpunkt
  • - Ferner werden in jedem definierten Zeitpunkt t die resultierenden Werte in die vorab berechneten und in einem Programmcode des Steuergeräts implementierten Inferenzformeln eingesetzt, und damit die neuen Wahrscheinlichkeitsverteilungen (Posterior-Verteilungen, die alle bekannten Daten vollständig berücksichtigen) berechnet: P(B|S̃,ỹL,ṽy,ỹ) und P(y|S̃,ỹL, ṽy,ỹ), wobei beide Wahrscheinlichkeitsverteilungen in die nächste Schätzung der Wahrscheinlichkeitsverteilung als Wert des vorangegangenen definierten Zeitpunkts t-1 eingehen. Im Ergebnis wird auf diese Weise die Position des Zielfahrzeugs TV nachverfolgt.
When using the proposed method in an embedded system, e.g. an electronic control unit (radar control unit or the like), the following steps result from this:
  • - At each defined point in time t, where the points in time t are spaced at defined time intervals, measurements to determine the measured values S̃, ỹ L , ṽ y and ỹ are performed and entered into the sub-models, just like the estimate from the previous point in time
  • - Furthermore, at each defined point in time t, the resulting values are inserted into the inference formulas calculated in advance and implemented in a program code of the control unit, and the new probability distributions (posterior distributions that take all known data completely into account) are calculated: P(B|S̃, ỹ L ,ṽ y ,ỹ) and P(y|S̃,ỹ L , ṽ y ,ỹ), where both probability distributions are included in the next estimate of the probability distribution as the value of the previously defined point in time t-1. As a result, the position of the target vehicle TV is tracked in this way.

In einer weiteren Alternative des vorgeschlagenen Verfahrens ist es auch denkbar, die Durchführung der Inferenz auf mehrere Schritte aufzuteilen, um sie dadurch intuitiver darzustellen:

  • - In einem ersten Schritt (Prädiktionsschritt) wird das Vorwärtsmodell ausgeführt zur Berechnung eines joint prior P(B, vy, y|S̃, ỹL)
  • - In einem zweiten Schritt (Inferenz-Schritt) werden die Messwerte ṽy und ỹ in das Modell eingebracht und damit der joint posterior P(B, y|S̃, ỹL, ṽy, ỹ) berechnet
  • - Daraus werden dann durch Marginalisierung die posterior P(B|S̃, ỹL, ṽy, ỹ) und P(ỹ|S̃, ỹL, ṽy, ỹ) bestimmt
In a further alternative of the proposed method, it is also conceivable to divide the implementation of the inference into several steps in order to present it more intuitively:
  • - In a first step (prediction step) the forward model is executed to calculate a joint prior P(B, v y , y|S̃, ỹ L )
  • - In a second step (inference step), the measured values ṽ y and ỹ are introduced into the model and the joint posterior P(B, y|S̃, ỹ L , ṽ y , ỹ) is calculated with them
  • - From this, the posterior P(B|S̃, ỹ L , ṽ y , ỹ) and P(ỹ|S̃, ỹ L , ṽ y , ỹ) are then determined by marginalization

Dies ist zwar unter Umständen nicht die Ressourcen-effizienteste Art der Berechnung der Inferenz, lässt aber vorteilhaft einen Einblick in Zwischengrößen zu und kann auf diese Weise in einem Entwicklungsprozess bei einer Fehlersuche in einem dem vorgeschlagenen Modell zugrundeliegenden Computerprogrammprodukt helfen.Although this may not be the most resource-efficient way of calculating the inference, it advantageously allows an insight into intermediate variables and can thus help in a development process when troubleshooting a computer program product on which the proposed model is based.

Anstatt vorab Inferenzformeln herzuleiten und dann zur Laufzeit zu verwenden, kann zur Laufzeit direkt auf dem Modell-Graphen der an sich bekannte variable-elimination Algorithmus ausgeführt werden, der das Modell in einer bestimmten Reihenfolge abarbeitet. Im Ergebnis wird dadurch ein alternativer Weg zur Ermittlung der Posterior-Verteilungen bereitgestellt.Instead of deriving inference formulas in advance and then using them at runtime, the known variable-elimination algorithm can be executed directly on the model graph at runtime, which processes the model in a specific order. As a result, this provides an alternative way of determining the posterior distributions.

In einer vorteilhaften Variante des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt keine Diskretisierung der Variablen und keine analytische Inferenz, sondern stattdessen eine approximative Inferenz basierend auf kontinuierlichen Variablen. Um das Modell für probabilistische Inferenz zu nutzen, wird als vorbereitender Schritt die Modellstruktur vereinfacht, indem sowohl für die Situation S (z.B. repräsentiert durch Geschwindigkeiten und Positionen benachbarter beobachteter Umgebungsfahrzeuge SV) als auch für die Fahrspurmarkierungspositionen yL je ein uninformativer Prior angenommen wird. Damit tritt im Graphen die Größe S̃ an die Stelle von S, und die Größe ỹL tritt an die Stelle von ỹ.In an advantageous variant of the proposed method, there is no discretization of the variables and no analytical inference, but instead an approximate inference based on continuous variables. In order to use the model for probabilistic inference, the model structure is simplified as a preparatory step by assuming an uninformative prior for both the situation S (e.g. represented by speeds and positions of neighboring observed surrounding vehicles SV) and for the lane marking positions y L . In this way, the quantity S̃ takes the place of S in the graph, and the quantity ỹ L takes the place of ỹ.

Im Folgenden wird eine konkrete Ausführung der Teilmodelle von 3 sowie ihrer Parametrierung erläutert:

  • b1) Das Teilmodell für die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Fahraufgaben, P(B|B-1, y-1,S̃,ỹL) wird durch ein neuronales Netz parametriert, wobei sich die genaue Ausführung aus einem vorhandenen Rechenzeitbudget und Genauigkeitsanforderungen ergibt. Für das Training des neuronalen Netzes werden in Straßenfahrten erzeugte Trainingsdaten zur Verfügung gestellt, die die Querposition im vorhergehenden Zeitschritt y-1 und die Messwerte für die später zu inferierende Fahraufgabe B enthalten, sowie die Parameter S̃, die die Fahrsituation der Umgebungsfahrzeuge SV repräsentieren und die Messwerte ỹL der Fahrspurmarkierungen.
The following is a concrete implementation of the partial models of 3 and their parameterization explained:
  • b1) The partial model for the transition probabilities between driving tasks, P(B|B -1 , y -1 ,S̃,ỹ L ) is parameterized by a neural network, with the exact execution resulting from an existing computing time budget and accuracy requirements. For the training of the neural network, training data generated during road trips are made available, which contain the lateral position in the previous time step y -1 and the measured values for the driving task B to be inferred later, as well as the parameters S̃, which represent the driving situation of the surrounding vehicles SV and the Measured values ỹ L of the lane markings.

Die Anforderung, dass Trainingsdaten mit zugeordneter Fahraufgabe B zur Verfügung stehen, trifft bereits auf die Bedatung des konventionellen Modells zu. Die Anforderung, dass Trainingsdaten mit nahezu fehlerfreien Querpositionen y-1 bereitgestellt werden, ist eine gegenüber dem konventionellen Modell neue Anforderung. Eine Alternative, um den Aufwand dafür zu umgehen, besteht darin, ein komplexeres Trainingsverfahren für das Modell anzuwenden, z.B. in Form eines expectation-maximization-Verfahrens über das Gesamtmodell, bei dem Werte der Positionen der Querpositionen y-1 im vorhergehenden definierten Zeitpunkt t-1 inferiert werden und dann für das Training des Teilmodells für die Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Fahraufgaben P(B|B-1, y-1,S̃,ỹL) zur Verfügung stehen.The requirement that training data with assigned driving task B be available already applies to the data input of the conventional model. The requirement that training data be provided with almost error-free transverse positions y -1 is a new requirement compared to the conventional model. An alternative to avoid the effort involved is to use a more complex training method for the model, e.g. in the form of an expectation-maximization method over the entire model, in which the values of the positions of the transverse positions y -1 at the previously defined point in time t- 1 are inferred and are then available for training the partial model for the transition probabilities between driving tasks P(B|B -1 ,y -1 ,S̃,ỹ L ).

b2) Das Teilmodell für die Quergeschwindigkeit, P(vy|B, y-1,ỹL) des Zielfahrzeugs TV beschreibt die Umsetzung der Fahraufgabe B durch einen typischen Fahrer und könnte als „Fahrstrategie“ bezeichnet werden. Dieses Teilmodell kann in einem Applikationsprozess von Hand für kontinuierliche Variablen aufgestellt werden, wie es auch schon für die Modelle für Quergeschwindigkeit und -position im bekannten Modell praktiziert wird. Dabei wird Vorwissen über das Fahrer-Verhalten eingebracht.b2) The partial model for the lateral speed, P(v y |B, y -1 ,ỹ L ) of the target vehicle TV describes the implementation of the driving task B by a typical driver and could be referred to as a "driving strategy". This partial model can be set up manually for continuous variables in an application process, as is already practiced for the models for transverse speed and position in the known model. Previous knowledge about driver behavior is introduced.

Alternativ ist es möglich, das genannte Teilmodell bzw. die Fahrstrategie als ein neuronales Netz aus Daten zu lernen, da Datensätze mit allen benötigten Ein- und Ausgangsdaten aus Messungen auf der Straße zur Verfügung gestellt werden können. Für den Umgang mit dem Erfordernis von Werten der Querpositionen y-1 im vorhergehenden definierten Zeitpunkt t-1 gelten hier die gleichen Überlegungen wie beim Teilmodell für die Übergangswahrscheinlichkeiten.Alternatively, it is possible to learn the named partial model or the driving strategy as a neural network from data, since data sets with all the required input and output data from measurements on the road can be made available. The same considerations as for the partial model for the transition probabilities apply here for dealing with the requirement for values of the transverse positions y −1 in the previously defined point in time t−1.

b3) Das Kinematik-Modell P(y|vy, y-1) beschreibt den physikalischen Zusammenhang, dass die Anwendung einer Geschwindigkeit auf eine Querposition für ein gegebenes Zeitintervall eine bestimmte Änderung der Querposition des Zielfahrzeugs TV beobachteten fahrenden Umgebungsfahrzeugs SV verursacht. Dies ist ein einfacher deterministischer Zusammenhang y = y-1 + vy x Δt. Das vorgeschlagene Modell hat die spezielle Struktur, dass ein Modellteil in kontinuierlichen Variablen, hier das Kinematik-Modell mit der Fahrstrategie von einem Modellteil in diskreten Variablen (Fahraufgabe) gesteuert wird, wobei über die Zeit der kontinuierliche Modellteil einen Einfluss auf diskreten Variablen hat.b3) The kinematics model P(y|v y , y −1 ) describes the physical relationship that the application of a speed to a transverse position for a given time interval causes a specific change in the transverse position of the target vehicle TV observed moving surrounding vehicle SV gently. This is a simple deterministic relation y = y -1 + v y x Δt. The proposed model has the special structure that a model part in continuous variables, here the kinematics model with the driving strategy, is controlled by a model part in discrete variables (driving task), with the continuous model part having an influence on discrete variables over time.

Für diese Art von Modellen sind aus der Literatur Methoden zur approximativen Inferenz bekannt, z.B. aus David S. Gonzales (2019), Chapter 6 aus https://www.theses.fr/2019GREAM012.pdf oder aus Gabriel Agamennoni et al. (2012), https://ieeexplore. ieee.org/iel5/8860/4359257/06196233. pdf.For this type of model, methods for approximate inference are known from the literature, e.g. from David S. Gonzales (2019), Chapter 6 from https://www.theses.fr/2019GREAM012.pdf or from Gabriel Agamennoni et al. (2012), https://ieeexplore. ieee.org/iel5/8860/4359257/06196233. pdf.

Eine Anwendung dieser Methoden auf das vorgeschlagene Modell ergibt in jedem Zeitschritt eine Aktualisierung einer Schätzung für P(B|S̃, ỹL, ṽy, ỹ) und P(y|S̃, ỹL, ṽy, ỹ).Applying these methods to the proposed model results in an update of an estimate for P(B|S̃, ỹ L , ṽ y , ỹ) and P(y|S̃, ỹ L , ṽ y , ỹ) at each time step.

Diese Methoden zur approximativen Inferenz sind gut an die Modellstruktur angepasst, so dass, im Unterschied zur Verwendung eines Partikelfilters, eine gute Qualität der Inferenz zur Ermittlung der Fahraufgabe B mit geringem Rechenaufwand möglich ist.These methods for approximate inference are well adapted to the model structure, so that, in contrast to using a particle filter, a good quality of inference for determining driving task B is possible with little computational effort.

4 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung 100. 4 shows a block diagram of an embodiment of the proposed device 100.

Man erkennt eine Erfassungseinrichtung 20, die funktional mit einer Ermittlungseinrichtung 30 verbunden ist. Die Erfassungseinrichtung 20 weist dabei z.B. wenigstens eine Kamera und/oder wenigstens einen Radarsensor auf, die die oben erläuterten sensorisch erfassten Messwerte bereitstellen und an die Ermittlungseinrichtung 30 übergeben. Die Ermittlungseinrichtung 30 führt die Ermittlung von Wahrscheinlichkeiten einer Fahraufgabe B in der oben detailliert erläuterten Art und Weise durch. Die Vorrichtung 100 kann als ein Embedded System, z.B. als ein elektronisches Steuergerät (Radarsteuergerät oder dergleichen) eines wenigstens teilweise automatisierten Fahrzeugs ausgebildet sein.A detection device 20 that is functionally connected to a determination device 30 can be seen. In this case, the detection device 20 has, for example, at least one camera and/or at least one radar sensor, which provide the sensor-detected measured values explained above and transmit them to the determination device 30. The determination device 30 carries out the determination of probabilities of a driving task B in the manner explained in detail above. The device 100 can be embodied as an embedded system, e.g. as an electronic control unit (radar control unit or the like) of an at least partially automated vehicle.

5 zeigt stark schematisch einen prinzipiellen Ablauf eines vorgeschlagenen Verfahrens. 5 shows a basic sequence of a proposed method in a highly schematic manner.

In einem Schritt 200 erfolgt ein sensorisches Erfassen einer Querposition des wenigstens einen Zielfahrzeugs TV bezogen auf vom Zielfahrzeug TV benutzte Fahrspuren 10a...10n.In a step 200, a transverse position of the at least one target vehicle TV is detected by sensors in relation to lanes 10a...10n used by the target vehicle TV.

In einem Schritt 210 erfolgt ein sensorisches Erfassen einer Quergeschwindigkeit des wenigstens einen Zielfahrzeugs TV in Relation zum Ego-Fahrzeug 1.In a step 210, a lateral speed of the at least one target vehicle TV is detected by sensors in relation to the ego vehicle 1.

In einem Schritt 220 erfolgt ein sensorisches Erfassen von Abständen in Längs und Querrichtung zwischen dem Zielfahrzeug TV und wenigstens einem Umgebungsfahrzeug SV, und ein sensorisches Erfassen von Längs-und Quer-Geschwindigkeiten des wenigstens einen Umgebungsfahrzeugs SV.In a step 220, distances in the longitudinal and transverse directions between the target vehicle TV and at least one surrounding vehicle SV are detected by sensors, and longitudinal and transverse speeds of the at least one surrounding vehicle SV are detected by sensors.

In einem Schritt 230 erfolgt ein sensorisches Ermitteln einer Position yL wenigstens einer Fahrspurmarkierung 10a...10n einer Fahrspur, die das Zielfahrzeug TV befährt, wobei bei der Ermittlung des Fahrzustands in einem aktuellen Zeitpunkt t eine Fahraufgabe B und eine Querposition des Zielfahrzeugs TV aus den sensorisch erfassten Daten ermittelt werden, wobei zur Ermittlung der Fahraufgabe B und der Querposition des Zielfahrzeugs TV eine geschätzte Fahraufgabe B und eine geschätzte Querposition y in einem vorherigen Zeitpunkt t-1 berücksichtigt werden.In a step 230, a position y L of at least one lane marking 10a...10n of a lane in which the target vehicle TV is driving is determined by sensors, with a driving task B and a transverse position of the target vehicle TV being determined when the driving state is determined at a current time t the data recorded by sensors are determined, with an estimated driving task B and an estimated transverse position y being taken into account at a previous point in time t-1 in order to determine the driving task B and the transverse position of the target vehicle TV.

Vorteilhaft lassen sich die erfindungsgemäße Verfahren und die erläuterten Einrichtungen 20, 30 der Vorrichtung 100 als eine Software realisieren, die beispielsweise auf der vorgeschlagenen Vorrichtung 100 abläuft. Eine einfache Adaptierbarkeit des Verfahrens ist auf diese Weise unterstützt. Denkbar ist, dass die Software der Vorrichtung 100 wenigstens teilweise cloudbasiert ausgebildet ist.The methods according to the invention and the explained devices 20, 30 of the device 100 can advantageously be implemented as software that runs on the proposed device 100, for example. A simple adaptability of the method is supported in this way. It is conceivable that the software of the device 100 is at least partially cloud-based.

Der Fachmann wird die Merkmale der Erfindung in geeigneter Weise abändern und/oder miteinander kombinieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.The person skilled in the art will modify and/or combine the features of the invention in a suitable manner without departing from the essence of the invention.

Claims (13)

Verfahren zum Ermitteln eines Fahrzustands wenigstens eines fahrenden Zielfahrzeugs (TV) im Umfeld eines Ego-Fahrzeugs (1), aufweisend die Schritte: - Sensorisches Erfassen einer Querposition des wenigstens einen Zielfahrzeugs (TV) bezogen auf vom Zielfahrzeug (TV) benutzte Fahrspuren (10a...10n); - Sensorisches Erfassen einer Quergeschwindigkeit des wenigstens einen Zielfahrzeugs (TV) in Relation zum Ego-Fahrzeug (1); - Sensorisches Erfassen von Abständen in Längs- und Querrichtung zwischen dem Zielfahrzeug (TV) und wenigstens einem Umgebungsfahrzeug (SV), und sensorisches Erfassen von Längs- und Quer-Geschwindigkeiten des wenigstens einen Umgebungsfahrzeugs (SV); - Sensorisches Ermitteln einer Position (ỹL) wenigstens einer Fahrspurmarkierung (10a...10n) einer Fahrspur, die das Zielfahrzeug (TV) befährt; wobei - bei der Ermittlung des Fahrzustands in einem aktuellen Zeitpunkt (t) eine Fahraufgabe (B) und eine Querposition des Zielfahrzeugs (TV) aus den sensorisch erfassten Daten ermittelt werden, wobei zur Ermittlung der Fahraufgabe (B) und der Querposition des Zielfahrzeugs (TV) eine geschätzte Fahraufgabe (B) und eine geschätzte Querposition (y) in einem vorherigen Zeitpunkt (t-1) berücksichtigt werden.Method for determining a driving status of at least one moving target vehicle (TV) in the vicinity of an ego vehicle (1), comprising the steps: - sensory detection of a transverse position of the at least one target vehicle (TV) in relation to lanes (10a. ..10n); - Sensory detection of a transverse speed of the at least one target vehicle (TV) in relation to the ego vehicle (1); - Sensory detection of distances in the longitudinal and transverse direction between the target vehicle (TV) and at least one surrounding vehicle (SV), and sensory detection of longitudinal and transverse speeds of the at least one surrounding vehicle (SV); - Sensory determination of a position (ỹL) of at least one lane marking (10a...10n) of a lane on which the target vehicle (TV) travels; - when determining the driving state at a current point in time (t), a driving task (B) and a transverse position of the target vehicle (TV) are determined from the data recorded by sensors, with the determination of the driving task (B) and the transverse position of the target vehicle (TV ) an estimated driving task (B) and an estimated lateral position (y) at a previous point in time (t-1) are taken into account. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Teilmodell für eine Übergangswahrscheinlichkeit zwischen den Fahraufgaben (B) des Zielfahrzeugs (TV) verwendet wird.procedure after claim 1 , wherein a partial model for a transition probability between the driving tasks (B) of the target vehicle (TV) is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Teilmodell für die Quergeschwindigkeit (vy) des Zielfahrzeugs (TV) verwendet wird, welches ein von Hand erstelltes Modell oder ein parametriertes neuronales Netz ist.procedure after claim 1 or 2 , using a partial model for the lateral velocity (v y ) of the target vehicle (TV), which is a hand-built model or a parameterized neural network. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Teilmodell für eine Kinematik des Zielfahrzeugs (TV) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a partial model for kinematics of the target vehicle (TV) is used. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei für das Teilmodell für die Übergangswahrscheinlichkeit zwischen den Fahraufgaben (B) ein mit geschätzten Querpositionen (y) im vorhergehenden definierten Zeitpunkt (t-1) trainiertes neuronales Netz verwendet wird.procedure after claim 3 or 4 , wherein a neural network trained with estimated transverse positions (y) at the previously defined point in time (t-1) is used for the partial model for the transition probability between the driving tasks (B). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Teilmodelle diskretisierte Parameter verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, wherein discretized parameters are used for the partial models. Verfahren nach Anspruch 6, wobei mit diskretisierten Parametern eine analytische Inferenz durchgeführt wird.procedure after claim 6 , where an analytical inference is performed with discretized parameters. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei für die Teilmodelle kontinuierliche Parameter verwendet werden.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , where continuous parameters are used for the partial models. Verfahren nach Anspruch 8, wobei Informationen aus den sensorisch erfassten Messdaten extrahiert werden, wobei mit den kontinuierlichen Parametern ein Verfahren zur approximativen Inferenz angewendet wird.procedure after claim 8 , whereby information is extracted from the sensor-acquired measurement data, with a method for approximate inference being used with the continuous parameters. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für ein modellbasiertes Erfassen einer Umfeldsituation des Ego-Fahrzeugs (1) ausschließlich sensorisch erfasste Messwerte verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, wherein only measured values recorded by sensors are used for a model-based recording of a situation surrounding the ego vehicle (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem zusätzlichen Schritt des Bereitstellens eines Warnsignals und/oder Ansteuerungssignals zur Ansteuerung des Ego-Fahrzeugs (1), wobei das Warnsignal und/oder das Ansteuerungssignal basierend auf dem ermittelten Fahrzustand des Zielfahrzeugs (ZF) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, with the additional step of providing a warning signal and/or control signal for controlling the ego vehicle (1), the warning signal and/or the control signal being determined on the basis of the determined driving state of the target vehicle (ZF). Vorrichtung (100) zum Ermitteln eines Fahrzustands wenigstens eines fahrenden Zielfahrzeugs (TV) im Umfeld eines Ego-Fahrzeugs (1), aufweisend: - eine Erfassungseinrichtung (20); und - eine mit der Erfassungseinrichtung (20) funktional verbunden Ermittlungseinrichtung (30); wobei - die Erfassungseinrichtung (20) ausgebildet ist, ein sensorisches Erfassen einer Querposition des wenigstens einen Zielfahrzeugs (TV) bezogen auf vom Zielfahrzeug (TV) benutzte Fahrspuren (10a...10n); ein - sensorisches Erfassen einer Quergeschwindigkeit des wenigstens einen Zielfahrzeugs (TV) in Relation zum Ego-Fahrzeug (1); ein - sensorisches Erfassen von Abständen in Längsrichtung zwischen dem Zielfahrzeug (TV) und wenigstens einem Umgebungsfahrzeug (SV), und sensorisches Erfassen einer Längs-Geschwindigkeiten des wenigstens einen Umgebungsfahrzeugs (SV); ein - sensorisches Ermitteln einer Position (ỹL) wenigstens einer Fahrspurmarkierung (10a...10n) einer Fahrspur, die das Zielfahrzeug (TV) befährt; - und wobei - die Ermittlungseinrichtung (30) ausgebildet ist, bei der Ermittlung des Fahrzustands in einem aktuellen Zeitpunkt (t) eine Fahraufgabe (B) und eine Querposition des Zielfahrzeugs (TV) aus den sensorisch erfassten Daten zu ermitteln und zur Ermittlung der Fahraufgabe (B) und der Querposition des Zielfahrzeugs (TV) eine geschätzte Fahraufgabe (B) und eine geschätzte Querposition (y) in einem vorherigen Zeitpunkt (t-1) zu berücksichtigen.Device (100) for determining a driving state of at least one moving target vehicle (TV) in the vicinity of an ego vehicle (1), having: - a detection device (20); and - a determination device (30) functionally connected to the detection device (20); - the detection device (20) is designed to detect a transverse position of the at least one target vehicle (TV) by sensor in relation to lanes (10a...10n) used by the target vehicle (TV); a - sensory detection of a lateral speed of the at least one target vehicle (TV) in relation to the ego vehicle (1); a sensory detection of distances in the longitudinal direction between the target vehicle (TV) and at least one surrounding vehicle (SV), and sensory detection of a longitudinal speed of the at least one surrounding vehicle (SV); a - sensory determination of a position (ỹL) of at least one lane marking (10a...10n) of a lane on which the target vehicle (TV) travels; - and where - the determination device (30) is designed to determine a driving task (B) and a transverse position of the target vehicle (TV) from the data recorded by sensors when determining the driving state at a current point in time (t) and to determine the driving task (B) and the lateral position of the target vehicle (TV) to take into account an estimated driving task (B) and an estimated lateral position (y) at a previous time (t-1). Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wenn es auf einer elektronischen Vorrichtung (100) zum Ermitteln eines Fahrzustands wenigstens eines Zielfahrzeugs (TV) im Umfeld eines Ego-Fahrzeugs (1) abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.Computer program product with program code means for carrying out the method according to one of Claims 1 until 10 when it runs on an electronic device (100) for determining a driving condition of at least one target vehicle (TV) in the vicinity of an ego vehicle (1) or is stored on a computer-readable data medium.
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