DE10344299B4 - Klassifizierung der in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs befindlichen Objekte - Google Patents

Klassifizierung der in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs befindlichen Objekte Download PDF

Info

Publication number
DE10344299B4
DE10344299B4 DE10344299.5A DE10344299A DE10344299B4 DE 10344299 B4 DE10344299 B4 DE 10344299B4 DE 10344299 A DE10344299 A DE 10344299A DE 10344299 B4 DE10344299 B4 DE 10344299B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polynomial
radar
classifier
motor vehicle
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10344299.5A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10344299A1 (de
Inventor
Marc-Michael Meinecke
Prof. Rohling Hermann
Frank Kruse
Florian Fölster
Malte Ahrholdt
Dan Oprisan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE10344299.5A priority Critical patent/DE10344299B4/de
Publication of DE10344299A1 publication Critical patent/DE10344299A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10344299B4 publication Critical patent/DE10344299B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/411Identification of targets based on measurements of radar reflectivity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/46Indirect determination of position data
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/46Indirect determination of position data
    • G01S2013/466Indirect determination of position data by Trilateration, i.e. two antennas or two sensors determine separately the distance to a target, whereby with the knowledge of the baseline length, i.e. the distance between the antennas or sensors, the position data of the target is determined
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9325Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles for inter-vehicle distance regulation, e.g. navigating in platoons
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9327Sensor installation details
    • G01S2013/93275Sensor installation details in the bumper area
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/417Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section involving the use of neural networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

Verfahren zur Klassifikation von in einer Umgebung eines Kraftfahrzeuges befindlichen Objekten, welches die folgenden Schritte aufweist: – Aussenden von Radarsignalen in einen zu überwachenden Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs, – Empfangen rückgestreuter Radarechos der ausgesandten Radarsignale, – Detektion mindestens eines Ziels (6), – Extraktion zielspezifischer Merkmale (M1, M2, M3, ..., Mn) aus den Radarechos, – Übergabe der extrahierten Merkmale an einen Klassifikator (13), und – Klassifikation des mindestens einen detektierten Ziels (6) aus den extrahierten Merkmalen (M1, M2, M3, ..., Mn), wobei der Klassifikator (13) trainierbar ist und ein Polynomklassifikator verwendet wird, wobei aus einem Vektor der extrahierten Merkmale (M1, M2, M3, ..., Mn) ein Polynomvektor abgeleitet wird, der die Polynomterme der Merkmale (M1, M2, M3, ..., Mn) bis zu einem definierten Polynomgrad enthält und wobei der Klassifikator (13) sechs Klassen von Radarobjekten aufweist, nämlich Fußgänger (15), Personengruppe (16), Radfahrer (17), Baum (18), Auto (19) und Verkehrsschild (20).

Description

  • Die Erfindung betrifft die Klassifizierung von in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs befindlichen Objekten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Klassifizierungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
  • Heutige Fahrerassistenzsysteme müssen Kenntnis über Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs haben, um entscheiden zu können, ob diese Objekte eine Gefahr für das Kraftfahrzeug darstellen. So müssen die Entfernung, Relativgeschwindigkeit und Azimutwinkel von beobachteten Objekten bestimmt werden, was auf präzise Weise durch Radartechnik geleistet werden kann.
  • Für zukünftige Anwendungen ist neben der Kenntnis der exakten Position und Geschwindigkeit sämtlicher beobachteter Objekte im zu vermessenden Bereich zunehmend die Kenntnis der Kategorie der einzeln detektierten Objekte, beispielsweise Fahrzeug, Fußgänger, Radfahrer, Baum, usw., von großem Interesse, was insbesondere für sicherheitsrelevante Applikationen gilt. Als typische Anwendungen sind seriennahe Projekte wie automatische Distanzregelung (ADR), automatische Notbremsung (ANB), Lane Departure Warning und Pre-Crash zu nennen.
  • Eine derartige Klassifikation von detektierten Zielen in bestimmte Objektklassen, d.h. Erkennung der in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekte, wurde bisher nur von optischen Systemen, d.h. fast ausschließlich von Videosystemen, bewältigt. Allerdings benötigen diese technischen, bildverarbeitenden Lösungen einen hohen technischen Aufwand und sind daher kostenintensiv, da neben den Videokameras aufgrund des hohen Signalverarbeitungsaufwands auch leistungsfähige Bildverarbeitungsrechner bereitgestellt werden müssen.
  • Aus der Druckschrift EP 1 329 740 A2 ist eine Kraftfahrzeugwarneinrichtung bekannt, bei der mittels eines geeigneten, in einem Kraftfahrzeug eingebauten Radarsystems der Typ und der Ort eines Hindernisses, welches elektromagnetische Wellen reflektiert, bestimmt wird. Die Art des Hindernisses kann dabei mittels eines linearen Antennen-Arrays, bestehend aus einer Vielzahl von Empfangsantennen, in einem gewissen Maß erkannt werden, wobei die Art des Hindernisses mittels eines geeigneten Algorithmus aus den Empfangssignalen, d.h. Amplitude und Phase, etc., bestimmt wird.
  • Ein Verfahren zur automatischen Klassifikation von Objekten mittels Doppler-verbreiteter Radarecho-Signale unter Verwendung neuronaler Netze ist der DE 196 49 618 A1 zu entnehmen.
  • Die Druckschrift GAVRILA, D.M u. a.: ”A multi-sensor approach for the protection of vulnerable traffic participants – the PROTECTOR project”, IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, May 2001, S. 2044–2048, beschreibt ein Verfahren zur Klassifikation von in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs befindlichen Objekten, wobei zur Detektion der Objekte Laserscanner, Radar oder Videokameras verwendet werden. Zur Klassifikation der Objekte kommt ein Polynomklassifikator zum Einsatz.
  • Die Druckschrift DE 101 10 038 A1 offenbart ein Verfahren zur autonomen Adaption eines Klassifikators an sich zeitlich veränderliche Szenarien. Dabei werden Objekte, welche zuvor in keiner Klasse zugeordnet wurden, als einer bestimmten Klasse zugehörig eingestuft.
  • Die Druckschrift EP 1 094 336 A2 beschreibt eine radarbasierte Vorrichtung zur Erkennung eines Objekts, der in einem Kraftfahrzeug zur Erkennung von vor dem Kraftfahrzeug befindlichen Objekten eingesetzt werden kann.
  • Die Druckschrift US 6377205 B1 betrifft ein Verfahren zum Klassifizieren von vor einem Kraftfahrzeug befindlichen Objekten, die von einem Radarsystem des Kraftfahrzeugs detektiert und nachgefolgt werden.
  • Aus der Druckschrift DE 197 54 220 A1 beschreibt eine Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung und Auswertung einer möglicherweise bevorstehenden Kollision eines Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis. Dabei werden mittels eines FMCW-Radarverfahren Hindernisse in Form einer Spektrallinie detektiert.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein radargestütztes Verfahren zur Objektklassifikation in einem Kraftfahrzeug und ein derartiges Klassifikationssystem zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Klassifikation von in einer Umgebung eines Kraftfahrzeuges befindlichen Objekten weist die folgenden Schritte auf:
    • – Aussenden von Radarsignalen in einen zu überwachenden Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs,
    • – Empfangen rückgestreuter Radarechos der ausgesandten Radarsignale, Detektion mindestens eines Ziels,
    • – Extraktion zielspezifischer Merkmale aus den Radarechos,
    • – Übergabe der extrahierten Merkmale an einen Klassifikator, und Klassifikation des mindestens einen detektierten Ziels aus den extrahierten Merkmalen, wobei der eingesetzte Klassifikator trainierbar ist und ein Polynomklassifikator zum Einsatz kommt.
  • Dabei wird aus einem Vektor der extrahierten Merkmale ein Polynomvektor abgeleitet, der die Polynomterme der Merkmale bis zu einem definierten Polynomgrad enthält. Der Klassifikator weist sechs Klassen von Radarobjekten auf, die für ein Fahrerassistenzsystem bedeutsam sind, nämlich Fußgänger, Personengruppe, Radfahrer, Baum, Auto oder Verkehrsschild.
  • Vorzugsweise wird die dem Ziel zugehörige Klasse ausgegeben und/oder einer Weiterverarbeitung, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem, zugeführt.
  • Vorzugsweise enthält der Polynomvektor die Polynomterme bis zum zweiten Grad. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält der Polynomvektor die Polynomterme bis zum dritten Grad. Insbesondere kann der Polynomvektor auch aus unterschiedlichen Merkmalen gemischte Polynomterme, auch als Kreuzpolynomterme bezeichnet, enthalten.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens weist ein an dem Kraftfahrzeug angebrachtes Radarsensorennetzwerk auf, das eine Mehrzahl von Radarsensoren mit Sender und Antenne umfasst. Insbesondere umfasst das Radarsensornetzwerk vier gepulste Radarquellen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht das Radarsensornetzwerk aus nur zwei Radarsensoren mit Sender und Antenne, wobei die Objektentfernungen und/oder Objektrelativgeschwindigkeiten und/oder die den Winkel im Azimut von detektierten Objekten bezüglich der Fahrzeugachse bestimmt werden.
  • Es sind grundsätzlich sowohl Einzel-Radar-Sensoren als auch Radar-Sensor-Netzwerke geeignete Systeme um leistungsfähige Klassifikationsergebnisse zu erreichen. Im Falle eines Sensor-Netzwerkes kann das Klassifikationsergebnis a) entweder in jedem Sensor separat generiert werden und anschließend ggf. in geeigneter Form verknüpft werden oder b) durch in den Einzelsensoren bestimmten Merkmale in einer übergeordneten Instanz durch eine Gesamtauswertung erzeugt werden.
  • Als geeignete Sendesignale kommen alle bekannten Sendesignalformen (wie z. B. Puls-Radarmesstechnik, Puls-Doppler-Radarmesstechnik, Pulskompressions-Radarmesstechnik, Radarmesstechniken mit Pseudo-Noise-, codierten, Rausch- und Zufallsfolgen-Signalen, Dauerstrichradarmesstechniken (wie z. B. Frequenz-Shift-Keying(FSK)-Modulation, Linear frequenzmodulierte Messtechniken (LFMCW), Messtechniken mit verwobenen Sendesignalen (z. B. LFMSK), und andere) und andere) zum Einsatz.
  • Vorzugsweise ist die Radarsensorik in dem vorderen und/oder hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeugs und/oder in den Seitenteilen und/oder anderen für Radarwellen transparenten Verkleidungsteilen angeordnet.
  • Das Klassifikationsverfahren ermöglicht die Unterscheidung der in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs befindlichen Objekte in mehrere unterschiedliche Klassen
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert:
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel einer Einzelziel-Situation in der Umgebung vor einem Kraftfahrzeug gemessen mit mehren hochauflösenden, entfernungsmessenden Radaren,
  • 2 die Signalprozesskette zur Zielerkennung und Klassifikation,
  • 3a ein Beispiel eines empfangenen Radarechosignals eines Fußgängers und
  • 3b ein Beispiel eines empfangenen Radarechosignals eines Fahrzeugs.
  • 1 zeigt ein Beispiel einer Einzelziel-Situation. In dem Beispiel sind exemplarisch vier Pulsradarsensoren 1, 2, 3, 4 in dem vorderen Stoßfänger eines Fahrzeuges 5 angeordnet. Die Sensoren 1, 2, 3, 4 erfassen ein Ziel 6, das jeweils den radialen Abstand r1, r2, r3 bzw. r4 zu den jeweiligen Sensoren 1, 2, 3, 4, hat. Die Zielposition wird durch Trilateration der gemessenen Entfernungen bestimmt. Das Radarsensornetzwerk verwendet vier hochauflösende Pulsradarsensoren, wobei jeder Sensor den Zielbereich mit einer hohen Genauigkeit von z. B. +/–4 cm und einer hohen Auflösung innerhalb eines Bereichs von beispielsweise bis zu 20 m vermessen kann. Der überdeckte Winkelbereich jedes Sensors in Azimutrichtung beträgt beispielweise +/–50°.
  • In einem weiteren, nicht dargestellten Beispiel einer Einzelziel-Situation sind nur zwei Radarsensoren mit moduliertem Sendesignal in dem vorderen Stoßfänger eines des Fahrzeuges angeordnet, was kostengünstiger ist als die Lösung mit vier Sensoren. Diese Sensoren erfassen ein Ziel, das zwei radiale Abständen und zwei Winkeln im Azimut zu den jeweiligen Sensoren hat, mit Entfernungs- und/oder Relativgeschwindigkeits- und/oder Winkel- und/oder Winkelgeschwindigkeits-Messung. Die Zielposition wird in diesem Beispielsystem von jedem Einzelsensor bestimmt und anschließend durch Datenfusionsmethoden zusammengefasst und präzisiert. Das exemplarische Radarsensornetzwerk verwendet zwei Radarsensoren mit moduliertem Sendesignal, wobei jeder Sensor den Zielbereich bis zu 60 m vermessen kann. Der überdeckte Winkelbereich jedes Sensors in Azimutrichtung beträgt ungefähr +/–30°. Ein entsprechendes System mit einem einzigen Sensor ist ebenfalls möglich.
  • 2 zeigt in schematischer Darstellung den Signalverarbeitungsablauf für Zielerkennung und Klassifizierung. Aus den detektierten Zielechos 10 wird einerseits eine Zieldetektion 11 sowie eine Merkmalsextraktion 12 zur Extraktion der Merkmale M1 bis Mn durchgeführt, wobei die Merkmalsextraktion 12 nur durchgeführt wird, wenn die Zieldetektion 11 mindestens ein Ziel detektiert hat. Sollte die Zieldetektion 11 keine Ziele detektiert, so geht der Ablauf in den Zustand ”kein Ziel” 14 über. Im Falle einer Zieldetektion werden die Merkmale M1 bis Mn der Merkmalsextraktion 12 einem Klassifikator 13 zugeführt, der aus den Merkmalen die entsprechende Klasse bestimmt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zwischen sechs Klassen unterschieden, die für ein Kraftfahrzeug im Verkehr am Bedeutsamsten sind, nämlich beispielsweise Fußgänger 15, Personengruppe 16, Radfahrer 17, Baum 18, Auto 19 oder Verkehrsschild 20.
  • 3a zeigt Beispiele eines empfangenen Radarsignals eines Fußgängers in einem Entfernungsbereich von 2 m bis 10 m, wobei der Fußgänger in einem Abstand von 4 m zum Kraftfahrzeug ist. Demgegenüber zeigt 3b das empfangene Radarsignal eines in 4 m Abstand befindlichen Kraftfahrzeugs ebenfalls in einem gemessenen Bereich von 2 m bis 10 m. Für die Unterscheidung von Objektklassen in dem Klassifikator benötigt man Unterscheidungskriterien, sog. Merkmale. Aus dem Beispiel der 3a und 3b lassen sich zwei sehr aussagekräftige Unterschiede ablesen, nämlich, dass die Amplitudenwerte eines PKWs größer sind als die eines Fußgängers und die Anzahl der Zielmeldungen für einen PKW höher ist als die für einen Fußgänger. Diese beiden Aussagen gelten in dieser Form nur, wenn beide Objekte die gleiche Entfernung zum Sensor haben. Durch eine entsprechende Normierung mittels des Radius entstehen jedoch entfernungsunabhängige Beziehungen. Für eine umfassende Klassifikation bedarf es jedoch noch weiterer aus dem Echosignal gewonnener und passend gewählter Merkmale, da die Unterscheidung anhand eines einzelnen Merkmals nicht aussagekräftig genug ist. Als Beispiel für ein weiteres Merkmal sei ein zum Radarrückstreuquerschnitt des betrachteten Objekts proportionaler Wert genannt, der anhand der gemessenen Echo-Amplituden und der Entfernung bestimmt werden kann. Die extrahierten Merkmale basieren sowohl auf den empfangenen Echosignalen der einzelnen individuellen Radarsensoren als auch auf Informationen, die aus den Messwerten der Gesamtheit der Sensoren abgeleitet werden können. Alle Merkmale werden in einen Merkmalsvektor zusammengefasst, der beispielsweise zwischen 8 und 15 Merkmalswerte verschiedener Eigenschaften des detektierten Objekts enthält. Dieser Merkmalsvektor ist der Ausgangspunkt für die Analyse durch den Klassifikationsalgorithmus.
  • Allgemein ist es die Aufgabe eines Klassifikationsverfahrens, anhand eines gegebenen Merkmalsatzes die Zugehörigkeit der Eingabedaten zu einer Klasse zu bestimmen, wie dies schon in 2 dargestellt ist. Die Menge der zu unterscheidenden Klassen ist mit der Definition des Klassifikators festgelegt, wobei hier in der bevorzugten Ausführungsform sechs Klassen definiert wurden, nämlich Fußgänger, Personengruppe, Radfahrer, Baum, Auto und Verkehrsschild. Es können jedoch noch weitere Klassen hinzugenommen werden. Aufgabe ist es, für jede Klasse eine Zugehörigkeitsvariable zu ermitteln. Dies kann sowohl mit neuronalen Verfahren als auch beruhend auf der statistischen Entscheidungstheorie geschehen. Allen Klassifikationen gemeinsam ist die Notwendigkeit einer Lernphase vor der eigenen Klassifikationsphase. Im Lernvorgang werden dem Klassifikator Daten mit bekannter Klassenzugehörigkeit präsentiert. Während der Klassifikationsphase hingegen wird die Klassenzugehörigkeit anhand der Merkmale unbekannter Daten berechnet.
  • Aus der Menge der verfügbaren Klassifikationstechniken wird in der bevorzugten Ausführungsform ein Polynomklassifikator verwendet, da dieser Ansatz sich gut für komplexe Klassifikationsaufgaben mit mehreren Merkmalen eignet. Der Polynomklassifikator verfügt, anders als z. B. neuronale Techniken, über ein reproduzierbares Trainingsverhalten, das nach einmaligem Präsentieren eines Satzes von Trainingsvektoren konvergiert, zusätzlich eine Selektion der entscheidenden Merkmalterme durchführt, und eine Bewertung der verwendeten Terme nach ihrem Beitrag für die Unterscheidbarkeit der Klassen ermöglicht. Der Einsatz anderer Verfahren für die Klassenzuordnung ist aber ebenfalls möglich.
  • Allgemein gilt, dass ein Polynomklassifikator die Klassenzugehörigkeit anhand einer Linearkombination von Polynomtermen der Merkmale berechnet. Ausgangspunkt der Klassifikation ist ein Vektor ν von Merkmalen. Aus ν wird ein Vektor x(ν) abgeleitet, der die Polynomterme von ν bis zu einem definierten Grad enthält, sodass gilt x(ν) = (1 ν1 ν2 ... νn ν1 2 ν1ν2 ... νn 2 ...)T. (1)
  • Gehören die Daten ν zu einer Klassennummer ω aus einem Satz von m Klassen, kann der erwartete Zielwert der Klassifikation als y(ω) definiert werden. y(ω) ist der ω-te Einheitsvektor:
    Figure DE000010344299B4_0002
  • Zum Beispiel gilt y = (0 0 1 0 0 0)T für die Klasse ω = 3 von insgesamt m = 6 Klassen.
  • Aufgabe des Klassifikationssystems ist es, einen Unterscheidungsvektor d zu bestimmen, der eine möglichst gute Schätzung von y widerspiegelt. d wird berechnet in Abhängigkeit von der Polynomrepräsentation der Merkmale gemäß d(ν) = AT·x(ν). (3)
  • Die Entscheidungsmatrix A ist als Ergebnis der Lernphase bekannt. Das Klassifikationsergebnis ω ^ kann beispielsweise durch die Position des Maximums des Unterscheidungsvektors d als ω ^ = i |d(i) = max(d) (4) bestimmt werden. Ähnliche Verfahren zur Maximalwertfindung (wie z. B. Schwellwertentscheidungen, wahrscheinlichkeitstheoretische Betrachtung, und andere) sind ebenfalls einsetzbar. Zusätzlich können Plausibilitätsüberprüfungen und Trackingverfahren eingesetzt werden, um die Ergebnisse weiter zu stabilisieren und somit eine hohe Qualität zu gewährleisten.
  • Der Unterscheidungsvektor wird also aus den Merkmalwerten berechnet. Der Eintrag mit dem größten Wert zeigt an, dass das vermessene Objekt am wahrscheinlichsten zu dieser Klasse gehört.
  • Im Lernvorgang erfolgt die Anpassung des Polynomklassifikators durch die Bestimmung der Entscheidungsmatrix A. Zusätzlich werden die Polynomterme xi mit dem größten Einfluss auf das Entscheidungsvermögen des Systems automatisch ausgewählt, während redundante und irrelevante Terme eliminiert werden.
  • Während des Lernvorgangs wird ein Satz von repräsentativen Merkmalvektoren ν dem Klassifikator zusammen mit der Information über ihre Klassenzugehörigkeit präsentiert. Das System bestimmt hieraus die Polynomrepräsentation x(ν) und den Zielvektor der Klassifikation y(ω) (Merkmalwerte und Klassenzugehörigkeit sind beim Lernen bekannt.) Die Bedingung an die Adaption der Matrix A kann beispielsweise das Kriterium des kleinsten quadratischen Schätzfehlers (Minimum Mean Square Error, MMSE) sein. S2 = E{|d(ν) – y(ω)|2} = ! min (5)
  • Es kann gezeigt werden, dass diese Bedingung genau dann erfüllt ist, wenn gilt Rxx·A = Rxy mit Rxx = E{xxT} und Rxy = E{xyT}. (6)
  • Daher ist es hinreichend, während des Lernvorgangs die Korrelationsmatrizen Rxx und Rxy zu bestimmen und von ihnen die Entscheidungsmatrix A abzuleiten.
  • Während der Berechnung der Matrix A wird der Einfluss der einzelnen Polynomterme xi untersucht. Die nur wenig zur Entscheidung beitragenden Terme werden eliminiert. Diese Selektion erfolgt mit dem Ziel, das Unterscheidungsvermögen des Klassifikators zu optimieren. Wegen der zugrundeliegenden Erwartungswert-Berechnung werden alle Lerndaten mit gleichem Anteil gewichtet – unabhängig von der Reihenfolge, in der sie dem System präsentiert werden. Darüber hinaus konvergiert der Lernvorgang für einen festen Satz an Lernstichproben stets zu derselben Entscheidungsmatrix, was den hier gewählten Ansatz von einem neuronalen System unterscheidet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Radarsensor
    2
    Radarsensor
    3
    Radarsensor
    4
    Radarsensor
    5
    Kraftfahrzeug
    6
    Ziel
    r1
    radialer Abstand
    r2
    radialer Abstand
    r3
    radialer Abstand
    r4
    radialer Abstand
    10
    Zielechosignal
    11
    Zieldetektion
    12
    Merkmalsextraktion
    M1
    Merkmal
    M2
    Merkmal
    M3
    Merkmal
    MN
    Merkmal
    13
    Klassifikator
    14
    Kein Ziel
    15
    Fußgänger
    16
    Personengruppe
    17
    Radfahrer
    18
    Baum
    19
    Auto
    20
    Verkehrschild
    R
    Abstand
    A
    Amplitude

Claims (7)

  1. Verfahren zur Klassifikation von in einer Umgebung eines Kraftfahrzeuges befindlichen Objekten, welches die folgenden Schritte aufweist: – Aussenden von Radarsignalen in einen zu überwachenden Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs, – Empfangen rückgestreuter Radarechos der ausgesandten Radarsignale, – Detektion mindestens eines Ziels (6), – Extraktion zielspezifischer Merkmale (M1, M2, M3, ..., Mn) aus den Radarechos, – Übergabe der extrahierten Merkmale an einen Klassifikator (13), und – Klassifikation des mindestens einen detektierten Ziels (6) aus den extrahierten Merkmalen (M1, M2, M3, ..., Mn), wobei der Klassifikator (13) trainierbar ist und ein Polynomklassifikator verwendet wird, wobei aus einem Vektor der extrahierten Merkmale (M1, M2, M3, ..., Mn) ein Polynomvektor abgeleitet wird, der die Polynomterme der Merkmale (M1, M2, M3, ..., Mn) bis zu einem definierten Polynomgrad enthält und wobei der Klassifikator (13) sechs Klassen von Radarobjekten aufweist, nämlich Fußgänger (15), Personengruppe (16), Radfahrer (17), Baum (18), Auto (19) und Verkehrsschild (20).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Ziel (6) zugehörige Klasse (15, 16, 17, 18, 19, 20) ausgegeben und/oder einer Weiterverarbeitung, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem, zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polynomvektor die Polynomterme bis zum zweiten Grad enthält.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polynomvektor die Polynomterme bis zum dritten Grad enthält.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polynomvektor Polynomterme aufweist, die aus unterschiedlichen Merkmalen gebildet sind.
  6. Vorrichtung, welche zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgelegt und eingerichtet ist, aufweisend ein an dem Kraftfahrzeug angebrachtes Radarsystem, wobei das Radarsystem aus einem Netzwerk bestehend aus einer Mehrzahl von Radarsensoren (1, 2, 3, 4) oder aus einem Einzelsensorsystem mit Sender und Antenne besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zur Extraktion zielspezifischer Merkmale (M1, M2, M3, ..., Mn) aus mindestens einem vom Radarsystem detektierten Ziel (6) und einen Klassifikator (13) zur Klassifikation des mindestens einen Ziels (6) aus den extrahierten Merkmalen (M1, M2, M3, ..., Mn) aufweist, wobei der Klassifikator (13) trainierbar ist und ein Polynomklassifikator verwendet wird, wobei aus einem Vektor der extrahierten Merkmale (M1, M2, M3, ..., Mn) ein Polynomvektor abgeleitet wird, der die Polynomterme der Merkmale (M1, M2, M3, ..., Mn) bis zu einem definierten Polynomgrad enthält, und wobei der Klassifikator (13) sechs Klassen von Radarobjekten aufweist, nämlich Fußgänger (15), Personengruppe (16), Radfahrer (17), Baum (18), Auto (19) und Verkehrsschild (20).
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Radarsystem in dem vorderen und/oder hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeugs und/oder in den Seitenteilen und/oder anderen für Radarwellen transparenten Verkleidungsteilen angeordnet ist.
DE10344299.5A 2003-09-23 2003-09-23 Klassifizierung der in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs befindlichen Objekte Expired - Fee Related DE10344299B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10344299.5A DE10344299B4 (de) 2003-09-23 2003-09-23 Klassifizierung der in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs befindlichen Objekte

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10344299.5A DE10344299B4 (de) 2003-09-23 2003-09-23 Klassifizierung der in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs befindlichen Objekte

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10344299A1 DE10344299A1 (de) 2005-04-21
DE10344299B4 true DE10344299B4 (de) 2016-08-04

Family

ID=34353069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10344299.5A Expired - Fee Related DE10344299B4 (de) 2003-09-23 2003-09-23 Klassifizierung der in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs befindlichen Objekte

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10344299B4 (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005019705A1 (de) * 2005-04-28 2006-11-02 Bayerische Motoren Werke Ag Fahrerassistenzsystem zur Ausgabe zumindest einer Information
DE102005021225A1 (de) * 2005-05-09 2006-11-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung der Oberflächenbeschaffenheit von Objekten des Straßenverkehrs oder Personen
DE102006035207B4 (de) 2006-07-29 2022-06-09 Volkswagen Ag Fahrzeug-Objekterfassungsvorrichtung
DE102006049626B4 (de) 2006-10-20 2023-02-23 Volkswagen Ag Verfahren zur Bestimmung der Position und der geometrischen Ausdehnung eines Objekts im Umfeld eines Kraftfahrzeugs
DE102012004396A1 (de) 2012-03-03 2013-09-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Objekten in einer Umgebung eines Fahrzeugs
DE102014110667A1 (de) 2014-07-29 2016-02-04 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Vefahren zum Klassifizieren eines Objektes in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs, Fahrerassistenzsystem und Kraftfahrzeug
CN104199007B (zh) * 2014-09-09 2016-10-12 西安电子科技大学 基于最近邻一类分类器的雷达分布式地面目标鉴别方法
DE102015104939A1 (de) * 2015-03-31 2016-10-06 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Verarbeiten von Informationen in einer Sensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs in einer Tendenzanalyse, Verfahren zum Erzeugen einer Umgebungsbereichskarte, Computerprogrammprodukt, Verarbeitungseinrichtung und Kraftfahrzeug
DE102019215393A1 (de) * 2019-10-08 2021-04-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren und eine Vorrichtung zur Klassifizierung eines Objektes, insbesondere im Umfeld eines Kraftfahrzeugs
US11415670B2 (en) * 2020-03-20 2022-08-16 Aptiv Technologies Limited Object classification using low-level radar data
DE102022117706A1 (de) 2022-07-15 2024-01-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Assistenzsystem zur radarbasierten Größeneinstufung von Objekten und entsprechend eingerichtetes Kraftfahrzeug

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19649618A1 (de) * 1996-11-29 1998-06-04 Alsthom Cge Alcatel Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Klassifikation von Objekten
DE19754220A1 (de) * 1997-05-17 1998-11-19 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer bevorstehenden oder möglichen Kollision
EP1094336A2 (de) * 1999-10-19 2001-04-25 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Objekterkennungsgerät
US6377205B1 (en) * 1997-11-21 2002-04-23 Celsiustech Electronics A.B. Method and device for classifying overhead objects
DE10110038A1 (de) * 2001-03-02 2002-09-19 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur autonomen Adaption eines Klassifikators
EP1329740A2 (de) * 2002-01-17 2003-07-23 The Ohio State University Radargerät zur Hinderniswarnung für Fahrzeuge

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19649618A1 (de) * 1996-11-29 1998-06-04 Alsthom Cge Alcatel Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Klassifikation von Objekten
DE19754220A1 (de) * 1997-05-17 1998-11-19 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer bevorstehenden oder möglichen Kollision
US6377205B1 (en) * 1997-11-21 2002-04-23 Celsiustech Electronics A.B. Method and device for classifying overhead objects
EP1094336A2 (de) * 1999-10-19 2001-04-25 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Objekterkennungsgerät
DE10110038A1 (de) * 2001-03-02 2002-09-19 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur autonomen Adaption eines Klassifikators
EP1329740A2 (de) * 2002-01-17 2003-07-23 The Ohio State University Radargerät zur Hinderniswarnung für Fahrzeuge

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GAVRILA, D.M. u.a.: A multi-sensor approach for the protection of vulnerable traffic participants - the PROTECTOR project. In: IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, May 2001, S.2044-2048 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10344299A1 (de) 2005-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004016025B4 (de) Verfahren zur Klassifizierung eines Objektstandorts eines 3D-Objekts an einer Seite eines Transportfahrzeugs
EP3175256B1 (de) Verfahren zum klassifizieren eines objektes in einem umgebungsbereich eines kraftfahrzeugs, fahrerassistenzsystem und kraftfahrzeug
DE102004016024B4 (de) Ausfilterung eines stillstehenden Objekts für ein Seitenobjekterfassungssystem
EP0968441B1 (de) Radarsignal-verarbeitungsverfahren
EP3485290B1 (de) Verfahren und system zur abtastung eines objekts
DE102004016023B4 (de) Verfahren zur Objektklassifizierung aus Daten eines seitwärts gerichteten Sensors
DE10152078B4 (de) Verfahren und Objekterfassungssystem zur Unterscheidung von detektierten Objekten auf dem Weg eines Fahrzeugs
DE102013113619A1 (de) Probabilistische Zielauswahl und Gefahrbewertungsverfahren und Anwendung auf ein Kreuzungs-Kollisonswarnsystem
DE102012208852A1 (de) Detektion von Radarobjekten mit einem Radarsensor eines Kraftfahrzeugs
DE102018104243B3 (de) Verfahren und System zur Erkennung von für ein Fahrzeug geeigneten Parklücken
EP3857256B1 (de) Verfahren zum erfassen von verkehrsteilnehmern
DE10344299B4 (de) Klassifizierung der in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs befindlichen Objekte
DE102016225494B4 (de) Verfahren und vorrichtung zum erfassen eines zielobjekts
WO2018202552A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum klassifizieren von objekten im umfeld eines kraftfahrzeuges
DE102013008953A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Radareinrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, sowie Radareinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen
WO2019038174A1 (de) Vermeidung von totwinkelwarnungen durch gischt
DE102019200849A1 (de) Verfahren zum Erfassen einer Bewegung eines Objekts
DE102019200141A1 (de) Verfahren zum Erfassen von Teilbereichen eines Objekts
EP3374791A1 (de) Seitliche leitplankenerkennung über einen abstandssensor im kfz
DE102009046597A1 (de) Verfahren und Einrichtung für die Störungsverminderung bei einem Lidarsystem
DE102016123207A1 (de) Verfahren zur Detektion eines Störeinflusses bei einem Radarsignal
DE102018202903A1 (de) Verfahren zur Auswertung von Messdaten eines Radar Messsystems mithilfe eines neuronalen Netzwerks
WO2022033980A1 (de) Verfahren zum erkennen von verkehrsteilnehmern in einer umgebung eines fahrzeugs anhand von messungen eines radarsensors durch identifizieren von stördetektionen sowie recheneinrichtung
EP1431776A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Länge eines Objektes mittels Radar
DE102019216373A1 (de) Verfahren zur Erfassung eines Zielobjekts

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee