DE102014204933A1 - Method and device for generating a segmentation layer - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (1) und Verfahren zur Erzeugung eines Segmentierungs-Layers (SEG-L) bei einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeuges (F) mit: einer Auswerteeinheit (1A), die Sensordaten, welche von mindestens einem an dem Fahrzeug (F) angebrachten Fahrzeugsensor (2) stammen, zur Generierung von Umfeldstrukturinformationen auswertet, und mit einer Segmentierungseinheit (1B), die freie Bereiche eines Belegungsgitters (BG) eines Umfeldes des Fahrzeuges (F) mittels der generierten Umfeldstrukturinformationen in befahrbare Segmente (SEG) segmentiert, die jeweils eine Segment-ID erhalten, welche den entsprechenden Zellen der freien Bereiche des Belegungsgitters (BG) zur Erzeugung des Segmentierungs-Layers (SEG-L) zugeordnet werden.Device (1) and method for generating a segmentation layer (SEG-L) in a driver assistance system of a vehicle (F) comprising: an evaluation unit (1A), which receives sensor data from at least one vehicle sensor (2) mounted on the vehicle (F) ), for evaluating environmental structure information evaluates, and with a segmentation unit (1B), the free areas of an occupancy grid (BG) of an environment of the vehicle (F) by means of the generated environment structure information segmented into passable segments (SEG), each having a segment ID obtained, which are assigned to the corresponding cells of the free areas of the occupancy grid (BG) for generating the segmentation layer (SEG-L).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Segmentierungs-Layers bei einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeuges. The invention relates to a method and a device for generating a segmentation layer in a driver assistance system of a vehicle.
Bei herkömmlichen Fahrerassistenzsystemen erfolgt die Modellierung eines Fahrzeugumfeldes des Fahrzeuges mittels modellbasiertem Tracking für Verkehrsteilnehmer und einem Belegungsgitter bzw. Occupancy Grid für das statische Umfeld des Fahrzeuges. Die weitere Datenverarbeitung der Umfelddaten ist notwendig, um diese Informationen miteinander in Verbindung zu bringen. Weiterhin ist es notwendig, weitere Informationen bzw. Daten, insbesondere Regeln bzw. Verkehrsregeln in dem System abzubilden. Zu diesen Regeln bzw. Verkehrsregeln gehören beispielsweise Geschwindigkeitsbegrenzungen, durch Markierungen voneinander getrennte Fahrstreifen, vorgeschriebene Fahrtrichtungen, wie beispielsweise Abbiegespuren, oder verbotene Fahrbereiche, insbesondere Einbahnstraßen. Bei herkömmlichen Systemen werden einzelne dieser Informationen abgebildet, beispielsweise durch ein globales Speichern einer erkannten Verkehrsregel. Viele dieser Regeln bzw. Verkehrsregeln gelten jedoch nur für einzelne fahrbare Segmente, insbesondere Fahrstreifen. In conventional driver assistance systems, the modeling of a vehicle environment of the vehicle takes place by means of model-based tracking for road users and an occupancy grid or occupancy grid for the static environment of the vehicle. The further data processing of the environment data is necessary to connect this information with each other. Furthermore, it is necessary to map further information or data, in particular rules or traffic rules in the system. These rules or traffic rules include, for example, speed limits, lanes separated by markings, prescribed directions of travel, such as turning lanes, or prohibited driving areas, in particular one-way streets. In conventional systems, some of this information is mapped, such as by globally storing a detected traffic rule. However, many of these rules or traffic rules only apply to individual mobile segments, in particular lanes.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Segmentierungs-Layers bei einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeuges zu schaffen, welches ein gesamtheitliches Umfeldmodell des Fahrzeuges liefert. It is therefore an object of the present invention to provide a method and an apparatus for generating a segmentation layer in a driver assistance system of a vehicle, which provides an overall environment model of the vehicle.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. This object is achieved according to a first aspect of the invention by a method having the features specified in
Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zum Erzeugen eines Segmentierungs-Layers bei einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeuges mit den Schritten:
Bereitstellen eines Belegungsgitters eines Umfeldes des Fahrzeuges, das Zellen aufweist, die jeweils eine Information über einen Belegung der jeweiligen Zelle, insbesondere einen Wahrscheinlichkeitswert enthalten, welcher die Wahrscheinlichkeit angibt, dass die jeweilige Zelle belegt ist, Segmentieren von freien Bereichen des bereitgestellten Belegungsgitters, die nicht belegte Zellen umfassen, mittels erfasster Umfeldstrukturinformationen zur Bildung von befahrbaren Segmenten, die jeweils eine individuelle Segment-ID erhalten, und
Zuordnen der Segment-IDs der gebildeten Segmente zu den jeweiligen nicht belegten Zellen des bereitgestellten Belegungsgitters zur Erzeugung des Segmentierungs-Layers. The invention accordingly provides a method for generating a segmentation layer in a driver assistance system of a vehicle with the steps:
Providing an occupancy grid of an environment of the vehicle having cells each containing information about an occupancy of the respective cell, in particular a probability value indicating the probability that the respective cell is occupied, segmenting free areas of the provided occupancy grid which are not occupied cells comprise, by means of detected environment structure information for the formation of passable segments, each receiving an individual segment ID, and
Assigning the segment IDs of the formed segments to the respective unoccupied cells of the provided allocation lattice for generating the segmentation layer.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Umfeldstrukturinformationen durch Auswerten von Sensordaten erzeugt, die von mindestens einem an dem Fahrzeug angebrachten Fahrzeugsensor geliefert werden. In one possible embodiment of the method according to the invention, the surroundings structure information is generated by evaluating sensor data supplied by at least one vehicle sensor mounted on the vehicle.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Fahrzeugsensoren mindestens eine Fahrzeugkamera auf, die Markierungen, insbesondere Fahrstreifen, welche auf einer vor dem Fahrzeug befindlichen Fläche liegen, als Umfeldstrukturinformationen erfasst. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the vehicle sensors have at least one vehicle camera which detects markings, in particular lanes, which lie on a surface located in front of the vehicle as environment structure information.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind weitere Fahrzeugsensoren vorgesehen, die Bewegungen von anderen Fahrzeugen, welche dem Fahrzeug vorausfahren, als Umfeldstrukturinformationen erfassen, die in einem Bewegungsprofil-Layer gespeichert werden. In a further possible embodiment of the method according to the invention, further vehicle sensors are provided which detect movements of other vehicles which drive ahead of the vehicle as environment structure information which is stored in a movement profile layer.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Fahrzeugsensoren mindestens eine Fahrzeugkamera auf, die eine Farbe und/oder eine Textur einer vor dem Fahrzeug befindlichen Fläche als Umfeldstrukturinformationen erfasst. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the vehicle sensors have at least one vehicle camera which detects a color and / or a texture of a surface located in front of the vehicle as environmental structure information.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfassen die Fahrzeugsensoren ein Höhenprofil in der Umgebung des Fahrzeuges als Umfeldstrukturinformationen, die in einem Höhenprofil-Layer gespeichert werden. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the vehicle sensors detect a height profile in the surroundings of the vehicle as environment structure information that is stored in a height profile layer.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird den gebildeten Segmenten eine Attributliste und/oder eine Objektliste zugeordnet. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the segments formed are assigned an attribute list and / or an object list.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Attributliste für jede Segment-ID Segmentattribute für eine zulässige Bewegung des Fahrzeuges innerhalb des jeweiligen befahrbaren Segmentes auf. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the attribute list for each segment ID has segment attributes for an allowable movement of the vehicle within the respective passable segment.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gibt die Objektliste für jedes bewegliche Objekt, das sich im Umfeld des Fahrzeuges befindet, dessen Relativposition und/oder dessen Relativgeschwindigkeit relativ zu dem Fahrzeug sowie die Segment-ID desjenigen Segmentes an, in dem sich das bewegliche Objekt gerade aufhält. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the object list for each movable object which is located in the vicinity of the vehicle, its relative position and / or its relative speed relative to the vehicle and the segment ID of that segment in which the movable object just stops.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die gebildeten befahrbaren Segmente des erzeugten Segmentierungs-Layers befahrbare Fahrstreifen einer Fahrbahn auf. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the formed passable segments of the generated Segmentation layers accessible lanes of a roadway.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Daten des erzeugten Segmentierungs-Layers mit Daten mindestens zwei weiterer Layer, insbesondere dem bereitgestellten Belegungsgitter und/oder einem Höhenprofil-Layer und/oder einem Bewegungsprofil-Layer, zur gegenseitigen Integritätsprüfung miteinander verglichen. In a further possible embodiment of the method according to the invention, data of the generated segmentation layer are compared with data from at least two further layers, in particular the provided allocation grid and / or a height profile layer and / or a motion profile layer, for mutual integrity checking.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Layer, dessen Daten in Widerspruch zu den Daten der übrigen Layer stehen, von dem Fahrerassistenzsystem als vermutlich fehlerhaft bewertet. In a further possible embodiment of the method according to the invention, a layer whose data is in contradiction to the data of the other layers is evaluated by the driver assistance system as presumably defective.
Die Erfindung schafft ferner gemäß einem zweiten Aspekt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Segmentierungs-Layers bei einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeuges mit den in Patentanspruch 13 angegebenen Merkmalen. The invention further provides, according to a second aspect, an apparatus for generating a segmentation layer in a driver assistance system of a vehicle having the features specified in claim 13.
Die Erfindung schafft demnach eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Segmentierungs-Layers bei einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeuges mit
einer Auswerteeinheit, die Sensordaten, welche von mindestens einem an dem Fahrzeug angebrachten Fahrzeugsensor stammen, zur Generierung von Umfeldstrukturinformationen auswertet und mit
einer Segmentierungseinheit, die freie Bereiche eines Belegungsgitters eines Umfeldes des Fahrzeuges mittels der generierten Umfeldstrukturinformationen in befahrbare Segmente segmentiert, die jeweils eine Segment-ID erhalten, welche den entsprechenden Zellen der freien Bereiche des Belegungsgitters zur Erzeugung des Segmentierungs-Layers zugeordnet werden. The invention accordingly provides a device for generating a segmentation layer in a driver assistance system of a vehicle
an evaluation unit, which evaluates sensor data, which originate from at least one vehicle sensor mounted on the vehicle, for generating surroundings structure information and with
a segmentation unit, the free areas of an occupancy grid of an environment of the vehicle by means of the generated environment structure information segmented into drivable segments, each receiving a segment ID, which are assigned to the corresponding cells of the free areas of the occupancy grid for generating the segmentation layer.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verknüpft die Segmentierungseinheit die gebildeten Segmente mit einer Attributliste und/oder einer Objektliste,
wobei die Attributliste für jede Segment-ID Segmentattribute für eine zulässige Bewegung des Fahrzeuges innerhalb des jeweiligen befahrbaren Segmentes aufweist, und
wobei die Objektliste für jedes bewegliche Objekt, das sich im Umfeld des Fahrzeuges befindet, dessen Relativposition und/oder dessen Relativgeschwindigkeit relativ zu dem Fahrzeug sowie die Segment-ID desjenigen Segmentes angibt, in dem sich das bewegliche Objekt gerade aufhält. In one possible embodiment of the device according to the invention, the segmentation unit links the segments formed with an attribute list and / or an object list,
wherein the attribute list for each segment ID has segment attributes for allowable movement of the vehicle within the respective drivable segment, and
wherein the object list for each movable object located in the vicinity of the vehicle indicates its relative position and / or its relative speed relative to the vehicle and the segment ID of that segment in which the mobile object is currently located.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vergleicht eine Integritätsprüfeinheit die Daten des von der Segmentierungseinheit erzeugten Segmentierungs-Layers mit mindestens zwei weiteren Layern, insbesondere dem Belegungsgitter und/oder einem Höhenprofil-Layer und/oder einem Bewegungsprofil-Layer, zur Prüfung von dessen Integrität. In another possible embodiment of the device according to the invention, an integrity checking unit compares the data of the segmentation layer generated by the segmentation unit with at least two further layers, in particular the assignment grid and / or a height profile layer and / or a motion profile layer, to check its integrity ,
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines Segmentierungs-Layers bei einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeuges unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In the following, possible embodiments of the method according to the invention and of the device according to the invention for generating a segmentation layer in a driver assistance system of a vehicle will be explained in more detail with reference to the attached figures.
Es zeigen: Show it:
Wie man in
In einem weiteren Schritt S2 werden freie Bereiche des bereitgestellten Belegungsgitters BG, die nicht belegte Zellen umfassen, mittels erfasster Umfeldstrukturinformationen zur Bildung von befahrbaren Segmenten segmentiert, die jeweils eine individuelle Segment-ID erhalten. In a further step S2, free regions of the allocated occupancy grid BG, which comprise unoccupied cells, are segmented by means of detected environmental structure information to form passable segments, which each receive an individual segment ID.
In einem weiteren Schritt S3 werden die Segment-IDs der gebildeten Segmente zu den jeweiligen nicht belegten Zellen des bereitgestellten Belegungsgitters BG zur Erzeugung des Segmentierungs-Layers SEG-L zugeordnet. In a further step S3, the segment IDs of the segments formed are assigned to the respective unoccupied cells of the allocated occupancy grid BG for generating the segmentation layer SEG-L.
Die in Schritt S2 verwendeten Umfeldstrukturinformationen werden bei einer möglichen Ausführungsform durch Auswerten von Sensordaten erzeugt, die von mindestens einem an dem Fahrzeug angebrachten Fahrzeugsensor geliefert werden. Diese Fahrzeugsensoren weisen bei einer möglichen Ausführungsform mindestens eine Fahrzeugkamera auf, die Markierungen, insbesondere Fahrstreifen, welche auf einer vor dem Fahrzeug befindlichen Fläche liegen, als Umfeldstrukturinformationen erfasst. Weiterhin können Fahrzeugsensoren vorgesehen sein, die Bewegungen von anderen Fahrzeugen, welche dem Fahrzeug vorausfahren, als Umfeldstrukturinformationen erfassen, die in einem Bewegungsprofil-Layer gespeichert werden. Weiterhin können die Fahrzeugsensoren des Fahrzeuges mindestens eine weitere Fahrzeugkamera aufweisen, die eine Farbe und/oder eine Textur einer vor dem Fahrzeug befindlichen Fläche als Umfeldstrukturinformationen erfasst, die in Schritt S2 zur Segmentierung von freien Bereichen des bereitgestellten Belegungsgitters BG zur Bildung von befahrbaren Segmenten ausgewertet werden. Weiterhin können bei einer möglichen Ausführungsform Fahrzeugsensoren ein Höhenprofil in der Umgebung des Fahrzeuges als Umfeldstrukturinformationen liefern, die in einem Höhenprofil-Layer gespeichert werden. Auch diese Umfeldstrukturinformationen können bei einer möglichen Ausführungsform zur Segmentierung der freien Bereiche des bereitgestellten Belegungsgitters BG herangezogen werden. The environment structure information used in step S2 is generated in one possible embodiment by evaluating sensor data provided by at least one vehicle sensor mounted on the vehicle. In a possible embodiment, these vehicle sensors have at least one vehicle camera which detects markings, in particular lanes, which lie on a surface located in front of the vehicle as environmental structure information. Furthermore, vehicle sensors may be provided which detect movements of other vehicles that drive ahead of the vehicle as environment structure information that is stored in a movement profile layer. Furthermore, the vehicle sensors of the vehicle may have at least one further vehicle camera, which detects a color and / or a texture of a surface located in front of the vehicle as surroundings structure information, which are evaluated in step S2 for segmenting free areas of the provided occupancy grid BG to form passable segments , Furthermore, in one possible embodiment, vehicle sensors may provide a height profile in the environment of the vehicle as environmental structure information stored in a height profile layer. In one possible embodiment, this environment structure information can also be used to segment the free areas of the allocated occupancy grid BG.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden den in Schritt S2 gebildeten Segmenten eine Attributliste AL und/oder eine Objektliste OL zugeordnet. Dabei weist die Attributliste AL für jede Segment-ID Segmentattribute für eine zulässige Bewegung des Fahrzeuges innerhalb des jeweiligen befahrbaren Segmentes auf. Die Objektliste OL gibt für jedes bewegliche Objekt, das sich im Umfeld des Fahrzeuges befindet, dessen Relativposition und/oder dessen Relativgeschwindigkeit relativ zu dem Fahrzeug sowie die Segment-ID desjenigen Segmentes an, in dem sich das bewegliche Objekt gerade aufhält. In one possible embodiment of the method according to the invention, the segments formed in step S2 are assigned an attribute list AL and / or an object list OL. In this case, the attribute list AL for each segment ID has segment attributes for a permissible movement of the vehicle within the respective drivable segment. The object list OL indicates, for each moving object located in the vicinity of the vehicle, its relative position and / or its relative speed relative to the vehicle as well as the segment ID of that segment in which the mobile object is currently located.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die in Schritt S2 gebildeten befahrbaren Segmente des erzeugten Segmentierungs-Layers SEG-L befahrbare Fahrstreifen einer Fahrbahn auf. Die Daten des erzeugten Segmentierungs-Layers SEG-L können bei einer möglichen Ausführungsform mit weiteren Daten von mindestens zwei Layern L zur gegenseitigen Integritätsprüfung verglichen werden. Diese weiteren Layer L umfassen beispielsweise das bereitgestellte Belegungsgitter BG, ein Höhenprofil-Layer HP-L oder ein Bewegungsprofil-Layer BP-L. Ein Layer L, dessen Daten nach der Integritätsprüfung in Widerspruch zu den Daten der übrigen Layer stehen, kann bei einer möglichen Ausführungsform von dem Fahrerassistenzsystem als vermutlich fehlerhaft bewertet bzw. erkannt werden. In one possible embodiment of the method according to the invention, the drivable segments formed in step S2 of the generated segmentation layer SEG-L have traffic lanes on a roadway. In one possible embodiment, the data of the generated segmentation layer SEG-L can be compared with further data from at least two layers L for mutual integrity checking. These further layers L include, for example, the assigned coverage grid BG, an elevation profile layer HP-L or a motion profile layer BP-L. A layer L whose data is in contradiction to the data of the other layers after the integrity check can in one possible embodiment be assessed or detected as suspect by the driver assistance system.
In einem weiteren Layer, nämlich dem Segmentierungs-Layer, wird den entsprechenden Zellen die Segmentierungs-ID der entsprechenden Segmente SEG-A, SEG-B zugeordnet. Hierzu kann für die jeweilige Zelle Z, die beispielsweise in einem Speicher mit einer Speicheradresse abgelegt ist, neben dem Belegungswert 0 oder 1 die zugewiesene Segmentierungs-ID A, B der beiden ermittelten befahrbaren Segmente zusätzlich gespeichert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit dem Occupancy Grid bzw. dem Belegungsgrid BG, das in jeder Zelle eine Belegungswahrscheinlichkeit bzw. einen Belegungswert speichert, auf effiziente Weise mindestens eine weitere Ebene bzw. ein weiteres Layer, nämlich das Segmentierungs-Layer SEG-L, hinzugefügt. In another layer, namely the segmentation layer, the corresponding cells are assigned the segmentation ID of the corresponding segments SEG-A, SEG-B. For this purpose, for the respective cell Z, which is stored for example in a memory with a memory address, in addition to the
Bei dem in
Die in
Durch die Segment-IDs der Segmente kann bei einer möglichen Ausführungsform auch eine Zuordnung von Elementen aus dem lokalen gridbasierten Umfeldmodell zu abstrakten Straßenverläufen in digitalen Karten bzw. Navigationskarten erfolgen, wie schematisch in
Insbesondere kann dabei das Back End auch als Eingangssensor fungieren. Es kann zum Beispiel einen Layer bereitstellen in dem die Vorfahrtsregeln abgelegt sind. Somit sind nicht nur fahrzeugfeste Sensoren am Aufbau der Gridlayer beteiligt sondern auch nicht fahrzeugfeste Sensoren wie z.B. das Back End. Informationen aus dem Back End können z.B. Verkehrsregeln, wie z.B. Rechts vor Links oder dergleichen, Stau, Unfall oder dergleichen betreffen. In particular, the back end can also act as an input sensor. It can for example provide a layer in which the right of way rules are stored. Thus, not only vehicle-mounted sensors are involved in the construction of the grid layer but also non-vehicle-mounted sensors such. the back end. Information from the backend may e.g. Traffic rules, such as Right before links or the like, traffic jam, accident or the like.
Da sich die ID-Informationen, insbesondere die Segmentierungs-IDs, über weite Bereiche nicht ändern und nur eine geringe Anzahl von Bits für deren Darstellung bzw. Speicherung erforderlich ist, beispielsweise 4 Bit bei 16 Segmenten, lässt sich das erzeugte Segmentierungs-Layer SEG-L mittels Kompressionsverfahren komprimieren und dateneffizient speichern. Gegenüber einer Darstellung, beispielsweise mittels mehrerer Spline-Kurven, für die eine Vielzahl von Kontrollpunkten mit zugehörigen Koordinaten gespeichert werden müssen, ist der Mehraufwand für das Speichern des Segmentierungs-Layers SEG-L minimal. Durch den gridbasierten Einsatz können auch Segmente mit einem komplexeren Verlauf, beispielsweise mehrspurige Umgehungsfahrspuren bei Baustellen, fehlerfrei dargestellt werden. Die direkte Zuordnung der Zellen zu dem Belegungsgitter BG bzw. Occupancy-Grid-Layer ermöglicht ein einfaches Kombinieren von Segmenten, beispielsweise Fahrstreifen, mit Daten hinsichtlich möglicher Hindernisse für das Fahrzeug F. Eine weitere Steigerung der Effizienz wird erzielt, indem bei einer möglichen Ausführungsform verschiedene Auflösungen für das Segmentierungs-Layer SEG-L und die weiteren Layer L gewählt wird. Beispielsweise kann das Occupancy Grid bzw. Belegungsgitter BG Zellen enthalten, deren zugeordnete Flächen eine Zellengröße von 8 × 8 cm beträgt, und das Segmentierungs-Layer SEG-L eine Auflösung mit Zellen für Flächen mit einer Breite B und Höhe H von jeweils 32 cm besitzt. Die Grenze für einen Regelungsalgorithmus, wie beispielsweise Querführung, ergibt sich dann aus dem Occupancy-/Struktur-Layer. Since the ID information, in particular the segmentation IDs, does not change over a wide range and only a small number of bits are required for their representation or storage, for example 4 bits at 16 segments, the generated segmentation layer SEG- L compress using compression methods and save data efficiently. Compared with a representation, for example by means of several spline curves, for which a multiplicity of control points with associated coordinates have to be stored, the additional effort for the storage of the segmentation layer SEG-L is minimal. Due to the grid-based use, even segments with a more complex course, for example multi-lane bypass lanes at construction sites, can be displayed without errors. The direct assignment of the cells to the occupancy grid BG or occupancy grid layer allows easy combining of segments, for example lanes, with data regarding possible obstacles for the vehicle F. A further increase in efficiency is achieved by different in one possible embodiment Resolutions for the segmentation layer SEG-L and the other layer L is selected. For example, the occupancy grid BG may contain cells whose associated areas are 8 × 8 cm cell size, and the segmentation layer SEG-L has cell resolution for areas having a width B and height H of 32 cm each , The limit for a control algorithm, such as lateral guidance, then results from the occupancy / structure layer.
Eine Fahrerassistenzfunktion, wie beispielsweise Lane Keeping/Lane Departure Warning, würde ein EGO-Fahrzeug F innerhalb der Grenzen des aktuellen Segmentes halten, sofern vom Fahrer des Fahrzeuges F kein anderer Weg vorgegeben wird. Des Weiteren wird beispielsweise die Information für eine Geschwindigkeitslimit-Anzeige aus der Attributliste AL für das aktuelle Segment entnommen. Die für die Segmentierung erforderlichen Daten bzw. Informationen können aus dem Belegungsgitter BG gewonnen werden. Neben Belegungswahrscheinlichkeiten bzw. Belegungswerten (frei/belegt) können zusätzliche Umfeldstrukturinformationen verwendet werden. Diese Umfeldstrukturinformationen werden beispielsweise aus einer Texturanalyse oder Erkennung von Fahrstreifen gewonnen. A driver assistance function, such as Lane Keeping / Lane Departure Warning, would keep an EGO vehicle F within the limits of the current segment unless the driver of the vehicle F dictates otherwise. Furthermore, for example, the information for a speed limit display is taken from the attribute list AL for the current segment. The data or information required for the segmentation can be obtained from the allocation grid BG. In addition to occupancy probabilities or occupancy values (free / occupied), additional environment structure information can be used. This environment structure information is obtained, for example, from a texture analysis or recognition of lanes.
Wird beispielsweise eine Darstellung für eine Sensor-Datenfusion auf Basis der sogenannten Dempster-Shafer-Theorie verwendet, so lässt sich eine besonders hilfreiche Erweiterung der Datendarstellung vornehmen. Statt zwei Klassen für frei und belegt wird eine Erweiterung der Dempster-Shafer-Theorie auf drei Klassen, nämlich frei (0), belegt (1) und „Struktur“ (logisch 2), vorgenommen, wobei der Belegungswert „2“ bzw. „Struktur“ angibt, dass das Fahrzeug F über die berechnete Zelle zwar prinzipiell fahren kann, es aber aus verschiedenen Gründen besser unterbleiben sollte. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn es sich um einen Bordstein handelt oder um eine Fahrstreifenmarkierung. Die unterschiedlichen Sensoren können dabei Evidenz bzw. Wahrscheinlichkeitswerte für einzelne Klassen oder Kombinationen von Klassen liefern. So kann beispielsweise ein Radarsensor des Fahrzeuges F keine Evidenz für die Klasse „belegt“ und „Struktur“ liefern, da er nicht zuverlässig zwischen erhabenen und flachen Objekten unterscheiden kann. If, for example, a representation for a sensor data fusion based on the so-called Dempster-Shafer theory is used, then a particularly helpful extension of the data representation can be made. Instead of two classes for free and occupied, an extension of the Dempster-Shafer theory to three classes, namely free (0), occupied (1) and "structure" (logical 2) made, the occupancy value "2" or " Structure "indicates that the vehicle F can drive in principle on the calculated cell, but it should better be avoided for various reasons. This is the case, for example, when it is a curb or a lane marking. The different sensors can provide evidence or probability values for individual classes or combinations of classes. For example, a radar sensor of the vehicle F can not provide evidence for the class "occupied" and "structure" because it can not reliably distinguish between raised and flat objects.
Weitere Informationen zu der Klasse „Struktur“ können beispielsweise von einer Fahrstreifenerkennung oder einer Monotexturanalyse geliefert werden. Dabei können modellbasiert beispielsweise als Klothoidenschätzung vorliegende Informationen bzw. Daten über Fahrstreifenmarkierungen M eingetragen werden. Alternativ kann auch ein Tracking rein gridbasiert erfolgen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Fahrspuren der mittels Objektliste OL erfassten Verkehrsteilnehmer auszuwerten. Beispielsweise ist in einem Bereich, in dem sich viele Verkehrsteilnehmer bzw. bewegliche Objekte bewegen, wahrscheinlich mit einem befahrbaren Fahrstreifen zu rechnen (Ameisenstraßenprinzip). For example, more information about the Structure class can be provided by lane detection or monotexture analysis. In this case, model-based information or data about lane markings M available as the clothoid estimate can be entered, for example. Alternatively, tracking can also be purely grid-based. Another possibility is to evaluate lanes of road users recorded by means of object list OL. For example, in an area where many road users or moving objects are moving, a traffic lane is likely to be expected (ant-street principle).
Alternativ kann auch eine Darstellung mithilfe von mehreren Layern erfolgen, beispielsweise einem Layer für „belegt“ und „frei“, einem Layer für „Struktur“ und einem Layer für „Fahrstreifen“. Neben dem Layer für „belegt“ und „frei“, d.h. im klassischen Occupancy Grid bzw. Belegungsgitter BG, wird vorzugsweise mindestens ein weiteres Layer L verwendet. Alternatively, a representation using multiple layers, such as a Layers for "occupied" and "free", a layer for "structure" and a layer for "lanes". In addition to the layer for "occupied" and "free", ie in the classic occupancy grid or occupancy grid BG, preferably at least one further layer L is used.
Da mittels beispielsweise einer Stereokamera des Fahrzeuges F eine Höheninformation vorliegt, kann diese zwischen „Struktur“ bei niedrigen Objekten, beispielsweise einem flachen Bordstein, oder „belegt“ bei hohen Objekten unterscheiden. Alternativ zu diskreten Klassen kann eine quasikontinuierliche Modellierung zwischen „frei“ und „belegt“ vorgenommen werden. Über einen Höhen-Layer kann als „belegt“ klassifizierte Zellen bzw. solchen, deren Überfahren als kritisch eingestuft wird, zudem auf speichersparende Weise eine Höheninformation gegeben werden. Since there is height information by means of, for example, a stereo camera of the vehicle F, it can distinguish between "structure" in the case of low objects, for example a flat curb, or "occupied" in the case of tall objects. As an alternative to discrete classes, a quasicontinuous modeling between "free" and "occupied" can be made. About a height layer classified as "occupied" cells or those whose overrun is classified as critical, also be given in a memory-saving way, a height information.
Basierend auf der Struktur-Klasse bzw. einer niedrigen Kritikalität wird nun die Segmentierung durchgeführt. Das Occupancy Grid bzw. Belegungsgitter BG stellt Informationen über statische Hindernisse bereit. Beispielsweise werden mehrere freie Fahrstreifen nebeneinander als eine große freie befahrbare Fläche erkannt. Für die Segmentierung können verschieden Segmentierungsverfahren eingesetzt werden, beispielsweise Segmentierung mittels einfachen Vergleichs mit Schwellwerten. Weiterhin können auch kantenbasierte oder regionbasierte Segmentierungsverfahren eingesetzt werden, wobei zusammenhängende Segmente extrahiert werden. Beispielsweise können K-Means-Clustering-Verfahren eingesetzt werden, bei denen Daten in k-Segmente unterteilt werden. Die Anzahl k und die Lage der Cluster kann dabei beispielsweise durch Daten aus einer Straßenkarte vorgegeben werden. Weiterhin kann die Anzahl k und die Lage der Cluster beispielsweise aus der Breite des freien Bereichs geschätzt werden. Ein weiteres mögliches Segmentierungsverfahren ist das sogenannte Region-Growing-Verfahren, das zu vorgegebenen Startzellen bestimmt, ob deren benachbarte Zellen mit zu dem entsprechenden Segment gehören. Based on the structure class or a low criticality, the segmentation is now performed. The occupancy grid BG provides information about static obstacles. For example, several free lanes are recognized side by side as a large free passable area. Different segmentation methods can be used for the segmentation, for example segmentation by means of simple comparison with threshold values. Furthermore, edge-based or region-based segmentation methods can be used, whereby coherent segments are extracted. For example, k-means clustering techniques can be used, where data is divided into k-segments. The number k and the location of the cluster can be specified for example by data from a road map. Furthermore, the number k and the location of the clusters can be estimated, for example, from the width of the free area. Another possible segmentation method is the so-called region-growing method, which determines for given start cells whether their neighboring cells belong to the corresponding segment.
Das erzeugte Segmentierungs-Layer SEG-L und deren performante Übertragung ermöglichen das Bereitstellen von zusätzlichen Sicherheitsmechanismen, um beispielsweise ein hochautomatisiertes Fahren des Fahrzeuges F zu ermöglichen. Dabei wird das System überwacht, wobei kleine Fehleingriffe frühzeitig bemerkt werden, ohne dass der Fahrer als Rückfallebene zur Verfügung steht. The generated segmentation layer SEG-L and its high-performance transmission make it possible to provide additional security mechanisms in order, for example, to enable highly automated driving of the vehicle F. The system is monitored, whereby small incorrect interventions are noticed early, without the driver being available as a fallback level.
Die Vorgehensweise erfolgt dabei über die Segmentierung einer Fläche, die sich um das Fahrzeug F herum befindet, in verschiedene Sicherheits-Layer (Safety Layer), die alle die überfahrbare Fläche darstellen. Beispielsweise können drei Sicherheits-Layer SL verwendet werden. The procedure is carried out via the segmentation of a surface which is located around the vehicle F around, in various safety layers (Safety Layer), which all represent the drive-over area. For example, three security layers SL can be used.
Das in
Bei einer möglichen Ausführungsform sind alle Layer L, insbesondere Sicherheits-Layer SL, zueinander gleichberechtigt. Bei einer alternativen Ausführungsform werden bestimmte Layer bzw. Sicherheits-Layer SL als zuverlässiger bewertet als andere Sicherheits-Layer SL. Beispielsweise kann eine Dateninformation aus dem Sicherheits-Layer SL3, nämlich dem Bewegungsprofil-Layer BP-L, beispielsweise, dass eine bestimmte Fläche von einem anderen Fahrzeug überfahren wurde, höher bewertet werden als eine Information aus dem ersten Sicherheits-Layer SL1, beispielsweise einer Spurerkennung. Dadurch kann insbesondere die Funktion der Integritätsprüfung noch aktiv bleiben, wenn z.B. keine Spurmarkierungen auf der Straße erkennbar sind, dafür jedoch Fahrzeuge vor dem eigenen Fahrzeug F fahren und weiterhin Höhenelemente erkennbar sind, wie beispielsweise Leitplanken LP oder Grasnarben (Safety Layer SL2). In one possible embodiment, all layers L, in particular security layer SL, are equal to one another. In an alternative embodiment, certain layers or security layers SL are rated as more reliable than other security layers SL. For example, data information from the security layer SL3, namely the movement profile layer BP-L, for example, that a certain area has been run over by another vehicle, be rated higher than information from the first security layer SL1, for example, a lane detection , As a result, in particular, the function of the integrity check can still remain active if e.g. no lane markings are recognizable on the road, but vehicles drive in front of their own vehicle F and furthermore height elements are recognizable, such as crash barriers LP or sods (Safety Layer SL2).
Wie in
Wie in
Damit ermöglicht das System unter Zuhilfenahme der verschiedenen Layer bzw. Sicherheits-Layer SL und deren performanter Darstellung ein hochautomatisiertes Fahren des Fahrzeuges F. The system thus enables highly automated driving of the vehicle F with the aid of the various layers or safety layers SL and their high-performance representation.
Die Anzahl der verwendeten Sicherheits-Layer SL kann bei alternativen Ausführungsformen variieren. The number of security layers SL used may vary in alternative embodiments.
Hierdurch wird der Bereich, in dem das eigene Fahrzeug F sicher fahren kann, relativ klein, wie in
Bei einer ersten Ausführungsvariante ist der Sicherheitsbereich durch seine Ausdehnung in xy-Richtung dargestellt. In a first embodiment variant, the security area is represented by its extent in the xy direction.
Eine weitere Möglichkeit besteht durch Repräsentation durch die Fahrzeugeigenschaften des Fahrzeuges F, wie Fahrzeugwinkel und Beschleunigung a. Die Grenzen des Sicherheitsbereichs sind hier die maximale Beschleunigung a max bzw. der maximale Lenkradwinkel, die das Fahrzeug F innerhalb des Sicherheitsbereichs einregelt. Another possibility is represented by the vehicle characteristics of the vehicle F, such as vehicle angle and acceleration a. The limits of the safety range here are the maximum acceleration a max and the maximum steering wheel angle, which adjusts the vehicle F within the safety range.
Tritt der Fall auf, dass eine Regelung erfolgt, die das Fahrzeug F außerhalb der Sicherheitsdimension bewegt, kann diese deaktiviert werden. Die Zeit, bis der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug F zurückgewinnt, wird bei einer möglichen Ausführungsform in einem Notbetriebsmodus durch das Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs F überbrückt, wobei in dem Notbetriebsmodus der Fokus darauf besteht, dass das Fahrzeug F in jedem Fall innerhalb der Safety Dimension bzw. des Sicherheitsbereichs verbleibt. If the situation occurs that causes the vehicle F to move outside the safety dimension, this can be deactivated. In one possible embodiment, the time until the driver regains control of the vehicle F is bridged by the driver assistance system of the vehicle F in an emergency operating mode, wherein in the emergency operating mode the focus is on the vehicle F always being within the safety dimension or the security area remains.
Die Überprüfung, ob sich eine Funktion bzw. Regelung innerhalb der Safety Dimension befindet, kann bei einer möglichen Ausführungsform durch einen sogenannten Observer durchgeführt werden. Dieser Observer überprüft mindestens eine Bedingung und übernimmt den Notbetrieb, falls ein Fehler auftritt. Da diese Funktion sicherheitskritisch ist und die Schnittstelle relativ schmal sein kann, wird diese Funktion bei einer möglichen Ausführungsform auch dezentral ausgelagert, beispielsweise in einem ESP-Steuergerät des Fahrzeuges, was mit einem hohen ASIL-Level realisiert werden kann. The check as to whether a function or regulation is within the safety dimension can, in one possible embodiment, be carried out by a so-called observer. This observer checks at least one condition and takes over the emergency operation, if an error occurs. Since this function is critical to safety and the interface can be relatively narrow, this function is also outsourced decentralized in a possible embodiment, for example in an ESP control unit of the vehicle, which can be realized with a high ASIL level.
Die einzelnen Layer L können bei einer möglichen Ausführungsform an verschiedenen Stellen erzeugt werden, um das gesamte System robust gegen Ausfälle zu machen. In one possible embodiment, the individual layers L can be generated at different locations in order to make the entire system robust against failures.
Die verschiedenen Layer L können beispielsweise in den Sensoren berechnet werden oder in einer zentralen Fusionseinheit. Auch der Observer kann wahlweise in einer zentralen Fusionseinheit oder in einem Safety Controller untergebracht werden. The different layers L can be calculated, for example, in the sensors or in a central fusion unit. The Observer can also be accommodated either in a central fusion unit or in a safety controller.
Damit kann eine Rückführung einer HAF-Funktion weiterhin gewährleistet werden, selbst wenn das gesamte Steuergerät, auf dem die HAF-Funktion durchgeführt wird, abstürzt. Beispielsweise kann das Safety Layer SL1 auf der bisherigen Kamera-Fahrstreifenerkennung basieren. Weiterhin können das zweite Sicherheits-Layer SL2 und das dritte Sicherheits-Layer SL3 auf einer Occupancy-Grid-Fusion in einem zentralen Umfeldmodell-Steuergerät basieren. Bei einer möglichen Ausführungsform findet eine Plausibilisierung in einem Lenkungssteuergerät statt, das die Daten des ersten Sicherheits-Layers SL1 direkt von der Kamera und die Daten des zweiten Sicherheits-Layers SL2 und des dritten Sicherheits-Layers SL3 aus einem Umfeldmodell-Steuergerät erhält. Selbst bei einer Fehlfunktion oder einem Ausfall des Umfeldmodell-Steuergerätes stehen somit noch weitere Informationen zur Verfügung. Eine weitere Plausibilisierung kann beispielsweise auf Basis der von einem Radarsensor getrackten Objekte erfolgen. This will allow the return of a HAF function even if the entire controller on which the HAF function is performed crashes. For example, the Safety Layer SL1 can be based on the previous camera lane detection. Furthermore, the second security layer SL2 and the third security layer SL3 may be based on an occupancy grid merger in a central environment model controller. In one possible embodiment, a plausibility check takes place in a steering controller which receives the data of the first security layer SL1 directly from the camera and the data of the second security layer SL2 and the third security layer SL3 from an environment model controller. Even with a malfunction or a failure of the environment model control unit thus more information is available. A further plausibility check can be carried out, for example, based on the objects tracked by a radar sensor.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können sämtliche Umfeldinformationen bzw. Umfelddaten mithilfe von einem Segmentierungs-Layer SEG-L in einem einheitlichen Umfeldmodell zusammengeführt werden. Selbst eine große Anzahl von Attributen für die verschiedenen Layer L kann effizient in einer Attribuliste AL gespeichert werden, wobei der Gültigkeitsbereich der Attribute von der Freiheit des Segmentierungs-Layers hinsichtlich geometrischer Modelle profitiert. Sämtliche Informationen und Daten werden zudem durch das gridbasierte Modell ortsbasiert miteinander verknüpft. In the method according to the invention, all environment information or environment data can be merged with the aid of a segmentation layer SEG-L in a uniform environment model. Even a large number of attributes for the different layers L can be efficiently stored in an attribute list AL, the scope of the attributes benefiting from the freedom of the segmentation layer in terms of geometric models. All information and data are also linked by the grid-based model in a location-based manner.
Es wird ein Segmentierungs-Layer SEG-L zu dem Belegungsgitter hinzugefügt, dessen Segmentierungs-IDs einer Attributliste AL mit geltenden Bewertungsregeln sowie einer Objektliste OL auf effiziente Art zugeordnet werden können. Vorteilhaft ist zudem ein Ergänzen des Belegungsgitters BG, um Informationen bzw. Daten, die eine Segmentierung in getrennte Verkehrsräume, beispielsweise Fahrstreifen, fördern. Das System liefert ein ganzheitliches redundantes Umfeldmodell zur Bereitstellung einer Segmentierungsebene SEG-L für ein Occupancy Grid BG. A segmentation layer SEG-L is added to the allocation grid, the segmentation IDs of which can be assigned to an attribute list AL with valid evaluation rules and to an object list OL in an efficient manner. It is also advantageous to supplement the occupancy grid BG to information or data that promote a segmentation in separate traffic areas, such as lanes. The system provides a holistic redundant environment model for providing a segmentation level SEG-L for an occupancy grid BG.
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