AT514724A2

AT514724A2 - Verfahren zur Erkennung von Fehlern

Info

Publication number: AT514724A2
Application number: ATA50516/2013A
Authority: AT
Inventors: Stefan Dr Traxler
Original assignee: Fts Computertechnik Gmbh
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2015-03-15
Also published as: WO2015024037A1; US20160210521A1; EP3036686A1

Abstract

Verfahren zur Fehlererkennung für zumindest ein System (1), gekennzeichnet durch a)zumindest teilweises optisches Messen zumindest einer Systemgröße S1 zumindest zu einem Zeitpunkt t1 oder zumindest in einem Zeitintervall Δt1, b)Erstellen zumindest eines Prognosewertes Px für zumindest eine Systemgröße Sx für zumindest einen dem Zeitpunkt t1 folgenden Zeitpunkt t2 oder für zumindest einen dem Zeitintervall Δt1 folgenden Zeitintervall Δ2 mithilfe zumindest eines Rechenmodells (4), c)Vergleich des zumindest einen Prognosewertes Px mit zumindest einem dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall Δt2 zugeordneten Wert der zumindest einen Systemgröße Sx, und d)Verwendung des Ergebnisses des Vergleichs des Schritts c) zur Bestimmung des Vorliegens zumindest eines Fehlers.

Description

Verfahren zur Erkennung von Fehlern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlererkennung für zumindest ein System.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Fehlererkennungsvorrichtung für zumindest ein System, wobei zumindest ein Sensor zur optischen Messung zumindest einer Systemgröße S1 zumindest zu einem Zeitpunkt tl oder zumindest in einem Zeitintervall Atl eingerichtet ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit zumindest einer erfindungsgemäßen Fehlererkennungsvorrichtung.

Eingangs genannte Systeme können beispielsweise mithilfe von Eingangsgrößen, Zustandsgrößen und Ausgangsgrößen charakterisiert werden, welche einer direkten oder indirekten Messung oder einer Beobachtung (bzw. einer Berechnung) zugänglich sein können. Als solche Systeme sind insbesondere technische Systeme angedacht, in welchen zumindest eine Systemgröße optisch gemessen werden kann. Als Systemgrößen können Eingangsgrößen, Zustandsgrößen, Ausgangsgrößen, und/oder Größen, die im Wahrnehmungs- bzw. Erfassungsbereich des Systems liegen, aufgefasst werden.

Aus dem Stand der Technik sind bereits optische/visuelle Mess- bzw. Überwachungseinrichtungen zur Erkennung von Objektbewegungen bekannt geworden. Je nach Anwendung dieser Mess- bzw. Überwachungseinrichtungen werden unterschiedliche Anforderungen an die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Mess- bzw. Überwachungseinrichtungen gestellt. Zur Fehlererkennung von falschen Mess- und/oder Berechnungsergebnissen sind häufig redundante Mess- bzw. Überwachungseinrichtungen und/oder Berechnungsalgorithmen vorgesehen, mithilfe derer die Mess- und/oder Berechnungsergebnisse verifiziert oder falsifiziert werden können.

Eine solche visuelle Überwachungseinrichtung ist beispielsweise in der DE 10 2007 025 373 B3 offenbart, welche erste Entfernungsinformationen aufweisende Bilddaten aufnehmen und Objekte aus den Bilddaten erkennen und verfolgen kann. Diese erste Entfernungsinformation wird aufgrund einer zweiten Entfernungsinformation auf Plausibilität geprüft, wobei die zweite Entfernungsinformation aus einer Änderung einer Bildgröße der Objekte über aufeinanderfolgende Sätze der Bilddaten gewonnen wird. Die erste zu prüfende Entfernungsinformation wird daher mit einer neueren, zu einem späteren Zeitpunkt gewonnenen Information verglichen und somit auf Plausibilität geprüft. Es muss daher zuerst der Eingang der neueren (zweiten) Entfernungsinformationen abgewartet werden, um die ersten Entfernungsinformationen zu überprüfen. Eine sofortige Überprüfung der ersten Entfernungsinformation ist nicht möglich. Darüber hinaus kann nicht ausgeschlossen werden, dass Fehler der ersten Entfernungsinformation in gleicher Weise in der zweiten Entfernungsinformation enthalten sind. Ein Vergleich der beiden Entfernungsinformationen würde in einem solchen Szenario keine Abweichungen zeigen und auf die Plausibilität der Daten rückschließen lassen, obwohl beide Entfernungsinformationen tatsächlich fehlerhaft wären. Dieses Risiko ist insbesondere dann erhöht, wenn beide Entfernungsinformationen mithilfe desselben Bildsensors der Überwachungsvorrichtung gewonnen werden. Darüber hinaus ist diese Überwachungseinrichtung lediglich für die Erfassung und Überprüfung einer Entfernungsinformation eingerichtet und sieht keine Überprüfung anderer Informationen vor.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Fehlererkennung für zumindest ein System zu schaffen, welche zuverlässig, leistungsschonend, sowie möglichst unabhängig bzw. redundant abläuft, kostengünstig implementierbar ist und eine umfangreiche Prüfung einer Vielzahl an Systemgrößen zulässt.

In einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß folgende Schritte vorgesehen sind: a) zumindest teilweises optisches Messen zumindest einer Systemgröße S1 zumindest zu einem Zeitpunkt tl oder zumindest in einem Zeitintervall Atl, b) Verarbeitung zumindest der in Schritt a) erfolgten optischen Messung in zumindest einem Rechenmodell, c) Erstellen zumindest eines Prognosewertes Px für zumindest eine Systemgröße Sx für zumindest einen dem Zeitpunkt tl folgenden Zeitpunkt t2 oder für zumindest einen dem Zeitintervall Atl folgenden Zeitintervall At2 mithilfe des zumindest einem Rechenmodells, d) Vergleich des zumindest einen Prognosewertes Px mit zumindest einem dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordneten Wert der zumindest einen Systemgröße Sx, und e) Verwendung des Ergebnisses des Vergleichs des Schritts d) zur Bestimmung des Vorlie-gens zumindest eines Fehlers.

Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich eine Vielzahl an Systemgrößen zuverlässig und leistungsschonend zu überprüfen. Die Verwendung eines Rechenmodells zum Erstellen zumindest eines Prognosewertes, vorzugsweise von mehreren Prognosewerten ermöglicht dabei eine besonders rasche Verifizierung oder Falsifizierung einzelner Systemgrößen. Geeignete Rechenmodelle können bei sehr geringem Rechenaufwand implementiert werden und können gegebenenfalls auf bereits bestehender Hardware (z. B. Prozessoren, die bereits in Fahrzeugen oder anderen zu überprüfenden Systemen eingesetzt werden) ablaufen. Darüber hinaus kann die Redundanz erfasster Informationen erhöht werden. Generell können durch das erfindungsgemäße Verfahren beliebige Informationen bzw. Systemgrößen gewonnen werden, die sich aus der Systemgröße Sl, den Systemgrößen Sx und/oder den Prognosewerten Px sowie deren zeitlichen Verläufen ableiten lassen. Als Systemgrößen können im Allgemeinen beliebige technisch erfassbare (messbare oder berechenbare) Größen in Betracht kommen. Beispielsweise seien Betrag und/oder Richtung physikalischer Größen oder Ortsinformationen oder Orientierungsinformationen zu Objekten oder Objektmerkmalen erwähnt. Das Vorliegen eines Fehlers der zumindest einen Systemgröße Sx wird durch einen Vergleich mit dem zumindest Prognosewert Px erkennbar. Hierfür wird die Abweichung Systemgröße Sx von dem Prognosewert Px erfasst und beispielsweise mit einem vorgebbaren Schwellwert verglichen, wobei bei Überschreiten dieses Schwellwertes auf das Vorliegen eines Fehlers rückgeschlossen wird und ein Fehlersignal ausgegeben werden kann. Mögliche Zeitintervalle Atl, At2 bzw. Zeitabstände zwischen den Zeitpunkten tl und t2 können beispielsweise zwischen 0 und 10ms, 10 und 50ms, 50 und 100ms, 100 und 1000ms oder 0 und ls oder höher betragen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass nach Schritt a) und vor Schritt b) die in Schritt a) erfolgte optische Messung in dem zumindest einen Rechenmodell oder in zumindest einem weiteren Rechenmodell verarbeitet wird. Es kann somit in einfacher Weise auf andere Größen, beispielsweise Systemgrößen Sx rückgeschlossen werden. Das zumindest eine weitere Rechenmodell kann sich dabei von dem in Schritt b) verwendeten Rechenmodell unterscheiden.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in Schritt d) der zumindest eine dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordnete Wert der zumindest einen Systemgröße Sx durch eine Messung festgestellt wird. Die Messung der zumindest einen Systemgröße Sx kann beispielsweise direkt oder indirekt erfolgen. Darüber hinaus ist auch eine Messung mehrerer Systemgrößen Sx möglich. So können den Systemgrößen Sx zugeordnete Messwerte, die beispielsweise ohnehin durch das zu überprüfende System erfasst werden, in einfacher Weise verifiziert oder falsifiziert werden.

Des Weiteren können einzelne Systemgrößen ebenso durch eine Berechnung erfassbar sein. Daher ist in einer günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass in Schritt d) der zumindest eine dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordnete Wert der zumindest einen Systemgröße Sx durch eine Berechnung festgestellt wird. Vorzugsweise können auch mehrere Systemgrößen Sx berechnet werden. Dies erlaubt eine besonders kostengünstige Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn dadurch der Einsatz von Messeinrichtungen reduziert werden kann. Sofern der Umfang an Messeinrichtungen beibehalten wird, können die Berechnungen der Systemgrößen Sx zusätzlich dazu herangezogen werden, die Validität der Systemgrößen Sx zu überprüfen.

In einer besonders einfachen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Systemgröße Sx die Systemgröße S1 umfasst.

Alternativ oder ergänzend dazu, kann die zumindest eine Systemgröße Sx eine von der Systemgröße S1 unterschiedliche Systemgröße S2 umfassen. Vorzugsweise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Vielzahl an Systemgrößen Sx überprüft. Das Verfahren ist dadurch besonders umfangreich und vielseitig einsetzbar.

Um die Einsetzbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter zu erhöhen kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Systemgröße Sx eine Positionsgröße, eine Orientierungsgröße, eine Farbinformation, eine Kontrast- und/ oder eine Schärfeinformation (lokal und/ o-der global), eine Geschwindigkeitsgröße, eine Beschleunigungsgröße und/oder eine Druckgröße umfasst.

In einer besonders effizienten Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in Schritt a) oder b) eine Abfolge von Bilder generiert wird, aus welchen mittels Bildverarbeitungsalgorithmen relevante Bildmerkmale extrahiert werden, mithilfe derer die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/oder prognostiziert wird. Unter dem Begriff „BildVerarbeitungsalgorithmen" ist nicht zwingend eine Mehrzahl von Algorithmen vorgesehen. Wesentlich ist, dass mithilfe einer Bildverarbeitung relevante

Bildmerkmale erfasst und extrahiert werden. Dies kann beispielsweise über Filterfunktionen erfolgen. Solche relevanten Bildmerkmale können beispielsweise durch Gradientenbildung (z.B. in horizontaler und/oder vertikaler Richtung) gefunden werden, wodurch beispielsweise in den Bildern abgebildete Kanten und/oder Ecken detektiert werden können. Aus einer zeitlichen Abfolge dieser relevanten Merkmale kann Information über die Bewegung sowie über die räumliche Lage der einzelnen Merkmale gewonnen werden. Diese Technik ist unter dem Ausdruck „Structure from Motion" bekannt geworden.

Alternativ dazu oder als Weiterbildung hierzu kann es vorgesehen sein, dass in Schritt a) oder b) Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven generiert werden, aus welchen mittels Bildverarbeitungsalgorithmen relevante Bildmerkmale extrahiert werden, mithilfe derer die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/oder prognostiziert wird. Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven können einerseits durch eine zeitliche Abfolge von Bildern in Verbindung mit einer zeitlichen Änderung der Relativpositionen der die Bilder erfassenden Einrichtung in Bezug auf die abzubildende Umgebung erstellt werden. Anderseits besteht die Möglichkeit zeitgleich Bilder durch zumindest zwei die Bilder erfassenden Einrichtungen aufzunehmen und durch einen Vergleich der Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven Tiefeninformation zu generieren. Dabei birgt eine zeitgleiche Aufnahme aus unterschiedlichen Perspektiven den Vorteil besonders rasch eine Tiefeninformation zugänglich zu machen, da keine zeitliche Abfolge der Bilder abgewartet werden muss. Darüber hinaus ist eine Relativbewegung der Umgebung in Bezug auf die die Bilder erfassenden Einrichtungen nicht erforderlich. Diese Technologie ist unter dem Ausdruck „Stereo 3D" bekannt geworden.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass aus den Bildern mittels Bildverarbeitungsalgorithmen Koordinaten relevanter Bildmerkmale extrahiert werden und mithilfe des zeitlichen Verlaufes dieser Koordinaten die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/oder prognostiziert wird. So können beispielsweise Bewegungen von relevante Bildmerkmale aufweisenden Objekten erfasst und ausgewertet werden. Eine Systemgröße Sx könnte die Position und/oder die Bewegung eines Fußgängers darstellen, welcher sich auf eine Parklücke zubewegt, in welche sich beispielsweise ein Fahrzeug (welches hier beispielhaft als System angeführt wird) automatisch einparken soll. Die Bewegungen des Fußgängers sind physikalischen Grenzen unterworfen. Gewisse zeitliche Änderungsraten der erfassten Systemgröße „Position und/oder Bewegung des Fußgängers" können daher ausgeschlossen werden. Sollte beispielsweise ein an dem Fahrzeug angebrachtes Kamerasystem den Fußgänger zwar erkennen, die Position/Bewegung des Fußgängers allerdings sprunghaft ausgeben oder vollständig verlieren, so kann diese Information geprüft und bei mangelnder Plausibilität ein Parkvorgang unterbrochen werden.

Die Verwendung von Koordinaten relevanter Bildmerkmale zur Erfassung/Prognose der zumindest einen Systemgröße Sx kann gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens natürlich auch in Zusammenhang mit einer zeitlichen Abfolge von Bildern vorteilhaft eingesetzt werden. So ist in einer Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, dass in Schritt a) oder b) eine Abfolge von Bildern generiert wird, aus welchen mittels Bildverarbeitungsalgorithmen Koordinaten relevanter Bildmerkmale extrahiert werden und mithilfe des zeitlichen Verlaufes dieser Koordinaten die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/oder prognostiziert wird. Der Ausdruck „Erfassen" kann im Rahmen dieser Anmeldung sowohl ein „Messen" als auch ein „Berechnen" bedeuten. Als relevante Bildmerkmale können auch einzelne (3D)-Punkte von Objekten erfasst werden. Dies ist insbesondere für die Erkennung von Relativbewegungen einzelner Objekte zueinander von Vorteil, da das Verdecken einzelner Punkte auf die Existenz eines weiteren, eventuell bisher nicht erkannten Objektes rückschließen lässt.

Gemäß einer besonders robusten und reaktionsschnellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass in Schritt a) mithilfe von zumindest zwei, vorzugsweise genau zwei zueinander beabstandeten optischen Sensoren gemessen wird.

Um den Eintritt von gefährlichen Systemzuständen zu vermeiden, kann in einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens bei Vorliegen zumindest eines Fehlers eine Fehlerroutine ausgelöst werden. Eine solche Fehlerroutine kann beispielsweise das Stoppen eines Prozesses vorsehen, beispielsweise das Stoppen eines Einparkvorgangs eines selbstparkenden Fahrzeuges. Generell können beliebige zweckdienliche Fehlerroutinen definiert werden.

Wie bereits in den vorangegangen Beispielen angedeutet, kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut eingesetzt werden, wenn das System ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug ist. Die Weiterentwicklung von Fahrzeugen und der immer umfangreicher werdende Einsatz von Sensoren sowie von Einrichtungen, die Fahrzeugfunktionen selbstän- dig übernehmen, stellt hohe Anforderungen an die Sicherheit und Zuverlässigkeit von erfassten Fahrzeuginformationen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders effizient und einfach gewährleistet werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Rechenmodell ein Fahrzeugrechenmodell ist. In einem Fahrzeugrechenmodell wird vorzugsweise das Fahrverhalten von Fahrzeugen modellartig abgebildet, wodurch mithilfe von Systemgrößen Sx oder Prognosewerten Px Aussagen über Systemgrößen Sx oder Prognosewerten Px gemacht werden können. Darüber hinaus können zusätzliche Rechenmodelle zur Modellierung der Fahrzeugumgebung angewandt werden.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Fahrzeugrechenmodell ein Einspurmodell oder ein Zweispurmodell ist. Beispielsweise ist aus dem im Springer Verlag in vierter Auflage erschienenen Werk „Dynamik der Kraftfahrzeuge" (ISBN 3-540-42011-8) von Manfred Mitschke und Henning Wallentowitz in Kapitel XVIII ein lineares Einspurmodell und in Kapitel XXI ein für dynamische Vorgänge entworfenes komplexeres Zweispurmodell bekannt geworden, welche sich besonders gut als Fahrzeugrechenmodelle eignen. Zusätzlich kann ein so genanntes „lg-Modell" vorgesehen sein, welches als Prüfkriterium für Bewegungsänderungen eine Maximalbeschleunigung in Höhe der Erdbeschleunigung (9,81 m/s2) zulässt.

In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die oben gestellte Aufgabe mit einer Fehlererkennungsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei - zumindest eine Recheneinrichtung zur Verarbeitung zumindest der erfolgten optischen Messung in zumindest einem Rechenmodell sowie - zum Erstellen zumindest eines Prognosewertes Px für zumindest eine Systemgröße Sx für zumindest einen dem Zeitpunkt tl folgenden Zeitpunkt t2 oder für zumindest einen dem Zeitintervall Atl folgenden Zeitintervall At2 mithilfe des zumindest einem Rechenmodells eingerichtet ist, wobei - die zumindest eine Recheneinrichtung oder zumindest eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich des zumindest einen Prognosewertes Px mit zumindest einem dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordneten Wert der zumindest einen Systemgröße Sx eingerichtet ist, und - die zumindest eine Recheneinrichtung oder die zumindest eine Vergleichseinrichtung das Ergebnis des Vergleichs zur Bestimmung des Vorliegens zumindest eines Fehlers verwendet.

Die Recheneinrichtung weist zumindest eine Recheneinheit auf. Sie kann ebenso aus einem Verbund an Recheneinheiten bestehen, die gemeinsam oder auch getrennt voneinander angeordnet sein können. Für die optische Messung eingesetzte optische Sensoren können beliebige Sensoren sein, die eine optische Messung der zumindest einen Systemgröße S1 zulassen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Recheneinrichtung zur Verarbeitung zumindest der erfolgten optischen Messung die optische Messung zusätzlich in dem zumindest einen Rechenmodell oder in einem weiteren zumindest einen Rechenmodell verarbeitet. Es kann somit in einfacher Weise auf andere Größen, beispielsweise Systemgrößen Sx rückgeschlossen werden. Die Rechenmodelle können sich dabei voneinander unterscheiden.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fehlererkennungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Messeinrichtung den zumindest einen dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordneten Wert der zumindest einen Systemgröße Sx misst. Die Messung der zumindest einen Systemgröße Sx kann beispielsweise direkt oder indirekt erfolgen. Darüber hinaus ist auch eine Messung mehrere Systemgrößen Sx möglich. So können den Systemgrößen Sx zugeordnete Messwerte, die beispielsweise ohnehin durch das zu überprüfende System erfasst werden, in einfacher Weise verifiziert oder falsifiziert werden. Die Messeinrichtung kann beispielsweise einen optischen Sensor und/oder beliebige weitere Sensoren aufweisen, die zur Messung der zumindest einen Systemgröße Sx geeignet sind.

Des Weiteren können einzelne Systemgrößen ebenso durch eine Berechnung erfassbar sein. Daher ist in einer günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fehlererkennungsvorrichtung vorgesehen, dass die zumindest eine Recheneinrichtung den zumindest einen dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordneten Wert der zumindest einen Systemgröße Sx berechnet. Vorzugsweise können auch mehrere Systemgrößen Sx berechnet werden. Dies erlaubt eine besonders kostengünstige Implementierung des erfindungsgemäßen

Fehlererkennungssystems, insbesondere dann, wenn dadurch der Einsatz von Messeinrichtungen reduziert werden kann. Sofern der Umfang an bestehenden Messeinrichtungen beibehalten wird, können die Berechnungen der Systemgrößen Sx zusätzlich dazu herangezogen werden, die Validität der Systemgrößen Sx zu überprüfen.

In einer besonders einfachen Variante der erfindungsgemäßen Fehlererkennungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Systemgröße Sx die Systemgröße S1 umfasst.

Alternativ oder ergänzend dazu, kann die zumindest eine Systemgröße Sx eine von der Systemgröße S1 unterschiedliche Systemgröße S2 umfassen. Vorzugsweise wird durch die erfindungsgemäße Fehlererkennungsvorrichtung eine Vielzahl an Systemgrößen Sx überprüft. Die Fehlererkennungsvorrichtung ist dadurch besonders umfangreich und vielseitig einsetzbar.

Um die Einsetzbarkeit der erfindungsgemäßen Fehlererkennungsvorrichtung weiter zu erhöhen kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Systemgröße Sx eine Positionsgröße, eine Orientierungsgröße, eine Farbinformation (oder eine lokale Kontrastinformation oder eine lokale Bildschärfeinformation), eine Geschwindigkeitsgröße, eine Beschleunigungsgröße, eine Kontrast- und/ oder eine Schärfeinformation und/oder eine Druckgröße umfasst.

In einer besonders effizienten Implementierung der erfindungsgemäßen Fehlererkennungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Recheneinheit eine Abfolge von Bildern generiert, mittels Bildverarbeitungsalgorithmen relevante Bildmerkmale extrahiert und unter Zuhilfenahme der Bildmerkmale die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/ oder prognostiziert.

Alternativ dazu oder als Weiterbildung hierzu kann es vorgesehen sein, dass die zumindest eine Recheneinheit Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven generiert, mittels Bildverarbeitungsalgorithmen relevante Bildmerkmale extrahiert und unter Zuhilfenahme der Bildmerkmale die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/ oder prognostiziert.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Recheneinheit aus den Bildern mittels Bildverarbeitungsalgorithmen Koordinaten relevanter Bildmerkmale extrahiert und mithilfe des zeitlichen Verlaufes dieser Koordinaten die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/ oder prognostiziert wird.

Die Verwendung von Koordinaten relevanter Bildmerkmale zur Erfassung/Prognose der zumindest einen Systemgröße Sx kann gemäß einer Weiterbildung der Fehlererkennungsvorrichtung natürlich auch in Zusammenhang mit einer zeitlichen Abfolge von Bildern vorteilhaft eingesetzt werden. So ist in einer Weiterbildung der Fehlererkennungsvorrichtung vorgesehen, dass zumindest eine Recheneinheit eine Abfolge von Bildern generiert, mittels Bildverarbeitungsalgorithmen Koordinaten relevanter Bildmerkmale extrahiert und unter Zuhilfenahme des zeitlichen Verlaufes dieser Koordinaten die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/ oder prognostiziert.

Gemäß einer besonders robusten und reaktionsschnellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Fehlererkennungsvorrichtung zumindest zwei zueinander beabstandete optische Sensoren aufweist.

Die erfindungsgemäße Fehlererkennungsvorrichtung kann besonders gut eingesetzt werden, wenn das System ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Fehlererkennungsvorrichtung kann es vorgesehen sein, dass das Rechenmodell ein Fahrzeugrechenmodell ist. In einem Fahrzeugrechenmodell wird vorzugsweise das Fahrverhalten von Fahrzeugen modellartig abgebildet, wodurch mithilfe von Systemgrößen Sx oder Prognosewerten Px Aussagen über Systemgrößen Sx oder Prognosewerten Px gemacht werden können. Darüber hinaus können zusätzliche Rechenmodelle zur Modellierung der Fahrzeugumgebung angewandt werden.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Fahrzeugrechenmodell ein Einspurmodell oder ein Zweispurmodell ist.

In einem dritten Aspekt der Erfindung weist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, zumindest eine erfindungsgemäße Fehlererkennungsvorrichtung auf.

Die Erfindung samt weiteren Ausgestaltungen und Vorteilen ist im Folgenden an Hand einer beispielhaften, nicht einschränkenden Ausführungsform näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht ist. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Fehlererkennungsvorrichtung.

In Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Fehlererkennungsvorrichtung 6 dar gestellt, welche zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Darin ist ein System 1 erkennbar, welches Systemgrößen Sx aufweist und/ oder bei welchem Systemgrößen Sx im Wahrnehmungs- bzw. Erfassungsbereich des Systems 1 liegen. Bei dem System 1 kann es sich um Fahrzeuge, Roboter, insbesondere mobile Roboter, Flugzeuge, Wassermobile oder beliebige andere technische Systeme handeln.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird zur Veranschaulichung auf ein Kraftfahrzeug der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Fehlererkennungsvorrichtung 6 Bezug genommen. Die Fehlererkennungsvorrichtung 6 umfasst dabei zwei Sensoren 2 zur optischen Messung der Fahrzeugumgebung. Die Sensoren 2 messen eine Systemgröße Sl, beispielsweise die Position eines Objektes, und senden diese Information an eine Recheneinheit 3. Alternativ dazu könnte die Recheneinheit 3 ebenso die Information von den Sensoren 2 abrufen; wichtig ist, dass die Information der Recheneinheit 3 zur Verarbeitung zugänglich gemacht wird. Die Recheneinheit 3 hat Zugriff auf ein Rechenmodell 4, in welchem die Fahrzeugeigenschaften modelliert werden und welches dazu geeignet ist unter Zuhilfenahme von Vergangen-heits- und/oder Ist-Werten der Systemgröße Sx oder vorzugsweise mehrerer Systemgrößen Sx auf zukünftige Werte der Systemgröße/n Sx, genauer gesagt auf einen Prognosewert/e Px, rückzuschließen. Diese/r Prognosewert/ e Px stellen im Prinzip einen Erwartungswert/e dar, wobei gewisse zeitliche Änderungsraten der Systemgröße/n Sx aufgrund physikalischer Grenzen ausgeschlossen werden können und somit Kriterien über zulässige Abweichungen zwischen einem Zeitpunkt t2 oder einem Zeitintervall At2 zugeordneten Prognosewert/en Px und den dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 Systemgröße/n Sx formuliert werden können. Bei Überschreiten dieser vorgebbaren Kriterien kann mit hoher Sicherheit auf eine fehlerhafte Erfassung der Systemgröße/n Sx rückgeschlossen und folglich eine

Fehlerroutine FR ausgelöst werden. Die Fehlerroutine FR kann beispielsweise einen Fahrzeugstopp vorsehen.

Zur besseren Übersichtlichkeit ist in Fig. 1 eine Vergleichseinrichtung 5 dargestellt, in welcher ein Vergleich des zumindest einen Prognosewertes Px mit der zumindest einen Systemgröße Sx erfolgt. Die Vergleichseinrichtung 5 kann analog oder digital ausgeführt sein. Ebenso kann die Vergleichseinrichtung 5 einen integralen Bestandteil der Recheneinrichtung 3 bilden.

Mithilfe der erfindungsgemäßen Fehlererkennungseinrichtung 6 bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Plausibilität zahlreicher Mess- oder Berechnungswerte überprüft werden. So können Abstandssensoren, Radarsensoren, optische Sensoren, Ultraschallsensoren, Drehratensensoren, Drucksensoren und dergleichen überprüft werden. Auch können einzelne Sensoren substituiert oder ergänzt werden. Eine ungleiche Raddrehzahl, die beispielsweise auf fehlende Traktion eines auf rutschigem Untergrund befindlichen Fahrzeugs rückschließen lassen kann, könnte ebenso durch eine unzureichende Relativbewegung der Fahrzeugumgebung (welche beispielsweise durch Kameras erfasst wird) im Vergleich zur Drehzahl eines einzigen Rades erkannt werden. Fehlender Reifendruck in einzelner Reifen könnte aufgrund einer Schieflage des Fahrzeug in Bezug auf den Fahrzeuguntergrund erfasst werden. Generell können zahlreiche Systemgrößen Sx erfasst und zum Erstellen unterschiedlichster Prognosewerte Px verwendet werden. So können nicht nur Fehlerzustände erfasst sondern auch unter Zuhilfenahme weiterer Systemgrößen Sx verifiziert werden. Eine durch eine optische Messung erfasste leichte Schräglage eines Fahrzeuges könnte beispielsweise auf einen geringen Reifendruck in einem Reifen hinweisen, was beispielsweise durch eine Überprüfung der Abweichung und/oder zeitlichen Änderung der durchschnittlichen Raddrehzahlen in Bezug zueinander verifiziert werden kann. Ein verringerter Reifendruck in einem Reifen kann daher auch ohne Messung des Reifendrucks festgestellt werden.

Da die im Rahmen dieser Beschreibung beschriebene Erfindung vielseitig einsetzbar ist, können nicht alle möglichen Anwendungsgebiete eingehend beschrieben werden. Vielmehr ist der Fachmann in Anbetracht dieser Ausführungen in der Lage die beschriebene Erfindung für unterschiedlichste Zwecke einzusetzen und anzupassen. Der technische Aufbau des beschriebenen Fehlererkennungssystems 6 ist daher nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zur Fehlererkennung für zumindest ein System (1), gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) zumindest teilweises optisches Messen zumindest einer Systemgröße S1 zumindest zu einem Zeitpunkt tl oder zumindest in einem Zeitintervall Atl, b) Erstellen zumindest eines Prognosewertes Px für zumindest eine Systemgröße Sx für zumindest einen dem Zeitpunkt tl folgenden Zeitpunkt t2 oder für zumindest einen dem Zeitintervall Atl folgenden Zeitintervall At2 mithilfe zumindest eines Rechenmodells (4), c) Vergleich des zumindest einen Prognosewertes Px mit zumindest einem dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordneten Wert der zumindest einen Systemgröße Sx, und d) Verwendung des Ergebnisses des Vergleichs des Schritts c) zur Bestimmung des Vorlie-gens zumindest eines Fehlers.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt a) und vor Schritt b) die in Schritt a) erfolgte optische Messung in dem zumindest einen Rechenmodell (4) oder in zumindest einem weiteren Rechenmodell verarbeitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) der zumindest eine dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordnete Wert der zumindest einen Systemgröße Sx durch eine Messung festgestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) der zumindest eine dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordnete Wert der zumindest einen Systemgröße Sx durch eine Berechnung festgestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Systemgröße Sx die Systemgröße S1 umfasst.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Systemgröße Sx eine von der Systemgröße S1 unterschiedliche Systemgröße S2 umfasst.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Systemgröße Sx eine Positionsgröße, eine Orientierungsgröße, eine Farbinformation, eine Geschwindigkeitsgröße, eine Beschleunigungsgröße, eine Kontrast- und/oder eine Schärfeinformation und/ oder eine Druckgröße umfasst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) oder b) eine Abfolge von Bilder generiert wird, aus welchen mittels Bildverarbeitungsalgorithmen relevante Bildmerkmale extrahiert werden, mithilfe derer die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/ oder prognostiziert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven generiert werden, aus welchen mittels Bildverarbeitungsalgorithmen relevante Bildmerkmale extrahiert werden, mithilfe derer die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/ oder prognostiziert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Bildern mittels Bildverarbeitungsalgorithmen Koordinaten relevanter Bildmerkmale extrahiert werden und mithilfe des zeitlichen Verlaufes dieser Koordinaten die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/oder prognostiziert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) eine Abfolge von Bildern generiert wird, aus welchen mittels Bildverarbeitungsalgorithmen Koordinaten relevanter Bildmerkmale extrahiert werden und mithilfe des zeitlichen Verlaufes dieser Koordinaten die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/oder prognostiziert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) mithilfe von zumindest zwei zueinander beabstandeten optischen Sensoren (2) gemessen wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen zumindest eines Fehlers eine Fehlerroutine (FR) ausgelöst wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) ein Fahrzeug ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmodell (4) ein Fahrzeugrechenmodell ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugrechenmodell ein Einspurmodell oder ein Zweispurmodell ist.
17. Fehlererkennungsvorrichtung (6) für zumindest ein System (1), wobei zumindest ein Sensor (2) zur optischen Messung zumindest einer Systemgröße S1 zumindest zu einem Zeitpunkt tl oder zumindest in einem Zeitintervall Atl eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - zumindest eine Recheneinrichtung (3) zur Verarbeitung zumindest der erfolgten optischen Messung sowie - zum Erstellen zumindest eines Prognosewertes Px für zumindest eine Systemgröße Sx für zumindest einen dem Zeitpunkt tl folgenden Zeitpunkt t2 oder für zumindest einen dem Zeitintervall Atl folgenden Zeitintervall At2 mithilfe zumindest eines Rechenmodells (4) eingerichtet ist, wobei - die zumindest eine Recheneinrichtung (3) oder zumindest eine Vergleichseinrichtung (5) zum Vergleich des zumindest einen Prognosewertes Px mit zumindest einem dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordneten Wert der zumindest einen Systemgröße Sx eingerichtet ist, und - die zumindest eine Recheneinrichtung (3) oder die zumindest eine Vergleichseinrichtung (5) das Ergebnis des Vergleichs zur Bestimmung des Vorliegens zumindest eines Fehlers verwendet.
18. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Recheneinrichtung (3) zur Verarbeitung zumindest der erfolgten optischen Messung die optische Messung zusätzlich in dem zumindest einen Rechenmodell (4) oder in einem weiteren zumindest einen Rechenmodell verarbeitet.
19. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Messeinrichtung den zumindest einen dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordneten Wert der zumindest einen Systemgröße Sx misst.
20. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Recheneinrichtung (3) den zumindest einen dem Zeitpunkt t2 oder dem Zeitintervall At2 zugeordneten Wert der zumindest einen Systemgröße Sx berechnet.
21. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Systemgröße Sx die Systemgröße S1 umfasst.
22. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Systemgröße Sx eine von der Systemgröße S1 unterschiedliche Systemgröße S2 umfasst.
23. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Systemgröße Sx eine Positionsgröße, eine Orientierungsgröße, eine Farbinformation, eine Geschwindigkeitsgröße, eine Beschleunigungsgröße, eine Kontrast- und/oder eine Schärfeinformation und/oder eine Druckgröße umfasst.
24. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Recheneinheit (3) eine Abfolge von Bildern generiert, mittels Bildverarbeitungsalgorithmen relevante Bildmerkmale extrahiert und unter Zuhilfenahme der Bildmerkmale die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/oder prognostiziert.
25. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Recheneinheit (3) Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven generiert, mittels Bildverarbeitungsalgorithmen relevante Bildmerkmale extrahiert und unter Zuhilfenahme der Bildmerkmale die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/ oder prognostiziert.
26. Fehlerkennungsvorrichtung (6) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Recheneinheit (3) aus den Bildern mittels Bildverarbeitungsalgorithmen Koordinaten relevanter Bildmerkmale extrahiert und mithilfe des zeitlichen Verlaufes dieser Koordinaten die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/ oder prognostiziert wird.
27. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Recheneinheit (3) eine Abfolge von Bildern generiert, mittels Bildverarbeitungsalgorithmen Koordinaten relevanter Bildmerkmale extrahiert und unter Zuhilfenahme des zeitlichen Verlaufes dieser Koordinaten die zumindest eine Systemgröße Sx erfasst und/ oder prognostiziert.
28. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlererkennungsvorrichtung zumindest zwei zueinander beabstandete optische Sensoren (2) aufweist.
29. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) ein Fahrzeug ist.
30. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmodell ein Fahrzeugrechenmodell ist.
31. Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugrechenmodell ein Einspurmodell oder ein Zweispurmodell ist.
32. Fahrzeug mit zumindest einer Fehlererkennungsvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 17 bis 31.