CN111183463A - 用于处理机动车中的数据以发送至后端的方法、设备和具有指令的计算机可读的存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理机动车中的数据以发送至后端的方法、设备和具有指令的计算机可读的存储介质。在第一步骤中，沿机动车的路段采集(10)传感器数据。根据传感器数据，鉴别(11)路段的片段内的特征和关于特征的上下文信息。特征和关于特征的上下文信息最后被综合(12)为针对路段的消息。

Description

用于处理机动车中的数据以发送至后端的方法、设备和具有 指令的计算机可读的存储介质
技术领域
本发明涉及一种用于处理机动车中的数据以发送至后端的方法、设备和具有指令的计算机可读的存储介质。此外，本发明还涉及一种机动车，在机动车中使用根据本发明的方法或根据本发明的设备。
背景技术
现代的机动车通常具有停车辅助装置。在此，停车辅助装置例如可以是与声学或视觉警告讯息组合的距离传感器，或也是倒车照相机。进一步的系统采集可能的停车位的空间，以便由此计算或确定可能的停车位置是否存在完全足够的空间来停车。为此例如使用照相机或超声波传感器，照相机或超声波传感器对停车位进行测量。
基于该背景，DE 10 2015 206 457 A1描述了一种用于车辆的停车辅助系统，其用于采集车辆的周围环境中的停车位。传感器单元采集停车位的布置和尺寸以及停车位的占用状态。传感器单元将这些数据传输至计算单元，其中，计算单元也可以布置在车辆的外部。计算单元将由传感器单元采集的关于停车位的数据与地图数据和/或包含在数字地图数据中的占用信息融合。
在现代的车辆系统中，反复记录来自环境传感器的数据，并且将其发送至后端系统用以供使用。关于借助停车辅助装置的传感器获得的数据，传输的数据例如可以是超声波传感器的原始数据、来自组合的超声波数据的关于识别的对象的信息或关于识别的停车位的信息。这种信息尤其对于服务器辅助的停车位搜索是特别有用的。
DE 10 2012 218 334 A1例如描述了一种用于在目标区域中寻找车辆的停车位的方法。与目标区域相关联的、关于多个数据服务器的连接数据存储在连接服务器中。关于至少一个停车位的数据分别存储在数据服务器中。在第一步骤中，用于在目标区域中寻找停车位的搜索请求被定向至连接服务器。连接服务器随后根据关联数据建立与数据服务器的连接，并且在此询问，在相应的数据库中是否存储关于目标区域中的可用停车位的可用性数据。如果存在可用性数据，则将第一反馈数据从相应的数据服务器传输至连接服务器。基于第一反馈数据，在连接服务器中决定，预选相应的数据服务器中的哪些。随后，从预选的数据服务器中选出至少一个数据服务器作为选择服务器。在第二询问阶段中，针对选择服务器相应调取第二反馈数据，第二反馈数据至少在停车位地点方面比相应的第一反馈数据更详细。
必须从机动车传输至后端的大量数据通常是有问题的。例如，如果每隔25ms进行一次测量，该测量确定具有10bit分辨率的距离点，则由此得出每秒400Bit的数据速率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，给出用于处理机动车中的数据以发送至后端的解决方案，其能够减少待传输的数据量。
上述技术问题通过具有权利要求1的特征的方法、通过根据权利要求10的具有指令的计算机可读的存储介质并且通过具有权利要求11的特征的设备来解决。本发明的优选的设计方案是从属权利要求的内容。
根据本发明的第一方面，用于处理机动车中的数据以发送至后端的方法包括如下步骤：
-沿机动车的路段采集传感器数据；
-根据传感器数据，鉴别路段的片段内的特征和关于特征的上下文信息；并且
-将特征和关于特征的上下文信息综合为针对路段的消息。
根据本发明的另一方面，计算机可读的存储介质包含指令，所述指令在通过计算机实施时促使计算机实施用于处理机动车中的数据以发送至后端的以下步骤：
-沿机动车的路段采集传感器数据；
-根据传感器数据，鉴别路段的片段内的特征和关于特征的上下文信息；并且
-将特征和关于特征的上下文信息综合为针对路段的消息。
在此宽泛地理解术语计算机。计算机尤其也包括控制装置和其他的基于处理器的数据处理设备。
根据本发明的另一方面，用于处理机动车中的数据以发送至后端的设备具有：
-输入端，用于接收沿机动车的路段所采集的传感器数据；
-分析单元，用于根据传感器数据鉴别路段的片段内的特征和关于特征的上下文信息；和
-数据处理单元，用于将特征和关于特征的上下文信息综合为针对路段的消息。
根据本发明，由车辆确定的数据轮廓首先被分为各个路段、即区段。针对每个区段应当产生至少一个消息。为了减少数据量，每个区段又被分为若干片段、例如八个片段，其中，针对每个片段确定特征以及必要时确定关于特征的上下文信息。换言之，实施数据轮廓的抽象化。以这种方式减小的数据在每个区段被综合为数据块、即被综合为消息。产生的消息优选被传输至后端。通过对数据进行的根据本发明的处理，可以以明显更小的数据流量实现将数据以期望的方式发送至后端。
另一优点是，可能的数据损失仅导致数据的局部的故障，但不损害完整的数据组。如果例如借助一个或多个根据通信协议设置用于鉴别有缺陷的数据部分的校验和，识别出有缺陷的数据传输，则仅损失来自相关联的时间段的测量。然而，在该测量之前和之后的测量得到保留，并且可以被评估。
根据本发明的一个方面，传感器数据是由机动车的距离传感器确定的距离轮廓。将根据本发明的解决方案应用于距离轮廓是特别有利的，因为在此，不损失重要的信息。通过关于特征和上下文信息对距离数据进行抽象化，而不是直接传输测量的距离，积累的数据流量可以从最初的400Bit/秒减少为大约60Bit/秒。
根据本发明的一个方面，特征描述了对象沿路段的存在性。尤其对于采集停车位来说，具体的测量的距离仅有很小的作用。明显更大的兴趣在于如下问题：停车位是否被车辆占用或各个车辆之间的可能存在的空隙是否实际上也是停车位。根据关于对象的存在性的信息可以容易地弄清这些问题。
根据本发明的一个方面，特征是一个或多个以下元素：具有恒定的距离的对象、具有可变的距离的对象、空闲区域、对象的开始、对象的结束、识别的低的对象的开始、识别的低的对象的结束、没有数据。这些特征足以关于所描述的应用尽可能完整地描述距离轮廓，从而仅传输最少的数据。
根据本发明的一个方面，关于特征的上下文信息描述了垂直于路段地确定的、机动车与识别的对象之间的距离，或平行于路段地确定的、片段边界与对象的开始或结束之间的距离。上下文信息还能够使后端确定停车空隙的具体的尺寸。
以该方式，在搜索停车位时可以更有针对性地支持其他的车辆的驾驶员。尤其可以在给定的车辆被引导到停车空隙之前，检验停车空隙对于该车辆来说是否足够大。
根据本发明的一个方面，以相对于最大可探测的距离的百分比说明垂直于路段地确定的距离，并且以相对于片段的长度的百分比说明平行于路段地确定的距离。通过使用百分比说明可以确保，与片段或测量区域的大小无关地，期望的数量的比特(Bit)足够用于编码上下文信息。
根据本发明的一个方面，通过在预设的时间段中经过的路线来确定路段。时间段优选是1秒，从而与车辆的速度无关地以1Hz产生消息。
特别有利地，在车辆、尤其机动车中使用根据本发明的方法或根据本发明的设备。
附图说明
从随后的描述和附属的权利要求结合附图得到本发明另外的特征。
图1示意性示出了用于处理机动车中的数据以发送至后端的方法；
图2示出了用于处理机动车中的数据以发送至后端的设备的第一实施方式；
图3示出了用于处理机动车中的数据以发送至后端的设备的第二实施方式；
图4示意性示出了机动车，在机动车中实现根据本发明的解决方案；
图5示出了具有确定的距离轮廓的示例性的超声波测量；
图6示例性示出了以随后的分段将经过的路线拆分为在预设的时间段中经过的各个路段；
图7示例性示出了根据本发明的第一实施方式的每个片段的识别的特征；
图8示例性示出了根据本发明的第一实施方式的每个片段的上下文信息；和
图9示意性示出了根据本发明的第二实施方式的消息的内容。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的原理，下面根据附图更详细地阐述本发明的实施方式。要理解的是，本发明并不局限于这些实施方式，并且也可以组合或修改所描述的特征，而不会脱离本发明的保护范围，如其在附属的权利要求中定义的那样。
图1示意性示出了用于处理机动车中的数据以发送至后端的方法。在第一步骤中，沿机动车的路段采集10传感器数据。传感器数据例如可以是由机动车的距离传感器确定的距离轮廓。根据传感器数据鉴别11路段的片段内的特征和关于特征的上下文信息。特征例如可以描述对象沿路段的存在性。然后，关于特征的上下文信息优选描述了垂直于路段地确定的、机动车与识别的对象之间的距离，或平行于路段地确定的、片段边界与对象的开始或结束之间的距离。特征和关于特征的上下文信息最后被综合12为针对路段的消息。产生的消息随后被传输13至后端。优选通过在预设的时间段中经过的路线来确定路段，即利用预设的时钟与机动车的速度无关地产生消息。
图2示出了用于处理机动车中的数据以发送至后端的设备20的第一实施方式的简化的示意图。设备20具有输入端21，通过输入端可以接收沿机动车的路段所采集的传感器数据。传感器数据自然也可以来自于传感器，所述传感器是设备20的组成部分。传感器数据例如可以是由机动车的距离传感器确定的距离轮廓。设备20此外具有分析单元22，所述分析单元用于根据传感器数据鉴别路段的片段内的特征和关于特征的上下文信息。特征例如可以描述对象沿路段的存在性。然后，关于特征的上下文信息优选描述了垂直于路段地确定的、机动车与识别的对象之间的距离，或平行于路段地确定的、片段边界与对象的开始或结束之间的距离。优选通过在预设的时间段中经过的路线来确定路段。数据处理单元23将特征和关于特征的上下文信息综合为针对路段的消息。可以由控制单元24控制分析单元22和数据处理单元23。必要时，通过用户接口27可以改变分析单元22、数据处理单元23或控制单元24的设置。积累在设备20中的数据、例如产生的消息或者由分析单元22或数据处理单元23产生的其他数据可以存储在设备20的存储器25中，例如用于随后进行评估或用于通过设备20的部件来使用。此外尤其可以通过设备20的输出端26输出产生的消息。分析单元22、数据处理单元23和控制单元24可以实现为专用硬件、例如集成电路。但是它们自然也可以部分或完全地组合，或实现为在合适的处理器、例如GPU上运行的软件。输入端21和输出端26可以实现为分离的接口或组合的双向接口。
图3示出了用于处理机动车中的数据以发送至后端的设备30的第二实施方式的简化的示意图。设备30具有处理器32和存储器31。例如，设备30是计算机或控制装置。
在存储器31中存储了指令，其在通过处理器32实施时促使设备30实施根据所描述的方法中的一个的步骤。存储在存储器31中的指令因此体现了可通过处理器32实施的程序，所述程序实现根据本发明的方法。设备30具有用于接收信息、例如传感器数据的输入端33。通过输出端34提供由处理器32产生的数据。此外，数据可以存储在存储器31中。输入端33和输出端34可以被综合为双向接口。
处理器32可以包括一个或多个处理器单元(例如微处理器、数字信号处理器或其组合)。
所描述的实施方式的存储器25、31可以具有易失性和非易失性的存储区，并且可以包括最不同的存储器装置和存储介质(例如硬盘、光存储介质或半导体存储器)。
图4示意性示出了机动车40，在机动车中实现了根据本发明的解决方案。机动车40除了别的之外具有超声波传感器41，在车辆右侧示例性示出了其中两个超声波传感器，并且通过超声波传感器确定距离轮廓。距离轮廓例如由停车转向辅助装置47使用。可以由环境传感器42(例如照相机或雷达系统)以及导航系统43采集另外的数据。将采集的数据通过网络44传输至用于处理数据以发送至后端50的设备20。由设备20产生的数据可以存储在机动车40的存储器45中。此外可以借助数据传输单元46将数据传输至后端50。
随后，根据图5至图9描述了本发明的优选的实施方式。在这些实施方式中，传感器数据是借助停车转向辅助装置的超声波传感器确定的距离数据。但显然地，也可以处理其他的传感器数据、例如路面或交通流的数据。上下文信息在此可以匹配于相应的确定的数据。
图5示出了具有确定的距离轮廓A的示例性的超声波测量。假定机动车40上的侧面的超声波传感器的距离测量。超声波传感器垂直于行驶方向地测量与附近区域中的可能的对象O的距离。在此，借助超声波信号的运行时间测量持续地确定距离，其中通常在一个时间段内测量发送脉冲与回波之间的时间。如果在该时间段内没有接收到回波，则假定空闲区域。该测量在当前的车辆中例如被用于测量停车空隙。在此，车辆行驶经过停放的车辆，并且在短的距离中实施距离测量。与已知的车辆运动组合地，位置正确地组合距离，从而产生距离轮廓或距离扫描A。从距离轮廓A可以确定空闲的停车位。距离轮廓A此外可以被用于规划停车动作。针对将来的应用期望的是，将该距离轮廓发送至后端服务。该后端服务将距离轮廓传输至已知的道路地图，并且与另外的地图数据组合地根据距离轮廓确定当前可用的停车位。产生的信息可以被传输至另外的车辆，并且帮助驾驶员搜索停车位。
图6示例性示出了以随后的分段将经过的路线拆分为在预设的时间段中经过的各个路段WS。距离扫描为此被分为一系列路段或区段WS，其在测量车辆期间已经分别在特定的时间内被驶过。在示例中涉及车辆在一秒内驶过的区段WS。在所示的示例中，每个区段WS被分为八个片段S。针对每个区段WS产生消息，即，与车辆的速度无关地以1Hz发送消息。换言之，在20m/s的速度的情况下，消息描述了关于20m的测量，在例如5m/s的速度的情况下，消息仅描述了关于5m、然而具有更高的空间分辨率的测量。
在片段S内搜索特征。根据第一实施方式，特征是以下元素：
-具有恒定的距离的对象
-具有可变的距离的对象
-空闲区域
-对象的开始
-对象的结束
-识别的低的对象的开始
-识别的低的对象的结束
-没有数据
图7示例性示出了针对图6的每个片段根据传感器数据识别的特征。必要时可以通过使用附加的数据来识别低的对象、例如路边石，如果根据超声波传感器的传感器数据不能做到这一点的话。所识别的特征利用ID来分类，并且至少部分地充实有上下文信息。
在图8中示出了可能的上下文信息。在所测量的距离中的、通常由对象的开始或结束产生的跳变的情况下，上下文信息由与车辆运动平行的、先前的片段边界SG与对象的开始或结束之间的距离AP构成。如果所测量的距离不具有跳变，即，在与对象的距离基本上恒定的情况下，则上下文信息由垂直于车辆运动测量的、机动车与对象之间的距离AS构成。
信息被编码为两个变量，所述变量是具有两个比特(即值范围0-3)的ID和具有五个比特(即值范围0-31)的上下文。为了通过变量描述所有特征，使用ID和上下文值30和31。上下文的值范围0-29用于将测量值编码为上下文信息。为了编码例如可以使用以下编码表：
Figure BDA0002440500680000081
在此，例如针对“空闲区域”分配ID＝0和上下文＝30，而在没有数据时分配ID＝2和上下文＝31。
针对ID和上下文的使用，可以使用以下逻辑，其中，针对每个特征分别说明了条件以及ID和上下文的值：
特征：空闲区域
条件：在片段中没有接收到回波。
ID：0
上下文：30
特征：没有数据
条件：在片段内没有进行测量。
ID：2
上下文：31
特征：对象的结束
条件：一个片段中的两个相邻的单个测量的梯度具有负的符号，并且所述梯度的绝对值大于1m。
ID：0
上下文：在所述片段中的最大的梯度沿行驶方向的百分比位置(位置/片段长度)。
特征：对象的开始
条件：一个片段中的两个相邻的单个测量的梯度具有正的符号，并且所述梯度的绝对值大于1m。
ID：1
上下文：在所述片段中的最大的梯度沿行驶方向的百分比位置(位置/片段长度)。
特征：具有恒定的距离的对象
条件：一个片段中的所有梯度的总和小于1m。
ID：2
上下文：在对象与车辆之间的垂直于行驶方向的百分比距离(距离/最大可探测的距离)。在此可以选择最小的距离。
特征：具有可变的距离的对象
条件：一个片段中的所有梯度的总和大于或等于1m，并且在所述片段中的单个梯度都不大于或等于1m。
ID：3
上下文：在对象与车辆之间的垂直于行驶方向的百分比距离(距离/最大可探测的距离)。在此可以选择最小的距离。
特征：识别的低的对象的开始
条件：片段中的第一值不是“识别的低的对象”，并且片段中的最后的值是“识别的低的对象”。
ID：0
上下文：31
特征：识别的低的对象的结束
条件：片段中的第一值是“识别的低的对象”，并且片段中的最后的值不是“识别的低的对象”。
ID：2
上下文：30
针对不同的特征同时出现在一个片段中的情况，优先级可以看起来如以下那样，其中分别说明了前提条件和结果：
第一特征：对象的开始或对象的结束
第二特征：识别的低的对象的开始或识别的低的对象的结束
产生的特征：识别的低的对象的开始或识别的低的对象的结束
指示：识别的低的对象始终具有比对象的开始和结束更高的优先级
第一特征：具有恒定的距离的对象或具有可变的距离的对象
第二特征：识别的低的对象的开始或识别的低的对象的结束
产生的特征：识别的低的对象的开始或识别的低的对象的结束
指示：识别的低的对象始终具有比对象状态更高的优先级
当多个特征在一个片段中依次出现时，应当始终输出较新的特征。
最后，优选在车辆左侧和右侧的分离的消息中，综合确定的数据。为此例如可以使用CAN消息(CAN：Controller Area Network，控制器局域网)。
用于车辆左侧的示例性的消息PLA_SDA_01可以如下地建立：
-PLA_SDA_Li_ID_1
-PLA_SDA_Li_kontext_1
-PLA_SDA_Li_ID_2
-PLA_SDA_Li_kontext_2
-PLA_SDA_Li_ID_3
-PLA_SDA_Li_kontext_3
-PLA_SDA_Li_ID_4
-PLA_SDA_Li_kontext_4
-PLA_SDA_Li_ID_5
-PLA_SDA_Li_kontext_5
-PLA_SDA_Li_ID_6
-PLA_SDA_Li_kontext_6
-PLA_SDA_Li_ID_7
-PLA_SDA_Li_kontext_7
-PLA_SDA_Li_ID_8
-PLA_SDA_Li_kontext_8
在消息中，简单地依次列出了针对相应的片段的ID和上下文值。在另外的消息PLA_SDA_02中可以传输车辆右侧。因此，静态协议可用于通过车辆的总线系统来传输数据。
根据第二实施方式，特征是以下元素：
-没有对象
-平行于行驶方向的对象(平行于车道停放的车辆，±20度的容差)
-垂直于行驶方向的对象(垂直于车道停放的车辆，±20度的容差)
-其他的对象(倾斜停放的车辆和另外的对象)
-路边石
-对象的延续(如果在当前的片段中没有开始新的对象，则继续在之前的片段上的对象)
在该实施方式中，可能的识别的对象被分类为组，并且关于其与片段边界的距离被定义。因此，上下文信息仅由与片段边界的距离构成。在图9中示意性示出了相应于该实施方式的消息的内容。优选地，片段的大小被设计为，使得片段绝不包含多于一个的相关的对象。因此可以实现不会由于数据格式而损失任何元素。
相关的结构例如可以看起来如以下那样(示例性地以“协议缓冲器”数据格式表达)：
Figure BDA0002440500680000111
Figure BDA0002440500680000121
Figure BDA0002440500680000131
可以通过来自车辆的附加的信息(例如时间戳、GPS位置数据、照相机轨迹数据或速度)来补充传输至后端的数据。所述附加的信息已经用于其他的功能，从而收集所述信息没有带来任何附加的开销。
借助速度，片段可以在后端中根据时间戳以时间正确的顺序被综合为初始的距离轮廓。该初始的距离轮廓随后可以通过GPS位置被放置到相关的地图位置上。
消息的产生可以被局限于一定的速度范围。由此，例如可以抑制在静止时或在较高的速度下发送消息，在静止时或在较高的速度下不再提供对停车系统的可靠的测量。
所描述的对数据的处理的另外的优点是，可以在进一步处理时减少协议。例如可以通过消除特征来实现这一点。
在最简单的情况下，可以在另外的步骤中去除表示空闲区域的所有特征数据。如果车辆例如在两车道的道路上运动，则在一个车辆侧面存在一个空闲的车道。可以通过评估特征直接识别该空闲的车道，并且将其排除在传输至后端之外。
在另外的变型方案中，除了对象的开始和结束之外的所有特征都被排除在传输之外。与前面的示例类似地，这可以通过根据特征简单过滤数据来实现。
附图标记列表
10 沿路段采集传感器数据
11 鉴别特征和上下文信息
12 将特征和上下文信息综合为消息
13 将消息传输至后端
20 设备
21 输入端
22 分析单元
23 数据处理单元
24 控制单元
25 存储器
26 输出端
27 用户接口
30 设备
31 存储器
32 处理器
33 输入端
34 输出端
40 机动车
41 超声波传感器
42 环境传感器
43 导航系统
44 网络
45 存储器
46 数据传输单元
47 停车转向辅助装置
50 后端
A 距离轮廓
AP 对象与片段边界的距离
AS 对象与机动车的距离
O 对象
S 片段
SG 片段边界
WS 路段

Claims (12)

1.一种用于处理机动车(40)中的数据以发送至后端(50)的方法，具有如下步骤：
-沿机动车(40)的路段(WS)采集(10)传感器数据；
-根据所述传感器数据，鉴别(11)路段(WS)的片段内的特征和关于特征的上下文信息；和
-将特征和关于特征的上下文信息综合(12)为针对路段(WS)的消息。
2.根据权利要求1所述的方法，具有如下步骤：
-将所述消息传输(13)至后端(50)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述传感器数据是由机动车(40)的距离传感器(41)确定的距离轮廓(A)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述特征描述了对象(O)沿路段(WS)的存在性。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述特征是一个或多个以下元素：具有恒定的距离的对象、具有可变的距离的对象、空闲区域、对象的开始、对象的结束、识别的低的对象的开始、识别的低的对象的结束、没有数据。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，关于特征的上下文信息描述了垂直于路段(WS)地确定的、机动车(40)与识别的对象(O)之间的距离(AS)，或平行于路段(WS)地确定的、片段边界(SG)与对象(O)的开始或结束之间的距离(AP)。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，以相对于最大可探测的距离的百分比说明垂直于路段(WS)地确定的距离(AS)，并且以相对于片段的长度的百分比说明平行于路段(WS)地确定的距离(AP)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述路段(WS)被分为八个片段(S)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过在预设的时间段内经过的路线来确定所述路段(WS)。
10.一种计算机可读的存储介质，其具有指令，所述指令在通过计算机实施时促使计算机实施根据权利要求1至9中任一项所述的用于处理机动车(40)中的数据以发送至后端(50)的方法的步骤。
11.一种用于处理机动车(40)中的数据以发送至后端(50)的设备(20)，具有：
-输入端(21)，用于接收沿机动车(40)的路段(WS)所采集(10)的传感器数据；
-分析单元(22)，用于根据所述传感器数据鉴别(11)路段(WS)的片段内的特征和关于特征的上下文信息；和
-数据处理单元(23)，用于将特征和关于特征的上下文信息综合(12)为针对路段(WS)的消息。
12.一种机动车(40)，其特征在于，所述机动车具有根据权利要求11所述的设备(20)，或者所述机动车被设计为用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的用于处理数据以发送至后端(50)的方法。
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