CN113631951A - 用于检查车辆环境检测传感器的方法和车辆的操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检查车辆(2)的至少一个环境检测传感器(1)的方法，其中，在数字地图(4)中确定车辆(2)位置，在数字地图(4)中识别所存储的在车辆(2)环境中的静止物(5)的特征(M)，所述特征按照预期将由环境检测传感器(1)来识别，用环境检测传感器(1)检测车辆(2)的环境，并且当环境检测传感器(1)未识别出按预期待识别的特征(M)时或当环境检测传感器(1)实际识别的特征(M)明显不同于按预期待识别的特征(M)时，推断出环境检测传感器(1)退化。根据本发明，从车外的中央存储器单元(6)针对规定的预期视野来调取具有所存储的静止物(5)的特征(M)的数字地图(4)。本发明还涉及一种车辆(2)的操作方法，车辆被设计用于自动化驾驶、特别是高度自动化驾驶或自主驾驶。

Description

用于检查车辆环境检测传感器的方法和车辆的操作方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于检查车辆环境检测传感器的方法。
本发明还涉及一种车辆操作方法。
背景技术
由DE 103 13 002 B4公开一种车辆环境检测单元，其中，借助图像传感器来采集环境信息。借助计算单元将所采集的环境信息处理成图像信息并显示在视频图像显示器上。此外，图像信息被存储在缓存中。用图像处理算法将最后采集图像与存储于缓存内的图像信息相比较。当最后采集图像比之存储图像信息有不允许偏差时，所显示的视频图像将出现变化。车辆工作参数被输入车辆环境检测单元，以便推断出不允许的偏差，依据是基于工作参数所预期的在最后采集图像记录时刻与存储图像信息采集时刻之间的图像信息偏差无法合理地与该图像信息的比较结果相关联。
此外，由DE 10 2013 206 707 A1公开一种用于车辆环境检测系统的检查方法。环境检测系统包括两种不同类型的环境传感器。第一种环境传感器的视野与第二种环境传感器的视野彼此不重叠。用第一种环境传感器检测在车辆附近的物体并用第一种环境传感器的数据将物体分为静止物和动态物。所测静止物关于车辆而言的相对位置被确定。将该位置与用第二种环境传感器确定的位置相比较。如果偏差超过极限值，则推断出有错误。考虑到车辆运动，在离开第一种环境传感器的视野后更新所测静止物的相对位置。
DE 10 2018 127 059.3描述一种用于检查车辆环境检测传感器的方法，其中，在数字地图中确定车辆位置并且在数字地图中鉴别所存储的在车辆环境中的静止物特征，这些特征按照预期将由环境检测传感器识别。用环境检测传感器检测车辆环境，其中，当环境检测传感器未识别按预期待识别的特征时，或者当由环境检测传感器实际识别的特征明显不同于按预期待识别的特征时，推导出环境检测传感器退化。
发明内容
本发明所基于的任务是指明一种比现有技术有所改善的用于检查车辆环境检测传感器的方法以及一种新的车辆操作方法。
根据本发明，该任务通过一种用于检查车辆环境检测传感器的方法完成，该方法具有如权利要求1所述的特征。此外，根据本发明，该任务通过一种车辆操作方法来完成，该方法具有如权利要求8所述的特征。
本发明的有利设计方案是从属权利要求的主题。
在一种用于检查车辆的至少一个环境检测传感器的方法中，在数字地图中确定车辆位置并且在数字地图中鉴别所存储的车辆附近静止物的特征，所述特征按照期望将由环境检测传感器识别。此外，用环境检测传感器来检测车辆环境，当环境检测传感器没有识别按预期待识别的特征时，或者当环境检测传感器所实际识别的特征明显不同于按预期待识别的特征时，推断环境检测传感器退化。
根据本发明，针对规定的预期视野，从车外中央存储器单元调取包含有所存储的静止物特征的数字地图。
通过在车外中央存储器单元如服务器、特别是所谓的后端服务器上存储所述特征，可以将在车辆自身存储器单元上的数据储备最小化。由此，一方面可以缩小车辆内空闲存储容量的大小，另一方面以简单方式确保车辆所用特征总是最新的。由此一来，该方法总是允许可靠检查所述至少一个环境检测传感器，其中，基于由车辆内环境检测传感器所作预期测量的测量结果的可用性和预见性而可以提前识别：环境检测传感器是否处于正常状态，基于环境检测传感器检测结果的系统运行(如车辆自动驾驶)是否可行以及能否安全进行或受限。
在该方法的一个可能设计中规定，当所述至少一个环境检测传感器识别出特征时，将按期望待识别的特征与由环境检测传感器实际识别的特征进行比较。如果按预期待识别的特征与由环境检测传感器实际识别的特征一致，或者按预期待识别的特征与由环境检测传感器实际识别的特征之间至少没有过大偏差，则未确定环境检测传感器的退化。但如果环境检测传感器没有识别任何特征，或者环境检测传感器实际识别的特征通过比较与按预期待识别的特征不一致且出现大的、特别是过大的偏差，则推断出环境检测传感器退化。特别是当偏差超过规定公差范围时，出现大的偏差、尤其是过大的偏差。即，当由环境检测传感器实际识别的特征与按预期待识别的特征不一致、但由环境检测传感器实际识别的特征与按预期待识别的特征之间的偏差不太大且尤其在规定的公差范围内时，未识别出环境检测传感器退化。
在该方法的另一可能设计中，地标、交通标志、如用于界定车道的交通设施(例如指示柱)和/或其它合适的物体被用作静止物。由于它们的特性，这些物体特别适合用在该方法中。
在该方法的另一可能设计中，根据环境检测传感器类型，作为静止物特征来评估在距环境检测传感器规定距离处的静止物的反射率、静止物反射横截面和/或静止物纹理。这种特征允许很精确地监测和检查所述至少一个环境检测传感器并且可以特别简单和可靠地进行比较。
在该方法的另一可能设计中，在车外中央存储器单元上连续更新该数字地图。因此给车辆始终提供实时特征，用以检查至少一个环境检测传感器。
在该方法的另一个可能设计中，更新是依据由多个车辆所测得的且被传输给存储器单元的静止物特征来执行的。由此产生庞大而可靠的数据库，在这里，可以轻松识别和考虑“异常值”。因此可行的是在该方法的另一个可能设计中依据大量传输特征来确定其可靠性有多高。
在该方法的另一个可能设计中，当传输特征不同于存储在数字地图中的特征且可靠性超过规定值时，数字地图被更新。因此实现特别有效的更新，在此，避免为了无关特征而进行不必要的更新。
在该方法的另一个可能设计中，该特征与相应环境检测传感器的传感器特定附加数据一起被传输给中央存储器单元并与所属特征一起被存储于中央存储器单元。因此能以很有利的方式实现以传感器特定方式将特征用来检查相关的环境检测传感器，这允许非常精确地检查该环境检测传感器。
在根据本发明的车辆操作方法中，针对设计用于自动驾驶、特别是高度自动化驾驶或自主驾驶的车辆，在上述用于检查环境检测传感器的方法中检查该车辆的至少一个环境检测传感器，并且在环境检测传感器出现退化时降低驾驶自动化程度或将驾驶任务移交给司机。
为了在自动驾驶期间的可用性和安全性，应当确保该至少一个环境检测传感器的尤其关于视野、精度和错误率而言的一定性能，以保证车辆可靠自动驾驶。但是，失准的环境检测传感器如摄像头、雷达传感器、激光雷达传感器等或者例如因为在光路区内的雾或污染而视线受限的环境检测传感器无法满足这些性能要求，由此造成车辆功能可用性的降低和/或具有高事故风险的不安全系统状态。借助该方法，可以连续检查所述至少一个环境检测传感器，从而可靠识别其有限性能并可依据性能来调整自动驾驶的自动化程度或者可以将驾驶任务完全移交给司机。因此总是可以实现车辆的安全行驶。就是说，借助该方法，可以在环境检测时避免因未识别到环境检测传感器性能减弱而带来的潜在危险情况，例如未检测到或太晚检测到在车辆周围环境中的动态物和静止物。就是说，借助该方法，可以识别出由车辆的一个或多个环境检测传感器退化所引起的故障，随后可以启动辅助性系统反应，如减速行驶甚至急停。
在该方法的另一可能设计中，在规定时间内，如果司机未接管驾驶任务，则使车辆停止。这显著提高车辆、车内乘员和其它交通参与者的安全性。
在该方法的另一可能设计中，在规定时间内，如果司机未接管驾驶任务，则先将车辆引导至车道边缘或路肩并接着使其停止。由此，除车辆安全外，车内乘员和其它交通参与者的安全性被进一步提高，因为与其它交通参与者碰撞的概率被降低。
附图说明
以下将结合附图来详述本发明的实施例，其中：
图1示意性示出借助车辆环境检测传感器的一个环境检测例子，
图2示意性示出借助车辆环境检测传感器的另一个环境检测例子，和
图3示意性示出车辆操作装置的框图。
彼此对应的零部件在所有的图中带有相同的附图标记。
具体实施方式
以下，依据图1、图2和图3描述用于检查车辆2的至少一个环境检测传感器1的方法以及车辆2的操作方法，其中，图1和图2示例性示出借助车辆2的环境检测传感器1的环境检测，而图3示出车辆2的操作装置3的可能实施例的框图。车辆2在此设计用于自动驾驶、特别是高度自动化驾驶或自主驾驶。
在用于检查环境检测传感器1的方法中，在数字地图4中确定车辆2的位置，做法特别是确定车辆2的位置POS并确定在数字地图4中的对应位置。在数字地图4中，其中所存储的在车辆2环境中的静止物5的特征M被确定，所述特征按照预期由环境检测传感器1在正常工作的情况下来识别。
数字地图4尤其是所谓的高清地图并被用于车辆2的自动驾驶。它显示具有可设定的且至少几乎任何视野的车辆2周围环境并包含自动驾驶所需的必要详细信息。数字地图4被存储在车外中央存储器单元6、特别是服务器或后端服务器上。存在于数字地图4中的地图数据D被实时提供给车辆2和可选的其它车辆7.1-7.n。
为了更新数字地图4，尤其将车辆2、7.1至7.n的信息I纳入考虑，这些信息通过上传被提供给存储器单元6。在此情况下执行所谓的“地图学习”，在此，通过整合所述信息I来推导出对以下各项的说明：
-改变的交通路线，
-正确驾驶行为，例如在车道上行驶，
-理想运动轨迹，例如靠右行驶和/或形成救援通道，以及
-环境形貌，如多车道。
除了上传具有绝对位置的所谓高清地图属性用以“地图学习”外，也可以在数字地图4中针对某个位置确定所谓的OEM特定数据(OEM：原始设备制造商)，例如车辆2的司机辅助系统的系统状态，并将其存储在数字地图4中。这在数字地图4中也被称为“OEM特定覆盖层”。
用环境检测传感器1来测知车辆2的周围环境。如果按预期待识别的特征M未被环境检测传感器1所识别，或者如果环境检测传感器1实际识别的特征M与按预期待识别的特征M明显不同，则推断出环境检测传感器1退化。
即，当环境检测传感器1识别出特征M时，将按预期待识别的特征M与用环境检测传感器1实际识别的特征M进行比较。当按预期待识别的特征M与由环境检测传感器1实际识别的特征M一致时，或者至少当在按预期待识别的特征M和由环境检测传感器1实际识别的特征M之间没有过大偏差时，未确定环境检测传感器1退化。但如果环境检测传感器1没有识别任何特征M，或者如果由环境检测传感器1实际识别的特征M与按预期待识别的特征M不一致且出现显著的、特别是过大的偏差，则推断出环境检测传感器1退化。
特别是当偏差超过规定的公差范围时，则出现大的偏差、尤其是过大的偏差。即，当由环境检测传感器1实际识别的特征M与按预期待识别的特征M不一致、但在由环境检测传感器1实际识别的特征M与按预期待识别的特征M之间的偏差并不太大且尤其在规定的公差范围内时，则未识别出环境检测传感器1退化。例如可从安全要求中推导出公差范围阈值，据此，例如距离测量值不得超过规定误差，或者在传感器组中的环境检测传感器1的分类率不得低于规定阈值。
该方法允许让自动驾驶车辆2(如往返班车或自驾出租车)确定：包含至少一个环境检测传感器1或多个彼此相同的或不同的环境检测传感器1的环境检测传感器系统是否出现性能减弱。在出现性能减弱的情况下可以启动车辆2的扩展系统反应以避免危险情况。
为了实现用于检查环境检测传感器1的方法，在车辆2中或在环境检测传感器1本身中监测环境检测传感器1的正常状态，特别是关于校准、视野、阻挡等而言。但在没有针对所行驶环境的参考测量情况下这将更加困难且耗时，因为大多数情况下须执行统计过程。因此缘故，数字地图4中的上述“OEM特定覆盖层”被用于存储预期的参考测量和相应的传感器特定测量属性。
在这种情况下，对于存在于车辆2中的传感器技术、即要借助该方法来检查的相应环境检测传感器1，做到了在任何时刻都知道应当在哪个地点或位置识别哪些基础设施对象，即静止物5例如建筑G、交通标志V、交通设施L(例如指示柱)和/或其它物体5。如果不能借助相应的环境检测传感器1来确定其中一个或多个预期的静止物5、特别是其特征M，并且这不会是因为尤其被其它动态物遮挡视线，则假定相应的环境检测传感器1出现所谓的性能下降、即退化。
这种退化例如可能因为天气影响(如雾和/或雨和/或雪)和/或机械影响而出现。图2示出环境检测传感器1受到天气影响、即天气干扰8的一个例子。
与此相关，该方法允许指明相应原因。因此，在对这种天气影响敏感的技术的所有相关的环境检测传感器1中，天气影响有系统性特点，而机械影响仍局限于单个环境检测传感器1或少数环境检测传感器1。即，尤其当车辆2的一个或多个环境检测传感器1表现出退化，而车辆2的以与显示出退化的环境检测传感器1相同的方式构成的和/或也应当受到由天气决定的退化波及的一个或多个其它环境检测传感器1没有显示出退化时，则可推断出机械影响。
可能有利的是确定当前出现的退化是天气决定的还是机械决定的，因为由天气决定的退化随着天气条件变化而变化，故当天气条件再次改善时不再出现环境检测传感器1的退化。例如因环境检测传感器1和/或其在车辆2中所安装的区域受损造成的机械退化不会自行改善，而是需要例如对环境检测传感器1进行修理或更换或调校和/或校准。
但为此需要让车辆2知道，在环境中存在具有哪些特征M的哪些静止物5并且能够由至少一个环境检测传感器1来识别。
为此，所存储的在车辆2环境中的静止物5的特征M尤其是与传感器特定检测信息一起被存储在数字地图4中的，所述特征按照预期应被环境检测传感器1识别。针对车辆2的规定预期视野，从车外中央存储器单元6调取具有所存储的静止物5的特征M的数字地图4。
在此如此设计车辆2，即，特征M可以在数字地图4中被确定并由此被识别。由于特征M连同传感器特定的检测信息、即相应的环境检测传感器1的传感器特定附加数据一起被存储，故静止物5及其特征M因此以传感器特定方式在数字地图4中被编码，从而可以直接从数字地图4中读取：应当在车辆2环境中由相应的环境检测传感器1识别哪些静止物5和哪些所属的相应特征M。
此外，在车外中央存储器单元6上的数字地图4被连续更新，其中，更新是依据由多个车辆2、7.1-7.n采集的且被传输给存储器单元6的静止物5的特征M来进行的。例如配备有可靠校准的且没有已知视野限制的环境检测传感器1的车辆2将由其环境检测传感器1所识别的静止物5的特征M传输给存储器单元6。
在此，根据环境检测传感器1的类型，在环境检测传感器1被设计为激光雷达传感器的情况下，作为静止物5的特征M在数字地图4中例如存储在距环境检测传感器1的规定距离处的静止物5的反射率，在环境检测传感器1被设计为雷达传感器的情况下例如存储静止物5的反射横截面，在环境检测传感器1被设计为摄像头的情况下存储静止物5的纹理。例如在环境检测传感器1被设计为激光雷达传感器的情况下，与相应车辆2、7.1-7.n的位置POS一起向存储器单元6传输的内容是在100米距离处的指示柱的反射率等于“XX流明”，或者在环境检测传感器1被设计为雷达传感器的情况下传输的内容是物体5的反射横截面等于“YY平方厘米”，或者在环境检测传感器1被设计为摄像头的情况下传输的内容是物体5有一定纹理。
此外，关于物体5的传感器特定附加数据(例如物体5的位置说明)被传输给存储器单元6，或许在存储器单元中被整合并且以配属于物体5的方式被存在“OEM特定覆盖层”中。
依据所传输的多个特征M还查明其可靠性有多高。仅当所传输的特征M与存储在数字地图4中的特征M不同且可靠性超过规定值时才进行数字地图4的更新。
对于每一车辆2、7.1-7.n，在这里是对于车辆2，现在可以针对规定的预期视野从车外中央存储器单元6调取数字地图4的地图数据D与静止物5的特征M，并将所测特征M与存储特征M进行上述比较，以确定环境检测传感器1的退化。
如果识别出所检查的相应环境检测传感器1的这种退化，则该系统、即车辆2且特别是用于执行车辆2自动驾驶的系统优选以适当行为做出反应，在此，驾驶自动化程度被降低。
因此，例如当被检查的相应环境检测传感器1的视野(即检测范围)缩小时，优选减小车辆2的最大速度。替代地或附加地，车辆2可以在这种错误情况下、即在识别到被检查的相应环境检测传感器1退化的情况下例如也被主动关停。在这种情况下，车辆2例如自动行驶到合适的位置，例如驶至车道边缘、路肩、紧急停车处或停车场，并停在那里。相应做法，即车辆2是否、以何种形式、以何种速度以及以多远距离特别是自动地继续行驶，尤其取决于所确定的相应环境检测传感器1的退化程度且取决于车辆2有多少环境检测传感器1以及哪些环境检测传感器1表现出这种退化。
针对被检查的相应环境检测传感器1的已知退化，作为车辆2的这种尤其自动反应的替代或补充，例如可以规定，远程操作员(该人员不在车辆2中或未在车辆2附近，而是远程访问车辆2、特别是车辆2的控制和/或调节装置)评估已通过该检查被确定退化的相应环境检测传感器1的当前性能，并且相应启动进一步步骤，例如降低车辆2的最大速度、改变车辆2的行车路线和/或尤其在合适的停放位置停放车辆2或发出相应要求。
也可能的是，在识别到至少一个环境检测传感器1退化时将驾驶任务移交给司机，使他可以继续驾驶车辆2。如果司机例如因自身受限而在规定时间内未接管驾驶任务，则使车辆2停止。在一个可能设计方案中规定，在车辆2停止之前先将车辆引导至车道边缘或路肩且随后使其停止。

Claims (10)

1.一种用于检查车辆(2)的至少一个环境检测传感器(1)的方法，其中，
-在数字地图(4)中确定该车辆(2)的位置，
-在该数字地图(4)中确定所存储的在该车辆(2)的环境中的静止物(5)的特征(M)，所述特征按照预期将由该环境检测传感器(1)来识别，
-用该环境检测传感器(1)检测该车辆(2)环境，并且
-如果该环境检测传感器(1)未识别出按预期待识别的特征(M)，或者如果由该环境检测传感器(1)实际识别的特征(M)与所述按预期待识别的特征(M)明显不同，则推断出该环境检测传感器(1)退化，
其特征在于，针对规定的预期视野，从车外的中央存储器单元(6)调取具有静止物(5)的所存储的特征(M)的该数字地图(4)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为所述静止物(5)的特征(M)，依据该环境检测传感器(1)的类型来评估：
-在距该环境检测传感器(1)规定距离处的静止物(5)的反射率，
-该静止物(5)的反射横截面，和/或
-该静止物(5)的纹理。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该数字地图(4)在车外的该中央存储器单元(6)上被连续更新。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，依据由多个车辆(2；7.1-7.n)所检测并被传输给该存储器单元(6)的、静止物(5)的特征(M)进行更新。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，依据多个所传输的特征(M)来查明其可靠性有多高。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所传输的特征(M)不同于存储于该数字地图(4)中的所述特征(M)且可靠性超过规定值时，该数字地图(4)被更新。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述特征(M)连同相应的环境检测传感器(1)的传感器特定附加数据一起被传输给该中央存储器单元(6)，并且与所属特征(M)一起被存储在该中央存储器单元(6)上。
8.一种车辆(2)的操作方法，该车辆被设计用于自动驾驶、尤其高度自动化驾驶或自主驾驶，其中，该车辆(2)的至少一个环境检测传感器(1)在根据前述权利要求中任一项所述的用于检查该环境检测传感器(1)的方法中被检查，并且在该环境检测传感器(1)出现退化的情况下降低驾驶自动化程度或者将驾驶任务移交给司机。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在司机未在规定时间段内接管驾驶任务的情况下，使该车辆(2)停止。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在司机未在规定时间段内接管驾驶任务的情况下，首先将该车辆(2)引导至车道边缘或路肩且随后使该车辆停止。
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