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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Bewegungsmodells eines verletzlichen Verkehrsteilnehmers.
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Fahrerassistenz und Sicherheitssysteme in Fahrzeugen verwenden häufig zur Prädiktion dynamische Modelle von beteiligten Verkehrsteilnehmern. Das kann dazu führen, dass stehende Verkehrsteilnehmer gegebenenfalls nicht bei der Prädiktion berücksichtigt werden.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, einerseits ein Verfahren und andererseits eine Vorrichtung zu schaffen, das beziehungsweise die dazu beiträgt, dass ein präzises Bewegungsmodell eines verletzlichen Verkehrsteilnehmers ermittelt wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus einerseits durch ein Verfahren und andererseits durch eine korrespondierende Vorrichtung zum Ermitteln eines Bewegungsmodells eines verletzlichen Verkehrsteilnehmers. Es wird ermittelt, insbesondere anhand einer Umfelderkennung, ob sich ein verletzlicher Verkehrsteilnehmer in einer Umgebung eines Fahrzeugs befindet. Falls ermittelt wurde, dass sich ein verletzlicher Verkehrsteilnehmer in der Umgebung des Fahrzeugs befindet, wird die Position des verletzlichen Verkehrsteilnehmers ermittelt. Es werden Bewegungseinflusskenngrößen ermittelt, die repräsentativ sind für eine vorgegebene Situation und/oder eine vorgegebene Vorrichtung und/oder einen vorgegebenen signifikanten Punkt, die einen Einfluss auf eine Bewegung des detektierten verletzlichen Verkehrsteilnehmers haben können. Abhängig von den ermittelten Bewegungseinflusskenngrößen und der ermittelten Position des verletzlichen Verkehrsteilnehmers wird das Bewegungsmodell des verletzlichen Verkehrsteilnehmers ermittelt, mittels dessen eine prädizierte Position des verletzlichen Verkehrsteilnehmers ermittelbar ist.
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In einer möglichen Implementierung werden die Bewegungseinflusskenngrößen insbesondere anhand einer Umfelderkennung durch das Fahrzeug ermittelt. Durch die Umfelderkennung werden Objekte im Umfeld des Fahrzeugs erkannt, wobei den Objekten bestimmte Verhaltensweisen des verletzlichen Verkehrsteilnehmers zugeordnet sind. Die Position des verletzlichen Verkehrsteilnehmers in Relation zu den Objekten wird mit einer möglichen Verhaltensweise des verletzlichen Verkehrsteilnehmers in Verbindung gebracht. Die Verhaltensweisen können von der Position des verletzlichen Verkehrsteilnehmers in Relation zum Objekt abhängen. Befindet sich der verletzliche Verkehrsteilnehmer beispielsweise auf der einer Bushaltestelle gegenüberliegenden Straßenseite besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass der verletzliche Verkehrsteilnehmer die Straße überquert um zur Bushaltestelle zu gelangen. Diese Verhaltensweise kann durch einen Bewegungsvektor und eine Wahrscheinlichkeit, dass sich der verletzliche Verkehrsteilnehmer entsprechend dem Bewegungsvektor bewegt, ausgedrückt werden. Bewegungsvektor und zugeordnete Wahrscheinlichkeit bilden dann die Bewegungseinflusskenngröße.
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Verletzliche Verkehrsteilnehmer bedeuten in diesem Zusammenhang nicht- oder leichtmotorisierte Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise Fußgänger, Skateboardfahrer, Fahrradfahrer, Elektrofahrradfahrer, Pedelecfahrer und Ähnliche. Der verletzliche Verkehrsteilnehmer kann beispielsweise mittels Fahrzeugsensorik ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass der verletzliche Verkehrsteilnehmer einen Sender, beispielsweise in seinem Mobiltelefon und/oder in der Kleidung und/oder in anderen mitgeführten Gegenständen und/oder Geräten trägt, wie beispielsweise einen Biosensoriksender, und das Fahrzeug einen korrespondierenden Empfänger aufweist, mittels dem der verletzliche Verkehrsteilnehmer detektiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass der verletzliche Verkehrsteilnehmer via Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation von einem anderen Fahrzeug detektiert wird. Die Bewegungseinflusskenngrößen können beispielsweise mittels geeigneter Fahrzeugsensorik ermittelt werden und/oder aus bereitgestellten Daten beispielsweise einer Navigationseinrichtung und/oder eines Servers und/oder eines weiteren Fahrzeugs.
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Auf diese Weise ist es einfach möglich, nach einer Detektierung eines verletzlichen Verkehrsteilnehmers, ermittelte Bewegungseinflusskenngrößen bei der Ermittlung des Bewegungsmodells zu berücksichtigen. So kann beispielsweise für stehende und/oder sich bewegende verletzliche Verkehrsteilnehmer ein Bewegungsmodell ermittelt werden. So kann ein präzises Bewegungsmodell für verletzliche Verkehrsteilnehmer ermittelt werden, mittels dessen eine prädizierte Position des verletzlichen Verkehrsteilnehmers ermittelbar ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine physische Ausrichtung des verletzlichen Verkehrsteilnehmers ermittelt und das Bewegungsmodell zusätzlich abhängig von der ermittelten physischen Ausrichtung ermittelt. Mit der physischen Ausrichtung ist in diesem Zusammenhang die Ausrichtung des verletzlichen Verkehrsteilnehmers in der Umgebung des Fahrzeugs, beziehungsweise die Ausrichtung in der Welt gemeint. So kann beispielsweise die körperliche Ausrichtung von Beinen eines Fußgängers ein Indiz dafür sein, in welche Richtung er sich bewegen will und/oder die Ausrichtung des Gesichts ein Indiz dafür sein, in welche Richtung er sich bewegen will. Bei einem Fahrradfahrer kann beispielsweise die Ausrichtung des Vorderrades im Bezug zu dem Hinterrad ein Indiz dafür sein, in welche Richtung sich der Verkehrsteilnehmer bewegen will. Die physischen Ausrichtungen können somit gegebenenfalls dazu genutzt werden, ein sehr präzises Bewegungsmodell zu ermitteln. Die physische Ausrichtung kann hierbei beispielsweise mittels geeigneter Fahrzeugsensorik, wie zum Beispiel mittels einer Kamera und/oder einer Stereokamera und/oder mittels Lasersensorik ermittelt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden Bewegungen des verletzlichen Verkehrsteilnehmers ermittelt und das Bewegungsmodell zusätzlich abhängig von den ermittelten Bewegungen ermittelt. Derartige Bewegungen können beispielsweise Wechsel der Kopfrichtung sein, die beispielsweise ein Indiz für eine Straßenüberquerung sein können. Alternativ oder zusätzlich können auch Bewegungsabläufe, wie Schritt oder Stopp im Wechsel, ein Indiz für eine präzise Ermittlung des Bewegungsmodells sein. Die Bewegungen können somit gegebenenfalls dazu genutzt werden, ein sehr präzises Bewegungsmodell zu ermitteln. Die Bewegungen können hierbei beispielsweise mittels geeigneter Fahrzeugsensorik, wie zum Beispiel mittels einer Kamera ermittelt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden historische Bewegungsdaten des verletzlichen Verkehrsteilnehmers bereitgestellt und das Bewegungsmodell wird zusätzlich abhängig von den historischen Bewegungsdaten ermittelt. Die historischen Bewegungsdaten können beispielsweise ältere ermittelte Bewegungsmodelle des verletzlichen Verkehrsteilnehmers und/oder ältere erfasste Bewegungen des verletzlichen Verkehrsteilnehmers und/oder ältere ermittelte Bewegungsmodelle und/oder ältere erfasste Bewegungen eines anderen verletzlichen Verkehrsteilnehmers an dem gleichen Ort sein. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Überquerungsverhalten einer Straße eines verletzlichen Verkehrsteilnehmers gegebenenfalls abhängig von Uhrzeit und/oder Datum bei der Ermittlung des Bewegungsmodells berücksichtigt werden. Durch die Berücksichtigung der historischen Bewegungsdaten kann somit gegebenenfalls ein sehr präzises Bewegungsmodell ermittelt werden.
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Es ist somit möglich durch zusätzliche Informationen zum verletzlichen Verkehrsteilnehmer selbst, insbesondere der physischen Ausrichtung, der Bewegung und/oder historischer Bewegungsdaten des verletzlichen Verkehrsteilnehmers, das Bewegungsmodell zu verbessern. Dies kann insbesondere durch die Bestätigung oder Widerlegung von Annahmen geschehen, auf denen die Ermittlung der Bewegungseinflusskenngrößen beruhen. Auch ist es möglich, dass die Bewegungseinflusskenngrößen basierend auf den Informationen angepasst werden. Im obigen Beispiel zur Bushaltestelle kann dies bedeuten, dass die Wahrscheinlichkeit, die dem Bewegungsvektor zugeordnet ist, angepasst wird, abhängig davon, ob die zusätzlichen Informationen darauf hindeuten, dass der verletzliche Verkehrsteilnehmer die Straße überqueren wird oder nicht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden Kalenderdaten des verletzlichen Verkehrsteilnehmers bereitgestellt und das Bewegungsmodell wird zusätzlich abhängig von den Kalenderdaten ermittelt. Derartige Kalenderdaten können beispielsweise von einem Smartphone des verletzlichen Verkehrsteilnehmers und/oder von einem Server bereitgestellt werden. Sie können beispielsweise Informationen zu Terminen des verletzlichen Verkehrsteilnehmers aufweisen. Auf diese Weise kann gegebenenfalls durch die Berücksichtigung von Kalenderdaten das Bewegungsmodell sehr präzise ermittelt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Bewegungseinflusskenngrößen abhängig von Kartendaten einer digitalen Karte ermittelt. Aus Kartendaten einer digitalen Karte können beispielsweise auf einfache Weise Kreuzungen und/oder Fußgängerüberwege und/oder Bushaltestellen und ähnliche Situationen und/oder Vorrichtungen und/oder signifikante Punkte ermittelt werden, die einen Einfluss auf eine Bewegung des verletzlichen Verkehrsteilnehmers haben können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Bewegungseinflusskenngrößen abhängig von einem Messsignal mindestens eines Umgebungssensors ermittelt. Derartige Umgebungssensoren können beispielsweise Kameras und/oder Ultraschallsensoren und/oder ähnliche Sensoren sein, mittels derer auf einfache Weise Situationen und/oder Vorrichtungen und/oder signifikante Punkte ermittelt werden können, die einen Einfluss auf eine Bewegung des verletzlichen Verkehrsteilnehmers haben können, wie beispielsweise parkende Autos, Busse und/oder andere Verkehrsteilnehmer und dergleichen.
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Die Erfindung beruht auch auf folgenden Überlegungen:
Fahrerassistenz und Sicherheitsfunktionen verwenden zur Prädiktion einer Situation und Berechnung eines Kollisionsrisikos vor allem dynamische Modelle der beteiligten Verkehrsteilnehmer. Wesentliche Daten, die in die Modelle einfließen, sind Position, Geschwindigkeit und Orientierung.
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Die Prädiktion einer Situation allein auf der Basis dynamischer Modelle unterschätzt die Kritikalität einer Situation, in welcher ein verletzlicher Verkehrsteilnehmer steht, und somit im dynamischen Modell Geschwindigkeit v = 0 besitzt, jedoch die Absicht besitzt, sich in Bewegung zu setzen.
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Zumeist wird in dem Falle zusätzlich die Annahme gleichmäßiger Bewegung getroffen (d. h. Beschleunigung = 0). Dies tritt beispielsweise auf, wenn Personen die Absicht haben, hinter Bussen an Haltestellen oder zwischen parkenden Fahrzeugen die Straße zu überqueren. Dabei stehen die Personen zuerst und überqueren dann die Straße.
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Somit ist die Benutzung von Umfeld-, Lokalisierungs-, Inertialsensorik an Fahrzeugen oder Verkehrsteilnehmern, Kommunikationssystemen, digitalen Karten, Biosensorik und weiteren elektronischen Systemen und zur Erkennung von Situationen vorteilhaft, die verletzliche Verkehrsteilnehmer zum Stehen zwingen.
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Auf die Absicht zur Straßenüberquerung kann geschlossen werden:
- a) aus dem Verhalten des verletzlichen Verkehrsteilnehmers, beispielsweise:
– Zuwendung zur Straße
– Gesichtserkennung in hochauflösender Kamerasensorik mit nachfolgender Kopfrichtungserkennung
– Wechsel der Kopfrichtung zur Beobachtung der Verkehrs
– Bewegungsabläufe, wie Schritt und Stopp im Wechsel
– Vorderrad eines Fahrrads
- b) aus dem Kontext von anderen statischen oder dynamischen Objekten, beispielsweise:
– Bus an Haltestelle
– Parkende Fahrzeuge
– Ladezonen
– Ampelphasen
– Fußgängerübergang
- c) aus dem zeitlichen Kontext, beispielsweise:
– Busfahrplan
– Überquerungsverhalten einer Person wochentags- und tageszeitabhängig täglich zur gleichen Uhrzeit
– Anlieferzeiten in Ladenstraßen
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Der Vorteil besteht darin, basierend auf einer Anreicherung von dynamischen Modellen um Verhaltensmodelle und Berücksichtigung des Kontextes, zu einer verbesserten Situationsvorhersage zu gelangen oder in bisher nicht adressierbaren Situationen überhaupt erst Sicherheitsfunktionen zu ermöglichen.
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Dies kann folgendermaßen verwendet werden:
- – Zum Schutz von Personen, die vor und hinter Bussen die Straße überqueren wollen
- – Zum Schutz von Personen, die zwischen parkenden Fahrzeugen die Straße überqueren wollen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Fahrzeug und
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2 ein Ablaufdiagramm.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1. Das Fahrzeug 1 weist beispielsweise mindestens eine Kamera KAM auf. Die mindestens eine Kamera KAM ist beispielsweise an der Front des Fahrzeugs 1 und/oder an einem der Seitenspiegel des Fahrzeugs 1 angeordnet. Das Fahrzeug 1 weist außerdem eine Steuervorrichtung SV auf.
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Die Steuervorrichtung SV weist eine Recheneinheit, einen Daten- und Programmspeicher sowie mindestens eine Schnittstelle auf. Mittels der Schnittstelle ist die Steuervorrichtung SV beispielsweise mit der Kamera KAM signaltechnisch gekoppelt zum Empfangen von Bilddaten der Kamera KAM. Die Steuervorrichtung SV ist beispielsweise zusätzlich mit weiteren Umgebungssensoren und/oder anderen Fahrzeugsensoren gekoppelt zum Empfangen von Daten. Des Weiteren kann die Steuervorrichtung SV auch mit einem Server und/oder mit einer Navigationseinrichtung und/oder mit anderen Fahrzeugen gekoppelt sein zum Senden und Empfangen von Daten.
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Des Weiteren zeigt 1 einen verletzlichen Verkehrsteilnehmer VV. Derartige verletzliche Verkehrsteilnehmer VV sind beispielsweise nicht- oder leichtmotorisierte Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise Fußgänger, Skateboardfahrer, Fahrradfahrer, E-Bike-Fahrer, Pedelecfahrer und Ähnliche. Der verletzliche Verkehrsteilnehmer VV weist beispielsweise einen Sender SE auf, beispielsweise in einem Smartphone und/oder in seiner Kleidung. Der Sender SE sendet beispielsweise ein Signal, das von einem Empfänger E empfangen werden kann, den das Fahrzeug 1 aufweist. Die Steuervorrichtung SV ist beispielsweise zusätzlich mit dem Empfänger E signaltechnisch gekoppelt, der das Signal des Senders SE empfängt, zum Senden und Empfangen von Daten.
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Die Steuervorrichtung SV kann auch als Vorrichtung zum Ermitteln eines Bewegungsmodells eines verletzlichen Verkehrsteilnehmers bezeichnet werden.
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Zum Ermitteln eines Bewegungsmodells BM des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV ist in dem Daten- und Programmspeicher der Steuervorrichtung SV bevorzugt zumindest ein Programm abgespeichert. Das Programm ist im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms der 2 näher erläutert.
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Das Programm, dass in der Steuervorrichtung SV abgearbeitet wird, wird in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden können.
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In einem Schritt S2 wird ermittelt, ob sich ein verletzlicher Verkehrsteilnehmer VV in einer Umgebung des Fahrzeugs 1 befindet. Der verletzliche Verkehrsteilnehmer VV kann beispielsweise mittels der Kamera KAM des Fahrzeugs 1 und/oder mittels anderer Sensorik des Fahrzeugs 1 detektiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der verletzliche Verkehrsteilnehmer VV mittels des Senders SE detektiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der verletzliche Verkehrsteilnehmer VV auch via Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation von einem anderen Fahrzeug detektiert werden. Wird ermittelt, dass sich kein verletzlicher Verkehrsteilnehmer VV in der Umgebung des Fahrzeugs 1 befindet, so wird das Programm in einem Schritt S17 fortgesetzt. Wird ermittelt, dass sich ein verletzlicher Verkehrsteilnehmer VV in der Umgebung des Fahrzeugs 1 befindet, so wird das Programm in einem Schritt S3 fortgesetzt.
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In dem Schritt S3 wird die Position POS des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV ermittelt. Die Position POS kann beispielsweise in Bezug zum Fahrzeug 1 und/oder in Bezug zur Welt ermittelt werden. Die Position POS kann beispielsweise mittels der gleichen Methode ermittelt werden, mittels der der verletzliche Verkehrsteilnehmer VV detektiert wurde.
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In einem Schritt S4 werden Bewegungseinflusskenngrößen BEK ermittelt, die repräsentativ sind für eine vorgegebene Situation und/oder eine vorgegebene Vorrichtung und/oder einen vorgegebenen signifikanten Punkt, die einen Einfluss auf eine Bewegung des detektierten verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV haben können. Derartige Situationen, Vorrichtungen und/oder Punkte sind beispielsweise ob eine Bushaltestelle in der Umgebung ist und/oder ob ein Bus an der Bushaltestelle ist und/oder ein Busfahrplan eines Busses und/oder ob parkende Fahrzeuge in der Umgebung sind und/oder ob eine Ladezone in der Umgebung ist und/oder ob eine Ampel in der Umgebung ist und/oder ob eine Ampel auf rot oder auf grün geschaltet ist und/oder ob ein Fußgängerübergang in der Nähe ist und/oder ob eine einzelne Person abseits von einer Gruppe von Personen positioniert ist. Bei der Ermittlung der Bewegungseinflusskenngrößen BEK kann gegebenenfalls zusätzlich die Uhrzeit und/oder das Datum berücksichtigt werden. Die Bewegungseinflusskenngrößen BEK können beispielsweise mittels eines Messsignals eines Umgebungssensors wie beispielsweise mittels Bilddaten der Kamera KAM und/oder anderer Fahrzeugsensorik des Fahrzeugs 1 ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können sie abhängig von Kartendaten einer digitalen Karte ermittelt werden, die beispielsweise von einer Navigationseinrichtung bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können sie auch abhängig von weiteren Daten, die beispielsweise von einem Server und/oder einem anderen Fahrzeug mittels Funkverbindung bereitgestellt werden, ermittelt werden.
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In einem Schritt S7 wird eine physische Ausrichtung PA des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV ermittelt. Die physische Ausrichtung PA ist beispielsweise die Ausrichtung des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV in Bezug zur Welt. Beispielsweise wird eine Ausrichtung der Beine des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV ermittelt und/oder eine Ausrichtung des Gesichts und/oder eine Ausrichtung eines Vorderrads eines Fahrrads in Bezug zu einem Hinterrad des Fahrrads.
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In einem optionalen Schritt S9 werden Bewegungen BE des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV ermittelt. Derartige Bewegungen BE können beispielsweise mittels der Kamera KAM des Fahrzeugs 1 und/oder mittels anderer geeigneter Sensoren des Fahrzeugs 1 ermittelt werden. Derartige Bewegungen BE sind beispielsweise Wechsel der Kopfrichtung und/oder Bewegungsabläufe wie Schritt und Stopp im Wechsel.
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In einem optionalen Schritt S11 werden historische Bewegungsdaten HD des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV bereitgestellt. Derartige historische Bewegungsdaten HD sind beispielsweise ältere ermittelte Bewegungsmodelle BM und/oder ältere detektierte Bewegungen des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV. Derartige historische Bewegungsdaten HD können beispielsweise von einem Server mittels drahtloser Funkverbindung und/oder von einem Datenspeicher des Fahrzeugs 1 und/oder von dem Datenspeicher der Steuervorrichtung SV bereitgestellt werden.
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In einem optionalen Schritt S13 werden Kalenderdaten KD des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV bereitgestellt. Die Kalenderdaten KD werden beispielsweise mittels drahtloser Funkverbindung von einem Smartphone des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV und/oder von einem Server bereitgestellt. Derartige Kalenderdaten KD weisen beispielsweise Termine des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV auf.
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In einem Schritt S15 wird das Bewegungsmodell BM ermittelt. Das Bewegungsmodell BM wird abhängig von der ermittelten Position POS und abhängig von den ermittelten Bewegungseinflusskenngrößen BEK ermittelt. Zusätzlich kann das Bewegungsmodell BM abhängig von den ermittelten Bewegungen BE des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV und/oder abhängig von den historischen Bewegungsdaten HD und/oder abhängig von den Kalenderdaten KD ermittelt werden.
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Mittels des Bewegungsmodells BM ist eine prädizierte Position des verletzlichen Verkehrsteilnehmers VV ermittelbar.
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In dem Schritt S17 wird das Programm beendet und kann gegebenenfalls wieder in dem Schritt S1 gestartet werden.
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Mittels des Bewegungsmodells BM kann so beispielsweise eine prädizierte Position gegebenenfalls mit einer zugeordneten Wahrscheinlichkeit ermittelt werden. So kann mittels des Bewegungsmodells BM beispielsweise ermittelt werden wo sich der verletzte Verkehrsteilnehmer VV zu einem vorgegebenen zukünftigen Zeitpunkt mit welcher Wahrscheinlichkeit befindet. Dies kann beispielsweise für Sicherheitsfunktionen des Fahrzeugs 1 genutzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- BE
- Bewegungen
- BEK
- Bewegungseinflusskenngrößen
- BM
- Bewegungsmodell
- E
- Empfänger
- HD
- historische Bewegungsdaten
- KAM
- Kamera
- KD
- Kalenderdaten
- PA
- physische Ausrichtung
- POS
- Position
- VV
- verletzlicher Verkehrsteilnehmer
- SE
- Sender
- SV
- Steuervorrichtung
