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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines Verkehrszeichens sowie ein entsprechend eingerichtetes elektronisches Steuergerät.
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Der Einsatz von Fahrerassistenzfunktionen in Fahrzeugen wird heutzutage immer häufiger. Fahrerassistenzfunktionen können einerseits den Fahrer bei der Fahraufgabe unterstützen (beispielsweise Anzeige des geltenden Geschwindigkeitslimits), andererseits zukünftig die Fahraufgabe auch vollständig übernehmen (automatisiertes Fahren). Beide Funktionsarten basieren auf genauen und aktuellen Kartendaten, die insbesondere über Mobilfunk im Fahrzeug empfangen werden können.
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Die digitalen Karten speichern Informationen über die Position und den Inhalt von Verkehrszeichen (insbesondere Verkehrsschildern), die wiederum notwendig für Fahrerassistenzfunktionen sind. Dabei ist die Genauigkeit und Aktualität der Informationen zu Verkehrsschildern für die Fahrerassistenzfunktionen von entscheidender Bedeutung. Nach aktuellem Stand der Technik werden diese ermittelt, indem die zugehörigen Verkehrszeichen durch mit Laserscanner- und Kamerasensorik ausgestattete Messfahrzeuge detektiert werden. Im Anschluss ist zudem eine Überprüfung und Bereinigung der Daten durch Mitarbeiter des Kartenherstellers erforderlich. Aufgrund des damit verbundenen Aufwands können diese Informationen nur in begrenztem Umfang aktuell gehalten werden. In der Folge sind in der Karte hinterlegte Informationen zu Verkehrszeichen, insbesondere Geschwindigkeitsbegrenzungen, teilweise nicht korrekt, oder bestehende Geschwindigkeitsbegrenzungen sind nicht in der Karte repräsentiert.
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Um trotzdem die geltenden und durch Verkehrszeichen bestimmten Verkehrsregeln in Fahrerassistenzfunktionen nutzen zu können wird in manchen Fahrzeugen neben den Kartendaten auch auf eine kamerabasierten Erkennung der Verkehrszeichen durch das Fahrzeug selbst zurückgegriffen. Hierbei ergeben sich wiederum zwei Einschränkungen: Zum Einen können über den unmittelbaren Sichtbereich der Kamera hinaus keine vorausliegenden Geschwindigkeitsbegrenzungen erkannt werden, da das Fahrzeug für die Erkennung das zugehörige Verkehrszeichen bereits gesehen haben muss.
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Andererseits kann nicht in jedem Fall zweifelsfrei entschieden werden, ob ein detektiertes Verkehrszeichen für den vom Fahrer gewählten Fahrweg Gültigkeit hat. Um ein Verkehrszeichen einem Fahrweg zuzuordnen muss gerade in dichten Verkehrsführungen wie in Kreuzungsbereichen oder auf Autobahnabfahrten die Position bis auf unter 2 bis 3 Meter genau bestimmt werden. Beispielhafte Situationen, in denen eine genaue Positionierung des Verkehrszeichens für eine korrekte Fahrspurzuordnung notwendig ist, sind:
- 1. Autobahnabfahrten, bei denen sich direkt nach der Gabelung links und rechts ein Verkehrsschild zur Geschwindigkeitsbeschränkung befindet. In diesem Fall wird das Verkehrsschild bei der Weiterfahrt auf der Autobahn ebenso detektiert, darf hierbei aber nicht dem entsprechenden Link zugeordnet werden.
- 2. Parallele Straßen. Ähnlich wie auch bei Autobahnabfahrten werden die Verkehrszeichen auf der benachbarten Fahrbahn durch den Sensor detektiert. Auch hierbei ist eine Zuordnung der Schildmeldungen nicht zu dem Fahrstreifen, auf dem sich das Fahrzeug befindet, sondern zu dem benachbarten Fahrstreifen erforderlich.
- 3. Verkehrsschilder, die sich direkt nach einer Kreuzung befinden, so dass sie von Rechtsabbiegern detektiert und gemeldet werden, wenn sie deren Kamerasichtbereich auf der linken Seite verlassen.
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Fahrzeuge sind heutzutage häufig mit Satellitennavigationssystemen wie GPS, Galileo oder GLONASS ausgestattet, die eine Positionierung des Fahrzeugs erlauben. Allerdings ist diese Positionierung meist mit einem Fehler von mehreren Metern oder mehreren zehn Metern behaftet. Diese Ungenauigkeit führt dazu, dass in dichten Verkehrsführungen die Position von Verkehrszeichen nicht korrekt erkannt und einer Fahrspur zugeordnet werden kann.
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Ebenso wie die Positionierung an sich ist auch die Bestimmung der Orientierung des Fahrzeugs, die für die Bestimmung der Position des Verkehrszeichen ebenfalls von Bedeutung ist, mit Fehlern behaftet. Die Ungenauigkeit der Orientierungsbestimmung hat gerade bei Abbiegevorgängen im Kreuzungsbereich Einfluss auf die Positionsbestimmung des Verkehrszeichens.
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Schließlich ist auch die Position des Verkehrszeichens durch die heutigen Kamerasysteme oft nicht vollständig genau bestimmbar. Beispielsweise kann manchmal nur das Verschwinden oder Erkennen von Verkehrszeichen erkannt werden, nicht aber die genaue Position des Verkehrszeichens in Bezug zum Fahrzeug. Selbst wenn die Position des Verkehrszeichens relativ zum Fahrzeug erkannt wird, kann diese Erkennung mit durch die Kamera induzierten systematischen Fehlern behaftet sein.
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Eine weitere Fehlerquelle ist der Zeitversatz zwischen der Positionsbestimmung des Fahrzeugs und der Erkennung des Verkehrszeichens.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Position eines Verkehrszeichens derart genau zu bestimmen, dass eine Zuordnung zu Fahrwegen auch in dichten Verkehrssituationen möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die elektronische Recheneinrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen bestimmt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines Verkehrszeichens, wobei Fahrzeuge mit Sensoren jeweils dazu eingerichtet sind, Verkehrszeichen zu erkennen, umfassend: Empfangen einer Vielzahl von Erkennungsmeldungen bezüglich Verkehrszeichen von Fahrzeugen über drahtlose Datenübertragung, wobei jede Erkennungsmeldung den Typ des erkannten Verkehrszeichens und eine Positionsangabe und insbesondere auch der Orientierung des Fahrzeugs umfasst; Bestimmen von Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktionen für die Erkennungsmeldungen; wobei die jeweilige Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktion eine Rechenvorschrift zur Ermittlung von Likelihood-Werten für Positionen des Verkehrsschildes bereitstellt; wobei die jeweilige Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktion von der in der Erkennungsmeldung umfassten Positionsangabe abhängt (also beispielsweise eine vorbestimmte LLH-Funktion gemäß der Positionsangabe positioniert wird), wobei die jeweilige Likelihood-Funktion von Eigenschaften der Sensoren abhängt, auf deren Messung die jeweilige Erkennungsmeldung basiert; Bestimmen der Position eines betrachteten Verkehrszeichens anhand von Erkennungsmeldungen; wobei das Bestimmen umfasst: Bilden einer Position-Likelihood-Funktion basierend auf einer Zusammenfassung der Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktionen; Ermitteln der Position des betrachteten Verkehrszeichens unter Berücksichtigung der Position-Likelihood-Funktion. Eine Erkennungsmeldung kann eine Erkennung eines Verkehrszeichens durch die Sensorik eines Fahrzeugs sein. Alternativ kann die Erkennungsmeldung auch die Zusammenfassung mehrerer Erkennungen desselben Verkehrszeichens durch verschiedene Fahrzeuge an ungefähr derselben Position oder in einem Positionsbereich sein. In der Alternative umfassen die Erkennungsmeldungen auch die Fahrtrichtung und bei der Zusammenfassung werden nur Erkennungsmeldungen zusammengefasst, deren umfasste Fahrtrichtung ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt. Das vorbestimmte Kriterium kann die Abweichung der Fahrtrichtungen der verschiedenen Erkennungsmeldungen unterhalb eines Schwellwerts sein, beispielsweise dürfen die Fahrtrichtungen sich um nicht mehr als 30° unterscheiden (+–15° von einer ausgewählten Fahrtrichtung). Die Bestimmung der Position des Verkehrszeichens kann in der Form geographischer Koordinaten oder aber bezogen auf Elemente der digitalen Karte vorgenommen werden, beispielswiese für Straßenabschnitte, sogenannte Links. Das Verfahren wird typischerweise auf einem Server ausgeführt. Die Positionsangabe berücksichtigt typischerweise eine Positionierung mittels Satellitennavigation wie GPS, GLONASS oder Galileo. Die Bestimmung der Position kann anhand des Maximums der Position-Likelihood-Funktion durchgeführt werden. Die Positionsangabe kann die Position des Fahrzeugs oder auch die durch die Kamera erkannte Position oder der Positionsbereich des erkannten Verkehrsschildes sein.
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Hierin wird also vorgeschlagen, die Messungen, insbesondere Detektionen von Verkehrsschildern mittels Fahrzeugkameras, eines Verkehrszeichens durch mehrere Fahrzeuge zu kombinieren, um die Position des Verkehrszeichens zu bestimmen. Als zusätzliche Information kann auch der Inhalt bzw. Typs des Verkehrszeichens (Geschwindigkeitsbegrenzung, Überholverbote, etc.) ermittelt werden. Durch die Verwendung von mehreren Erkennungen und entsprechenden Positionierungen der Fahrzeuge kann der der Satellitennavigation inhärente Fehler vermindert werden. Ebenso können durch die Verwendung mehrerer Messungen durch die Sensoren induzierte Fehler zumindest vermindert werden. Die Position des Verkehrszeichens kann mit hinreichender Genauigkeit bestimmt werden und korrekt einer Fahrspur zugeordnet werden.
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Die Basis für die Positionsermittlung stellt eine Likelihood-Funktion dar, die für jede Erkennungsmeldung gebildet wird. Eine Likelihood-Funktion hat die Eigenschaft, dass sie Likelihood-Werte bereitstellt, die ein Maß für die Wahrscheinlichkeit angeben, dass das erkannte Verkehrszeichen an einer Position befindet. In die Berechnung der Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktion gehen die Eigenschaften, insbesondere die Erkennungseigenschaften, des oder der Sensoren ein, die an der Positionsangabe und der Erkennung des Verkehrszeichens beteiligt sind. Die Sensoreigenschaften können einerseits Positionsfehler (Satellitennavigation) des Fahrzeugs, Fehler bei der Feststellung der Orientierung des Fahrzeugs und Fehler hinsichtlich der Ausdehnung des Bereiches betreffen, in dem Verkehrszeichen von dem Sensor erkannt werden können und die Erkennungsgenauigkeit. Diese Erkennungsungenauigkeiten werden in der Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktion widergespiegelt. Unter einer Likelihood-Funktion wird hier auch eine Log-Likelihood-Funktion verstanden, also der Logarithmus der eigentlichen Likelihood-Funktion.
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Mithilfe des vorgeschlagenen Verfahrens können Erkennungsmeldungen von mehreren Fahrzeugen bestmöglich durch die Bestimmung der Verkehrszeichenposition erklärt werden.
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In einer vorteilhaften Implementierung umfasst das Verfahren ferner: Zuordnen von empfangenen Erkennungsmeldungen zu Kandidatenpositionen von Verkehrszeichen nämlich möglichen Positionen des betrachteten Verkehrszeichens und von zumindest einem weiteren Verkehrszeichen; umfassend: Festlegen von Kandidatenpositionen der Verkehrszeichen; Zuordnen von Erkennungsmeldungen zu einem der festgelegten Kandidatenpositionen unter Berücksichtigung des Werts der Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktion an den Kandidatenpositionen; Wobei das Bestimmen der Position des betrachteten Verkehrszeichens anhand der dem betrachteten Verkehrszeichen zugeordneten Erkennungsmeldungen ausgeführt wird.
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In vielen Straßensituationen, wie Kreuzungen oder Autobahnabfahrten, werden von den verschiedenen Fahrzeugen nicht nur ein Verkehrszeichen, sondern verschiedene Verkehrszeichen erkannt und per Erkennungsmeldung mitgeteilt. Ein Problem, das sich in einer solchen Situation stellt, ist, dass die Zuordnung der Erkennungsmeldungen zu einem erkannten Schild häufig nicht auf einfache Art möglich ist. Häufig befinden sich an Kreuzungen in unterschiedliche Richtungen dasselbe Geschwindigkeitslimit, so dass eine Separierung der Erkennungsmeldungen anhand des Typs des Verkehrsschildes nicht möglich ist.
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Aus diesem Grund wird hier vorgeschlagen, zuerst die Erkennungsmeldungen den möglichen Positionen der Verkehrsschilder zuzuordnen (anhand der jeweiligen Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktion). Dann wird die Position des Verkehrsschildes erneut bestimmt und zwar basierend auf den zugordneten Erkennungsmeldungen.
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Es kann vorgesehen sein, das Verfahren iterativ auszuführen, d.h. dass die Schritte nach bzw. außer dem Empfang und der Bestimmung der Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktion wiederholt ausgeführt werden, wobei die vorhergehend bestimmte Position des betrachteten Verkehrszeichens als neue Kandidatenposition für das betrachtete Verkehrszeichen gewählt wird. Die Iteration kann so oft ausgeführt werden, bis sich die Kandidatenposition um weniger als einen vorbestimmten Betrag bzw. Schwellwert von der neu bestimmten Position des Verkehrszeichens unterscheidet. Mit anderen Worten: Bei der Iteration wird die bestimmte Position des Verkehrszeichens als neue Kandidatenposition verwendet, es wird erneut die Erkennungsmeldungen den Verkehrszeichen zugewiesen und erneut die Position des Verkehrszeichens bestimmt. Ebenso kann vorgesehen sein, auch für die anderen angenommenen Verkehrszeichen die Position anhand der zugewiesenen Erkennungsmeldungen zu bestimmen (auf dieselbe Art wie für das betrachtete Verkehrszeichen). Diese neue bestimmte Position wird dann jeweils als neue Kandidatenposition für die nächste Iteration verwendet. Wenn alle neu bestimmten Positionen weniger als ein vorbestimmter Schwellwert von der jeweiligen Kandidatenposition abweichen, wird die Iteration beendet. Sofern die Position mehrerer Verkehrszeichen gemeinsam bestimmt wird, kann von einer gebietsweisen Bestimmung der Verkehrszeichenposition gesprochen werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Positions-Likelihood-Funktion eine vorläufige Positions-Likelihood-Funktion, wobei das Bestimmen der Position ferner umfasst: Bereitstellen einer Heuristik-Likelihood-Funktion; wobei die Heuristik-Likelihood-Funktion eine Rechenvorschrift zur Ermittlung von Likelihood-Werten für Positionen des betrachteten Verkehrsschildes bereitstellt; wobei die Heuristik-Likelihood-Funktion abhängig vom verkehrsrelevanten Umfeld der Fahrzeugposition ist; Ermitteln einer Positions-Likelihood-Funktion basierend auf der vorläufigen Positions-Likelihood-Funktion und der Heuristik-Likelihood-Funktion. Die Heurisitik-Likelihood-Funktion (sowie die Parameter, von denen sie abhängt) kann aufgrund von durch menschliche Auswertung gewonnener Erkenntnisse vorbestimmt sein. Ebenso kann die Heuristik-Likelihood-Funktion anhand von tatsächlichen Positionen von Verkehrszeichen und einem maschinellen Lernen bestimmt werden. In jedem Fall ist während der Ausführung des Verfahrens die Auswertung durch eine elektronische Recheneinrichtung automatisiert.
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Um die Positionsbestimmung noch weiter zu verbessern, können Heuristiken verwendet werden. Diese Heuristiken werden in der Form von Likelihood-Funktionen mit der Positions-Likelihood-Funktion verrechnet und auf der resultierenden Gesamt-Likelihood-Funktion die Position des Verkehrsschildes bestimmt. Die Heuristiken ermöglichen die Berücksichtigung von erwarteten Positionen des Verkehrsschildes, beispielswiese am Fahrbahnrand und nicht direkt auf der Fahrbahn. Die Verwendung von Heuristiken ermöglicht eine möglichst plausible Bestimmung von Verkehrszeichenpositionen.
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Alternativ zu oben genannten vorteilhaften Weiterbildung können die Heuristiken auch auf die Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktion angewandt werden, wobei die Bestimmte Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktion eine vorläufige Erkennungsmeldung-Likelihood-Funktion ist: Bereitstellen einer Heuristik-Likelihood-Funktion; wobei die Heuristik-Likelihood-Funktion eine Rechenvorschrift zur Ermittlung von Likelihood-Werten für Positionen des betrachteten Verkehrsschildes bereitstellt; wobei die Heuristik-Likelihood-Funktion abhängig vom verkehrsrelevanten Umfeld der Fahrzeugposition, der vorläufigen Position oder der Positionsangabe ist; Ermitteln einer Positions-Likelihood-Funktion basierend auf der vorläufigen Positions-Likelihood-Funktion und der Heuristik-Likelihood-Funktion.
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Das verkehrsrelevante Umfeld kann durch eines oder mehrere der Folgenden bestimmt wird: der Anordnung des betrachteten Verkehrsschildes relativ zur Fahrbahn; zum Straßenverlauf, insbesondere zu Kurven; zu Baustellen, Mautanlagen oder anderen die Fahrbahn verändernden Strukturen; zu öffentlichen Gebäuden, insbesondere zu Schulen; dem Straßentyp, auf dem sich das Fahrzeug befindet; dem Typ und der Anordnung anderer Verkehrszeichen relativ zum betrachteten Verkehrszeichen.
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Das Verfahren kann ferner umfassen, die Position des betrachteten Verkehrszeichens und der weiteren Verkehrszeichen sowie den jeweiligen Typ an Fahrzeuge über drahtlose Datenübertragung zurückzumelden. Unter drahtloser Datenübertragung wird hier Mobilfunk wie GSM, UMTS, LTE, Nachfolgestandards, Wi-Fi oder andere Car2X Kommunikation verstanden. Ebenso kann vorgesehen sein, die Informationen zu den Verkehrszeichen in eine digitale Karte einzutragen.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Rechenvorrichtung mit Kommunikationsmitteln, die dazu eingerichtet ist, eines der oben dargestellten Verfahren auszuführen. Die elektronische Recheneinrichtung kann beispielsweise ein Server sein, der im sogenannten Backend verortet ist. Ferner können Fahrzeuge dazu eingerichtet sein, die Erkennungsmeldungen an den Server zu senden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt schematisch die Erkennung eines Verkehrszeichens durch ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Diagramm 3 zeigt eine beispielhafte Erkennungsmeldung-LLH-Funktion gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt schematisch die Erkennung eines Verkehrszeichens durch ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ein Fahrzeug 1 umfasst eine Kamerasensorik 2, die den Bereich 3 vor dem Fahrzeug aufnimmt. Ein Verkehrszeichen 4 wird von der Kamerasensorik 2 erfasst und der Typ des Verkehrszeichens 4 (Geschwindigkeitsbegrenzung 60 km/h) ausgegeben. Beim Austritt aus dem Erfassungsbereich wird dieses Ereignis gemeldet und auf welcher Seite der Austritt des Verkehrszeichens stattfand, hier auf der rechten Seite. Bezüglich der Position des Schildes 4 lässt sich aus der Meldung nur folgern, dass das Schild 4 entlang einer Position auf dem rechten Rand 5 des Erkennungsbereichs 3 liegen muss.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem ersten Schritt S1 werden Erkennungsmeldungen von Fahrzeugen an einem Server über Mobilfunk empfangen. Die Erkennungsmeldungen geben jeweils die Position des Fahrzeugs (ungefähr) zum Erkennungszeitpunkt, die Orientierung des Fahrzeugs (über einen digitalen Kompass festgestellt), den Typ des erkannten Verkehrszeichens und an welchem Rand (rechts oder links) das Verkehrszeichen den Erkennungsbereich verlassen hat, an. Zukünftig mit verbesserten Kamerasystemen kann auch direkt die bestimmte Position des Verkehrszeichens anstelle der Position des Fahrzeugs, der Randangabe und der Orientierung ausgegeben werden, sofern die Kamerasysteme dann dazu eingerichtet sind, die Position relativ zum Fahrzeug zu bestimmen. Die absolute Position des Verkehrszeichens wird dann über die absolute Fahrzeugposition, die relative Position des Zeichens zum Fahrzeug und die Orientierung des Fahrzeugs errechnet.
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Für jede empfangene Erkennungsmeldung wird daraufhin im Schritt S2 die Log-Likelihood-Funktion (LLH-Funktion) bestimmt. Diese Funktion berücksichtigt die Erkennungseigenschaften der Fahrzeugsensorik (typische Fehler von GPS, Kamera und Orientierungssensor). Diagramm 3 zeigt eine typische vorläufige Erkennungsmeldung-LLH-Funktion ohne Berücksichtigung von Heuristiken, wobei sich die Kameraposition an der Stelle x = 0 und y = 0 befindet. Der zu Diagramm 3 gehörige Kamerasensor meldet lediglich den Austritt eines erkannten Verkehrszeichens und an welchem Rand er ausgetreten ist. Im Beispiel des Diagramms 3 ist das Verkehrszeichen am rechten Rand ausgetreten. Die LLH für eine Verkehrszeichenposition ist allerdings nicht auf den Austrittsrand beschränkt, sondern ausgeweitet, weil die Erkennung des Verkehrszeichens, die Positionierung des Fahrzeugs und die Orientierungsbestimmung Fehler einführen (Ungenauigkeiten).
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Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass die meldenden Fahrzeuge alle über dasselbe Kamerasystem verfügen, das über dieselben Erkennungseigenschaften verfügt. Aus diesem Grund wird die vorläufige Erkennungs-LLH-Funktion für jede Erkennungsmeldung gleich bestimmt. Falls die Sensoreigenschaften unterschiedlich sind, können für jeden Sensortyp andere vorläufige Erkennungsmeldung-LLH-Funktionen verwendet werden. Die vorläufigen Erkennungsmeldung-LLH-Funktionen können (in einer Tabelle) vorgespeichert sein oder durch eine geschlossene Formel (abschnittsweise) vorgegeben sein.
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Um die Erkennungsmeldung-LLH-Funktionen zu errechnen werden ferner Heuristiken berücksichtigt. Diese werden in der Form von Heuristik-LLH-Funktionen angewandt. Um die Erkennungsmeldung-LLH-Funktion zu errechnen werden die vorläufige Erkennungsmeldung-LLH-Funktion und die Heuristik-LLH-Funktion addiert. Die Heuristik-LLH-Funktion kann beispielsweise für einen Straßenrand höherer LLH-Werte vorsehen, als für die Fahrbahnmitte. Auf diese Weise findet eine Plausibilisierung der LLH-Werte der vorläufigen Erkennungsmeldung-LLH-Funktion statt.
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Um die Positionen der Verkehrszeichen zu bestimmen wird im Folgenden in ein iteratives Optimierungsverfahren (bzw. Suchverfahren) eingestiegen, in dem nacheinander Kandidatenpositionen für Verkehrszeichen getestet und verbessert werden (gezieltes Ausprobieren von Verkehrszeichenpositionen). Im ersten Schritt des Iterationsverfahrens (Schritt 3 in 2) werden die Kandidatenpositionen festgesetzt (und auch die Anzahl der Verkehrsschilder). Bei der ersten Iteration können beispielsweise an den Straßenrändern gleichmäßig verteilte Kandidatenpositionen angenommen werden. In nachfolgenden Schritten werden die in der vorhergehenden Iteration bestimmten Positionen für die Verkehrszeichen verwendet.
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Im zweiten Schritt des Iterationsverfahrens (Schritt S4 in 2) werden die Erkennungsmeldungen und ihre zugehörigen Erkennungsmeldung-LLH-Funktionen zu den Verkehrszeichen bzw. deren Kandidatenpositionen zugeordnet. Dies kann derart geschehen, dass für jede Erkennungsmeldung überprüft wird, welchen Wert ihre Erkennungsmeldung-LLH-Funktion an den einzelnen Kandidatenpositionen aufweist. Die Erkennungsmeldung wird derjenigen Kandidatenposition zugewiesen, an deren Stelle die Erkennungsmeldung-LLH-Funktion den größten Wert hat.
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Im Anschluss daran wird im dritten Iterationsschritt (Schritt S5 in 2) aus den Erkennungsmeldungs-LLH-Funktionen, die einem Verkehrszeichen bzw. der Kandidatenposition zugeordnet sind, eine gemeinsame LLH errechnet, die Positions-LLH-Funktionen. Dazu wird der Mittelwert über alle einer Kandidatenposition zugeordneten Erkennungsmeldung-LLH-Funktionen gebildet. Für jede Kandidatenposition wird so eine Positions-LLH-Funktion erzeugt. In manchen Implementierungen wird der Mittelwert mit einem Faktor Alpha multipliziert.
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In einer alternativen Ausgestaltung werden die Heuristiken nicht in Schritt S2 berücksichtigt, sondern erst in Schritt S5. Dazu wird auf das Ergebnis die Verrechnung der Erkennungsmeldung-LLH-Funktionen die Heuristik-LLH-Funktion angewandt (addiert).
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Die Verkehrszeichenpositionen werden dann auf die Positionen bestimmt, an der die Positions-LLH-Funktionen jeweils ihr Maximum erreichen. Je höher die LLH-Funktion ist, desto plausibler ist eine Verkehrszeichenposition an der entsprechenden Stelle. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Funktion im Bereich um das Maximum zumindest LLH-Werte aufweisen muss, die über einem Schwellwert liegen oder über als ein bestimmter Prozentsatz des Maximums liegen.
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Falls die bestimmten Positionen jeweils weniger als eine Schwellwertentfernung von ihrer Kandidatenposition entfernt liegt, wird die Iteration bzw. Optimierung abgebrochen und die bestimmten Verkehrszeichenpositionen ausgegeben. Falls dies nicht der Fall ist werden die bestimmten Verkehrszeichen als Kandidatenpositionen in der nächsten Iteration verwendet.
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Heuristiken, die in die Bestimmung einer Heuristik-LLH-Funktion Eingang finden können sind:
- 1. Schilder befinden sich typischerweise am linken oder rechten Fahrbahnrand, auf Autobahnen oft auch direkt über dem zugehörigen Link (bspw. bei Schilderbrücken),
- 2. Schilder am rechten Fahrbahnrand sind je nach Region mehr oder weniger plausibel als Schilder am linken Fahrbahnrand,
- 3. Auf Autobahnen ist es deutlich plausibler, Schilder auf beiden Seiten der Fahrbahn anzutreffen, als lediglich auf einer der beiden Seiten,
- 4. Schilder, deren Abstand in Fahrtrichtung einen gewissen Mindestabstand unterschreitet, sind deutlich weniger plausibel als andere, es sei denn, es handelt sich hierbei um unterschiedliche Schildwerte, so dass diese zu einem einzigen Kandidaten für ein Wechselverkehrszeichen zusammengefasst werden können,
- 5. Abgesehen von Wechselverkehrszeichen sind in sich konsistente Geschwindigkeitslimits (gleicher oder ähnlicher Schildwert bei Schildkandidaten auf dem gleichen oder auf aufeinanderfolgenden Links) deutlich plausibler als andere,
- 6. Auf Autobahnabfahrten sind Geschwindigkeitsbegrenzungen bzw. entsprechende Schilder deutlich plausibler als auf der Autobahn selbst,
- 7. Auf der Autobahn sind Geschwindigkeitsbegrenzungen besonders plausibel, wenn an der jeweiligen Position die Existenz einer Baustelle, Mautanlage o.ä. bekannt ist,
- 8. Geschwindigkeitsbegrenzungen direkt nach Autobahnauffahrten oder nach Kreuzungen sind besonders plausibel, während entsprechende Schilder direkt vor Kreuzungen oder im Kreuzungsinnenbereich (im Umkreis von 5 Metern vom Schnittpunkt von mindestens 3 Links in der digitalen Karte) deutlich weniger plausibel sind,
- 9. Geschwindigkeitsbegrenzungen gelten oft für beide Fahrtrichtungen, d.h. entsprechende Schilder sind dort besonders plausibel, wo auf der Gegenfahrbahn die gleiche Geschwindigkeitsbegrenzung gilt,
- 10. daraus abgeleitet ergibt sich eine sogar noch höhere Plausibilität von Schildern an Stellen, bei denen eine entsprechende Geschwindigkeitsbegrenzung auf der Gegenfahrbahn aufgehoben wird,
- 11. besonders plausibel sind Geschwindigkeitsbegrenzungen darüber hinaus vor Kurven, Schulen und auf Nebenstraßen, insbesondere in der Nähe von 30er-Zonen.
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Bei der Erstellung der Heuristik-LLH-Funktion werden somit das erkannte oder über eine digitale Karte bekannte Umfeld berücksichtigt. Die Heuristik-LLH-Funktion kann als Übereinanderlegung einzelner für die einzelnen Heuristiken gespeicherten LLH-Funktionen erfolgen. Bei der Verwendung von Abständen zwischen Verkehrsschildern kann die LLH-Funktion gestreckt oder anderweitig angepasst werden.
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Durch Anwendung des Verfahrens können hochaktuelle Informationen zu geltenden Geschwindigkeitsbegrenzungen innerhalb eines Gebiets gewonnen werden. Dadurch können folgende Vorteile erzielt bzw. folgende Fahrerassistenzfunktionen realisiert werden:
- 1. Verbesserung der Zuverlässigkeit der angezeigten Geschwindigkeitsbegrenzung. Komfortgewinn durch Vorhersage demnächst geltender Geschwindigkeitsbegrenzungen.
- 2. Warnung des Fahrers vor Überschreitung des geltenden Geschwindigkeitslimits um einen definierten Betrag (visuell, auditiv oder per Bremsruck). Hinweise an den Fahrer, dass es aufgrund einer demnächst geltenden niedrigeren Geschwindigkeitsbegrenzung sinnvoll wäre, jetzt schon zu verzögern, bzw. gar nicht erst zu beschleunigen.
- 3. Automatisches Aktualisieren der Setzgeschwindigkeit von automatisierten Fahrfunktionen, beispielsweise Tempomat oder Autopilot. Realisierung einer vorausschauenden Fahrstrategie unter Berücksichtigung kommender Geschwindigkeitsbegrenzungen.
- 4. Verbesserung der Navigation durch exaktere Schätzung der benötigten Fahrzeit auf Basis geltender Geschwindigkeitsbegrenzungen.
- 5. Verbesserung der Eigenlokalisation und somit der Navigation durch Nutzung bekannter Schildpositionen als Landmarken für die Positionsbestimmung.
