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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Fehldetektionen eines zumindest einen Sensor zum Erfassen von Objekten und wenigstens eine dem Sensor zugeordnete Signalverarbeitungseinheit aufweisenden Sensorsystems eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist die Signalverarbeitungseinheit dazu ausgebildet, wenigstens ein von dem zugeordneten Sensor bereitgestelltes Signal zu empfangen und zu verarbeiten, um dadurch eine Objekterkennung durchzuführen.
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Die
DE 10 2015 005 961 A1 offenbart ein Verfahren zum Überwachen des Messsignals eines Sensors aus einem Sensorverbund mit mindestens zwei Sensoren, welche einen sich zumindest teilweise überlappenden Messraum aufweisen, und welche mit unterschiedlichen physikalischen Messprinzipien dasselbe Zielobjekt erfassen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Kreuzvergleich der Messsignale der einzelnen Sensoren des Sensorverbunds vorgenommen wird, wobei die Mittelwerte der Abweichungen der Messsignale zueinander erfasst werden, und wobei bei einer dauerhaften Abweichung der Mittelwerte von Null auf eine relative Dekalibrierung eines der Sensoren geschlossen wird. Die bevorzugte Verwendung liegt im Bereich der Umfelderfassung zum autonomen Fahren.
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Werden Sensoren zur Umfelderfassung, insbesondere beim autonomen Fahren, verwendet, ist es besonders wichtig, insbesondere hinsichtlich der Verkehrssicherheit, dass die Sensoren möglichst zuverlässig arbeiten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Sensor eines Kraftfahrzeugs so betrieben werden kann, dass ein möglichst sicherer Betrieb des Fahrzeugs möglich ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen gegeben.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Bestimmung von Fehldetektionen eines zumindest einen Sensor zum Erfassen von Objekten und wenigstens eine dem Sensor zugeordnete Signalverarbeitungseinheit aufweisende Sensorsystem eines Kraftfahrzeugs möglich. Dazu ist die Signalverarbeitungseinheit in der Lage, wenigstens ein von dem zugeordneten Sensor bereitgestelltes Signal zu empfangen und zu verarbeiten, um dadurch eine Objekterkennung durchführen zu können. Unter Objekterkennung kann beispielsweise insbesondere eine Klassifizierung von einem Objekt verstanden werden.
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Um das Sensorsystem nun besonders vorteilhaft zu betreiben, insbesondere derart, dass ein besonders sicherer Betrieb des Kraftfahrzeugs realisierbar ist, umfasst das Verfahren mehrere im Folgenden beschriebene Schritte: Ein Schritt des Verfahrens ist eine Beobachtung von wenigstens einem von dem Kraftfahrzeug unterschiedlichen Verkehrsteilnehmer in der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch ein Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs. Dabei ist die Umgebung insbesondere eine von dem Kraftfahrzeug befahrenen Fahrbahn und das Fahrerassistenzsystems kann mehrere Sensoren umfassen. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens findet eine Auswahl eines von dem beobachteten Verkehrsteilnehmer befahrenen Bereichs der Umgebung, insbesondere der Fahrbahn, statt. In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird, wenn das Signal wenigstens ein in dem Bereich erfasstes Objekt charakterisiert, bestimmt, dass die Erfassung des Objekts ein Falsch-positiv-Ereignis und dadurch eine Fehldetektion ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird eine Falsch-positiv-Rate (FP-Rate) der Signalverarbeitungseinheit in Abhängigkeit von der Bestimmung des Falsch-positiv-Ereignisses ermittelt, insbesondere geschätzt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Sensorsystem wenigstens einen zweiten Sensor und wenigstens eine dem zweiten Sensor zugeordnete zweite Signalverarbeitungseinheit auf. Die zweite Signalverarbeitungseinheit ist dazu ausgebildet, ein von dem zweiten Sensor bereitgestelltes Signal zu empfangen und zu verarbeiten. Dabei wird die Falsch-positiv-Rate durch einen Abgleich, insbesondere einen Vergleich, eines ersten Resultats wenigstens einer durch die erste Signalverarbeitungseinheit durchgeführten ersten Objekterkennung mit wenigstens einem zweiten Resultat wenigstens einer durch die zweite Signalverarbeitungseinheit durchgeführten zweiten Objekterkennung ermittelt, insbesondere geschätzt.
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Mit anderen Worten werden bei dem Verfahren zur Bestimmung von Fehldetektionen mehrere Sensoren, insbesondere Umgebungssensoren, beispielsweise von beziehungsweise in einem Fahrerassistenzsystem und/oder einem autonomen Fahrzeug, insbesondere während einer Fahrt des Fahrzeugs, verwendet. Dabei werden redundante Messungen, insbesondere Messsignale, beziehungsweise Objekterkennungen beziehungsweise Klassifizierungen, ausgewertet, wobei die Messung jedes einzelnen Sensors beziehungsweise Umgebungssensors mit den Messungen aller anderen Sensoren abgeglichen wird. Fehldetektionen können als sogenannte Geisterobjekte aufgefasst werden, das heißt es erfolgt eine Objekterkennung eines Objekts durch die Signalverarbeitungseinrichtung, obwohl in der Umgebung des Fahrzeugs kein entsprechendes Objekt vorhanden ist. Tritt solch ein Ereignis ein, ist das ein sogenanntes Falsch-positiv-Ereignis, welches zu einer sogenannten Falsch-positiv-Rate der Objekterkennung beziehungsweise Klassifizierung beiträgt, welche auch als Falsch-positiv-Rate des Sensors beziehungsweise der Signalverarbeitungseinheit bezeichnet werden kann. Erfindungsgemäß werden Geisterobjekten bestimmt, das heißt Fehldetektionen erkannt, indem vorausfahrende Fahrzeuge detektiert beziehungsweise beobachtet und/oder nachverfolgt werden. Dabei wird insbesondere die Fahrbahnoberfläche beziehungsweise der Streckenabschnitt, welche beziehungsweise welcher unmittelbar davor von dem anderen Verkehrsteilnehmer befahrenen beziehungsweise überfahrenen wurde, als beobachteter Bereich durch die Signalverarbeitungseinheit und/oder das Fahrerassistenzsystem ausgewertet. Dadurch lassen sich Geisterobjekte beziehungsweise Fehldetektionen auf zuverlässige Weise identifizieren.
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Der Erfindung liegt folgender Hintergrund zu Grunde: Ein Sensor beziehungsweise die ihm zugeordnete Signalverarbeitungseinheit dient der Erkennung beziehungsweise Anzeige von Objekten, beispielsweise anderen Fahrzeugen, welche sich im Erfassungsbereich des Sensors befinden. Bei einem Einsatz von Sensoren für Fahrerassistenzsysteme im Automobilbau werden zumeist mehrere Sensoren auf Basis unterschiedlicher physikalischer Prinzipien – zum Beispiel Kamera, Radar und Lidar – eingesetzt, um eine hinreichende Genauigkeit bezüglich der Position und Größe von erkannten Objekten zu erzielen. Ein wichtiges Gütekriterium für die Qualität des Sensors ist die sogenannte Falsch-positiv-Rate (im englischen false-positiv-rate kurz FP-Rate).
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Die Falsch-positiv-Rate gibt an, wie häufig der Sensor ein Objekt zu erkennen glaubt beziehungsweise detektiert, welches in Wirklichkeit nicht existiert. Der Sensor beziehungsweise die Signalverarbeitungseinheit zeigt fälschlicherweise eine positive Detektion an. Häufig werden diese Objekte als Geisterobjekte bezeichnet. Geisterobjekte können kritische Fahrsituationen verursachen, wenn zum Beispiel das Fahrerassistenzsystem eine Notbremsung und/oder eine Ausweichaktion als Reaktion auf das Geisterobjekt ausführt. Um diese Situationen zu vermeiden wird eine sehr niedrige Falsch-positiv-Rate des jeweiligen Sensors gefordert. Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn die Messungen mehrerer redundanter Sensoren in einer sogenannten Sensorfunktion zusammengeführt werden.
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Die Falsch-positiv-Raten der einzelnen Sensoren werden beispielsweise während eines Entwicklungszyklus des jeweiligen Sensors getestet. Dazu werden hochgenaue Referenzmessungen, sogenannte „Ground Truth”-Messungen, mit den Messungen des Sensors verglichen und Geisterobjekte identifiziert. Bisher konnten die Falsch-positiv-Raten im Betrieb des Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, nicht überprüft werden, da die Referenzmessungen mit einer hochgenauen Referenzmesstechnik im regulären Fahrzeugbetrieb nicht verfügbar sind. Insbesondere Einflüsse auf die Falsch-positiv-Raten der jeweiligen Sensoren durch schwankende Qualität beispielsweise bei der Produktion, die sogenannte Bauteilstreuung und/oder Verschleiß und/oder Witterungseinflüsse sind dadurch im Betrieb nicht erkennbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Schätzung der Falsch-positiv-Raten aller beteiligten Sensoren des Sensorsystems, insbesondere eines Multisensorsystem, ohne die Verwendung von „Ground Truth”-Messungen. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere durch die Möglichkeit aus, es im regulären Betrieb des Fahrzeugs anzuwenden. Das Verfahren ist durch die Anwendung im Fahrzeug, insbesondere für Fahrerassistenzsysteme motiviert, aber in seiner Anwendung auf beliebige Multisensorsystem übertragbar.
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Um die Falsch-positiv-Rate eines Sensors zu schätzen und dadurch die Bestimmung einer Fehldetektion durchzuführen, kann beispielsweise eine angezeigte Sensormessung gegen eine unabhängige Messung geprüft werden. Im mathematischen Sinne entspricht die Falsch-positiv-Rate eines Sensors einer bedingten Wahrscheinlichkeit: FP-Rate = P(P|N). Wobei P angibt, dass ein Sensor ein Objekt positiv erkannt hat und N anzeigt, dass dieses Objekt tatsächlich nicht existiert.
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Bei Komponententests wird die Variable N in der Regel durch sogenannte „Ground Truth”-Messungen mithilfe der hochgenauen Referenzmesstechnik ermittelt. Im regulären Fahrzeugbetrieb sind diese Messungen nicht verfügbar und die Bestimmung von N muss anderweitig erfolgen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist beispielsweise eine Abschätzung beziehungsweise Schätzung von N ohne Referenzmesstechnik möglich. Mittels des geschätzten N kann die Falsch-positiv-Rate des Sensors ausgerechnet werden.
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Ein Teil des Verfahrens basiert darauf, die redundant verfügbaren Sensoren am Fahrzeug zu nutzen. Durch einen gegenseitigen Vergleich der Messungen für verschiedene Sensoren, kann die Detektion eines Geisterobjekts erkannt werden. Dazu muss einer der Sensoren ein Objekt an einem Ort X detektiert haben, während die anderen Sensoren an diesem Ort X kein Objekt erkennen. Das Fahrzeug weist beispielsweise eine Anzahl n Sensoren auf, welche mit S1 bis Sn bezeichnet werden. Des Weiteren zeigt S1(X) = 1 an, dass Sensor 1 am Ort X ein Objekt detektiert hat. Entsprechend zeigt Si(X) = 0 an, dass Sensor i am Ort X kein Objekt detektiert hat. Mit dieser Definition kann die Falsch-positiv-Rate des Sensors 1 abgeschätzt werden: P(S1(X) = 1 | S2(X) = 0 ∧ ... ∧ Sn(X) = 0). Bei diesem Vorgehen wird N dadurch abgeschätzt, dass alle übrigen Sensoren (außer S1) erkannt beziehungsweise bestimmt haben, dass sich am Ort X kein Objekt befindet. Das heißt die anderen Sensoren haben am Ort X kein Objekt erkennen können. Der Verbund aus den mehreren Sensoren übernimmt beziehungsweise erweitert dabei die Aufgabe der Referenzmesstechnik des Komponententest. Dieses Vorgehen muss kontinuierlich für jede Messung für jeden Sensor stattfinden, das heißt jeder Sensor und/oder Signalverarbeitungseinheit wird mit den Messungen der anderen n – 1 Sensoren abgeglichen. Um nun Geisterobjekte beziehungsweise Fehldetektionen besonders vorteilhaft erkennen zu können muss beachtet werden, dass mehrere Sensoren gleichzeitig eine zu hohe Falsch-positiv-Rate aufweisen beziehungsweise aufweisen können. In diesem Fall, kann es unter Umständen dazu kommen, dass sich Geisterobjekte von verschiedenen Sensoren gegenseitig bestätigen und somit unentdeckt bleiben. Diesem Umstand kann beim Einsatz in Fahrassistenzsystemen durch Beobachtung des umgebenen Verkehrs entgegengewirkt werden. Dazu werden Fahrzeuge in einem Blickfeld der Sensoren ausgewählt und die von ihnen überfahrene Fläche auf der Straße verfolgt. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, Geisterobjekte nur beziehungsweise insbesondere in den Flächen zu überprüfen, die vor kurzem (beispielsweise ein bis zwei Sekunden) vom vorausfahrenden Verkehr überfahren wurden. Dabei kann argumentiert werden, dass sich in der Fläche, insbesondere in dem Streckenabschnitt, welche gerade von einem vorausfahrenden Fahrzeug überfahren wurde, kein Objekt beziehungsweise Objekte befinden kann beziehungsweise können.
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Misst beispielsweise der erste Sensor als einziger der Sensoren am Ort X ein Objekt, wurde der Ort aber gerade erst vom vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer überquert, wird die Messung des ersten Sensors als Geisterobjekt beziehungsweise Fehldetektion eingestuft. Das Verfahren lässt sich so beliebig auf den gesamten von den Sensoren erfassten Bereich erweitern, insbesondere dem Verkehr auf dem Nachbarspuren inklusive Gegenverkehr.
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Das erfindungsgemäße Verfahren soll zukünftig in Fahrerassistenzsystemen dazu benutzt werden, ständig die Falsch-positiv-Rate der verbauten Sensoren zu überwachen. Falls vorgegebene Grenzwerte für Falsch-positiv-Raten der Sensoren verletzt werden kann beispielsweise eine entspannte Systemreaktion stattfinden. Dies kann beispielsweise das Anzeigen einer Warnung oder das Abschalten einer Fahrfunktion beinhalten. Weitere Anwendungsziele für die Nutzung des Verfahrens, insbesondere in einem Offlinemodus, sind eine Steigerung der Leistungsfähigkeit der Sensoren und der Detektionsalgorithmen anhand von großen Datenbasen ohne vorheriges Labeln und Überprüfen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Draufsicht eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt wird.
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Die einzige Fig. zeigt einen Ausschnitt eines Streckenabschnitts 10 einer dreispurigen Straße 12. Im Folgenden wird anhand der Fig. ein Verfahren zur Bestimmung von Fehldetektionen einer einem Sensor 16 zugeordneten Signalverarbeitungseinheit 18 eines Kraftfahrzeugs 22 beschrieben. Die Signalverarbeitungseinheit 18, welche dem Sensor 16 zugeordnet ist, ist mit diesem zusammen Teil eines Sensorsystems 20, beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem 28, des Kraftfahrzeugs 22 und dient dem Erfassen von Objekten anhand des durch den Sensor 16, insbesondere Umgebungssensor, bereitgestellten wenigsten einen Signals beziehungsweise Messsignals. Dazu ist die Signalverarbeitungseinheit 18 so ausgebildet, dass diese das wenigstens eine von dem Sensor 16 bereitgestelltes Signal empfangen und verarbeiten kann, um damit eine Objekterkennung durchführen zu können beziehungsweise durchzuführen.
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In einem Schritt des Verfahrens wird ein von dem Kraftfahrzeug 22 unterschiedlicher Verkehrsteilnehmer 24 in der Umgebung 26 des Kraftfahrzeugs 22 durch ein Fahrerassistenzsystem 28, welches beispielsweise das Sensorsystem 20 umfassen kann, des Kraftfahrzeugs 22 beobachtet. In einem weiteren Schritt wird ein von dem Verkehrsteilnehmer 24, insbesondere soeben, durchfahrener beziehungsweise befahrener Bereich 30 der Umgebung 26 ausgewählt.
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Im Verfahren wird nun, wenn das Signal des Sensors 16 von der Signalverarbeitungseinheit 18 derart interpretiert beziehungsweise verarbeitet wird, dass in dem Bereich 30 ein Objekt 14 bestimmt beziehungsweise erfasst wird, diese Erfassung des Objekts 14 als Falsch-positiv-Ereignis und dadurch als Fehldetektion zurückgewiesen. Die Wahrscheinlichkeit, dass das erkannte Objekt 14 tatsächlich in dem Bereich 30 anzutreffen ist, ist aufgrund der Tatsache, dass dort kurz zuvor (beispielsweise ein bis zwei Sekunden) noch der Verkehrsteilnehmer 24 war, verschwindend gering. Daher lässt sich mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit sagen, dass das erkannte Objekt 14 ein Geistobjekt ist. Diese Feststellung lässt sich für eine Kontrolle beziehungsweise Bestimmung einer, insbesondere aktuellen, Falsch-positiv-Rate benutzen. Die Falsch-positiv-Rate gibt an, wie häufig ein Sensor ein Ereignis, wie beispielweise die Erfassung beziehungsweise Erkennung eines Objekts, detektiert, obwohl das Ereignis in Wirklichkeit gar nicht eingetreten ist. Die Falsch-positiv-Rate ist somit ein Maß für eine Häufigkeit von Fehlalarmen beziehungsweise Fehldetektionen beziehungsweise Falsch-positiv-Ereignissen.
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Vorteilhafterweise wird die Falsch-positiv-Rate der Signalverarbeitungseinheit 18 in Abhängigkeit von der Bestimmung des Falsch-positiv-Ereignisses ermittelt, insbesondere geschätzt. Durch das Verfahren kann wenigstens ein Teil der Falsch-positiv-Ereignisse mit besonders großer Sicherheit bestimmt werden, sodass die Falsch-positiv-Rate besonders gut abgeschätzt werden kann.
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Darüber hinaus weist das Sensorsystem 20 vorteilhafterweise wenigstens einen zweiten Sensor 32 und wenigstens eine dem zweiten Sensor zugeordnete zweite Signalverarbeitungseinheit 34 auf, welche dazu ausgebildet ist, wenigstens ein von dem zweiten Sensor 32 bereitgestelltes Signal zu empfangen und zu verarbeiten. Die Falsch-positiv-Rate wird durch einen Abgleich, insbesondere einen Kreuzvergleich, eines ersten Resultats wenigstens einer durch die erste Signalverarbeitungseinheit 18 durchgeführten ersten Objekterkennung mit wenigstens einem zweiten Resultat wenigstens einer durch die zweite Signalverarbeitungseinheit 34 durchgeführten zweiten Objekterkennung ermittelt, insbesondere geschätzt. Durch den Kreuzvergleich ist eine besonders gute Abschätzung beziehungsweise Bestimmung der Falsch-positiv-Rate möglich.
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Vorteilhafterweise wird, insbesondere in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs, wenigstens ein Warnsignal ausgegeben, wenn ein Wert der Falsch-positiv-Rate einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet. Das Warnsignal kann beispielsweise akustisch und/oder optisch, insbesondere durch eine Warnleuchte 36, erfolgen beziehungsweise übermittelt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Streckenabschnitt
- 12
- Straße
- 14
- Objekt
- 16
- Sensor
- 18
- Signalverarbeitungseinheit
- 20
- Sensorsystem
- 22
- Kraftfahrzeug
- 24
- Verkehrsteilnehmer
- 26
- Umgebung
- 28
- Fahrerassistenzsystem
- 30
- Bereich
- 32
- Sensor
- 34
- Signalverarbeitungseinheit
- 36
- Warnleuchte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015005961 A1 [0002]
