DE102017220243B3 - METHOD AND DEVICE FOR DETECTING A BLOCKING OF A RADAR DEVICE, DRIVER ASSISTANCE SYSTEM AND VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Blockierung einer Radarvorrichtung (5) basierend auf einem Radarbild (10a), das basierend auf durch die Radarvorrichtung (5) erfassten Radardaten erhalten wird, wobei das Radarbild (10a) eine Mehrzahl von Pixeln aufweist, wobei den Pixeln wenigstens ein Attribut zugeordnet ist und wobei bei jedem Zyklus folgende Schritt ausgeführt werden: Vorhersagen (S1) eines Vorhersage-Radarbildes (10b) unter Verwendung des Radarbildes (10a) des vorherigen Zyklus; Erfassen (S2) neuer Radardaten durch die Radarvorrichtung (5); Zuordnen (S3) von Messdatenclustern zu den entsprechenden Pixeln des Radarbildes (10a) basierend auf den erfassten neuen Radardaten; Erzeugen (S4) eines aktualisierten Radarbildes (10b) durch Aktualisieren der Attribute der Pixel des Radarbildes (10a) basierend auf dem Messdatencluster, der dem jeweiligen Pixel zugeordnet ist; Vergleichen (S5) des Vorhersage-Radarbildes mit dem aktualisierten Radarbild (10b); und Erkennen (S6), ob eine Blockierung der Radarvorrichtung (5) aufgetreten ist, basierend auf dem Vergleich des Vorhersage-Radarbildes und des aktualisierten Radarbildes (10b). The invention relates to a method for detecting a blockage of a radar device (5) based on a radar image (10a), which is obtained based on radar data acquired by the radar device (5), wherein the radar image (10a) has a plurality of pixels, wherein the Pixels are assigned at least one attribute and wherein at each cycle the following steps are performed: predicting (S1) a prediction radar image (10b) using the radar image (10a) of the previous cycle; Detecting (S2) new radar data by the radar device (5); Assigning (S3) measurement data clusters to the corresponding pixels of the radar image (10a) based on the acquired new radar data; Generating (S4) an updated radar image (10b) by updating the attributes of the pixels of the radar image (10a) based on the measurement data cluster associated with the respective pixel; Comparing (S5) the prediction radar image with the updated radar image (10b); and detecting (S6) whether a blockage of the radar device (5) has occurred based on the comparison of the prediction radar image and the updated radar image (10b).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen einer Blockierung einer Radarvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug.The invention relates to a method and a device for detecting a blockage of a radar device, a driver assistance system for a vehicle and a vehicle.
Moderne Fahrzeuge umfassen typischerweise mehrere Radarvorrichtungen zum Gewinnen von Informationen über das Umfeld des Fahrzeugs. Die Radarvorrichtungen sind um das Fahrzeug herum bodennah angeordnet und sind aufgewirbeltem Staub, Matsch, Nebel, Eis und Schnee ausgesetzt. Dementsprechend stellt eine Blockierung der Radarvorrichtung ein ernstes Problem dar, da sie zu einer verminderten Qualität der durch die Radarvorrichtung erfassten Radardaten führt. Die Blockierung kann rasch erfolgen, beispielsweise bedingt durch Matsch. Es sind jedoch auch langsame Veränderungen möglich, beispielsweise aufgrund eines langsam gefrierenden Wasserfilms auf der Radarvorrichtüng.Modern vehicles typically include multiple radar devices for obtaining information about the environment of the vehicle. The radar devices are located close to the ground around the vehicle and are exposed to whirled up dust, mud, fog, ice and snow. Accordingly, a blockage of the radar device poses a serious problem because it results in a reduced quality of the radar data acquired by the radar device. The blocking can be done quickly, for example due to slush. However, slow changes are possible as well, for example due to a slowly freezing water film on the radar device.
Dementsprechend ist es von großer Wichtigkeit, Änderungen und Anomalien so früh wie möglich zu erkennen, um auf fehlerhaften Radardaten basierende falsche Vorhersagen zu vermeiden.Accordingly, it is very important to detect changes and anomalies as early as possible in order to avoid false predictions based on erroneous radar data.
Typischerweise werden Anomalien unter Verwendung von drei Kriterien erkannt: Reichweite, Zeitüberschreitung und Objektverlust.Typically, anomalies are detected using three criteria: range, timeout, and object loss.
Ein Verfahren zum Erkennen einer Blockierung ist aus dem Dokument
Das Dokument
Die statistikbasierte Erkennung von Anomalien ist allgemein schwierig. Beispielsweise wird das Radarbild möglicherweise nicht immer in einer Gaußschen Verteilung dargestellt Dementsprechend funktioniert eine auf Mittelwerten oder Varianzen basierende Anomalieerkennung allgemein nur für niedrigdimensionale Datenströme. Möglicherweise mangelt es an einer klaren Grenze zwischen anormalen Daten und Radardaten mit ausreichender Qualität, die außergewöhnliche Umgebungen betreffen. Eine Anomalieerkennung basierend auf einer Zeitüberschreitung ist beispielsweise schwierig, wenn das Fahrzeug auf einer Straße ohne Verkehr und ohne Randstreifen fährt. Wenn sich eine Wasser- oder Schneeschicht auf der Straße befindet, gibt es fast keine Reflexionen und das System kann irrtümlich eine Blockierung melden.Statistics-based detection of anomalies is generally difficult. For example, the radar image may not always be displayed in a Gaussian distribution. Accordingly, anomaly detection based on means or variances generally only works for low-dimensional data streams. There may be a lack of clear boundaries between abnormal data and radar data of sufficient quality that affect exceptional environments. For example, an abnormality detection based on a time-out is difficult when the vehicle is running on a road with no traffic and no edge trim. If there is a layer of water or snow on the road, there are almost no reflections and the system may erroneously report a stall.
Darüber hinaus können unterschiedliche Attribute eines Radarbildes allgemein miteinander korrelieren, was durch Berechnen von Mittelwerten für jedes Attribut separat verloren geht.In addition, different attributes of a radar image may generally correlate with each other, which is separately lost by calculating averages for each attribute.
Die Bestimmung von Anomalien basierend auf Histogrammmittelwerten und Tiefpassfiltern, wie sie üblicherweise für die Reichweitekriterien erfolgt, kann versehentlich entscheidende Informationen eliminieren. Ein Nachverfolgen von Objekten kann Objekte über mehrere Zyklen am Leben erhalten, auch wenn das Radar das Objekt verloren hat. Darüber hinaus kann eine Reaktion auf eine plötzliche Änderung zu langsam und begrenzt sein. Aus Sicherheitsgründen sollte jedoch eine plötzliche Blockierung, beispielsweise durch Matsch vom Straßenrand, unverzüglich erkannt werden. Langsame Reaktionszeiten können zu Fehlerkennungen und falschen Entscheidungen eines Fahrerassistenzsystems führen.Determining anomalies based on histogram averages and low pass filters, as is commonly done for range criteria, can inadvertently eliminate crucial information. Tracking objects can keep objects alive for several cycles, even if the radar has lost the object. In addition, a response to a sudden change may be too slow and limited. For safety reasons, however, a sudden blockage, for example due to mud from the roadside, should be detected immediately. Slow reaction times can lead to misrecognition and wrong decisions of a driver assistance system.
Angesichts des Vorstehenden ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorgehensweise zum frühestmöglichen Erkennen einer Radarblockierung bereitzustellen.In view of the foregoing, it is therefore an object of the present invention to provide an approach for detecting radar blocking as early as possible.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Erkennen einer Blockierung einer Radarvorrichtung basierend auf einem Radarbild, wie in Anspruch 1 angegeben, bereitgestellt. Die Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Erkennen einer Blockierung einer Radarvorrichtung basierend auf einem Radarbild, wie in Anspruch 13 angegeben, bereit. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, wie in Anspruch 14 angegeben, und ein Fahrzeug, wie in Anspruch 15 angegeben.According to the invention, a method is provided for detecting a blockage of a radar device based on a radar image, as specified in
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die Erfindung daher ein Verfahren zum Erkennen einer Blockierung der Radarvorrichtung basierend auf einem Radarbild bereit. Das Radarbild umfasst eine Mehrzahl von Pixeln, wobei den Pixeln wenigstens ein Attribut zugeordnet ist. Bei jedem Zyklus wird unter Verwendung des Radarbildes des vorherigen Zyklus ein Vorhersage-Radarbild vorhergesagt. Ferner werden durch die Radarvorrichtung neue Radardaten erfasst. Basierend auf den erfassten neuen Radardaten werden den entsprechenden Pixeln des Radarbildes Messdatencluster zugeordnet. Es wird ein aktualisiertes Radarbild erzeugt, indem basierend auf dem Messdatencluster, der dem jeweiligen Pixel zugeordnet ist, die Attribute der Pixel des Radarbildes aktualisiert werden. Das Vorhersage-Radarbild wird mit dem aktualisierten Radarbild verglichen, und basierend auf dem Vergleich des Vorhersage-Radarbildes und des aktualisierten Radarbildes wird erkannt, ob eine Blockierung der Radarvorrichtung aufgetreten ist.According to a first aspect, therefore, the invention provides a method for detecting a blockage of the radar device based on a radar image. The radar image comprises a plurality of pixels, wherein the pixels are assigned at least one attribute. At each cycle, a predictive radar image is predicted using the radar image from the previous cycle. Furthermore, the radar device detects new radar data. Based on the acquired new radar data, measurement data clusters are assigned to the corresponding pixels of the radar image. An updated radar image is generated by updating the attributes of the pixels of the radar image based on the measurement data cluster associated with the respective pixel. The prediction radar image is compared with the updated radar image, and based on the comparison of the prediction radar image and the updated radar image, it is detected whether a jam of the radar device has occurred.
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Erkennen einer Blockierung einer Radarvorrichtung basierend auf dem Radarbild bereit. Das Radarbild weist eine Mehrzahl von Pixeln auf, wobei den Pixeln wenigstens ein Attribut zugeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst eine Recheneinheit, die dazu ausgelegt ist, bei jedem Zyklus mehrere Schritte auszuführen. Konkret sagt die Recheneinheit unter Verwendung des Radarbildes des vorherigen Zyklus ein Vorhersage-Radarbild vorher, empfängt durch die Radarvorrichtung erfasste neue Radardaten und ordnet basierend auf den erfassten neuen Radardaten den entsprechenden Pixeln des Radarbildes Messdatencluster zu. Die Recheneinheit erzeugt ferner ein aktualisiertes Radarbild, indem sie basierend auf dem Messdatencluster, der dem jeweiligen Pixel zugeordnet ist, die Attribute der Pixel des Radarbildes aktualisiert. Die Recheneinheit vergleicht das Vorhersage-Radarbild mit dem aktualisierten Radarbild. Die Recheneinheit erkennt basierend auf dem Vergleich des Vorhersage-Radarbildes und des aktualisierten Radarbildes, ob eine Blockierung der Radarvorrichtung aufgetreten ist. According to a second aspect, the invention provides a device for detecting a blockage of a radar device based on the radar image. The radar image has a plurality of pixels, wherein the pixels are assigned at least one attribute. The device includes a computing unit that is configured to perform multiple steps each cycle. Specifically, using the radar image of the previous cycle, the arithmetic unit predicts a prediction radar image, receives new radar data detected by the radar device, and assigns measurement data clusters to the corresponding pixels of the radar image based on the acquired new radar data. The computing unit also generates an updated radar image by updating the attributes of the pixels of the radar image based on the measurement data cluster associated with the respective pixel. The arithmetic unit compares the prediction radar image with the updated radar image. The arithmetic unit detects whether a blockage of the radar device has occurred based on the comparison of the prediction radar image and the updated radar image.
Gemäß einem dritten Aspekt stellt die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug bereit, das eine Radarvorrichtung, die zum Erzeugen von Radardaten ausgelegt ist, und eine Vorrichtung zum Erkennen einer Blockierung der Radarvorrichtung basierend auf den Radardaten umfasst.According to a third aspect, the invention provides a driver assistance system for a vehicle comprising a radar device adapted to generate radar data and a device for detecting a blockage of the radar device based on the radar data.
Gemäß einem vierten Aspekt stellt die Erfindung ein Fahrzeug bereit, das ein Fahrerassistenzsystem umfasst.According to a fourth aspect, the invention provides a vehicle comprising a driver assistance system.
Verschiedene bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Various preferred features of the invention are set forth in the dependent claims.
Gemessene Radardaten werden kontinuierlich kombiniert, um eine Art „Film“ der Umgebung des Fahrzeugs zu erzeugen. Die Umgebung des Fahrzeugs muss sich gemäß den Gesetzen der Physik ändern, d. h. an den Grenzen können neue Objekte auftauchen, und im Umfeld des Fahrzeugs können langsame Veränderungen eintreten. Wenn in dem Film eine Anomalie erkannt wird, entspricht die Änderung nicht den erwarteten Gesetzen und es wird eine Blockierung erkannt. Um zu definieren, was es bedeutet, dass der kontinuierliche Datenfluss oder Datenstrom den erwarteten Gesetzen genügt, d. h. sich natürlich ändert, ist ein Vergleichsobjekt erforderlich. Dieses Vergleichsobjekt wird durch Bereitstellen eines Vorhersage-Radarbildes basierend auf der Historie der gemessenen Radardaten bereitgestellt. Der Unterschied zwischen dem Vorhersage-Radarbild und dem aktualisierten Radarbild sollte klein sein, d. h. nur angemessenen Abweichungen entsprechen.Measured radar data is continuously combined to create a kind of "film" of the environment of the vehicle. The environment of the vehicle must change according to the laws of physics, i. H. new objects can emerge at the borders, and slow changes can occur around the vehicle. If an anomaly is detected in the movie, the change does not match the expected laws and blocking is detected. To define what it means that the continuous data flow or data stream meets the expected laws, i. H. changes naturally, a comparison object is required. This comparison object is provided by providing a prediction radar image based on the history of the measured radar data. The difference between the prediction radar image and the updated radar image should be small, i. H. only correspond to reasonable deviations.
Größere, unnatürliche Abweichungen können mittels statistischer Verfahren, insbesondere Martingalalgorithmen und Austauschbarkeitstests, erkannt werden. Die Anomalieerkennung ist allgemein auf jedes beliebige Radarbild anwendbar und erfordert keine bestimmte statistische Verteilung der Attribute, wie etwa eine Gaußsche Verteilung. Larger, unnatural deviations can be detected by statistical methods, in particular martingale algorithms and interchangeability tests. Anomaly detection is generally applicable to any radar image and does not require a particular statistical distribution of the attributes, such as a Gaussian distribution.
Darüber hinaus werden Anomalien unverzüglich erkannt und mögliche falsche Vorhersagen auf Basis fehlerhafter Radardaten können vermieden werden. Die Qualität der auf den Radardaten basierenden Vorhersagen wird verbessert. Eine verbesserte Qualität geht mit besseren Entscheidungen auf Basis der Radardaten einher, und die Sicherheit des Fahrzeugs kann erhöht werden.In addition, anomalies are detected immediately and possible false predictions based on incorrect radar data can be avoided. The quality of radar-based predictions is improved. Improved quality goes hand in hand with better radar-based decision-making and vehicle safety can be increased.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Vorhersage-Radarbild basierend auf einem Kalmanfilter-Verfahren vorhergesagt. Ein Kalmanfiltern berücksichtigt eine Reihe vorheriger Radarbilder und verwendet Bayessche Inferenz, um eine gemeinsame Wahrscheinlichkeitsverteilung über die Variablen hinweg für zukünftige Zeitpunkte vorherzusagen.In accordance with another embodiment of the method, the predictive radar image is predicted based on a Kalman filter method. Kalman filtering takes into account a series of prior radar images and uses Bayesian inference to predict a common probability distribution across the variables for future time points.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden den entsprechenden Pixeln des Radarbildes basierend auf einer der Messung zugeordneten räumlichen Position und einem dem Pixel entsprechenden räumlichen Bereich Messdatencluster zugeordnet. Die Messungen können Informationen wie etwa eine(n) Position, Geschwindigkeit, Radarquerschnitt (radar cross section - RCS) und Mikrodopplereffekt-Informationen, die Objekte oder Reflexionspunkte an der räumlichen Position betreffen, umfassen.According to a preferred embodiment of the method, measurement data clusters are assigned to the corresponding pixels of the radar image based on a spatial position associated with the measurement and a spatial region corresponding to the pixel. The measurements may include information such as position (s), velocity, radar cross section (RCS), and microdoppler effect information concerning objects or reflection points at the spatial position.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird bestimmt, ob ein Unterschied zwischen wenigstens einem der Attribute, der basierend auf der Messung bestimmt wird, sich um mehr als einen vorgegeben Schwellenwert von dem entsprechenden Attribut des Pixels unterscheidet, das einen entsprechenden räumlichen Bereich aufweist, der die der Messung zugeordnete räumliche Position umfasst. Wenn dies der Fall ist, wird die Messung einem Pixel mit einem entsprechenden räumlichen Bereich benachbart zu der räumlichen Position, die der Messung zugeordnet ist, zugeordnet. Die Messungen können also benachbarten Pixeln zugeordnet werden, um ein Radarbild mit besserem Kontrast bereitzustellen. Beispielsweise sucht, wenn in dem gleichen Pixel sowohl sich bewegende als auch stationäre Objekte erkannt werden, das System ein benachbartes Pixel und ordnet einen der zwei Arten von Clustern dem benachbarten Pixel mit geringerer Zuordnungswahrscheinlichkeit zu. According to a further embodiment of the method, it is determined whether a difference between at least one of the attributes, which is determined based on the measurement, differs by more than a predetermined threshold from the corresponding attribute of the pixel having a corresponding spatial area containing the includes the spatial position associated with the measurement. If so, the measurement is associated with a pixel having a corresponding spatial area adjacent to the spatial location associated with the measurement. The measurements can thus be assigned to neighboring pixels in order to provide a radar image with better contrast. For example, if both moving and stationary objects are detected in the same pixel, the system searches for an adjacent pixel and assigns one of the two types of clusters to the adjacent lower-probability pixel.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Aktualisieren der Attribute eines Pixels des Radarbildes ein Extrahieren neuer Attributwerte für jede dem Pixel zugeordnete Messung, ein Berechnen gewichteter Mittelwerte für jedes Attribut basierend auf den extrahierten neuen Attributwerten und ein Aktualisieren der Attribute des Pixels unter Verwendung des berechneten gewichteten Mittelwertes des jeweiligen Attributs.According to another embodiment of the method, updating the attributes of a pixel of the radar image comprises extracting new attribute values for each measurement associated with the pixel, calculating weighted averages for each attribute based on the extracted new attribute values, and updating the attributes of the pixel using the calculated one weighted average of each attribute.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Berechnen der gewichteten Mittelwerte für jedes Attribut ein Wichten der extrahierten neuen Attributwerte basierend auf einer Mahalanobis-Distanz zwischen einer der entsprechenden Messung zugeordneten räumlichen Position und einem Mittelpunkt eines dem Pixel entsprechenden räumlichen Bereichs.According to another embodiment of the method, calculating the weighted averages for each attribute comprises weighting the extracted new attribute values based on a Mahalanobis distance between a spatial position associated with the corresponding measurement and a midpoint of a spatial region corresponding to the pixel.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfassen die Attribute wenigstens eines aus einem Radarquerschnitt, einer Relativgeschwindigkeit und einer Fehlerkennungswahrscheinlichkeit.According to a further embodiment of the method, the attributes comprise at least one of a radar cross section, a relative speed and a probability of error detection.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Vergleichen des Vorhersage-Radarbildes mit dem aktualisierten Radarbild wenigstens einen aus einem Austauschbarkeitstest und einem Martingaldifferenztest.According to another embodiment of the method, comparing the prediction radar image with the updated radar image comprises at least one of an interchangeability test and a martingale difference test.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Vergleichen des Vorhersage-Radarbildes mit dem aktualisierten Radarbild ein Bestimmen wenigstens einer jeweiligen Zone für jedes des Vorhersage-Radarbildes und des aktualisierten Radarbildes, wobei die Zone eine Mehrzahl von Pixeln aufweist. Auf die entsprechenden Zonen wird wenigstens einer aus einem Austauschbarkeitstest und einem Martingaldifferenztest angewendet. Die Zonen können basierend auf Unterschieden zwischen den entsprechenden Pixeln des Radarbildes und des Vorhersage-Radarbildes bestimmt werden. Wenn entsprechende Unterschiedswerte einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, wird das Pixel einer jeweiligen Zone zugeordnet.According to one embodiment, comparing the predicted radar image with the updated radar image comprises determining at least one respective zone for each of the prediction radar image and the updated radar image, the zone having a plurality of pixels. At least one of an interchangeability test and a martingale difference test is applied to the respective zones. The zones may be determined based on differences between the corresponding pixels of the radar image and the prediction radar image. If such differences exceed a certain threshold, the pixel is assigned to each zone.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Vergleichen des Vorhersage-Radarbildes mit dem aktualisierten Radarbild ein Bestimmen eines Fremdheitsmaßes, das einen Unterschied zwischen dem Vorhersage-Radarbild und dem aktualisierten Radarbild kennzeichnet, unter Verwendung eines Klassifikators. Basierend auf dem Fremdheitsmaß wird die Austauschbarkeit geprüft. Basierend auf dem Austauschbarkeitstest wird ein Martingalwert berechnet.In accordance with another embodiment of the method, comparing the prediction radar image with the updated radar image includes determining an extraneous measure indicative of a difference between the prediction radar image and the updated radar image using a classifier. Based on the foreignness measure, the interchangeability is checked. Based on the interchangeability test, a martingale is calculated.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Klassifikator basierend auf einer Support Vector Machine bestimmt, die basierend auf Lerndaten erzeugt wird. Der Klassifikator bestimmt Distanzen zwischen dem aktualisierten Radarbild und/oder dem Vorhersage-Radarbild ausgehend von einer Hyperebene, die durch die Support Vector Machine erzeugt wird. Die Support Vector Machine wird also basierend auf Offline-Trainingsdaten erzeugt.According to another embodiment of the method, the classifier is determined based on a support vector machine that is generated based on learning data. The classifier determines distances between the updated radar image and / or the prediction radar image from a hyperplane generated by the Support Vector Machine. The Support Vector Machine is thus generated based on offline training data.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird, wenn eine Blockierung erkannt wurde, basierend auf dem Vergleich des Vorhersage-Radarbildes mit dem aktualisierten Radarbild ein Blockierungsbereich identifiziert.In accordance with another embodiment of the method, if a stall has been detected, a stall area is identified based on the comparison of the prediction radar image with the updated radar image.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine Ableitung der Fremdheitsfunktion analysiert werden, um Anomalien zu bestimmen.In another embodiment, a derivative of the foreign function may be analyzed to determine anomalies.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Martingalwert unter Verwendung eines die Doobsche Maximalungleichung beinhaltenden Tests und/oder eines die Hoeffding-Azuma-Ungleichung beinhaltenden Tests evaluiert, um eine Konzeptänderung zu identifizieren, und es wird eine Blockierung der Radarvorrichtung erkannt, wenn eine Konzeptänderung identifiziert wird.According to an embodiment of the method, the martingale value is evaluated using a test including the Doob's maximum inequality test and / or a test involving the Hoeffding-Azuma inequality to identify a concept change and blocking of the radar device is detected when a concept change is identified ,
Für ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und der Vorteile derselben werden in der folgenden Beschreibung Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlicher erläutert, und zwar unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren, in denen gleiche Bezugssymbole gleiche Teile bezeichnen und in denen:
-
1 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Erkennen einer Blockierung einer Radarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
2 ein beispielhaftes Radarbild zeigt; -
3 ein beispielhaftes neues Radarbild zeigt; -
4 ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrerassistenzsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
5 ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und -
6 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen einer Blockierung einer Radarvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
-
1 shows a schematic block diagram of a device for detecting a blockage of a radar device according to an embodiment of the invention; -
2 shows an exemplary radar image; -
3 shows an exemplary new radar image; -
4 shows a schematic block diagram of a driver assistance system according to an embodiment of the invention; -
5 shows a schematic block diagram of a vehicle according to an embodiment of the invention; and -
6 a schematic flow diagram of a method for detecting a blockage of a radar device according to an embodiment of the invention shows.
Die beigefügten Zeichnungen sind zwecks eines tieferen Verständnisses der vorliegenden Erfindung beigelegt. Die Elemente der Zeichnungen sind, bezogen aufeinander, nicht unbedingt maßstabsgetreu dargestellt. Es versteht sich ferner, dass bestimmte Verfahrensschritte in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben sein können, aber gleichzeitig oder in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden können.The accompanying drawings are included for a deeper understanding of the present invention. The elements of the drawings are not necessarily drawn to scale with respect to each other. It is further understood that certain process steps in a particular Order can be described, but can be performed simultaneously or in a different order.
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Die Recheneinheit
Die Recheneinheit
Nun erfasst die Radarvorrichtung neue Radardaten, die durch die Schnittstelle
Jeder Cluster umfasst mehrere Attribute, die den Attributen des Pixels entsprechen. Werte der Attribute werden dazu verwendet, die aktuellen Werte der Attribute anzupassen oder zu aktualisieren. Somit wird ein neues Radarbild erzeugt. Die Attribute der Pixel des neuen Radarbildes können unter Verwendung gewichteter Mittelwerte des entsprechenden Wertes des Attributs jedes Elements des dem Pixel zugeordneten Clusters, zusammen mit dem vorherigen Wert des Attributs, erhalten werden. Ein jeweiliges Gewicht kann unter Verwendung einer Mahanalobis-Distanz zum Wert des Pixels, d. h. einem Mittelpunkt eines dem Pixel entsprechenden räumlichen Bereichs, erhalten werden.Each cluster has several attributes that correspond to the attributes of the pixel. Values of the attributes are used to adjust or update the current values of the attributes. Thus, a new radar image is generated. The attributes of the pixels of the new radar image may be obtained using weighted averages of the corresponding value of the attribute of each element of the cluster associated with the pixel, along with the previous value of the attribute. A respective weight may be calculated using a Mahanalobis distance to the value of the pixel, i. H. a center of a pixel-corresponding spatial area.
Als Beispiel ist in
Jedem Attribut oder der Kombination aller Attribute kann abhängig vom Wert des Attributs oder der Kombination der Attribute ein bestimmter Farbwert zugeordnet werden. Somit erzeugt die Recheneinheit
Nun vergleicht die Recheneinheit das Vorhersage-Radarbild mit dem aktualisierten Radarbild. Zuerst kann die Recheneinheit
Gemäß einem ersten Test kann die Austauschbarkeit des Vorhersage-Radarbildes und des neuen Radarbildes berechnet werden. Die Austauschbarkeit kann auch für jede Zone und/oder für das gesamte Radarbild bestimmt werden. Die Austauschbarkeit kann unter Verwendung eines Martingalwertes getestet werden. According to a first test, the interchangeability of the prediction radar image and the new radar image can be calculated. The interchangeability can also be determined for each zone and / or for the entire radar image. Interchangeability can be tested using a Martingale value.
Austauschbarkeit ist wie folgt definiert. Für eine Folge
Ein Martingal ist eine Folge von Zufallsvariablen
Die Austauschbarkeit wird unter Verwendung des Martingals durch Beobachten eines neuen Datenpunktes getestet. Ein Lernalgorithmus gibt einen positiven Martingalwert aus, der die Evidenzstärke widerspiegelt, die gegen die Nullhypothese bezüglich der Datenaustauschbarkeit, d. h. keine Anomalie, ermittelt wurde.Interchangeability is tested using the martingale by observing a new data point. A learning algorithm outputs a positive martingale value that reflects the level of evidence that violates the null hypothesis of interchangeability; H. no anomaly, was determined.
Die Recheneinheit
Gemäß einem statistischen Theorem sind p-Werte pl, p2,..., die durch eine zufällige p-Wert-Funktion V ausgegeben werden, gleichmäßig in dem Intervall [0,1] verteilt, vorausgesetzt, dass Eingangswerte z1, z2, ... I mittels einer austauschbaren Wahrscheinlichkeitsverteilung im Eingaberaum erzeugt werden. Diese Eigenschaft ausgegebener p-Werte wird verletzt, wenn die Austauschbarkeitsbedingung nicht mehr erfüllt ist. Dementsprechend kann durch Prüfen der Verteilung der p-Werte die Austauschbarkeit des neuen Radarbildes und des Vorhersage-Radarbildes verifiziert oder falsifiziert werden.According to a statistical theorem, p-values pl, p2, ... output by a random p-value function V are evenly distributed in the interval [0,1], provided that input values z1, z2, .. I are generated by means of an exchangeable probability distribution in the input space. This property of output p-values is violated if the interchangeability condition is no longer met. Accordingly, by examining the distribution of the p-values, the interchangeability of the new radar image and the prediction radar image can be verified or falsified.
Nun wird ein zufälliges Supermartingal wie folgt konstruiert:
Wenn θn=1, ist die p-Wert-Funktion V deterministisch.When θn = 1, the p-value function V is deterministic.
Nun kann eine Konzeptänderung bestimmt werden. Eine Folge von Datenpunkten mit einer Konzeptänderung kann als die Verkettung von zwei Datensegmenten verstanden werden. Durch Verlagern eines Datenpunktes Z aus einer Folge an eine Position in der nächsten Folge hebt der Datenpunkt sich ab. Dementsprechend ist die Austauschbarkeitsbedingung verletzt. Ein konzeptionell stabiler Datenstrom erfordert Austauschbarkeit. Daher legt das Fehlen von Austauschbarkeit eine Konzeptänderung nahe.Now a concept change can be determined. A sequence of data points with a concept change can be understood as the concatenation of two data segments. By moving a data point Z from a sequence to a position in the next sequence, the data point will pick up. Accordingly, the interchangeability condition is violated. A conceptually stable data stream requires interchangeability. Therefore, the lack of interchangeability suggests a concept change.
Wenn eine Konzeptänderung erkannt wurde, werden die aus der zufälligen p-Wert-Funktion ausgegebenen p-Werte schief und die p-Wert-Verteilung ist nicht mehr einheitlich. Der Kolmogorov-Smirnov-Test sagt aus, dass die p-Werte nach einer Konzeptänderung nicht mehr einheitlich verteilt sind. Die Nullhypothese „Die ausgegebenen p-Werte sind einheitlich verteilt“ kann bei einem Signifikanzniveau a=0,05 und nach Erzeugen einer ausreichenden Anzahl von Datenpunkten zurückgewiesen werden. Die schiefe p-Wert-Verteilung kann in einem Martingaltest verwendet werden, um eine Anomalie zu bestimmen, weil kleine p-Werte die Martingalwerte aufblähen.When a concept change is detected, the p-values output from the random p-value function become skewed and the p-value distribution is no longer uniform. The Kolmogorov-Smirnov test states that the p-values are no longer uniformly distributed after a concept change. The null hypothesis "The output p-values are uniformly distributed" can be rejected at a significance level a = 0.05 and after generating a sufficient number of data points. The skewed p-value distribution can be used in a martingale test to determine an anomaly because small p-values inflate martingales.
Gemäß einem zweiten Test kann die Martingaldifferenz für einen Wechsel von dem Vorhersage-Radarbild zu dem neuen Radarbild berechnet werden. Die Berechnung kann für die Zonen und/oder für das gesamte Radarbild durchgeführt werden. Nachdem ein neues Radarbild erzeugt wurde, findet ein Hypothesentesten statt, um zu entscheiden, ob in dem Datenstrom eine Konzeptänderung auftritt. Die Entscheidung kann darauf basieren, ob die Austauschbarkeitsbedingung verletzt ist, die wiederum auf dem Martingalwert basiert.According to a second test, the martingale difference for a change from the prediction radar image to the new radar image may be calculated. The calculation can be carried out for the zones and / or for the entire radar image. After a new radar image has been generated, a hypothesis test is made to determine if there is a concept change in the data stream. The decision may be based on whether the interchangeability condition is violated, which in turn is based on the martingale value.
Die Hypothesentests können auf der Doobschen Maximalungleichung oder auf der Hoeffding-Azuma-Ungleichung basieren. Die Nullhypthese
Dabei ist A eine positive Zahl. Die Hypothese wird abgelehnt, wenn
Alternativ wird der Test fortgesetzt, solange ein zweiter Martingaltest ergibt:
Dabei ist t eine positive Zahl. Der Test wird abgelehnt, wenn:
Der Algorithmus basiert vorzugsweise auf einem Offline-Lernvorgang zum Erzeugen einer Support Vector Machine. Die Support Vector Machine ist ein Satz von Parametern und Schwellenwerten, die für den Online-Algorithmus fest programmiert werden. Es kann ein aktuell vorhandener gekennzeichneter Datenstrom verwendet werden, um die Support Vector Machine als Offline-Klassifikator zu erzeugen. Das oben beschriebene Fremdheitsmaß kann aus den Distanzen ausgehend von der Hyperebene des Radarbildes bestehen.The algorithm is preferably based on an offline learning process for generating a support vector machine. The Support Vector Machine is a set of parameters and thresholds that are hard-coded for the online algorithm. A currently identified tagged stream can be used to generate the Support Vector Machine as an offline classifier. The foreignness measure described above may consist of the distances starting from the hyperplane of the radar image.
Basierend auf dem Ergebnis wenigstens eines des ersten und zweiten Tests entscheidet die Recheneinheit
Als Beispiel ist in
Wenn eine Blockierung erkannt wurde, versucht die Recheneinheit
Um auch eine langsame teilweise Blockierung zu erkennen, kann ein relatives Bild hinzugefügt werden, wobei jedes Pixel des relativen Bildes Schwellenwerte für die Attribute umfasst, die nicht überschritten werden sollten. Das relative Bild entspricht der maximalen Verschlechterung jedes Pixels in der Struktur. Die Recheneinheit
Allgemein kann der Algorithmus anormale Änderungen in nur wenigen Radarzyklen, d. h. vorzugsweise höchstens 20 Radarzyklen, erkennen.In general, the algorithm can make abnormal changes in just a few radar cycles, i. H. preferably at most 20 radar cycles.
Das Fahrerassistenzsystem
Darüber hinaus kann das Fahrerassistenzsystem dazu ausgelegt sein, ein Warnsignal an einen Fahrer des Fahrzeugs auszugeben, wenn eine Blockierung erkannt wurde. Die Radarvorrichtung kann nach der Erkennung einer Blockierung auch außer Betrieb gesetzt werden. In addition, the driver assistance system may be configured to output a warning signal to a driver of the vehicle when a blockage has been detected. The radar device may also be disabled after detection of a stall.
Im ersten Verfahrensschritt
In einem weiteren Verfahrensschritt
Basierend auf den erfassten neuen Radardaten, werden den entsprechenden Pixeln des Radarbildes Messdatencluster zugeordnet,
Die Radardaten werden analysiert,
In einem weiteren Schritt
Basierend auf dem Vergleich des Vorhersage-Radarbildes und des aktualisierten Radarbildes wird eine Blockierung der Radarvorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Schnittstelleinterface
- 33
- Recheneinheitcomputer unit
- 44
- FahrerassistenzsystemDriver assistance system
- 55
- Radarvorrichtungradar device
- 66
- Fahrzeugvehicle
- 10a10a
- Radarbildradar image
- 10b10b
- neues Radarbildnew radar picture
- PijPij
- Pixelpixel
Claims (15)
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---|---|---|---|
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-
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