DE102018210590A1 - Multi-sensor system for the detection of objects in an environment of a road vehicle and control device, impact protection system, road vehicle and method for protection against impacts of objects from the environment of the road vehicle with this multi-sensor system - Google Patents
Multi-sensor system for the detection of objects in an environment of a road vehicle and control device, impact protection system, road vehicle and method for protection against impacts of objects from the environment of the road vehicle with this multi-sensor system Download PDFInfo
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Abstract
Multisensorsystem (10) zur Erfassung von Objekten (1) in einem Umfeld eines Straßenfahrzeuges (2), wobei das Multisensorsystem (10) ausgeführt ist, wenigstens einen ersten Funktionsbereich (11) mit einem ersten Radius (11a) von im Wesentlichen höchstens 30 Meter bezogen auf das Straßenfahrzeug (2) zu bilden, um dynamische Eigenschaften der Objekte (1), die sich innerhalb des ersten Radius (11a) befinden, zu erfassen, und einen zweiten Funktionsbereich (12) mit einem zweiten Radius (12a) von im Wesentlichen höchstens 80 Meter bezogen auf das Straßenfahrzeug (2) zu bilden, um statische Eigenschaften der Objekte (1), die sich innerhalb des zweiten Radius (12a) befinden, zu erfassen, wobei Aktualisierungszeiten, während denen das Multisensorsystem (10) die Erfassung der Objekte (1) aktualisiert, der Funktionsbereiche (11, 12, 13) um-so kürzer sind, je kleiner die Radien (11a, 12a, 13a) der Funktionsbereiche (11, 12, 13) sind, wobei die kürzeren Aktualisierungszeiten der jeweiligen Funktionsbereiche (11, 12, 13) durch erste Umfelderfassungssensoren (11b) des Multisensorsystems (10) realisiert sind, die in Abhängigkeit der jeweiligen Funktionsbereiche (11, 12, 13) relativ zu zweiten Umfelderfassungssensoren (12b) des Multisensorsystems (10) kürzere Aktualisierungszeiten aufweisen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Steuergerät, ein Aufprall-Schutzsystem, ein Straßenfahrzeug und ein Verfahren zum Schutz eines Straßenfahrzeuges (2) und von Insassen des Straßenfahrzeuges (2) vor Aufprällen von Objekten (1) aus dem Umfeld des Straßenfahrzeuges (2) mit einem erfindungsgemäßen Multisensorsystem (10).Multi-sensor system (10) for the detection of objects (1) in the surroundings of a road vehicle (2), the multi-sensor system (10) being designed with at least one first functional area (11) with a first radius (11a) of essentially at most 30 meters on the road vehicle (2) in order to record dynamic properties of the objects (1) located within the first radius (11a), and a second functional area (12) with a second radius (12a) of essentially at most 80 meters in relation to the road vehicle (2) in order to detect static properties of the objects (1) which are located within the second radius (12a), with update times during which the multisensor system (10) detects the objects ( 1) updated, the functional areas (11, 12, 13) are the shorter, the smaller the radii (11a, 12a, 13a) of the functional areas (11, 12, 13), the shorter update times of the respective Functional areas (11, 12, 13) are realized by first environment detection sensors (11b) of the multi-sensor system (10), which, depending on the respective functional areas (11, 12, 13), have shorter update times relative to second environment detection sensors (12b) of the multi-sensor system (10) , The invention also relates to a control device, an impact protection system, a road vehicle and a method for protecting a road vehicle (2) and occupants of the road vehicle (2) from impacts of objects (1) from the surroundings of the road vehicle (2) a multi-sensor system (10) according to the invention.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Multisensorsystem zur Erfassung von Objekten in einem Umfeld eines Straßenfahrzeuges nach Anspruch 1. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Steuergerät für ein Straßenfahrzeug nach Anspruch 8. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Aufprall-Schutzsystem für ein Straßenfahrzeug nach Anspruch 10. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Straßenfahrzeug zum Schutz gegen Aufprälle von Objekten aus dem Umfeld des Straßenfahrzeuges nach Anspruch 11. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Schutz eines Straßenfahrzeuges und von Insassen des Straßenfahrzeuges vor Aufprällen von Objekten aus dem Umfeld des Straßenfahrzeuges nach Anspruch 12.The invention relates to a multi-sensor system for detecting objects in an environment of a road vehicle according to
Auf dem Gebiet von Fahrerassistenzsystemen und automatisierten Fahrens ist die Fusion von Sensordaten bekannt. Die verwendeten Sensoren weisen für die Anwendung ausreichend kurze Latenzzeiten auf. In der Regel ist die Systemleistung durch die Latenzzeit des langsamsten Sensors beschränkt. Allerdings können bei zeitkritischen Situationen, insbesondere bei Situationen, in denen ein Unfall unvermeidbar ist und eine Reduktion der Unfallfolgen erstrebenswert ist, die Systemanforderungen von jedem einzelnen Sensor nicht erfüllt werden.The fusion of sensor data is known in the field of driver assistance systems and automated driving. The sensors used have sufficiently short latencies for the application. System performance is typically limited by the slowest sensor's latency. However, in time-critical situations, in particular in situations in which an accident is unavoidable and a reduction in the consequences of the accident is desirable, the system requirements of each individual sensor cannot be met.
Beispielsweise sind Sensortechnologien mit Global Shutter Kameras bekannt. Vorteile einer Global Shutter Kamera, bei der alle Pixel des Kamerasensors gleichzeitig für eine definierte Belichtungszeit belichtet werden, sind das Erhalte von für eine Objektklassifikation erforderlichen hochqualitativen Informationen. Der Nachteil einer Global Shutter Kamera ist die im Vergleich zu anderen Sensortechnologien relative lange Latenzzeit. Andere Sensortechnologien wie zum Beispiel Radarsensoren liefern aufgrund relativ kurzer Latenzzeiten Informationen zu Objektgeschwindigkeiten. Jedoch sind Radarsensoren an sich hinsichtlich der Objektklassifikation eingeschränkt.For example, sensor technologies with global shutter cameras are known. The advantages of a global shutter camera, in which all pixels of the camera sensor are exposed simultaneously for a defined exposure time, are the receipt of the high-quality information required for object classification. The disadvantage of a global shutter camera is the relatively long latency compared to other sensor technologies. Other sensor technologies such as radar sensors provide information about object speeds due to their relatively short latency times. However, radar sensors are inherently restricted in terms of object classification.
Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, ein Multisensorsystem und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, um Vorteile spezifischer Sensortechnologien zu kombinieren trotz durch Latenzzeit bedingten Einschränkungen. Der Erfindung hat auch die Aufgabe zugrunde gelegen, ein Straßenfahrzeug und Insassen des Straßenfahrzeuges mittels eines erfindungsgemäßen Multisensorsystems gegen Aufprälle von Objekten aus dem Umfeld des Straßenfahrzeuges zu schützen.This is where the invention comes in. The invention has for its object to provide a multi-sensor system and a corresponding method to combine advantages of specific sensor technologies despite restrictions due to latency. The invention is also based on the object of protecting a road vehicle and occupants of the road vehicle by means of a multi-sensor system according to the invention against impacts of objects from the surroundings of the road vehicle.
Das erfindungsgemäße Multisensorsystem zur Erfassung von Objekten in einem Umfeld eines Straßenfahrzeuges löst die Aufgabe folgendermaßen: Das Multisensorsystem ist ausgeführt, wenigstens einen ersten Funktionsbereich mit einem ersten Radius von im Wesentlichen höchstens 30 Meter bezogen auf das Straßenfahrzeug zu bilden, um dynamische Eigenschaften der Objekte, die sich innerhalb des ersten Radius befinden, zu erfassen. Ferner ist das Multisensorsystem ausgeführt, einen zweiten Funktionsbereich mit einem zweiten Radius von im Wesentlichen höchstens 80 Meter bezogen auf das Straßenfahrzeug zu bilden, um statische Eigenschaften der Objekte, die sich innerhalb des zweiten Radius befinden, zu erfassen. Erfindungswesentlich ist, dass Aktualisierungszeiten, während denen das Multisensorsystem die Erfassung der Objekte aktualisiert, der Funktionsbereiche umso kürzer sind, je kleiner die Radien der Funktionsbereiche sind, das heißt, je kleiner der Abstand zwischen einem der Objekte und dem Straßenfahrzeug wird. Die kürzeren Aktualisierungszeiten der jeweiligen Funktionsbereiche sind durch erste Umfelderfassungssensoren des Multisensorsystems realisiert sind, die in Abhängigkeit der jeweiligen Funktionsbereiche relativ zu zweiten Umfelderfassungssensoren des Multisensorsystems kürzere Aktualisierungszeiten aufweisen. Der Vorteil dieses Multisensorsystem besteht darin, dass das Erfordernis der höchsten Aktualisierungsrate, das heißt der kürzesten Aktualisierungszeit, nur von den ersten Umfelderfassungssensoren erfüllt werden muss, die dynamische Objektinformationen liefern. Andere Funktionen wie Liefern von statischen Objektinformationen werden von zweiten Umfelderfassungssensoren erfüllt. Dabei können die zweiten Umfelderfassungssensoren geringere Aktualisierungsraten aufweisen. Durch eine derartige Rollenaufteilung der Sensorik nach Funktionsbereichen wird eine Fusion der Sensordaten verbessert.The multi-sensor system according to the invention for detecting objects in an environment of a road vehicle solves the task as follows: The multi-sensor system is designed to form at least a first functional area with a first radius of essentially at most 30 meters in relation to the road vehicle in order to determine dynamic properties of the objects are within the first radius. Furthermore, the multi-sensor system is designed to form a second functional area with a second radius of essentially at most 80 meters with respect to the road vehicle, in order to detect static properties of the objects that are located within the second radius. It is essential to the invention that update times, during which the multi-sensor system updates the detection of the objects, the shorter the radii of the functional areas, the smaller the radius of the functional areas, that is, the smaller the distance between one of the objects and the road vehicle. The shorter update times of the respective functional areas are realized by first environment detection sensors of the multi-sensor system, which, depending on the respective functional areas, have shorter update times relative to second environment detection sensors of the multi-sensor system. The advantage of this multisensor system is that the requirement for the highest update rate, that is to say the shortest update time, only has to be met by the first environment detection sensors which deliver dynamic object information. Other functions such as delivering static object information are performed by second environment detection sensors. The second environment detection sensors can have lower update rates. Such a division of the sensor system according to functional areas improves the fusion of the sensor data.
Ein Multisensorsystem ist ein System umfassend mehrere Umfelderfassungssensoren zur Erfassung eines Umfeldes eines Straßenfahrzeuges. Jeder einzelne Umfeldderfassungssensor erfasst das Umfeld in Abhängigkeit der verwendeten Sensortechnologie nach einem jeweils spezifischen Detektionsprinzip, zum Beispiel mittels Radarpulsen, Lichtpulsen oder Ultraschallpulsen. Jeder einzelne Umfelderfassungssensor hat ein spezifisches räumliches und/oder zeitliches Auflösungsvermögen. Insbesondere umfasst das Multisensorsystem wenigstens zwei Umfelderfassungssensoren unterschiedlicher Sensortechnologie. Zum Beispiel ist ein erster Umfelderfassungssensor ein Radarsensor, der für automotive Anwendungen geeignet ist, und ein zweiter Umfelderfassungssensor eine Fahrerassistenzsystem-Kamera. Der Vorteil eines Multisensorsystems liegt darin, dass jede Sensortechnologie ihre eigenen Vor-und Nachteile bei der Erfassung des Umfeldes aufweist. Die Verwendung von mehreren Sensortechnologien führt damit zu einer möglichst wirklichkeitsgetreuen Aufnahme, im Englischen als perception bezeichnet, des Umfeldes durch Ausnutzung der jeweiligen Sensorvorteile. Außerdem kann eine Erfassung des Umfeldes durch eine erste Sensortechnologie mit einer Erfassung des Umfeldes durch eine von der ersten verschiedenen zweiten Sensortechnologie plausibilisiert werden. Ein Multisensorsystem mit mehreren Umfelderfassungssensoren ist ferner gegenüber einem Ausfall eines Umfelderfassungssensors redundant. Diese Eigenschaften sind fundamental für Fahrerassistenzsysteme, die ein assistiertes Fahren bis hin zu einem hochautomisierten Fahren ermöglichen. In Abhängigkeit der erfassten und verarbeiteten Daten der Umfelderfassungssensoren trifft das Multisensorsystem oder alternativ eine mit dem Multisensorsystem in Wirkverbindung stehende Auswerteeinrichtung eine Fahrentscheidung. Die Fahrentscheidung wird für eine Steuerungseinrichtung des Straßenfahrzeuges bereitgestellt, um Aktuatoren des Straßenfahrzeuges entsprechende anzusteuern, vorzugsweise hochautomatisiert. Das Multisensorsystem eignet sich besonders vorteilhaft bei der Automatisierung von Nutzfahrzeugen wie zum Beispiel Lastkraftwagen. Durchschnittlich
Objekte umfassen weitere Fahrzeuge, nicht motorisierte Verkehrsteilnehmer, Gegenstände einer Infrastruktur, zum Beispiel Ampelpfosten oder Leitplanken, und weitere Gegenstände aus dem Umfeld des Straßenfahrzeuges, zum Beispiel Bäume oder Gebäude.Objects include other vehicles, non-motorized road users, objects of an infrastructure, for example traffic light posts or guardrails, and other objects from the surroundings of the road vehicle, for example trees or buildings.
Ein Funktionsbereich, im Englischen function-orientated covering area oder function-orientated layer genannt, ist ein spezifischer Bereich um das Straßenfahrzeug herum, innerhalb dem das Multisensorsystem spezifische Aufgaben wahrnimmt. Der Vorteil von Funktionsbereichen liegt darin, dass unter Berücksichtigung von jeweiligen Aktualisierungszeiten von Umfelderfassungssensoren die Verwendung von verschiedenen Sensortechnologien optimiert wird. Bezogen auf den ersten Radius entspricht der erste Funktionsbereich einem Nahbereich. Bezogen auf den zweiten Radius entspricht der zweite Funktionsbereich einem Mittelbereich.A functional area, called function-oriented covering area or function-oriented layer, is a specific area around the road vehicle within which the multi-sensor system performs specific tasks. The advantage of functional areas is that the use of different sensor technologies is optimized, taking into account the respective update times of environment detection sensors. In relation to the first radius, the first functional area corresponds to a close range. In relation to the second radius, the second functional area corresponds to a central area.
Die Aktualisierungszeit und entsprechend die Aktualisierungsrate ist die Zeit, die ein Umfelderfassungssensor benötigt, um ein Signal zu erhalten, in dessen Abhängigkeit Informationen über das Umfeld gewonnen werden. Dabei sind mit Umfelderfassungssensoren aktive und passive Umfelderfassungssensoren umfasst. Bei einem aktiven Umfelderfassungssensor ist die Aktualisierungszeit, auch Zykluszeit genannt, die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sendesignalen. Beispielsweise beträgt die Zykluszeit eines Mittelbereichsradarsensors im Frequenzbereich von im Wesentlichen 76 bis 77 Gigahertz im Wesentlichen 60 Millisekunden.The update time and correspondingly the update rate is the time it takes for an environment detection sensor to receive a signal, depending on which information about the environment is obtained. This includes active and passive environment detection sensors with environment detection sensors. In the case of an active environment detection sensor, the update time, also called the cycle time, is the time between two successive transmission signals. For example, the cycle time of a mid-range radar sensor in the frequency range of essentially 76 to 77 gigahertz is essentially 60 milliseconds.
Das erfindungsgemäße Steuergerät für ein Straßenfahrzeug löst die Aufgabe folgendermaßen: Das Steuergerät umfasst wenigstens eine Eingangsschnittstelle, um Daten des erfindungsgemäßen Multisensorsystems zu erhalten. Ferner umfasst das Steuergerät eine Auswerteeinrichtung, um in Abhängigkeit einer Fusion der Daten ein Signal für eine Zündungseinrichtung eines Außenairbags des Straßenfahrzeuges zu erhalten. Die Fusion erfolgt innerhalb des Multisensorsystems oder mittels einer Hardware des Steuergerätes mit Fusionszeiten im Bereich von im Wesentlichen
Eine Schnittstelle ist eine Einrichtung zwischen wenigstens zwei Funktionseinheiten, an der ein Austausch von logischen Größen, zum Beispiel Daten, oder physikalischen Größen, zum Beispiel elektrischen Signalen, erfolgt, entweder nur unidirektional oder bidirektional. Der Austausch kann analog oder digital erfolgen. Der Austausch kann ferner drahtgebunden oder drahtlos erfolgen.An interface is a device between at least two functional units on which an exchange of logical quantities, for example data, or physical quantities, for example electrical signals, takes place, either only unidirectionally or bidirectionally. The exchange can be analog or digital. The exchange can also be wired or wireless.
Eine Auswerteeinrichtung ist eine Vorrichtung, die eingehende Informationen verarbeitet und ein aus dieser Verarbeitung resultierendes Ergebnis ausgibt. Insbesondere ist eine elektronische Schaltung, wie zum Beispiel eine zentrale Prozessoreinheit oder ein Grafikprozessor, eine Auswerteinrichtung. Die Auswerteeinrichtung ist vorzugsweise als ein System-on-a-Chip realisiert, das heißt alle oder zumindest ein großer Teil der Funktionen sind auf einem Chip integriert. Der Chip umfasst beispielsweise einen Mehrkernprozessor mit wenigstens sechs zentralen Verarbeitungsprozessoren, im Englischen als Central Processing Unit, abgekürzt CPU, bezeichnet. Der Chip umfasst auch wenigstens 256 Grafikprozessoren, im Englischen als Graphic Processing Unit, abgekürzt GPU, bezeichnet. Grafikprozessoren eignen sich besonders vorteilhaft für paralleles Prozessieren von Abläufen. Mit einem derartigen Aufbau ist die Auswerteeinrichtung skalierbar, das heißt die Auswerteeinrichtung kann für verschiedene SAE-Level angepasst. Automatisiert betreibbare Fahrzeuge können nach Level der Norm SAEJ3016 eingeteilt werden. Ein reines Assistenzsystem assistiert dem Fahrer bei der Durchführung einer Fahraufgabe. Dies entspricht SAE-Level
Das Steuergerät weist vorzugsweise ein Gehäuse auf, um die Auswerteeinrichtung gegen hohe und/oder tiefe Temperaturen, Feuchtigkeit, Stöße und weitere Umwelteinflüsse, die bei dem Straßenfahrzeug auftreten, zu schützen.The control device preferably has a housing in order to protect the evaluation device against high and / or low temperatures, moisture, impacts and other environmental influences which occur in the road vehicle.
Fusion umfasst Methoden, um Daten aus unterschiedlichen Umfelderfassungssensoren zu verknüpfen, mit dem Ziel, neues und präziseres Wissen über die Daten und damit verbundene Ereignisse zu gewinnen.Fusion includes methods to link data from different environment detection sensors with the aim of gaining new and more precise knowledge of the data and related events.
Ein Außenairbag ist ein Gassack, der im gezündeten Fall wenigstens teilweise außerhalb eines Insassen-Innenraums des Straßenfahrzeuges entfaltet ist. In der Regel ist der Außenairbag mit Luft gefüllt und wird Luftkissen genannt. Der Außenairbag hat deutlich mehr Druck, etwa doppelt so viel wie in den Airbags, die die Insassen im Insassen-Innenraum auffangen. Weil der Gassack nicht mit weichen Körperteilen, sondern im Außenbereich des Insassen-Innenraums mit dem Kunststoff und Stahl eines anderen Fahrzeuges Kontakt haben kann, ist das Material des Außenairbags robuster als das Material bei bekannten Personen-Innenairbags. Der Außenairbag absorbiert wenigstens einen Teil der Aufprallenergie. Der Außenairbag entfaltet sich vorzugsweise auf der Außenseite einer Seitentür des Straßenfahrzeuges, um bei Seitenaufprällen die Aufprallenergie zu absorbieren. Alternativ oder zusätzlich entfaltet sich ein Außenairbag auf der Außenseite einer Motorklappe und/oder Kofferraumklappe und/oder einer Dachabdeckung des Straßenfahrzeuges.An external airbag is an airbag that, when triggered, is deployed at least partially outside an occupant interior of the road vehicle. The outside airbag is usually filled with air and is called an air cushion. The outside airbag has significantly more pressure, about twice as much as in the airbags that catch the occupants in the passenger compartment. Because the airbag cannot come into contact with the plastic and steel of another vehicle, not with soft parts of the body, but rather outside the interior of the occupant, the material of the outer airbag is more robust than the material of known passenger inner airbags. The outside airbag absorbs at least part of the impact energy. The outer airbag preferably deploys on the outside of a side door of the road vehicle in order to absorb the impact energy in the event of side impacts. Alternatively or additionally, an external airbag deploys on the outside of an engine flap and / or trunk flap and / or a roof covering of the road vehicle.
Software ist ein Sammelbegriff für Programme und zugehörigen Daten. Das Komplement zu Software ist Hardware. Hardware bezeichnet die mechanische und elektronische Ausrichtung eines Daten verarbeitenden Systems.Software is a collective term for programs and related data. The complement to software is hardware. Hardware refers to the mechanical and electronic alignment of a data processing system.
Das erfindungsgemäße Aufprall-Schutzsystem für ein Straßenfahrzeug löst die Aufgabe folgendermaßen: Das Aufprall-Schutzsystem umfasst ein erfindungsgemäßes Steuergerät. Ferner umfasst das Aufprall-Schutzsystem wenigstens einen Außenairbag, wobei der Außenairbag in einem Schweller des Straßenfahrzeuges anordenbar ist. Außerdem umfasst das Aufprall-Schutzsystem wenigstens eine Zündungseinrichtung für den wenigstens einen Außenairbag, um den Außenairbag bei einem unvermeidbaren Aufprall eines Objekts aus dem Umfeld des Straßenfahrzeuges zu zünden zum Schutz des Straßenfahrzeuges und von Insassen des Straßenfahrzeuges. Aufgrund der verbesserten Fusion der Sensordaten durch das erfindungsgemäße Multisensorsystem wird sichergestellt, dass der Außenairbag schnell zum richtigen Zeitpunkt gezündet wird. Fehlzündungen werden vorteilhafterweise vermieden. Das Aufprall-Schutzsystem ist insbesondere ausgeführt, Seitenaufprälle von anderen Personenkraftfahrzeugen, Lastkraftwagen oder Motorrädern abzufangen.The impact protection system according to the invention for a road vehicle solves the task as follows: The impact protection system comprises a control device according to the invention. Furthermore, the impact protection system comprises at least one external airbag, the external airbag being able to be arranged in a sill of the road vehicle. In addition, the impact protection system comprises at least one ignition device for the at least one external airbag in order to ignite the external airbag in the event of an unavoidable impact of an object from the surroundings of the road vehicle in order to protect the road vehicle and passengers of the road vehicle. Due to the improved fusion of the sensor data by the multi-sensor system according to the invention, it is ensured that the external airbag is triggered quickly at the right time. Misfires are advantageously avoided. The impact protection system is designed in particular to intercept side impacts from other passenger vehicles, trucks or motorcycles.
Ein Schweller ist ein Bereich der selbsttragenden Karosserie eines Straßenfahrzeuges. Er ist in der Regel längs unterhalb des Türeinstieges, auf beiden Seiten des Straßenfahrzeuges zwischen den Radkästen vorn und hinten angeordnet. Der Außenairbag, der in dem Schweller anordenbar ist, absorbiert damit Aufprallenergien bei Seitenaufprällen.A sill is an area of the self-supporting body of a road vehicle. It is usually located lengthways below the door entry, on both sides of the road vehicle between the front and rear wheel arches. The outer airbag, which can be arranged in the rocker panel, thus absorbs impact energy during side impacts.
Das erfindungsgemäße Straßenfahrzeug zum Schutz gegen Aufprälle von Objekten aus dem Umfeld des Straßenfahrzeuges löst die Aufgabe folgendermaßen: Das Straßenfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Steuergerät. Ferner umfasst das Straßenfahrzeug wenigstens einen Außenairbag. Der Außenairbag ist in einem Schweller des Straßenfahrzeuges angeordnet. Außerdem umfasst das Straßenfahrzeug wenigstens eine Zündungseinrichtung für den wenigstens einen Außenairbag, um den Außenairbag bei einem unvermeidbaren Aufprall eines der Objekte zu zünden zum Schutz des Straßenfahrzeuges und von Insassen des Straßenfahrzeuges. Für das Straßenfahrzeug ergeben sich die für das Steuergerät und das Aufprall-Schutzsystem genannten Vorteile.The road vehicle according to the invention for protection against impacts of objects from the surroundings of the road vehicle solves the task as follows: The road vehicle comprises a control device according to the invention. The road vehicle further comprises at least one external airbag. The external airbag is arranged in a sill of the road vehicle. In addition, the road vehicle comprises at least one ignition device for the at least one external airbag in order to fire the external airbag in the event of an unavoidable impact of one of the objects in order to protect the road vehicle and the occupants of the road vehicle. For the road vehicle, there are the advantages mentioned for the control unit and the impact protection system.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schutz eines Straßenfahrzeuges und von Insassen des Straßenfahrzeuges vor Aufprällen von Objekten aus dem Umfeld des Straßenfahrzeuges löst die Aufgabe folgendermaßen: Das Verfahren beruht auf einer Strategie oder einem Konzept, die Fusion von Daten eines Multisensorsystems zu verbessern. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte: In einem ersten Verfahrensschritt wird wenigstens ein erster Funktionsbereiches mit einem ersten Radius von im Wesentlichen höchstens 30 Meter bezogen auf das Straßenfahrzeug gebildet. In einem zweiten Verfahrensschritt werden dynamische Eigenschaften der Objekte, die sich innerhalb des ersten Radius befinden, erfasst. In einem dritten Verfahrensschritt wird die Erfassung in dem ersten Funktionsbereich aktualisiert. Die Verfahrensschritte zwei bis drei werden vorzugsweise in einer Schleife durchgeführt. In einem vierten Verfahrensschritt wird wenigstens ein zweiter Funktionsbereich mit einem zweiten Radius von im Wesentlichen höchstens 80 Meter bezogen auf das Straßenfahrzeug gebildet. In einem fünften Verfahrensschritt werden statische Eigenschaften der Objekte, die sich innerhalb des zweiten Radius befinden, erfasst. In einem sechsten Verfahrensschritt wird die Erfassung in dem zweiten Funktionsbereich aktualisiert. Die Verfahrensschritte vier bis sechs werden vorzugsweise in einer Schleife durchgeführt. Aktualisierungszeiten, während denen die Erfassung der Objekte jeweils aktualisiert wird, der Funktionsbereiche sind dabei umso kürzer, je kleiner die Radien der Funktionsbereiche sind. Dieses Verfahren ermöglicht einen optimalen Einsatz verschiedener Sensortechnologien hinsichtlich der jeweils spezifischen Aktualisierungszeiten. Mit einer erfindungsgemäßen Definition von Funktionsbereichen ermöglicht das Verfahren eine Spezifizierung eines Sensorsystems in Abhängigkeit der Funktionsbereiche. Insbesondere ermöglicht das Verfahren, Sensorerfordernisse wie zum Beispiel Aktualisierungsraten und verwendete Sensortechnologie in Abhängigkeit der jeweils zu erfüllenden Funktion, beispielsweise Erfassen von dynamischen oder statischen Objektinformationen, zu gewichten.The method according to the invention for protecting a road vehicle and occupants of the road vehicle from impinging objects from the surroundings of the road vehicle achieves the task as follows: The method is based on a strategy or a concept to improve the fusion of data from a multi-sensor system. The method comprises the following method steps: In a first method step, at least one first functional area with a first radius of essentially at most 30 meters is formed in relation to the road vehicle. In a second The method step detects dynamic properties of the objects that are located within the first radius. In a third method step, the detection in the first functional area is updated. Process steps two to three are preferably carried out in a loop. In a fourth method step, at least one second functional area with a second radius of essentially at most 80 meters is formed in relation to the road vehicle. In a fifth method step, static properties of the objects that are located within the second radius are recorded. In a sixth method step, the detection in the second functional area is updated. Process steps four to six are preferably carried out in a loop. Update times during which the acquisition of the objects is updated, the functional areas are shorter, the smaller the radii of the functional areas. This procedure enables optimal use of various sensor technologies with regard to the specific update times. With a definition of functional areas according to the invention, the method enables a sensor system to be specified as a function of the functional areas. In particular, the method enables sensor requirements such as update rates and sensor technology used to be weighted as a function of the function to be performed in each case, for example capturing dynamic or static object information.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.Further developments and advantageous refinements are specified in the respective subclaims.
Vorteilhafterweise ist das Multisensorsystem ausgeführt, in dem ersten Funktionsbereich als dynamische Eigenschaften Positionen, Geschwindigkeiten und/oder Bewegungsrichtungen der Objekte relativ zu dem Straßenfahrzeug zu erfassen und in dem zweiten Funktionsbereich als statische Eigenschaften Objektklassen zu erfassen. Dadurch ermöglicht das Multisensorsystem ein Verfolgen von bewegten Objekten, im Englischen tracking genannt, insbesondere von anderen Fahrzeugen. Als Objektklassen erfasst das Multisensorsystem zum Beispiel Fahrzeugtypen, beispielsweise Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und/oder Zweirad. Mittels der Objektklassifizierung werden die dynamischen Eigenschaften vorzugsweise plausibilisiert.The multisensor system is advantageously designed to detect positions, speeds and / or directions of movement of the objects relative to the road vehicle in the first functional area as dynamic properties and to detect object classes as static properties in the second functional area. As a result, the multi-sensor system enables moving objects, in particular other vehicles, to be tracked. The multisensor system detects, for example, vehicle types, for example passenger cars, trucks and / or two-wheelers, as object classes. The dynamic properties are preferably checked for plausibility by means of the object classification.
Bevorzugt umfasst das Multisensorsystem als erste Umfelderfassungssensoren wenigstens einen Lidarsensor, vorzugsweise ein Solid-State-Lidarsensor, und/oder einen Radarsensor, vorzugsweise ein bildgebender Radarsensor, um die dynamischen Eigenschaften zu erfassen. Derartige Sensoren eignen sich besonders gut zur Positions- und Geschwindigkeitsmessung. Zum Beispiel werden mit einem Lidarsensor, der Pulslängen von 50 Nanosekunden erzeugt, Positionen bis zu 7,5 Meter Genauigkeit gemessen. Ein bildgebender Radarsensor ist ein Radarsensor, der Mittel aufweist, um aus Radarrohdaten ein optisches Bild zu erzeugen. Als zweite Umfelderfassungssensoren umfasst das Multisensorsystem wenigstens eine FahrerassistenzKamera, um die statischen Eigenschaften zu erfassen. Beispielsweise ist die Fahrerassistenz-Kamera eine Global Shutter Kamera.The multisensor system preferably comprises at least one lidar sensor, preferably a solid-state lidar sensor, and / or a radar sensor, preferably an imaging radar sensor, as the first environment detection sensors, in order to detect the dynamic properties. Such sensors are particularly well suited for position and speed measurement. For example, a lidar sensor that generates pulse lengths of 50 nanoseconds is used to measure positions with an accuracy of up to 7.5 meters. An imaging radar sensor is a radar sensor which has means for generating an optical image from raw radar data. As a second environment detection sensor, the multi-sensor system comprises at least one driver assistance camera in order to detect the static properties. For example, the driver assistance camera is a global shutter camera.
In einer Weiterbildung ist das Multisensorsystem ausgeführt, einen dritten Funktionsbereich mit einem dritten Radius von im Wesentlichen mindestens 80 Meter, vorzugsweise 200 Meter, bezogen auf das Straßenfahrzeug zu bilden, um die Objekte zu erfassen. Bezogen auf den dritten Radius entspricht der dritte Funktionsbereich einem Fernbereich. Damit werden zum Beispiel folgende Funktionsbereiche vorteilhafterweise abgedeckt, in Reihenfolge kleiner werdendem Radius: ein Objekdetektionsbereich, in dem mögliche Aufprallpartner in einem sicheren Abstand beabstandet sind und in dem das Multisensorsystem lediglich Objekte detektiert, ein Objektklassifizierungsbereich, in dem mögliche Aufprallpartner immer noch in einem sicheren Abstand beabstandet sind und in dem Objekte klassifiziert und die Bewegung der Objekte nachverfolgt wird, und einen Aufprallbereich, in dem ein Aufprall eintreten kann. Je kleiner der Radius ist, desto höher ist die Aktualisierungsrate der in dem jeweiligen Funktionsbereich verwendeten Sensortechnologie.In one development, the multi-sensor system is designed to form a third functional area with a third radius of essentially at least 80 meters, preferably 200 meters, based on the road vehicle, in order to detect the objects. In relation to the third radius, the third functional area corresponds to a distant area. For example, the following functional areas are advantageously covered, in order of decreasing radius: an object detection area in which possible impact partners are spaced a safe distance apart and in which the multisensor system only detects objects, an object classification area in which possible impact partners are still at a safe distance are spaced and in which objects are classified and the movement of the objects is tracked, and an impact area in which an impact can occur. The smaller the radius, the higher the update rate of the sensor technology used in the respective functional area.
Gemäß einer weiteren Ausbildung umfasst das Multisensorsystem eine Schnittstelle, um Daten von Umfelderfassungssensoren mit einer Infrastruktur auszutauschen, wobei mittels der Schnittstelle vorzugsweise ein Datenaustausch mit einer Latenzzeit von im Wesentlichen weniger als 10 Millisekunden, besonders vorzugsweise von weniger als 1 Millisekunde, ganz besonders vorzugsweise mit 5G Technologie erfolgt.According to a further embodiment, the multi-sensor system comprises an interface for exchanging data from environment detection sensors with an infrastructure, with the interface preferably being used for data exchange with a latency period of essentially less than 10 milliseconds, particularly preferably less than 1 millisecond, very particularly preferably with 5G Technology is done.
5G bezeichnet die fünfte Mobilfunkgeneration, mit der Datenraten von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde erreicht werden. Mit 5G Technologie sind weltweit 100 Milliarden Mobilfunkgeräte gleichzeitig ansprechbar. Die Latenzzeit liegt dabei unter 1 Millisekunde. Fortgeschrittene Fahrzeuge, insbesondere teil- oder hochautomatisiert betreibbare Straßenfahrzeuge, umfassen eine Funkschnittstelle und können damit Netzwerkteilnehmer in dem Mobilfunknetz sein. Fahrerassistenzsysteme des Straßenfahrzeuges übertragen Daten von Umfelderfassungssensoren an weitere Fahrzeuge und/oder an die Infrastruktur. Für einen derartigen Datentransfer ist 5G Technologie besonders vorteilhaft. Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation wird im Englischen car to car communication, abgekürzt C2C, genannt. Fahrzeug zu Infrastruktur Kommunikation wird im Englischen car to x communication, abgekürzt C2X, genannt. Wenn gerade keine Daten übertragen werden, sinkt die Priorität eines Netzwerkteilnehmers. Wenn wieder Datenverkehr ausgelöst wird, dann dauert es eine gewisse Zeit, bis die Daten beim Empfänger ankommen. Diese Zeit ist die Latenzzeit. Damit ist das Multisensorsystem vorteilhafterweise mit C2C und C2X, und damit mit weiteren Sensoren der Infrastruktur, erweiterbar.5G is the fifth generation of mobile communications with which data rates of up to 10 gigabits per second can be achieved. With 5G technology, 100 billion mobile devices can be addressed simultaneously worldwide. The latency is less than 1 millisecond. Advanced vehicles, in particular partially or highly automated road vehicles, include a radio interface and can thus be network participants in the mobile radio network. Driver assistance systems of the road vehicle transmit data from environment detection sensors to other vehicles and / or to the infrastructure. 5G technology is particularly advantageous for such a data transfer. Vehicle to vehicle communication is called car to car communication, C2C for short. Vehicle too Infrastructure communication is called car to x communication, C2X for short. If no data is currently being transmitted, the priority of a network participant drops. If data traffic is triggered again, it takes a certain time for the data to reach the recipient. This time is the latency. The multisensor system can thus advantageously be expanded with C2C and C2X, and thus with further sensors of the infrastructure.
Vorteilhafterweise ist das Multisensorsystem ausgeführt, die Daten der ersten Umfelderfassungssensoren und die Daten der zweiten Umfelderfassungssensoren zu fusionieren mit Fusionszeiten im Bereich von im Wesentlichen 5 Millisekunden bis 100 Millisekunden, vorzugsweise im Bereich von im Wesentlichen 10 Millisekunden bis 80 Millisekunden, ganz besonders vorzugsweise im Bereich von 30 Millisekunden bis 60 Millisekunden. Bei Seitenaufprallszenarien liegt die Zeit von dem Moment des Erreichens der Position, von der aus ein Aufprall unvermeidbar, bis zu dem Moment, in dem der Aufprall erfolgt, im Wesentlichen durchschnittlich unterhalb von 500 Millisekunden. Für zwei Straßenfahrzeuge, die sich in einem innerstädtischen Verkehr mit einer Geschwindigkeit von 50 Kilometer pro Stunde bewegen, beträgt bei einem für beide Straßenfahrzeuge angenommen Abstand von einem Meter zwischen Fahrzeug und einer Verdeckungskante die Zeit vom ersten Sichtkontakt bis zum Aufprall in der Regel weniger als 300 Millisekunden. Eine Änderung der Trajektorie des eigenen Straßenfahrzeuges, auch Ego-Straßenfahrzeug genannt, kann demnach noch innerhalb von im Wesentlichen 200 bis 400 Millisekunden vor einem Aufprall geändert werden. Insbesondere können Notmanöver eingeleitet werden, um in günstigere Positionen auszuweichen, in denen der Aufprall weniger schwere Unfallfolgen aufweist. Durch die erfindungsgemäßen kurzen Fusionszeiten sind die beschriebenen Szenarien beherrschbar. Insbesondere können mittels derartiger kurzer Reaktionszeiten pre-crash und in-crash Maßnahmen eingeleitet werden zur Erhöhung der Sicherheit. Das Aufprall-Schutzsystem stellt und leitet Maßnahmen für Aufprälle ein, bei denen ein sogenannter point-of-no-return überschrittet ist und ein Aufprall unvermeidbar ist.The multisensor system is advantageously designed to fuse the data of the first environment detection sensors and the data of the second environment detection sensors with fusion times in the range from essentially 5 milliseconds to 100 milliseconds, preferably in the range from essentially 10 milliseconds to 80 milliseconds, very particularly preferably in the range from 30 milliseconds to 60 milliseconds. In side impact scenarios, the time from the moment the position is reached, from which an impact is unavoidable, to the moment the impact occurs is substantially less than 500 milliseconds on average. For two road vehicles moving in inner-city traffic at a speed of 50 kilometers per hour, the distance from the first visual contact to the collision is usually less than 300, given a distance of one meter between the vehicle and the edge of a covering for both road vehicles milliseconds. A change in the trajectory of one's own road vehicle, also called an Ego road vehicle, can therefore be changed within essentially 200 to 400 milliseconds before an impact. In particular, emergency maneuvers can be initiated in order to switch to more favorable positions in which the impact has less serious consequences. The scenarios described can be controlled by the short fusion times according to the invention. In particular, pre-crash and in-crash measures can be initiated to increase safety by means of such short reaction times. The impact protection system sets and initiates measures for impacts in which a so-called point-of-no-return has been exceeded and an impact is unavoidable.
Bevorzugt ist das Multisensorsystem ausgeführt, in Abhängigkeit einer Fusion der Daten der ersten Umfelderfassungssensoren und der Daten der zweiten Umfelderfassungssensoren, vorzugsweise in Abhängigkeit der Daten der ersten Umfelderfassungssensoren, eine Position für das Straßenfahrzeug zu prädizieren, von der aus ein Aufprall eines der Objekte auf das Straßenfahrzeug unvermeidbar ist. Diese Position ist der point-of-no-return. Für einen prädizierten point-of-no-return können Maßnahmen eingeleitet werden, um Unfallfolgen zu reduzieren. Beispielsweise kann ein Außenairbag gezündet werden, um die Aufprallenergie eines Seitenaufpralls zu absorbieren.The multi-sensor system is preferably designed to predict a position for the road vehicle from which an impact of one of the objects on the road vehicle occurs, depending on a fusion of the data of the first environment detection sensors and the data of the second environment detection sensors, preferably depending on the data of the first environment detection sensors is inevitable. This position is the point of no return. For a predicted point-of-no-return, measures can be initiated to reduce the consequences of accidents. For example, an external airbag can be deployed to absorb the impact energy of a side impact.
Die Erfassung des Umfeldes und/oder die Fahrentscheidung, die aufgrund der Wahrnehmung der Erfassung des Umfeldes sich ergibt, erfolgen vorzugsweise mit Mitteln der künstlichen Intelligenz. Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung des erfindungsgemäßen Steuergeräts ausgeführt ist, einen intelligenten Algorithmus, vorzugsweise ein künstliches neuronales Netzwerk, auszuführen, um das Signal für die Zündungseinrichtung zu erhalten. Künstliche Intelligenz ist vorzugsweise als Software-on-Chip in der Auswerteeinrichtung implementiert.The detection of the environment and / or the driving decision, which results from the perception of the detection of the environment, is preferably carried out by means of artificial intelligence. The evaluation device of the control device according to the invention is preferably designed to execute an intelligent algorithm, preferably an artificial neural network, in order to obtain the signal for the ignition device. Artificial intelligence is preferably implemented as software on chip in the evaluation device.
Künstliche Intelligenz ist ein Oberbegriff für die Automatisierung intelligenten Verhaltens. Beispielsweise lernt ein intelligenter Algorithmus, zweckgerichtet auf neue Informationen, zum Beispiel Fahrentscheidungen in neuen Situationen zu bestimmen, zu reagieren. Ein künstliches neuronales Netzwerk, im Englischen als Artificial Neural Network bezeichnet, ist ein intelligenter Algorithmus. Ein intelligenter Algorithmus ist ausgeführt zu lernen, zweckgerichtet auf neue Informationen zu reagieren. Automatisierung intelligenten Verhaltens wird mit dem Begriff künstliche Intelligenz beschrieben.Artificial intelligence is a generic term for the automation of intelligent behavior. For example, an intelligent algorithm learns to respond appropriately to new information, such as determining driving decisions in new situations. An artificial neural network, referred to as an artificial neural network, is an intelligent algorithm. An intelligent algorithm has to be learned to react appropriately to new information. Automation of intelligent behavior is described with the term artificial intelligence.
Vorzugsweise wird zur Durchführung des Verfahrens ein erfindungsgemäßes Multisensorsystem verwendet.A multi-sensor system according to the invention is preferably used to carry out the method.
Vorzugsweise wird zur Durchführung des Verfahrens ein erfindungsgemäßes Steuergerät verwendet.A control device according to the invention is preferably used to carry out the method.
Vorzugsweise wird zur Durchführung des Verfahrens ein erfindungsgemäßes Aufprall-Schutzsystem verwendet.An impact protection system according to the invention is preferably used to carry out the method.
Die Erfindung wird in den Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
-
1 : ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Multisensorsystems, -
2 : ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuergeräts, -
3 : ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aufprall-Schutzsystems und -
4 : ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 an embodiment of a multi-sensor system according to the invention, -
2 an embodiment of a control device according to the invention, -
3 : An embodiment of an impact protection system according to the invention and -
4 : An embodiment of a method according to the invention.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsähnliche Teile. In den jeweiligen Figuren sind die jeweils relevanten Bezugszeichen angegeben.In the figures, the same reference symbols designate the same or functionally similar parts. The relevant reference numerals are given in the respective figures.
Die ersten Umfelderfassungssensoren
Das Multisensorsystem
Ein weiterer Umfelderfassungssensor ist eine Kamera, die an einer Komponente der Verkehrsinfrastruktur angeordnet ist. Mittels einer Schnittstelle
In Schwellern
Das Steuergerät
Das Steuergerät
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in
Vorzugsweise wird zur Durchführung des Verfahrens das Multisensorsystem
Besonders vorzugsweise wird das Verfahren in dem erfindungsgemäßen Straßenfahrzeug
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Objektobject
- 22
- Straßenfahrzeugroad vehicle
- 44
- Außenairbagexterior airbag
- 66
- Schwellersill
- 1010
- MultisensorsystemMulti-sensor system
- 1111
- erster Funktionsbereichfirst functional area
- 11a11a
- erster Radiusfirst radius
- 11b11b
- erster Umfelderfassungssensorfirst environment detection sensor
- 1212
- zweiter Funktionsbereichsecond functional area
- 12a12a
- zweiter Radiussecond radius
- 12b12b
- zweiter Umfelderfassungssensorsecond environment detection sensor
- 1313
- dritter Funktionsbereichthird functional area
- 13a13a
- dritter Radiusthird radius
- 1414
- Schnittstelleinterface
- 2020
- Steuergerätcontrol unit
- 2121
- EingangsschnittstelleInput interface
- 2222
- Auswerteeinrichtungevaluation
- 2323
- AusgangsschnittstelleOutput interface
- 3030
- Aufprall-SchutzsystemImpact protection system
- V1-V6V1-V6
- Verfahrensschrittesteps
Claims (15)
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-
2018
- 2018-06-28 DE DE102018210590.1A patent/DE102018210590B4/en active Active
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Also Published As
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