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Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Lokalisieren einer Sensoranordnung sowie eine Sensoranordnung.
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Stand der Technik
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Mit steigenden Anforderungen und fortschreitendem Automatisierungsgrad im automobilen Bereich werden zunehmend mehr Sensoren eingesetzt. Diese Anforderungen werden insbesondere an automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise hochautomatisiertes oder fahrerloses Fahren, gestellt. Da Ausfälle oder Fehlfunktionen der Sensorik sowie des nachfolgenden Verarbeitungssystems nie vollständig ausgeschlossen werden können, ist insbesondere bei fahrerlos gesteuerten Fahrzeugen eine ständige oder häufige Selbstüberwachung notwendig.
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Fahrerassistenzsysteme sowie automatisierbare Fahrfunktionen sind auf Sensoren angewiesen, welche bereits ab Werk kalibriert bzw. initial eingestellt werden. Aufgrund der steigenden Anzahl an Sensoren können Fehler bei Werkprozessen für die Kalibrierung der Sensoren entstehen. Des Weiteren können die Sensoren während des Betriebes bzw. nach einer Auslieferung des Sensorsystems oder des Fahrzeugs von ursprünglichen Werkangaben abweichen. Derartige Abweichungen können durch äußere Einwirkungen oder durch Abnutzungserscheinungen entstehen. Problematisch hierbei sind insbesondere Sensorfehler oder Dejustage von Sensoren, welche im Betrieb nicht selbstständig kompensiert oder detektiert werden können, da hierdurch fehlerhafte Sensordaten für sicherheitsrelevante Funktionen unbemerkt eingesetzt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, Ein Steuergerät sowie ein Verfahren vorzuschlagen, welche einen zuverlässigen Betrieb mehrerer Lokalisierungssysteme ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug zum Analysieren von Lokalisierungssystemen bereitgestellt, wobei das Steuergerät mit mindestens zwei unabhängig voneinander betreibbaren Lokalisierungssystemen zum Ermitteln von systemspezifischen Positionen datenleitend verbindbar ist. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, von den Lokalisierungssystemen ermittelte Positionsinformationen plausibilisiert auszuwerten.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Lokalisieren einer Sensoranordnung, insbesondere eines Fahrzeugs durch ein Steuergerät, bereitgestellt. In einem Schritt werden durch Einsatz von Sensoren von mindestens zwei Lokalisierungssystemen jeweils systemspezifische Positionen bestimmt. Die systemspezifischen Positionen der unterschiedlichen Lokalisierungssysteme werden miteinander verglichen. Bei Fehlen einer vorgegebenen Übereinstimmung der systemspezifischen Positionen wird ein Signal erzeugt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann nach Erzeugen des Signals eine Fehleranalyse durch das Steuergerät durchgeführt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Sensoranordnung, insbesondere für ein Fahrzeug, bereitgestellt. Die Sensoranordnung weist mindestens zwei unabhängig voneinander betreibbare Lokalisierungssysteme zum Ermitteln von systemspezifischen Positionen der Sensoranordnung auf. Jedes Lokalisierungssystem greift auf mindestens einen Sensor und die entsprechenden Sensordaten zu, wobei die Sensoranordnung ein mit den Lokalisierungssystemen datenleitend gekoppeltes Steuergerät aufweist. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, von den Lokalisierungssystemen ermittelte Positionsinformationen plausibilisiert auszuwerten.
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Durch das Steuergerät, Sensoranordnung und/oder das Verfahren kann eine Selbstüberwachung von bestehenden Lokalisierungssystemen gewährleistet werden, welche fehlerhafte Kalibrierung der Sensoren oder Fehler in dem Einsatz von digitalen Karten aufdecken kann.
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Die Sensoren können zwar ab Werk oder schon online kalibriert werden, jedoch kann dieser Vorgang eine erfolgreiche Kalibrierung und Funktionsfähigkeit der Sensoren nicht dauerhaft garantieren. Insbesondere können nachträgliche Umwelteinflüsse die Position der Sensoren zueinander, die sogenannte extrinsische Kalibrierung, verändern. Darüber hinaus können die eingesetzten Sensoren ihre intrinsische Charakteristik nachträglich ändern. Eine derartige Änderung kann beispielsweise durch eine Krafteinwirkung auf den Sensor verursacht werden.
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Als Sensoren können, neben GPS-Sensoren, LIDAR-Sensoren, Radar-Sensoren, Kamera-Sensoren, Ultraschallsensoren und dergleichen eingesetzt werden. Die durch die Sensoren erkannten Merkmale in einer Umgebung der Sensoranordnung können mit einer digitalen Karte verglichen und identifiziert werden. Anhand eines derartigen Abgleichs kann die Position der Sensoranordnung innerhalb der Karte ermittelt werden. Die verschiedenen eingesetzten Lokalisierungssysteme können beispielsweise auf Sensoren einer Gattung zugreifen und werden vorzugsweise unabhängig voneinander betrieben. So kann ein Lokalisierungssystem basierend auf Sensordaten von Kamera-Sensoren Merkmale des Umfelds extrahieren. Ein weiteres Lokalisierungssystem kann anhand von Sensordaten von Radar-Sensoren Umgebungsmerkmale ermitteln. Derartige Lokalisierungssysteme können die Sensordaten gleicher oder unterschiedlicher Sensoren dazu einsetzen, eine für das jeweilige Lokalisierungssystem spezifische Position zu berechnen.
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Die Lokalisierungssysteme können in Form von Lokalisierungsalgorithmen auf dem Steuergerät oder auf gesonderten Steuergeräten ausgeführt werden und sind direkt oder über Treiber mit den Sensoren datenleitend verbunden. Des Weiteren können die Lokalisierungssysteme einen oder mehrere maschinenlesbare Speicher aufweisen, auf welchen sie gespeichert und ausführbar sind. Die Speicher können auch als temporäre oder dauerhafte Speicher für die Sensordaten eingesetzt werden.
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Die Lokalisierungssysteme können aus einem oder mehreren Lokalisierungsfiltern, beispielsweise Kalman- oder Partikelfiltern, einem oder mehreren Lokalisierungs-Optimierern, beispielsweise Graph-Optimierern, oder beliebigen Kombinationen daraus bestehen. Insbesondere kann ein Lokalisierungssystem eine Position basierend auf Merkmalen aus einer Umgebung mit einer hohen Sicherheit und somit konvergiert bestimmen.
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Die Position kann mit einer hohen Sicherheit durch ein Lokalisierungssystem ermittelt werden, wenn die Sensoren ein geringes Rauschen aufweisen, die verwendeten Karten präzise und noch aktuell sind, die Assoziation von Umgebungs- und Kartenmerkmalen korrekt durchgeführt wurden und wenn die Optimierung der Merkmale zueinander bzw. zu der Position der Anordnung relativ zu diesen erfolgreich war.
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Wird einer der angeführten Punkte nicht korrekt oder mit einer nicht ausreichenden Genauigkeit durchgeführt, wird eine Position mit einer geringen Sicherheit bestimmt und ist somit nicht-konvergierend.
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Das Steuergerät kann die von den Lokalisierungssystemen ermittelten Positionsdaten empfangen und diese plausibilisiert auswerten. Bei der plausibilisierten Auswertung durch das Steuergerät können die jeweiligen Positionsdaten bewertet und/oder miteinander verglichen werden. Es werden somit nur Positionsdaten, welche von den Lokalisierungssystemen ermittelt wurden, für eine weitere Verwertung genutzt, welche logisch und/oder korrekt durch die Lokalisierungssysteme ermittelt wurden. Somit können verschiedene unabhängige Positionsdaten optimal miteinander verknüpft bzw. verarbeitet werden. Unlogische Positionsdaten können durch das Steuergerät von der Verwertung ausgeschlossen werden.
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Beispielsweise kann durch das Steuergerät eine Lösung für eine Lokalisierung berechnet werden, welche die Positionsdaten optimal erklärt. Eine derartige Lösung kann beispielsweise einen Bereich aufweisen, welcher durch die Methode der kleinsten Quadrate aus den bekannten Positionsdaten bestimmt wurde. Alle Positionsdaten, welche Außerhalb des Bereichs liegen, können ignoriert werden. Insbesondere können durch die plausibilisierte Auswertung Ausreißer identifiziert und bei der weiteren Auswertung durch das Steuergerät ignoriert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Steuergerät dazu eingerichtet, ein Konvergenzverhalten der Lokalisierungssysteme zum Ermitteln der jeweiligen systemspezifischen Positionen auszuwerten, wobei Unterschiede im Konvergenzverhalten der jeweiligen Lokalisierungssysteme durch das Steuergerät ermittelbar sind.
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Insbesondere können die von den Lokalisierungssystemen ermittelten Positionsinformationen durch das Auswerten des Konvergenzverhaltens der Lokalisierungssysteme plausibilisiert ausgewertet werden.
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Die durch die Lokalisierungssysteme ermittelten spezifischen Positionen können durch räumliche Überlagerung eine Überschneidung bzw. Schnittmenge bilden, welche als Konvergenz der entsprechenden Lokalisierungssysteme betrachtet wird.
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Somit wird ein Konvergenzort, welcher durch mehrere Lokalisierungssysteme ermittelt wurde bevorzugt als eine absolute Position der Anordnung eingesetzt. Bei mehreren Konvergenzorten kann derjenige Ort weiterverwertet werden, welcher basierend auf den meisten Lokalisierungssystemen ermittelt wurde.
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Derartige Unsicherheiten bei der Bestimmung der Position entstehen durch Sensorfehler und Sensorrauschen, beispielsweise aufgrund von Störeinflüssen und Witterungseinflüssen. Des Weiteren können fehlerhafte Einzelassoziation sowie veraltete Karten mit fehlenden Umgebungsmerkmalen in einer unsicheren Positionsbestimmung resultieren. Durch das Analysieren des Konvergenzverhaltens der Lokalisierungssysteme durch das Steuergerät können derartige Unsicherheiten bei der Positionsbestimmung geprüft und erkannt werden. Ebenfalls können damit Fehler im Kartierungsprozess, wie beispielsweise nicht korrekt zueinander ausgerichtete Merkmale bzw. sogenannte „Alignment“-Fehler, festgestellt werden.
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Das Verfahren kann insbesondere für ein Fahrzeug eingesetzt werden, welches automatisiert betreibbar ist und entsprechende automatisierte Fahrerassistenzsysteme aufweist. Mit Hilfe des Verfahrens kann eine selbstüberwachte Lokalisierung, Kartenvalidierung, sowie Sensorüberprüfung und Neu-Kalibrierung durchgeführt werden. Dabei werden Lokalisierungssysteme, beispielsweise eines hochautomatisierten Fahrzeuges, separat voneinander betrieben, um bei möglichen Unterschieden im Konvergenzverhalten auf die Ursache der mangelnden Konvergenz der Positionsbestimmung zu schließen. Hierdurch kann der voneinander unabhängige Betrieb mehrerer Lokalisierungssysteme dazu eingesetzt werden eine Redundanz der Positionsbestimmung zu schaffen. Des Weiteren können mehrere durch unterschiedliche Lokalisierungssysteme ermittelte systemspezifische Positionen miteinander vergleichen werden, um fehlerhafte Lokalisierungssysteme festzustellen. Ist beispielsweise jedes Lokalisierungssystem durch die verwendeten Merkmale und/oder Sensoren sowie die jeweilige Kombination derer unabhängig von den anderen Lokalisierungssystemen, kann aus den Unterschieden im Konvergenzverhalten eine Ursache für die mangelnde Konvergenz bestimmt werden. Dies kann beispielsweise bei einer Vielzahl an Lokalisierungssystemen anhand einer Abweichung von einer mehrheitlichen Positionsbestimmung detektiert werden.
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Die Lokalisierungssysteme ermitteln hierbei jeweils für sich systemspezifisch Positionen der Sensoranordnung, welche bestenfalls miteinander übereinstimmen oder voneinander abweichen können. Hierdurch kann die absolute ermittelte Position der Anordnung als ein Durchschnitt von mehreren systemspezifischen Positionen betrachtet werden. Die systemspezifischen Positionen können hierbei unter Einhaltung von Toleranzen geringfügig voneinander abweichen, um dennoch als übereinstimmend eingestuft zu werden.
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Der Einsatz der verschiedenen möglichen Kombinationen des Konvergenzverhaltens sensoriell unabhängiger, aber bezüglich der verwendeten Kartenmerkmale überlappender Lokalisierungssysteme kann die folgenden vorteilhaften Funktionen ermöglichen:
- - Detektion von Sensorausfällen
- - Detektion von Fehlkalibrierungen und Dejustagen
- - Detektion von Kartenänderungen
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Hierbei kann die Lokalisierung der Sensoranordnung bzw. eines Fahrzeugs trotz fehlerhafter Sensoren oder Auswertungen weiterhin ermöglicht werden, da das Steuergerät bei einer detektierten Unstimmigkeit mit einem oder mehreren Lokalisierungssystemen durch Gewichtung und durch eine ganzheitliche Überprüfung und Überwachung der Lokalisierungssysteme eine Positionsbestimmung der Anordnung fortsetzen oder zulassen kann.
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Nach einer Ausführungsform wird die systemspezifische Position des mindestens einen Lokalisierungssystems basierend auf Sensordaten von mindestens einem Sensor durch einen Vergleich mit Merkmalen einer im Steuergerät hinterlegten oder vom Steuergerät bezogenen Karte ermittelt. Ein Lokalisierungssystem nutzt vorzugsweise ein oder mehrere Kartenmerkmale, die a priori unabhängig sind sowie eine oder mehrere Arten von Sensoren, die ebenfalls a priori unabhängig voneinander sind. Anhand der Sensoren und der Kartenmerkmalen kann durch die Detektion, Assoziation und Optimierung der Umgebungsmerkmale und Kartenmerkmale die für das System spezifische Position relativ in der kartierten Welt berechnet werden. Hierdurch kann eine vom GPS-System unabhängige Lokalisierung durchgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind basierend auf ermittelten Unterschieden im Konvergenzverhalten der Lokalisierungssysteme Sensorfehler oder Fehlkalibrierung durch das Steuergerät feststellbar. Die jeweiligen Lokalisierungssysteme können jeweils zu einer spezifischen Position konvergieren. Eine oder mehrere spezifischen Positionen können jedoch von anderen spezifischen Positionen abweichen. In einem derartigen Fall können die Sensordaten des Systems, welches eine abweichende Position ermittelt hat, und damit der mindestens eine verwendete Sensor fehlerhaft sein. Hier kann eine Online-Kalibrierung bzw. eine Kalibrierung während des Betriebs durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine erneute Kalibrierung der entsprechenden Sensoren in einer Werkstatt durchgeführt werden. Solange eine Mehrheit der Lokalisierungssysteme verschiedener Sensoren auf einen gemeinsamen Ort konvergieren, kann diese Position immer noch als verwendbare Position der Sensoranordnung bzw. eines Fahrzeugs mit einer Sensoranordnung genutzt werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel sind basierend auf ermittelten Unterschieden im Konvergenzverhalten der Lokalisierungssysteme Fehler der Karte durch das Steuergerät feststellbar. Hierdurch können bestimmte Kartenmerkmale, wie Fahrbahnmarkierungen, Beschilderung und dergleichen, zur Positionsbestimmung eingesetzt werden. Bei einem Fehler in der Karte kann ein Lokalisierungssystem, welches bestimmte Kartenmerkmale verwendet, zu einem abweichenden Ort konvergieren als die übrigen Lokalisierungssysteme, welche abweichende Kartenmerkmale einsetzen. Ein derartiges Verhalten deutet auf eine Veränderung der tatsächlichen Umgebung relativ zur Karte oder auf fehlerhaft bei der Kartenerstellung zueinander ausgerichtete Kartenmerkmale hin. Beispielsweise können neue Fahrbahnmarkierungen aufgetragen werden, welche geringfügig verschoben sind. Ausrichtungsfehler in der Karte können beispielsweise durch algorithmische Fehler oder durch Kalibrierungsfehler bei der Kartenerstellung verursacht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Messdaten von unabhängig voneinander betreibbaren unterschiedlichen Sensoren betrieben. Hierdurch können die Lokalisierungssysteme redundant betrieben werden, wobei Fehler isoliert und auf einzelne Lokalisierungssysteme begrenzt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird mindestens eine systemspezifische Position durch Vergleich und Identifikation von Merkmalen einer digitalen Karte bestimmt. Es kann somit eine Lokalisierung bereitgestellt werden, welche unabhängig von GPS-Sensoren ist und somit zuverlässig auch in stark bebauten Gebieten präzise betreibbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die systemspezifischen Positionen unterschiedlicher Lokalisierungssysteme unter Berücksichtigung von Toleranzen miteinander verglichen. Hierdurch können die jeweiligen durch die Lokalisierungssysteme festgestellten Positionen geringfügige Abweichungen aufweisen, um systematische Abweichungen und grundsätzliches Rauschen der Sensoren auszugleichen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird anhand der Fehleranalyse geprüft, ob ein oder mehrere Sensoren eines Lokalisierungs-systems dejustiert sind oder einen Sensorfehler aufweisen. Es kann somit eine Selbstüberprüfung der Sensoranordnung bereitgestellt werden. Werden Unstimmigkeiten durch das Steuergerät festgestellt, so können Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise Online-Kalibrierung oder die Überführung in einen sicheren Zustand, durchgeführt werden. Des Weiteren kann die Lokalisierung der Sensoranordnung basierend auf Ergebnissen von Lokalisierungssystemen fortgesetzt werden, wenn das Steuergerät die Korrektheit der Ergebnisse verifiziert.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird anhand der Fehleranalyse geprüft, ob ein Kartenfehler vorliegt. Hochgenaue Karten stellen eine essentielle Voraussetzung für sicheres automatisiertes Fahren und einen Teil hochentwickelter Assistenzsysteme dar. Hier benötigen die Funktionen auch die Position des Fahrzeugs relativ zu der Karte. Je mehr Merkmale der realen Welt in einer Karte hinterlegt werden, umso einfacher kann die Karte aber auch veralten, da sich jedes einzelne der Merkmale im Laufe der Zeit ändern kann. Wenn Assistenzsysteme sowie Systeme zum automatisierten Fahren Karteninformationen nutzen, muss zuvor die Aktualität der Karte sichergestellt werden. Durch das Verfahren können Fehler aufgedeckt werden, welche ihren Ursprung in nicht mehr aktuellen Karten aufweisen. Derartige Fehler können entstehen, wenn ein Lokalisierungssystem auf bestimmten Merkmalsarten, wie beispielsweise Fahrbahnmarkierung, basiert und die entsprechende berechnete Position von anderen Lokalisierungssystemen abweicht.
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Die systemspezifischen Positionen können relative oder absolute Positionen sein. Beispielsweise können die Positionen Abstände zu benachbarten oder im Abtastbereich angeordneten Objekten und Merkmalen aufweisen.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Position der Sensoranordnung anhand einer Mehrzahl an miteinander im Wesentlichen übereinstimmenden systemspezifischen Positionen bestimmt. Somit kann trotz festgestellter Fehler in einem Lokalisierungssystem die Funktion fortgeführt werden, da durch die Fehleranalyse des Steuergeräts die Fehlerquelle extrahiert werden kann. Beispielsweise kann bei einer Mehrheit von Lokalisierungssystemen, welche unterschiedliche Merkmale der Karte nutzen, eine Position ermittelt werden, wenn die ermittelten Positionen, abgesehen von einem fehlerhaften Lokalisierungssystem, übereinstimmen und plausibel sind.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird mindestens ein Lokalisierungssystem zum Beseitigen von Mehrdeutigkeiten oder Fehlern eines weiteren Lokalisierungssystems herangezogen. Hierdurch kann eine redundante Funktionsweise der Lokalisierungssysteme erfolgen, die auch bei festgestellten Fehlern, Mehrdeutigkeiten oder Dejustagen die Positionsbestimmung sicherstellt.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Gewichtung bei der Ermittlung der systemspezifischen Position eines Lokalisierungssystems durch das Steuergerät beeinflusst. Je nach Ausgestaltung des Lokalisierungssystems kann beispielsweise bei einem Lokalisierungsoptimierer die Gewichtung oder der Fehler auf den einzelnen Kanten eines Graph-Optimierers angepasst werden. Des Weiteren können bei einem Lokalisierungsfilter die einzelnen Filterterme bei einem gaußschen Mixture-Filter oder die einzelnen Partikel bei einem Partikelfilter ausgewertet und analysiert werden. Durch die Auswertung der verschiedenen Konvergenzverhalten kann durch das Steuergerät entschieden werden, welche Lokalisierungsfilter oder Teile der Lokalisierungsfilter tatsächlich zur Lokalisierung herangezogen, ausgewertet und/oder kombiniert werden.
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Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine Sensoranordnung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
- 2-7 schematische Darstellungen von Szenarien der Sensoranordnung zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Sensoranordnung 1, welche in einem Fahrzeug 2 verbaut ist.
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Die Sensoranordnung 1 weist ein erstes Lokalisierungs-system 4, welches zwei Kamera-Sensoren 6 für eine systemspezifische Positionsbestimmung verwendet, ein zweites Lokalisierungssystem 8, welches auf einem LIDAR-Sensor 10 basiert und ein drittes Lokalisierungssystem 12, welches zwei Radarsensoren 14 einsetzt. Die Kamera-Sensoren 6 und die Radarsensoren 14 sind hier jeweils an einer Fahrzeugfront und an einem Fahrzeugheck angeordnet. Der LIDAR-Sensor 10 ist auf einem Fahrzeugdach positioniert.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 als Bestandteile eines Steuergeräts 16 ausgeführt. Die Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 können jedoch auch als separate bzw. eigenständige Software- oder Hardwaremodule ausgestaltet sein.
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Die jeweiligen Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 können durch Auswerten der Sensoren 6, 10, 14 relative oder absolute systemspezifische Positionen des Fahrzeugs 2 ermitteln. Die Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 arbeiten unabhängig voneinander und haben Zugriff auf unterschiedliche Arten von Sensoren 6, 10, 14.
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Das Steuergerät 16 ist dazu ausgestaltet die Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 auszuwerten und insbesondere die von den Lokalisierungssystemen 4, 8, 12 ermittelten Positionen des Fahrzeugs 2 bzw. der Anordnung 1 miteinander zu vergleichen. Des Weiteren dient das Steuergerät 16 dazu die Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 bzw. die durch die Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 ermittelten Positionen miteinander zu fusionieren.
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In den 2-7 sind schematische Darstellungen von Szenarien der Sensoranordnung 1 an einer vierspurigen Fahrbahn 18 zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Es werden die durch die Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 bestimmten sensorspezifischen Positionen P1, P2, P3 als flächige Bereiche dargestellt, welche eine Unsicherheit der jeweiligen Lokalisierung abbilden. Des Weiteren werden ein oder mehrere Überschneidungsbereiche X, X1, X2 veranschaulicht, welche durch Schnittmengen der Positionen P1, P2, P3 gebildet werden und somit die Positionen ausbilden, in welchen die jeweiligen Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 konvergieren. Die jeweiligen Positionen P1, P2, P3 werden beispielsweise relativ zu Fahrbahnbegrenzungen 20 oder zu Fahrbahnmarkierungen 22 durch die Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 bestimmt.
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In der 2 konvergieren alle Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 zu einem gemeinsamen Ort X. Die Sensoranordnung 1 weist eine uneingeschränkte Funktionalität auf, sodass die Position X beispielsweise für automatisiertes Fahren verwendet werden kann.
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Die 3 zeigt ein weiteres Szenario, bei dem das Lokalisierungssystem 12, welches die Radarsensoren 14 einsetzt, zu einem abweichenden Ort X1 konvergieren. Die durch das dritte Lokalisierungssystem 12 ermittelte spezifische Position P3 stimmt nicht mit den spezifischen Positionen P1, P2 des ersten und zweiten Lokalisierungssystems 4, 8, welche in einem gemeinsamen Ort X konvergieren. Ein derartiges Szenario entsteht insbesondere dann, wenn die Radarsensoren 14 relativ zu den anderen Sensoren 6, 10 dejustiert sind. Das Steuergerät 16 kann hierbei eine Online-Kalibrierung ausführen oder ein Aufsuchen einer Werkstatt anfordern. In der Werkstatt können die Radarsensoren 14 erneut kalibriert werden.
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Solange eine Mehrheit der Lokalisierungssysteme 4, 8 verschiedener Sensoren 6, 10 auf einen gemeinsamen Ort X konvergieren, kann dieser Ort immer noch als verwendbare Position des Fahrzeugs 2 ausgegeben werden.
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In der 4 ist ein weiterer Fall dargestellt, bei dem die basierend auf den Radarsensoren 14 ermittelten Positionen P2 nicht in einem Ort konvergieren. In diesem Fall kann das Steuergerät 16 einen Sensorfehler feststellen. Auch hier kann eine Sensormehrheit 6, 10 eine eindeutige und plausible Position bestimmen, welche mit der Position X in 3 übereinstimmt.
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In der 5 sind die Positionen P1, P2 von Lokalisierungssystemen 4, 8 dargestellt, die eine Fahrbahnmarkierung 22 als Merkmal verwenden. Diese Positionen P11, P21 konvergieren jedoch in einem abweichenden Ort X1 als die übrigen ermittelten Positionen P1, P2, wobei hierbei abweichende Kartenmerkmale genutzt werden.
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Dies deutet entweder auf eine Änderung der tatsächlichen Umgebung 18 gegenüber einer Karte hin oder auf Fehler, welche bereits bei der Kartengenerierung vorlagen.
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Bei diesem Szenario sind die meisten systemspezifischen Positionen P1, P2 derart ausgestaltet, dass sie in einer Position X konvergieren und somit eine valide Positionsbestimmung ermöglichen. Die jeweiligen spezifischen Positionen P1, P11 und P2, P21 sind basierend auf Sensordaten der Kamerasensoren 6 und des LIDAR-Sensors 10 erstellt worden, wobei die Sensordaten von ein und demselben Sensor für Merkmalsanalyse unterschiedlicher Merkmale herangezogen werden können, wodurch pro berücksichtigtem Merkmal eine spezifische Position bestimmt wird. Hierdurch kann mit einem LIDAR-Sensor 10 beispielsweise ein oder mehrere Positionen P2, P21 durch das zweite Lokalisierungssystem 8 ermittelt werden.
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Die 6 veranschaulicht ein weiteres Szenario, bei dem die Lokalisierungssysteme 4, 8 Kartenmerkmale verwenden, welche zu Positionen P11, P21 führen, die nicht konvergieren. In diesem Fall hat sich entweder die Umgebung 18 seit der Kartenerstellung derart verändert, dass die Karte die Umgebung 18 nicht mehr erklären kann, oder es sind bereits bei der Kartenerstellung Fehler entstanden, die dazu führen, dass die Karte die Umgebung nicht mehr plausibel abbilden kann. Auch hier kann eine Merkmalsmehrheit immer noch eine validen Position X führen.
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Die 7 zeigt ein Fall, bei welchem keine Konvergenz ermittelt werden konnte. Die Positionen P1, P2, P3, welche anhand von verschiedenen Merkmalen durch die Lokalisierungssysteme 4, 8, 12 ermittelt wurden divergieren und/oder können sich nicht auf einen Ort einigen. In diesem Fall liegt ein Sensor- oder Kartenfehler vor. Eine Unterscheidung zwischen den beiden Fehlerarten ist in diesem Fall nicht möglich. Sollte es trotz Divergenz und Uneinigkeit eine (in diesem Fall gemischte) Mehrheit an Lokalisierungssystemen geben, die sich auf eine Position einigen, ist diese zur Lokalisierung verwendbar. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist eine Position X für eine weitere Verwendung nicht gegeben, sodass das Steuergerät eine Fehlermeldung ausgeben und das Fahrzeug 2 in einen sicheren Zustand versetzen kann, sofern kein Fahrer das Fahrzeug 2 steuert. Bei einem manuell steuerbaren Fahrzeug 2, kann das Steuergerät 16 die Fahrzeugsteuerung an den Fahrer übergeben.
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Bei periodischen Signalen, wie beispielsweise Fahrbahnmarkierungen 22, kann ein Lokalisierungssystem auf mehr als einen Ort konvergieren und kann somit Mehrdeutigkeiten bezüglich der spezifischen Position aufweisen. In einem derartigen Fall kann durch Überlagerung entsprechend geeigneter anderer Lokalisierungssysteme die Mehrdeutigkeit aufgelöst werden. Hierzu können beispielsweise Schilder in Fahrtrichtung meist lokal eindeutig und ein entsprechendes Lokalisierungssystem, welches Schilder als Merkmale zur Lokalisierung nutzt, die Mehrdeutigkeit eines Lokalisierungssystems, welches Fahrbahnmarkierungen als Merkmale nutzt, auflösen.
