DE102019001043A1

DE102019001043A1 - Verfahren zum Klassifizieren von statischen Objekten in einer Fahrzeugumgebung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019001043A1
Application number: DE102019001043.4A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dickmann; Markus Hahn; Jakob Lombacher
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2019-09-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klassifizieren von statischen Objekten in einer Fahrzeugumgebung eines Kraftfahrzeugs, umfassend folgende Schritte: Erfassen von Radarquerschnittswerte umfassenden Sensordaten der Fahrzeugumgebung einer jeweiligen Fahrzeugposition mittels einer Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs, welche zumindest einen Radarsensor aufweist (S1); Eintragen der erfassten Sensordaten in zugeordneten Zellen eines die Fahrzeugumgebung darstellenden Belegungsgitters (S2); Klassifizieren zumindest eines statischen Objekts in Abhängigkeit den in den jeweiligen Zellen des Belegungsgitters eingetragenen Sensordaten (S3), wobei in jede Zelle des Belegungsgitters ein korrigierter Radarquerschnittsparameter eingetragen wird, welcher unter Berücksichtigung einer Varianz von den erfassten Radarquerschnittwerten der entsprechenden Zelle ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klassifizieren von statischen Objekten in einer Fahrzeugumgebung eines Kraftfahrzeugs gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Die DE 10 2016 200 642 A1 offenbart ein Verfahren zum Klassifizieren von Fahrbahnbegrenzungen in einem Fahrzeugumfeld eines Fahrzeugs. Durch ein Radarsystem des Fahrzeugs werden Radarwellen in das Fahrzeugumfeld ausgesendet und Reflexionen der ausgesendeten Radarwellen an Objekten in dem Fahrzeugumfeld empfangen. Ein Belegungsgitter wird erstellt, wobei jeder Zelle des Belegungsgitters Zellinformationen zugeordnet werden. Anhand der Zellinformationen werden lokalisierte Fahrbahnbegrenzungen klassifiziert, wobei für einen minimierten Suchbereich ein Histogramm über gemittelte RCS-Werte sämtlicher Zellen erstellt wird.
Ferner beschreibt die DE 10 2013 217 488 A1 ein Verfahren zur Repräsentation eines Umfelds eines Fahrzeugs in einem Belegungsgitter. Hierbei werden Daten mit zumindest einem Umfelderfassungssystem erfasst und Informationen in zumindest einer Gitterzelle in einer weiteren Ebene hinterlegt, wobei ein Vorhandensein der weiteren Ebene von den Informationen in der Gitterzelle in der ersten Ebene abhängt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum robusten Klassifizieren von statischen Objekten in einer Fahrzeugumgebung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden Radarquerschnittswerte umfassende Sensordaten der Fahrzeugumgebung einer jeweiligen Fahrzeugposition mittels einer Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs, welche zumindest einen Radarsensor aufweist, erfasst. Die erfassten Sensordaten werden in zugeordneten Zellen eines die Fahrzeugumgebung darstellenden Belegungsgitters eingetragen und in Abhängigkeit von den in den jeweiligen Zellen des Belegungsgitters eingetragenen Sensordaten wird zumindest ein statisches Objekt klassifiziert.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass in jede Zelle des Belegungsgitters ein korrigierter Radarquerschnittsparameter eingetragen wird, welcher unter Berücksichtigung einer Varianz von den erfassten Radarquerschnittwerten der entsprechenden Zelle ermittelt wird. Das bedeutet, dass der Radarquerschnittsparameter dieser Zelle unter Verwendung der Varianz der dieser Zelle entsprechenden erfassten Radarquerschnittswerte berechnet beziehungsweise geschätzt wird. Das Berechnen beziehungsweise Schätzen des korrigierten Radarquerschnittsparameters jeder Zelle erfolgt insbesondere mittels einer probabilistischen Zustandsschätzung basierend auf der Bayes-Theorie. Hierbei können Messabweichungen der mittels des Radarsensors erfassten Sensordaten, wie beispielsweise Messfehler, minimiert werden. Die erfassten Sensordaten sind in diesem Zusammenhang empfangene Reflexionen ausgesendeter Radarwellen des zumindest einen statischen Objekts der Fahrzeugumgebung und umfassen neben den Radarquerschnittswerten des Weiteren Winkelwerte in zumindest eine Richtung, insbesondere zwei Richtungen, und Entfernungswerte zwischen einem Reflexionszentrum des zumindest einen statischen Objekts und der Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs.
Bei dem zumindest einen statischen Objekt handelt es sich insbesondere um ein innerhalb der Fahrzeugumgebung angeordnetes Hindernis, wie beispielsweise ein abgestelltes Fahrzeug. Das zumindest eine statische Objekt kann anhand des insbesondere mehrdimensional ausgebildeten Belegungsgitters, einer sogenannten Occupancy Map, lokalisiert, vermessen und/oder klassifiziert werden. Hierbei kann beispielswiese eine Position, eine Orientierung und/oder Abmessungen, das heißt eine räumliche Erstreckung, des zumindest einen abgestellten Fahrzeugs und eine sich zwischen zwei abgestellten Fahrzeugen erstreckende Parklücken abgeschätzt werden. Somit kann beispielsweise eine Einparkunterstützung, eine Lokalisierung und/oder eine Spurschätzung des Kraftfahrzeugs sicherer umgesetzt und bereitgestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt dabei ein möglichst rasches, das heißt stabiles, und gegenüber Störeinflüssen möglichst ungestörtes Erfassen der Fahrzeugumgebung und insbesondere des zumindest einen statischen Objekts. Störeinflüsse resultieren beispielsweise aus einem Rauschverhalten des zumindest einen Radarsensors. Anhand des korrigierten Radarquerschnittsparameters können zusätzlich Informationen bezüglich einer Beschaffenheit und/oder einer Form des zumindest einen statischen Objekt bereitgestellt werden. Somit wird das exakte Klassifizieren des zumindest einen statischen Objekts erleichtert und verbessert, sodass beispielsweise Hindernisse besser von einem Untergrund, beispielsweise Gras oder Kies, unterschieden werden können. Hierbei kann eine Anzahl an zu unterscheidenden Objektklassen erhöht werden.
Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, die Fahrzeugumgebung möglichst genau und vollständig mithilfe der Sensoreinrichtung zu erfassen und darin angeordnete statische Objekte zu erkennen, um insbesondere Assistenzsysteme mit einem hohen Automatisierungsgrad bis hin zu autonom gesteuerte Kraftfahrzeuge realisieren zu können. Um die erfassten Sensordaten möglichst präzise interpretieren zu können, werden Messunsicherheiten mittels des korrigierten Radarquerschnittsparameters berücksichtigt. Des Weiteren kann anhand einer semantischen Beschriftung, eines sogenanntes semantischen Labels, eine jeweilige Bedeutung des zumindest einen statischen Objekts, welche aus einem Kontext und/oder einer Konstellation des zumindest einen statischen Objekts resultiert, erkannt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigt die einzige Fig. ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im Folgenden wird anhand der einzigen Fig. ein Verfahren zum Klassifizieren von statischen Objekten in einer Fahrzeugumgebung eines insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs beschrieben. Das Verfahren wird während einer Fahrt mit dem Kraftwagen beispielsweise mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs und/oder mittels einer bezüglich des Kraftfahrzeugs externen weiteren Recheneinrichtung, welche Bestandteil einer bezüglich des Kraftfahrzeugs externen Servereinrichtung ist, durchgeführt.
Bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird die Fahrzeugumgebung einer jeweiligen Fahrzeugposition mittels einer Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst. Mittels der zumindest einen Radarsensor aufweisende Sensoreinrichtung werden elektromagnetische Wellen, sogenannte Radarwellen, in die Fahrzeugumgebung ausgesendet. Der Radarsensor kann beispielsweise als ein (Im-)Pulsradarsensor oder als ein Dauerstrichradarsensor ausgebildet sein. Die ausgesendeten Radarwellen werden an zumindest einem statischen Objekt der Fahrzeugumgebung reflektiert und die reflektierten Radarwellen als Sensordaten mittels des zumindest einen Radarsensors der Sensoreinrichtung empfangen.
Die erfassten Sensordaten umfassen räumliche Informationen aus Winkelwerten in zumindest eine Richtung, insbesondere zwei Richtungen, und aus Entfernungswerten eines Reflexionszentrums des zumindest einen statischen Objekts und der Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs. Eine Bestimmung der Winkelwerte erfolgt beispielsweise über eine Richtwirkung eines Empfängers, einer sogenannten Antenne, oder über Triangulationsverfahren, jene der Entfernungswerte beispielsweise über eine Laufzeitmessung. Des Weiteren werden Radarquerschnittswerte des zumindest einen statischen Objekts erfasst, welche zusätzlich Informationen bezüglich einer Beschaffenheit und/oder einer Form des zumindest einen statischen Objekts bereitstellen. Die jeweilige Fahrzeugposition kann mittels weiteren Sensoren der Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise Beschleunigungs-, Drehraten- und/oder Höhenstandsensoren, ermittelt werden, um eine Bewegung des Kraftfahrzeugs und die erfassten Sensordaten des zumindest einen Radarsensors interpretieren zu können.
In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens werden die erfassten Sensordaten mittels der Recheneinrichtung verarbeitet und in zugeordneten Zellen eines die Fahrzeugumgebung darstellenden Belegungsgitters eingetragen. Das heißt die erfassten Sensordaten jeder Messung werden in das Belegungsgitter überführt und über eine Zeit akkumuliert. Bei dem Belegungsgitter handelt es sich um eine gitterbasierte zumindest zweidimensionale Darstellung der Fahrzeugumgebung, wobei die Fahrzeugumgebung in mehrere insbesondere gleich große quadratische Zellen einteilt wird. Der jeweiligen Zelle werden zugehörige räumliche Informationen, wie Winkelwerte und Entfernungswerte, und die zusätzlichen Informationen, wie Radarquerschnittswerte, zugeordnet, das heißt in die jeweilige Zelle eingetragen. Hierbei wird ein korrigierter Radarquerschnittsparameter jeder Zelle unter Berücksichtigung einer Varianz der erfassten Radarquerschnittwerte der entsprechenden Zelle des Belegungsgitters insbesondere mittels einer probabilistischen Zustandsschätzung basierend auf der Bayes-Theorie ermittelt, das heißt geschätzt, wobei eine von weiteren Zellen unabhängige Belegung der jeweiligen Zelle angenommen wird.
In einem vierten Schritt S3 des Verfahrens wird das zumindest eine statische Objekt in Abhängigkeit von den in den jeweiligen Zellen des Belegungsgitters eingetragenen Sensordaten klassifiziert. Das heißt, das zumindest eine statische Objekt wird einer spezifischen Objektklasse zugeordnet und basierend auf der ihr zugeordneten Objektklasse bewertet. Anhand der eingetragenen Sensordaten kann das zumindest eine statische Objekt erkannt und vermessen werden. Üblicherweise können Abmessungen des zumindest einen statischen Objekts und/oder seine Position und/oder seine Orientierung absolut in der Welt oder relativ zum Kraftfahrzeug ermittelt werden. Des Weiteren kann eine Beschaffenheit und/oder einer Form des zumindest einen statischen Objekts anhand des korrigierten Radarquerschnittsparameters charakterisiert werden. Um das zumindest eine statische Objekt bewerten zu können, wird es anhand eines Histogramms klassifiziert. Das Histogramm wird über eine Verteilung erfasster Sensordaten, insbesondere einer Häufigkeitsverteilung erfasster Winkelwerte oder erfasster Entfernungswerte, dargestellt. Um das zumindest eine statische Objekt des Weiteren nach Kontext und/oder Konstellation bewerten zu können, ist es erforderlich, dem zumindest einen erkannten statischen Objekt eine semantische Beschriftung, das heißt eine semantische Bedeutung, mittels eines sogenannten Labels, zuzuordnen.
Insgesamt zeigt die Erfindung ein Verfahren zum Klassifizieren statischer Objekte anhand eines Algorithmus zur zeitlichen Akkumulation.
Bezugszeichenliste

S1: Erster Schritt
S2: Zweiter Schritt
S3: Dritter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016200642 A1 [0002]
DE 102013217488 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Klassifizieren von statischen Objekten in einer Fahrzeugumgebung eines Kraftfahrzeugs, umfassend folgende Schritte: - Erfassen von Radarquerschnittswerte umfassenden Sensordaten der Fahrzeugumgebung einer jeweiligen Fahrzeugposition mittels einer Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs, welche zumindest einen Radarsensor aufweist (S1); - Eintragen der erfassten Sensordaten in zugeordneten Zellen eines die Fahrzeugumgebung darstellenden Belegungsgitters (S2); - Klassifizieren zumindest eines statischen Objekts in Abhängigkeit den in den jeweiligen Zellen des Belegungsgitters eingetragenen Sensordaten (S3); dadurch gekennzeichnet, dass in jede Zelle des Belegungsgitters ein korrigierter Radarquerschnittsparameter eingetragen wird, welcher unter Berücksichtigung einer Varianz von den erfassten Radarquerschnittwerten der entsprechenden Zelle ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klassifizieren des zumindest einen statischen Objekts anhand eines Histogramms über eine Verteilung jeweiliger Sensordaten durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Histogramm über die Verteilung der erfassten Winkelwerte oder der erfassten Entfernungswerte dargestellt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Klassifizieren des zumindest einen statischen Objekts diesem eine semantische Beschriftung zugeordnet wird.