DE102019004842A1 - Method for operating an at least partially automated vehicle - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zum wenigstens teilweise automatisierten Betreiben eines Fahrzeugs werden Situationsdaten des Fahrzeugs mittels eines Umfeldsensors und eines Betriebssensors des Fahrzeugs bestimmt, Bewegungsdaten eines anderen, in der Umgebung des Fahrzeugs befindlichen Fahrzeugs mittels des Umfeldsensors des Fahrzeugs bestimmt, anhand der Bewegungsdaten und der Situationsdaten durch ein Fahrerassistenzsystem für mehrere mögliche Fahrmanöver des anderen Fahrzeugs jeweils ein Wahrscheinlichkeitsmaß und ein Vorhersageunsicherheitsmaß bestimmt, ein Fahrmanöver des anderen Fahrzeugs unter Verwendung des Wahrscheinlichkeitsmaß und des Vorhersageunsicherheitsmaß prädiziert, und abhängig vom prädizierten Fahrmanöver des anderen Fahrzeugs, eine Fahraktion für das Fahrzeug bestimmt und an ein Fahraktionssteuergerät übertragen.In a method for the at least partially automated operation of a vehicle, situation data of the vehicle are determined by means of an environment sensor and an operating sensor of the vehicle, movement data of another vehicle in the vicinity of the vehicle are determined by means of the environment sensor of the vehicle, based on the movement data and the situation data by a Driver assistance system for several possible driving maneuvers of the other vehicle each determines a probability measure and a prediction uncertainty measure, predicts a driving maneuver of the other vehicle using the probability measure and the prediction uncertainty measure, and depending on the predicted driving maneuver of the other vehicle, determines a driving action for the vehicle and transmits it to a driving action control device .
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines wenigstens teilweise automatisierten Fahrzeugs, wie eines Personenkraftwagens oder eines Lastkraftwagens. Insbesondere betrifft die Erfindung das automatisierte Vorhersagen von einem Fahrmanöver, insbesondere einem Spurwechsel oder einem Spurhalten eines anderen Fahrzeugs (Alter-Fahrzeug) in der Umgebung eines mit einem Fahrerassistenzsystem ausgestatteten und mit Hilfe des Fahrerassistenzsystems teilweise automatisiert betriebenen Fahrzeugs (Ego-Fahrzeug) durch das Fahrerassistenzsystem und mit Hilfe des Verfahrens.The invention relates to a method for operating an at least partially automated vehicle, such as a passenger car or a truck. In particular, the invention relates to the automated prediction of a driving maneuver, in particular a lane change or keeping another vehicle (old vehicle) in lane in the vicinity of a vehicle (ego vehicle) equipped with a driver assistance system and operated partially automatically with the aid of the driver assistance system and with the help of the procedure.
Unter dem Antizipieren eines Spurwechsel eines anderen Fahrzeugs ist zu verstehen, dass bevor ein Spurwechsel stattfindet, was durch Überfahren einer Spurmarkierung oder Unterschreiten eines Mindestabstandes zur Spurmarkierung mit anschließendem Überfahren der Spurmarkierung bis auf eine benachbarte Spur definiert werden kann, durch Beobachtung des anderen Fahrzeug dieser Spurwechsel vorhergesagt wird, also bevor das Definitionskriterium teilweise oder vollständig erfüllt ist.Anticipating a lane change of another vehicle is understood to mean that before a lane change takes place, which can be defined by driving over a lane marking or falling below a minimum distance to the lane marking and then driving over the lane marking to an adjacent lane, by observing the other vehicle this lane change is predicted, i.e. before the definition criterion is partially or fully met.
Unter Falscherkennung von Spurwechseln ist zu verstehen, dass in einem Vorhersagezeitraum ein Spurwechsel für ein anderes Fahrzeug vorhergesagt wird, das andere Fahrzeug jedoch die Spur nicht wechselt. Solche Falscherkennungen können das Vertrauen der Nutzer in ein Fahrerassistenzsystem und dessen Akzeptanz bei dem Nutzer verringern.Incorrect detection of lane changes is understood to mean that a lane change for another vehicle is predicted in a forecast period, but the other vehicle does not change lane. Such false identifications can reduce the user's trust in a driver assistance system and its acceptance by the user.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere ein Verfahren zum Betreiben eines wenigstens teilweise automatisierten Fahrzeugs bereitzustellen, das abrupte Fahrmanöver beim Einscheren eines anderen Fahrzeugs auf die Spur des eigenen Fahrzeugs und die Falscherkennung von Spurwechseln vermeidet.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art, in particular to provide a method for operating an at least partially automated vehicle that avoids abrupt driving maneuvers when another vehicle enters the lane of one's own vehicle and the incorrect detection of lane changes.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zum wenigstens teilweise automatisierten Betreiben eines Fahrzeugs gelöst. Demgemäß werden
- a) Situationsdaten des Fahrzeugs mittels eines Umfeldsensors und eines Betriebssensors des Fahrzeugs bestimmt;
- b) Bewegungsdaten eines anderen, in der Umgebung des Fahrzeugs befindlichen Fahrzeugs mittels des Umfeldsensors des Fahrzeugs bestimmt,
- c) anhand der Bewegungsdaten und der Situationsdaten durch ein Fahrerassistenzsystem für mehrere mögliche Fahrmanöver des anderen Fahrzeugs jeweils ein Wahrscheinlichkeitsmaß und ein Vorhersageunsicherheitsmaß bestimmt,
- d) ein Fahrmanöver des anderen Fahrzeugs unter Verwendung des Wahrscheinlichkeitsmaß und des Vorhersageunsicherheitsmaß prädiziert, und
- e) abhängig vom prädizierten Fahrmanöver des anderen Fahrzeugs, eine Fahraktion für das Fahrzeug bestimmt und an ein Fahraktionssteuergerät übertragen.
- a) determining the situation data of the vehicle by means of an environment sensor and an operating sensor of the vehicle;
- b) movement data of another vehicle located in the vicinity of the vehicle is determined by means of the vehicle's surroundings sensor,
- c) on the basis of the movement data and the situation data, a driver assistance system determines a probability measure and a prediction uncertainty measure for several possible driving maneuvers of the other vehicle,
- d) predicts a driving maneuver of the other vehicle using the probability measure and the prediction uncertainty measure, and
- e) depending on the predicted driving maneuver of the other vehicle, a driving action for the vehicle is determined and transmitted to a driving action control device.
Fahrmanöver sind insbesondere genau und ausschließlich die Fahrmanöver Spurhalten, Spurwechsel nach rechts und Spurwechsel nach links. Das Fahrzeug, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren teilweise automatisiert betrieben wird, wird auch als eigenes Fahrzeug oder Ego-Fahrzeug bezeichnet. Dieses Fahrzeug umfasst ein Fahrerassistenzsystem, dass dazu eingerichtet und ausgelegt ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen und die Fahraktionen eines Insassen des Fahrzeugs, die zumindest zeitweise das Fahrzeug, also das Ego-Fahrzeug kontrolliert, zu unterstützen oder ganz zu übernehmen.Driving maneuvers are, in particular, precise and exclusive driving maneuvers, keeping lane, changing lanes to the right and changing lanes to the left. The vehicle, which is operated partially automatically with the method according to the invention, is also referred to as an own vehicle or ego vehicle. This vehicle comprises a driver assistance system that is set up and designed to carry out the method according to the invention and to support or completely take over the driving actions of an occupant of the vehicle who at least temporarily controls the vehicle, that is to say the ego vehicle.
Bevorzugte Situationsdaten sind insbesondere ausschließlich der Längsabstand zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug entlang der Fahrbahn sowie die Längsrelativgeschwindigkeit entlang der Fahrbahn zwischen dem eigenen und dem anderen Fahrzeug. Bevorzugte Bewegungsdaten sind insbesondere ausschließlich solche, welche die Bewegung des anderen Fahrzeugs hinsichtlich einer Fahrerassistenzaufgabe des eigenen Fahrzeugs unmittelbar physikalisch charakterisieren, also Längsgeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeit entlang der Fahrbahn und Quergeschwindigkeit des anderen Fahrzeugs sowie der Querabstand zwischen dem eigenen und dem anderen Fahrzeug. Vorzugsweise sind die Situationsdaten und die Bewegungsdaten ausschließlich Längs- und Quergeschwindigkeiten des Fahrzeugs und des anderen Fahrzeugs, sowie daraus direkt ableitbare Größen, wie Beschleunigung, Abstand, Relativgeschwindigkeit und/oder Relativabstand.Preferred situation data are, in particular, exclusively the longitudinal distance between one's own vehicle and the other vehicle along the roadway and the longitudinal relative speed along the roadway between one's own vehicle and the other vehicle. Preferred movement data are, in particular, exclusively those that directly physically characterize the movement of the other vehicle with regard to a driver assistance task of one's own vehicle, i.e. longitudinal speed, ie the speed along the roadway and lateral speed of the other vehicle and the lateral distance between one's own and the other vehicle. The situation data and the movement data are preferably exclusively longitudinal and Transverse speeds of the vehicle and the other vehicle, as well as variables that can be derived directly therefrom, such as acceleration, distance, relative speed and / or relative distance.
Unter einem anderen, in der Umfeld des Fahrzeugs befindlichen Fahrzeug, ist ein solches Fahrzeug zu verstehen, für das mittels zumindest eines Umfeldsensors, vorzugsweise eines Umfeldsensors des eigenen Fahrzeugs, Bewegungsdaten bestimmbar sind, also Messungen der Bewegung des anderen Fahrzeugs insbesondere relativ zu dem eigenen Fahrzeug. Die Umfeld ist beispielsweise durch den Messbereich von einem Umfeldsensor oder mehreren Umfeldsensoren begrenzt, wie einem Kamera-, Lidar-, Radar-, und/oder Ultraschallsensorsystem oder einer beliebigen Kombination mittels Sensordatenfusion arbeitender Sensorsysteme.Another vehicle in the vicinity of the vehicle is to be understood as a vehicle for which movement data can be determined by means of at least one environment sensor, preferably an environment sensor of the own vehicle, i.e. measurements of the movement of the other vehicle, in particular relative to the own vehicle . The environment is limited, for example, by the measuring range of an environment sensor or several environment sensors, such as a camera, lidar, radar and / or ultrasound sensor system or any combination of sensor systems operating by means of sensor data fusion.
Das Wahrscheinlichkeitsmaß gibt insbesondere wie wahrscheinlich ein jeweiliges Fahrmanöver bei den momentan vorliegenden Situationsdaten und Bewegungsdaten ist. Das Vorhersageunsicherheitsmaß gibt an, welche Unsicherheit bezüglich der bestimmten Wahrscheinlichkeit besteht. Durch die Berücksichtigung von Wahrscheinlichkeitsmaß und Vorhersageunsicherheitsmaß für alle möglichen der betrachteten Fahrmanöver wird eine robustere Aussage über das zu erwartende Fahrmanöver des anderen Fahrzeugs möglich. Die Situationsdaten und Bewegungsdaten umfassen Informationen über einen begrenzten Zeitraum vor dem Zeitpunkt, an dem das Wahrscheinlichkeitsmaß und das Vorhersageunsicherheitsmaß bestimmt werden.The probability measure in particular indicates how likely a particular driving maneuver is given the situation data and movement data currently available. The prediction uncertainty measure indicates the uncertainty with regard to the specific probability. By taking into account the probability measure and the prediction uncertainty measure for all possible driving maneuvers under consideration, a more robust statement about the driving maneuver to be expected of the other vehicle is possible. The situation data and movement data comprise information about a limited time period prior to the point in time at which the probability measure and the prediction uncertainty measure are determined.
In einer besonderen Ausgestaltung werden das Wahrscheinlichkeitsmaß und das Vorhersageunsicherheitsmaß mittels eines Gauß-Prozesses bestimmt. Es wird also ein Gauß-Prozess-Modell verwendet, um das Wahrscheinlichkeitsmaß und das Vorhersageunsicherheitsmaß zu bestimmen. Insbesondere werden zunächst unbekannte Parameter des Gauß-Prozesses in wenigstens einem Optimierungsschritt auf Basis von Trainingsdatensätzen, die auf Situations-, Bewegungsdaten und zugeordneten bekannten, bzw. manuell vorklassifizierten oder getagten Fahrmanövern basieren, bestimmt. Mit Hilfe des Gauß-Prozesses wird anstelle eines einfachen Prädiktionswert hinsichtlich der Fahrmanöverbestimmung eine mittlere Wahrscheinlichkeit für die Fahrmanöver angegeben unter Berücksichtigung verschiedenster statistisch unter Berücksichtigung momentan erfasster Bewegungs- und Situationsdaten möglicher Varianten des Fahrmanövers. Eine Vielzahl von Faktoren, wie Fahrstil oder Gemütszustand ein Fahrers, beeinflusst ein jeweiliges aktuelles Fahrmanöver eines anderen Fahrzeugs. Gleichwohl sind diese Faktoren nicht aus den Situationsdaten und/oder Bewegungsdaten mit ausreichender Vorhersagekraft modellierbar, so dass die statistische Sichtweise auf die zu Grunde liegenden Daten und die sich ergebenden potentiellen Fahrmanöver von Vorteil ist.In a special embodiment, the probability measure and the prediction uncertainty measure are determined by means of a Gaussian process. A Gaussian process model is used to determine the probability measure and the prediction uncertainty measure. In particular, initially unknown parameters of the Gaussian process are determined in at least one optimization step on the basis of training data sets which are based on situation, movement data and assigned known, or manually pre-classified or tagged driving maneuvers. With the help of the Gaussian process, instead of a simple prediction value with regard to the driving maneuver determination, an average probability for the driving maneuver is given, taking into account a wide variety of statistical and possible variants of the driving maneuver, taking into account currently recorded movement and situation data. A large number of factors, such as the driving style or mood of a driver, influence a respective current driving maneuver of another vehicle. Nevertheless, these factors cannot be modeled from the situation data and / or movement data with sufficient predictive power, so that the statistical view of the underlying data and the resulting potential driving maneuvers is advantageous.
In einer besonderen Ausgestaltung wird eine Kovarianzmatrix des Gauß-Prozesses aus Vorhersagewerten eines Neuronalen Netzes berechnet. Insbesondere sind die Vorhersagewerte des neuronalen Netzes aus einem Trainingsdatensatz von mehreren Bewegungs- und Situationsdatensatzpaaren gewonnen. Die Kombination des Gauß-Prozesses mit eine neuronalen Netz stellt im Vergleich zur bloßen Nutzung eines neuronalen Netzes bei der Vorhersage von Fahrmanövern einen Fortschritt dar, weil das Vorhersageunsicherheitsmaß angibt, ob diese Vorhersage Fahrmanövers eine hohe Qualität oder nicht hat.In a particular embodiment, a covariance matrix of the Gaussian process is calculated from forecast values of a neural network. In particular, the prediction values of the neural network are obtained from a training data set of several pairs of movement and situation data sets. The combination of the Gaussian process with a neural network represents a step forward compared to the mere use of a neural network in predicting driving maneuvers, because the prediction uncertainty measure indicates whether this prediction of driving maneuvers is of high quality or not.
In einer besonderen Ausgestaltung werden Parameter des Gauß-Prozesses und/oder des neuronalen Netzes in einem gemeinsamen Optimierungsschritt bestimmt. Insgesamt wird damit eine höhere Qualität der Parameter des neuronalen Netzes erreicht. Insbesondere ist der Gauß-Prozess derart modelliert, dass er Parameter des neuronalen Netzes und des Gauß-Prozesses umfasst.In a particular embodiment, parameters of the Gaussian process and / or of the neural network are determined in a common optimization step. Overall, a higher quality of the parameters of the neural network is achieved. In particular, the Gaussian process is modeled in such a way that it includes parameters of the neural network and the Gaussian process.
In einer Ausgestaltung ist das neuronale Netz ein Feed-Forward-Netz ist. In einer anderen, bevorzugten Ausgestaltung ist das neuronale Netz ein rückgekoppeltes neuronales Netz, insbesondere ein rückgekoppeltes neuronales Netz mit gated-Neuronen oder long-term-short-memory-Neuronen ist. In einer Ausgestaltung ist das neuronale Netz ein faltendes neuronales Netz ist. Faltende neuronale Netze werden üblicherweise mit dem englischem Ausdruck convolutional neural network bezeichnet. Vorzugsweise ist das faltende neuronale Netz lediglich eindimensional ausgestaltet.In one embodiment, the neural network is a feed-forward network. In another, preferred embodiment, the neural network is a feedback neural network, in particular a feedback neural network with gated neurons or long-term short memory neurons. In one embodiment, the neural network is a convolutional neural network. Folding neural networks are usually referred to using the English expression convolutional neural network. The folding neural network is preferably designed only one-dimensional.
In einer Ausgestaltung wird das neuronale Netzes vor einem gemeinsamen Optimierungsschritt durch Optimierung des Gauß-Prozesses zur Bestimmung von Grundparametern des Neuronalen Netzes trainiert. Es wird also ein Basismodell für die Vorhersage oder Klassifikation von Situations- und Bewegungsdaten in Fahrmanöver bereitgestellt, dessen Parameter durch anschließende Kopplung mit dem Gauß-Prozess, also dem Bilden eines erweiterten Modells unter Verwendung der Ausgangswerte des neuronalen Netzes im Gauß-Prozess, nochmals optimiert werden.In one embodiment, the neural network is trained before a common optimization step by optimizing the Gaussian process for determining basic parameters of the neural network. A basic model for the prediction or classification of situation and movement data in driving maneuvers is provided, the parameters of which are further optimized by subsequent coupling with the Gaussian process, i.e. the creation of an extended model using the output values of the neural network in the Gaussian process will.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Kovarianzfunktion des Gauß-Prozesses eine quadratisch exponentielle Funktion. Vorzugsweise umfasst die Kovarianzfunktion einen Rauschanteil. Mit Hilfe des Rauschanteils wird eine Überanpassung der Parameter des Gauß-Prozesses bei der Parameteroptimierung vermieden.In a preferred embodiment, a covariance function of the Gaussian process is a quadratic exponential function. The covariance function preferably includes a noise component. With the help of the noise component, an over-adjustment of the parameters of the Gaussian process is avoided during the parameter optimization.
Bei der Bestimmung des Wahrscheinlichkeitsmaßes und des Vorhersageunsicherheitsmaßes werden für die jeweiligen Fahrmanöver erfasste Situationsdaten, Bewegungsdaten einbezogen. Vorzugsweise ist die Anzahl der jeweiligen Fahrmanöver in Trainingsdatensätzen gleich groß.When determining the degree of probability and the degree of prediction uncertainty, recorded situation data and movement data are included for the respective driving maneuvers. The number of the respective driving maneuvers in training data sets is preferably the same.
Insbesondere werden als Wahrscheinlichkeitsmaß der mittlerer Erwartungswert für ein jeweiliges Fahrmanöver und als Vorhersageunsicherheitsmaßes die zugehörige Standardabweichung berechnet.In particular, the mean expected value for a particular driving maneuver is calculated as the probability measure and the associated standard deviation is calculated as the prediction uncertainty measure.
In einer Ausgestaltung umfasst das Bestimmen der Bewegungsdaten, dass Bewegungsdaten aus gemessenen Bewegungsdaten mit einem Fahrermodell für das andere Fahrzeug vorhergesagt werden. Insbesondere wird das Fahrermodell mittels der Umfeldsensoren des eigenen Fahrzeugs bestimmt. Vorzugsweise wird das Fahrermodell aus Bewegungs- und/oder Situationsdaten über einen Fahrermodellbeobachtungszeitraum geschätzt, der ein Mehrfaches des Beobachtungszeitraum für die Vorhersage des Fahrmanövers beträgt. Somit kann der ein jeweiliger gegebenenfalls aggressiver oder defensive Fahrstil des anderen Fahrzeugs berücksichtigt werden.In one embodiment, the determination of the movement data includes that movement data are predicted from measured movement data with a driver model for the other vehicle. In particular, the driver model is determined by means of the environment sensors of the own vehicle. The driver model is preferably estimated from movement and / or situation data over a driver model observation period that is a multiple of the observation period for predicting the driving maneuver. The respective, possibly aggressive or defensive driving style of the other vehicle can thus be taken into account.
In einer Ausgestaltung wird bei der Bestimmung der Fahraktion, das Vorhersageunsicherheitsmaß als Parameter verwendet wird. Insbesondere wird das eigene Fahrzeug gebremst oder beschleunigt. Vorzugsweise wird eine Geschwindigkeits- und/oder eine Brems- oder Beschleunigungsänderung abhängig von dem Vorhersageunsicherheitsmaß eingestellt.In one embodiment, the prediction uncertainty measure is used as a parameter when determining the driving action. In particular, one's own vehicle is braked or accelerated. A speed change and / or a braking or acceleration change is preferably set as a function of the prediction uncertainty measure.
Insbesondere umfasst das Bestimmen der Fahraktion, dass eine Fahrtrajektorie unter Annahme wenigstens einer prädizierten Trajektorie des anderen Fahrzeugs berechnet wird. Vorzugsweise wird eine der wenigstens einen prädizierten Trajektorie des anderen Fahrzeugs als Extremfalltrajektorie berechnet. Insbesondere wird die Extremfalltrajektorie abhängig von dem Vorhersageunsicherheitsmaß berechnet.In particular, the determination of the driving action includes that a driving trajectory is calculated assuming at least one predicted trajectory of the other vehicle. One of the at least one predicted trajectory of the other vehicle is preferably calculated as an extreme case trajectory. In particular, the extreme case trajectory is calculated depending on the prediction uncertainty measure.
In einer Ausgestaltung wird ein Spurwechsel prädiziert, indem für ein jeweiliges der Fahrmanöver das Wahrscheinlichkeitsmaß um das Vorhersageunsicherheitsmaß erhöht oder erniedrigt wird und die sich ergebenden Wahrscheinlichkeitsmaße der Fahrmanöver miteinander verglichen werden. Für eine optimistische Vorhersage von Spurwechseln wird insbesondere das Wahrscheinlichkeitsmaß für das Fahrmanöver Spurhalten um das zugehörige Vorhersageunsicherheitsmaß verringert und für die Fahrmanöver Spurwechsel nach links sowie Spurwechsel nach rechts, die jeweiligen Wahrscheinlichkeitsmaße um die zugehörigen Vorhersageunsicherheitsmaße erhöht.In one embodiment, a lane change is predicted by increasing or decreasing the probability measure for a respective one of the driving maneuvers by the prediction uncertainty measure and comparing the resulting probability measures of the driving maneuvers with one another. For an optimistic prediction of lane changes, in particular the probability measure for the driving maneuver in lane keeping is reduced by the associated forecast uncertainty measure and for the driving maneuvers lane change to the left and lane change to the right, the respective probability measures are increased by the associated forecast uncertainty measures.
Insbesondere werden die Situationsdaten und die Bewegungsdaten, aus denen das Fahrmanöver des anderen Fahrzeugs vorhergesagt werden, über einen Beobachtungszeitraum bestimmt, der bezüglich des Vorhersagezeitpunkts in der Vergangenheit liegt. Insbesondere sind die Situationsdaten und Bewegungsdaten gemäß einem Zeitschritt diskret aufgelöst. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich der Beobachtungszeitraum sich bezüglich des Vorhersagezeitpunkts in die Zukunft. Insbesondere wird für die Situationsdaten und/oder die Bewegungsdaten jeweils wenigstens einen Datenpunkt vorhergesagt. Insbesondere wird der wenigstens eine Datenpunkt mittels eines Fahrermodells vorhergesagt. Insbesondere liegt der Beobachtungszeitraum in einem ersten Betriebsmodus bezüglich des Vorhersagezeitpunkts ausschließlich in der Vergangenheit liegt und sich in einem zweiten Betriebsmodus des Vorhersagezeitpunkts in die Zukunft erstreckt, wobei zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs gewechselt wird.In particular, the situation data and the movement data from which the driving maneuver of the other vehicle is predicted are determined over an observation period that lies in the past with respect to the prediction time. In particular, the situation data and movement data are discretely resolved according to a time step. Alternatively or additionally, the observation period extends into the future with regard to the prediction time. In particular, at least one data point is predicted for the situation data and / or the movement data. In particular, the at least one data point is predicted using a driver model. In particular, the observation period in a first operating mode is exclusively in the past with respect to the prediction time and extends into the future in a second operating mode of the prediction time, with a change between the first operating mode and the second operating mode depending on the speed of the own vehicle.
Eine oder mehrere Ausführungen der Erfindung haben den Vorteil, dass ein Spurwechsel eines anderen Fahrzeugs möglichst früh erkannt und möglichst selten ein Spurwechsel für ein anderes Fahrzeug in einem Vorhersagezeitraum vorhergesagt wird, in dem kein Spurwechsel stattfindet.One or more embodiments of the invention have the advantage that a lane change by another vehicle is recognized as early as possible and a lane change for another vehicle is predicted as rarely as possible in a prediction period in which no lane change takes place.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden anhand der Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung unter Verweis auf die Figuren erklärt, die zeigen:
-
1 : eine Verkehrssituation, in der das erfindungsgemäße Verfahren zu Einsatz kommen kann; -
2 : einen schematischen Überblick über eine erste Variante des Vorhersagemodells, das beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommt; -
3 : einen schematischen Überblick über eine zweite Variante des Vorhersagemodells, das bei einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommt; -
4a : ein Diagramm, das Bewegungsdaten eines anderen Fahrzeugs zeigt; -
4b : ein Diagramm, das Vorhersagewerte für Fahrmanöver eines neuronalen Netzes zeigt, wie es als Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz kommen kann; -
4c : ein Diagramm, das qualitativ den Verlauf des mittleren Erwartungswerts für Fahrmanöver eines anderen Fahrzeugs zeigt; -
4d : ein Diagramm, das qualitativ den Verlauf der Standardabweichung betreffend die Vorhersage der4c .
-
1 : a traffic situation in which the method according to the invention can be used; -
2 : a schematic overview of a first variant of the prediction model that is used in the method according to the invention; -
3 : a schematic overview of a second variant of the prediction model that is used in a second embodiment of the method according to the invention; -
4a Fig. 3 is a diagram showing movement data of another vehicle; -
4b : a diagram showing forecast values for driving maneuvers of a neural network, as it can be used as part of the method according to the invention; -
4c : a diagram which qualitatively shows the course of the mean expected value for driving maneuvers of another vehicle; -
4d : a diagram qualitatively showing the course of the standard deviation regarding the prediction of the4c .
Das Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Weiteren für die Vorhersage eines Fahrmanövers eines anderen Fahrzeugs
Es werden also mit Hilfe wenigstens eines Umfeldsensors des Fahrerassistenzsystems des eigenen Fahrzeugs
Im Hinblick auf die Effizienz des Verfahrens ist hier entscheidend, dass ausschließlich mit Bewegungsgrößen des anderen Fahrzeugs gearbeitet wird, also für die Vorhersage keine Verarbeitung von Kamerabilddaten der Verkehrsszene benötigt wird.With regard to the efficiency of the method, it is crucial here that only movement variables of the other vehicle are used, i.e. no processing of camera image data of the traffic scene is required for the prediction.
Besondere Robustheit des Verfahrens wird durch die Berücksichtigung eines Wahrscheinlichkeitsmaßes und eines Vorhersageunsicherheitsmaßes ermöglicht, welche sich ergeben, indem ein mit einem neuronalen Netz gekoppelter Gauß-Prozesses zur Vorhersage der Fahrmanöver eingesetzt wird. Das gekoppelte Vorhersagemodell wird mit Verweis auf das Schema in
Das Vorhersagemodell umfasst ein neuronales Netz
Der Gauß-Prozess ist durch eine Erwartungswertfunktion und eine Kovarianzfunktion bezüglich der Eingangsdaten des Gauß-Prozesses bestimmt. Der Zusammenhang ist statistisch durch die Kovarianzfunktion und deren Parameter beschrieben. Es stehen verschiedene Kovarianzfunktionen für eine Modellierung zur Auswahl, von denen einen geeignete bei der Modellierung ausgewählt wird. Vorzugsweise wird hier eine exponentiell quadratische Funktion als Kovarianzfunktion eingesetzt. Besonders vorteilhaft ist eine exponentiell quadratische Funktion, die um einen Rauschterm erweitert ist. Dieser resultiert in einem flexibleren Verlauf der Kovarianzfunktion, so dass das Modell nicht exakt jeden Datenpunkt abbilden muss. Der Gauß-Prozesses wird mittels größter Ähnlichkeitsschätzung (maximum likelihood estimation) optimiert. Im Ergebnis werden die Parameter des Gauß-Prozesses derart optimiert, dass diese die Trainingsdaten bestmöglich erklären.The Gaussian process is determined by an expected value function and a covariance function with respect to the input data of the Gaussian process. The relationship is described statistically by the covariance function and its parameters. Various covariance functions are available for modeling, of which a suitable one is selected during the modeling. An exponentially quadratic function is preferably used here as the covariance function. An exponentially quadratic function to which a noise term is added is particularly advantageous. This results in a more flexible course of the covariance function so that the model does not have to map every data point exactly. The Gaussian process is optimized by means of maximum likelihood estimation. As a result, the parameters of the Gaussian process are optimized in such a way that they explain the training data in the best possible way.
Der Gauß-Prozesses wird im Speziellen auf Basis des jeweiligen Ausgangsvektors
Diese Optimierung wird üblicherweise vorab mit Trainingsdaten durchgeführt. Eine Optimierung, um die Parameter anzupassen, kann zusätzlich während des Betriebs des eieigenen Fahrzeugs
Sind der Gauß-Prozess und das neuronale Netz parametriert, kann mit für beliebige Bewegungs- und Situationsdaten bestimmte werden, was der mittlere Erwartungswert dafür ist, dass diese einem bestimmten Fahrmanöver entsprechen und wie groß die Standardabweichung bezüglich dieser Vorhersage ist. Es wird nunmehr nicht mehr nur klassifiziert, sondern zudem angegeben, wie sicher sich das System bezüglich der Klassifizierung ist. Dazu wird aus unbekannten Situations- und Bewegungsdaten mit dem neuronalen Netz
Aus den Informationen der der Gauß-Prozess ausgibt, also dem mittleren Erwartungswert und der Standardabweichung, beide als diskrete Zeitreihendaten, werden prädiziert, welches Fahrmanöver tatsächlich vorliegt, wie durch Block
Vorzugsweise wird eine Grundparametrierung des neuronalen Netzes bestimmt, bevor der Gauß-Prozess einschließlich des neuronalen Netzes optimiert werden. Für die Auffindung der Grundparametrierung wird wie in
Die
Der Erwartungswert in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- eigenes FahrzeugOwn vehicle
- 22, 24, 26, 2822, 24, 26, 28
- anderes Fahrzeug vorneother vehicle in front
- 42, 4642, 46
- anderes Fahrzeug hintenother vehicle behind
- 200200
- neuronales Netzneural network
- 210210
- MerkmalsvektorFeature vector
- 220220
- AusgangsvektorOutput vector
- 230230
- Schichtlayer
- 300300
- Gauß-ProzessGaussian process
- 400400
- Blockblock
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102016009762 A1 [0002]DE 102016009762 A1 [0002]
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|
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