DE102019008093A1 - Method for merging sensor data from a large number of detection devices using a sparse occupancy grid, as well as a driver assistance system - Google Patents
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- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
- B60W30/08—Active safety systems predicting or avoiding probable or impending collision or attempting to minimise its consequences
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fusionieren (16) von einer Vielzahl von Sensordaten (18) einer Vielzahl von Erfassungseinrichtungen (20) mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (22) eines Fahrerassistenzsystems (12) eines Kraftfahrzeugs (10), bei welchem mittels der Vielzahl von Erfassungseinrichtungen (20) eine Umgebung (24) des Kraftfahrzeugs (10) erfasst wird und die jeweils mittels der jeweiligen Erfassungseinrichtung (20) erfassten Sensordaten (18) an die elektronische Recheneinrichtung (22) übertragen werden und die übertragenen Sensordaten (18) mittels der elektronischen Recheneinrichtung (22) auf Basis zumindest eines Belegungsgitters einer jeweiligen Erfassungseinrichtung (20) fusioniert werden, wobei die Vielzahl von Sensordaten (18) zur Fusionierung (16) in ein jeweiliges spärliches Belegungsgitter (14) eingeordnet wird und innerhalb des jeweiligen spärlichen Belegungsgitters (14) eine Objektabbildung (26) zumindest eines in der Umgebung (24) des Kraftfahrzeugs (10) erfassten Objekts durchgeführt wird, wobei zusammengehörige Sensordaten (18) des zumindest einen Objekts der Vielzahl von Erfassungseinrichtungen (20) miteinander verbunden werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem (12).The invention relates to a method for merging (16) a large number of sensor data (18) from a large number of detection devices (20) by means of an electronic computing device (22) of a driver assistance system (12) of a motor vehicle (10), in which by means of the large number of detection devices (20) an environment (24) of the motor vehicle (10) is recorded and the sensor data (18) recorded by the respective recording device (20) are transmitted to the electronic computing device (22) and the transmitted sensor data (18) by means of the electronic computing device (22) are fused on the basis of at least one occupancy grid of a respective detection device (20), the plurality of sensor data (18) for merging (16) being classified in a respective sparse occupancy grid (14) and one within the respective sparse occupancy grid (14) Object image (26) of at least one in the environment (24) of the motor vehicle gs (10) detected object is carried out, associated sensor data (18) of the at least one object of the plurality of detection devices (20) being connected to one another. The invention also relates to a driver assistance system (12).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fusionieren von einer Vielzahl von Sensordaten einer Vielzahl von Erfassungseinrichtungen mittels einer elektronischen Recheneinrichtung eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem.The invention relates to a method for merging a large number of sensor data from a large number of detection devices by means of an electronic computing device of a driver assistance system of a motor vehicle according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a driver assistance system.
Eine grundlegende Aufgabe der Sensorfusion im Zusammenhang mit der Umfelderfassung von Kraftfahrzeugen ist es, entsprechende Messgrößen beziehungsweise Sensordaten der verschiedenen eingesetzten Sensoren, welche insbesondere auch als Erfassungseinrichtung bezeichnet werden können, zusammenzuführen und in einer gemeinsamen abgestimmten Repräsentation des Umfelds anzuzeigen, wo sich im Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtungen entsprechende Objekte befinden. Beim Einsatz von Erfassungseinrichtungen insbesondere für Fahrerassistenzsysteme im Kraftfahrzeugbau werden zumeist mehrere Erfassungseinrichtungen auf Basis unterschiedlicher physikalischer Prinzipien, beispielsweise eine Kamera, ein Radar beziehungsweise ein Lidar, eingesetzt, um eine hinreichende Genauigkeit bezüglich der Position und Größe von erkannten Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erzielen. Hierbei werden insbesondere supplementäre beziehungsweise komplementäre Sensorkombinationen bevorzugt.A fundamental task of sensor fusion in connection with the detection of the surroundings of motor vehicles is to bring together corresponding measured variables or sensor data from the various sensors used, which can in particular also be referred to as detection devices, and to indicate in a joint, coordinated representation of the surroundings where the detection devices are in the detection area corresponding objects are located. When using detection devices, in particular for driver assistance systems in motor vehicle construction, usually several detection devices based on different physical principles, for example a camera, radar or lidar, are used in order to achieve sufficient accuracy with regard to the position and size of detected objects in the vicinity of the motor vehicle . In particular, supplementary or complementary sensor combinations are preferred here.
Fahrerassistenzsysteme stellen an die Detektionsraten von Objekten sehr hohe Anforderungen, da nur über sehr hohe Detektionsraten ein unfallfreies Fahren realisiert werden kann. Eine niedrige Detektionsrate führt dazu, dass Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs nicht erkannt und somit notwendige Reaktionen auf diese Objekte, zum Beispiel ein Warnen beziehungsweise Bremsen oder Ausweichen, nicht durchgeführt werden kann. Um diese Situationen zu vermeiden, werden zum einen eine sehr hohe Detektionsrate von der Erfassungseinrichtung gefordert und zum anderen die Messungen mehrerer Erfassungseinrichtungen einer Sensorfusion zusammengeführt. Aus dem Stand der Technik sind hierzu insbesondere zwei Ansätze bekannt, wobei ein Ansatz gridbasiert und der andere Ansatz objektbasiert ist.Driver assistance systems place very high demands on the detection rates of objects, since accident-free driving can only be achieved with very high detection rates. A low detection rate means that objects in the vicinity of the motor vehicle are not recognized and the necessary reactions to these objects, for example warning or braking or evasive action, cannot be carried out. In order to avoid these situations, on the one hand, a very high detection rate is required of the detection device and, on the other hand, the measurements of several detection devices of a sensor fusion are combined. Two approaches in particular are known for this from the prior art, one approach being grid-based and the other approach being object-based.
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein Fahrerassistenzsystem zu schaffen, mittels welchem aufwandsreduziert eine Fusionierung von Sensordaten von einer Vielzahl von Erfassungseinrichtungen realisiert werden kann.The object of the present invention is to create a method and a driver assistance system by means of which a merger of sensor data from a large number of detection devices can be implemented with reduced effort.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch ein Fahrerassistenzsystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a method and by a driver assistance system according to the independent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fusionieren von einer Vielzahl von Sensordaten einer Vielzahl von Erfassungseinrichtungen mittels einer elektronischen Recheneinrichtung eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels der Vielzahl von Erfassungseinrichtungen eine Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst wird und die jeweils mit der jeweiligen Erfassungseinrichtung erfassten Sensordaten an die elektronische Recheneinrichtung übertragen werden und die übertragenen Sensordaten mittels der elektronischen Recheneinrichtung auf Basis zumindest eines Belegungsgitters einer jeweiligen Erfassungseinrichtung fusioniert werden.One aspect of the invention relates to a method for merging a large number of sensor data from a large number of acquisition devices by means of an electronic computing device of a driver assistance system of a motor vehicle, in which an environment of the motor vehicle is acquired by means of the plurality of acquisition devices and the sensor data acquired with the respective acquisition device are displayed the electronic computing device are transmitted and the transmitted sensor data are merged by means of the electronic computing device on the basis of at least one occupancy grid of a respective detection device.
Es ist vorgesehen, dass die Vielzahl von Sensordaten zur Fusionierung in ein jeweiliges spärliches Belegungsgitter eingeordnet wird und innerhalb des jeweiligen spärlichen Belegungsgitters eine Objektabbildung zumindest eines in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfassten Objekts durchgeführt wird, wobei zusammengehörige Sensordaten des zumindest einen Objekts der Vielzahl von Erfassungseinrichtungen miteinander verbunden werden.It is provided that the plurality of sensor data for merging is classified in a respective sparse occupancy grid and an object mapping of at least one object detected in the surroundings of the motor vehicle is carried out within the respective sparse occupancy grid, with related sensor data of the at least one object of the plurality of detection devices with one another get connected.
Dadurch ist es insbesondere ermöglicht, dass die Fahrerassistenzsysteme beziehungsweise das Fahrerassistenzsystem dazu benutzt werden kann, kontinuierlich während der Fahrt eine statische Umgebung zu erfassen und der Verarbeitungskette zur Verfügung zu stellen. Falls statische Objekte in der Fahrspur liegen, kann eine entsprechende Systemreaktion stattfinden. Dies kann das Anzeigen einer Warnung, das Abschalten einer Fahrfunktion, das unterstützte beziehungsweise automatische Bremsen oder das unterstützte beziehungsweise automatische Ausweichen beinhalten. Insbesondere kann das Verfahren dazu verwendet werden, Objekte im Umfeld von autonomen Fahrfunktionen zu erkennen. Durch die effiziente Repräsentation der Sensormessdaten als Polylinien und die rechenzeitsparende Fusion im spärlichen Belegungsfeld, was dem spärlichen Belegungsgitter entspricht, lässt sich das Fusionssystem kostensparend umsetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf statische Objekte beschränkt, es lässt sich auch auf dynamische Objekte anwenden.This makes it possible, in particular, that the driver assistance systems or the driver assistance system can be used to continuously record a static environment while driving and make it available to the processing chain. If there are static objects in the lane, a corresponding system reaction can take place. This can include displaying a warning, switching off a driving function, assisted or automatic braking or assisted or automatic evasive action. In particular, the method can be used to recognize objects in the vicinity of autonomous driving functions. This can be done through the efficient representation of the sensor measurement data as polylines and the computational time-saving fusion in the sparse occupancy field, which corresponds to the sparse occupancy grid Implement cost-saving fusion system. The method according to the invention is not restricted to static objects; it can also be applied to dynamic objects.
Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung mittels Sensorfusion und unter Verwendung von Belegungsgittern vorgeschlagen. Erfindungsgemäß werden spärliche Belegungsfelder angewendet, wobei die Auflösung von Belegungsgittern automatisch an das Auflösungsvermögen eines jeweiligen Sensors angepasst ist. Messdaten werden zunächst auf das Belegungsgitter abgebildet und darin fusioniert. Anschließend findet innerhalb des jeweiligen Belegungsgitters eine Objektbildung statt, wobei zusammengehörige Einträge miteinander verbunden werden.In other words, the invention proposes a method for detecting a vehicle environment by means of sensor fusion and using occupancy grids. According to the invention, sparse occupancy fields are used, the resolution of occupancy grids being automatically adapted to the resolution of a respective sensor. Measurement data are first mapped onto the occupancy grid and merged therein. An object is then created within the respective occupancy grid, with related entries being linked to one another.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird eine Auflösung eines jeweiligen spärlichen Belegungsgitters in Abhängigkeit des Auflösungsvermögens der jeweiligen Erfassungseinrichtung automatisch angepasst.According to an advantageous embodiment, a resolution of a respective sparse occupancy grid is automatically adapted as a function of the resolution capacity of the respective detection device.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die Sensordaten einer jeweiligen Erfassungseinrichtung als zumindest eine Polylinie innerhalb des spärlichen Belegungsgitters repräsentiert werden. It is also advantageous if the sensor data of a respective detection device are represented as at least one polyline within the sparse occupancy grid.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn in Abhängigkeit von einer Erfassungsart der Erfassungseinrichtung eine Form des spärlichen Belegungsgitters angepasst wird.It is also advantageous if a shape of the sparse occupancy grid is adapted as a function of a detection type of the detection device.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird bei einer Fusionierung der Sensordaten eine Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs berücksichtigt.In a further advantageous embodiment, when the sensor data are merged, the vehicle's own speed is taken into account.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Vielzahl von Erfassungseinrichtungen und mit einer elektronischen Recheneinrichtung, wobei das Fahrerassistenzsystem zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des Fahrerassistenzsystems durchgeführt.A further aspect of the invention relates to a driver assistance system for a motor vehicle with a plurality of detection devices and with an electronic computing device, the driver assistance system being designed to carry out a method according to the preceding aspect. In particular, the method is carried out by means of the driver assistance system.
Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug ferner als zumindest teilweise autonomes Kraftfahrzeug, insbesondere als vollautonomes Kraftfahrzeug, ausgebildet sein.Yet another aspect of the invention relates to a motor vehicle with a driver assistance system. The motor vehicle is designed in particular as a passenger vehicle. In particular, the motor vehicle can also be designed as an at least partially autonomous motor vehicle, in particular as a fully autonomous motor vehicle.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Fahrerassistenzsystems sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen. Das Kraftfahrzeug sowie das Fahrerassistenzsystem weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.Advantageous embodiments of the method are to be regarded as advantageous embodiments of the driver assistance system and of the motor vehicle. For this purpose, the motor vehicle and the driver assistance system have objective features which enable the method or an advantageous embodiment thereof to be carried out.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren 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.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and with reference to the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without the scope of the Invention to leave.
Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht von spärlichen Belegungsgittern; und -
2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer elektronischen Recheneinrichtung eines Fahrerassistenzsystems.
-
1 a schematic view of sparse occupancy grids; and -
2 a schematic view of an embodiment of an electronic computing device of a driver assistance system.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.
Insbesondere zeigt die
Es ist vorgesehen, dass die Vielzahl von Sensordaten
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Auflösung eines jeweiligen spärlichen Belegungsgitters
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Sensordaten
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von einer Erfassungsart der Erfassungseinrichtung
Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass bei der Fusionierung
Insbesondere zeigt die
Als besonders vorteilhaft erweist sich ein Belegungsgitter
Als besonders vorteilhaft hinsichtlich des Rechenzeitbedarfs ist ein spärliches Belegungsgitter
Voraussetzung für die Fusionierung
Für die Abbildung der Objekte in dem spärlichen Belegungsgitter
Weitere Verarbeitungsschritte bei der Abbildung auf das Belegungsfeld, können beispielsweise eine Vorauswahl der Sensorobjekte sein, die für die Fahrerassistenzfunktion entweder auf Grund der Klassenzugehörigkeit oder der Lage relevant sind. Zusätzlich können Klassifikationsergebnisse, Genauigkeiten, Qualitätsmaße und Verbindungsinformationen, die eine Rekonstruktion der ehemals verbundenen Punkte ermöglicht, an die Abtastpunkte von der Objektbeschreibung an die Punktbeschreibung „vererbt“ werden.Further processing steps in the mapping onto the occupancy field can be, for example, a preselection of the sensor objects that are relevant for the driver assistance function either on the basis of their class or location. In addition, classification results, accuracies, quality measures and connection information, which enables a reconstruction of the previously connected points, can be "inherited" at the sampling points from the object description to the point description.
Die eigentliche Fusionierung
Abschließend können in der Objektbildung zusammengehörige Punkte wieder verbunden werden und als einzelne Objekte der weiteren Verarbeitungskette des Fahrerassistenzsystems
Das Einsparpotential gegenüber einer Fusionierung
- Insbesondere wird geprüft, ob ein Sensorpunkt mit einem bestehenden Fusionspunkt fusioniert werden kann. Falls ja, wird das Update durchgeführt, falls nein wird geprüft ob noch eine Hypothese in dem Feldsegment frei ist. Falls ja wird dieses belegt, falls nein wird eine Hypothese gelöscht und mit einer neuen belegt. In die Entscheidung welche gelöscht wird, kann die Existenzwahrscheinlichkeit und das Risiko,
- beispielsweisenäherliegende Hindernisse sind gefährlicher als entfernte, berücksichtigt werden.
- In particular, it is checked whether a sensor point can be fused with an existing fusion point. If so, the update is carried out; if not, it is checked whether a hypothesis is still free in the field segment. If yes, this is proven, if not, a hypothesis is deleted and a new one is assigned. In the decision which is deleted, the probability of existence and the risk,
- For example, obstacles lying closer are more dangerous than distant obstacles are taken into account.
Insgesamt zeigt die Erfindung eine Fusion von Sensordaten zur Fahrzeugumfelderfassung mit spärlichen Belegungsfeldern, insbesondere spärlichen Belegungsgittern
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 1212
- FahrerassistenzsystemDriver assistance system
- 1414th
- spärliches Belegungsgittersparse occupancy grid
- 1616
- Fusionfusion
- 1818th
- SensordatenSensor data
- 2020th
- ErfassungseinrichtungDetection device
- 2222nd
- elektronische Recheneinrichtungelectronic computing device
- 2424
- UmgebungSurroundings
- 2626th
- ObjektabbildungObject illustration
- 2828
- Ursprungorigin
- 3030th
- AbbildungIllustration
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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-
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