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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klassifizieren von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs, wobei unter Verwendung von Ultraschallsensoren Ultraschallsignale ausgesendet werden, Ultraschallechos von Objekten in der Umgebung empfangen werden und unter Verwendung von Lateration die Position eines Reflexionspunkts relativ zu den Ultraschallsensoren bestimmt wird, wobei fortlaufend Reflexionspunkte bestimmt und die Reflexionspunkte Objekten in der Umgebung zugeordnet werden. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Fahrerassistenzsystem, welches zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist, sowie ein Fahrzeug, welches ein solches Fahrerassistenzsystem umfasst.
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Stand der Technik
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Moderne Fahrzeuge sind mit einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen ausgestattet, welche den Fahrer des Fahrzeugs bei der Ausführung verschiedener Fahrmanöver unterstützen. Des Weiteren sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, welche den Fahrer vor Gefahren in der Umgebung warnen. Für ihre Funktion benötigen die Fahrerassistenzsysteme präzise Daten über die Umgebung des Fahrzeugs und insbesondere über Objekte, welche sich in der Umgebung des Fahrzeugs befinden.
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Häufig werden ultraschallbasierte Objektlokalisierungsmethoden eingesetzt, bei denen zwei oder mehr Ultraschallsensoren eingesetzt werden. Die Ultraschallsensoren senden dabei jeweils Ultraschallsignale aus und empfangen von Objekten in der Umgebung reflektierte Ultraschallechos. Aus der Laufzeit der Ultraschallsignale bis zum Empfang des entsprechenden Ultraschallechos sowie der bekannten Schallgeschwindigkeit lässt sich jeweils der Abstand zwischen einem reflektierenden Objekt und dem jeweiligen Sensor ermitteln. Befindet sich ein Objekt im Sichtfeld von mehr als einem Ultraschallsensor, also kann der Abstand zu dem Objekt von mehr als einem Ultraschallsensor ermittelt werden, kann über Laterationsalgorithmen auch die genaue Lage des reflektierenden Objekts relativ zu den Sensoren bzw. zu dem Fahrzeug ermittelt werden. In der Regel reicht es dabei aus, wenn ein Objekt durch zwei Ultraschallsensoren gesehen wird, also wenn zwei Ultraschallsensoren jeweils einen Abstand zu dem Objekt bestimmen können.
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Moderne Fahrerassistenzsysteme benötigen für ihre Funktion neben einer Information über die Lage eines Objekts auch eine Angabe darüber, um was für eine Art von Objekt es sich handelt. Deswegen ist es bevorzugt, eine Klassifizierung der Objekte vorzunehmen, um zwischen Objekten, die hinsichtlich einer Warnung oder eines Bremseingriffs relevant sind, z.B. Fußgänger, Wände oder Bäume und diesbezüglich irrelevanten Objekten zu unterscheiden, z.B. Bordsteine.
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Aus
DE 10 2007 061 235 A1 ist ein Verfahren zur Klassifizierung von Abstandsdaten eines ultraschallbasierenden Abstandsdetektionssystems bekannt. Bei dem Verfahren werden Messsignale ausgesendet und von entfernten Objekten reflektierte Messsignale wieder durch einen Sensor aufgefangen. Aus der Zeit, die zwischen der Aussendung und dem Empfang der Messsignale vergeht, und der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit werden Abstände berechnet. Ferner ist vorgesehen, eine statistische Streuung der Abstandsdaten mit der Höhe des reflektierenden Objekts zu korrelieren. Große Abweichungen bei den Abstandswerten mit auffälligen Ausreißern weisen auf ein großes Objekt hin. Weist ein solches ausgedehntes Objekt eine glatte Oberfläche mit wenig Struktur auf, sind weiterhin große Streuungen bei den Abstandswerten zu beobachten, jedoch keine auffälligen Ausreißer bei den gemessenen Werten. Liegen die Abstandswerte mit geringer Streuung auf einer Linie, wird von einem kleinen, länglichen Objekt, wie einem Bordstein, ausgegangen.
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Aus
DE 10 2013 018 721 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung wenigstens einer Parklücke für einen Kraftwagen bekannt. Dabei ist vorgesehen, ein Belegungsgitter als digitales Modell der Umgebung zu erstellen, wobei die Anzahl an Detektionen in die einzelnen Zellen eingetragen wird. Ferner werden Streuzentren ermittelt, welche Bereiche darstellen, an denen es zu starken Reflexionen der von den Sensoren ausgesendeten Signale kommt. Zusätzlich erfolgt eine Objektklassifizierung, bei der ermittelte Streuzentren mit Vergleichsdaten verglichen werden. Auf diese Weise kann beispielsweise zwischen einem Kraftwagen und anderen Objekten unterschieden werden.
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Aus
DE 10 2016 218 064 A1 ist ein Betriebsverfahren für ein Ultraschallsensorsystem bekannt, bei dem von Objekten in der Umgebung reflektierte Ultraschallsignale empfangen werden und einer Spur zugeordnet werden. Dabei wird in einer Abfolge von Echosignalen zu zeitlich aufeinanderfolgend ausgesendeten Ultraschallsignalen nach zeitlichen Verläufen im Echobild gesucht. Fußgänger zeichnen sich dabei dadurch aus, dass diese üblicherweise nur wenig Schallenergie reflektieren und sich bewegen.
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Nachteilig an den bekannten Verfahren ist, dass bei der Klassifizierung von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs eine hohe Fehlerrate auftritt. Es wäre daher wünschenswert, zur Klassifizierung der Objekte weitere Parameter heranzuziehen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Verfahren zum Klassifizieren von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Bei dem Verfahren werden unter Verwendung von Ultraschallsensoren Ultraschallsignale ausgesendet, Ultraschallechos von Objekten in der Umgebung empfangen und unter Verwendung von Lateration die Position eines Reflexionspunkts relativ zu den Ultraschallsensoren bestimmt. Das Bestimmen von Reflexionspunkten und ein Zuordnen der Reflexionspunkte zu Objekten in der Umgebung wird fortlaufend ausgeführt. Ferner ist vorgesehen, dass Streuungsparameter betreffend die Position der einem Objekt zugeordneten Reflexionspunkte bestimmt und als ein Klassifizierungskriterium betreffend die Art des Objekts verwendet werden.
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Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens werden unter Verwendung von mindestens zwei Ultraschallsensoren, deren Sichtfelder sich zumindest teilweise überlappen, fortlaufend Ultraschallsignale ausgesendet und entsprechend von Objekten reflektierte Ultraschallechos wieder empfangen. Bevorzugt werden dazu mehrere Ultraschallsensoren, beispielsweise zwei bis sechs Ultraschallsensoren, als eine Gruppe angeordnet, beispielsweise an einem Stoßfänger eines Fahrzeugs. Unter Verwendung der bekannten Schallgeschwindigkeit in Luft werden dann die Abstände der reflektierenden Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs zu den jeweiligen Ultraschallsensoren bestimmt. Wird ein Ultraschallecho von mehreren Ultraschallsensoren empfangen, kann davon ausgegangen werden, dass sich das die Ultraschallsignale reflektierende Objekt in dem überlappenden Sichtfeld der beiden Ultraschallsensoren befindet. Durch Anwenden eines Laterationsalgorithmus kann die Lage des reflektierenden Objekts relativ zu dem Fahrzeug bzw. relativ zu den beteiligten Ultraschallsensoren bestimmt werden. Für eine Bestimmung der Position in der Ebene sind dabei bereits zwei Ultraschallsensoren, welche Echos von dem Objekt empfangen, ausreichend.
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Bei der Durchführung der Klassifikation der Objekte können diese in verschiedene Kategorien wie „niedriges, überfahrbares Objekt“ oder „hohes, nicht-überfahrbares Objekt“ eingestuft werden. Des Weiteren kann eine Typisierung vorgenommen werden, bei der bestimmte Arten von Objekten im Rahmen der Klassifizierung unterschieden werden. Beispielsweise wird zwischen länglichen Objekten, wie Bordsteinkanten, punktförmigen Objekten, wie Pfosten oder Säulen, und komplexen Objekten, wie beispielsweise Fußgänger, Büsche oder Bäume, unterschieden.
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Bevorzugt ist bei der Klassifizierung vorgesehen, neben den Streuungsparametern weitere Kriterien bei der Klassifizierung einfließen zu lassen. Als weitere Kriterien können beispielsweise die Anzahl der zu einem ausgesandten Ultraschallsignal empfangenen Echos oder das Verhalten der Messdaten, wie Anzahl der Echos und Amplitude der Echos bei Annäherung des Fahrzeugs an das Objekt, berücksichtigt werden. Die Anzahl der Echos ist beispielsweise davon abhängig, ob das Objekt einen klar definierten Reflexionspunkt aufweist. Des Weiteren treten im Zusammenhang mit hohen Objekten in der Regel mindestens zwei Ultraschallechos auf, wobei ein erstes Echo von dem Objekt an einer Stelle reflektiert wird, welche auf gleicher Höhe wie der Ultraschallsensor liegt, und ein zweites Echo von einem Übergang zwischen dem Objekt und dem Boden reflektiert wird. Auch das Verhalten der empfangenen Messdaten bei Annäherung des Fahrzeugs an das Objekt kann Aufschlüsse über das reflektierende Objekt liefern. Beispielsweise verändert sich die Amplitude der empfangenen Echos bei Annäherung an eine Wand nicht oder nur geringfügig, während bei einer Annäherung an eine Bordsteinkannte, welche ein niedriges Objekt darstellt, die Amplitude bei Annäherung des Fahrzeugs an dieses Objekt sinkt.
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Die bestimmten Streuungsparameter geben an, wie die einem Objekt zugeordneten Reflexionspunkte örtlich verteilt sind. Entsprechend können als Streuungsparameter beispielsweise ein Mittelwert, eine Standardabweichung, eine Varianz oder andere dem Fachmann bekannte statistische Parameter verwendet werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass Ausreißer, also einzelne Reflexionspunkte, welche deutlich vom Mittelwert abweichen, bei der Bestimmung der Streuungsparameter nicht weiter berücksichtigt werden. Dazu kann beispielsweise überprüft werden, ob ein Reflexionspunkt weiter als ein Vielfaches vom Mittelwert von einem Mittelpunkt entfernt liegt oder es können dem Fachmann an sich bekannte Ausreißertests angewendet werden.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Streuungsparameter die Streuung der Reflexionspunkte entlang zweier zueinander orthogonaler Richtungen getrennt angeben.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, durch Mittelwertbildung der einem Objekt zugeordneten Reflexionspunkte einen Mittelpunkt des Objekts zu bestimmen und als Streuungsparameter einen Anteil der Reflexionspunkte zu bestimmen, der sich innerhalb oder außerhalb eines vorgegebenen Radius um den Mittelpunkt des Objekts befindet. Dabei kann der Kreisradius fest vorab vorgegeben werden, beispielsweise aus einem Bereich von 20 cm bis 100 cm, bevorzugt im Bereich von 30 cm bis 80 cm, besonders bevorzugt im Bereich von 40 cm bis 60 cm, und beispielsweise auf 50 cm festgelegt werden. Wird beispielsweise der Radius auf 50 cm festgelegt, wird bei einem punktförmigen Objekt, wie beispielsweise einem Pfosten oder einer Säule, nahezu der gesamte Anteil der Reflexionspunkte innerhalb des vorgegebenen Radius liegen. Bei einem komplexeren Objekt, wie beispielsweise bei einem Fußgänger, einem Busch oder einem Baum, wird weiterhin ein hoher Anteil der Reflexionspunkte innerhalb des vorgegebenen Radius liegen, aber durch erhöhte Streuung aufgrund einer nicht gut definierten Lage des Reflexionspunktes wird bereits ein gewisser Anteil der Reflexionspunkte außerhalb des Radius liegen. Bei einem linienförmigen Objekt, wie beispielsweise bei einer Bordsteinkante, wird eine hohe Streuung beobachtet, sodass ein hoher Anteil der Reflexionspunkte außerhalb des vorgegebenen Radius liegt.
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Bevorzugt wird im Rahmen des Verfahrens eine Bounding-Box bestimmt, welche einen Bereich angibt, in dem bis auf als Ausreißer bestimmte Reflexionspunkte alle einem Objekt zugeordneten Reflexionspunkte liegen, wobei die Abmessungen der Bounding-Box als Streuungsparameter bestimmt werden.
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Die Bounding-Box wird bevorzugt tolerant gegenüber statistischen Ausreißern ausgestaltet, so dass eine starke Vergrößerung der Bounding-Box durch einen als Ausreißer eingestuften Reflexionspunkt nicht oder zumindest nicht voll in die Bounding-Box übernommen wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass vor dem initialen Erstellen der Bounding-Box eine gewisse Historie an Reflexionspunkten gespeichert wird, um zu vermeiden, dass die Bounding-Box mit Ausreißern zu Beginn erstellt wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, zunächst mindestens fünf bis zehn Reflexionspunkte einem Objekt zuzuordnen, bevor die erste Bounding-Box erstellt wird. Nach dem ersten Erstellen der Bounding-Box wird diese aktualisiert, sobald im Rahmen des Verfahrens weitere Reflexionspunkte dem betreffenden Objekt hinzugefügt wurden.
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Die bestimmte Bounding-Box weist bevorzugt eine longitudinale Ausdehnung und eine laterale Ausdehnung auf, wobei die longitudinale Ausdehnung die Stärke der Streuung entlang der longitudinalen Richtung angibt und die laterale Ausdehnung die Stärke der Streuung entlang der lateralen Richtung angibt.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, zur Bestimmung der Streuungsparameter für jedes Objekt ein Belegungsgitter zu erstellen, wobei Zellen des Belegungsgitters einen Belegungswert aufweisen, der angibt, wie viele Reflexionspunkte den jeweiligen Zellen zugeordnet sind. Das Belegungsgitter stellt ein Raster dar, wobei jede Zelle angibt, wie viele Reflexionspunkte an einem Ort erkannt wurden, der durch die jeweilige Zelle repräsentiert wird. Entsprechend wird ein Belegungswert einer Zelle inkrementiert, sobald ein Reflexionspunkt der jeweiligen Zelle des Rasters bzw. Belegungsgitters zugeordnet werden kann.
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Bevorzugt werden anhand der Belegungswerte der Zellen des Belegungsgitters eine longitudinale Ausdehnung und eine laterale Ausdehnung als Streuungsparameter bestimmt, wobei die longitudinale Ausdehnung die Stärke der Streuung entlang der longitudinalen Richtung angibt und die laterale Ausdehnung die Stärke der Streuung entlang der lateralen Richtung angibt.
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Durch ein getrenntes Bestimmen der Streuungsparameter für mindestens zwei zueinander orthogonale Richtungen, beispielsweise eine longitudinale Richtung und eine laterale Richtung, kann abgeleitet werden, ob ein Objekt gleichmäßig streut oder ob die Streuung in eine Richtung stärker ist als in eine andere Richtung. Für jede der Richtungen kann dann getrennt beurteilt werden, ob die Streuung über einen weiten Bereich erfolgt oder ob die Reflexionspunkte beziehungsweise deren Lagen auf einen kleinen Bereich konzentriert sind. Hierfür können gegebenenfalls für die jeweiligen Richtungen, für die die Streuungsparameter bestimmt werden, Grenzen vorgegeben werden, um eine kleine Streuung und eine große Streuung voneinander zu unterscheiden.
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Bevorzugt verläuft die longitudinale Ausdehnung parallel zu einer vom Fahrzeug weg weisenden Richtung und die laterale Ausdehnung verläuft in einer Richtung senkrecht dazu. Alternativ dazu ist es bevorzugt, dass die Richtung der größten Ausdehnung des Objekts bestimmt wird und die laterale Ausdehnung parallel zu dieser Richtung verläuft und die longitudinale Ausdehnung senkrecht zu dieser Richtung verläuft. Alternativ dazu ist bevorzugt vorgesehen, dass durch Auswerten der relativen Lage der einem Objekt zugeordneten Reflexionspunkte dem Objekt ein Objektmodell mit einer Punktgeometrie oder Liniengeometrie zugeordnet wird und im Fall einer Liniengeometrie die laterale Ausdehnung parallel zur Ausrichtung der Linie verläuft und die longitudinale Ausdehnung senkrecht dazu verläuft.
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Besonders bevorzugt wird für den Fall, dass ein Objektmodell vorhanden ist, eine entsprechend der bestimmten lateralen und longitudinalen Richtung orientierte Bounding-Box erstellt.
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Mit dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine bessere Klassifizierung bestimmter Objekttypen erreicht, insbesondere wird eine verbesserte Unterscheidung zwischen Bordsteinkanten, Fußgängern und punktförmigen Objekten wie Pfosten oder Säulen ermöglicht. Dabei ist bei der Klassifizierung vorgesehen, dass eine Bordsteinkante erkannt wird durch eine große Streuung in Richtung der lateralen Ausdehnung und geringer Streuung in Richtung der longitudinalen Ausdehnung. Ein punktförmiges Objekt wird erkannt durch geringe Streuung in Richtung der lateralen Ausdehnung und einer geringen Streuung in Richtung der longitudinalen Ausdehnung. Objekte mit komplexer Geometrie, insbesondere Fußgänger, werden erkannt durch eine große Streuung in Richtung der lateralen Ausdehnung und eine große Streuung in Richtung der longitudinalen Ausdehnung. Eine Unterscheidung zwischen großer Streuung und geringer Streuung wird beispielsweise durch Vorgeben eines Grenzwerts für die Streuung vorgenommen. Dieser Grenzwert kann dabei unterschiedlich für die longitudinale Ausdehnung und die laterale Ausdehnung vorgegeben werden, wobei bei einem Überschreiten des vorgegebenen Grenzwerts eine große Streuung angenommen wird und, wenn die Streuung dem Grenzwert entspricht oder diesen unterschreitet, eine geringe Streuung angenommen wird.
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Des Weiteren ist es denkbar, eine Klassifizierung unter Verwendung der wie beschrieben bestimmten Streuungsparameter unter Verwendung von Maschinenlernverfahren durchzuführen. Dabei werden Trainingsdaten verwendet, welche eine Zuordnung von einer bestimmten gemessenen Streuung zu einem bestimmten Objekttyp enthalten. Die entsprechend trainierten Modelle können dann bei der Klassifizierung der im Rahmen des Verfahrens bestimmten Streuungsparameter eingesetzt werden.
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Als weitere Möglichkeit für die Klassifizierung ist es denkbar, auf Basis von Trainingsdaten Verteilungen der Streuwerte für die zu unterscheidenden Objekttypen zu bestimmen. Durch die kontinuierliche Beobachtung der Streuwerte eines Objekts können dann Wahrscheinlichkeiten für bestimmte Objekttypen abgeleitet werden, die bevorzugt in Kombination mit anderen Merkmalen (z.B. Anzahl und/oder Amplituden der Echos) zur endgültigen Klassifikation verwendet werden. Ein solches Vorgehen ist einem maschinellen Lernverfahren ähnlich, nur, dass das Entscheidungskriterium vom Entwickler festgelegt und damit bekannt und gestaltbar ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem umfassend mindestens zwei Ultraschallsensoren mit zumindest teilweise überlappenden Sichtfeldern und ein Steuergerät. Das Fahrerassistenzsystem ist dazu ausgebildet und/oder eingerichtet, eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.
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Da das Fahrerassistenzsystem zur Ausführung eines der Verfahren ausgebildet und/oder eingerichtet ist, gelten im Rahmen eines der Verfahren beschriebene Merkmale entsprechend für das Fahrerassistenzsystem und umgekehrt gelten im Rahmen eines der Fahrerassistenzsysteme beschriebene Merkmale umgekehrt für die Verfahren.
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Das Fahrerassistenzsystem ist entsprechend eingerichtet, unter Verwendung der mindestens zwei Ultraschallsensoren Objekte in der Umgebung eines Fahrzeugs zu erkennen und eine Klassifizierung von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs durchzuführen.
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Als Sichtfeld wird dabei derjenige Bereich bezeichnet, in dem der entsprechende Ultraschallsensor in der Lage ist, Objekte wahrzunehmen. Durch eine überlappende Anordnung der Sichtfelder von mindestens zwei Ultraschallsensoren wird ermöglicht, dass bei Aussenden eines Ultraschallpulses entsprechende Ultraschallechos durch mehrere Sensoren empfangen werden. Hierdurch kann ein Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug bzw. den entsprechenden Ultraschallsensoren von mehr als einem Ultraschallsensor ermittelt werden, so dass mittels eines Laterationsalgorithmus die Lage dieses Objekts relativ zu den Ultraschallsensoren beziehungsweise dem Fahrzeug bestimmt werden kann.
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Des Weiteren wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches eines der hierin beschriebenen Fahrerassistenzsysteme umfasst.
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Vorteile der Erfindung
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Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur Klassifizierung von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs wird mit dem Berücksichtigen der Streuung betreffend die Position der einem Objekt zugeordneten Reflexionspunkte ein neues Klassifizierungskriterium für die Klassifizierung der Objekte herangezogen. Bereits unter Verwendung dieses neuen Klassifizierungskriteriums können Angaben zu der Art des reflektierenden Objekts erhalten werden. Des Weiteren kann das neue vorgeschlagene Klassifizierungskriterium insbesondere in Kombination mit bekannten Klassifizierungskriterien, wie beispielsweise der Anzahl der nach Aussenden eines Ultraschallsignals empfangenen Ultraschallechos sowie das Verhalten der erhaltenen Messwerte bei Annäherung des Fahrzeugs an das Objekt, berücksichtigt werden.
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Insbesondere im Rahmen einer derartigen Kombination, wobei bei der Klassifizierung mehrere verschiedene Kriterien herangezogen werden, trägt das neu vorgeschlagenen Klassifizierungskriterium betreffend die Streuung der bestimmten Position zu einer signifikanten Verringerung von Fehlerraten bei, insbesondere wird eine Verringerung einer Falsch-Positivrate bei der Klassifizierung von Bordsteinkanten bzw. eine Verbesserung der Wahr-Positivraten bei der Erkennung von Fußgängern und Bäumen erreicht.
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Darüber hinaus ist durch das Verfahren denkbar, eine über einfache Klassifikation (überfahrbar / nicht überfahrbar) hinausgehende Differenzierung der Objektklassen zu erreichen und damit z.B. Fußgänger, Bäume, Pfosten und kleinformatige Büsche voneinander zu unterscheiden.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem,
- 2 eine typische Streucharakteristik eines Fußgängers,
- 3 eine typische Streucharakteristik eines punktförmigen Objekts und
- 4 eine typische Streucharakteristik einer Bordsteinkante.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1, welches ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem 100 umfasst. Das Fahrerassistenzsystem 100 umfasst in dem dargestellten Beispiel vier Ultraschallsensoren 12, 13, 14, 15, welche alle an der Front des Fahrzeugs 1 angeordnet sind und jeweils mit einem Steuergerät 18 verbunden sind. Das Steuergerät 18 ist entsprechend eingerichtet, unter Verwendung der Ultraschallsensoren 12, 13, 14, 15 Ultraschallsignale 20 auszusenden und Ultraschallechos 22, 24 von Objekten 30 in der Umgebung des Fahrzeugs 1 zu empfangen.
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Die Ultraschallsensoren 12, 13, 14, 15 sind derart an der Front des Fahrzeugs 1 angeordnet, dass sich zumindest die Sichtfelder von zwei Ultraschallsensoren 12, 13, 14, 15 zumindest teilweise überlappen. In der in 1 dargestellten Situation befindet sich das Objekt 30 sowohl im Sichtfeld eines ersten Ultraschallsensors 12 als auch im Sichtfeld eines zweiten Ultraschallsensors 13. In dem skizzierten Beispiel wird durch den ersten Ultraschallsensor 12 ein Ultraschallsignal 20 ausgesendet, welches von dem Objekt 30 reflektiert wird. Das vom ersten Ultraschallsensor 12 empfangene Ultraschallecho 22 wird als ein Direktecho bezeichnet, da es von dem gleichen Ultraschallsensor 12, 13, 14, 15 empfangen wurde, der auch das ursprüngliche Ultraschallsignal 20 ausgesendet hat. Ein weiteres Ultraschallecho 24, welches durch den zweiten Ultraschallsensor 13 empfangen wird, wird als Kreuzecho bezeichnet, weil es von einem anderen Ultraschallsensor 12, 13, 14, 15 empfangen wurde.
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Zur Klassifizierung des Objekts 30 ist vorgesehen, unter Verwendung von Lateration die Position von Reflexionspunkten 44, vergleiche 2, 3 und 4, zu bestimmen, welche angeben, an welcher Stelle das ausgesandte Ultraschallsignal 20 vom Objekt 30 reflektiert wurde. Diese Bestimmung wird fortlaufend ausgeführt, so dass eine Vielzahl von Reflexionspunkten 44 bestimmt wird. Die einzelnen bestimmten Reflexionspunkte 44 werden jeweils einem Objekt 30 zugeordnet, wobei als Kriterien hierzu beispielsweise die Entfernung der Reflexionspunkte 44 untereinander oder ein dem Objekt 30 zugeordnetes Objektmodell verwendet werden kann. Ein solches Objektmodell stellt dabei eine Hypothese über die Form und Ausdehnung des Objekts 30 dar. Beispielsweise kann als eine Hypothese angenommen werden, dass es sich bei einem Objekt 30 um ein punktförmiges Objekt 34 handelt, wie beispielsweise einem Pfosten. Bei einer anderen Hypothese kann angenommen werden, dass es sich bei dem Objekt 30 um ein linienförmiges Objekt, wie beispielsweise eine Bordsteinkante oder eine Wand, handelt. Reflexionspunkte 44, welche den Annahmen dieses Modells entsprechen, werden dann dem jeweiligen Objekt 30 zugeordnet.
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Bei dem Verfahren ist ferner vorgesehen, die Streuung der Positionen der Reflexionspunkte 44 näher zu betrachten und entsprechende Streuungsparameter zu bestimmen. Diese Streuungsparameter dienen dann als ein Kriterium bei einer Klassifizierung der Art des Objekts 30.
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In den nachfolgenden 2, 3 und 4 ist die Position der bestimmten Reflexionspunkte 44 für verschiedene typische Objekte 30 dargestellt. Die 2, 3 und 4 zeigen jeweils ein Objekt 30, welches sich vor dem Fahrzeug 1 befindet und damit im Sichtbereich von mehreren der Ultraschallsensoren 12, 13, 14, 15 befindet.
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2 zeigt die Verteilung der Reflexionspunkte 44 für ein Objekt 30, bei dem es sich um einen Fußgänger 32 handelt. Wie der Darstellung der 2 entnommen werden kann, treten die ermittelten Reflexionspunkte 44 stark gehäuft an der tatsächlichen Position des Fußgängers 32 auf. Aufgrund der komplexen Form und Struktur des Fußgängers 32 sind aber auch breit gestreute Ausreißer zu erkennen, die vor allem entlang einer lateralen Richtung 42 stark streuen. In einer longitudinalen Richtung streuen die Reflexionspunkte 44 ebenfalls, eine longitudinale Ausdehnung 40 der Streuung entlang der longitudinalen Richtung ist jedoch erheblich geringer.
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Für eine Analyse der in 2 skizzierten Streuung der Reflexionspunkte 44 kann beispielsweise die Richtung der längsten Ausdehnung des Objekts 30 bestimmt werden und entlang dieser Richtung die laterale Richtung mit einer lateralen Ausdehnung 42 der Streuung orientiert werden. Die Richtung der longitudinalen Ausdehnung 40 ist entsprechend orthogonal dazu. Anschließend kann eine Bounding-Box erstellt werden, also gewissermaßen ein Rahmen mit einer Breite, die der Ausdehnung der lateralen Streuung entspricht, und einer Länge, die der longitudinalen Ausdehnung 40 der Streuung entspricht.
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3 zeigt beispielhaft die Streuung der den Reflexionspunkten 44 zugeordneten Orte am Beispiel eines punktförmigen Objekts 34 als Objekt 30. Im Vergleich zu dem Beispiel des Fußgängers 32 der 2 ist zu erkennen, dass sowohl die longitudinale Ausdehnung 40 der Streuung entlang der longitudinalen Richtung als auch die Ausdehnung der lateralen Streuung 42 entlang der lateralen Richtung gering ist. Die Streuung der Reflexionspunkte 44 ist im Fall eines punktförmigen Objekts 34 gering, da bei einem solchen punktförmigen Objekt 34 die Stelle, an der Ultraschall reflektiert wird, gut definiert ist und es somit nur zu geringen Abweichungen der Reflexionspunkte 44 kommt.
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In 4 ist die Position von Reflexionspunkten 44 am Beispiel einer Borsteinkante 36 als Objekt 30 skizziert. Wie der Darstellung in 4 entnommen werden kann, zeigt eine Bordsteinkante 36 typischerweise bei der lateralen Ausdehnung 42 eine breite Streuung, wobei in der Regel keine besonderen Häufungen von Reflexionspunkten 44 an einem bestimmten Punkt auftreten. Des Weiteren wird eine geringe Streuung entlang der longitudinalen Richtung beobachtet, so dass entsprechend die longitudinale Ausdehnung 40 der Streuung gering ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007061235 A1 [0005]
- DE 102013018721 A1 [0006]
- DE 102016218064 A1 [0007]
