DE102020111954A1

DE102020111954A1 - Verfahren zur Detektion einer Blockade bei einem Sensorsystem

Info

Publication number: DE102020111954A1
Application number: DE102020111954.2A
Authority: DE
Inventors: Luigi Cambrini
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2020-05-04
Filing date: 2020-05-04
Publication date: 2021-11-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion einer Blockade bei einem Sensor (4) eines Sensorsystems (1) für ein Fahrzeug (2), wobei durch das Sensorsystem (1) eine Objektdetektion in einer Umgebung (5) des Fahrzeuges (2) durch eine Erfassung (101) an unterschiedlichen Erfassungspositionen eines Sichtfelds des Sensors (4) bereitgestellt ist,wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden:- Bereitstellen von Empfangsinformationen (211) für die unterschiedlichen Erfassungspositionen, wobei die Empfangsinformationen (211) jeweils für eine Empfangsanzahl eines empfangenen Erfassungssignals bei der Erfassung (101) spezifisch sind,- Bereitstellen von Erwartungsinformationen (212) für die unterschiedlichen Erfassungspositionen, wobei die Erwartungsinformationen (212) jeweils für eine erwartete Anzahl des Empfangs des Erfassungssignals spezifisch sind,- Bereitstellen von Reflexionsinformationen (213) für die unterschiedlichen Erfassungspositionen, wobei die Reflexionsinformationen (213) für einen richtungsabhängigen Einfluss der Umgebung (5) auf die Erfassung (101) an den unterschiedlichen Erfassungspositionen spezifisch sind,- Durchführen der Detektion der Blockade anhand der Empfangsinformationen (211) und der Erwartungsinformationen (212) und der Reflexionsinformationen (213).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion einer Blockade bei einem insbesondere optischen Sensorsystem. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Sensorsystem zur Ausführung des Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik sind gattungsgemäße Verfahren bekannt, um eine Blockierung bei einem Sensor wie einem LiDAR Sensor automatisiert festzustellen. Lidar (Abkürzung für englisch light detection and ranging) Sensoren werden bei Fahrzeugen zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung verwendet. Die Blockierung eines solchen Sensors kann zu einer Einschränkung des Sichtfelds des Sensors führen. Bekannte Techniken zur Erkennung einer Blockade basieren bspw. auf einer Verwendung von Tracking Modellen, um derartige Sichteinschränkungen festzustellen.
Eine bekannte Lösung zur Detektion einer Blockade eines LiDAR Sensors ist aus der Druckschrift EP 3 511 740 A1 bekannt.
Häufig ist es allerdings ein Problem, dass die Effizienz und Zuverlässigkeit der bekannten Lösungen eingeschränkt sind.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lösung zur Detektion einer Blockade vorzuschlagen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Sensorsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sensorsystem, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren zur Detektion einer Blockade bei (wenigstens) einem, insbesondere optischen, Sensor eines (insbesondere optischen) Sensorsystems, vorzugsweise für ein Fahrzeug. Das Sensorsystem ist bspw. ein LiDAR Sensorsystem. Auch kann das Sensorsystem als ein Radarsystem, Ultraschallsensorsystem oder Kamerasystem ausgeführt sein. Entsprechend kann der Sensor auch als ein Radarsensor, Ultraschallsensor oder Kamerasensor ausgeführt sein.
Unter einer Blockade wird insbesondere eine Verdeckung des Sensors durch störende Umgebungseinflüsse wie durch Verschmutzung, Schnee, Eis oder dergleichen verstanden. Damit wird das Sichtfeld des Sensors beeinträchtigt, sodass bewegte oder statische Objekte in der Umgebung des Sensorsystems bzw. Fahrzeuges ggf. nur eingeschränkt detektiert werden können. Alternativ oder zusätzlich kann unter der Blockade auch eine Verschlechterung der Leistung des Sensors verstanden werden, ohne dass dies durch Umgebungseinflüsse bedingt ist. In diesem Zusammenhang kann die Blockade also im Sinne einer Leistungsverschlechterung verstanden werden.
Durch das Sensorsystem und konkret durch den - insbesondere optischen - Sensor kann eine Objektdetektion in einer Umgebung des Sensorsystems bzw. des Fahrzeuges durch eine - insbesondere optische - Erfassung an unterschiedlichen Erfassungspositionen eines Sichtfelds des Sensors bereitgestellt sein. Darunter kann konkret eine Abtastung an den Erfassungspositionen verstanden werden, wobei die Erfassungspositionen in mindestens oder genau zwei Dimensionen vorgesehen sein können. Bspw. weisen die Erfassungspositionen jeweils eine erste Koordinate einer ersten Achse (x-Achse) und eine zweite Koordinate einer - zur ersten Achse orthogonalen - zweiten Achse (y-Achse) auf. Damit kann entsprechend eine räumliche Zuordnung der Erfassungspositionen in das tatsächlich vorgesehene Sichtfeld vorgenommen werden.
Im Folgenden werden vorteilhafterweise unter ersten Koordinaten eine laterale oder horizontale Position und/oder ein Gieren um die Hochachse des Fahrzeuges verstanden, und/oder unter zweiten Koordinaten eine vertikale Position und/oder ein Nicken um die Querachse des Fahrzeuges. Dem Sichtfeld kann ggf. noch eine weitere Dimension „Entfernung“ mit einer entsprechenden dritten Koordinate zugeordnet werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren können die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander in der angegebenen oder in beliebiger Reihenfolge, wobei einzelne und/oder sämtliche Schritte auch wiederholt durchgeführt werden können:

- Bereitstellen von Empfangsinformationen für die unterschiedlichen Erfassungspositionen, also bspw. mindestens oder genau eine Empfangsinformation pro Erfassungsposition, wobei die Empfangsinformationen jeweils für eine (tatsächliche) Empfangsanzahl eines empfangenen Erfassungssignals bei der (insbesondere optischen) Erfassung spezifisch sind,
- Bereitstellen von Erwartungsinformationen für die unterschiedlichen Erfassungspositionen, also bspw. mindestens oder genau eine Erwartungsinformation pro Erfassungsposition bzw. pro Empfangsinformation, wobei die Erwartungsinformationen jeweils für eine erwartete Anzahl des Empfangs des Erfassungssignals spezifisch sind.

Die Empfangsinformation kann dabei eine Information über eine tatsächliche Anzahl des Empfangs des Erfassungssignals bei der Erfassung sein. Dagegen kann die Erwartungsinformation eine Information über eine erwartete Anzahl des Empfangs des Erfassungssignals bei der Erfassung sein. Wenn ein Abtastmuster (Scan Pattern) bei der (insbesondere optischen) Erfassung bekannt ist, kann die Erwartungsinformation anhand des Abtastmusters festgelegt werden. Wenn das Abtastmuster nicht verfügbar ist, dann kann der Sensor dazu ausgeführt sein, auch Informationen über einen ausbleibenden Empfang bzw. über nicht empfangene Erfassungssignale bereitzustellen. Dabei kann es sich um solche Pings des Sensors handeln, welche kein Signal beim Sensor erzeugen. Das Ausbleiben eines Empfangs eines Erfassungssignals bzw. ein solcher Ping wird nachfolgend auch als ungültiger Ping oder ungültiger Empfang bezeichnet, ein Stattfinden eines Empfangs eines Erfassungssignals hingegen als gültiger Empfang bzw. Ping. Die erwartete Anzahl kann dann als Summe der Anzahl der ungültigen und der gültigen Empfänge bzw. der gültigen und ungültigen Pings bestimmt werden.
Ferner kann vorteilhafterweise (bspw. vor, nach und/oder während den voranstehenden Schritten) der nachfolgende Schritt durchgeführt werden:

- Bereitstellen von Reflexionsinformationen für die unterschiedlichen Erfassungspositionen, also bspw. mindestens oder genau eine Reflexionsinformation pro Erfassungsposition, wobei die Reflexionsinformationen für einen (z. B. angenommenen oder empirisch ermittelten) richtungsabhängigen Einfluss der Umgebung auf die (insbesondere optische) Erfassung an den unterschiedlichen Erfassungspositionen spezifisch sind.

Die Richtungsabhängigkeit ist insbesondere eine Abhängigkeit von einer Richtung der Erfassung in Bezug auf die Umgebung, also von einer Richtung, in welcher das Erfassungssignal in die Umgebung ausgesendet wird. Die Reflexionsinformation ist insbesondere eine „a-priori“ Information, welche auch als Koeffizient für die Detektion der Blockade und/oder als Reflexionsfaktor verstanden werden kann. Die Reflexionsinformation kann dabei die Tatsache berücksichtigen, dass die Erfassung in einige Richtungen der Umgebung (Scan-Richtungen) eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, alle Erfassungssignale (insbesondere Pings) zurückzugeben. Dies ist insbesondere für Richtungen der Fall, in denen die Erfassungssignale am Boden bzw. einer Fahrbahn reflektiert werden. Dagegen ist von anderen Richtungen bekannt, dass diese seltener oder nie zu einer Reflexion des Erfassungssignals führen (wie bspw. der Himmel).
Anschließend kann es vorgesehen sein, dass ein Durchführen der Detektion der Blockade anhand der Empfangsinformationen und/oder der Erwartungsinformationen und/oder der Reflexionsinformationen erfolgt. Hierzu erfolgt z. B. ein Vergleich der Empfangsinformationen mit den Erwartungsinformationen, bspw. dahingehend, ob die durch die Erwartungsinformationen bereitgestellte erwartete Anzahl mit der durch die Empfangsinformationen bereitgestellte tatsächlichen Anzahl des Empfangs des Erfassungssignals übereinstimmt. Die Reflexionsinformationen sind bspw. Gewichtungsfaktoren für diesen Vergleich. Wenn der Unterschied hierbei zwischen der erwarteten und der tatsächlichen Anzahl, ggf. gewichtet durch den Gewichtungsfaktor, einen vordefinierten Schwellenwert unterschreitet, kann dies zur Detektion der Blockade führen. Dies hat den Vorteil, dass besonders zuverlässig die Blockade detektiert werden kann.
Das Fahrzeug ist bspw. ein Kraftfahrzeug und insbesondere ein Personenkraftfahrzeug oder Lastkraftfahrzeug. Das Sensorsystem ist z. B. ein LiDAR System und stellt somit eine (insbesondere optischen) Abstands- und/oder Geschwindigkeitsmessung für das Fahrzeug bereit. Dabei kann der Sensor des Sensorsystems dazu dienen, eine Umgebung des Fahrzeuges zu überwachen. Darunter wird insbesondere verstanden, dass Objekte in der Umgebung detektiert werden, und Informationen wie ein Abstand und/oder eine Geschwindigkeit der detektierten Objekte ermittelt werden. Diese Informationen können bspw. durch ein Fahrerassistenzsystem des Fahrzeuges und/oder zur Warnung vor Hindernissen oder dergleichen genutzt werden.
Es kann von Vorteil sein, wenn im Rahmen der Erfindung das Bereitstellen der Empfangsinformationen den nachfolgenden Schritt umfasst:

- Bereitstellen eines Erfassungsgitters zur (insbesondere räumlichen) Repräsentation des Sichtfelds des Sensors, wobei vorzugsweise im Erfassungsgitter die Empfangsinformationen den unterschiedlichen Erfassungspositionen zugeordnet werden.

Das Erfassungsgitter kann dabei die gleiche oder eine geringere Dimension aufweisen, wie das Sichtfeld, und/oder als mindestens zwei- oder dreidimensionale Matrix ausgeführt sein. Wenn der Sensor als ein dreidimensionaler, insbesondere LiDAR-, Sensor ausgeführt ist, kann das Sichtfeld ggf. dreidimensional sein (mit den Dimensionen „pitch“, d.h. Nicken, und „yaw“, d. h. Gieren, sowie „Entfernung“), und vorzugsweise das Erfassungsgitter als ein zweidimensionales Gitter das Sichtfeld (in Bezug auf die Dimensionen „pitch“ und „yaw“) unterteilen. Dabei kann der durch das Sichtfeld definierte Raum durch das Erfassungsgitter unterteilt werden. Das Erfassungsgitter kann die vorgenannten ersten und zweiten Koordinaten und entsprechende Zellen dieser Koordinaten aufweisen. Diese Zellen werden nachfolgend auch als Erfassungszellen bezeichnet. Jede Zelle kann wenigstens ein Erfassungswert der Erfassung des Sensors zugeordnet werden. Die Parametrisierung des Erfassungsgitters kann neben der Einteilung nach Gieren und Nicken auch nach Spalten und Zeilen erfolgen. Es kann möglich sein, dass anhand des Erfassungsgitters zunächst entschieden wird, an welcher Erfassungsposition bzw. an welcher Zelle der Sensor das Erfassungssignal aufnehmen soll. In anderen Worten ist es möglich, zunächst zu entscheiden, welche Zellen, insbesondere welche Elemente der Matrix aktiviert werden und das Signal aufnehmen sollen. Dadurch wird das Abtastmuster des Sensorsystems definiert. Schließlich kann der Empfang des Erfassungssignal nur von den zuvor aktivierten Zellen bzw. Elementen der Matrix erwartet werden. Den Zellen kann eine feste, insbesondere vordefinierte, Anzahl oder Maximalanzahl von gültigen Pings des Sensors zugeordnet sein.
Außerdem kann es im Rahmen der Erfindung von Vorteil sein, dass das Erfassungsgitter für die Erfassungspositionen jeweils eine Erfassungszelle aufweist, wobei vorzugsweise die Erfassungszellen jeweils die der Erfassungsposition zugeordnete Empfangsinformation in der Art der Empfangsanzahl des empfangenen Erfassungssignals an dieser Erfassungsposition umfasst. In anderen Worten kann für jede der Erfassungszellen die Information entnommen werden, wie viele gültige Pings an der Erfassungsposition der Erfassungszelle vorliegen. Auch ist es denkbar, dass die Anzahl der ungültigen Pings an der Erfassungsposition der Erfassungszelle entnommen werden kann.
Auch ist es möglich, dass das Bereitstellen der Erwartungsinformationen den nachfolgenden Schritt umfasst:

- Bereitstellen eines Erwartungsgitters zur (insbesondere räumlichen) Repräsentation des Sichtfelds des Sensors, wobei vorzugsweise im Erwartungsgitter die Erwartungsinformationen den unterschiedlichen Erfassungspositionen zugeordnet werden.

Dabei kann neben dem Erfassungsgitter als ein erstes Gitter das Erwartungsgitter als ein zweites Gitter aufgebaut werden, um als ein sogenanntes „Ground Truth“ zu dienen, da es die erwarteten Werte für die Erfassung des Sensors aufweist. Auch das Erwartungsgitter kann als eine Matrix mit mehreren Elementen (Erwartungszellen) ausgeführt sein.
Es kann ferner möglich sein, dass das Erwartungsgitter für die Erfassungspositionen jeweils eine Erwartungszelle aufweist, wobei vorteilhafterweise die Erwartungszellen jeweils die der Erfassungsposition zugeordnete Erwartungsinformation in der Art der erwarteten Anzahl des Empfangs des Erfassungssignals an dieser Erfassungsposition umfasst. In anderen Worten kann jeder Erwartungszelle eine feste, insbesondere vordefinierte, Anzahl oder Maximalanzahl von erwarteten gültigen Pings des Sensors zugeordnet sein.
Die Erwartungsinformation und/oder die Empfangsinformation können jeweils eine Information über mehrere gültige und/oder ungültige Pings aufweisen.
Optional ist es denkbar, dass das Erfassungssignal in der Art eines Pulses des Sensors zur Durchführung der (insbesondere optischen) Erfassung für ein Abtasten an der jeweiligen Erfassungsposition ausgesendet wird, um vorzugsweise (entsprechend der Empfangsanzahl) mindestens einen Erfassungswert zu erhalten, der für die Objektdetektion in der Umgebung spezifisch ist. In anderen Worten kann entsprechend der Empfangsanzahl eine bestimmte Anzahl der Erfassungswerte durch den Empfang des Erfassungssignal für eine bestimmte Erfassungsposition ermittelt worden sein. Die Abtastung kann vorgegeben durch das Abtastmuster zeitlich wiederholt sequentiell für die Erfassungspositionen erfolgen.
Auch ist es optional denkbar, dass die Reflexionsinformationen als vordefinierte Reflexionsinformationen ausgeführt sind, und/oder dass das Bereitstellen der Reflexionsinformationen den nachfolgenden Schritt umfasst:

- Auslesen der vordefinierten Reflexionsinformationen für die Erfassungspositionen jeweils in der Art eines Reflexionsfaktors, welcher für eine vordefinierte Wahrscheinlich des Empfangs des Erfassungssignals abhängig von der Erfassungsposition spezifisch ist.

Die Wahrscheinlichkeit kann bspw. dadurch ermittelt werden, dass empirisch Daten des Sensors ausgewertet werden. Auch kann ein Vorwissen über das Einsatzgebiet hierzu genutzt werden. So ist es bekannt, dass in Richtung des Bodens der Reflexionsfaktor einen höheren Wert aufweist als in Richtung des Himmels. Der Reflexionsfaktor kann dabei z. B. Werte zwischen 0 und 1 annehmen, und a priori für jede Zelle des Erfassungsgitters bzw. Erwartungsgitters festgelegt werden.
Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass das Durchführen der Detektion der Blockade den nachfolgenden Schritt umfasst:

- Berechnen einer Wahrscheinlichkeit der Blockade für die und insbesondere für jede der Erfassungspositionen anhand der jeweiligen Empfangsinformation und/oder der jeweiligen Erwartungsinformation und/oder der jeweiligen Reflexionsinformation (an) dieser Erfassungsposition.

Die entsprechenden Informationen können z. B. den vorgenannten Gittern entnommen werden. Die Wahrscheinlichkeit der Blockade wird z. B. anhand der Empfangsanzahl der gültigen gemessenen Pings in einer gleichen Erfassungszelle (n) ermittelt. Für die Erfassungsposition der Erfassungszelle ist ferner die Anzahl der erwarteten Pings (N) bekannt, also die Erwartungsinformation. Diese Anzahl kann bspw. der Erwartungszelle an der gleichen Erfassungsposition also mit den gleichen Koordinaten entnommen werden. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass diese Erfassungszelle nicht blockiert ist, beträgt dann P(x|n): $\frac{P (n | x) P (x)}{(P (n | x) P (x) + P (n | \bar{x}) P (\bar{x}))}$
Dabei kann die α-prior Wahrscheinlichkeit der Blockade für die blockierten und nichtblockierten Zellen gleich angenommen werden als P(x) = P(x̅) = 0,5
Die Wahrscheinlichkeit P(n|x) kann als eine Funktion beschrieben werden, welche ein Minimum bei 0 und ein Maximum bei f(N) hat. Die Funktion f(N) kann dabei abhängig sein vom Reflexionsfaktor r. Bspw. gilt hierbei f(N)=N*r.
Als Ergebnis der Detektion der Blockade erhält man z. B. für jede der Erfassungszellen das Ergebnis im Bereich von 0 bis 1, wobei 0 eine vollständige Blockade und 1 eine vollständige Funktionsfähigkeit beschreibt. Zur Feststellung der Blockade können ferner auch benachbarte Zellen herangezogen werden. Auch kann die zeitliche Dauer der Blockade berücksichtigt werden. Wenn für benachbarte Zellen ebenfalls die Blockade detektiert wird, und/oder die zeitliche Dauer der Blockade ansteigt, kann dies zur Verringerung des Ergebnisses führen (also der Feststellung der höheren Wahrscheinlich der Blockade). Falls die Detektion der Blockade festgestellt wird und/oder das Ergebnis unterhalb eines Schwellenwertes sinkt, kann eine entsprechende Warnung an einen Benutzer ausgegeben werden.
Die Blockadewahrscheinlichkeit kann vorzugsweise anhand der Anzahl der empfangenen und erwarteten Pings bestimmt werden, und sie kann ggf. mit der Qualität der Ping-Signale gewichtet werden. Die Berechnung der Ping-Qualität erfolgt bspw. unter Berücksichtigung eines Rausch-Anteils (Rausch-Levels), welcher vom Sensor bereitgestellt werden kann. Die Verarbeitung der verschiedenen Entfernungswerte der Einzelmessungen des Sensors (z.B. berechnet als Erkennung des stärksten und letzten Signalscheitelpunkts) kann zudem zusätzliche Informationen über die Güte der Pings bereitstellen, auf die in der Wahrscheinlichkeitsberechnung Rücksicht genommen werden kann. Ferner kann die örtliche Verteilung des vom Umgebungslichts oder einer separaten Lichtquelle verursachten Hellrauschen in den unterschiedlichen Erfassungspositionen vorteilhafterweise ebenfalls zur Erkennung von Blockaden herangezogen werden, was insbesondere in Erfassungsbereichen mit nur wenigen Empfangsinformationen (z. B. für den Himmel) von Vorteil ist.
Darüber hinaus ist es denkbar, dass nach positiver Detektion der Blockade ein System für eine Reinigung des Sensors aktiviert wird. Für die Aktivierung derartiger Systeme können auch weitere Informationen wie eine externe Temperatur (in Bezug auf das Sensorsystem) und/oder eine Tageszeit und/oder dergleichen verwendet werden.
Ebenfalls ist es denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren alternativ oder zusätzlich zur Detektion einer Blockade auch für das Detektieren einer Verschlechterung der Leistung (Performance) des Sensors verwendet werden kann. Hierzu können z. B. Informationen aus weiteren, ggf. auch andersartigen, Sensoreinrichtungen verwenden. Bspw. kann hierzu eine Kamera ein Objekt wie ein anderes Fahrzeug in einer bestimmten Entfernung erkennen, aber der Sensor detektiert das Fahrzeug erst in einer geringeren Entfernung, also wenn das Fahrzeug wirklich in der Nähe des Sensors liegt. Daraus kann geschlossen werden, dass der Sensor eine Verschlechterung der Performance aufweist. In anderen Worten kann die Erfassung des Sensors mit einer weiteren Sensoreinrichtung verglichen werden, um die Blockade und/oder Leistungsverschlechterung festzustellen.
Außerdem ist es von Vorteil, wenn nach dem Durchführen der Detektion der Blockade der nachfolgende Schritt durchgeführt wird:

- Bestimmen einer Blockadekarte, welche für die Erfassungspositionen jeweils eine Zelle aufweist, in der ein Ergebnis der Detektion der Blockade für diese Erfassungsposition eingetragen wird.

Diese Blockadekarte kann ferner für eine bestimmte Dauer auch für nachfolgende Erfassungen beibehalten, also zwischengespeichert, werden. Damit ist es möglich, die zeitlich vorangegangenen (historischen) Detektionen für nachfolgende Detektionen zu berücksichtigen. Die Blockadekarte kann ebenfalls die Dimension (oder auch eine geringere Dimension) des Sichtfelds aufweisen, und Zellen entsprechend des Erfassungsgitters.
Daher ist im Rahmen der Erfindung ebenfalls denkbar, dass die Detektion der Blockade anhand eines Ergebnisses wenigstens einer vorangegangen Detektion der Blockade durchgeführt wird. Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn das Ergebnis der wenigstens einen vorangegangen Detektion der Blockade anhand einer Bewegungs- und insbesondere Geschwindigkeitsinformation über eine Bewegung und/oder Geschwindigkeit des Fahrzeuges angepasst wird. Diese Bewegung kann auch als Ego-Bewegung bezeichnet werden, welche Rückschlüsse über eine räumliche Veränderung der detektierten Objekte im Sichtfeld ermöglicht. Damit ermöglicht es die Bewegungsinformation auch, die Zuordnung der Empfangsinformationen im Erfassungsgitter entsprechend der Ego-Bewegung anzupassen. Daher können auch die Ergebnisse vorangegangener Detektionen in der Blockadekarte hinsichtlich der Erfassungsposition bzw. Zellenposition so angepasst werden, dass diese mit den Ergebnissen in einer Blockadekarte einer aktuellen Detektion vergleichbar sind. Auf diese Weise können z. B. auch die Situationen unterschieden werden, in welchen kein Empfang des Erfassungssignals erfolgt (also die Empfangsanzahl reduziert ist), weil das Aussenden des Erfassungssignals blockiert wird, oder weil keine Reflexion an einem Objekt erfolgt. Diese Unterscheidung muss insbesondere für solche Zellen des Erfassungsgitters bzw. der Blockadekarte erfolgen, in welchen anhand des Ergebnisses weder die Blockade noch die vollständige Funktionsfähigkeit eindeutig festgestellt werden kann.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass durch die (insbesondere optische) Erfassung wenigstens eine Information über ein detektiertes Objekt ermittelt wird, wobei die Detektion der Blockade anhand dieser Information durchgeführt wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine Bewegungsinformation über das Fahrzeug zur Detektion der Blockade herangezogen werden. Auch ist es möglich, dass zusätzlich überprüft wird, ob sich im Bereich um blockierte Zellen eine Veränderung der Objekte erfolgt. Insbesondere kann auf diese Weise erkennt werden, wenn die Umgebung des Fahrzeuges sich nicht verändert, z. B. sich das Fahrzeug im Stillstand befindet oder Objekte in der Umgebung sich in gleicher Geschwindigkeit mit dem Fahrzeug bewegen. In diesen Zuständen kann an bestimmten Erfassungspositionen die Empfangsanzahl aufgrund der Umgebung reduziert sein, was zu einer falschen Detektion einer Blockade führen kann. Dies kann ggf. als eine Art vorübergehende oder dynamische Reduzierung des Reflexionsfaktors an dieser Erfassungspositionen verstanden werden. Daher kann bei der Detektion der Blockade während der Zeitdauer dieser Zustände eine geringere Gewichtung erhalten.
Es kann ferner möglich sein, dass die (insbesondere optische) Erfassung an den unterschiedlichen Erfassungspositionen des Sichtfelds des Sensors dadurch bereitgestellt ist, dass eine mindestens oder genau zweidimensionale Abtastung der Erfassungspositionen des mindestens oder genau zweidimensionalen Sichtfelds mittels des Erfassungssignals erfolgt, wobei die Empfangsinformationen in ein mindestens oder genau zweidimensionales Erfassungsgitter und die Erwartungsinformation in ein mindestens oder genau zweidimensionales Erwartungsgitter angeordnet werden. Somit lassen sich Falsch-Positive-Detektionen verringern.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Sensorsystem für ein Fahrzeug. Hierbei ist vorgesehen, dass das Sensorsystem eine Verarbeitungsvorrichtung zur Ausführung der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist. Damit bringt das erfindungsgemäße Sensorsystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Sensorsystem als ein LiDAR Sensorsystem ausgebildet ist. Die Verarbeitungsvorrichtung ist bspw. eine elektronische Datenverarbeitungsvorrichtung, und weist zur Datenverarbeitung und damit auch zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens z. B. einen Prozessor und einen Datenspeicher auf.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sensorsystems,
2 eine schematische Darstellung zur Visualisierung von Verfahrensschritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine schematische Darstellung eines Erfassungsgitters,
4 eine schematische Darstellung eines Erwartungsgitters.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Sensorsystem 1 eines Fahrzeuges 2 dargestellt. Das Sensorsystem 1 ist bspw. als ein LiDAR Sensorsystem ausgebildet, um ein Objekt 6 in einer Umgebung 5 des Fahrzeuges 2 zu erfassen. Hierzu kann das Sensorsystem 1 eine Verarbeitungsvorrichtung 9 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisen. Die Verarbeitungsvorrichtung 9 umfasst insbesondere einen Prozessor wie einen digitalen Signalprozessor, welches zur Ausführung der Verfahrensschritte dient. Die Verarbeitungsvorrichtung 9 kann elektrisch mit einem (insbesondere optischen) Sensor 4 des Sensorsystems 1 verbunden sein, um im Rahmen der (insbesondere optischen) Erfassung 101 mindestens einen Erfassungswert zu erfassen. Der Erfassungswert ist bspw. ein Messwert des Sensors 4 für eine bestimmte Erfassungsposition des (insbesondere optischen) Sensors 4, welcher für die Amplitude und/oder die Phase und/oder das Spektrum eines ausgesendeten, am Objekt 6 reflektierten und an der Erfassungsposition empfangenen Erfassungssignals spezifisch ist. Das Erfassungssignal ist z. B. ein elektromagnetisches Signal, vorzugsweise Lichtsignal, welches somit in Abhängigkeit von der Entfernung und/oder der Geschwindigkeit des Objekts 5 verändert sein kann. Diese Veränderung kann anhand des Erfassungswertes ausgewertet werden. Es kann bei einer Abtastung an den unterschiedlichen Erfassungspositionen möglich sein, dass für jede der Erfassungspositionen mehrere Erfassungssignale im Sinne von Pings ausgesendet und/oder empfangen werden. Eine Auswertung der tatsächlichen Anzahl der empfangenen Pings, also der Empfangsanzahl, an den unterschiedlichen Erfassungspositionen bietet eine Information über eine Blockade des Sensors 4.
In 2 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Detektion der Blockade bei dem (insbesondere optischen) Sensor 4 des Sensorsystems 1 für das Fahrzeug 2 visualisiert. Durch das Sensorsystem 1 kann hierbei eine Objektdetektion eines Objekts 6 in einer Umgebung 5 des Fahrzeuges 2 durch eine (insbesondere optische) Erfassung 101 an den unterschiedlichen Erfassungspositionen eines Sichtfelds des Sensors 4 bereitgestellt werden. Das Sichtfeld ist bspw. mindestens zweidimensional, sodass die einzelnen Erfassungspositionen entsprechend den zweidimensionalen Koordinaten (z. B. „pitch“ und „yaw“) des Sichtfelds räumlich angeordnet sind.
Gemäß einem ersten Verfahrensschritt 101 kann dabei die (insbesondere optische) Erfassung 101 erfolgen, z. B. durch eine Abtastung an den unterschiedlichen Erfassungspositionen jeweils durch mehrere Pings. Anschließend kann gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 102 ein Bereitstellen von Empfangsinformationen 211 für die unterschiedlichen Erfassungspositionen erfolgen, wobei die Empfangsinformationen 211 jeweils für eine Empfangsanzahl eines empfangenen Erfassungssignals bei der (insbesondere optischen) Erfassung 101 spezifisch sind. Bspw. geben die Empfangsinformationen 211 an, wie viele Pings an einer bestimmten Erfassungspositionen tatsächlich empfangen wurden. Dann kann gemäß einem dritten Verfahrensschritt 103 ein Bereitstellen von Erwartungsinformationen 212 für die unterschiedlichen Erfassungspositionen durchgeführt werden, wobei die Erwartungsinformationen 212 jeweils für eine erwartete Anzahl des Empfangs des Erfassungssignals spezifisch sind. Bspw. geben die Erwartungsinformationen 212 an, wie viele Pings an einer bestimmten Erfassungspositionen erwartungsgemäß empfangen werden sollten. Sodann kann gemäß einem vierten Verfahrensschritt 104 ein Bereitstellen von Reflexionsinformationen 213 für die unterschiedlichen Erfassungspositionen vorgesehen sein, wobei die Reflexionsinformationen 213 für einen richtungsabhängigen Einfluss der Umgebung 5 auf die (insbesondere optische) Erfassung 101 an den unterschiedlichen Erfassungspositionen spezifisch sein können. Gemäß einem fünften Verfahrensschritt 105 erfolgt dann ein Durchführen der Detektion der Blockade anhand der Empfangsinformationen 211 und der Erwartungsinformationen 212 und der Reflexionsinformationen 213. Dies ist beispielhaft dadurch möglich, dass die Empfangsinformationen 211 und die Erwartungsinformationen 212 und der Reflexionsinformationen 213 miteinander verglichen werden. Wenn die Anzahl der Erwartungsinformationen 212 von der Anzahl der Empfangsinformationen 211 abweicht, also insbesondere weniger Pings an einer Erfassungsposition empfangen wurden als erwartet, kann dies auf eine Blockade hindeuten. Anhand der Reflexionsinformation 213 kann die Erwartungsinformation 212 ferner gewichtet werden. Bspw. ist es bekannt, dass in Bodennähe die Reflexion des Erfassungssignals häufig erfolgt (hohe Gewichtung) als in Richtung des Himmels. Entsprechen können die Reflexionsinformationen 213 vordefinierte Gewichtungsfaktoren für die einzelnen Erfassungspositionen umfassen.
Gemäß 3 kann das Bereitstellen der Empfangsinformationen 211 den Schritt umfassen, dass ein Bereitstellen eines Erfassungsgitters 201 zur Repräsentation des Sichtfelds des Sensors 4 erfolgt. Im Erfassungsgitter 201 können die Empfangsinformationen 211 den unterschiedlichen Erfassungspositionen zugeordnet sein. Bspw. ist es vorgesehen, dass das Erfassungsgitter 201 für die Erfassungspositionen jeweils eine Erfassungszelle 221 aufweist, wobei die Erfassungszellen 221 jeweils die der Erfassungsposition zugeordnete Empfangsinformation 211 in der Art der Empfangsanzahl des empfangenen Erfassungssignals an dieser Erfassungsposition umfasst. Beispielhaft sind in 3 vier der Erfassungszellen 221 gekennzeichnet.
Ferner kann gemäß 4 das Bereitstellen der Erwartungsinformationen 212 den Schritt umfassen, dass ein Erwartungsgitter 202 zur Repräsentation des Sichtfelds des Sensors 4 bereitgestellt wird. Hierbei können im Erwartungsgitter 202 die Erwartungsinformationen 212 den unterschiedlichen Erfassungspositionen zugeordnet sein. Das Erwartungsgitter 202 kann für die Erfassungspositionen jeweils eine Erwartungszelle 222 aufweisen, wobei die Erwartungszellen 222 jeweils die der Erfassungsposition zugeordnete Erwartungsinformation 212 in der Art der erwarteten Anzahl des Empfangs des Erfassungssignals an dieser Erfassungsposition umfasst. Beispielhaft sind in 4 vier der Erwartungszellen 222 gekennzeichnet.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Sensorsystem
2: Fahrzeug
4: Sensor
5: Umgebung
6: Objekt
9: Verarbeitungsvorrichtung
101: Erfassung
201: Erfassungsgitter
202: Erwartungsgitter
211: Empfangsinformation
212: Erwartungsinformation
213: Reflexionsinformation
221: Erfassungszelle
222: Erwartungszelle

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

EP 3511740 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Detektion einer Blockade bei einem Sensor (4) eines Sensorsystems (1) für ein Fahrzeug (2), wobei durch das Sensorsystem (1) eine Objektdetektion in einer Umgebung (5) des Fahrzeuges (2) durch eine Erfassung (101) an unterschiedlichen Erfassungspositionen eines Sichtfelds des Sensors (4) bereitgestellt ist, wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: - Bereitstellen von Empfangsinformationen (211) für die unterschiedlichen Erfassungspositionen, wobei die Empfangsinformationen (211) jeweils für eine Empfangsanzahl eines empfangenen Erfassungssignals bei der Erfassung (101) spezifisch sind, - Bereitstellen von Erwartungsinformationen (212) für die unterschiedlichen Erfassungspositionen, wobei die Erwartungsinformationen (212) jeweils für eine erwartete Anzahl des Empfangs des Erfassungssignals spezifisch sind, - Bereitstellen von Reflexionsinformationen (213) für die unterschiedlichen Erfassungspositionen, wobei die Reflexionsinformationen (213) für einen richtungsabhängigen Einfluss der Umgebung (5) auf die Erfassung (101) an den unterschiedlichen Erfassungspositionen spezifisch sind, - Durchführen der Detektion der Blockade anhand der Empfangsinformationen (211) und der Erwartungsinformationen (212) und der Reflexionsinformationen (213).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der Empfangsinformationen (211) den nachfolgenden Schritt umfasst: - Bereitstellen eines Erfassungsgitters (201) zur Repräsentation des Sichtfelds des Sensors (4), wobei im Erfassungsgitter (201) die Empfangsinformationen (211) den unterschiedlichen Erfassungspositionen zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsgitter (201) für die Erfassungspositionen jeweils eine Erfassungszelle (221) aufweist, wobei die Erfassungszellen (221) jeweils die der Erfassungsposition zugeordnete Empfangsinformation (211) in der Art der Empfangsanzahl des empfangenen Erfassungssignals an dieser Erfassungsposition umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der Erwartungsinformationen (212) den nachfolgenden Schritt umfasst: - Bereitstellen eines Erwartungsgitters (202) zur Repräsentation des Sichtfelds des Sensors (4), wobei im Erwartungsgitter (202) die Erwartungsinformationen (212) den unterschiedlichen Erfassungspositionen zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwartungsgitter (202) für die Erfassungspositionen jeweils eine Erwartungszelle (222) aufweist, wobei die Erwartungszellen (222) jeweils die der Erfassungsposition zugeordnete Erwartungsinformation (212) in der Art der erwarteten Anzahl des Empfangs des Erfassungssignals an dieser Erfassungsposition umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssignal in der Art eines Pulses des Sensors (4) zur Durchführung der Erfassung (101) für ein Abtasten an der jeweiligen Erfassungsposition ausgesendet wird, um entsprechend der Empfangsanzahl mindestens einen Erfassungswert zu erhalten, der für die Objektdetektion in der Umgebung (5) spezifisch ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsinformationen (213) als vordefinierte Reflexionsinformationen (213) ausgeführt sind, und dass das Bereitstellen der Reflexionsinformationen (213) den nachfolgenden Schritt umfasst: - Auslesen der vordefinierten Reflexionsinformationen (213) für die Erfassungspositionen jeweils in der Art eines Reflexionsfaktors, welcher für eine vordefinierte Wahrscheinlich des Empfangs des Erfassungssignals abhängig von der Erfassungsposition spezifisch ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführen der Detektion der Blockade den nachfolgenden Schritt umfasst: - Berechnen einer Wahrscheinlichkeit der Blockade für jede Erfassungsposition anhand der jeweiligen Empfangsinformation (211) und der jeweiligen Erwartungsinformation (212) und der jeweiligen Reflexionsinformation (213) dieser Erfassungsposition.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Durchführen der Detektion der Blockade der nachfolgende Schritt durchgeführt wird: - Bestimmen einer Blockadekarte, welche für die Erfassungspositionen jeweils eine Zelle aufweist, in der ein Ergebnis der Detektion der Blockade für diese Erfassungsposition eingetragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion der Blockade anhand eines Ergebnisses wenigstens einer vorangegangen Detektion der Blockade durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis der wenigstens einen vorangegangen Detektion der Blockade anhand einer Geschwindigkeitsinformation über eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges (2) angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Erfassung (101) wenigstens eine Information über ein detektiertes Objekt (6) ermittelt wird, wobei die Detektion der Blockade anhand dieser Information durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung (101) an den unterschiedlichen Erfassungspositionen des Sichtfelds des Sensors (4) dadurch bereitgestellt ist, dass eine mindestens zweidimensionale Abtastung der Erfassungspositionen des mindestens zweidimensionalen Sichtfelds mittels des Erfassungssignals erfolgt, wobei die Empfangsinformationen (211) in ein mindestens zweidimensionales Erfassungsgitter (201) und die Erwartungsinformation (212) in ein mindestens zweidimensionales Erwartungsgitter (202) angeordnet werden.
Sensorsystem (1) für ein Fahrzeug, wobei das Sensorsystem (1) eine Verarbeitungsvorrichtung (9) zur Ausführung der Schritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Sensorsystem (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (1) als ein LiDAR Sensorsystem ausgebildet ist.