DE102020125143A1 - Testing a positioner - Google Patents

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Abstract

Ein Positionierer ist zur Bereitstellung einer Positionsschätzung für ein Fahrzeug auf der Basis einer Abtastung eines Umfelds des Fahrzeugs, einer Referenzposition des Fahrzeugs und Karteninformationen im Bereich der Referenzposition eingerichtet. Dabei ist dem Positionierer eine Standardabweichung von Fehlern der von ihm bereitgestellten Positionsschätzungen zugeordnet. Ein Verfahren zum Testen des Positionierers umfasst Schritte des Bestimmens von Abtastungen des Umfelds des Fahrzeugs; des Bestimmens von Positionsschätzungen des Positionierers bezüglich der Abtastungen und jeweils einer Vielzahl Referenzpositionen, wobei die Referenzpositionen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs um eine tatsächliche Position des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Abtastung liegen; und des Bestimmens eines Anteils der Abtastungen, für die eine zugeordnete Positionsschätzung einen geringeren Fehler aufweist als durch die Standardabweichung vorgegeben ist.

Figure DE102020125143A1_0000
A positioner is set up to provide a position estimate for a vehicle based on a scan of an area surrounding the vehicle, a reference position of the vehicle and map information in the area of the reference position. In this case, the positioner is assigned a standard deviation of errors in the position estimates it has provided. A method for testing the positioner includes the steps of determining scans of the area surrounding the vehicle; determining position estimates of the positioner with respect to the scans and each of a plurality of reference positions, the reference positions being within a predetermined range of an actual position of the vehicle at the time of the scan; and determining a proportion of the samples for which an associated position estimate has an error less than the standard deviation.
Figure DE102020125143A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft das Testen eines Positionierers für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung die Sicherstellung, dass ein Positionierer zur Bestimmung einer Positionsschätzung auf der Basis einer Abtastung eines Umfelds und Karteninformationen eine vorbestimmte Fehlerverteilung erreicht.The invention relates to testing a positioner for a vehicle. In particular, the invention relates to ensuring that a positioner for determining a position estimate based on a scanning of an environment and map information achieves a predetermined error distribution.

Ein Fahrzeug umfasst ein Positioniersystem zur Bestimmung einer Position. Dazu sind mehrere Abtastvorrichtungen zur Abtastung eines Umfelds des Fahrzeugs vorgesehen, beispielsweise eine Kamera, ein Radarsensor oder ein LiDAR Sensor. Jeder Abtastvorrichtung ist ein Positionierer („matcher“) zugeordnet, der die Abtastung mit Karteninformationen vergleicht, die laut einer Umgebungskarte zu erwarten sind, und eine Positionsschätzung bestimmt. Zur Bestimmung der Karteninformationen wird eine Referenzposition des Fahrzeugs verwendet. Auf der Basis mehrerer Positionsschätzungen kann die Position des Fahrzeugs mittels eines Kalman Filters bestimmt werden. Die bestimmte Position kann als Referenzposition verwendet werden.A vehicle includes a positioning system for determining a position. For this purpose, several scanning devices are provided for scanning the surroundings of the vehicle, for example a camera, a radar sensor or a LiDAR sensor. A positioner (“matcher”) is assigned to each scanning device, which compares the scanning with map information that is to be expected according to a map of the surroundings and determines a position estimate. A reference position of the vehicle is used to determine the map information. Based on multiple position estimates, the position of the vehicle can be determined using a Kalman filter. The determined position can be used as a reference position.

Die Bestimmung der Position auf der Basis der Positionsschätzungen geht üblicherweise davon aus, dass Fehler der Positionsschätzungen einer Gauß-Verteilung folgen. Eine solche Verteilung liegt jedoch üblicherweise weder den Fehlern der Abtastvorrichtung noch den Fehlern des Positionierers zu Grunde. Tatsächliche Fehlerverteilungen können sehr komplex und daher schwer zu modellieren sein. Häufig wird eine Gauß-Verteilung der Fehler des Positionierers bestimmt, welche die tatsächliche Fehlerverteilung nach oben begrenzt. Allerdings kann eine Positionsschätzung von einer vorangehenden Positionsbestimmung abhängen oder es können sehr große Fehler in der Positionsschätzung auftreten, die von der Gauß-Verteilung nicht abgebildet werden können. Die Positionsbestimmung kann dementsprechend schlechte Resultate liefern.The determination of the position on the basis of the position estimates usually assumes that errors in the position estimates follow a Gaussian distribution. However, such a distribution does not usually underlie either the errors of the scanner or the errors of the positioner. Actual error distributions can be very complex and therefore difficult to model. A Gaussian distribution of the positioner errors is often determined, which limits the actual error distribution at the top. However, a position estimate can depend on a previous position determination, or there can be very large errors in the position estimate that cannot be mapped by the Gaussian distribution. The position determination can accordingly deliver poor results.

Eine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe eines Tests eines Positionierers für ein Positioniersystem. Die Erfindung löst die Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.One of the objects on which the invention is based is to specify a test of a positioner for a positioning system. The invention solves the problem by means of the subject matter of the independent claims. Subclaims reflect preferred embodiments.

Ein Positionierer ist zur Bereitstellung einer Positionsschätzung für ein Fahrzeug auf der Basis einer Abtastung eines Umfelds des Fahrzeugs, einer Referenzposition des Fahrzeugs und Karteninformationen im Bereich der Referenzposition eingerichtet. Dabei ist dem Positionierer eine Standardabweichung von Fehlern der von ihm bereitgestellten Positionsschätzungen zugeordnet.A positioner is set up to provide a position estimate for a vehicle based on a scan of an area surrounding the vehicle, a reference position of the vehicle and map information in the area of the reference position. In this case, the positioner is assigned a standard deviation of errors in the position estimates it has provided.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Testen des Positionierers Schritte des Bestimmens von Abtastungen des Umfelds des Fahrzeugs; des Bestimmens von Positionsschätzungen des Positionierers bezüglich der Abtastungen und jeweils einer Vielzahl Referenzpositionen, wobei die Referenzpositionen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs um eine tatsächliche Position des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Abtastung liegen; und des Bestimmens eines Anteils der Abtastungen, für die eine zugordnete Positionsschätzung einen geringeren Fehler aufweist als durch die Standardabweichung vorgegeben ist.According to a first aspect of the present invention, a method for testing the positioner comprises the steps of determining scans of the surroundings of the vehicle; determining position estimates of the positioner with respect to the scans and each of a plurality of reference positions, the reference positions being within a predetermined range of an actual position of the vehicle at the time of the scan; and determining a proportion of the samples for which an associated position estimate has an error less than that specified by the standard deviation.

Der bestimmte Anteil kann als Performance bezeichnet werden; je näher er an 100 % liegt, desto besser kann der Positionierer arbeiten. Mittels des Verfahrens kann bestimmt werden, ob die angegebene Standardabweichung eingehalten wird oder nicht. Außerdem kann bestimmt werden, ob die Standardabweichung zu hoch angegeben ist und der Positionierer besser arbeitet als angegeben.The specific proportion can be referred to as performance; the closer it is to 100%, the better the positioner can work. The method can be used to determine whether the specified standard deviation is maintained or not. In addition, it can be determined whether the standard deviation is too high and the positioner is performing better than specified.

Im Gegensatz zu bekannten Techniken wird die Einhaltung einer vorgegebenen Standardabweichung nicht für das gesamte Positioniersystem, sondern für einen einzelnen Positionierer bestimmt. Dadurch kann der Positionierer auf der Basis relativ weniger Abtastungen umfassend getestet werden. Zur Beurteilung der Qualität des Positionierers kann es ausreichen, einen Großteil der Testfälle bezüglich einer vorbestimmten Region der Welt durchzuführen. Ein Testaufwand kann reduziert sein. Ein Ergebnis des Tests kann die Verwendbarkeit des Positionierers für ein Positioniersystem verbessert angeben.In contrast to known techniques, compliance with a specified standard deviation is not determined for the entire positioning system, but for an individual positioner. This allows the positioner to be extensively tested based on relatively few samples. In order to assess the quality of the positioner, it may be sufficient to carry out a large part of the test cases with regard to a predetermined region of the world. A test effort can be reduced. A result of the test can improve the usability of the positioner for a positioning system.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird bezüglich einer Abtastung jeweils nur die Positionsschätzung mit dem größten Fehler verwendet. Alle anderen Positionsschätzungen können verworfen werden, sodass für jede Abtastung nur eine Referenzposition und eine Positionsschätzung verwendet wird. Durch diese Annahme des schlechtesten Falls („worst case“) können Qualitätsgrenzen des Gesamtsystems leichter bestimmt werden. Schwächen des Positionierers können gezielt verbessert werden. Bei einer optimistischen Annahme („good case“) könnte hingegen ein Positioniersystem mit mehreren Positionierern ein schlechtes Ergebnis liefern, wenn sich Fehler von gut arbeitenden Positionierern ungünstig überlagern.In a preferred embodiment, only the position estimate with the largest error is used for each sample. All other position estimates can be discarded so that only one reference position and one position estimate is used for each scan. This assumption of the worst case ("worst case") makes it easier to determine the quality limits of the overall system. Weaknesses of the positioner can be specifically improved. With an optimistic assumption ("good case"), on the other hand, a positioning system with several positioners could deliver a bad result if errors from well-working positioners overlap unfavorably.

Ein Positioniersystem umfasst mehrere hierin genannte Positionierer und einen Kalman Filter, der dazu eingerichtet ist, auf der Basis der von den Positionierern bereitgestellten Positionsschätzungen eine Position zu bestimmen. Dabei geht der Kalman Filter üblicherweise von Gauß-verteilten Fehlern in den Positionsschätzungen aus. Die nach einem hierin beschriebenen Verfahren erfolgreich getesteten Positionierer haben tatsächliche Fehler, die unter den jeweils zugeordneten Standardabweichungen Gauß-verteilter Fehler liegen. Eine Genauigkeit des Positioniersystems kann bestimmt werden, indem eine Abweichung der bestimmten Positionen von tatsächlichen Positionen bestimmt wird. Dies kann beispielsweise analytisch oder mittels einer Monte-Carlo-Methode erfolgen. So kann beispielsweise bestimmt werden, dass eine Abweichung der bestimmten Positionen zu 80 % der Zeit unterhalb von ca. 20 cm liegt.A positioning system includes a plurality of positioners referred to herein and a Kalman filter configured to determine a position based on position estimates provided by the positioners. The Kalman filter usually assumes Gaussian-distributed errors in the position estimates. Those successfully tested according to a method described herein Positioners have actual errors that are below their associated standard deviations of Gaussian errors. An accuracy of the positioning system can be determined by determining a deviation of the determined positions from actual positions. This can be done analytically or by means of a Monte Carlo method, for example. For example, it can be determined that a deviation of the determined positions is less than approximately 20 cm 80% of the time.

Bevorzugt wird bestimmt, ob der Anteil über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Ein Positionierer, dessen Performance über beispielsweise 99,9 % liegt, kann als ausreichend gut durch die zugeordnete Standardabweichung bestimmt werden. Liegt die Performance unter dem Schwellenwert, so kann die Standardabweichung des Positionierers nach oben korrigiert werden und der Test kann wiederholt werden. Dieses Vorgehen kann so lange wiederholt werden, bis eine kleinste Standardabweichung gefunden ist, die Fehler des Positionierers ausreichend genau beschreibt. Das Positioniersystem kann insbesondere einen Kalman Filter oder einen erweiterten Kalman Filter umfassen.Preferably, it is determined whether the proportion is above a predetermined threshold. A positioner whose performance is above 99.9%, for example, can be determined to be sufficiently good by the associated standard deviation. If the performance is below the threshold, the standard deviation of the positioner can be corrected upwards and the test can be repeated. This procedure can be repeated until a smallest standard deviation is found that describes the error of the positioner with sufficient accuracy. In particular, the positioning system can include a Kalman filter or an extended Kalman filter.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Anteil nur derjenigen bestimmten Positionsschätzungen bestimmt, deren Fehler auch unterhalb oder bei einer vorbestimmten Größe bezüglich der Standardabweichung liegen. Diese Größe kann als Vielfaches der Standardabweichung angegeben sein und beispielsweise drei Sigma betragen. Reale Positionierer können gelegentlich Positionsschätzungen bereitstellen, deren Fehler nicht mehr sinnvoll durch eine Gauß Verteilung modelliert werden können. Beispielsweise können 0,01 % der bestimmten Positionsschätzungen einen Fehler von fünf Sigma aufweisen. Durch das Verwerfen von Positionsschätzungen mit sehr großen Fehlern kann eine verbesserte Anpassung des Fehlerverhaltens des Positionsschätzers an eine Gauß Verteilung im relevanten Bereich gelingen.In a further embodiment, the proportion is determined only of those specific position estimates whose errors are also below or at a predetermined magnitude in relation to the standard deviation. This variable can be specified as a multiple of the standard deviation and can be three sigma, for example. Real positioners can occasionally provide position estimates whose errors can no longer be reasonably modeled by a Gaussian distribution. For example, 0.01% of the determined position estimates may have a five sigma error. By discarding position estimates with very large errors, an improved adaptation of the error behavior of the position estimator to a Gaussian distribution in the relevant area can be achieved.

Der Anteil kann bezüglich eines Histogramms von Fehlern der bestimmten Positionsschätzungen bestimmt werden. Beispielsweise können Positionsschätzungen gezählt werden, deren Fehler in Klassen von +3, +2, +1, -1, -2 und -3 Sigma fallen.The proportion can be determined relative to a histogram of errors of the determined position estimates. For example, position estimates can be counted whose errors fall into classes of +3, +2, +1, -1, -2, and -3 sigma.

Der Positionierer kann eine Positionsschätzung verwerfen, bei deren Bestimmung vorbestimmte Kriterien nicht erfüllt werden. Der oben genannte Anteil kann sich nur auf nicht verworfene Positionsschätzungen beziehen. Beispielsweise kann der Positionierer aufgrund interner Bestimmungen feststellen, dass die Eingangsdaten nicht so gut zu den Karteninformationen passen, dass sie die Bestimmung einer Positionsschätzung erlauben. Verworfene Positionsschätzungen können bewirken, dass in einem Positioniersystem eine Position nicht ausreichend genau oder gar nicht bestimmt werden kann. Es kann daher ein Quotient aus nicht verworfenen Positionsschätzungen und Abtastungen gebildet werden, der eine Verfügbarkeit des Positionierers repräsentieren kann.The positioner may discard a position estimate determined not to meet predetermined criteria. The above portion can only relate to position estimates that have not been discarded. For example, the positioner may determine, based on internal determinations, that the input data does not match the map information well enough to allow a position estimate to be determined. Discarded position estimates can mean that a position cannot be determined with sufficient accuracy or at all in a positioning system. A quotient can therefore be formed from position estimates that have not been discarded and samples, which can represent availability of the positioner.

Verfahrensgemäß kann ferner bestimmt werden, ob wenigstens ein vorbestimmter Anteil der Positionsschätzungen nicht verworfen wird. Beispielsweise kann bestimmt werden, dass der Positionierer eine Verfügbarkeit von wenigstens 99 % erreicht. Andernfalls kann von einer Verwendung des getesteten Positionierers in einem Positioniersystem abgesehen werden.According to the method, it can also be determined whether at least a predetermined portion of the position estimates is not discarded. For example, it may be determined that the positioner achieves at least 99% availability. Otherwise, the tested positioner should not be used in a positioning system.

Die Referenzpositionen können innerhalb des vorbestimmten Bereichs gleich verteilt sein. Beispielsweise können die Referenzpositionen in einem vorbestimmten Raster liegen, das entlang der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (longitudinal) und/oder in horizontaler Richtung quer dazu (lateral) aufgespannt ist.The reference positions can be evenly distributed within the predetermined range. For example, the reference positions can lie in a predetermined grid that is spanned along the direction of movement of the vehicle (longitudinal) and/or in the horizontal direction transversely thereto (lateral).

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform können Fehler der Positionsschätzungen in lateraler und longitudinaler Richtung des Fahrzeugs separat voneinander behandelt werden. Beispielsweise kann das Verfahren die Performance und/oder Verfügbarkeit eines Positionierers nur bezüglich eines longitudinalen oder nur bezüglich eines lateralen Fehlers bestimmen. Der laterale Fehler kann besonders von Belang sein, falls die Positionsschätzung in eine Quersteuerung des Fahrzeugs eingeht, beispielsweise um das Fahrzeug auf einer vorbestimmten Fahrspur einer Fahrbahn zu halten.In a further preferred embodiment, errors in the position estimates in the lateral and longitudinal directions of the vehicle can be treated separately from one another. For example, the method can determine the performance and/or availability of a positioner only with regard to a longitudinal error or only with regard to a lateral error. The lateral error may be of particular concern if the position estimate is used in lateral control of the vehicle, for example to keep the vehicle in a predetermined lane of a roadway.

Der Bereich kann eine vorbestimmte maximale Distanz von der Referenzposition bestimmen. Der Bereich kann als Kreisfläche um die Referenzposition festgelegt sein oder als rechteckiger Bereich, der sich von der Referenzposition in vorbestimmten Grenzen in longitudinaler und lateraler Richtung des Fahrzeugs erstreckt.The range can determine a predetermined maximum distance from the reference position. The area can be defined as a circular area around the reference position or as a rectangular area which extends from the reference position within predetermined limits in the longitudinal and lateral directions of the vehicle.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Testen eines hierin beschriebenen Positionierers eine erste Bereitstellungseinrichtung zur Bereitstellung von Abtastungen des Umfelds des Fahrzeugs; eine zweite Bereitstellungseinrichtung zur Bereitstellung einer Vielzahl Referenzpositionen bezüglich jeder Abtastung, wobei die Referenzpositionen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs um eine tatsächliche Position des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Abtastung liegen; eine Einrichtung zur Sammlung von Positionsschätzungen, die der Positionierer bezüglich der Abtastungen und jeweils der Vielzahl Referenzpositionen bereitstellt; und einen Auswerter zur Bestimmung eines Anteils der Abtastungen, für die eine zugeordnete Positionsschätzung einen geringeren Fehler aufweist als durch die Standardabweichung vorgegeben ist.According to a further aspect of the present invention, a device for testing a positioner described herein comprises a first providing device for providing scans of the surroundings of the vehicle; second providing means for providing a plurality of reference positions with respect to each scan, the reference positions being within a predetermined range from an actual position of the vehicle at the time of the scan; means for collecting position estimates provided by the positioner with respect to the samples and each of the plurality of reference positions; and an evaluator determining a proportion of samples for which an associated position estimate has an error less than that specified by the standard deviation.

Die Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein hierin beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Vorrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.The device can be set up to carry out a method described herein in whole or in part. For this purpose, the device can comprise a programmable microcomputer or microcontroller and the method can be present in the form of a computer program product with program code means. The computer program product can also be stored on a computer-readable data carrier. Features or advantages of the method can be transferred to the device or vice versa.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:

  • 1 ein Positioniersystem für ein Fahrzeug;
  • 2 ein Blockschaltbild
illustriert.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
  • 1 a positioning system for a vehicle;
  • 2 a block diagram
illustrated.

1 zeigt ein Positioniersystem 100 für ein Fahrzeug 105, insbesondere ein Kraftfahrzeug, das beispielsweise einen Personenkraftwagen oder ein Motorrad umfassen kann. Das Positioniersystem 100 kann an Bord des Fahrzeugs 105 angebracht sein und ist dazu eingerichtet, eine Position des Fahrzeugs 105 auf der Basis von Abtastungen seines Umfelds 115 zu bestimmen. 1 shows a positioning system 100 for a vehicle 105, in particular a motor vehicle, which can include, for example, a passenger car or a motorcycle. The positioning system 100 can be mounted on board the vehicle 105 and is configured to determine a position of the vehicle 105 based on scans of its surroundings 115 .

Das Positioniersystem 100 umfasst üblicherweise mehrere Abtastvorrichtungen 115, denen jeweils ein Positionierer 120 zugeordnet ist. Die dargestellten Abtastvorrichtungen 115 und Positionierer 120 sind mit einem symbolischen Index gekennzeichnet, der von 1 bis N läuft. Üblicherweise werden zwischen drei und 30 Abtastvorrichtungen 115 und Positionierern 120 verwendet. Eine Abtastvorrichtung 115 arbeitet üblicherweise berührungslos, beispielsweise optisch, und kann eine Kamera, einen LiDAR Sensor, einen Radarsensor oder einen Ultraschallsensor umfassen. Auch andere Sensoren wie beispielsweise ein Drehzahlsensor eines Rads des Fahrzeugs 105, ein Drehratensensor oder ein Beschleunigungssensor können als Abtastvorrichtungen 115 verwendet werden.The positioning system 100 usually includes a plurality of scanning devices 115, each of which is assigned a positioner 120. The illustrated scanners 115 and positioners 120 are labeled with a symbolic index running from 1 to N. FIG. Typically, between three and 30 scanners 115 and positioners 120 are used. A scanning device 115 usually works without contact, for example optically, and can include a camera, a LiDAR sensor, a radar sensor or an ultrasonic sensor. Other sensors such as a rotational speed sensor of a wheel of the vehicle 105, a yaw rate sensor or an acceleration sensor can also be used as scanning devices 115.

Zusätzlich kann das Positioniersystem 100 einen nicht dargestellten Sensor zur Bestimmung einer absoluten Position des Fahrzeugs 105 umfassen. Ein solcher Sensor ist üblicherweise als Empfänger eines radiobasierten Navigationssystems, insbesondere eines satellitengestützten Systems wie GALILEO, GPS, BEIDOU oder GLONASS realisiert. Eine durch diesen Sensor bereitgestellte Positionsschätzung kann beispielsweise wie die Positionsschätzungen der Positionierer 120 behandelt oder als Referenzposition verwendet werden.In addition, the positioning system 100 can include a sensor (not shown) for determining an absolute position of the vehicle 105 . Such a sensor is usually implemented as a receiver of a radio-based navigation system, in particular a satellite-based system such as GALILEO, GPS, BEIDOU or GLONASS. A position estimate provided by this sensor can, for example, be treated like the position estimates of the positioners 120 or used as a reference position.

Ein Bestimmer 125 ist dazu eingerichtet, auf der Basis von Positionsschätzungen mehrerer Positionierer 120 eine Position des Fahrzeugs 105 zu bestimmen. Der Bestimmer 125 umfasst üblicherweise einen gewöhnlichen oder erweiterten Kalman Filter. Der Bestimmer 125 kann auch einen anderen Ansatz verfolgen und beispielsweise auf einem Partikelfilter oder einem auf Graphen basierenden Optimierung aufbauen. Die bestimmte Position kann an einer Schnittstelle 130 bereitgestellt werden und beispielsweise von einem anderen System an Bord des Fahrzeugs 100 genutzt werden, beispielsweise von einer Steuervorrichtung zur Steuerung einer Längs- und/oder Querbewegung des Fahrzeugs 105.A determiner 125 is configured to determine a position of the vehicle 105 based on position estimates from multiple positioners 120 . The determiner 125 typically includes an ordinary or extended Kalman filter. The determiner 125 can also follow a different approach and build on a particle filter or a graph-based optimization, for example. The determined position can be provided at an interface 130 and can be used, for example, by another system on board the vehicle 100, for example by a control device for controlling a longitudinal and/or lateral movement of the vehicle 105.

Ein Positionierer 120 bestimmt eine Positionsschätzung, indem er einer Abtastung der ihn zugeordneten Abtasteinrichtung 115 eine vorbestimmte Information entnimmt, die er mit einer korrespondierenden Information vergleicht, die auf der der Basis von Karteninformationen aus einem Kartenspeicher 135 bezüglich einer Referenzposition bestimmt. Diese Referenzposition kann insbesondere die mittels des Bestimmers 125 bestimmte Position umfassen. Beispielsweise kann eine als Kamera ausgebildete Abtasteinrichtung 115 eine Fahrspurbegrenzung 140 bestimmen. Auf der Basis der bestimmten Position des Fahrzeugs 105 kann bestimmt werden, wo die Fahrspurbegrenzung 140 im Kamerabild zu sehen sein müsste. Die Positionsschätzung kann auf der Basis einer Abweichung der erfassten Fahrspurbegrenzung 140 von der erwarteten bereitgestellt werden.A positioner 120 determines a position estimate by taking predetermined information from a scan of its associated scanner 115, which it compares with corresponding information determined on the basis of map information from a map memory 135 regarding a reference position. In particular, this reference position can include the position determined by means of determiner 125 . For example, a scanning device 115 embodied as a camera can determine a lane boundary 140 . On the basis of the determined position of the vehicle 105, it can be determined where the lane boundary 140 should be visible in the camera image. The position estimate may be provided based on a deviation of the detected lane boundary 140 from that expected.

Einem Positionierer 120 kann eine Standardabweichung zugeordnet sein, die angibt, wie eine Verteilung von Fehlern in den von ihm bereitgestellten Positionsschätzungen unter Annahme einer Gauß-Verteilung ist. Es wird vorgeschlagen, die Korrektheit der angegebenen Standardabweichung für einen einzelnen Positionierer 120 zu bestimmen.A positioner 120 may be assigned a standard deviation that indicates how errors are distributed in the position estimates it provides, assuming a Gaussian distribution. It is proposed to determine the correctness of the reported standard deviation for a single positioner 120.

2 zeigt ein Blockschaltbild, das sowohl als schematische Darstellung einer Vorrichtung 205 als auch eines Verfahrens 210 zum Testen eines Positionierers 120 aufgefasst werden kann. Ein dargestellter Block kann im Fall einer Vorrichtung 205 einem Element, oder im Fall eines Verfahrens 210 einem Verfahrensschritt entsprechen. Im Folgenden wird rein beispielhaft primär auf die Vorrichtung 205 eingegangen, wobei sich das Verfahren 210 in entsprechender Weise ergibt. Es ist zu beachten, dass auch eine gemischte Ausführungsform denkbar ist, in der einige der Blöcke als Elemente einer Vorrichtung 205 und andere als Schritte eines Verfahrens 210 realisiert sind. Das Verfahren 210 kann mittels beliebiger Mittel ausgeführt werden, beispielsweise in Form eines auf einem Prozessor ablaufenden Computerprogramms. 2 shows a block diagram that can be understood both as a schematic representation of a device 205 and a method 210 for testing a positioner 120. A block shown may correspond to an element in the case of a device 205, or to a method step in the case of a method 210. In the following, purely by way of example, the device 205 is primarily discussed, with the method 210 resulting in a corresponding manner. It should be noted that a mixed embodiment is also conceivable, in which some of the blocks are implemented as elements of an apparatus 205 and others as steps of a method 210 . The method 210 can be performed using be executed by any means, for example in the form of a computer program running on a processor.

Die Vorrichtung 205 ist dazu eingerichtet, einen Positionierer 120 auf der Basis von Informationen zu testen, die üblicherweise bei einer Fahrt eines Fahrzeugs 105 aufgezeichnet wurden. Ein direkter Test während der Fahrt kann ebenfalls möglich sein. Der Test kann unabhängig für jeden der Positionierer 120 eines Positioniersystems 100 durchgeführt werden. Allgemein wird bezüglich des Positioniersystems 100 von 1 von einem Positionierer 120 mit dem Index I ausgegangen.The device 205 is set up to test a positioner 120 on the basis of information which was typically recorded when a vehicle 105 travels. A direct test while driving can also be possible. The test can be performed independently for each of the positioners 120 of a positioning system 100. Generally, with respect to the positioning system 100 of FIG 1 assumed a positioner 120 with the index I.

Die Vorrichtung 205 umfasst einen Kartenspeicher 215, der dem Kartenspeicher 135 des Positioniersystems 100 entsprechen kann. Er enthält bevorzugt Karteninformationen, die so aktuell wie möglich sind, auch wenn sie dadurch von den Karteninformationen des Kartenspeichers 135 abweichen sollten. Ein erster Bereitsteller 220 ist dazu eingerichtet, Abtastungen bereitzustellen, die mittels der Abtasteinrichtung 115 aus dem Umfeld des Fahrzeugs 105 bereitgestellt sind.The device 205 includes a map memory 215 which can correspond to the map memory 135 of the positioning system 100 . It preferably contains map information that is as up-to-date as possible, even if it deviates from the map information in the map memory 135 as a result. A first provider 220 is set up to provide scans that are provided by the scanning device 115 from the environment of the vehicle 105 .

Ein zweiter Bereitsteller 225 stellt zu jeder Abtastung eine Referenzposition bereit. Dazu kann eine Position des Fahrzeugs 105 in einem Positionsspeicher 130 abgelegt sein, wobei die tatsächliche Position beispielsweise auf der Basis der Informationen des ersten Bereitstellers 220, von Messungen mittels Differential GPS, HPL oder mittels back tracking bestimmt sein kann. Ein Bestimmungsfehler der Position kann im Folgenden vernachlässigt werden.A second provider 225 provides a reference position for each scan. For this purpose, a position of the vehicle 105 can be stored in a position memory 130, with the actual position being able to be determined, for example, on the basis of the information from the first provider 220, from measurements using differential GPS, HPL or using backtracking. A determination error of the position can be neglected in the following.

Ein Variierer 230 ist dazu eingerichtet, bezüglich einer Position eine Vielzahl Referenzpositionen bereitzustellen, deren Abweichungen von der Position vorbestimmten Eigenschaften genügen. In einer Ausführungsform liegen die bestimmten Referenzpositionen in einem vorbestimmten Bereich um die tatsächliche Position. Relative Abstände der Referenzpositionen in longitudinaler und/oder transversaler Richtung können vorbestimmt sein. Beispielhafte Referenzpositionen auf einem symbolischen Raster sind in 2 als Anordnung von Sternen dargestellt.A variator 230 is set up to provide a plurality of reference positions with respect to a position, the deviations from the position of which satisfy predetermined properties. In one embodiment, the reference positions determined are in a predetermined range around the actual position. Relative distances between the reference positions in the longitudinal and/or transverse direction can be predetermined. Exemplary reference positions on a symbolic grid are in 2 shown as an array of stars.

Der Positionierer 120 bestimmt bezüglich einer Abtastung und jeder der dazu bestimmten Referenzpositionen auf der Basis der korrespondierenden Karteninformationen eine Positionsschätzung. Sollte der Positionierer 120 bestimmen, dass auf der Basis einer vorliegenden Abtastung eine Positionsschätzung nicht durchgeführt werden kann oder dass ein Positionsfehler einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, so kann er die Positionsschätzung verwerfen. Von den nicht verworfenen Positionsschätzungen bezüglich einer Abtastung wird bevorzugt diejenige mit dem größten Fehler, also der größten Abweichung von der tatsächlichen Position, weiterverarbeitet. Alle anderen Positionsschätzungen können verworfen werden.The positioner 120 determines a position estimate with respect to a scan and each of the reference positions determined thereto based on the corresponding map information. Should the positioner 120 determine that a position estimate cannot be performed based on a present sample or that a position error exceeds a predetermined threshold, it may discard the position estimate. Of the position estimates relating to a scan that are not discarded, the one with the greatest error, ie the greatest deviation from the actual position, is preferably further processed. All other position estimates can be discarded.

Ein Sammler 235 kann die bezüglich der verschiedenen Abtastungen bestimmten Positionsschätzungen nach der Größe ihres jeweiligen Fehlers in verschiedene Klassen eines Histogramms einsortieren. Dabei orientieren sich die Klassen bevorzugt an Vielfachen der Standardabweichung Sigma (σ), die dem Positionierer 120 zugeordnet ist. Beispielsweise können Klassen für ±1σ, ±2σ und ±3σ verwendet werden. Positionsschätzungen, deren Fehler so groß ist, dass sie keiner Klasse zugeordnet werden können, werden bevorzugt verworfen. Fehler, die zwar innerhalb des Histogramms liegen, aber deren Klasse bezüglich der Normalverteilung bereits „voll“ ist, können ebenfalls nicht zum Anteil gezählt werden. Wenn eine Klasse voll ist, kann der Fehler zunächst in eine nächst höhere Klasse eingruppiert werden. Wenn alle höheren Klassen voll sind, kann der Fehler nicht im Anteil enthalten sein.A collector 235 can sort the position estimates determined with respect to the different samples into different classes of a histogram according to the magnitude of their respective error. The classes are preferably based on multiples of the standard deviation sigma (σ) that is assigned to the positioner 120 . For example, classes for ±1σ, ±2σ and ±3σ can be used. Position estimates whose error is so large that they cannot be assigned to any class are preferably discarded. Errors that are within the histogram but whose class is already "full" with regard to the normal distribution cannot be counted towards the proportion either. If a class is full, the error can first be grouped into a next higher class. If all higher classes are full, the error cannot be included in the share.

Die beschriebenen Bestimmungen werden für eine Vielzahl Abtastungen durchgeführt, die bevorzugt in einer zusammenhängenden Fahrt des Fahrzeugs 105 gesammelt wurden. Beispielsweise kann dabei alle ca. 5 Sekunden eine Abtastung erhoben worden sein. Es können auch Daten von verschiedenen Messfahrten ausgewertet werden. Die Güte des Tests kann von einer Anzahl der Abtastungen beziehungsweise einer bei den Messfahrten zurückgelegten Strecke des Fahrzeugs 105 abhängig sein.The determinations described are made for a plurality of samples, preferably collected in a continuous trip of the vehicle 105 . For example, a sample can be taken every approx. 5 seconds. Data from different measurement runs can also be evaluated. The quality of the test can depend on a number of scans or a distance covered by the vehicle 105 during the test runs.

Bevorzugt nach der Bestimmung der Positionsschätzungen kann ein Auswerter 240 bestimmen, welcher Anteil der Positionsschätzungen Fehler aufweist, die unterhalb der zu Grunde gelegten Gauß Verteilung liegen. Dieser Anteil kann als Performance des Positionierers 120 bestimmt werden. Positionsschätzungen, deren Fehler über der Verteilung liegen oder deren Fehler zu groß für die Klassen ist, werden nicht dazu gezählt. Ferner kann der Auswerter 240 einen Anteil von Positionsschätzungen für die Anzahl der Abtastungen bestimmen. Dieser Anteil kann als Verfügbarkeit bestimmt werden.Preferably, after the position estimates have been determined, an evaluator 240 can determine which proportion of the position estimates have errors that are below the underlying Gaussian distribution. This proportion can be determined as the performance of the positioner 120. Position estimates whose error is above the distribution or whose error is too large for the classes are not counted. Furthermore, the evaluator 240 can determine a proportion of position estimates for the number of samples. This proportion can be determined as availability.

Einer oder beide bestimmten Anteile können nach Außen bereitgestellt werden, beispielsweise an einer Schnittstelle 245. Jeder Anteil kann auch mit einem zugeordneten Schwellenwert verglichen werden und ein Vergleichsergebnis kann bereitgestellt werden. Beispielsweise kann signalisiert werden, dass der getestete Positionierer 120 eine vorbestimmte Performance und eine vorbestimmte Verfügbarkeit erreicht und in einem Positioniersystem 100 eingesetzt werden kann. Der Auswerter 240 kann auch bestimmen, dass eines der Kriterien nicht erfüllt wurde oder dass die vorbestimmte Standardabweichung die beobachteten Fehler im Histogramm zu großzügig nach oben begrenzt. In diesem Fall kann der Test mit einer kleineren Standardabweichung wiederholt werden.One or both of the specified proportions can be provided externally, for example at an interface 245. Each proportion can also be compared to an associated threshold value and a comparison result can be provided. For example, it can be signaled that the tested positioner 120 achieves a predetermined performance and a predetermined availability and can be used in a positioning system 100 . The evaluator 240 can also determine that one of the criteria has not been met or that the predetermined standard deviation is too generous in capping the observed errors in the histogram. In this case, the test can be repeated with a smaller standard deviation.

BezugszeichenlisteReference List

100100
Systemsystem
105105
Fahrzeugvehicle
110110
Umfeldenvironment
115115
Abtastvorrichtungscanning device
120120
Positioniererpositioner
125125
Bestimmerdeterminer
130130
Schnittstelleinterface
135135
Kartenspeichermap storage
140140
Fahrspurbegrenzung lane delimitation
205205
Vorrichtungcontraption
210210
Verfahrenprocedure
215215
Kartenspeichermap storage
220220
erster Bereitstellerfirst deployer
225225
zweiter Bereitstellersecond provider
230230
Variierervariator
235235
Sammlercollector
240240
Auswerterevaluator
245245
Schnittstelleinterface

Claims (11)

Verfahren (210) zum Testen eines Positionierers (120) zur Bereitstellung einer Positionsschätzung für ein Fahrzeug (105) auf der Basis einer Abtastung eines Umfelds (110) des Fahrzeugs (105), einer Referenzposition des Fahrzeugs (105) und Karteninformationen im Bereich der Referenzposition; wobei dem Positionierer (120) eine Standardabweichung von Fehlern der von ihm bereitgestellten Positionsschätzungen zugeordnet ist; wobei das Verfahren (210) folgende Schritte umfasst: - Bestimmen (220) von Abtastungen des Umfelds (110) des Fahrzeugs (105); - Bestimmen (120) von Positionsschätzungen des Positionierers (120) bezüglich der Abtastungen und jeweils einer Vielzahl Referenzpositionen, - wobei die Referenzpositionen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs um eine tatsächliche Position des Fahrzeugs (105) zum Zeitpunkt der Abtastung liegen; - Bestimmen (240) eines Anteils der Abtastungen, für die eine zugeordnete Positionsschätzung einen geringeren Fehler aufweist als durch die Standardabweichung vorgegeben ist.Method (210) for testing a positioner (120) to provide a position estimate for a vehicle (105) based on a scan of an environment (110) of the vehicle (105), a reference position of the vehicle (105) and map information in the area of the reference position ; wherein the positioner (120) is associated with a standard deviation of errors in the position estimates it provides; the method (210) comprising the steps of: - Determining (220) scans of the surroundings (110) of the vehicle (105); - determining (120) position estimates of the positioner (120) with respect to the samples and a plurality of reference positions, respectively, - wherein the reference positions are within a predetermined range around an actual position of the vehicle (105) at the time of the scanning; - determining (240) a proportion of the samples for which an associated position estimate has an error less than that specified by the standard deviation. Verfahren (210) nach Anspruch 1, wobei bezüglich einer Abtastung jeweils nur die Positionsschätzung mit dem größten Fehler verwendet (235) wird.Method (210) according to claim 1 , where only the position estimate with the largest error is used (235) with respect to a sample. Verfahren (210) nach Anspruch 1 oder 2, wobei bestimmt (240) wird, ob der Anteil über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.Method (210) according to claim 1 or 2 , wherein it is determined (240) whether the proportion is above a predetermined threshold. Verfahren (210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Anteil nur der bestimmten Positionsschätzungen bestimmt (240) wird, deren Fehler auch unterhalb einer vorbestimmten Größe bezüglich der Standardabweichung liegen.Method (210) according to one of the preceding claims, wherein the proportion of only the determined position estimates is determined (240), the error of which is also below a predetermined magnitude with respect to the standard deviation. Verfahren (210) einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Anteil bezüglich eines Histogramms von Fehlern der bestimmten Positionsschätzungen bestimmt (240) wird.A method (210) according to any one of the preceding claims, wherein the proportion relative to a histogram of errors in the determined position estimates is determined (240). Verfahren (210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Positionierer (120) eine Positionsschätzung verwirft, bei deren Bestimmung vorbestimmte Kriterien nicht erfüllt werden; und wobei der Anteil bezüglich der nicht verworfenen Positionsschätzungen bestimmt (240) wird.A method (210) according to any one of the preceding claims, wherein the positioner (120) discards a position estimate determined in which predetermined criteria are not met; and wherein the proportion of position estimates not discarded is determined (240). Verfahren (210) nach Anspruch 6, wobei bestimmt (240) wird, ob wenigstens ein vorbestimmter Anteil der Positionsschätzungen nicht verworfen wird.Method (210) according to claim 6 , wherein it is determined (240) whether at least a predetermined portion of the position estimates are not discarded. Verfahren (210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Referenzpositionen innerhalb des vorbestimmten Bereichs gleich verteilt (230) sind.A method (210) according to any one of the preceding claims, wherein the reference positions are evenly distributed (230) within the predetermined range. Verfahren (210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Fehler der Positionsschätzungen in lateraler und longitudinaler Richtung des Fahrzeugs (105) separat voneinander behandelt werden.Method (210) according to one of the preceding claims, wherein errors in the position estimates in the lateral and longitudinal directions of the vehicle (105) are treated separately from one another. Verfahren (210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bereich eine vorbestimmte maximale Distanz von der Referenzposition bestimmt (230).A method (210) according to any one of the preceding claims, wherein the range determines (230) a predetermined maximum distance from the reference position. Vorrichtung (205) zum Testen eines Positionierers (120) zur Bereitstellung einer Positionsschätzung für ein Fahrzeug (105) auf der Basis einer Abtastung eines Umfelds (110) des Fahrzeugs (105), einer Referenzposition des Fahrzeugs (105) und Karteninformationen im Bereich der Referenzposition; wobei dem Positionierer (120) eine Standardabweichung von Fehlern der von ihm bereitgestellten Positionsschätzungen zugeordnet ist; wobei die Vorrichtung (205) folgendes umfasst: - eine erste Bereitstellungseinrichtung (220) zur Bereitstellung von Abtastungen des Umfelds (110) des Fahrzeugs (105); - eine zweite Bereitstellungseinrichtung (225) zur Bereitstellung einer Vielzahl Referenzpositionen bezüglich jeder Abtastung; - wobei die Referenzpositionen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs um eine tatsächliche Position des Fahrzeugs (105) zum Zeitpunkt der Abtastung liegen; - eine Einrichtung (235) zur Sammlung von Positionsschätzungen, die der Positionierer (120) bezüglich der Abtastungen und jeweils der Vielzahl Referenzpositionen bereitstellt; - einen Auswerter (240) zur Bestimmung eines Anteils der Abtastungen, für die eine zugeordnete Positionsschätzung einen geringeren Fehler aufweist als durch die Standardabweichung vorgegeben ist.Device (205) for testing a positioner (120) to provide a position estimate for a vehicle (105) based on a scan of an environment (110) of the vehicle (105), a reference position of the vehicle (105) and map information in the area of the reference position ; wherein the positioner (120) has a standard deviation associated with calculation of errors in the position estimates it provides; the device (205) comprising the following: - a first provision device (220) for providing scans of the surroundings (110) of the vehicle (105); - second providing means (225) for providing a plurality of reference positions with respect to each scan; - wherein the reference positions are within a predetermined range around an actual position of the vehicle (105) at the time of the scanning; - means (235) for collecting position estimates provided by the positioner (120) with respect to the samples and each of the plurality of reference positions; - an evaluator (240) for determining a proportion of the samples for which an associated position estimate has a smaller error than that specified by the standard deviation.
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