DE102020214403A1 - Method and device for determining object coordinates of an object - Google Patents

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Goetz Kuehnle
Katharina Maria Nerz
Ulf Rueegg
Patrick Scheckenbach
Fabian Duetsch
Wilhelm Christopher Von Rosenberg
Timo Pfeiffer
Therese Inhester
Laurent Hoeltgen
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Robert Bosch GmbH
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    • G01S15/878Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector wherein transceivers are operated, either sequentially or simultaneously, both in bi-static and in mono-static mode, e.g. cross-echo mode

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen von Objektkoordinaten (112) eines Objekts (200), wobei aus einer Gruppe von Messungen (400), umfassend direkte Messungen (106), die je eine Koordinate eines Sendeempfängers (211) der direkten Messung (106) und eine direkte Messdistanz (210) von dem Sendeempfänger (211) zum Objekt (200) umfassen, und indirekte Messungen (108), die je eine Senderkoordinate eines Senders (204) der indirekten Messung (108), eine Empfängerkoordinate eines Empfängers (208) der indirekten Messung (108) sowie eine indirekte Messdistanz (210) von dem Sender (204) zum Objekt (200) und vom Objekt (200) zum Empfänger (208) umfassen, die direkten Messungen (106) verwendet werden, um einen Schätzbereich (110) des Objekts (200) zu berechnen, wobei der Schätzbereich (110) einen Bereich kennzeichnet, in dem sich das Objekt (200) wahrscheinlich befindet, wobei der Schätzbereich (110) unter Verwendung der direkten Messungen (106) und der indirekten Messungen (108) numerisch optimiert wird, und wobei unter Berücksichtigung des optimierten Schätzbereichs die Objektkoordinaten (112) bestimmt werden.

Figure DE102020214403A1_0000
The present invention relates to a method for determining object coordinates (112) of an object (200), wherein from a group of measurements (400), including direct measurements (106), each a coordinate of a transceiver (211) of the direct measurement (106) and a direct measurement distance (210) from the transceiver (211) to the object (200), and indirect measurements (108), each containing a transmitter coordinate of a transmitter (204) of the indirect measurement (108), a receiver coordinate of a receiver (208) of the indirect measurement (108) and an indirect measurement distance (210) from the transmitter (204) to the object (200) and from the object (200) to the receiver (208), the direct measurements (106) are used to calculate an estimated area (110) of the object (200), the estimated area (110) identifying an area in which the object (200) is likely to be located, the estimated area (110) using the direct measurements (106) and the indirect me ssungen (108) is numerically optimized, and the object coordinates (112) are determined taking into account the optimized estimation range.
Figure DE102020214403A1_0000

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Objektkoordinaten eines Objekts sowie eine entsprechende Vorrichtung.The invention relates to a method for determining object coordinates of an object and a corresponding device.

Stand der TechnikState of the art

Ein Sensor in Form eines Abstandssensors, beispielsweise ein Ultraschallsensor oder ein Radarsensor, sendet ein Signal aus, das an einem Objekt innerhalb eines Erfassungsbereichs des Sensors reflektiert werden kann und als Echo wieder von dem Sensor oder einem anderen Sensor empfangen werden kann. Aus einer Laufzeit zwischen dem Senden und dem Empfangen kann eine Strecke ermittelt werden, die das Signal und das Echo zusammen zurückgelegt haben.A sensor in the form of a distance sensor, for example an ultrasonic sensor or a radar sensor, emits a signal that can be reflected on an object within a detection range of the sensor and can be received again as an echo by the sensor or another sensor. A distance that the signal and the echo have traveled together can be determined from a transit time between the sending and the receiving.

Bei einer direkten Messung, also wenn das Signal und das Echo vom gleichen Sensor gesendet und empfangen werden, entspricht eine Entfernung zwischen dem Sensor und dem Objekt der Hälfte der Strecke. Das Objekt befindet sich bei einer zweidimensionalen Betrachtung dann auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt der Sensor ist und dessen Radius der Entfernung entspricht.In a direct measurement, i.e. when the signal and the echo are sent and received by the same sensor, a distance between the sensor and the object corresponds to half the distance. In a two-dimensional view, the object is then located on a circle whose center is the sensor and whose radius corresponds to the distance.

Bei einer indirekten Messung, also wenn das Signal von einem anderen Sensor gesendet worden ist, als von dem das Echo empfangen worden ist, befindet sich das Objekt bei zweidimensionaler Betrachtung auf einer Ellipse um die Sensoren. Die Sensoren sind dabei jeweils in den Brennpunkten der Ellipse angeordnet.In the case of an indirect measurement, i.e. if the signal was sent by a different sensor than the one from which the echo was received, the object is located on an ellipse around the sensors when viewed two-dimensionally. The sensors are each arranged in the focal points of the ellipse.

Um das Objekt zu lokalisieren, werden zumindest zwei Messungen verwendet. Für die Lokalisierung wird dabei ein Laterationsproblem gelöst.At least two measurements are used to locate the object. A lateration problem is solved for the localization.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Bestimmen von Objektkoordinaten eines Objekts und eine entsprechende Vorrichtung, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Against this background, with the approach presented here, a method for determining object coordinates of an object and a corresponding device, and finally a corresponding computer program product and a machine-readable storage medium are presented according to the independent claims. Advantageous developments and improvements of the approach presented here result from the description and are described in the dependent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, schnell eine angenäherte Position eines Objekts zu bestimmen. Die angenäherte Position kann dann in einem zweiten Schritt verfeinert bestimmt werden. Dadurch kann die verfeinerte Suche innerhalb eines begrenzten Raums erfolgen und so mit einer begrenzten Rechenkapazität ausgeführt werden.Advantageously, embodiments of the present invention may allow an approximate position of an object to be determined quickly. The approximated position can then be determined more precisely in a second step. As a result, the refined search can take place within a limited space and can thus be carried out with a limited computing capacity.

Es wird ein Verfahren zum Bestimmen von Objektkoordinaten eines Objekts vorgeschlagen, wobei aus einer Gruppe von Messungen, umfassend direkte Messungen, die je eine Koordinate eines Sendeempfängers der direkten Messung und eine direkte Messdistanz von dem Sendeempfänger zum Objekt und vom Objekt zum Sendeempfänger umfassen, und indirekte Messungen, die je eine Senderkoordinate eines Senders der indirekten Messung, eine Empfängerkoordinate eines Empfängers der indirekten Messung sowie eine indirekte Messdistanz von dem Sender zum Objekt und vom Objekt zum Empfänger umfassen, die direkten Messungen verwendet werden, um einen Schätzbereich des Objekts zu berechnen, wobei der Schätzbereich einen Bereich kennzeichnet, in dem sich das Objekt wahrscheinlich befindet, wobei der Schätzbereich unter Verwendung der direkten Messungen und der indirekten Messungen numerisch optimiert wird, und wobei unter Berücksichtigung des optimierten Schätzbereichs die Objektkoordinaten bestimmt werden.A method for determining object coordinates of an object is proposed, from a group of measurements comprising direct measurements, each comprising a coordinate of a transceiver of the direct measurement and a direct measurement distance from the transceiver to the object and from the object to the transceiver, and indirect Measurements each comprising a transmitter coordinate of a transmitter of the indirect measurement, a receiver coordinate of a receiver of the indirect measurement and an indirect measurement distance from the transmitter to the object and from the object to the receiver, the direct measurements are used to calculate an estimated range of the object, where the estimated area identifies an area in which the object is likely to be located, the estimated area being numerically optimized using the direct measurements and the indirect measurements, and the object coordinates being determined taking the optimized estimated area into account.

Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.Ideas for embodiments of the present invention can be regarded as being based, among other things, on the ideas and findings described below.

Objektkoordinaten können bei einer zweidimensionalen Betrachtung zumindest ein Wertepaar aus einer ersten Koordinate und einer zweiten Koordinate umfassen. Die Objektkoordinaten können relativ zu einer Sensoranordnung bestimmt werden. Die Sensoranordnung kann beispielsweise an einem Fahrzeug verbaut sein. Die erste Koordinate kann beispielsweise eine x-Richtung des Fahrzeugs kennzeichnen. Die zweite Koordinate kann beispielsweise eine y-Richtung des Fahrzeugs kennzeichnen. Die Sensoranordnung kann eine Mehrzahl von einzelnen Sensoren umfassen. Die Sensoren können unterschiedliche Messprinzipien oder ein einheitliches Messprinzip aufweisen. Die Sensoren können Entfernungssensoren sein. Beispielsweise können die Sensoren Ultraschallsensoren sein.In a two-dimensional view, object coordinates can include at least one pair of values from a first coordinate and a second coordinate. The object coordinates can be determined relative to a sensor arrangement. The sensor arrangement can be installed on a vehicle, for example. The first coordinate can identify an x-direction of the vehicle, for example. The second coordinate can identify a y-direction of the vehicle, for example. The sensor arrangement can comprise a plurality of individual sensors. The sensors can have different measuring principles or a uniform measuring principle. The sensors can be distance sensors. For example, the sensors can be ultrasonic sensors.

Eine direkte Messung kann von einem einzelnen Sendeempfänger der Sensoranordnung ausgeführt werden. Der Sendeempfänger sendet ein Signal aus und empfängt ein von einem Objekt resultierendes Echo. Die direkte Messung kann eine Koordinate des Sendeempfängers und eine direkte Messdistanz vom Sendeempfänger zum Objekt beinhalten. Das Objekt befindet sich irgendwo auf einem Kreis beziehungsweise einer Kugelschale um den Sendeempfänger. Der Kreis beziehungsweise die Kugelschale weist die halbe Messdistanz als Radius auf. Die Messdistanz ergibt sich aus einer Laufzeit zwischen dem Senden des Signals und dem Empfangen des Echos. Eine Entfernung zwischen dem Sendeempfänger und dem Objekt entspricht bei der direkten Messung also der halben Messdistanz. Die direkte Messung umfasst keine Richtungsinformation.A direct measurement can be performed by a single transceiver of the sensor array. The transceiver emits a signal and receives a result from an object echo. The direct measurement may include a coordinate of the transceiver and a direct measurement distance from the transceiver to the object. The object is somewhere in a circle or sphere around the transceiver. The circle or the spherical shell has half the measuring distance as a radius. The measurement distance results from the delay between sending the signal and receiving the echo. A distance between the transceiver and the object corresponds to half the measurement distance in direct measurement. Direct measurement does not include directional information.

Eine indirekte Messung kann von einem Sender der Sensoranordnung und einem davon entfernten Empfänger der Sensoranordnung ausgeführt werden. Der Sender sendet das Signal und der Empfänger empfängt das vom Objekt resultierende Echo. Die indirekte Messung kann eine Senderkoordinate des Senders, eine Empfängerkoordinate des Empfängers sowie eine indirekte Messdistanz vom Sender zum Objekt und vom Objekt zum Empfänger umfassen. Das Objekt befindet sich irgendwo auf einer Ellipse beziehungsweise einem Ellipsoiden um den Sender und den Empfänger. Der Sender und der Empfänger liegen in den Brennpunkten der Ellipse beziehungsweise des Ellipsoiden. Die indirekte Messung umfasst keine Richtungsinformation.An indirect measurement can be carried out by a transmitter of the sensor arrangement and a receiver of the sensor arrangement remote therefrom. The transmitter sends the signal and the receiver receives the echo resulting from the object. The indirect measurement can include a transmitter coordinate of the transmitter, a receiver coordinate of the receiver and an indirect measurement distance from the transmitter to the object and from the object to the receiver. The object is somewhere on an ellipse or ellipsoid around the transmitter and the receiver. The emitter and receiver lie at the focal points of the ellipse and ellipsoid, respectively. The hidden measurement does not include any directional information.

Unter Verwendung der direkten Messungen kann schnell ein Schätzbereich berechnet werden. Der Schätzbereich kennzeichnet einen Bereich, in dem sich die Kreise beziehungsweise Kugelschalen der direkten Messungen schneiden und in dem sich mit einer hohen Wahrscheinlichkeit das Objekt befindet. Alle Kreise beziehungsweise Kugelschalen schneiden sich in der Regel nicht in einem gemeinsamen Schnittpunkt, da die Echos an unterschiedlichen Orten des Objekts, d.h. an verschiedenen Teilen einer Oberfläche des Objekts, reflektiert worden sind. Zum Berechnen des Schätzbereichs werden also verfügbare Informationen ignoriert. Der Schätzbereich gibt einen Suchbereich vor, in dem nachfolgend unter Verwendung aller verfügbaren Informationen detailliert nach dem Objekt gesucht wird.An estimated range can be quickly calculated using the direct measurements. The estimation area characterizes an area in which the circles or spherical shells of the direct measurements intersect and in which there is a high probability that the object is located. As a rule, all circles or spherical shells do not intersect at a common point of intersection, since the echoes have been reflected at different locations on the object, i.e. at different parts of a surface of the object. Therefore, available information is ignored to calculate the estimation range. The estimation area specifies a search area in which the object is subsequently searched for in detail using all available information.

Beim numerischen Optimieren wird, basierend auf den Messdaten und eines Objektmodells, ein Gütemaß für die Objektposition formuliert. Dieses kann dann, ausgehend von einer Anfangsschätzung der Objektposition, schrittweise verbessert werden. In jedem Schritt wird eine neue Objektposition bestimmt, die die das Gütemaß besser erfüllt. Das Verfahren endet sobald das Gütemaß nicht weiter verbessert werden kann.During numerical optimization, a quality measure for the object position is formulated based on the measurement data and an object model. This can then be gradually improved, starting from an initial estimate of the object's position. In each step, a new object position is determined that better fulfills the quality measure. The procedure ends as soon as the quality measure cannot be further improved.

Aus den indirekten Messungen können angenäherte Messungen angenähert werden. Die angenäherten Messungen können ferner verwendet werden, um den Schätzbereich zu berechnen. Eine angenäherte Messung kann eine virtuelle Koordinate eines virtuellen Sendeempfängers und eine virtuelle Messdistanz vom virtuellen Sendeempfänger zu einem virtuellen Objekt und vom virtuellen Objekt zum virtuellen Sendeempfänger umfassen. Der virtuelle Sendeempfänger kann als zwischen der Senderkoordinate des Senders der jeweiligen indirekten Messung und der Empfängerkoordinate des Empfängers der jeweiligen indirekten Messung positioniert angenommen werden. Die angenäherte Messung kann wie eine direkte Messung verwendet werden. Die virtuelle Koordinate kann zwischen der Senderkoordinate, d.h. den eine Position des Senders angebenden Koordinaten, der indirekten Messung und der Empfängerkoordinate, d.h. den eine Position des Empfängers angebenden Koordinaten, der indirekten Messung angeordnet sein. Die virtuelle Koordinate kann beispielsweise mittig zwischen der Senderkoordinate und der Empfängerkoordinate liegen. Das virtuelle Objekt kann ein rechnerisches Objekt sein und nicht real existieren. Die virtuelle Messdistanz kann der indirekten Messdistanz entsprechen. Die virtuelle Messdistanz kann einen Entfernungsfehler aufweisen. Die virtuelle Messdistanz kann also zu groß oder zu klein sein. Durch den Entfernungsfehler kann der Schätzbereich erweitert werden.Approximate measurements can be approximated from the indirect measurements. The approximated measurements can also be used to calculate the estimation range. An approximate measurement may include a virtual coordinate of a virtual transceiver and a virtual measurement distance from the virtual transceiver to a virtual object and from the virtual object to the virtual transceiver. The virtual transceiver can be assumed to be positioned between the transmitter coordinate of the transmitter of the respective hidden line measurement and the receiver coordinate of the receiver of the respective hidden line measurement. The approximate measurement can be used like a direct measurement. The virtual coordinate may be arranged between the sender coordinate, i.e. the coordinates indicating a position of the sender, the hidden line measurement and the receiver coordinate, i.e. the coordinates indicating a position of the receiver, the hidden line measurement. For example, the virtual coordinate can be in the middle between the transmitter coordinate and the receiver coordinate. The virtual object can be a computational object and not actually exist. The virtual measurement distance can correspond to the indirect measurement distance. The virtual measurement distance may have a distance error. The virtual measurement distance can therefore be too large or too small. The estimation range can be expanded by the distance error.

Die angenäherten Messungen können für die numerische Optimierung verworfen werden. Da die angenäherten Messungen den Entfernungsfehler aufweisen können, ist es vorteilhaft, die angenäherten Messungen für die detaillierte Suche nach den Objektkoordinaten zu ignorieren.The approximate measurements can be discarded for numerical optimization. Since the approximate measurements may have the range error, it is advantageous to ignore the approximate measurements for the detailed search of the object coordinates.

Unter Verwendung eines ersten Objektmodells und der direkten Messungen kann eine erste Objekthypothese mit einem ersten Schätzbereich berechnet werden. Der erste Schätzbereich kann unter Verwendung des ersten Objektmodells, der direkten Messungen und der indirekten Messungen numerisch optimiert werden, um erste Objektkoordinaten und einen ersten Hypothesenfehler der ersten Objekthypothese zu erhalten. Unter Verwendung zumindest eines vom ersten Objektmodell verschiedenen, weiteren Objektmodells und der direkten Messungen kann zumindest eine weitere Objekthypothese mit einem weiteren Schätzbereich berechnet werden. Der weitere Schätzbereich kann unter Verwendung des weiteren Objektmodells, der direkten Messungen und der indirekten Messungen numerisch optimiert werden, um weitere Objektkoordinaten und einen weiteren Hypothesenfehler der weiteren Objekthypothese zu erhalten. Diejenigen Objektkoordinaten mit dem geringsten Hypothesenfehler können ausgegeben werden. Unterschiedliche Objektmodelle können unterschiedliche Reflexionseigenschaften verschiedenartiger Objekttypen repräsentieren. Die Objektmodelle können abbilden, dass die Echos je nach Objekttyp an unterschiedlichen Stellen des Objekts entstehen.Using a first object model and the direct measurements, a first object hypothesis can be calculated with a first estimation range. The first estimation region can be numerically optimized using the first object model, the direct measurements and the indirect measurements to obtain first object coordinates and a first hypothesis error of the first object hypothesis. At least one further object hypothesis with a further estimation range can be calculated using at least one further object model that is different from the first object model and the direct measurements. The further estimation range can be numerically optimized using the further object model, the direct measurements and the indirect measurements in order to obtain further object coordinates and a further hypothesis error of the further object hypothesis. Those object coordinates with the smallest hypothesis error can be output. Different object models can have different reflection properties of different object types represent. The object models can show that, depending on the object type, the echoes arise at different points on the object.

Die Hypothesenfehler der verschiedenen Objekthypothesen können durch einen iterativen Optimierungsprozess bestimmt werden. Der Hypothesenfehler kann jeweils einem Residuum des Optimierungsprozesses entsprechen. Bei dem Optimierungsprozess kann versucht werden, eine Restabweichung zwischen den Messungen und der Objekthypothese zu minimieren. Die Restabweichung kann als Residuum bezeichnet werden. Je besser das Objektmodell zu den Messungen passt, umso kleiner kann das Residuum werden.The hypothesis errors of the different object hypotheses can be determined by an iterative optimization process. The hypothesis error can correspond to a residual of the optimization process. The optimization process can try to minimize a residual deviation between the measurements and the object hypothesis. The remaining deviation can be called the residual. The better the object model fits the measurements, the smaller the residual can be.

Es können Objektmodelle aus einer Gruppe von Objektmodellen, umfassend zumindest ein Punktmodell, ein Wandmodell und ein Linienmodell, verwendet werden. Die Reflexionen an einem Punkt, einer Wand oder einer Linie unterscheiden sich ganz wesentlich voneinander.Object models from a group of object models including at least a point model, a wall model and a line model can be used. The reflections from a point, a wall or a line are very different from each other.

Das Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.The method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen.The approach presented here also creates a device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of the method presented here in corresponding devices.

Die Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät mit zumindest einer Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest einer Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, und zumindest einer Schnittstelle und/oder einer Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind, sein. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein sogenannter System-ASIC oder ein Mikrocontroller zum Verarbeiten von Sensorsignalen und Ausgeben von Datensignalen in Abhängigkeit von den Sensorsignalen sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein. Die Schnittstelle kann als Sensorschnittstelle zum Einlesen der Sensorsignale von einem Sensor und/oder als Aktorschnittstelle zum Ausgeben der Datensignale und/oder Steuersignale an einen Aktor ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben. Die Schnittstellen können auch Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.The device can be an electrical device with at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, and at least one interface and/or one communication interface for reading in or outputting data that are embedded in a communication protocol, be. The computing unit can be, for example, a signal processor, a so-called system ASIC, or a microcontroller for processing sensor signals and outputting data signals as a function of the sensor signals. The storage unit can be, for example, a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit. The interface can be designed as a sensor interface for reading in the sensor signals from a sensor and/or as an actuator interface for outputting the data signals and/or control signals to an actuator. The communication interface can be designed to read in or output the data in a wireless and/or wired manner. The interfaces can also be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.A computer program product or computer program with program code, which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and/or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above, is also advantageous used, especially when the program product or program is run on a computer or device.

Unter Verwendung der Objektkoordinaten kann ein zumindest teilautomatisierter Roboter angesteuert werden. Beispielsweise kann eine Trajektorie für den Roboter bestimmt werden, auf der eine Kollision mit dem erkannten Objekt vermieden wird. Unter Verwendung der Trajektorie können Steuerbefehle für Aktoren des Roboters generiert werden, um den Roboter auf der Trajektorie zu führen.An at least partially automated robot can be controlled using the object coordinates. For example, a trajectory can be determined for the robot on which a collision with the detected object is avoided. Using the trajectory, control commands for the robot's actuators can be generated in order to guide the robot along the trajectory.

Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale des Steuergeräts und des Verfahrens in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.It is noted that some of the possible features and advantages of the invention are described herein with reference to different embodiments. A person skilled in the art recognizes that the features of the control device and of the method can be combined, adapted or exchanged in a suitable manner in order to arrive at further embodiments of the invention.

Figurenlistecharacter list

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.

  • 1 zeigt eine Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 2 zeigt eine Darstellung von Messungen an einem Objekt;
  • 3 zeigt eine Darstellung einer Annäherung einer angenäherten Messung an eine indirekte Messung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
  • 4 bis 6 zeigen Darstellungen von Messungen an unterschiedlichen Objekten.
Embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings, neither the drawings nor the description being to be construed as limiting the invention.
  • 1 shows an illustration of a sequence of a method according to an embodiment;
  • 2 shows a representation of measurements on an object;
  • 3 12 is an illustration of an approximation of an approximate measurement to an indirect measurement according to an embodiment; and
  • 4 until 6 show representations of measurements on different objects.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.The figures are merely schematic and not true to scale. In the figures, the same reference symbols denote the same features or features that have the same effect.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren weist einen Schritt 100 des Schätzens und einen Schritt 102 des Optimierens auf. Vor dem Schritt 100 des Schätzens werden unter Verwendung mehrerer Abstandssensoren einer Sensoranordnung 104 direkte Messungen 106 und indirekte Messungen 108 eines Objekts erfasst. Für den Schritt 100 des Schätzens werden nur die direkten Messungen 106 verwendet. Unter Verwendung der direkten Messungen 106 wird ein Schätzbereich 110 berechnet, innerhalb dessen sich das Objekt wahrscheinlich befindet. Im Schritt 102 des Optimierens werden die direkten Messungen 106 und die indirekten Messungen 108 verwendet, um den Schätzbereichs 110 durch numerisches Optimieren einzuschränken und Objektkoordinaten 112 des Objekts zu erhalten. 1 shows an illustration of a sequence of a method according to an embodiment game. The method has a step 100 of estimation and a step 102 of optimization. Before step 100 of estimation, direct measurements 106 and indirect measurements 108 of an object are recorded using a plurality of distance sensors of a sensor arrangement 104 . For the estimation step 100, only the direct measurements 106 are used. Using the direct measurements 106, an estimate range 110 within which the object is likely to be located is calculated. In the optimization step 102, the direct measurements 106 and the indirect measurements 108 are used to limit the estimation range 110 by numerical optimization and to obtain object coordinates 112 of the object.

In einem Ausführungsbeispiel werden in einem dem Schritt 100 des Schätzens vorgelagerten Schritt 114 des Konvertierens aus den indirekten Messungen 108 angenäherte Messungen 116 angenähert. Die angenäherten Messungen 116 weisen eine größere Unsicherheit auf, als die direkten Messungen 106 und werden im Schritt 100 des Schätzens zusätzlich zu den direkten Messungen 106 verwendet, um den Schätzbereich 110 zu berechnen. Die angenäherten Messungen 116 werden im Schritt 102 des Optimierens nicht mehr verwendet.In one embodiment, in a step 114 of converting, preceding the step 100 of estimating, measurements 116 approximated from the indirect measurements 108 are approximated. The approximate measurements 116 have greater uncertainty than the direct measurements 106 and are used in the estimation step 100 in addition to the direct measurements 106 to calculate the estimation range 110 . The approximate measurements 116 are no longer used in step 102 of optimization.

In einem Ausführungsbeispiel werden im Schritt 100 des Schätzens verschiedene Objektmodelle 118 verwendet, um verschiedene Objekthypothesen 120 und verschiedene Schätzbereiche 110 zu berechnen. Dabei wird für jedes verwendete Objektmodell 118 eine Objekthypothese 120 und ein Schätzbereich 110 berechnet. Im Schritt 102 des Optimierens wird das jeweilige Objektmodell 118 verwendet, um unter Verwendung der jeweiligen Objekthypothese 120, der direkten Messungen 106 und der indirekten Messungen 108 die Objektkoordinaten 112 des jeweiligen Schätzbereichs 110 zu optimieren. Jeder Objekthypothese 120 wird dabei ein Hypothesenfehler 122 zugeordnet. In einem dem Schritt 102 des Optimierens nachgelagerten Schritt 124 des Validierens werden diejenigen Objektkoordinaten 112 zur weiteren Verarbeitung ausgewählt, die den geringsten Hypothesenfehler 122 aufweisen.In one embodiment, in step 100 of estimating, different object models 118 are used to calculate different object hypotheses 120 and different estimation ranges 110 . An object hypothesis 120 and an estimation range 110 are calculated for each object model 118 used. In step 102 of optimization, the respective object model 118 is used in order to optimize the object coordinates 112 of the respective estimation area 110 using the respective object hypothesis 120 , the direct measurements 106 and the indirect measurements 108 . A hypothesis error 122 is assigned to each object hypothesis 120 . In a validation step 124 that follows step 102 of optimization, those object coordinates 112 that have the smallest hypothesis error 122 are selected for further processing.

In einem Ausführungsbeispiel werden Objektmodelle 118 aus einer Gruppe 126 von Objektmodellen 118 verwendet. Die Gruppe umfasst dabei zumindest ein Punktmodell 128, ein Wandmodell 130 und ein Linienmodell 132.In one embodiment, object models 118 from a set 126 of object models 118 are used. The group includes at least one point model 128, one wall model 130 and one line model 132.

2 zeigt eine Darstellung von Messungen an einem Objekt 200. Für eine Messung wird ein Signal 202 von einem Sender 204 ausgesendet, am Objekt 200 reflektiert und ein Echo 206 des Signals 202 von einem Empfänger 208 empfangen. Das Signal 202 überwindet eine Entfernung zwischen dem Sender 204 und dem Objekt 200. Das Echo 206 überwindet eine Entfernung zwischen dem Objekt 200 und dem Empfänger 208. Eine Messdistanz 210 der Messung ergibt sich aus einer Zeitdauer zwischen den Senden und dem Empfangen und einer Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals 202 beziehungsweise des Echos 206. 2 shows a representation of measurements on an object 200. For a measurement, a signal 202 is emitted by a transmitter 204, reflected on the object 200 and an echo 206 of the signal 202 is received by a receiver 208. The signal 202 overcomes a distance between the transmitter 204 and the object 200. The echo 206 overcomes a distance between the object 200 and the receiver 208. A measurement distance 210 of the measurement results from a time duration between the transmission and the reception and a propagation speed of the Signal 202 or the echo 206.

Bei einer direkten Messung 106 ist ein einzelner Sensor einer Sensoranordnung 104 sowohl der Sender 204 als auch der Empfänger 208. Der Sensor kann als Sendeempfänger 211 bezeichnet werden. Das Signal 202 überwindet die gleiche Entfernung wie das Echo 206. Die Entfernung entspricht also der halben Messdistanz 210. Das Objekt 200 liegt auf einer Fläche, deren Punkte alle gleich weit von dem Sensor entfernt sind. Bei einer zweidimensionalen Betrachtung also einem Kreis 212 und bei einer dreidimensionalen Betrachtung auf einer Kugel.In a direct measurement 106, a single sensor of a sensor array 104 is both the transmitter 204 and the receiver 208. The sensor may be referred to as a transceiver 211. The signal 202 overcomes the same distance as the echo 206. The distance thus corresponds to half the measurement distance 210. The object 200 lies on a surface whose points are all equidistant from the sensor. In a two-dimensional view, that is, a circle 212 and in a three-dimensional view on a sphere.

Bei einer indirekten Messung 108 wird das Signal 202 von einem Sensor als Sender 204 ausgesendet, am Objekt 200 reflektiert und das Echo 206 des Signals 204 von einem anderen Sensor als Empfänger 208 empfangen. Dabei kann das Signal 202 eine andere Entfernung zum Objekt 200 zurücklegen, als das Echo 206. Das Objekt 200 liegt auf einer Fläche, auf der die aus der Zeitdauer zwischen den Senden und dem Empfangen abgeleitete Messdistanz gleich ist. Bei einer zweidimensionalen Betrachtung also auf einer Ellipse 214. Bei einer dreidimensionalen Betrachtung auf einem Ellipsoiden. Die Sensoren sind dabei in den Brennpunkten der Ellipse 214 beziehungsweise des Ellipsoiden angeordnet.In the case of an indirect measurement 108 , the signal 202 is sent out by a sensor as a transmitter 204 , reflected on the object 200 and the echo 206 of the signal 204 is received by another sensor as a receiver 208 . The signal 202 can cover a different distance to the object 200 than the echo 206. The object 200 lies on an area on which the measurement distance derived from the time between the transmission and the reception is the same. In a two-dimensional view, therefore, on an ellipse 214. In a three-dimensional view, on an ellipsoid. The sensors are arranged in the focal points of the ellipse 214 or the ellipsoid.

3 zeigt eine Darstellung einer Annäherung einer angenäherten Messung 116 an eine indirekte Messung 108 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Objekt 200 liegt dabei wie in 2 auf einer Ellipse 214 um die beiden beteiligten Sensoren. Die angenäherte Messung 116 ist auf einen virtuellen Sendeempfänger 300 bezogen. Der virtuelle Sendeempfänger 300 liegt zwischen dem Sender 204 und dem Empfänger 208. Der virtuelle Sendeempfänger 300 ist kein Sensor der Sensoranordnung 104 und existiert real nicht. Für die angenäherte Messung 116 wird angenommen, dass ein virtuelles Objekt 302 auf einem Kreis 212 um den virtuellen Sensor 300 liegt. Ein Radius des Kreises 212 entspricht einer virtuellen Messdistanz 304 der angenäherten Messung 116. Die virtuelle Messdistanz 304 kann beispielsweise der Messdistanz der indirekten Messung 108 entsprechen. 3 11 is an illustration of an approximation of an approximated measurement 116 to an indirect measurement 108 according to an embodiment. The object 200 is located as in 2 on an ellipse 214 around the two sensors involved. The approximate measurement 116 is referenced to a virtual transceiver 300 . The virtual transceiver 300 lies between the transmitter 204 and the receiver 208. The virtual transceiver 300 is not a sensor of the sensor arrangement 104 and does not actually exist. For the approximate measurement 116 it is assumed that a virtual object 302 lies on a circle 212 around the virtual sensor 300 . A radius of the circle 212 corresponds to a virtual measurement distance 304 of the approximate measurement 116. The virtual measurement distance 304 can correspond to the measurement distance of the indirect measurement 108, for example.

4 bis 6 zeigen Darstellungen von Messungen 400 an unterschiedlichen Objekten 200. Dabei sind drei Messungen 400 von drei Sensoren 402 dargestellt. Jede Messung 400 umfasst eine Koordinate des jeweiligen Sensors 402 und eine Entfernung des Objekts 200 von dem Sensor 400. Die Sensoren 402 sind jeweils nicht in einer Linie nebeneinander angeordnet. In 4 sind Messungen 400 eines im Wesentlichen punktförmigen Objekts 200 dargestellt. In 5 sind Messungen 400 eines im Wesentlichen wandförmigen Objekts 200 dargestellt. In 6 sind Messungen 400 eines im Wesentlichen linienförmigen Objekts 200 dargestellt. 4 until 6 show illustrations of measurements 400 on different objects 200. Three measurements 400 from three sensors 402 are shown. Each measurement 400 includes a coordinate of the respective sensor 402 and an Ent distance of the object 200 from the sensor 400. The sensors 402 are not arranged in a line next to each other. In 4 measurements 400 of an essentially punctiform object 200 are shown. In 5 measurements 400 of an essentially wall-shaped object 200 are shown. In 6 measurements 400 of an essentially linear object 200 are shown.

Alle Messungen repräsentieren einen minimalen Abstand zwischen dem Objekt 200 und dem jeweiligen Sensor 402. Bei dem punktförmigen Objekt 200 beziehen sich dabei alle Messungen 400 auf einen gemeinsamen Punkt 404. Bei dem wandförmigen Objekt 200 und dem linienförmigen Objekt 200 beziehen sich die Messungen auf unterschiedliche Punkte 404, die dabei jeweils den kürzest möglichen Abstand zum Sensor 402 aufweisen. Der jeweilige Sensor 402 liegt dabei auf einer Normalen zur Wand beziehungsweise Linie. An einem Fußpunkt der Normalen liegt dann der Punkt 404. Bei dem wandförmigen Objekt 200 sind die Punkte 404 zweidimensional über die Wand verteilt. Bei dem linienförmigen Objekt 200 sind die Punkte 404 eindimensional entlang der Linie verteilt.All measurements represent a minimum distance between the object 200 and the respective sensor 402. In the case of the punctiform object 200, all measurements 400 relate to a common point 404. In the case of the wall-shaped object 200 and the linear object 200, the measurements relate to different points 404, each of which has the shortest possible distance from the sensor 402. The respective sensor 402 lies on a normal to the wall or line. The point 404 then lies at a base point of the normal. In the case of the wall-shaped object 200, the points 404 are distributed two-dimensionally over the wall. In the case of the line-shaped object 200, the points 404 are distributed one-dimensionally along the line.

Mit anderen Worten wird eine effiziente Objektlokalisierung und Validierung unterschiedlicher Objektmodelle vorgestellt.In other words, an efficient object localization and validation of different object models is presented.

Der hier vorgestellte Ansatz kann zur Positionsbestimmung von Objekten im 3D Raum mittels Abstandssensoren eingesetzt werden. Es können beliebig viele Abstandsmessungen benutzt werden. Es ist zudem nicht notwendig, dass Sender und Empfänger des Messsignals an der gleichen Position stehen oder dass die Richtung, aus der das Signal kommt, bekannt ist.The approach presented here can be used to determine the position of objects in 3D space using distance sensors. Any number of distance measurements can be used. It is also not necessary for the transmitter and receiver of the measurement signal to be in the same position or for the direction from which the signal is coming to be known.

Eine Lokalisierung von Punktobjekten mit Hilfe von Abstandsmessungen kann als Laterationsproblem bezeichnet werden. Bei exakt drei Messungen kann die Lokalisierung als Trilateration bezeichnet werden. Herkömmliche Ansätze sind entweder spezifisch für die Punktlateration ausgelegt oder können nur eine feste Anzahl an Messungen benutzen. Dazu kann es erforderlich sein, dass das Messsignal an exakt der gleichen Stelle wieder empfangen wird, wo es ausgesendet wurde, oder dass das Messsignal vom Objekt selbst versendet wurde. Im Automobilbereich verwendete Verfahren funktionieren oftmals nur in 2D, da die Sensoren meist in einer einzelnen Reihe angeordnet sind. Die Höhe wird dann über Reflektionseigenschaften des Objekts geschätzt. Sind die Sensoren nicht mehr kollinear angeordnet, so kann die Objekthöhe deutlich präziser bestimmt werden. Eine Bestimmung des Objekttyps ist mit 2D Ansätzen nur bedingt möglich.A localization of point objects using distance measurements can be referred to as a lateration problem. With exactly three measurements, the localization can be referred to as trilateration. Traditional approaches are either designed specifically for point lateration or can only use a fixed number of measurements. To do this, it may be necessary for the measurement signal to be received again at exactly the same point where it was sent, or for the measurement signal to be sent by the object itself. Processes used in the automotive sector often only work in 2D, since the sensors are usually arranged in a single row. The height is then estimated using the object's reflection properties. If the sensors are no longer arranged collinearly, the object height can be determined much more precisely. Determining the object type is only possible to a limited extent with 2D approaches.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz werden räumliche Eigenschaften wie Position und Winkel von Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs bestimmt. Zusätzlich können Objekthypothesen validiert werden, um Rückschlüsse auf die Objekttypen machen zu können. Die so gewonnen Umgebungsdaten können z. B. in Fahrerassistenzsystemen oder in autonomen Fahrzeugen zur Wahrnehmung des Nahbereiches, unter anderem zur Anfahrtfreigabe und zum Navigieren von Kreuzungen und Fuß- und Radfahrerwegen genutzt werden.With the approach presented here, spatial properties such as the position and angle of objects in the vicinity of a vehicle are determined. In addition, object hypotheses can be validated in order to be able to draw conclusions about the object types. The environmental data obtained in this way can e.g. B. in driver assistance systems or in autonomous vehicles for the perception of the immediate area, among other things, for approach approval and for navigating intersections and footpaths and cycle paths.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz werden Objektkoordinaten beziehungsweise eine Parametrisierung eines Objekts bestimmt. Verschiedene Objekttypen können lokalisiert werden. Der hier vorgestellte Ansatz ist unabhängig von der Anzahl und Art der Abstandsmessungen. Es genügt, dass eine relativ kleine Objekttyp-abhängige Mindestanzahl an Abstandsmessungen gegeben ist. Der hier vorgestellte Ansatz zur präzisen Lokalisierung von Objekten ist sehr effizient und ist sogar mit eingeschränkten Rechenkapazitäten umsetzbar.In the approach presented here, object coordinates or a parameterization of an object are determined. Various object types can be localized. The approach presented here is independent of the number and type of distance measurements. It is sufficient that a relatively small number of distance measurements, dependent on the object type, is given. The approach presented here for the precise localization of objects is very efficient and can even be implemented with limited computing capacities.

Es wird ein generischer, dreistufiger Prozess vorgestellt. Im Folgenden wird eine Möglichkeit zur Umsetzung beschrieben. Die einzelnen Schritte sind austauschbar. Es genügt, dass die spezifizierten Aufgaben der einzelnen Stufen entsprechend gelöst werden. Dadurch kann der Ansatz leicht auf verschiedene Modellhypothesen erweitert werden. Als Input für die vorgestellte Methode werden mehrere Abstandsmessungen herangezogen. Es ist hierbei unerheblich ob es sich um direkte (sendender und empfangender Sensor stehen an der gleichen Position) oder reflektierte Abstandsmessungen (sendender und empfangender Sensor stehen an unterschiedlichen Positionen) handelt. Die notwendige Mindestanzahl an Messungen ist abhängig vom Objektmodell und der Dimension des Suchraums. Für Punkte in 3D sind z. B. mindestens drei Messungen notwendig. Vorausgesetzt wird, dass die Messsensoren so positioniert sind, dass eine Lokalisierung des Objekts möglich ist. Eine dreidimensionale Lokalisierung setzt z. B. mindestens drei Messsensoren voraus, die nicht kollinear zueinander angeordnet sind.A generic, three-step process is presented. One possibility for implementation is described below. The individual steps are interchangeable. It is sufficient that the specified tasks of the individual stages are solved accordingly. This allows the approach to be easily extended to different model hypotheses. Several distance measurements are used as input for the presented method. It is irrelevant whether the distance measurements are direct (transmitting and receiving sensors are in the same position) or reflected (transmitting and receiving sensors are in different positions). The necessary minimum number of measurements depends on the object model and the dimension of the search space. For points in 3D z. B. at least three measurements necessary. It is assumed that the measuring sensors are positioned in such a way that the object can be localized. A three-dimensional localization requires z. B. at least three measurement sensors that are not arranged collinear to each other.

In 2 sind eine direkte Abstandsmessung und eine reflektierte Abstandsmessung für ein pfostenähnliches Objekt gezeigt. Die direkte Messung prallt orthogonal vom Objekt ab und trifft dann wieder auf den sendenden Sensor. Die reflektierte Messung prallt so vom Objekt ab, dass sie im Sensor ankommt. Für die direkte Messung ergibt sich dadurch eine Kreisgleichung. Aus der reflektierten Abstandsmessung lässt sich eine Ellipsengleichung herleiten. Die Sensoren bilden hierbei die Brennpunkte der Ellipse.In 2 a direct distance measurement and a reflected distance measurement are shown for a post-like object. The direct measurement bounces off the object orthogonally and then hits the transmitting sensor again. The reflected measurement bounces off the object in such a way that it arrives in the sensor. This results in a circle equation for the direct measurement. An elliptical equation can be derived from the reflected distance measurement. The sensors form the focal points of the ellipse.

In einem Ausführungsbeispiel werden folgende Schritte durchgeführt.In one embodiment, the following steps are performed.

Konvertierung aller reflektierten Abstandsmessungen in direkte Abstandsmessungen.Conversion of all reflected distance measurements to direct distance measurements.

Approximative Objektlokalisierung auf Basis der (konvertierten) direkten Abstandsmessungen.Approximate object localization based on the (converted) direct distance measurements.

Verfeinerung der Objektlokalisierung mittels eines numerischen Optimierungsverfahrens, welches auch die reflektierten Messungen berücksichtigt.Refinement of the object localization using a numerical optimization method, which also takes the reflected measurements into account.

In 1 wird ein möglicher Ablauf des Verfahrens gezeigt. Die Konvertierung und die numerische Optimierung sind unabhängig vom Objektmodell und für jeden Ansatz gleich.In 1 A possible course of the procedure is shown. The conversion and the numerical optimization are independent of the object model and are the same for each approach.

Schritt 1: Falls sich unter den gegebenen Messungen auch reflektierte Messungen befinden, so werden diese durch entsprechende direkte Messungen ersetzt. Der Reflektionspunkt einer reflektierten Messung auf einem Objekt erfüllt immer eine Ellipsengleichung mit dem sendenden und empfangenden Sensor in den jeweiligen Brennpunkten der Ellipse. Wird nun ein Kreis betrachtet dessen Zentrum mit dem Zentrum der Ellipse übereinstimmt, so ergibt sich aus dem Radius des Kreises eine direkte Abstandsmessung. Der Radius des Kreises kann über verschiedene Wege festgelegt werden. So kann der Radius so gewählt werden, dass er mit einer der Halbachsenlängen der Ellipse übereinstimmt. Unter der Annahme, dass der Reflexpunkt exakt mittig vor den Sensoren ist, kann die entsprechende Distanz zum Zentrum der Ellipse gewählt werden. In dem Fall ergibt sich der Radius r des Kreises aus der Formel in Gl. (1). Hierbei ist P1 der sendende Sensor, P2 der empfangende Sensor und d die halbe reflektierte Abstandsmessung.Step 1: If there are reflected measurements among the given measurements, these are replaced by corresponding direct measurements. The reflection point of a reflected measurement on an object always satisfies an elliptical equation with the transmitting and receiving sensor at the respective focal points of the ellipse. If a circle is considered whose center coincides with the center of the ellipse, a direct distance measurement results from the radius of the circle. The radius of the circle can be set in different ways. Thus, the radius can be chosen to match one of the semi-axis lengths of the ellipse. Assuming that the reflex point is exactly in the middle in front of the sensors, the corresponding distance to the center of the ellipse can be selected. In this case, the radius r of the circle results from the formula in Eq. (1). Here P1 is the transmitting sensor, P2 is the receiving sensor and d is half the reflected distance measurement.

In 3 ist eine Approximation von reflektierten Messungen durch direkte Messungen dargestellt. Die Sensoren P1 (204) und P2 (208) werden durch den imaginären Sensor Q (300) ersetzt und die Ellipsengleichung (mit Brennpunkten P1 und P2) wird durch die Kreisgleichung (mit Zentrum Q) ersetzt. Der Radius des Kreises ergibt sich aus der indirekten Messdistanz und der hypothetischen Objektposition O' (302), die direkt vor dem Sensor Q angenommen wird. r = d d 2 v 2 d 2 α v 2 mit v : = P 2 P 1 2

Figure DE102020214403A1_0001
In 3 an approximation of reflected measurements by direct measurements is shown. Sensors P1 (204) and P2 (208) are replaced with imaginary sensor Q (300) and the equation of the ellipse (with foci P1 and P2) is replaced with the equation of a circle (with center Q). The radius of the circle results from the indirect measurement distance and the hypothetical object position O' (302), which is assumed to be directly in front of the sensor Q. right = i.e i.e 2 v 2 i.e 2 a v 2 With v : = P 2 P 1 2
Figure DE102020214403A1_0001

Die in Gl. (1) angegebene Formel ist anpassbar auf andere hypothetische Positionen des Objekts. Der Faktor α ∈ [0, 1] im Nenner von Gl. (1) bestimmt die relative Position zwischen dem Zentrum des Kreises und dem Objekt. Bei α = 1/2 wird angenommen, dass das Objekt direkt vor dem fiktiven Sensor steht. Es ist an dieser Stelle zu betonen, dass die in Schritt 2. betrachtete Lokalisierung das Zentrum des Kreises als virtuelle Sensorposition berücksichtigt, um ein korrektes Ergebnis zu erhalten.The in Eq. (1) Given formula is adaptable to other hypothetical positions of the object. The factor α ∈ [0, 1] in the denominator of Eq. (1) determines the relative position between the center of the circle and the object. With α = 1/2 it is assumed that the object is directly in front of the fictitious sensor. It should be emphasized here that the localization considered in step 2 considers the center of the circle as the virtual sensor position in order to obtain a correct result.

Schritt 2: Die Objektlokalisierung auf Basis von direkten Abstandsmessungen ist modellabhängig. Im Folgenden wird ein effizientes Verfahren für Punkt-, Wand-, und Linienobjekte beschrieben. Alle Verfahren sind für eine Implementierung auf einem Steuergerät geeignet. Die Verfahren bestimmen die Objektposition mit Hilfe eines linearen Gleichungssystems, das unter Berücksichtigung der Objekthypothesen gelöst wird. Für wesentliche Schritte im Ansatz gibt es geschlossene Darstellungen der Lösung, oder aber diese Schritte sind nicht von den Messungen abhängig und können vorab offline berechnet und abgespeichert werden. Aufwendige Berechnungen werden dadurch auf ein Minimum reduziert. Step 2: The object localization based on direct distance measurements is model dependent. An efficient procedure for point, wall and line objects is described below. All methods are suitable for implementation on a control unit. The methods determine the object position with the help of a linear system of equations, which is solved taking the object hypotheses into account. There are closed representations of the solution for essential steps in the approach, or these steps are not dependent on the measurements and can be calculated and saved offline in advance. Complex calculations are thus reduced to a minimum.

Das zugrundeliegende Gleichungssystem ist außerdem, unabhängig von der Anzahl an Messungen, immer gleich groß. Der Speicheraufwand wächst demnach nur linear mit der Anzahl an Messungen.The underlying system of equations is also always the same size, regardless of the number of measurements. Accordingly, the memory requirement increases only linearly with the number of measurements.

Punktmodell: Für ein Punktobjekt O mit m Sensoren Pi ∈ℝ3, i = 1, ... , m gilt für die direkten Abstandsmessungen di ≥ 0 die Formel in Gl. (2). 0 P i 2 = d i , i = 1, , m

Figure DE102020214403A1_0002
Point model: For a point object O with m sensors P i ∈ℝ 3 , i = 1, ... , m the formula in Eq. (2). 0 P i 2 = i.e i , i = 1, , m
Figure DE102020214403A1_0002

Werden beide Seiten in Gl. (2) quadriert und das arithmetische Mittel aller Gleichungen von jeder einzelnen Gleichung wieder abgezogen, so ergibt sich das lineare Gleichungssystem in Gl. (3). 2 P i P ¯ , O = d i 2 d ¯ 2 ( P i 2 1 m j = i m P j 2 ) , i

Figure DE102020214403A1_0003
Hierbei stellen P̅ die gemittelte Sensorpositionen und d̅2 den gemittelten quadrierten Abstand dar. Um etwaige Messungenauigkeiten zu berücksichtigen (z. B. dass sich die Messungen nicht alle in exakt dem gleichen Punkt schneiden) wird Gl. (3) in ein Least-Squares Modell überführt. Die Optimalitätsbedingungen dieses Least-Squares Modells ergeben wiederum ein lineares Gleichungssystem mit einer symmetrischen und positiv semi-definiten 3 × 3 Matrix. Wird die m × 3 Matrix, deren Zeilen die Einträge 2(Pi - P̅)T enthalten, mit A bezeichnet und der Vektor, der die rechten Seiten aus Gl. (3) enthält, mit b bezeichnet, so ergibt sich die Gleichung AT AO = AT b. Dieses System kann sehr effizient mit Hilfe einer Eigenwertzerlegung gelöst werden. Die Eigenwertzerlegung zerlegt die Matrix ATA in ein Produkt von drei Matrizen wie in Gl. (4) dargestellt. A T A O = A T b V ( λ 1 0 0 0 λ 2 0 0 0 λ 3 ) ( λ 1 V * ,1 λ 2 V * ,2 λ 3 V * ,3 ) V T O = : O ˜ = A T b V T O = A T b
Figure DE102020214403A1_0004
If both sides in Eq. (2) squared and the arithmetic mean of all equations subtracted from each individual equation, the result is the linear system of equations in Eq. (3). 2 P i P ¯ , O = i.e i 2 i.e ¯ 2 ( P i 2 1 m j = i m P j 2 ) , i
Figure DE102020214403A1_0003
Here, P̅ represents the average sensor positions and d̅ 2 represents the average squared distance. In order to take into account any measurement inaccuracies (e.g. that the measurements do not all intersect at exactly the same point), Eq. (3) transformed into a least squares model. The optimality conditions of this least squares model result in a linear system of equations with a symmetric and positive semi-definite 3 × 3 matrix. If the m × 3 matrix whose rows contain the entries 2(P i - P̅) T is denoted by A and the vector that contains the right-hand sides of Eq. (3) contains, denoted by b, the result is the equation A T AO = A T b. This system can be solved very efficiently with the help of an eigenvalue decomposition. The intrinsic value decomposition decomposes the matrix A T A into a product of three matrices as in Eq. (4) shown. A T A O = A T b V ( λ 1 0 0 0 λ 2 0 0 0 λ 3 ) ( λ 1 V * ,1 λ 2 V * ,2 λ 3 V * ,3 ) V T O = : O ˜ = A T b V T O = A T b
Figure DE102020214403A1_0004

Die Matrix V ist hier eine Orthogonalmatrix und enthält die gesuchten Eigenvektoren. Für die Eigenwerte λi gilt, dass sie alle nichtnegativ sind. In unserem Fall hängt die Systemmatrix ATA lediglich von den Sensorpositionen ab und ihre Eigenwertzerlegung kann vorab berechnet und abgespeichert werden. The matrix V is an orthogonal matrix and contains the eigenvectors we are looking for. The eigenvalues λi are all nonnegative. In our case, the system matrix A T A depends only on the sensor positions and its eigenvalue decomposition can be calculated and saved in advance.

Im Falle von exakt drei direkten Abstandsmessungen ist zudem eine geschlossene Darstellung der Eigenwerte und Eigenvektoren bekannt. Durch die Überführung in den Eigenraum reduziert sich das lineare Gleichungssystem auf ein System mit einer Diagonalmatrix welches eine geschlossene Darstellung seiner Lösung erlaubt. Je nach Anzahl an beteiligten Sensoren und deren relativer Position zueinander kann das System ATAO = ATb mehrere Lösungen erlauben. Um dem Rechnung zu tragen, wird das System mit Hilfe der Eigendarstellung wie folgt umgeschrieben. ( λ 1 2 0 0 λ 2 2 ) ( O ˜ 1 O ˜ 2 ) = ( λ 1 V * ,1 T λ 2 V * ,2 T ) ( A T b O ˜ 3 λ 3 V * ,3 )

Figure DE102020214403A1_0005
In the case of exactly three direct distance measurements, a closed representation of the eigenvalues and eigenvectors is also known. By transferring it to eigenspace, the linear system of equations is reduced to a system with a diagonal matrix, which allows a closed representation of its solution. Depending on the number of sensors involved and their relative position to each other, the system A T AO = A T b can allow several solutions. To take this into account, the system is rewritten as follows using the self-representation. ( λ 1 2 0 0 λ 2 2 ) ( O ˜ 1 O ˜ 2 ) = ( λ 1 V * ,1 T λ 2 V * ,2 T ) ( A T b O ˜ 3 λ 3 V * ,3 )
Figure DE102020214403A1_0005

Hierbei stellt V*,i die i-te Spalte der Matrix V dar. Das System in Gl. (5) ist sehr leicht für Õ1 und Õ2 lösbar. Für den Vektor Ö gilt ||O||= ||Õ||. Aus den gemittelten Gleichungen aus Gl. (2) folgt daher Gl. (6).
Gleichung 6 O ˜ 2 = d ¯ 2 + 2 P ¯ , O ˜ 1 m i P i 2

Figure DE102020214403A1_0006
Here V *,i represents the i-th column of the matrix V. The system in Eq. (5) can be solved very easily for Õ 1 and Õ 2 . For the vector Ö, ||O||= ||Õ||. From the averaged equations from Eq. (2) therefore follows Eq. (6).
Equation 6 O ˜ 2 = i.e ¯ 2 + 2 P ¯ , O ˜ 1 m i P i 2
Figure DE102020214403A1_0006

Wird nun die Darstellung von Ö aus Gl. (5) mit jener aus Gl. (6) kombiniert, so ergibt sich ein quadratisches Polynom in Õ3, dessen Nullstellen die gesuchten Werte für die Lösung enthalten. Besitzt das Polynom keine Nullstellen, so folgt hieraus, dass die ursprünglich betrachteten Abstände keinen gemeinsamen Schnittpunkt haben. In dem Fall kann der globale Minimierer des Polynoms als Wert für Õ3 genommen werden. Die gefundene Position entspricht in dem Fall jener, die die Abstände zu allen Kreisgleichungen minimiert. Durch eine Rückführung der Lösung Ö in das ursprüngliche Koordinatensystem ergibt sich die auf den direkten Abstandsmessungen basierenden Koordinaten des Punktobjekts O.If the representation of Ö from Eq. (5) with that from Eq. (6) combined, the result is a quadratic polynomial in Õ 3 whose zeros contain the values sought for the solution. If the polynomial has no zeros, it follows that the distances originally considered do not have a common point of intersection. In that case the global minimizer of the polynomial can be taken as the value for Õ 3 . In this case, the position found corresponds to that which minimizes the distances to all circle equations. By returning the solution Ö to the original coordinate system, the coordinates of the point object O based on the direct distance measurements are obtained.

4 zeigt ein Punktmodell mit einem Objekt O (200) und drei Abstandssensoren P1, P2, und P3 (402). Die gemessenen Abstände lauten d1, d2, und d3 (400). 4 shows a point model with an object O (200) and three distance sensors P1, P2, and P3 (402). The measured distances are d1, d2, and d3 (400).

Wandmodell: Es werden parametrisierte Wandmodelle betrachtet, welche sich als {x ∈ ℝ3 |〈x,n〉 = 1} mit festem aber unbekannten Normalenvektor n darstellen lassen. Für m Sensoren Pi, i = 1,...,m werden die Signale orthogonal reflektiert. Hieraus folgt, dass die Abstände di die Gleichung (7) erfüllen. d i = 1 P i , n n , n , i = 1, , m

Figure DE102020214403A1_0007
Wall model: Parameterized wall models are considered, which can be represented as {x ∈ ℝ 3 |〈x,n〉 = 1} with a fixed but unknown normal vector n. For m sensors P i , i = 1,...,m the signals are reflected orthogonally. From this it follows that the distances d i satisfy equation (7). i.e i = 1 P i , n n , n , i = 1, , m
Figure DE102020214403A1_0007

Wird nun das arithmetische Mittel über alle Gleichungen aus Gl. (7) gebildet, so kann (n, n) als Funktion des Normalenvektors n, des gemittelten Abstands d, und der gemittelten Sensorposition P ausgedrückt werden. Dieser Ausdruck wird dann wiederum in jede Gleichung aus Gl. (7) eingesetzt und es ergibt sich die Formulierung in Gl. (8). d i n , P ¯ d i = d ¯ n , P i d ¯ n , P i d ¯ P ¯ d i = d ¯ d i

Figure DE102020214403A1_0008
Da das System in Gl. (8) strukturell identisch zum System in Gl. (2) ist, kann auch hier der gleiche Ansatz verfolgt werden. Die in Gl. (4) und Gl. (5) dargestellten Berechnungen im Eigenraum gelten hier auch für Wände. Aus Gl. (5) ergibt sich dann die Darstellung n = ω + tv mit festen Vektoren ω ∈ ℝ3 und v ∈ ℝ3 und einem beliebigen Skalar t. Aus den gemittelten Gleichungen in Gl. (7) folgt nun ω + t v 2 d ¯ = 1 ω + t v , P ¯
Figure DE102020214403A1_0009
Gleichung (9) ist eine quadratische Gleichung in der Unbekannten t. Die Nullstellen dieser Gleichung ergeben den gesuchten Wert für t und damit den Wert für den Normalenvektor n.If the arithmetic mean of all equations from Eq. (7), then (n,n) can be expressed as a function of the normal vector n, the average distance d, and the average sensor position P. This expression is then in turn inserted into each equation from Eq. (7) is used and the formulation in Eq. (8th). i.e i n , P ¯ i.e i = i.e ¯ n , P i i.e ¯ n , P i i.e ¯ P ¯ i.e i = i.e ¯ i.e i
Figure DE102020214403A1_0008
Since the system in Eq. (8) structurally identical to the system in Eq. (2), the same approach can be followed here as well. The in Eq. (4) and Eq. (5) shown calculations in eigenspace also apply to walls. From Eq. (5) the representation n = ω + tv with fixed vectors ω ∈ ℝ 3 and v ∈ ℝ 3 and an arbitrary scalar t then results. From the averaged equations in Eq. (7) now follows ω + t v 2 i.e ¯ = 1 ω + t v , P ¯
Figure DE102020214403A1_0009
Equation (9) is a quadratic equation in the unknown t. The zeros of this equation give the value of t we are looking for and thus the value of the normal vector n.

5 zeigt ein Wandmodell mit einer Wand (200) und mit drei Abstandssensoren P1, P2, und P3 (402). Die gemessenen Abstände lauten d1, d2, und d3 (400). 5 shows a wall model with a wall (200) and with three distance sensors P1, P2, and P3 (402). The measured distances are d1, d2, and d3 (400).

Linienmodell: Es werden Linien im ℝ3 mit Parametrisierung {g + λh | λ ∈ R} betrachtet, wobei ||h|| = 1 und (g,h)=0 gelten. Dabei wird angenommen, dass die Linie in „Richtung“ der Sensoren ausgerichtet ist. Als Richtungsvektor h wird deshalb der normierte Eigenvektor zum betragsgrößten Eigenwert der Kovarianzmatrix der Sensorpositionen gewählt, d. h. die Matrix in Gl. (10) wird betrachtet. 1 m i = 1 m ( P i 1 m j = 1 m ( P j ) ) ( P i 1 m j = 1 m ( P j ) ) T

Figure DE102020214403A1_0010
Line model: Lines in ℝ 3 with parameterization {g + λh | λ ∈ R}, where ||h|| = 1 and (g,h)=0 hold. It is assumed that the line is aligned in the "direction" of the sensors. Therefore, as the direction vector h, the normalized eigenvector becomes the eigenvalue with the largest absolute value chosen from the covariance matrix of the sensor positions, ie the matrix in Eq. (10) is considered. 1 m i = 1 m ( P i 1 m j = 1 m ( P j ) ) ( P i 1 m j = 1 m ( P j ) ) T
Figure DE102020214403A1_0010

Dann werden die Eigenwerte und Eigenvektoren dieser Matrix berechnet. Da diese Matrix lediglich von der Kombination an Sensorpositionen abhängt, kann der Vektor h vorab für jede mögliche Sensorposition berechnet und abgespeichert werden. In einem zweiten Schritt werden aus den gegebenen Sensorpositionen und Abständen sogenannte effektive Distanzen wie in Gl. (11) berechnet. d i e f f : = d i 2 + h , P i

Figure DE102020214403A1_0011
Then the eigenvalues and eigenvectors of this matrix are calculated. Since this matrix only depends on the combination of sensor positions, the vector h can be calculated and stored in advance for every possible sensor position. In a second step, so-called effective distances are calculated from the given sensor positions and distances as in Eq. (11) calculated. i.e i e f f : = i.e i 2 + H , P i
Figure DE102020214403A1_0011

Diese Distanzen stellen die Abstände zu einem gemeinsamen Schnittpunkt dar. Mit Hilfe des Algorithmus zur Lokalisierung von Punktobjekten kann nun dieser gemeinsame Schnittpunkt q berechnet werden. In einem finalen Schritt wird dieser Punkt mittels g := q - (h, q)h auf die Linie projiziert und es ergibt sich damit die Parametrisierung (g, h) für die Linie.These distances represent the distances to a common point of intersection. This common point of intersection q can now be calculated with the aid of the algorithm for localizing point objects. In a final step, this point is projected onto the line using g := q - (h, q)h, resulting in the parameterization (g, h) for the line.

6 zeigt ein Linienmodell mit einer Linie (200) und mit drei Abstandssensoren P1, P2, und P3 (402). Die gemessenen Abstände lauten d1, d2, und d3 (400). 6 shows a line model with a line (200) and with three distance sensors P1, P2, and P3 (402). The measured distances are d1, d2, and d3 (400).

Schritt 3.: Für jedes Objektmodell kann ein Fehler angegeben werden, indem die gemessenen Abstände mit berechneten Abständen verglichen werden. Für die Berechnung werden die in Schritt 2. bestimmten Objektkoordinaten verwendet. In diesem Schritt berücksichtigt werden jedoch zusätzlich zu den direkten Abstandsmessungen auch die reflektierten Abstandsmessungen berücksichtigt. Die in Schritt 1. geschätzten direkten Abstandsmessungen werden in diesem Schritt nicht mehr genutzt. Das Ergebnis aus Schritt 2. wird nun mit Hilfe eines iterativen Optimierungsverfahrens verbessert. Ansätze wie das (Quasi-)Newton- oder Levenberg-Marquardt- Verfahren besitzen sehr schnelle Konvergenzraten, wenn diese mit einem Startwert kombiniert werden, der nahe an der exakten Lösung liegt. Außerdem benötigen diese Algorithmen nur eine Routine, die einen punktweise ausgewerteten Fehler und eventuell eine Schätzung für dessen Jacobi-Matrix liefern. Für die hier betrachteten Modelle gibt es geschlossene Darstellungen sowohl für den Fehler als auch dessen Jacobi-Matrix. Des Weiteren sind die in Schritt 2. berechneten Objektkoordinaten in den meisten Fällen nah genug, so dass eine Konvergenz bis auf Messgenauigkeit in wenigen Iterationsschritten erwartet werden kann.Step 3.: An error can be specified for each object model by comparing the measured distances with calculated distances. The object coordinates determined in step 2 are used for the calculation. In this step, however, the reflected distance measurements are also taken into account in addition to the direct distance measurements. The direct distance measurements estimated in step 1 are no longer used in this step. The result from step 2 is now improved with the help of an iterative optimization process. Approaches such as the (quasi-)Newton or Levenberg-Marquardt method have very fast convergence rates if they are combined with an initial value that is close to the exact solution. In addition, these algorithms only need a routine that provides a pointwise evaluated error and possibly an estimate for its Jacobian matrix. For the models considered here, there are closed representations for both the error and its Jacobian matrix. Furthermore, the object coordinates calculated in step 2. are in most cases close enough that a convergence down to measurement accuracy can be expected in a few iteration steps.

Wird Schritt 3 für die gegebenen Messungen mit jedem Modell angewendet, so kann mit Hilfe einer statistischen Analyse zusätzlich bestimmt werden, welches Modell am besten zu den gemessenen Abständen passt. Der einfachste Ansatz ist z. B. das Residuum aus jeder Optimierung zu betrachten und den Abständen das Modell mit dem kleinsten Residuum zuzuordnen.If step 3 is applied to the given measurements with each model, a statistical analysis can also be used to determine which model best fits the measured distances. For example, the simplest approach is B. Consider the residual from each optimization and assign the model with the smallest residual to the distances.

Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.Finally, it should be noted that terms such as "comprising," "comprising," etc. do not exclude other elements or steps, and terms such as "a" or "an" do not exclude a plurality. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting.

Claims (9)

Verfahren zum Bestimmen von Objektkoordinaten (112) eines Objekts (200), wobei aus einer Gruppe von Messungen (400), umfassend direkte Messungen (106), die je eine Koordinate eines Sendeempfängers (211) der direkten Messung (106) und eine direkte Messdistanz (210) von dem Sendeempfänger (211) zum Objekt (200) und vom Objekt (200) zum Sendeempfänger (211) umfassen, und indirekte Messungen (108), die je eine Senderkoordinate eines Senders (204) der indirekten Messung (108), eine Empfängerkoordinate eines Empfängers (208) der indirekten Messung (108) sowie eine indirekte Messdistanz (210) von dem Sender (204) zum Objekt (200) und vom Objekt (200) zum Empfänger (208) umfassen, die direkten Messungen (106) verwendet werden, um einen Schätzbereich (110) des Objekts (200) zu berechnen, wobei der Schätzbereich (110) einen Bereich kennzeichnet, in dem sich das Objekt (200) wahrscheinlich befindet, wobei der Schätzbereich (110) unter Verwendung der direkten Messungen (106) und der indirekten Messungen (108) numerisch optimiert wird, und wobei unter Berücksichtigung des optimierten Schätzbereichs die Objektkoordinaten (112) bestimmt werden.A method for determining object coordinates (112) of an object (200) from a group of measurements (400), comprising direct measurements (106), each containing a coordinate of a transceiver (211) of the direct measurement (106) and a direct measurement distance (210) from the transceiver (211) to the object (200) and from the object (200) to the transceiver (211) include, and indirect measurements (108), each containing a transmitter coordinate of a transmitter (204) of the indirect measurement (108), a receiver coordinate of a receiver (208) of the indirect measurement (108) and an indirect measurement distance (210) from the transmitter (204) to the object (200) and from the object (200) to the recipient (208), the direct measurements (106) are used to calculate an estimated range (110) of the object (200), the estimated range (110) identifying an area in which the object (200) is likely to be located, the estimated range (110) is numerically optimized using the direct measurements (106) and the indirect measurements (108), and the object coordinates (112) are determined taking into account the optimized estimation range. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem aus den indirekten Messungen (108) angenäherte Messungen (116) angenähert werden, die je eine virtuelle Koordinate eines virtuellen Sendeempfängers (300) und eine virtuelle Messdistanz (304) von dem virtuellen Sendeempfänger (300) zu einem virtuellen Objekt (302) und vom virtuellen Objekt (302) zum virtuellen Sendeempfänger (300) umfassen, wobei der virtuelle Sendeempfänger (300) als zwischen der Senderkoordinate des Senders (204) der indirekten Messung (108) und der Empfängerkoordinate des Empfängers (208) der indirekten Messung (108) positioniert angenommen wird, wobei ferner die angenäherten Messungen (116) verwendet werden, um den Schätzbereich (110) zu berechnen.procedure according to claim 1 , in which approximated measurements (116) are approximated from the indirect measurements (108), each of which has a virtual coordinate of a virtual transceiver (300) and a virtual measurement distance (304) from the virtual transceiver (300) to a virtual object (302) and from the virtual object (302) to the virtual transceiver (300), the virtual transceiver (300) being defined as between the transmitter coordinate of the transmitter (204) of the hidden measurement (108) and the receiver coordinate of the receiver (208) of the hidden measurement (108 ) is assumed to be positioned, further using the approximated measurements (116) to calculate the estimation area (110). Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die angenäherten Messungen (108) für die numerische Optimierung verworfen werden.procedure according to claim 2 , where the approximate measurements (108) are discarded for numerical optimization. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem unter Verwendung eines ersten Objektmodells (118) und der direkten Messungen (106) eine erste Objekthypothese (120) mit einem ersten Schätzbereich (110) berechnet wird, wobei der erste Schätzbereich (110) unter Verwendung des ersten Objektmodells (118), der direkten Messungen (106) und der indirekten Messungen (108) numerisch optimiert wird, um erste Objektkoordinaten (112) und einen ersten Hypothesenfehler (122) der ersten Objekthypothese (120) zu erhalten, wobei unter Verwendung zumindest eines vom ersten Objektmodell (118) verschiedenen, weiteren Objektmodells (118) und der direkten Messungen (106) zumindest eine weitere Objekthypothese (120) mit einem weiteren Schätzbereich (110) berechnet wird, wobei der weitere Schätzbereich (110) unter Verwendung des weiteren Objektmodells (118), der direkten Messungen (106) und der indirekten Messungen (108) numerisch optimiert wird, um weitere Objektkoordinaten (112) und einen weiteren Hypothesenfehler (122) der weiteren Objekthypothese (120) zu erhalten, wobei diejenigen Objektkoordinaten (112) mit dem geringsten Hypothesenfehler (122) ausgegeben werden.Method according to one of the preceding claims, in which a first object hypothesis (120) with a first estimation range (110) is calculated using a first object model (118) and the direct measurements (106), the first estimation range (110) using the first object model (118), the direct measurements (106) and the indirect measurements (108) is numerically optimized in order to obtain first object coordinates (112) and a first hypothesis error (122) of the first object hypothesis (120), using at least one from the first object model (118), further object model (118) and the direct measurements (106), at least one further object hypothesis (120) with a further estimation range (110) is calculated, the further estimation range (110) using the further object model ( 118), the direct measurements (106) and the indirect measurements (108) is numerically optimized to further object coordinates (112) and another n hypothesis error (122) of the further object hypothesis (120), wherein those object coordinates (112) with the smallest hypothesis error (122) are output. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem die Hypothesenfehler (122) der verschiedenen Objekthypothesen (120) durch einen iterativen Optimierungsprozess bestimmt werden, wobei der Hypothesenfehler (122) jeweils einem Residuum des Optimierungsprozesses entspricht.procedure according to claim 4 , in which the hypothesis errors (122) of the various object hypotheses (120) are determined by an iterative optimization process, the hypothesis errors (122) each corresponding to a residual of the optimization process. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, bei dem Objektmodelle (118) aus einer Gruppe von Objektmodellen (118), umfassend zumindest ein Punktmodell (128), ein Wandmodell (130) und ein Linienmodell (132), verwendet werden.Method according to one of Claims 4 until 5 , wherein object models (118) from a group of object models (118) comprising at least one point model (128), one wall model (130) and one line model (132) are used. Vorrichtung, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in entsprechenden Einrichtungen auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.Device, wherein the device is designed to carry out, implement and/or control the method according to one of the preceding claims in corresponding devices. Computerprogrammprodukt, das dazu eingerichtet ist, einen Prozessor bei Ausführung des Computerprogrammprodukts dazu anzuleiten, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.Computer program product that is set up to guide a processor when executing the computer program product to perform the method according to one of Claims 1 until 6 to execute, implement and/or control. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 8 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which the computer program product according to claim 8 is saved.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10124909A1 (en) 2001-05-22 2002-12-19 Bosch Gmbh Robert Method and device for operating a radar sensor arrangement

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10124909A1 (en) 2001-05-22 2002-12-19 Bosch Gmbh Robert Method and device for operating a radar sensor arrangement

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