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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dynamischen Anpassen eines Sensors, eine Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, eine Sensoranpassungsvorrichtung mit einer solchen Steuervorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Sensoranpassungsvorrichtung.
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Sensoren - insbesondere optische Sensoren, Lidar-Sensoren, und Radar-Sensoren - sind zum sicheren und zuverlässigen Betreiben eines insbesondere autonom fahrenden Kraftfahrzeugs notwendig. Die Sicherheit des insbesondere autonom fahrenden Kraftfahrzeugs kann erhöht werden, indem Sensordaten der Sensoren eine höhere Auflösung und/oder eine größere Anzahl an Signalpunkten aufweisen. Es sind Verfahren bekannt, bei denen die Sensordaten mittels eines vorbestimmten Musters und/oder einer vorbestimmten Abtastungsgeschwindigkeit erzeugt werden. Nachteilig an diesen Verfahren ist, dass bei einer steigenden Auflösung und/oder einer steigenden Anzahl an Signalpunkten ebenfalls die Datenmenge - insbesondere die Datenmenge an nicht benötigten Daten - ansteigt. Zusätzlich ist bei einer vorbestimmten maximalen Datenmenge - insbesondere limitiert durch eine zur Verfügung stehende Rechenleistung, Rechenzeit, und/oder Datenübertragungsrate - eine maximale Auflösung und/oder eine maximale Anzahl an Signalpunkten vorbestimmt, wobei die vorbestimmte maximale Auflösung und/oder die vorbestimmte maximale Anzahl an Signalpunkten meist nicht ausreichend ist, insbesondere mit Blick auf eine sichere Beurteilung von komplexen Situationen und/oder Gefahrensituationen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum dynamischen Anpassen eines Sensors, eine Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, eine Sensoranpassungsvorrichtung mit einer solchen Steuervorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Sensoranpassungsvorrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum dynamischen Anpassen eines Sensors geschaffen wird, wobei mittels des Sensors ein erstes Sensorsignal mit einer ersten Datenmenge-Dichteverteilung erstellt wird. Mittels des ersten Sensorsignals wird mindestens ein Objekt detektiert, wobei das mindestens eine detektierte Objekt in Bezug auf mindestens ein Anpassungskriterium ausgewertet wird. Auf Grundlage der Auswertung wird eine zweite Datenmenge-Dichteverteilung des Sensors eingestellt. Vorzugsweise wird zusätzlich mittels des Sensors ein zweites Sensorsignal mit der zweiten Datenmenge-Dichteverteilung erstellt, wobei vorzugsweise das mindestens eine detektierte Objekt mittels des zweiten Sensorsignals untersucht wird.
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Vorteilhafterweise ist es mittels des Verfahrens möglich, mittels eines zweiten Sensorsignals mit der zweiten Datenmenge-Dichteverteilung das mindestens eine detektierte Objekt mit einer veränderten Datenmengendichte - insbesondere einer erhöhten Datenmengendichte - zu beobachten und zu analysieren. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Erkennungsgenauigkeit insbesondere mit einem geringen Rechenaufwand realisiert. Damit kann vorteilhafterweise eine Leistungsfähigkeit der vorhandenen Sensoren kostengünstig verbessert werden.
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Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre beschreibt eine Datenmenge-Dichteverteilung eines Sensorsignals eine örtliche Auflösung des Sensorsignals und/oder eine Anzahl an übermittelter Signalpunkte pro Sensorsignal.
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Vorzugsweise weist die erste Datenmenge-Dichteverteilung in einem ersten Bereich einer zu beobachtenden Szene eine erste insbesondere örtlich homogene Datenmengendichte auf. Alternativ oder zusätzlich weist vorzugsweise die zweite Datenmenge-Dichteverteilung in einem zweiten Bereich der zu beobachtenden Szene eine zweite Datenmengendichte auf. Vorzugsweise weist die zweite Datenmenge-Dichteverteilung in einem ersten zweiten Bereich der zu beobachtenden Szene eine erste zweite insbesondere örtlich homogene Datenmengendichte und in einem zweiten Bereich der zu beobachtenden Szene eine zweite insbesondere örtlich homogene Datenmengendichte auf. Vorzugsweise wird der zweite Bereich der zu beobachtenden Szene mittels des mindestens einen detektierten Objekts bestimmt. Insbesondere umfasst der zweite Bereich das mindestens eine detektierte Objekt. Insbesondere ist der zweite Bereich eine - vorzugsweise lokale - Umgebung des mindestens einen detektierten Objekts. Insbesondere ist es möglich, dass der zweite Bereich kleiner ist als der erste Bereich und vorzugsweise innerhalb des ersten Bereichs liegt. Alternativ ist es insbesondere möglich, dass der zweite Bereich und der erste Bereich identisch sind.
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Vorzugsweise wird die zweite Datenmenge-Dichteverteilung derart eingestellt, dass in dem zweiten Bereich der zu beobachtenden Szene die zweite Datenmengendichte größer gewählt wird als die erste Datenmengendichte und/oder die erste zweite Datenmengendichte. Zusätzlich sind vorzugsweise die erste Datenmengendichte und die erste zweite Datenmengendichte identisch.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Sensor eine maximale Datenmenge pro Zeiteinheit empfangen und/oder auswerten. Zusätzlich ist die erste Datenmenge-Dichteverteilung derart gewählt, dass eine mittels der ersten Datenmenge-Dichteverteilung erzeugte Datenmenge pro Zeiteinheit höchstens 70 %, vorzugsweise höchstens 60 %, besonders bevorzugt höchstens 50 %, der maximalen Datenmenge pro Zeiteinheit entspricht. Alternativ oder zusätzlich ist die zweite Datenmenge-Dichteverteilung derart gewählt, dass eine mittels der zweiten Datenmenge-Dichteverteilung erzeugte Datenmenge pro Zeiteinheit der maximalen Datenmenge pro Zeiteinheit entspricht.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann der Sensor eine maximale Datenmenge pro Zeiteinheit empfangen und/oder auswerten. Zusätzlich ist die erste Datenmenge-Dichteverteilung derart gewählt, dass eine mittels der ersten Datenmenge-Dichteverteilung erzeugte Datenmenge pro Zeiteinheit der maximalen Datenmenge pro Zeiteinheit entspricht. Alternativ oder zusätzlich ist die zweite Datenmenge-Dichteverteilung derart gewählt, dass eine mittels der zweiten Datenmenge-Dichteverteilung erzeugte Datenmenge pro Zeiteinheit der maximalen Datenmenge pro Zeiteinheit entspricht. Vorzugsweise wird dafür die erste zweite Datenmengendichte kleiner gewählt als die ersten Datenmengendichte und/oder der zweite Bereich wird kleiner gewählt als der erste Bereich.
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Vorzugsweise wird als Sensor ein Lidar-Sensor verwendet. Alternativ wird vorzugsweise als Sensor ein Radar-Sensor verwendet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Echo des mindestens einen detektierten Objekts als das mindestens eine Anpassungskriterium ausgewertet wird. Vorteilhafterweise kann auf Grundlage des mindestens einen Echos und/oder eines Echo-Clusters eine Position des zweiten Bereichs der zu beobachtenden Szene bestimmt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Objektentfernung des mindestens einen detektierten Objekts von dem Sensor als das mindestens eine Anpassungskriterium ausgewertet wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Objektgröße des mindestens einen detektierten Objekts als das mindestens eine Anpassungskriterium ausgewertet wird. Vorteilhafterweise kann auf Grundlage der Objektgröße eine Ausdehnung des zweiten Bereichs der zu beobachtenden Szene gewählt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine insbesondere mittels eines Kalman-Filters prädizierte Objektposition des mindestens einen detektierten Objekts als das mindestens eine Anpassungskriterium ausgewertet wird. Vorteilhafterweise kann mittels des Kalman-Filters das mindestens eine detektierte Objekt verfolgt und die prädizierte Objektposition bestimmt werden. Vorteilhafterweise kann auf Grundlage der prädizierten Objektposition die Position des zweiten Bereichs der zu beobachtenden Szene gewählt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Datenmenge-Dichteverteilung und die zweite Datenmenge-Dichteverteilung eingestellt werden, indem mindestens ein Parameter, ausgewählt aus einer Abtastungsgeschwindigkeit, einer Teilauswertung, einer Detektionsschwelle, einer örtlichen Auflösung, und einem Berechnungspfad, eingestellt wird.
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Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre ist die Abtastungsgeschwindigkeit - insbesondere bei einem zeilenweise scannenden Sensor - eine Rate, mit welcher Signalpunkte erstellt und übermittelt werden. Insbesondere ist ein abgetasteter Winkelbereich pro Zeiteinheit vorgegeben. Damit wird ein Winkelbereich in einer vorbestimmten Zeit feiner - insbesondere schneller nacheinander - abgetastet, falls die Abtastungsgeschwindigkeit erhöht wird. Bei einer Erhöhung der Abtastungsgeschwindigkeit erhöht sich die Anzahl an übermittelter Signalpunkte pro Winkelbereich und somit erhöht sich die Datenmengendichte.
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Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre wird bei einer Teilauswertung vorzugsweise insbesondere ausschließlich der zweite Bereich der zu beobachtenden Szene ausgewertet. Vorteilhafterweise kann damit die zweite Datenmengendichte noch größer gewählt werden.
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Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre bestimmt die Detektionsschwelle, welche Signalwerte detektiert und somit insbesondere ausgewertet werden. Wird die Detektionsschwelle herabgesetzt, erhöht sich die Anzahl an übermittelter Signalpunkte und somit erhöht sich die Datenmengendichte.
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Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre ist der Berechnungspfad eine Auswertemethode eines Radar-Sensors. Einem Radar-Sensor mit einer realen Apertur (RAR) ist vorzugsweise ein erster Berechnungspfad zugeordnet. Zusätzlich ist vorzugsweise einem Radar-Sensor mit einer synthetischen Apertur (SAR) ein zweiter Berechnungspfad zugeordnet.
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Vorzugsweise wird für den zweiten Bereich der zu beobachtenden Szene die örtliche Auflösung erhöht, um eine genauere Auswertung des zweiten zweiten Bereichs zu ermöglichen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die zu beobachtende Szene mittels des Sensors - insbesondere eines Lidar-Sensors - zeilenweise aufgenommen und/oder ausgewertet. Vorzugsweise wird die erste Datenmenge-Dichteverteilung eingestellt, indem eine erste insbesondere konstante Abtastungsgeschwindigkeit eingestellt wird. Weiterhin wird vorzugsweise die zweite Datenmenge-Dichteverteilung eingestellt, indem für den ersten zweiten Bereich der zu beobachtenden Szene eine erste zweite insbesondere konstante Abtastungsgeschwindigkeit und für den zweiten Bereich der zu beobachtenden Szene eine zweite insbesondere konstante Abtastungsgeschwindigkeit eingestellt wird.
Zusätzlich sind vorzugsweise die erste insbesondere konstante Abtastungsgeschwindigkeit und die erste zweite insbesondere konstante Abtastungsgeschwindigkeit identisch. Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise die zweite insbesondere konstante Abtastungsgeschwindigkeit größer als die erste zweite insbesondere konstante Abtastungsgeschwindigkeit und/oder als die erste insbesondere konstante Abtastungsgeschwindigkeit. Zusätzlich ist es vorzugsweise möglich, insbesondere ausschließlich einen vorbestimmten Entfernungsbereich, in welchem sich das mindestens eine detektierte Objekt befindet, auszuwerten. Alternativ oder zusätzlich kann vorzugsweise die Detektionsschwelle herabgesetzt werden, um eine verbesserte Darstellung des mindestens einen detektierten Objekts zu erhalten. Alternativ oder zusätzlich kann vorzugsweise eine virtuelle Schutzverkleidung (Virtual Protective Housing) des Sensors implementiert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die zu beobachtende Szene mittels eines Radar-Sensors aufgenommen und/oder ausgewertet. Vorzugsweise wird die erste Datenmenge-Dichteverteilung eingestellt, indem der erste Berechnungspfad eingestellt wird. Weiterhin wird vorzugsweise die zweite Datenmenge-Dichteverteilung eingestellt, indem insbesondere für den zweiten Bereich der zu beobachtenden Szene der zweite Berechnungspfad eingestellt wird. Vorzugsweise werden mittels des zweiten Berechnungspfads insbesondere nicht alle möglichen Entfernungen berechnet, sondern nur ein Teil, welcher der Objektentfernung des mindestens einen detektierten Objekts entspricht. Insbesondere wird die vorbestimmte maximale Datenmenge pro Zeiteinheit auf einen kleinen Bereich, insbesondere auf den zweiten Bereich, aufgeteilt. Vorteilhafterweise wird damit die vorbestimmte maximale Datenmenge pro Zeiteinheit genutzt, um in dem zweiten Bereich eine hohe Auflösung und/oder eine große Anzahl an Signalpunkten zu erzeugen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Steuervorrichtung geschaffen wird, die eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren oder ein Verfahren nach einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise als Rechenvorrichtung, besonders bevorzugt als Computer, oder als Steuergerät, insbesondere als Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ausgebildet. In Zusammenhang mit der Steuervorrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
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Die Steuervorrichtung ist bevorzugt eingerichtet, um mit dem Sensor wirkverbunden zu werden und eingerichtet zu dessen Ansteuerung.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Sensoranpassungsvorrichtung geschaffen wird, die einen Sensor und eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung oder eine Steuervorrichtung nach einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist. In Zusammenhang mit der Sensoranpassungsvorrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren und der Steuervorrichtung erläutert wurden.
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Die Steuervorrichtung ist bevorzugt mit dem Sensor wirkverbunden und eingerichtet zu dessen Ansteuerung.
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Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Sensoranpassungsvorrichtung oder einer Sensoranpassungsvorrichtung nach einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen geschaffen wird. In Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren, der Steuervorrichtung und der Sensoranpassungsvorrichtung erläutert wurden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Kraftfahrzeug als ein Personenkraftwagen ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass das Kraftfahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Nutzfahrzeug, oder ein anderes Kraftfahrzeug ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs, und
- 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum dynamischen Anpassen eines Sensors.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Sensoranpassungsvorrichtung 3. Die Sensoranpassungsvorrichtung 3 weist einen Sensor 5, insbesondere einen Lidar-Sensor oder einen Radar-Sensor, und eine Steuervorrichtung 7 auf. Die Steuervorrichtung 7 ist hier nur schematisch dargestellt und ist in nicht explizit dargestellter Weise mit dem Sensor 5 wirkverbunden und eingerichtet zu dessen Ansteuerung.
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Die Steuervorrichtung 7 ist insbesondere eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens zum dynamischen Anpassen des Sensors 5. Das Verfahren wird anhand von 2 näher erläutert.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum dynamischen Anpassen des Sensors 5.
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In einem ersten Schritt a) wird mittels des Sensors 5 ein erstes Sensorsignal 9 mit einer ersten Datenmenge-Dichteverteilung 11 erstellt.
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In einem zweiten Schritt b) wird mittels des ersten Sensorsignals 9 mindestens ein Objekt 13 detektiert.
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In einem dritten Schritt c) wird das mindestens eine detektierte Objekt 13 in Bezug auf mindestens ein Anpassungskriterium ausgewertet. Vorzugsweise wird mindestens ein Echo des mindestens einen detektierten Objekts 13 als das mindestens eine Anpassungskriterium ausgewertet. Alternativ oder zusätzlich wird vorzugsweise eine Objektentfernung des mindestens einen detektierten Objekts 13 von dem Sensor 5 als das mindestens eine Anpassungskriterium ausgewertet. Alternativ oder zusätzlich wird vorzugsweise eine Objektgröße des mindestens einen detektierten Objekts 13 als das mindestens eine Anpassungskriterium ausgewertet. Alternativ oder zusätzlich wird vorzugsweise eine insbesondere mittels eines Kalman-Filters prädizierte Objektposition des mindestens einen detektierten Objekts 13 als das mindestens eine Anpassungskriterium ausgewertet.
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In einem vierten Schritt d) wird auf Grundlage der Auswertung eine zweite Datenmenge-Dichteverteilung 15 des Sensors 5 eingestellt.
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In einem optionalen fünften Schritt e) wird vorzugsweise mittels des Sensors 5 mit der zweiten Datenmenge-Dichteverteilung 15 ein zweites Sensorsignal 17 erstellt. Zusätzlich wird in einem optionalen sechsten Schritt f) vorzugsweise das mindestens eine detektierte Objekt 13 mittels des zweiten Sensorsignals 17 untersucht.
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Vorzugsweise werden die erste Datenmenge-Dichteverteilung 11 und die zweite Datenmenge-Dichteverteilung 15 eingestellt, indem mindestens ein Parameter, ausgewählt aus einer Abtastungsgeschwindigkeit, einer Teilauswertung, einer Detektionsschwelle, einer örtlichen Auflösung, und einem Berechnungspfad, eingestellt wird.
