DE102022003088A1

DE102022003088A1 - Verfahren zur Speicherung und zur Qualitätsbewertung von Kartendaten eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102022003088A1
Application number: DE102022003088.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Mink; Thomas Monninger; Mario Aleksic; Alexander Bracht; Roland Ortloff; Maximilian HARR; Anja Severin; Michael Henzler
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2024-02-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung und zur Qualitätsbewertung von Kartendaten (10) für ein wenigstens teilweise autonomes Fahren eines Fahrzeugs, bei welchem potentielle Objekte auf einer durch die Kartendaten (10) berechnete Fahrtstrecke des Fahrzeugs in Abhängigkeit eines zeitlich abhängigen Konfidenzwertes (12) zu aktualisierten Kartendaten (10*) ausgewertet werden, und die aktualisierten Kartendaten (10*) mit an die elektronische Recheneinrichtung übermittelten Objektbeobachtungsdaten (14) einer Objektbeobachtung der potentiellen Objekte durch eine mit der elektronischen Recheneinrichtung gekoppelte Fahrzeugflotte verglichen und ausgewertet werden, und bei einem vorgegebenen Grad einer Übereinstimmung der aktualisierten Kartendaten (10*) mit den Objektbeobachtungsdaten (14) nach einer Auswertung, der Konfidenzwert (12) der aktualisierten Kartendaten (10*) verändert wird, wobei nur aktualisierte Kartendaten (10*) mit einem über einem vorgegebenen Schwellenwert (18) liegender Konfidenzwert (12) vom Assistenzsystem für das wenigstens teilweise autonome Fahren des Fahrzeugs angewendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung und zur Qualitätsbewertung von Kartendaten in Abhängigkeit eines zeitlich abhängigen Konfidenzwertes der Kartendaten eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein automatisiertes und autonomes Fahren von Fahrzeug erfordert hochgenaue Straßenkarten, deren Inhalte korrekt und aktuell sind. Für beispielsweise Anwendungsfälle mit Level 2+ der Norm SAE J3016 benötigen solche digitalen Karten eine Vielzahl an Objekten sowie eine spurgenaue Modellierung der Topologie.
Hierbei müssen Kartendaten als ein Input für ein autonomes Fahren an das Fahrzeug übermittelt werden, wobei diese Kartendaten eine Sicherheitsrelevanz haben und/oder benötigen. Eine Definition von Anforderungen und ein Monitoring der Kartenqualität werden mittels KPls (engl.) „Key Performance Indicators“ ermittelt. Kartenattributsspezifische KPls sind beispielsweise falsche oder positive Fehlerraten (engl.) „false negative/positive rates“ und eine Lagegenauigkeit. Zudem ergibt sich eine Notwendigkeit eines Nachweises eines ausreichenden Qualitätsniveaus der gesamten Kartendaten für das autonome Fahren zu jedem Zeitpunkt. Inhärente Problematiken der Karten sind, dass diese ein oder mehrere Bilder der Vergangenheit wiedergeben. Änderungen in der Welt treten jedoch kontinuierlich auf, sodass die Karte bei Release schon als partiell veraltet angesehen werden muss. Da im Voraus nicht klar ist, welche Teile der Karte nicht mehr aktuell sind, ist es problematisch, eine Sicherheitslast auf Kartendaten zu legen.
Der bisherige Stand der Technik nutzt die Karte als a-priori-Information, um Systemfunktionen zu verbessern. Allerdings ist unklar, welche Sicherheitslast auf die Kartendaten liegen kann, da übliche Zyklen für Kartenaktualisierungen im Bereich von Wochen bis Monate liegen. Daher wird in allen Serienfahrzeugen die Karte nur als zusätzlicher Input behandelt, auf der keine Sicherheitslast liegt. Dies reicht für Level-2-Systeme, kommt allerdings bei Level-3-Systemen an Grenzen.
Die DE 10 2008 053 531 A1 offenbart bereits ein Bewertungsmodul zur Bewertung von Daten einer digitalen Karte für ein Fahrzeug, welches eine Schnittstelle zur Übergabe der Bewertung an ein Fahrerassistenzsystem und/oder ein Sicherheitssystem des Fahrzeugs umfasst, welches die Daten der digitalen Karte auf Basis der Bewertung verwendet. Hierbei umfasst die Bewertung der Daten eine Bestimmung einer Aktualität der Daten, wobei das Bewertungsmodul zur Bestimmung der Aktualität der Daten über einen Rückkanal zu einer Zentrale ausgeführt ist. Somit kann in anderen Worten eine Aktualisierung der Daten über eine Schnittstelle des Fahrzeugs mit beispielsweise einer Cloud durchgeführt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von Kartendaten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Kartendaten in einer Recheneinrichtung für einen Betrieb eines Assistenzsystems eines Fahrzeugs, bei welchem potentielle Objekte abbildende Kartendaten beispielsweise auf einer Fahrtstrecke des Fahrzeugs in Abhängigkeit von einem zeitlich veränderlichen Konfidenzwertes zu aktualisierten Kartendaten ergänzt, d.h. regelmäßig erneuert werden. Die aktualisierten Kartendaten werden mit von der elektronische Recheneinrichtung empfangenen Objektbeobachtungsdaten einer Objektbeobachtungseinrichtung einer Fahrzeugflotte in der elektronischen Recheneinrichtung verglichen und ausgewertet. Anschließend wird bei einem vorgegebenen Grad einer Übereinstimmung der aktualisierten Kartendaten mit den Objektbeobachtungsdaten nach einer Auswertung der Konfidenzwert der aktualisierten Kartendaten verändert. Das Assistenzsystem ist beispielsweise ein Navigationssystem zur Berechnung einer Route oder ein Assistenzsystem für einen wenigsten teilweise autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs.
In anderen Worten wird ein Verfahren zur Erzeugung der Kartendaten in Abhängigkeit des zeitlich abhängigen Konfidenzwertes der Kartendaten bereitgestellt. Hierbei werden mittels der elektronischen Recheneinrichtung die Kartendaten um den über den vorgegebenen Zeitraum abnehmenden Konfidenzwert zu aktualisierten Kartendaten in der Recheneinheit erneuert. Die Kartendaten selbst sind Objektattribute, GNSS-Daten der Objekte, Objektbeschreibungen, Relationen zu anderen Objekten usw. Die Kartendaten sind zum Zeitpunkt der Aufnahme in die Karte zuverlässig, die Zuverlässigkeit nimmt jedoch mit Alterung der Kartendaten ab, wobei die Abnahme der Zuverlässigkeit durch den zeitlich veränderlichen Konfidenzwert berücksichtigt wird.
Die Recheneinheit ist dabei vorzugsweise ein externer Server, der die aktualisierten Kartendaten dem Fahrzeug für einen Betrieb des Assistenzsystems zur Verfügung stellt. Die Recheneinheit kann auch in dem Fahrzeug angeordnet sein, so dass die aktualisierten Kartendaten und die Anpassung des Konfidenzwertes in Abhängigkeit von Objektbeobachtungsdaten der Fahrzeugflotte verändert werden. Das Fahrzeug ist bevorzugt auch ein Fahrzeug dieser Flotte. Unter Flotte sind vorliegend Fahrzeuge zu verstehen, die eingerichtet sind über geeignete Telematik wie Mobilfunknetze Daten über die Recheneinheit untereinander auszutauschen.
Der Grad der Übereinstimmung gibt an, inwiefern sich die Objektbeobachtungsdaten von den Objektattributen unterscheiden. In einem definierten Toleranzbereich liegende Abweichung der Objektbeobachtungsdaten von den Objektattributen gelten als Bestätigung der Richtigkeit der Kartendaten, worauf der Konfidenzwert verändert, d.h. erhöht wird. Liegen die Objektbeobachtungsdaten außerhalb des Toleranzbereichs, dann wird der Konfidenzwert gesenkt. Je nach Größe der Abweichung können die Konfidenzwerte erniedrigt werden, alternativ kann der Konfidenzwert bei außerhalb des Toleranzbereichs liegenden Objektbeobachtungsdaten sprunghaft um einen vorgegebenen Wert erniedrigt oder auf 0 gesetzt werden. Unter einem niedrigen Konfidenzwert sind vorliegend unzuverlässige, unter einem hohen Konfidenzwert zuverlässige Kartendaten zu verstehen.
Diese aktualisierten Kartendaten werden anschließend gespeichert und dem Assistenzsystem des Fahrzeugs oder Fahrzeugen der Fahrzeugflotte zur Verfügung gestellt. Die Qualitätsbewertung von Kartendaten ist insbesondere zur Absicherung und zur Verbesserung einer in der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Karte vorteilhaft, mittels welcher das Fahrzeug bei dem autonomen Betrieb des Fahrzeugs, insbesondere bei einem autonomen Fahren oder bei einem semiautonomen Fahren, eine Fahrtstrecke berechnet. Um bei dieser Fahrtstrecke möglichst schadlos durchzukommen, ist es von hoher Wichtigkeit, dass die Kartendaten aktuell sind, wodurch Veränderungen auf der Fahrtstrecke direkt an das Assistenzsystem weitergeleitet werden, um mögliche Fehlfunktionen auf der Fahrtstrecke zu umfahren.
Dementsprechend wird den Kartendaten ein Konfidenzwert zugeordnet, welcher dazu dienen soll, die Aktualität der Kartendaten zu bewerten. Insbesondere soll hierbei ein hoher Konfidenzwert darauf hinweisen, dass die Kartendaten aktualisiert sind und eine besonders hohe Qualität aufweisen, wobei ein niedriger Konfidenzwert auf eine veraltete Version der Kartendaten hinweist. Dementsprechend sinkt der Konfidenzwert der Kartendaten in Abhängigkeit der Zeit, da je länger die Zeit ist, in welcher keine Aktualisierung der Kartendaten stattgefunden hat, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich in dem Bereich der Kartendaten eine Veränderung zugetragen hat, welche nicht aufgenommen und somit nicht in den Kartendaten gespeichert ist. Dementsprechend nimmt der Konfidenzwert in Abhängigkeit der Zeit ab.
Die aktualisierten Kartendaten werden mittels des Assistenzsystems mit an die elektronische Recheneinrichtung übermittelten Objektbeobachtungsdaten einer Objektbeobachtung einer mit der elektronischen Recheneinrichtung gekoppelten Fahrzeugflotte verglichen und ausgewertet. Das heißt, dass die Objektbeobachtungsdaten an die elektronische Recheneinrichtung übermittelt werden mit den aktualisierten Kartendaten verglichen werden. Insbesondere sollen die Objektbeobachtungsdaten Kartendaten darstellen, welche durch eine Objektbeobachtung der weiteren Fahrzeuge der Fahrzeugflotte aktualisiert gehalten sind. Mit Objektbeobachtung ist hierbei insbesondere die Beobachtung von Objekten an einer Fahrtstrecke als auch die Fahrtstrecke selbst gemeint. Dies führt dazu, dass die aktualisierten Kartendaten des Fahrzeugs auch mit den Objektbeobachtungsdaten verglichen werden, welche von der Fahrzeugflotte kommen, wodurch eine höhere Sicherheit für befahrbare Fahrtstrecken durch die verglichenen Kartendaten bereitgestellt wird und wodurch eine bessere Qualitätsbewertung durchgeführt wird.
Bei einem vorgegebenen Grad einer Übereinstimmung der aktualisierten Kartendaten mit den Objektbeobachtungsdaten in einer mittels der Recheneinheit durchgeführten Auswertung wird der Konfidenzwert der aktualisierten Kartendaten um einen vorgegebenen Wert erhöht. Dies bedeutet, dass der Vergleich der aktualisierten Kartendaten mit den Objektbeobachtungsdaten bei einer positiven Übereinstimmung die Kartendaten mit einem hohen Konfidenzwert beurteilt. Dementsprechend sind die aktualisierten Kartendaten mit dem hohen Konfidenzwert zeitaktuell und für eine positive Qualitätsbewertung zur Verfügung gestellt. Somit ist es möglich, dass diese Fahrzeuge eine besonders aktuelle Fahrtstrecke durch das Assistenzsystem kennt und entsprechend Objekte auf der Fahrbahn als auch Änderungen der Fahrbahn als auch Umbauten und/oder Verkehr und Weiteres umfahren werden können.
Um nun Schäden am Fahrzeug möglichst zu vermindern, welche dadurch entstehen könnten, dass die Kartendaten nicht aktuell sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass nur aktualisierte Kartendaten mit einem über einen vorgegebenen Schwellenwert liegenden Konfidenzwert vom Assistenzsystem für die Navigation oder für das wenigstens teilweise autonome Fahren des Fahrzeugs angewendet wird. Dadurch wird eine Aktualisierungssicherheit bereitgestellt, an welcher sich das Assistenzsystem orientieren kann, wodurch veraltete Kartendaten nicht mehr angewendet werden oder wenigstens als solche wahrgenommen und in die Berechnung der Fahrstrecke gedeutet und eingefügt werden. Der Schwellwert wird im Assistenzsystem selbst oder bereits von der Recheneinheit ermittelt. Somit kann mittels des Schwellenwerts eine solche Fahrtstrecke als nicht ausreichend aktualisiert definiert werden, wodurch das Assistenzsystem bestimmt, dass diese Kartendaten für die Berechnung der Fahrtstrecke nicht ausreichend aktualisiert sind und eine mögliche Gefahr und Verzögerung stattfinden kann. Darauffolgend kann das Assistenzsystem verschiedene Prozesse als Reaktion einführen, beispielsweise Warnungen an Insassen des Fahrzeugs, Weiterleitungen der Informationen an dritte Knotenpunkte eines durch die Fahrzeugflotte aufgebauten Netzwerkes oder fahrzeuginterne Änderungen der Fahrweise wie beispielsweise eine Geschwindigkeitsreduzierung, das Einschalten von Licht oder Änderung der Route usw.
Insbesondere ist dies auch für alle weiteren Fahrzeuge der Fahrzeugflotte anwendbar, wodurch diese aktualisierten Kartendaten auch für eine weitere Nutzung durch jeweilige mit der Recheneinheit datentechnisch in Verbindung stehende Fahrzeuge der Fahrzeugflotte zur Verfügung gestellt werden können. Da die Fahrzeuge der gesamten Fahrzeugflotten verschiedenen Fahrtstrecken durchfahren, ist es hierbei möglich, dass sämtliche Kartendaten durchgehend aktualisiert bleiben, aber auch dass die Information untereinander ausgetauscht wird, um beispielweise sicherere Fahrstrecken neu zu berechnen. Es erfolgt eine Freigabe bezüglich der funktionalen Sicherheit (FuSa) für alle Objekte mit einem über dem zugehörigen Schwellenwert liegenden Konfidenzwert, da diese Objekte erst vor kurzem von mindestens einem Fahrzeug der Flotte gesehen und bestätigt wurden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der Recheneinrichtung mit den aktualisierten Kartendaten in Relation stehende, d.h. verknüpfte weitere Kartendaten ermittelt werden, und der dieser nicht durch Objektbeobachtung bestätigten weiteren Kartendaten zugehörige Konfidenzwert entsprechend dem Konfidenzwert der aktualisierten Kartendaten um einen vorgegebenen Wert verändert wird.
In Relation stehend ist vorliegend derart zu verstehen, dass beispielsweise ein durch die aktualisierten Kartendaten beschriebenes Objekt beispielsweise funktional, baulich oder geografisch mit dem durch die weiteren Kartendaten beschriebenen Objekt und diesen zugehörigen Attributen in Zusammenhang steht.
Ein Beispiel für eine Verknüpfung wäre eine in der Karte abgelegte Relation einer Ampel zu einer Fahrspur. Ändern sich beispielsweise die Position der Ampel und die Ampelcharakteristik, beispielsweise eine Anzahl der Lichter nicht, so ist davon auszugehen, dass sich auch eine Ampel-Fahrspur Relation nicht geändert hat, d.h. der Konfidenzwert der Ampel auf die Fahrspur angewendet werden kann. Ein weiteres Beispiel wäre eine in der Karte abgelegte Information, ob ein Fahrspurwechsel zwischen zwei benachbarten Fahrspuren erlaubt ist oder nicht. Dies wäre als eine Relation der Fahrspuren untereinander anzusehen. Sofern sich beispielsweise eine Fahrspurmarkierung von gestrichelter zu durchgezogener Linie und der Verlauf der Fahrspuren nicht ändert, ist ebenfalls davon auszugehen, dass sich die Information bezüglich der Relation nicht geändert hat. Damit wäre ein der Fahrspur zugehöriger Konfidenzwert auf ein zugehöriges Attribut des Fahrspurwechsels übertragbar. In vorteilhafter Weise wird die Relation der Kartendaten zueinander anhand in der Karte hinterlegten Verknüpfungen ermittelt. Die Relation ist des Weiteren aus der semantischen Bedeutung der den Objekten zugehörigen Kartendaten ableitbar, beispielsweise eine Abbiegeampel steht in Relation zur Abbiegespur, Straßen zur Straßenbegrenzung wie Randstein oder Fußgängerzone zu Durchfahrtsverbot.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der über den vorgegebenen Zeitraum abnehmende Konfidenzwert, d.h. der Abnahmegradient in Abhängigkeit einer Objektklasse des wenigstens einen Objekts bestimmt wird. Dies bedeutet, dass die Objekte, welche in den Kartendaten aufgenommen sind, mit einer vorgegebenen Objektklasse eingespeichert werden, so dass sämtliche Objekte voneinander differenziert behandelt werden können. Beispielsweise ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich eine Geschwindigkeitsbegrenzung einer Straße ändert, deutlich höher als beispielsweise ein Neubau eines Tunnels. Insbesondere werden hierbei Objekte, welche im Normalfall keine Bewegung vorgeben, eine besondere Objektklasse darstellen, während andere Objekte, die bewegbar sind, mit einer anderen Objektklasse versehen werden. Dadurch ergibt sich ein Unterschied der Objektklassen, wodurch bewegbare Objekte mit der vorgegebenen Objektklasse öfter beobachtet und analysiert werden müssen als welche, die nicht bewegbar sind. Als nicht bewegbare Objekte sind beispielsweise Tunnel, Ampeln und Straßenmarkierung oder weitere zu vernehmen, wobei Baustellen, Umleitungsschilder etc. als bewegbare Objekte eingestuft werden. In vorteilhafter Weise weisen damit Objekte mit einer hohen Änderungswahrscheinlichkeit einen höheren Abnahmegradienten des Konfidenzwertes als Objekt mit einer geringen Änderungswahrscheinlichkeit wie Tunnel, Flüsse, Brücken etc.
Ebenso vorteilhaft hat sich eine weitere Ausgestaltung der Erfindung erwiesen, in welcher der vorgegebene Schwellenwert in Abhängigkeit eines aktuellen Fahrzustands des Fahrzeugs bestimmt wird. So ist zum Beispiel ein Fahrzeug, welches mit einer hohen Geschwindigkeit eine Fahrtstrecke durchfährt, eher gefährdet, eine Kollision beziehungsweise einen Unfall mit einem nicht vorhergesehenen Objekt zu verursachen. Deswegen wird der Schwellenwert erhöht, um der möglichen Kollision entgegenzuwirken. Ist ein Fahrzeug jedoch in einer langsamen Fahrweise unterwegs, kann der Schwellenwert gesenkt werden, da das Fahrzeug beziehungsweise die Recheneinrichtung mehr Zeit hat, die Kartendaten neu zu gestalten beziehungsweise zu aktualisieren und ein Objekt in dessen Fahrtstrecke mit einzuberechnen. Entsprechend würde der Schwellenwert bei einem automatisierten Fahrzustand deutlich höher gewählt werden als bei einem durch ein Navigationssystem geführten manuellen Fahrzustand
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Konfidenzwert um eine vorgegebene konstante Varianz erweitert wird. Der für den Vergleich mit dem Schwellenwert relevante Konfidenzwert ist dabei zu einem Zeitpunkt t durch die untere Begrenzung des durch die Varianz aufgespannten Bereichs bestimmt. Eine wichtige Annahme ist, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gewisse durch Erfassungsfehler bewirkte Fehlerverteilung angenommen werden muss.
Dementsprechend wird ein zeitabhängiger Shift eines Führungswertes, d.h. eines Mittelwerts des durch die Varianz beschriebenen Bereichs bei konstanter Varianz angenommen. Shift bezeichnet hierbei eine systematische Änderung des Mittelwerts über einen bestimmten Zeitraum.
Ebenso ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Konfidenzwert um eine vorgegebene und in Abhängigkeit von einer Zeit zunehmende Varianz erweitert wird. Die Annahme ist hierbei ebenfalls, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gewisse zunehmende Fehlerverteilung angenommen werden muss. Dementsprechend wird eine zeitabhängige Änderung der Varianz und Unsicherheit bei auf den Startpunkt bezogenem konstanten Führungswert angenommen. Somit wird nicht davon ausgegangen, dass sich die Anzahl der Fehler verändert, sondern dass die Unsicherheit über die vorherrschende Verteilung über die Zeit lediglich steigt. Diese Variante mit einer zeitabhängigen Zunahme der Varianz kann auch mit der vorangehenden Variante eines über die Zeit abnehmenden Führungswertes kombiniert werden.
Weiterhin vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung der Erfindung ergeben, in welcher die Höhe der Varianz in Abhängigkeit einer systembedingten Güte der Objektbeobachtungsdaten bestimmt wird. Hierbei sind die verschiedenen Erfassungssysteme der jeweiligen Fahrzeuge der Flotte unterschiedlich genau, da die jeweiligen Fahrzeuge unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen. Beispielsweise liefert ein mit Lidar und Radar ausgestattetes Fahrzeug sehr viel genauere Beobachtungsdaten als ein nur mit Kamera ausgestattetes Fahrzeug. Je ungenauer die Beobachtungsdaten sind, desto höher ist für einen sicheren Betrieb die Varianz anzusetzen.
Es ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die vorgegebene konstante Varianz oder die in Abhängigkeit von einer Zeit zunehmende Varianz in Abhängigkeit von wenigstens einer Umgebungsbedingung des Fahrzeugs verändert werden. Hierbei ist die Varianz von den Umgebungsbedingungen, beispielsweise Abstand zum Objekt, Wetter, Tageszeit, Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Beobachtung abhängig. Die Umgebungsbedingungen beeinflussen maßgeblich die Güte der Objektbeobachtungsdaten, die durch Anpassung der Varianz dementsprechend Berücksichtigung finden. Bei verschiedenen Umgebungsbedingungen aufgenommene Beobachtungsdaten verschiedener Flottenfahrzeuge wird eine durch die unterschiedliche Varianz bestimmte Konfidenz durch ein geeignetes statisches Verfahren ermittelt.
Schließlich ist es in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Assistenzsystem des Fahrzeugs des vorzugsweise zumindest teilautonom fahrenden Fahrzeugs in Abhängigkeit der jeweiligen Konfidenzwerte sein Fahrverhalten anpasst. In anderen Worten wird in Abhängigkeit des jeweiligen Konfidenzwertes das Fahrverhalten des Fahrzeugs so abgeändert, dass eine mögliche Kollision oder Unfälle mit einem Objekt in der Fahrtstrecke vermieden werden. Dies gilt für alle die aktualisierten Kartendaten nutzenden Fahrzeuge der Fahrzeugflotte, wodurch die Sicherheit der Nutzer besonders erhöht wird. Da die Fahrzeuge teilautonom beziehungsweise autonom auf den Fahrtstrecken unterwegs sind, wird hier eine Sicherheitserhöhung insbesondere fahrerloser Fahrzeuge bereitgestellt. Auch bei einem durch ein Navigationssystem manuell geführten Fahrzeug wird bei einem erkannten Objekt mit einem Konfidenzwert unterhalb des Schwellenwerts wenigstens eine Navigationsanweisung des Assistenzsystems zur Umfahrung des aus den aktualisierten Kartendaten hervorgehenden erkannten Objekts an das Fahrzeug übermittelt.
In einer weiteren zusätzlichen Ausführungsform wird sofern der Konfidenzwert für ein oder mehrere Objekte innerhalb eines vorgegebenem Zeitintervalls um einen vorgegebenen Wert fällt, eine Echtweltänderung angenommen und eine Kartenaktualisierung initiiert. Ein stark abfallender Konfidenzwert deutet auf eine nachhaltige Abweichung der für die Assistenzsysteme erforderlichen Kartendaten von der realen Umwelt hin. Dementsprechend wird der Hinweis genutzt, die Kartendaten beispielsweise anhand Luftbilder oder anderer Datenquellen zu aktualisieren.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung der vorgenannten Verfahrensschritte.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:

1 ein erstes Diagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Annahme einer fehlerfreien Kartenvalidierung durch das Verfahren;
2 ein zweites Diagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Berücksichtigung einer Fehlerverteilung in der Kartenvalidierung;
3 ein drittes Diagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Berücksichtigung einer Fehlerverteilung und einer Varianz der Kartenvalidierung und
4 Funktionsschaubild zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein erstes Diagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Speicherung und zur Qualitätsbewertung von Kartendaten 10 in Abhängigkeit eines zeitlich abhängigen Konfidenzwertes 12 der Kartendaten 10. In Zusammenschau mit 4 werden bei dem Verfahren mittels einer elektronischen Recheneinrichtung 26 die Kartendaten 10 um den über eine vorgegebene Zeit t abnehmenden Konfidenzwert 12 zu aktualisierten Kartendaten 10* erweitert und gespeichert. Die aktualisierten Kartendaten 10* werden mit von der elektronischen Recheneinrichtung 26 empfangenen Objektbeobachtungsdaten 14 einer Objektbeobachtung einer mit der elektronischen Recheneinrichtung 26 gekoppelten Fahrzeugflotte 28 verglichen und ausgewertet. Der Übersichtlichkeit halber sind stellvertretend für alle Flottenfahrzeuge die Objektbeobachtungsdaten lediglich bei einem der Flottenfahrzeug mit dem Bezugszeichen 14 versehen. Bei einem vorgegebenen Grad einer Übereinstimmung der aktualisierten Kartendaten 10* mit den Objektbeobachtungsdaten 14 in einer mittels der Recheneinrichtung 26 durchgeführten Auswertung wird der Konfidenzwert 12 der aktualisierten Kartendaten 10* um einen vorgegebenen Wert verändert, d.h. erhöht oder ggfs. erniedrigt.
Weiterhin hängt der Wert des über die vorgegebene Zeit t abnehmenden Konfidenzwerts 12 von einer Objektklasse eines Objekts auf einer Fahrtstrecke des Fahrzeugs 24 ab. Ebenso werden nur Kartendaten 10 mit einer über einem vorgegebenen Schwellenwert 18 liegenden Konfidenzwert 12 für eine weitere Nutzung durch jeweilige mit der elektronische Recheneinrichtung gekoppelten Fahrzeugflotte zur Verfügung gestellt.
Ein solcher vorgegebener Schwellenwert 18 hängt von einem Fahrtzustand des Fahrzeugs 24 ab. Zudem passen alle mit der Fahrzeugflotte 28 gekoppelten Assistenzsysteme jeweiliger Fahrzeuge ihr jeweiliges Fahrverhalten in Abhängigkeit einer Höhe des jeweiligen Konfidenzwertes 12 an, wodurch insbesondere eine Umfahrung von möglichen Objekten auf der Fahrtstrecke durchgeführt wird. Bei einem unter einen Schwellenwert 18 abfallenden Konfidenzwert 12 wird beispielsweise eine Navigationsanweisung des Assistenzsystems 22 zur Umfahrung von aus den Kartendaten 10 hervorgehenden betroffenen Fahrstraßen an das Fahrzeug 24 übermittelt, da diese nicht als ausreichend zuverlässig einzustufen sind.
Die in den 1 bis 3 dargestellten Diagramme verdeutlichen die Idee einer Abnahme des Konfidenzwertes 12 von Güteindikatoren über die zeitliche Komponente beziehungsweise über die Zeit t. Zum Zeitpunkt der Erkennung von Kartenobjekten wird eine Aussage über das aktuelle Qualitätsmaß mittels geeigneter Kriterien abgeleitet. Eine Unsicherheit der Qualität in der Qualitätsauswertung nimmt mit fortschreitender Zeit t zu. Diese zeitliche Abnahme des Konfidenzwertes 12 und gegebenenfalls eine Zunahme eines zugeordneten Varianzbereichs kann ab einem gewissen Zeitpunkt t zu einer Unterschreitung eines festgelegten, mit KPI bezeichneten Schwellenwerts 18 führen, was zu einem Verlust der Vertrauenswürdigkeit/Integrität führt. Der relevante Konfidenzwert 18 leitet sich soweit vorhanden vom unteren Wert des Varianzbereichs ab.
In den 1 bis 3 werden verschiedene Modelle des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, welche mögliche zeitliche Abhängigkeit der Konfidenzwerte 12 aufzeigen.
In der 1 wird hierbei insbesondere die Differenz einer Qualitätsbestätigung (engl.) „confirmed quality“ und dem festgelegten Schwellenwert KPI dargestellt, wobei der festgelegte Schwellenwert KPI einen Puffer darstellt, welcher die Zeitdauer in Abhängigkeit von einer anzunehmenden Zerfallsrate bestimmt. Diesem Modell liegt die Annahme einer fehlerfreien Kartenvalidierung zugrunde, daher ist dem durch Kartendaten bestimmten Startwert bestimmten Führungswert 20 die Varianz σ(t) = 0 zugeordnet. Der Führungswert 20 entspricht damit gleichzeitig dem Konfidenzwert 12. Der Startwert des Führungswertes 20 ist beispielsweise ein durch Beobachtung bestätigter Kartenwert.
2 zeigt eine Annahme, in welcher die Kartenvalidierung nicht fehlerfrei verläuft und somit eine gewisse Fehlerverteilung angenommen werden muss. Das Modell beschreibt einen zeitabhängigen Shift des Mittelwerts der Verteilung bei gleichbleibender konstanten Varianz σ(t)=konstant, dies bedeutet, dass die berechnete Varianz in dem Modell durchgehend konstant bleibt und das Maß des Führungswert 20 ausgehend von einem durch Kartendaten bestimmten Startwert über die Zeit abnimmt. Der relevante Konfidenzwert 12 bestimmt sich in Abhängigkeit der Zeit t aus der unteren Begrenzung des durch die Varianz aufgespannten Bereichs. Der Startwert des Führungswertes 20 ist auch hier ein durch Beobachtung bestätigter Kartenwert, der über die Zeit abnimmt.
3 zeigt eine Annahme, in welcher die Kartenvalidierung nicht fehlerfrei verläuft und somit eine gewisse Fehlerverteilung angenommen werden muss. Dieses Modell beschreibt eine zeitabhängige Änderung einer zunehmenden Varianz σ(t) und Unsicherheit bei gleichbleibendem von einem durch Kartendaten bestimmten konstanten Führungswert 20. Die Aussage hierbei ist, dass nicht davon ausgegangen werden kann, dass sich die Anzahl der Fehler verändert, es steigt lediglich die Unsicherheit über die vorherrschende Verteilung über die Zeit t. Der relevante Konfidenzwert 12 bestimmt sich wieder in Abhängigkeit der Zeit t aus der unteren Begrenzung des durch die Varianz aufgespannten Bereichs.
Die durch die 1 bis 3 dargestellten Modelle ergeben die Vorteile, welche nun beschrieben werden: Eine Modellierung der festgelegten Schwellenwerte KPI mit einem zeitlichen Zerfall erlauben eine Schätzung der Werte zu jedem Zeitpunkt t. Ist die bestätigbare Qualität im Rahmen der Validierung und eine anzunehmende Zerfallsrate bekannt, so lässt sich die Zeitdauer Δt zwischen zwei Validierungen berechnen, unter derer die Qualität stets oberhalb der KPI-Anforderung liegt. Ist die Zeitdauer Δt zwischen zwei Validierungen gesetzt, so lässt sich die zu bestätigende Qualität zum Zeitpunkt t der Validierung berechnen, sodass die Qualität stets oberhalb der KPI-Anforderungen liegt. Ein Konfidenzindikator beziehungsweise der Konfidenzwert 12 kann von Fahrwerkssystemen beziehungsweise von Assistenzsystemen verwendet werden, um Verhalten entsprechend der möglichen Objekte auf der Fahrstrecke zu adaptieren. So haben Kartenobjekte in einer Region, die lange nicht befahren wurde, geringe Konfidenzwerte 12. Das Fahrzeug 24 kann vorsichtiger, langsamer und defensiver fahren, um potentiellen Echtweltänderungen Rechnung zu tragen. Der Konfidenzwert 12 kann genutzt werden, um Echtweltsituationen kontinuierlich auf statistischer Basis zu aktualisieren. Jede Fahrzeugobservation beziehungsweise jede Objektbeobachtung setzt den Konfidenzwert 12 um ein vorgegebenes Maß vorzugsweise sprunghaft hoch, eine Objektnichtbeobachtung oder eine Objektbeobachtung die einen unterhalb einer Schwelle liegenden Ähnlichkeitsgrad mit den Kartendaten aufweist setzt den Konfidenzwert 12 um ein vorgegebenes Maß vorzugsweise sprunghaft herunter. Dadurch werden nicht beobachtbare Objekte aus der Karte entfernt bzw. nicht verwendet.
Weiterhin kann der Konfidenzwert 12 dazu genutzt werden, um Echtweltänderungen aufzufinden. Sinkt der Konfidenzwert 12 für ein oder mehrere Objekte in einer Region innerhalb kurzer Zeit, ist die Wahrscheinlichkeit einer Echtweltänderung hoch. Mit dieser Information lassen sich gezielt Daten der betroffenen Region sammeln und der entsprechende Kartenausschnitt wird aktualisiert. Die kontinuierliche Bestätigung durch Flottenbeobachtungen generiert eine starke Konfidenz in das Kartenobjekt. Im Grenzfall weiß das Fahrzeugsystem beziehungsweise das Assistenzsystem, dass erst vor wenigen Sekunden beispielsweise ein Schild durch ein vorausfahrendes Fahrzeug bestätigt wurde. Ein solches Live-System ermöglicht eine Funktionsabsicherung und eine Freigabe für alle Objekte mit hohem Konfidenzwert 12, da die Datenintegrität, hierbei eine Aktualität und eine Korrektheit, aus Funktionssicht tatsächlich gewährt wird.
4 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Die Recheneinheit 26 ist mit dem Fahrzeug 24 und eine Fahrzeugflotte 28 über Mobilfunk verbunden. Die Recheneinheit 26 beinhaltet einen Prozessor, einen Speicherbereich und ein Telematikmodul eingerichtet zum Datenaustausch mit Telematikmodulen des Fahrzeugs 24 und der Fahrzeugflotte 28. Ursprünglich in die Karte aufgenommene Kartendaten 10 werden mit Alterung der Kartendaten in der Recheneinheit 26 über den Konfidenzwert zu aktualisierten Kartendaten 10* ergänzt. Die Kartendaten werden an das Assistenzsystem 22 der Fahrzeugs 24 als auch an die Fahrzeuge der Flotte 28 übermittelt. Die Fahrzeugflotte 26 übermittelt Objektbeobachtungsdaten an die Recheneinheit 26, wobei bei einem vorgegebenen Grad einer Übereinstimmung der aktualisierten Kartendaten 10* mit den Objektbeobachtungsdaten von einem oder mehreren Fahrzeugen der Fahrzeugflotte 28 der Konfidenzwert jeweiliger Objekte erhöht wird. Diese Kartendaten mit dem erneuerten Konfidenzwert werden für den Betrieb des Assistenzsystems 22 an das Fahrzeug 24 als auch an die Flottenfahrzeuge 28 zum Betrieb von nicht dargestellten Assistenzsystemen übermittelt.
Bezugszeichenliste

10: Kartendaten
10*: aktualisierte Kartendaten
12: Konfidenzwert
14: Objektbeobachtungsdaten
16: übermittelte Kartendaten
18: Schwellwert
20: Führungswert
t: Zeit
ς: konstante Varianz
ςt: zunehmende Varianz
KPI: festgelegter Schwellwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008053531 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Kartendaten (10) für einen Betrieb eines Assistenzsystems (22) eines Fahrzeugs (24) in einer Recheneinrichtung (26), bei welchem Objekte abbildende Kartendaten (10) mit einem zeitlich veränderlichen Konfidenzwert (12) zu aktualisierten Kartendaten (10*) ergänzt werden, und die aktualisierten Kartendaten (10*) mit von der elektronischen Recheneinrichtung (26) empfangenen Objektbeobachtungsdaten (14) einer Fahrzeugflotte (28) verglichen und ausgewertet werden, und bei einem vorgegebenen Grad einer Übereinstimmung der aktualisierten Kartendaten (10*) mit den Objektbeobachtungsdaten (14) nach einer Auswertung der Konfidenzwert (12) der aktualisierten Kartendaten (10*) verändert wird, wobei nur aktualisierte Kartendaten (10*) mit einem über einem vorgegebenen Schwellenwert (18) liegenden Konfidenzwert (12) für den Betrieb des Assistenzsystems (22) des Fahrzeugs (24) angewendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Recheneinrichtung mit den aktualisierten Kartendaten (10*) in Relation stehende weitere Kartendaten (16) ermittelt werden, und der dieser nicht durch Objektbeobachtung bestätigten weiteren Kartendaten (16) zugehörige Konfidenzwert (12) entsprechend dem Konfidenzwert der aktualisierten Kartendaten (10*) um einen vorgegebenen Wert verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Relation der Kartendaten (10*, 16) zueinander aus einer semantischen Verknüpfung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der über einen vorgegebenen Zeitraum (ΔT) abnehmende Konfidenzwert (12) in Abhängigkeit von einer Objektklasse des wenigstens einen Objekts bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Schwellenwert (18) in Abhängigkeit von einem aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs (24) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konfidenzwert (12) um eine vorgegebene konstante Varianz (σ) erweitert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Konfidenzwert (12) um eine vorgegebene und in Abhängigkeit von einer Zeit (t) zunehmende Varianz (σ(t)) erweitert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Varianz (σ(t)) in Abhängigkeit von einer systembedingten Güte der Objektbeobachtungsdaten der Flotte bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene konstante Varianz (σ) oder die in Abhängigkeit von einer Zeit (t) zunehmende Varianz (σ(t)) in Abhängigkeit von wenigstens einer Umgebungsbedingung des Fahrzeugs (24) verändert werden.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Assistenzsystem (22) des Fahrzeugs (24) des zumindest teilautonom fahrenden Fahrzeugs in Abhängigkeit der jeweiligen Konfidenzwerte (12) ein Fahrverhalten anpasst.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Objekt mit einem Konfidenzwert (12) unterhalb dem Schwellenwert (18) wenigstens eine Navigationsanweisung des Assistenzsystems (22) zur Umfahrung des Objekts an das Fahrzeug übermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sofern der Konfidenzwert (12) für ein oder mehrere Objekte innerhalb einem vorgegebenem Zeitintervall um einen vorgegebenen Wert fällt, eine Echtweltänderung angenommen und eine Kartenaktualisierung initiiert wird.
Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.