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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Validierung einer Sensor-basierten, insbesondere einer Kamera-basierten, Entfernungsmessung in einem Fahrzeug.
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Ein Fahrzeug weist ein oder mehrere Umfeldsensoren (insbesondere ein oder mehrere Kameras) auf, die eingerichtet sind, Umfelddaten in Bezug auf ein (in Fahrtrichtung vorausliegendes) Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen. Auf Basis der Umfelddaten kann eine vorausliegende Signalisierungseinheit (z.B. ein Verkehrszeichen oder eine Ampel) detektiert werden. Ferner kann auf Basis der Umfelddaten die Entfernung der detektierten Signalisierungseinheit von dem Fahrzeug gemessen werden. Das Fahrzeug kann dann in Abhängigkeit von der gemessenen Entfernung der detektierten Signalisierungseinheit betrieben werden, z.B. um eine automatische Bremsung an der Haltelinie der detektierten Signalisierungseinheit zu bewirken.
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Die Entfernungsmessung auf Basis von Umfelddaten, insbesondere auf Basis der Kameradaten einer Mono-Kamera, kann mit Messfehlern behaftet sein, was zu Beeinträchtigungen einer auf Basis der Entfernungsmessung betriebenen Fahrfunktion führen kann.
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DE 10 2004 010 197 A1 beschreibt ein Verfahren zur Funktionskontrolle einer Positionsermittlungs- oder Umgebungserfassungseinrichtung eines Fahrzeugs.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die Güte einer Entfernungsmessung in effizienter und zuverlässiger Weise zu überprüfen, insbesondere um basierend darauf die Qualität einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung (bzw. eine Steuereinheit) zur Überprüfung von Entfernungs-Messwerten in Bezug auf die Entfernung eines (Kraft-) Fahrzeugs zu einem Objekt während eines Annäherungsvorgangs des Fahrzeugs zu dem Objekt beschrieben. Das Objekt kann eine Signalisierungseinheit, insbesondere eine Lichtsignalanlage (etwa eine Ampel) oder ein Verkehrszeichen (z.B. ein Stopp-Schild) sein.
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Die Vorrichtung ist eingerichtet, an zwei aufeinanderfolgenden Wegpunkten auf einer Fahrbahn zu dem Objekt jeweils auf Basis von Umfelddaten von ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs einen Entfernungs-Messwert zu ermitteln. Die ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs können (ggf. nur und/oder ggf. genau) eine Kamera, insbesondere eine Mono-Kamera, umfassen. Die Umfelddaten können (ggf. nur) ein oder mehrere Kamerabilder umfassen, die von der (ggf. einzelnen) Kamera des Fahrzeugs erfasst wurden. Insbesondere bei Ermittlung von Entfernungs-Messwerten allein auf Basis der Kamerabilder einer einzelnen Mono-Kamera können die Entfernungs-Messwerte relativ hohe Messfehler aufweisen.
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Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, auf Basis von Bewegungsdaten von ein oder mehreren Bewegungssensoren des Fahrzeugs eine Odometrie-basierte Wegstrecke zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Wegpunkten zu ermitteln. Die ein oder mehreren Bewegungssensoren des Fahrzeugs können einen Raddrehzahlsensor und/oder einen Geschwindigkeitssensor des Fahrzeugs umfassen. Dabei können die Bewegungsdaten die Bewegung des Fahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung anzeigen (z.B. entlang des x-Achse und/oder der y-Achse des Fahrzeugs). Dabei können die Position des Fahrzeugs auf der x/y-Ebene und/oder die Rotation des Fahrzeugs um die z-Achse (d.h. um die Höhenachse) berücksichtigt werden. So kann in präziser Weise die Wegstrecke des Fahrzeugs 100 ermittelt werden, die das Fahrzeug innerhalb der x/y-Ebene zurückgelegt hat. Insbesondere können so in präziser Weise Krümmungen der Wegstrecke berücksichtigt werden.
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Des Weiteren ist die Vorrichtung eingerichtet, auf Basis der Odometrie-basierten Wegstrecke einen Wert eines Gütemaßes in Bezug auf die Güte, insbesondere in Bezug auf die Genauigkeit, der Entfernungs-Messwerte zu ermitteln. Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, eine Änderung der Entfernungs-Messwerte an den zwei aufeinanderfolgenden Wegpunkten zu ermitteln. Beispielsweise kann die Differenz zwischen den beiden Entfernungs-Messwerten ermittelt werden. Der Wert des Gütemaßes kann dann mit besonders hoher Genauigkeit (auch) in Abhängigkeit von der Änderung, insbesondere in Abhängigkeit von der Differenz, der Entfernungs-Messwerte, z.B. in Abhängigkeit von einem Vergleich der Änderung der Entfernungs-Messwerte mit der Odometrie-basierten Wegstrecke, ermittelt werden.
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Es können somit Odometriedaten berücksichtigt werden, um die Güte, insbesondere die Genauigkeit, von (Kamera-basierten) Entfernungs-Messwerten zu überprüfen. So kann eine effiziente und zuverlässige Validierung von Entfernungs-Messwerten ermöglicht werden.
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Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, das Fahrzeug, insbesondere eine Funktion des Fahrzeugs, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Gütemaßes zu betreiben. Dabei kann in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Gütemaßes entschieden werden, ob die Entfernungs-Messwerte bei dem Betrieb des Fahrzeugs, insbesondere bei dem Betrieb der Funktion des Fahrzeugs, berücksichtigt werden oder nicht.
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Die Vorrichtung kann z.B. eingerichtet sein, eine Fahrfunktion zur zumindest teilweise automatisierten Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs (z.B., einen Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregler und/oder eine Notbremsfunktion) in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Gütemaßes zu betreiben. Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Gütemaßes eine automatisierte Bremsung des Fahrzeugs an dem Objekt (z.B. an einer roten Ampel) zu bewirken (wenn das Gütemaß eine ausreichend hohe Güte der Entfernungs-Messwerte anzeigt) oder zu unterbinden (wenn das Gütemaß eine unzureichende Güte der Entfernungs-Messwerte anzeigt). So kann ein besonders zuverlässiger Betrieb einer Fahrfunktion ermöglicht werden.
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xn-1 kann der Entfernungs-Messwert an dem Wegpunkt n - 1, und xn kann der Entfernungs-Messwert an dem Wegpunkt n sein, der dem Wegpunkt n - 1 während des Annäherungsvorgangs (direkt und/oder unmittelbar) nachfolgt. Δn-1,n kann die Odometrie-basierte Wegstrecke zwischen den Wegpunkten n - 1 und n sein.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, eine Messwert-Änderung xn_1,n = (xn-1 - xn) zu ermitteln, und die Messwert-Änderung xn_1,n mit der Odometrie-basierten Wegstrecke Δn-1,n zu vergleichen. Der Wert des Gütemaßes kann dann in besonders präziser Weise in Abhängigkeit von dem Vergleich ermittelt, insbesondere (iterativ) angepasst, werden.
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Die Vorrichtung kann z.B. eingerichtet sein, die Differenz dn-1,n zwischen der Messwert-Änderung xn_1,n und der Odometrie-basierten Wegstrecke Δn-1,n zu ermitteln. Die Differenz dn-1,n (insbesondere der Betrag der Differenz) kann dann mit einem Differenz-Schwellenwert verglichen werden, und der Wert des Gütemaßes kann in Abhängigkeit von dem Vergleich mit dem Differenz-Schwellenwert ermittelt, insbesondere erhöht oder reduziert, werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den Wert des Gütemaßes zu erhöhen, wenn die Differenz dn-1,n betraglich kleiner als der Differenz-Schwellenwert ist, und/oder den Wert des Gütemaßes zu reduzieren, wenn die Differenz dn-1,n betraglich größer als der Differenz-Schwellenwert ist. In einem solchen Fall zeigt ein hoher Wert des Gütemaßes eine hohe Güte, insbesondere eine hohe Genauigkeit, der Entfernungs-Messwerte an, und ein niedriger Wert des Gütemaßes zeigt eine niedrige Güte der Entfernungs-Messwerte an. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bedeutung des Wertes des Gütemaßes genau umgekehrt sein kann. Die (iterative) Anpassung des Wertes des Gütemaßes und/oder die Auswertung des Wertes des Gütemaßes erfolgt dann in entsprechend umgekehrter Weise.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, den Wert des Gütemaßes umso stärker zu verändern (d.h. um einen umso höheren Anpassungswert zu verändern), insbesondere zu erhöhen, je weniger die Messwert-Änderung xn_1,n betraglich von der Odometrie-basierten Wegstrecke Δn-1,n abweicht. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den Wert des Gütemaßes umso stärker zu verändern (d.h. um einen umso höheren Anpassungswert zu verändern), insbesondere zu reduzieren, je mehr die Messwert-Änderung xn_1,n betraglich von der Odometrie-basierten Wegstrecke Δn-1,n abweicht. So kann ein besonders präziser Indikator für die Genauigkeit der Entfernungs-Messwerte bereitgestellt werden.
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Wie bereits oben dargelegt, kann der Wert des Gütemaßes während eines Annäherungsvorgangs iterativ angepasst werden. Dabei kann der Wert des Gütemaßes zu Beginn des Annäherungsvorgangs mit einem Initialwert initialisiert werden, und dann iterativ während des Annäherungsvorgangs angepasst werden. Insbesondere kann die Vorrichtung eingerichtet sein, an einer Sequenz von aufeinanderfolgenden Wegpunkten n (für n > 1) während des Annäherungsvorgangs, einen Entfernungs-Messwert an dem jeweiligen Wegpunkt n zu ermitteln (auf Basis der Umfelddaten für den j eweiligen Wegpunkt n). Ferner kann eine Messwert-Änderung xn_1,n zu dem Entfernungs-Messwert an dem j eweils (direkt) vorhergehenden Wegpunkt n - 1 ermittelt werden.
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Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, eine Odometrie-basierte Wegstrecke Δn-1,n zwischen den jeweils aufeinanderfolgenden Wegpunkten n, n - 1 zu ermitteln (auf Basis der jeweils relevanten Bewegungsdaten der ein oder mehreren Bewegungssensoren). Die jeweilige Messwert-Änderung xn_1,n kann dann mit der jeweiligen Odometrie-basierten Wegstrecke Δn-1,n verglichen werden, und der Wert des Gütemaßes kann in Abhängigkeit von dem j eweiligen Vergleich iterativ (jeweils um einen Anpassungswert) angepasst, insbesondere erhöht oder reduziert, werden. So kann die Güte der Entfernungs-Messwerte während eines Annäherungsvorgangs in besonders präziser Weise bewertet werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, ein oder mehrere weitere Messgrößen bei der Ermittlung des Wertes des Gütemaßes zu berücksichtigten. Beispielhafte Messgrößen sind,
- • die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs;
- • die Zeitdauer zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Mess- und/oder Wegpunkten n, n + 1; und/oder
- • der (Absolut-) Wert der Entfernung des Fahrzeugs von dem Objekt.
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Durch die Berücksichtigung von ein oder mehreren weiteren Messgrößen kann die Genauigkeit des ermittelten Wertes des Gütemaßes weiter erhöht werden.
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Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, im Rahmen der iterativen Anpassung des Wertes des Gütemaßes einen Gewichtungswert zu ermitteln, mit dem der jeweilige Anpassungswert zur Anpassung des Wertes des Gütemaßes gewichtet (z.B. multipliziert) werden kann. Der Gewichtungswert kann dabei von ein oder mehreren der o.g. Messgrößen abhängen. Beispielsweise kann der Gewichtungswert mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit reduziert, mit zunehmender Zeitdauer zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Mess- und/oder Wegpunkten erhöht und/oder mit abnehmendem (Absolut-) Wert der Entfernung des Fahrzeugs von dem Objekt erhöht werden. So kann die Genauigkeit des ermittelten Wertes des Gütemaßes in besonders effektiver Weise erhöht werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet ist, an der Sequenz von aufeinanderfolgenden Wegpunkten während des Annäherungsvorgangs, den Wert des Gütemaßes iterativ anzupassen, und dabei den Wert des Gütemaßes auf einen Wertebereich zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert zu begrenzen. Durch eine derartige Wertebegrenzung des Gütemaßes kann bewirkt werden, dass das Gütemaß während eines Annäherungsvorgangs zeitnah auf eine Änderung der Güte der Entfernungs-Messwerte reagiert, sodass eine derartige Güteänderung zeitnah detektiert werden kann.
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Die Vorrichtung ist eingerichtet, an einer Sequenz von aufeinanderfolgenden Wegpunkten während des Annäherungsvorgangs zu dem detektierten Objekt, den Wert des Gütemaßes an dem jeweiligen Wegpunkt ausgehend von dem Wert des Gütemaßes an dem (direkt und/oder unmittelbar) vorhergehenden Wegpunkt anzupassen, insbesondere zu erhöhen oder zu reduzieren. Der Wert des Gütemaßes an dem jeweiligen Wegpunkt wird mit zumindest einem Schwellenwert verglichen, und es wird in Abhängigkeit von dem Vergleich bestimmt, ob der Entfernungs-Messwert an dem jeweiligen Wegpunkt eine ausreichend hohe Güte für eine Verwendung bei dem Betrieb der Funktion des Fahrzeugs aufweist oder nicht.
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Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, den Wert des Gütemaßes an dem jeweiligen Wegpunkt mit einem oberen Schwellenwert zu vergleichen. Es kann dann bestimmt werden, dass der Entfernungs-Messwert an dem jeweiligen Wegpunkt eine ausreichend hohe Güte aufweist (und somit beim Betrieb der Funktion des Fahrzeugs berücksichtigt werden kann), wenn der Wert des Gütemaßes gleich wie oder größer als der obere Schwellenwert ist.
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Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, zu bestimmen, dass der Entfernungs-Messwert an ein oder mehreren nachfolgenden Wegpunkten jeweils eine ausreichend hohe Güte aufweist, solange der Wert des Gütemaßes größer als ein unterer Schwellenwert ist, wobei der untere Schwellenwert kleiner als der obere Schwellenwert ist. Nach Erreichen oder Unterschreiten des unteren Schwellenwertes kann dann die Güte der Entfernungs-Messwerte als unzureichend klassifiziert werden (solange der Wert des Gütemaßes nicht (erneut) den oberen Schwellenwert erreicht oder überschreitet).
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Durch einen Schwellwert-Vergleich des ermittelten Wertes des Gütemaßes kann die Güte der Entfernungs-Messwerte in besonders präziser und robuster Weise klassifiziert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Überprüfung von Entfernungs-Messwerten in Bezug auf die Entfernung eines (Kraft-) Fahrzeugs zu einem Objekt während eines Annäherungsvorgangs des Fahrzeugs zu dem Objekt beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln, an zwei aufeinanderfolgenden Wegpunkten auf einer Fahrbahn zu dem Objekt, jeweils eines Entfernungs-Messwertes auf Basis von Umfelddaten von ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs. Dabei kann das Objekt auf Basis der Umfelddaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren detektiert worden sein. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Ermitteln, auf Basis von Bewegungsdaten von ein oder mehreren Bewegungssensoren des Fahrzeugs, einer Odometrie-basierten Wegstrecke zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Wegpunkten, sowie das Ermitteln, auf Basis der Odometrie-basierten Wegstrecke, eines Wertes eines Gütemaßes in Bezug auf die Güte der Entfernungs-Messwerte. Die Entfernungs-Messwerte können dann auf Basis des Wertes des Gütemaßes überprüft werden. Ferner kann das Verfahren umfassen, das Betreiben des Fahrzeugs, insbesondere einer Funktion des Fahrzeugs, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Gütemaßes.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
- 2 eine beispielhafte Fahrsituation, bei der ein Fahrzeug auf eine Signalisierungseinheit zufährt;
- 3a beispielhafte Entfernungs-Messwerte bei Annäherung an ein Objekt;
- 3b ein beispielhaftes Gütemaß und damit assoziierte Grenz- und/oder Schwellwerte;
- 3c eine beispielhafte Veränderung des Wertes des Gütemaßes bei einem Annäherungsvorgang an ein Objekt; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Validierung einer Entfernungsmessung.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und zuverlässigen Überprüfung der Güte einer Sensor-basierten Entfernungsmessung, insbesondere um basierend darauf die Güte einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs zu erhöhen. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100, das ein oder mehrere Umfeldsensoren 102 (z.B. eine Kamera, einen Lidarsensor, einen Radarsensor, einen Ultraschallsensor) umfassen, die eingerichtet sind, Umfelddaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Eine (Steuer-) Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 102 ein in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 100 angeordnetes Objekt (insbesondere eine Signalisierungseinheit) zu erkennen.
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Ferner kann auf Basis der Umfelddaten ein Entfernungs-Messwert in Bezug auf die Entfernung des Objekts von dem Fahrzeug 100 (oder in Bezug auf die Entfernung des Fahrzeugs 100 von dem Objekt) ermittelt werden. Beispielsweise kann auf Basis eines von einer Kamera erfassten Bildes eine Signalisierungseinheit (z.B. eine Ampel oder ein Verkehrszeichen) erkannt werden. Ferner kann, unter der Annahme einer typischen, tatsächlichen, Größe der Signalisierungseinheit, auf Basis des Bildes, insbesondere auf Basis der Größe der Signalisierungseinheit in dem Bild, ein Entfernungs-Messwert ermittelt werden.
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Das Fahrzeug 100 kann ferner ein oder mehrere Längs- und/oder Querführungsaktoren 103 (z.B. einen Antriebsmotor, eine Bremsvorrichtung und/oder eine Lenkvorrichtung) umfassen. Die (Steuer-) Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, die ein oder mehreren Aktoren 103 in Abhängigkeit von dem detektierten Objekt und/oder in Abhängigkeit von dem ermittelten Entfernungs-Messwert anzusteuern, um eine Fahrfunktion, insbesondere eine Fahrerassistenzfunktion, des Fahrzeugs 100 bereitzustellen. Beispielsweise kann auf Basis des Entfernungs-Messwertes eine automatisierte Verzögerung des Fahrzeugs 100 bewirkt werden, sodass das Fahrzeug 100 vor Erreichen des Objektes oder an dem Objekt zum Stillstand kommt.
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2 zeigt eine beispielhafte Fahrsituation, bei der das Fahrzeug 100 auf einer Fahrbahn 201 auf eine Signalisierungseinheit 200 (allgemein auf ein Objekt) zufährt. Das Fahrzeug 100 weist eine Entfernung und/oder einen bestimmten Abstand 202 zu der Signalisierungseinheit 200 auf, die bzw. der sich bei dem Annäherungsvorgang des Fahrzeugs 100 nach-und-nach reduziert.
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Die Güte von Entfernungs-Messwerten, die auf Basis der Umfelddaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 102 ermittelt werden, kann insbesondere bei relativ kleinen Objekten, wie z.B. bei Signalisierungseinheiten, beeinträchtigt sein. Dies kann zu einer Beeinträchtigung einer Fahrfunktion des Fahrzeugs 100 führen, bei der die Entfernungs-Messwerte verwendet werden.
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Das Fahrzeug 100 kann ein oder mehrere Bewegungssensoren 104 umfassen, die eingerichtet sind, Bewegungsdaten in Bezug auf die Bewegung des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Beispielhafte Bewegungssensoren 104 sind eine inertiale Messeinheit, ein Beschleunigungssensor, ein Raddrehzahlsensor, ein Geschwindigkeitssensor. Die (Steuer-) Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, auf Basis der Bewegungsdaten der ein oder mehreren Bewegungssensoren 104 die Wegstrecke zu ermitteln, die das Fahrzeug 100 bei Annäherung an eine Signalisierungseinheit 200 zurücklegt. Die auf Basis der Bewegungsdaten ermittelte Wegstrecke kann als Odometrie-basierte Wegstrecke bezeichnet werden, weil Methoden der Odometrie (insbesondere unter Verwendung von Raddrehzahlmessungen) verwendet werden können, um die Wegstrecke zu ermitteln. Dabei kann insbesondere die von dem Fahrzeug 100 zurückgelegte Wegstrecke zwischen aufeinanderfolgenden Messpunkten von Entfernungs-Messwerten ermittelt werden.
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Bei Annäherung an eine Signalisierungseinheit 200 können von der Vorrichtung 101 wiederholt an aufeinanderfolgenden Mess- bzw. Wegpunkten auf Basis der Umfelddaten Entfernungs-Messwerte ermittelt werden. Dies ist beispielhaft in 3a dargestellt. Insbesondere veranschaulicht 3a die zeitliche Entwicklung der (tatsächlichen) Entfernung 202 des Fahrzeugs 100 von der Signalisierungseinheit 200 bei einem Annäherungsvorgang des Fahrzeugs 100. Die gepunktete Gerade zeigt dabei an, wie sich die tatsächliche Entfernung 202 mit zunehmender Weckstrecke 301, die das Fahrzeug 100 zurücklegt, sinkt (dabei wurde in 3a für die Weckstrecke 301 ein anderer (größerer) Maßstab gewählt als für die Entfernung 202).
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Während des Annäherungsvorgangs kann wiederholt, an einer Sequenz von aufeinanderfolgenden Weg- und/oder Messpunkten 303, ein Entfernungs-Messwert 302 ermittelt werden. Der Entfernungs-Messwert 302 für einen Wegpunkt 303 weicht dabei typischerweise (zumindest minimal, etwa aufgrund von Messrauschen) von der tatsächlichen Entfernung 202 ab.
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Die zwischen zwei Wegpunkten 303 zurückgelegte Wegstrecke kann auf Basis der Bewegungsdaten der ein oder mehreren Bewegungssensoren 104 ermittelt werden. Insbesondere kann für die Wegstrecke zwischen zwei Wegpunkten 303 eine Odometrie-basierte Wegstrecke 304 ermittelt werden. Dabei kann die Wegstrecke zwischen zwei Wegpunkten 303 variieren, z.B. aufgrund von Geschwindigkeitsänderungen des Fahrzeugs 100 (wenn die Messwerte 302 mit einer festen Messfrequenz erfasst werden).
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Die bei einem Annäherungsvorgang ermittelten Odometrie-basierten Wegstrecken 304 können dazu verwendet werden, die Güte der ermittelten Entfernungs-Messwerte 302 zu überprüfen. Zu diesem Zweck kann während des Annäherungsvorgangs in iterativer Weise der Wert eines Gütemaßes aktualisiert werden, wobei der Wert des Gütemaßes die Güte des Entfernungs-Messwertes 302 (an dem jeweiligen Wegpunkt 303) anzeigt.
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Wie beispielhaft in 3b dargestellt, kann das Gütemaß 310 Werte auf einer linearen Skala annehmen, insbesondere Werte zwischen einem Minimalwert 312 (z.B. 0) und einem Maximalwert 311 (z.B. 10). Ferner können ein oder mehrere Schwellenwerte 313, 314 definiert werden, mit denen der Wert des Gütemaßes 310 verglichen werden kann, um zu entscheiden, ob die Entfernungs-Messwerte 302 eine ausreichend hohe Güte (zur Verwendung in einer Fahrfunktion) aufweisen oder nicht. Es können z.B. ein oberer Schwellenwert 313 und ein unterer Schwellenwert 314 definiert werden. Die Entfernungs-Messwerte 302 können als ausreichend genau klassifiziert werden, wenn der Wert des Gütemaßes 310 gleich wie oder größer als der oberer Schwellenwert 313 ist. Andererseits können die Entfernungs-Messwerte 302 als unzureichend klassifiziert werden, wenn der Wert des Gütemaßes 310 gleich wie oder kleiner als der untere Schwellenwert 314 ist.
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Wenn eine Signalisierungseinheit 200 detektiert wird und an einem ersten Wegpunkt 303 ein erster Entfernungs-Messwert 302 ermittelt wird, kann das Gütemaß 310 mit einem Initialwert (z.B. mittig zwischen dem Minimalwert 312 und dem Maximalwert 311) initialisiert werden. Es können dann bei Annäherung an die Signalisierungseinheit 200, wie beispielhaft in den 3a und 3c dargestellt, sequentiell an einzelnen Wegpunkten 303 aktuelle Entfernungs-Messwerte 302 ermittelt werden.
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Der Entfernungs-Messwert 302 für eine Wegpunkt n 303 kann als xn bezeichnet werden, und die Odometrie-basierte Wegstrecke 304 zwischen den Wegpunkten n - 1 und n kann als Δn-1,n bezeichnet werden. Es kann dann an einem Wegpunkt n 303 die Differenz bzw. Änderung der direkt aufeinanderfolgenden Entfernungs-Messwerte 302 xn_1,n = (xn-1 - xn) mit der Odometrie-basierte Wegstrecke 304 Δn-1,n zwischen diesen beiden Wegpunkten 303 verglichen werden. Insbesondere kann die Differenz dn-1,n = xn-1,n - Δn-1,n zwischen der Messwert-Änderung und der Odometrie-basierten Wegstrecke 304 Δn-1,n ermittelt werden. Wenn die Differenz dn-1,n betraglich kleiner als ein bestimmter Differenz-Schwellenwert ist, so kann der Wert des Gütemaßes 310 erhöht werden (um eine höhere Güte des Entfernungs-Messwertes xn 302 anzuzeigen). Andererseits, wenn die Differenz dn-1,n betraglich größer als ein bestimmter Differenz-Schwellenwert ist, so kann der Wert des Gütemaßes 310 reduziert werden (um eine reduzierte Güte des Entfernungs-Messwertes xn 302 anzuzeigen).
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Wie bereits weiter oben dargelegt, kann die Skale der Werte des Gütemaßes 310 in einem alternativen Beispiel umgedreht sein, sodass ein relativ niedriger Wert des Gütemaßes 310 eine relativ hohe Güte und/oder ein relativ hoher Wert des Gütemaßes 310 eine relativ niedrige Güte anzeigt. In diesem Fall kann der Wert des Gütemaßes 310 reduziert werden (um eine höhere Güte des Entfernungs-Messwertes xn 302 anzuzeigen), wenn die Differenz dn-1,n betraglich kleiner als ein bestimmter Differenz-Schwellenwert ist. Andererseits, wenn die Differenz dn-1,n betraglich größer als ein bestimmter Differenz-Schwellenwert ist, so kann der Wert des Gütemaßes 310 erhöht werden (um eine reduzierte Güte des Entfernungs-Messwertes xn 302 anzuzeigen).
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Ggf. kann das Ausmaß der Anpassung des Wertes des Gütemaßes 310 von dem Betragswert der Differenz dn-1,n abhängig sein. Der Wert des Gütemaßes 310 kann umso stärker erhöht (oder alternativ reduziert) werden, je kleiner der Betragswert der Differenz dn-1,n ist. Andererseits kann ggf. der Wert des Gütemaßes 310 umso stärker reduziert (oder alternativ erhöht) werden, je größer der Betragswert der Differenz dn-1,n ist. Sobald der Wert des Gütemaßes 310 den Maximalwert 311 erreicht kann ggf. eine weitere Erhöhung des Wertes des Gütemaßes 310 unterbunden werden. In entsprechender Weise kann eine weitere Reduzierung des Wertes des Gütemaßes 310 unterhalb des Minimalwertes 312 unterbunden werden.
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3c veranschaulicht, wie iterativ während des Annäherungsvorgangs aus 3a der Wert des Gütemaßes 310 angepasst wird (jeweils an einem Weg- bzw. Messpunkt 303). Ferner kann an jedem einzelnen Wegpunkt 303 der Wert des Gütemaßes 310 mit den Schwellenwerten 313, 314 verglichen werden. Wenn an einem Wegpunkt 303 der Wert des Gütemaßes 310 den oberen Schwellenwert 313 erreicht oder überschreitet, so kann bestimmt werden, dass die auf Basis der Umfelddaten ermittelten Entfernungs-Messwerte 302 eine ausreichend hohe Güte aufweisen (und somit im Rahmen einer Fahrfunktion verwendet werden können). Diese Klassifizierung kann im weiteren Verlauf des Annäherungsvorgangs beibehalten bleiben, bis der Wert des Gütemaßes 310 den unteren Schwellenwert 314 erreicht oder unterschreitet. Es kann dann bestimmt werden, dass die Güte der Entfernungs-Messwerte 302 unzureichend ist. Diese Klassifizierung kann im weiteren Verlauf des Annäherungsvorgangs beibehalten bleiben, bis der Wert des Gütemaßes 310 (ggf. wieder) den oberen Schwellenwert 413 erreicht oder überschreitet.
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Wie eingangs dargelegt, kann es insbesondere bei der Verwendung von optischen Sensoren (Kameras) 102, die nicht stereoskopisch ausgelegt sind, bei der Positionierung von Objekten im dreidimensionalen Raum zu Unsicherheiten bezüglich der ermittelten Entfernung kommen. Dabei können insbesondere Objekte 200 mit einer relativ kleinen Stirnfläche, z.B. Ampeln, hinsichtlich der Positionierung mit relativ starken Messfehlern behaftet sein. Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es, einen derartigen Messfehler frühzeitig zu erkennen.
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Die Entfernung eines Objektes 200 kann auf Basis der Kameradaten einer 1-Linsen-Kamera 102 durch eine Entfernungsschätzung anhand der Größe des Objektes 200 gemessen werden. Dabei kann im zeitlichen Verlauf (während eines Annäherungsvorgangs) ein Kalman-Filter verwendet werden, um iterativ Entfernungs-Messwerte 302 bereitzustellen.
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Wie in diesem Dokument beschrieben, kann auf Grundlage des Abgleichs der Abstandsmessungen 302 eines Objekts 200 mit Odometrie-Erwartungen 304 an den zeitlichen Verlauf (und gegebenenfalls anderer Attribute) des Abstandsmessungen 302 ein Score 310, d.h. ein Gütemaß, errechnet werden. Dieser Score 310 kann dazu benutzt werden, die Vertrauenswürdigkeit der Entfernungs- bzw. Abstandsmessungen 302 zu bewerten.
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Die Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, bei einem Annäherungsvorgang auf eine Lichtsignalanlage 200 zu überprüfen, ob die Entfernungs-Messwerte 302 eine ausreichend hohe Güte aufweisen oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Entfernungs-Messwerte 302 eine ausreichend hohe Güte aufweisen, so kann ggf. eine automatische Bremsung an der Lichtsignalanlage 200 bewirkt werden. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Entfernungs-Messwerte 302 keine ausreichend hohe Güte aufweisen, so kann ggf. eine automatische Bremsung an der Lichtsignalanlage 200 unterbunden werden, was dem Fahrer über die Benutzerschnittstelle des Fahrzeugs 100 mitgeteilt werden kann. So kann die Zuverlässigkeit einer Fahrfunktion zum zumindest teilweise automatisierten Fahren erhöht werden.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften (ggf. Computerimplementierten) Verfahrens 400 zur Überprüfung von Entfernungs-Messwerten 302 in Bezug auf die Entfernung 202 eines Fahrzeugs 100 zu einem Objekt 200 (insbesondere zu einer Signalisierungseinheit, etwa zu einer Lichtsignalanlage oder zu einem Verkehrszeichen) während eines Annäherungsvorgangs des Fahrzeugs 100 zu dem Objekt 200. Das Objekt 200 kann auf Basis der Umfelddaten von ein oder mehreren Umfeldsensoren 102 des Fahrzeugs 100 detektiert worden sein.
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Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401 an zwei aufeinanderfolgenden Wegpunkten 303 auf einer Fahrbahn 201 zu dem Objekt 200 jeweils eines Entfernungs-Messwertes 302 auf Basis der Umfelddaten (insbesondere ggf. allein auf Basis von Kameradaten) von ein oder mehreren Umfeldsensoren 102 (insbesondere von (genau) einer Kamera) des Fahrzeugs 100.
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Das Verfahren 400 umfasst ferner das Ermitteln 402, auf Basis von Bewegungsdaten von ein oder mehreren Bewegungssensoren 104 (insbesondere auf Basis der Drehzahldaten eines Raddrehzahlsensors) des Fahrzeugs 100, einer Odometrie-basierten Wegstrecke 304 zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Wegpunkten 303.
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Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Ermitteln 403, auf Basis der Odometrie-basierten Wegstrecke 304, eines Wertes eines Gütemaßes 310 in Bezug auf die Güte der Entfernungs-Messwerte 302. Das Fahrzeug 100, insbesondere eine Funktion des Fahrzeugs 100, kann dann in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert des Gütemaßes 310 betrieben werden (Schritt 404). So kann die Qualität der Funktion des Fahrzeugs 100 erhöht werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.