DE102022127989A1

DE102022127989A1 - Verfahren zum Betreiben einer Detektionsvorrichtung mit Störungsbehandlung unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks

Info

Publication number: DE102022127989A1
Application number: DE102022127989.8A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Gotzig; Paul-David Rostocki; Mohamed-Elamir Mohamed
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2024-04-25
Also published as: WO2024088816A1

Abstract

Es werden ein Verfahren (44) zum Betreiben einer Detektionsvorrichtung, insbesondere einer Detektionsvorrichtung (14) für ein Fahrzeug (10), eine Detektionsvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem und ein Fahrzeug beschrieben. Bei dem Verfahren (44) wird mit der Detektionsvorrichtung wenigstens ein elektromagnetischer Strahl (26) in einen Überwachungsbereich der Detektionsvorrichtung gesendet. Mit der Detektionsvorrichtung wird wenigstens ein aus dem Überwachungsbereich kommender elektromagnetischer Strahl empfangen und in wenigstens eine Erfassungsgröße (40) umgewandelt, die mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung verarbeitbar ist. Auf Basis wenigstens einer Erfassungsgröße (40) wird wenigstens eine Störungsbehandlung unter Verwendung wenigstens eines künstlichen neuronalen Netzwerks (CNN) durchgeführt. Bei der wenigstens einen Störungsbehandlung wird wenigstens eine Störungsanalyse (46) durchgeführt, bei der die wenigstens eine Erfassungsgröße (40) mit wenigstens einem künstlichen neuronalen Netzwerk (CNN) auf bekannte Störmuster (52) von Störgrößen untersucht wird. Bei Erkennung wenigstens eines bekannten Störmusters (52) wird die wenigstens eine Erfassungsgröße (40) um Störgrößen, welche zu dem wenigstens einen erkannten Störmuster (52) gehören, bereinigt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Detektionsvorrichtung, insbesondere einer Detektionsvorrichtung für ein Fahrzeug, bei dem
mit der Detektionsvorrichtung wenigstens ein elektromagnetischer Strahl in einen Überwachungsbereich der Detektionsvorrichtung gesendet wird,
mit der Detektionsvorrichtung wenigstens ein aus dem Überwachungsbereich kommender elektromagnetischer Strahl empfangen und in wenigstens eine Erfassungsgröße umgewandelt wird, die mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung verarbeitbar ist,
auf Basis wenigstens einer Erfassungsgröße wenigstens eine Störungsbehandlung unter Verwendung wenigstens eines künstlichen neuronalen Netzwerks durchgeführt wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Detektionsvorrichtung, insbesondere eine Detektionsvorrichtung für ein Fahrzeug,
mit wenigstens einer Sendeeinrichtung zum Senden von elektromagnetischen Strahlen in einen Überwachungsbereich der Detektionsvorrichtung,
mit wenigstens einem Mittel zum empfangen von aus dem Überwachungsbereich kommenden elektromagnetischen Strahlen und zur Ermittlung von Erfassungsgrößen aus empfangenen elektromagnetischen Strahlen,
mit wenigstens einem Mittel zur Durchführung von Störungsbehandlungen auf Basis von Erfassungsgrößen, wobei das wenigstens eine Mittel wenigstens ein künstliches neuronales Netzwerk aufweist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem, insbesondere Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung, wobei die wenigstens Detektionsvorrichtung aufweist
wenigstens eine Sendeeinrichtung zum Senden von elektromagnetischen Strahlen in einen Überwachungsbereich der wenigstens einen Detektionsvorrichtung,
wenigstens ein Mittel zum empfangen von aus dem Überwachungsbereich kommenden elektromagnetischen Strahlen und zur Ermittlung von Erfassungsgrößen aus den empfangenen elektromagnetischen Strahlen,
wenigstens ein Mittel zur Durchführung von Störungshandlungen auf Basis von Erfassungsgrößen, wobei das wenigstens eine Mittel wenigstens ein künstliches neuronales Netzwerk aufweist.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung, wobei die wenigstens Detektionsvorrichtung aufweist
wenigstens eine Sendeeinrichtung zum Senden von elektromagnetischen Strahlen in einen Überwachungsbereich der wenigstens einen Detektionsvorrichtung,
wenigstens ein Mittel zum empfangen von aus dem Überwachungsbereich kommenden elektromagnetischen Strahlen und zur Ermittlung von Erfassungsgrößen aus den empfangenen elektromagnetischen Strahlen,
wenigstens ein Mittel zur Durchführung von Störungshandlungen auf Basis von Erfassungsgrößen, wobei das wenigstens eine Mittel wenigstens ein künstliches neuronales Netzwerk aufweist.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2020 107 372 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Radarsystems mit mindestens zwei Radarsensoren bekannt. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander in der angegebenen oder in beliebiger Reihenfolge, wobei einzelne und/oder sämtliche Schritte auch wiederholt durchgeführt werden können:

- Durchführen einer Signalaussendung bei den Radarsensoren, um (durch die Radarsensoren) jeweils wenigstens ein Radarsignal auszusenden, vorzugsweise durch wenigstens eine Sendeantenne des jeweiligen Radarsensors, insbesondere in der Art eines elektromagnetischen Signals, ausgesendet in eine Umgebung außerhalb des Radarsensors,
- Durchführen einer Signalverarbeitung bei den Radarsensoren, um von den Radarsensoren jeweils eine Erfassungsgröße zu ermitteln, welche für das jeweils ausgesendete Radarsignal spezifisch ist, insbesondere für das ausgesendete, an einem Zielobjekt reflektierte und durch eine Signallaufzeit verzögerte Radarsignal, welches bspw. durch wenigstens eine Empfangsantenne des Radarsensors empfangen werden kann,
- Durchführen einer Störungsauswertung, um bei den Radarsensoren jeweils wenigstens eine Störung anhand der jeweiligen Erfassungsgröße zu detektieren, wobei vorzugsweise die Störungsauswertung zentral für sämtliche der Erfassungsgrößen oder einzeln für die jeweiligen Erfassungsgrößen bei den jeweiligen Radarsensoren durchgeführt werden kann,

- Bereitstellen wenigstens einer oder mindestens zwei oder mindestens vier oder mindestens sechs Anpassungsoption(en) zur Vermeidung der wenigstens einen detektierten Störung durch eine Anpassung der Signalaussendung,
- Durchführen einer Bewertung der wenigstens einen Anpassungsoption für jeden der Radarsensoren, insbesondere durch jeden der Radarsensoren,
- Durchführen eines Abstimmens der Anpassungsoption zwischen den verschiedenen Radarsensoren anhand der Bewertung,
- Durchführen der Anpassung der Signalaussendung gemäß der wenigstens einen Anpassungsoption in Abhängigkeit von dem Abstimmen, insbesondere nur dann, wenn die Anpassungsoption für die überwiegende Anzahl der Radarsensoren eine Störungsreduzierung bewirkt und/oder durch eine Auswahl derjenigen Anpassungsoption, welche für die überwiegende Anzahl der Radarsensoren die Störungsreduzierung bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Detektionsvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem und ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu gestalten, bei denen die Ermittlung von Erfassungsgrößen verbessert werden kann. Insbesondere soll ein Signal-Rausch-Verhältnis für die Erfassungsgrößen verbessert werden. Insbesondere soll alternativ oder zusätzlich die Ermittlung der Erfassungsgrößen in Bezug auf einen Aufwand, insbesondere in Bezug auf den Materialaufwand, den Bauteilaufwand und/oder den Montageaufwand, und/oder in Bezug auf die Validität der Erfassungsgrößen verbessert werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass bei der wenigstens einen Störungsbehandlung wenigstens eine Störungsanalyse durchgeführt wird, bei der die wenigstens eine Erfassungsgröße mit wenigstens einem künstlichen neuronalen Netzwerk auf bekannte Störmuster von Störgrößen untersucht wird und bei Erkennung wenigstens eines bekannten Störmusters die wenigstens eine Erfassungsgröße um Störgrößen, welche zu dem wenigstens einen erkannten Störmuster gehören, bereinigt wird.
Erfindungsgemäß wird wenigstens ein elektromagnetischer Strahl in einen Überwachungsbereich gesendet. Mit der Detektionsvorrichtung wird wenigstens ein aus dem Überwachungsbereich kommender elektromagnetischer Strahl empfangen und in wenigstens eine Erfassungsgröße umgewandelt.
Vorteilhafterweise können aus dem Überwachungsbereich kommende elektromagnetische Strahlen mit Mitteln der Detektionsvorrichtung, insbesondere mit wenigstens einer Empfangseinrichtung, welche wenigstens eine Antenne aufweisen kann, in Erfassungsgrößen in Form von elektrischen Empfangssignalen umgewandelt werden. Elektrische Empfangssignale können mit elektrischen Mitteln, insbesondere elektrischen Steuer- und/oder Auswerteeinrichtungen, verarbeitet werden.
Elektromagnetische Strahlen, welche von der Detektionsvorrichtung empfangen werden können, können elektromagnetische Echostrahlen aufweisen oder daraus bestehen. Elektromagnetische Echostrahlen können von mit der Detektionsvorrichtung gesendeten elektromagnetischen Strahlen stammen, die an wenigstens einem Objekt reflektiert wurden. Die Erfassungsgrößen, welche aus Echostrahlen ermittelt werden, sind für das reflektierende Objekt spezifisch. Der besseren Unterscheidbarkeit wegen können Erfassungsgrößen, welche ausschließlich von Echostrahlen stammen, auch als „Echo-Empfangsgrößen“ bezeichnet werden.
Alternativ oder zusätzlich können empfangene elektromagnetische Strahlen Störstrahlen von Störquellen aufweisen oder daraus bestehen. Mit der Detektionsvorrichtung empfangene Störstrahlen werden analog zu den Echostrahlen zu entsprechenden Empfangsgrößen umgewandelt. Empfangsgrößen, welche ausschließlich von Störgrößen stammen, können der besseren Unterscheidbarkeit wegen auch als „Störgrößen“ bezeichnet.
Die Erfassungsgrößen können Überlagerungen aus etwaigen Echo-Empfangsgrößen und etwaigen Störgrößen sein. Falls keine Störstrahlen erfasst werden, bestehen die Erfassungsgrößen lediglich, sofern vorhanden, aus Echogrößen. Falls keine Echostrahlen erfasst werden, bestehen die Erfassungsgrößen lediglich, sofern vorhanden, aus Störgrößen.
Erfindungsgemäß wird wenigstens eine Störungsbehandlung auf Basis wenigstens einer Erfassungsgröße unter Verwendung wenigstens eines künstlichen neuronalen Netzwerks durchgeführt, um einen Einfluss von etwaigen Störquellen und den entsprechenden Störgrößen auf die Ermittlung von Informationen über den Überwachungsbereich, insbesondere Objektinformationen über Objekte in dem Überwachungsbereich, zu verringern.
Bei Objektinformationen kann es sich um Entfernungsgrößen, Richtungsgrößen und/oder Geschwindigkeitsgrößen handeln, welche Entfernungen, Richtungen beziehungsweise Geschwindigkeiten von Objekten relativ zur Detektionsvorrichtung beziehungsweise einem entsprechenden Bezugspunkt oder Bezugssystem charakterisieren.
Bei der wenigstens einen Störungsbehandlung wird wenigstens eine Störungsanalyse durchgeführt. Bei der wenigstens eine Störungsanalyse wird die wenigstens eine Erfassungsgröße auf bekannte Störmuster hin untersucht. Die bekannten Störmuster stammen von Störgrößen, welche vor Durchführung der Störungsanalyse bekannt sind. Bei Erkennung eines bekannten Störmusters, wird die Erfassungsgröße um die entsprechende Störgrößen bereinigt.
Bekannte Störquellen können insbesondere externe Störquellen sein. Bei den externen Störquellen kann es sich um andere Strahlungsquellen, insbesondere Radarquellen, handeln, welche elektromagnetische Strahlen im selben oder in einem überschneidenden Wellenlängenbereich senden wie die erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung.
Störstrahlen von bekannten Störquellen können bei den entsprechenden Störgrößen, welche mit der Detektionsvorrichtung ermittelt werden, charakteristische Störmuster hervorrufen. Insbesondere können bei den ermittelten Erfassungsgrößen entsprechende Rauschmuster von bekannten Störquellen identifiziert werden. Entsprechend können die Erfassungsgrößen bei Erkennen von bekannten Störmustern um die entsprechenden Störgrößen bereinigt werden. So kann insgesamt das Signal-Rausch-Verhältnis von Erfassungsgrößen, insbesondere von darin enthaltenen Echo-Empfangsgrößen, verbessert werden.
Erfindungsgemäß wird maschinelles Lernen verwendet, um die Erfassungsgrößen zu analysieren. Abhängig von der Art des Objekts, dem Material, der Form, den X-Y-Z-Koordinaten, den Umgebungsbedingungen (z. B. Regen), dem Fremdrauschen, der Dynamik der Umgebung oder des Objekts und anderen Faktoren ist die Form der empfangenen elektromagnetischen Strahlen unterschiedlich und hängt auch von dem gesendeten elektromagnetischen Strahlen ab.
Die Störungsanalyse verwendet wenigstens ein künstliches neuronales Netzwerk. Ein geeignetes mehrschichtiges neuronales Netzwerk (Deep Neural Network) kann hierzu mit einer Eingabeschicht (Input Layer), einigen Zwischenschichten (Hidden Layers) und einer Ausgabeschicht (Output Layer) vorgegeben werden. Zum Training können mit der Detektionsvorrichtung vorab einige unterschiedliche Szenarien aufgenommen und das neuronale Netzwerk damit trainiert werden. Abhängig von der Art der Anwendung und dem Automatisierungsgrad, beispielsweise SAE-Level 0 bis SAE-Level 4, können unterschiedliche Klassen verwendet werden.
Durch die Bereinigung der wenigstens einen Erfassungsgröße mit Hilfe der wenigstens einen Störungsanalyse können auch mit einer Detektionsvorrichtung, welche Komponenten mit geringerer Präzision aufweist, ausreichend gute Daten ermittelt werden. Es können auch Komponenten verwendet werden, die an sich mit einem größeren Rauschen behaftet sein können. So können insgesamt einfachere und preiswertere Komponenten für die Detektionsvorrichtung verwendet werden, mit der dennoch für die Anwendung und den gegebenenfalls entsprechenden Automatisierungsgrad ausreichend gute Erfassungsgrößen ermitteln werden können. Durch die Korrektur der Messungen mit Hilfe der wenigstens einen Störungsanalyse kann so die Performance der Detektionsvorrichtung verbessert werden.
Durch die Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses der Erfassungsgrößen kann die Validität der daraus ermittelten Daten verbessert werden. So können mit der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung höhere Sicherheitsstufen erreicht werden. Mit der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung können Daten ermittelt werden, welche den Automatisierungsstufen SAE 0 bis 4 genügen, die bei autonomen oder teilautonomen Fahren erforderlich sind.
Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Detektionsvorrichtungen für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, verwendet werden. Vorteilhafterweise kann die Erfindung bei Detektionsvorrichtungen für Landfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse, Motorräder oder dergleichen, Luftfahrzeuge, insbesondere Drohnen, und/oder Wasserfahrzeuge verwendet werden. Die Erfindung kann auch bei Detektionsvorrichtungen für Fahrzeuge eingesetzt werden, die autonom oder wenigstens teilautonom betrieben werden können. Die Erfindung ist jedoch nicht beschränkt auf Detektionsvorrichtungen für Fahrzeuge. Sie kann auch für Detektionsvorrichtungen im stationären Betrieb, in der Robotik und/oder bei Maschinen, insbesondere Bau- oder Transportmaschinen, wie Kränen, Baggern oder dergleichen, eingesetzt werden.
Die Detektionsvorrichtung kann vorteilhafterweise mit wenigstens einer elektronischen Steuervorrichtung eines Fahrzeugs oder einer Maschine, insbesondere einem Fahrerassistenzsystem und/oder einer Fahrwerksregelung und/oder einer Fahrer-Informationseinrichtung und/oder einem Parkassistenzsystem und/oder einem Gestenerkennungssystem oder dergleichen, verbunden oder Teil einer solchen sein. Auf diese Weise kann wenigstens ein Teil der Funktionen des Fahrzeugs oder der Maschine autonom oder teilautonom unter Verwendung der mit der Detektionsvorrichtung gewonnenen Informationen ausgeführt werden.
Die Detektionsvorrichtung kann zur Erfassung von stehenden oder bewegten Objekten, insbesondere Fahrzeugen, Personen, Tieren, Pflanzen, Hindernissen, Fahrbahnunebenheiten, insbesondere Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräumen, insbesondere Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, und/oder von Bewegungen und/oder Gesten eingesetzt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die wenigstens eine Störungsanalyse mehrmals durchgeführt werden und die aus den jeweiligen Störungsanalysen ermittelten bereinigten Erfassungsgrößen zu wenigstens einer Kombi-Erfassungsgröße kombiniert werden. Auf diese Weise kann das Signal-Rausch-Verhältnisbei bei den Erfassungsgrößen weiter verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Störungsanalyse zwischen zwei und zehn Mal, insbesondere viermal, durchgeführt werden. Mit jedem Durchgang der wenigstens einen Störungsanalyse verbessert sich das Signal-Rausch-Verhältnis weiter. Bei viermaliger Durchführung verbessert sich das Signal-Rausch-Verhältnisinsbesondere um den Faktor 2.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können mehrere unterschiedliche elektromagnetische Strahlen in dieselbe Szene des Überwachungsbereichs gesendet werden und jeweilige Erfassungsgrößen ermittelt werden,
für wenigstens einen Teil der so ermittelten mehreren Erfassungsgrößen jeweils wenigstens eine Störungsanalyse durchgeführt werden und zu wenigstens einem Teil der gesendeten unterschiedlichen elektromagnetischen Strahlen jeweilige bereinigte Erfassungsgrößen ermittelt werden,
und wenigstens ein Teil der so ermittelten mehreren bereinigten Erfassungsgrößen zu wenigstens einer Kombi-Erfassungsgröße kombiniert werden.
Auf diese Weise kann das Signal-Rausch-Verhältnis bei den Erfassungsgrößen weiter verbessert werden.
Um dieselbe Szene zu erfassen, können die unterschiedlichen elektromagnetischen Strahlen innerhalb eines entsprechend kleinen Zeitfenster gesendet werden.
Vorteilhafterweise können mehrere unterschiedliche elektromagnetische Strahlen nacheinander in dieselbe Szene des Überwachungsbereichs gesendet werden. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass sich die gesendeten elektromagnetischen Strahlen gegenseitig stören.
Vorteilhafterweise können vier unterschiedliche elektromagnetische Strahlen in dieselbe Szene gesendet werden, jeweilige Erfassungsgrößen ermittelt werden und jeweilige Störungsanalysen durchgeführt werden. Auf diese Weise kann ein entsprechend kleines Zeitfenster realisiert werden, sodass Veränderungen der erfassten Szene möglichst gering sind.
Die unterschiedlichen elektromagnetischen Strahlen können sich in Form, Wellenlänge, Pulsdauer, Sendedauer, Sendeleistung, Codierung oder dergleichen unterscheiden. Mithilfe der Variation der gesendeten elektromagnetischen Strahlen können die entsprechenden Echo-Empfangsgrößen besser von etwaigen Störgrößen unterschieden werden. So können die Störgrößen besser identifiziert und entfernt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann als wenigstens ein künstliches neuronales Netzwerk ein künstliches Convolutional Neural Network verwendet werden. Ein künstliches Convolutional Neural Network (CNN) ist ein durch die Biologie inspiriertes Konzept des maschinellen Lernens mit dem Ziel der Extraktion von Features. Da Rauschen Muster, insbesondere Störmuster, aufweist, welche anders sind als Muster, insbesondere Objektmuster, von regulären Signalen, insbesondere von Echostrahlen, können die erfassten Erfassungsgrößen nach Erkennung der Störmuster entsprechend reduziert werden. Dabei ist es sogar möglich, die elektromagnetischen Strahlen, welche mit der Detektionsvorrichtung zur Abtastung in den Überwachungsbereich gesendet werden, zu variieren. Auf diese Weise kann mit der wenigstens einen Störungsanalyse ermittelt werden, welche elektromagnetischen Strahlen von Strahlen herrühren, welche die Detektionsvorrichtung gesendet hat. Aus dieser Kenntnis kann störendes Rauschen identifiziert und entsprechend herausgerechnet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann
bei der wenigstens einen Störungsanalyse die wenigstens eine Erfassungsgröße zunächst auf bekannte Objektmuster untersucht wird, welche durch elektromagnetische Echostrahlen hervorgerufen werden, die an bekannten Objekten reflektiert werden,
und bei Erkennung wenigstens eines bekannten Objektmusters, eine dem wenigstens einen bekannten Objektmuster entsprechende Echo-Erfassungsgröße aus der wenigstens einen Erfassungsgröße entfernt werden,
anschließend die wenigstens eine von der erkannten wenigstens einen Echo-Erfassungsgröße befreite Erfassungsgröße mit wenigstens einem künstlichen neuronalen Netzwerk auf bekannte Störmuster von Störgrößen untersucht werden und bei Erkennung wenigstens eines bekannten Störmusters die ursprüngliche wenigstens eine Erfassungsgröße, welche die wenigstens eine Echo-Erfassungsgrößen enthalten kann, um Störgrößen, welche zu dem wenigstens einen erkannten Störmuster gehören, bereinigt werden. Auf diese Weise kann das Signal-Rausch-Verhältnis noch weiter verbessert werden.
Dadurch, dass die wenigstens eine Erfassungsgröße zunächst mithilfe von bekannten Objektmustern von Echo-Erfassungsgrößen befreit wird, können entsprechende Störmuster noch besser identifiziert werden. So kann die Befreiung der ursprünglichen Erfassungsgrößen von Störgrößen verbessert werden.
Gewissermaßen können von der wenigstens einen ursprünglichen Erfassungsgrößen zunächst die Objektmuster abgezogen werden, welche durch Objekte hervorgerufen werden, deren Objektmuster bereits bekannt ist. Anschließend kann die von den Objektmustern befreite Erfassungsgröße wenigstens einer weiteren Störungsanalyse unterzogen werden, bei der die Störgrößen mit bekannten Störmustern erkannt werden können. Die erkannten Störgrößen können anschließend aus der wenigstens einen ursprünglichen Erfassungsgröße entfernt werden, sodass diese bereinigte Erfassungsgröße idealerweise, sofern alle Störgrößen identifiziert wurden, nur noch Echogrößen von Objekten enthält.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können
für die wenigstens eine Störungsanalyse vorgegebene Störmuster und/oder gegebenenfalls Objektmuster verwendet werden
und/oder
für die wenigstens eine Störungsanalyse während eines Betriebes der Detektionsvorrichtung erlernte Störmuster und/oder Objektmuster verwendet werden. Auf diese Weise kann das Verfahren flexibler auf eine größere Anzahl von bekannten Störmustern und/oder bekannten Objektmustern zugreifen.
Bei der wenigstens einen Störungsanalyse können vorgegebene Störmuster und/oder Objektmuster verwendet werden. Diese Muster können vorab, insbesondere unter Laborbedingungen, erlernt werden und in entsprechenden Speichermedien, insbesondere Speichermedien der Detektionsvorrichtung, hinterlegt werden. Auf diese Weise kann bei Durchführung des Verfahrens schneller auf die entsprechenden Störmuster und/oder Objektmuster zugegriffen werden.
Alternativ oder zusätzlich können während des Betriebs erlernte Störmuster und/oder Objektmuster verwendet werden. Auf diese Weise kann die Anzahl von bekannten Störmustern und/oder Objektmustern fortlaufend vergrößert werden. So kann auch das Verfahren fortlaufend verbessert werden.
Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können Empfangssignale, insbesondere elektrische Empfangssignale, die mit einer Empfangseinrichtung der Detektionsvorrichtung aus elektromagnetischen Strahlen umgewandelt werden, als Erfassungsgrößen verwendet werden,
und/oder
Objektinformationen zu Objekten, die bei Messungen mit der Detektionsvorrichtung erfasst werden, als Erfassungsgrößen verwendet werden, wobei die Objektinformationen aus Empfangssignalen, insbesondere elektrischen Empfangssignalen, ermittelt werden, die mit einer Empfangseinrichtung der Detektionsvorrichtung aus elektromagnetischen Strahlen umgewandelt werden. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Störungsanalyse in einer geeigneten Verarbeitungsebene durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise können Empfangssignale als Erfassungsgrößen verwendet werden. So kann die Störungsanalyse in einer unteren Verarbeitungsebene direkt mit den Empfangssignalen durchgeführt werden. Auf diese Weise können Störgrößen sehr frühzeitig beseitigt werden.
Vorteilhafterweise können elektrische Empfangssignale, insbesondere elektrische Spannungsgrößen oder dergleichen, als Erfassungsgrößen verwendet werden. Die elektrischen Empfangssignale entstehen bei der Umwandlung der elektromagnetischen Strahlen mit Mitteln, insbesondere Empfangseinrichtungen, der Detektionsvorrichtung. Elektrische Empfangssignale können mit elektrischen Mitteln, insbesondere elektrischen Auswerteeinrichtungen oder dergleichen, verarbeitet werden.
Die Empfangssignale können Echo-Empfangssignale, welche von Echostrahlen herrühren, Störsignale, welche von Störstrahlen herrühren oder eine Überlagerung von Echo-Empfangssignalen und Störsignalen sein.
Alternativ oder zusätzlich können Objektinformationen als Erfassungsgrößen verwendet werden. Auf diese Weise kann die Störungsanalyse auf höherer Verarbeitungsebene durchgeführt werden. So kann die Validität von Bildern mit Objektinformationen, insbesondere Entfernungsbildern, verbessert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Verfahren zum Betreiben einer Detektionsvorrichtung in Form eines Radarsensors verwendet werden, mit dem elektromagnetische Strahlen in Form von Radarstrahlen gesendet werden.
Radarsensoren sind sehr variabel in Bezug auf die gesendeten Radarstrahlen. Auf diese Weise können auch die Erfassungsgrößen variiert werden, um eine Unterscheidung von Objektmustern und Störmustern zu verbessern. So kann dieselbe Szene mit unterschiedlichen Radarstrahlen insbesondere nacheinander abgetastet werden. So kann insgesamt das Signal-Rausch-Verhältnis bei den bereinigten Erfassungsgrößen verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Empfangseinrichtung der Detektionsvorrichtung, insbesondere des Radarsensors, zum Empfang von elektromagnetischen Strahlen, insbesondere Radarstrahlen, der gleichen Art wie die elektromagnetischen Strahlen ausgestaltet sein, welche mit der Detektionsvorrichtung gesendet werden.
Vorteilhafterweise kann eine Wellenlängenbereich, in dem die wenigstens eine Empfangseinrichtung elektromagnetische Strahlen empfangen kann, den Wellenlängenbereich umfassen, in dem die elektromagnetischen Strahlen, insbesondere die Radarstrahlen, mit der Detektionsvorrichtung ausgesendet werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass zumindest Echos der gesendeten elektromagnetischen Strahlen, insbesondere den Radarstrahlen, empfangen werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann wenigstens eine bereinigte Erfassungsgröße, insbesondere gegebenenfalls wenigstens eine bereinigte Kombi-Erfassungsgröße, weiter verarbeitet werden, insbesondere einer Bildverarbeitung unterzogen werden,
und/oder
auf Basis der wenigstens einen bereinigten Erfassungsgröße, insbesondere gegebenenfalls der wenigstens einen bereinigten Kombi-Erfassungsgröße, wenigstens eine Sendeeinrichtung und/oder wenigstens eine Empfangseinrichtung der Detektionsvorrichtung angepasst werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine bereinigte Erfassungsgröße, insbesondere gegebenenfalls wenigstens eine bereinigte Kombi-Erfassungsgröße, weiterverarbeitet werden. Auf diese Weise können weitere Informationen über den Überwachungsbereich gewonnen werden.
Vorteilhafterweise kann aus wenigstens einer bereinigten Erfassungsgröße, insbesondere gegebenenfalls aus wenigstens einer bereinigten Kombi-Erfassungsgröße, wenigstens eine Objektinformation, insbesondere wenigstens eine Entfernungsgröße, wenigstens eine Richtungsgröße und/oder wenigstens eine Geschwindigkeitsgröße, ermittelt werden. Auf diese Weise können die erfassten Szenen genauer charakterisiert werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine bereinigte Erfassungsgröße, insbesondere gegebenenfalls wenigstens eine bereinigte Kombi-Erfassungsgröße, einer Bildverarbeitung unterzogen werden. Auf diese Weise können weitere Störeffekte entfernt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann auf Basis der wenigstens einen bereinigten Erfassungsgröße, insbesondere gegebenenfalls der wenigstens einen bereinigten Kombi-Erfassungsgröße, wenigstens eine Sendeeinrichtung und/oder wenigstens eine Empfangseinrichtung der Detektionsvorrichtung angepasst werden. Auf diese Weise kann die Performance der Detektionsvorrichtung an die vorherrschende Situation angepasst werden.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei der Detektionsvorrichtung dadurch gelöst, dass die Detektionsvorrichtung wenigstens einen Teil von Mitteln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.
Erfindungsgemäß weist die Detektionsvorrichtung wenigstens ein Störungsanalysemittel auf, mit dem eine erfindungsgemäße Störungsanalyse durchgeführt werden kann.
Vorteilhafterweise kann die Detektionsvorrichtung wenigstens ein künstliches neuronales Netzwerk, insbesondere ein künstliches Convolutional Neural Network, aufweisen. Mit dem künstlichen neuronalen Netzwerk können bei der Durchführung von Störungsanalysen Erfassungsgrößen auf bekannte Störmuster von Störgrößen untersucht und bei Erkennung von bekannten Störmustern die Erfassungsgrößen um Störgrößen, welche zu erkannten Störmustern gehören, bereinigt werden.
Mit künstlichen Convolutional Neural Networks können Störmuster noch besser erkannt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Detektionsvorrichtung ein Radarsensor sein. Mit einem Radarsensor kann ein Überwachungsbereich berührungslos auf Objekte hin überwacht werden. Radarsensoren können bezogen auf die ausgesendeten Radarstrahlen variabel angepasst werden. So können insbesondere Form, Pulsdauer, Länge und/oder Codierung oder dergleichen von Radarstrahlen variiert werden. Auf diese Weise kann mit Radarsensoren eine größere Menge von Erfassungsgrößen für dieselbe erfassten Szene ermittelt werden, indem unterschiedliche Radarstrahlen in dieselbe Szene gesendet werden. So kann die Identifikation von Störmustern weiter verbessert werden.
Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrerassistenzsystem dadurch gelöst, dass das Fahrerassistenzsystem wenigstens einen Teil von Mitteln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.
Erfindungsgemäß weist das Fahrerassistenzsystem wenigstens eine Detektionsvorrichtung und wenigstens einen Teil von Mitteln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der wenigstens einen Detektionsvorrichtung auf.
Mit dem Fahrerassistenzsystem kann ein Fahrzeug autonom oder teilautonom betrieben werden.
Mit einer Detektionsvorrichtung kann wenigstens ein Überwachungsbereich in der Umgebung des Fahrzeugs und/oder im Innenraum des Fahrzeugs auf Objekte hin überwacht werden. Mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung können Entfernungsgrößen, Richtungsgrößen und/oder Geschwindigkeitsgrößen, welche Entfernungen, Richtungen beziehungsweise Geschwindigkeiten von erfassten Objekten charakterisieren, ermittelt werden. Die mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung gewonnenen Informationen können mit dem Fahrerassistenzsystem zum autonomen oder teilautonomen Betrieb des Fahrzeugs verwendet werden.
Erfindungsgemäß weist das Fahrerassistenzsystem wenigstens einen Teil von Mitteln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf. Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Detektionsvorrichtung des Fahrerassistenzsystems wenigstens einen Teil von Mitteln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweisen. Sofern die wenigstens eine Detektionsvorrichtung Teil des Fahrerassistenzsystems ist, ist somit auch der Teil der Mittel der wenigstens einen Detektionsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Teil des Fahrerassistenzsystems, also auch Teil der Mittel des Fahrerassistenzsystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Bezug auf die Mittel des Fahrzeugs, welches wenigstens ein Fahrerassistenzsystem und/oder wenigstens eine Detektionsvorrichtung aufweist, gilt dies entsprechend.
Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß bei dem Fahrzeug dadurch gelöst, dass das Fahrzeug wenigstens einen Teil von Mitteln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.
Vorteilhafterweise kann das Fahrzeug wenigstens ein Fahrerassistenzsystem, insbesondere wenigstens ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem, aufweisen. Mit dem Fahrerassistenzsystem kann das Fahrzeug autonom oder teilautonom betrieben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeug wenigstens eine Detektionsvorrichtung, insbesondere wenigstens eine erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung, aufweisen. Mit einer Detektionsvorrichtung kann wenigstens ein Überwachungsbereich in der Umgebung des Fahrzeugs und/oder im Innenraum des Fahrzeugs auf Objekte hin überwacht werden.
Vorteilhafterweise kann wenigstens eine Detektionsvorrichtung, insbesondere wenigstens eine erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung, mit einem Fahrerassistenzsystem, insbesondere wenigstens einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem, verbunden oder Teil des solchen sein. Auf diese Weise können mit der wenigstens einen Detektionsvorrichtung gewonnene Informationen von dem Fahrerassistenzsystem zum autonomen oder teilautonomen Betrieb des Fahrzeugs verwendet werden.
Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung, dem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem und dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und deren jeweiligen vorteilhaften Ausgestaltungen aufgezeigten Merkmale und Vorteile untereinander entsprechend und umgekehrt. Die einzelnen Merkmale und Vorteile können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen schematisch

1 eine Vorderansicht eines Fahrzeugs mit einem Fahrerassistenzsystem, welches einen Radarsensor aufweist;
2 ein Funktionsschaubild des Fahrassistenzsystems mit dem Radarsensors der 1;
3 den zeitlichen Verlauf eines elektrischen Roh-Empfangssignals, welches aus einem Radar-Echosignale und elektromagnetischen Störstrahlen mit einer Empfangseinrichtung des Radarsensors aus den 1 und 2 ermittelt wird, und die zeitlichen Verläufe des entsprechenden elektrischen Echo-Empfangssignals und der elektrischen Störsignale;
4 den zeitlichen Verlauf des Roh-Empfangssignals aus der 3;
5 den zeitlichen Verlauf des Echo-Empfangssignals aus der 3;
6 ein Ablaufschema für ein Verfahren zum Betreiben des Radarsensors aus den 1 und 2.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In der 1 ist eine Fahrzeug 10 in Form eines Personenkraftwagens in der Vorderansicht gezeigt. Das Fahrzeug 10 verfügt über ein Fahrerassistenzsystem 12. Mit dem Fahrerassistenzsystem 12 kann das Fahrzeug 10 autonom oder teilautonom betrieben werden. In der 2 ist das Fahrerassistenzsystem 12 in einem Funktionsschaubild gezeigt.
Das Fahrerassistenzsystem 12 umfasst eine Detektionsvorrichtung in Form eines Radarsensors 14. Ferner verfügt das Fahrerassistenzsystem 12 über eine zentrale Prozessoreinheit 16.
Der Radarsensor 14 ist beispielhaft in der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 10 angeordnet und in einen Überwachungsbereich 18 in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 10 gerichtet. Der Radarsensor 14 kann auch an anderer Stelle des Fahrzeugs 10, auch anders ausgerichtet, angeordnet sein. Das Fahrerassistenzsystem 12 kann auch mehrere Radarsensoren 14 aufweisen, die an unterschiedlichen Stellen des Fahrzeugs 10 mit unterschiedlichen Ausrichtungen angeordnet sein können. Zusätzlich kann das Fahrerassistenzsystem 12 auch über andersartige Detektionsvorrichtungen verfügen.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand des einen in den 1 und 2 dargestellten Radarsensor 14 erläutert. Die Erfindung ist jedoch entsprechend auch für andere Radarsensoren oder andersartige Detektionsvorrichtungen, welche elektromagnetische Strahlen zur Überwachung eines entsprechenden Überwachungsbereichs verwenden, einsetzbar.
Der Radarsensor 14 umfasst eine Sendeeinrichtung 20 mit beispielhaft einer Sendeantenne Tx, eine Empfangseinrichtung 22 mit beispielhaft einer Empfangsantenne Rx und einer beispielsweise elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung 24.
Die Sendeeinrichtung 20 und die Empfangseinrichtung 22 sind jeweils funktional mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 verbunden. Auf diese Weise können Informationen zwischen der Sendeeinrichtung 20, der Empfangseinrichtung 22 und der Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 ausgetauscht werden.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 24 ist mit der zentralen Prozessoreinheit 16 des Fahrerassistenzsystems 12 verbunden. Auf diese Weise können Informationen zwischen dem Radarsensor 14, respektive der Steuer- und Auswerteeinrichtung 24, und der zentralen Prozessoreinheit 16 ausgetauscht werden.
Der Radarsensor 14 kann auch mehrere Sendeantennen Tx und mehrere Empfangsantennen Rx ausgestattet sein. Der Radarsensor 14 kann als Multiple Input Multiple Output (MIMO) Radarsensor ausgestaltet sein.
Mit der Sendeeinrichtung 20 können beispielsweise elektrische Abtastsignale erzeugt werden, welche mit der Sendeantenne Tx als elektromagnetische Abtaststrahlen in Form von Radarsignalen 26 in den Überwachungsbereich 18 gesendet werden können. Die Radarsignale 26 können beispielsweise als Radarpulse in Form von Chirps gesendet werden. Mit der Sendeeinrichtung 20 können die gesendeten Radarsignale 26 variiert werden. Beispielsweise können Formen, Pulsdauern, Signaldauern und/oder Codierungen oder dergleichen der Radarsignale 26 variiert werden.
Die Radarsignale 26 können an Objekten 28, welche sich im Überwachungsbereich 18 befinden, reflektiert werden.
Der Radarsensor 14 kann beispielsweise zur Erfassung von stehenden oder bewegten Objekten 28, beispielsweise Fahrzeugen, Personen, Tieren, Pflanzen, Hindernissen, Fahrbahnunebenheiten, zum Beispiel Schlaglöchern oder Steinen, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräumen, beispielsweise Parklücken, Niederschlag oder dergleichen, und/oder von Bewegungen und/oder Gesten eingesetzt werden.
Radarsignale 26, welche an den Objekten 28 in Richtung des Radarsensors 14 reflektiert werden, können als elektromagnetische Strahlen in Form von Radar-Echosignalen 30 mit der Empfangsantenne Rx der Empfangseinrichtung 22 empfangen werden.
Mit der Empfangseinrichtung 22 können die empfangenen Radar-Echosignale 30 in Erfassungsgrößen in Form von elektrischen Echo-Empfangssignalen 38 umgewandelt werden. In den 3 und 5 ist der zeitliche Verlauf eines beispielhaften elektrischen Echo-Empfangssignals 38 dargestellt, welches sich aus den Radar-Echosignalen 30 eines beispielhaften Radarsignals 26 ergibt.
Abhängig einer Laufzeit eines gesendeten Radarsignals 26 bis zum Empfang des entsprechenden Radar-Echosignals 30 können Objektinformationen über das erfasste Objekt 28 ermittelt werden. Beispielsweise können Entfernungsgrößen 32, Richtungsgrößen und Geschwindigkeitsgrößen ermittelt werden, welche Entfernungen, Richtungen beziehungsweise Geschwindigkeiten von erfassten Objekten 28 innerhalb eines Bezugssystems, beispielsweise relativ zum Radarsensor 14, charakterisiert. Dabei kann ein indirektes oder direktes Laufzeitverfahren verwendet werden. Bei der Verwendung eines MIMO-Radarsensors 14 können Entfernungsgrößen 32 aus Phasendifferenzen zwischen elektrischen Abtastsignalen, welche zur Erzeugung der Radarsignale 26 verwendet werden, und den elektrischen Echo-Empfangssignalen 38 der erfassten Radar-Echosignale 30 ermittelt werden.
Die Ermittlung der Objektinformationen erfolgt in der Steuer- und Auswerteeinrichtung 24.
Mit den Empfangsantennen Rx der Empfangseinrichtung 22 werden neben den Radar-Echosignalen 30, welche von erfassten Objekten 28 stammen, auch elektromagnetische Störstrahlen 34 empfangen, welche beispielsweise von externen Störquellen 42 kommen. Die elektromagnetischen Störstrahlen 34 werden mit der Empfangseinrichtung 22 in elektrische Störsignale 36 umgewandelt.
Bei den Störquellen 42 kann es sich beispielsweise um andere Radarsensoren handeln, welche Störstrahlen 34 in Form von Radarstrahlen aussenden. In der 2 sind beispielhaft drei Störquellen 42 gezeigt, deren Bezugszeichen zur besseren Unterscheidung mit den Indices 1, 2 und 3 versehen sind. Die Bezugszeichen der entsprechenden elektrischen Störsignale 36, deren zeitlichen Verläufe in der 3 angedeutet sind, sind entsprechend mit den Indices 1, 2 und 3 bezeichnet.
Die elektrischen Echo-Empfangssignale 38, welche von Echosignalen 30 herrühren, und die elektrischen Störsignale 36 überlagern sich zu einer Erfassungsgröße in Form eines elektrischen Roh-Empfangssignals 40. In den 3 und 4 ist beispielhaft der zeitliche Verlauf des Roh-Empfangssignals 40 für die in der 2 gezeigte Szene mit den drei Störquellen 42₁, 42₁ und 42₃ gezeigt.
Das Roh-Empfangssignal 40 ist abhängig von der Art, dem Material, der Form und der räumlichen Position, beispielsweise der Position in einem definierten Bezugssystem, des reflektierenden Objekt 28. Ferner ist das Roh-Empfangssignal 40 abhängig den Umgebungsbedingungen, beispielsweise von herrschenden Niederschlag oder dergleichen, externem Rauschen, der Dynamik der Umgebung oder des erfassten Objekts 28. Außerdem ist das Roh-Empfangssignal 40 von den verwendeten Radarsignalen 26 abhängig.
In der 3 ist zum Vergleich die zeitlichen Verläufe des beispielhaften elektrischen Roh-Empfangssignals 40, des entsprechenden Echo-Empfangssignals 38 und der drei elektrischen Störsignalen 36₁, 36₂ und 36₃ gezeigt.
Die elektrischen Störsignale 36₁, 36₂ und 36₃ rühren von den drei Störquellen 42₁, 42₂ und 42₃ her, welche jeweils elektromagnetische Störstrahlen 34₁, 34₂ beziehungsweise 34₃ aussenden.
4 zeigt lediglich den zeitlichen Verlauf des Roh-Empfangssignals 40 aus der 3. In 5 ist der zeitliche Verlauf des elektrischen Echo-Empfangssignals 38 aus der 3 nach einer Störungsbehandlung gezeigt, bei der die Störsignale 36₁, 36₂ und 36₃ nach einem weiter unten näher erläuterten Verfahren entfernt wurden.
Die Störsignale 36 verschlechtern das Signal-Rausch-Verhältnis für die Echo-Empfangssignale 38. Damit verschlechtert sich die Genauigkeit der ermittelten Objektinformationen über dem Radarsensor 14 erfasste Objekte 28.
Um möglichst genaue Objektinformationen über Objekte 28, beispielsweise genaue Entfernungsgrößen 32, genaue Richtungsgrößen und/oder genaue Geschwindigkeitsgrößen für Objekte 28, ermitteln zu können, ist es notwendig, das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern.
Hierzu erfolgt bei einem Verfahren 44 zum Betreiben des Radarsensors 14 eine Störungsbehandlung. Das Verfahren 44 ist als Ablaufdiagramm in der 6 dargestellt.
Bei der Störungsbehandlung werden Störungsanalysen 46 mit Hilfe eines künstlichen neuronalen Netzwerks durchgeführt. Das neuronale Netzwerk ist beispielhaft als Convolutional Neural Network CNN realisiert.
Bei dem Verfahren 44 werden beispielhaft vier Störungsanalysen 46 durchgeführt. Es können auch mehr oder weniger Störungsanalysen 46 durchgeführt werden. Mit der Anzahl der Störungsanalysen 46 verbessert sich das Signal-Rausch-Verhältnis.
Für jede der Störungsanalysen 46 werden ein Radarsignal 26 gesendet und die entsprechenden Echosignale 30 erfasst und in Roh-Empfangssignale 40 umgewandelt. Die vier Störungsanalysen 46 werden in zeitlich kurzem Abstand für dieselbe Szene im Überwachungsbereich 18 durchgeführt. Für jede der Störungsanalysen 46 wird eine andere Variation eines Radarsignals 26 verwendet, sodass für die vier Störungsanalysen 46 vier unterschiedliche Variationen von Radarsignalen 26 eingesetzt werden. Der einfachen Unterscheidung wegen sind im Folgenden die Bezugszeichen der vier unterschiedlichen Variationen der Radarsignale 26 mit den Indices 1, 2, 3 beziehungsweise 4 versehen.
In dem Ablaufschema der 6 sind die vier Störungsanalysen 46 der einfacheren Übersichtlichkeit wegen auf gleicher Höhe angedeutet. Die Störungsanalysen 46 und die entsprechenden Radarmessungen finden zeitlich nacheinander statt. Der Ablauf und das Prinzip der vier Störungsanalysen 46 ist identisch. Daher werden in den Darstellungen dieselben Bezugszeichen verwendet. Repräsentativ für alle vier Störungsanalysen 46 wird im Folgenden die Störungsanalyse 46 für das Radarsignal 26₁, in der 6 links, am Beispiel der in 2 gezeigten Szene näher erläutert.
In einem Messschritt 48 wird eine Radarmessung mit dem Radarsignal 26₁ durchgeführt. Die entsprechenden Echosignale 30 und die Störstrahlen 34 der in 2 beispielhaft gezeigten Störquellen 42 werden mit der Empfangsantenne Rx der Empfangseinrichtung 22 empfangen und in ein elektrisches Roh-Empfangssignal 40 umgewandelt. Der zeitliche Verlauf des Roh-Empfangssignal 40 ist in den 3 und 4 dargestellt.
Das Roh-Empfangssignal 40 wird an das neuronale Netzwerk CNN übermittelt.
Außerdem werden aus einem Musterspeicher 50 bekannte Störmuster 52 von bekannten elektrischen Störsignalen und bekannte Objektmuster 54 von bekannten Objekten 28 an das neuronale Netzwerk CNN übermittelt. Der Musterspeicher 50 ist beispielsweise Teil der Steuer- und Auswerteeinrichtung 24.
Ein Störmuster 52 ist durch den zeitlichen Verlauf eines elektrischen Störsignals 36 charakterisiert. Bei den bekannten Störmustern 52 kann es sich um Muster von üblicherweise beim Betrieb des Fahrzeugs 10 auftretenden Störsignalen 36 handeln. Beispielsweise können die bekannten Störsignale 36 von Störstrahlen 34 herrühren, die von Radarsensoren anderer Fahrzeuge gesendet werden.
Ein Objektmuster 54 ist durch den zeitlichen Verlauf eines elektrischen Echo-Empfangssignals 38 charakterisiert. Bei den bekannten Objektmustern 54 kann es sich beispielsweise um Muster von Echo-Empfangssignalen 38 von Objekten 28 handeln, die üblicherweise beim Betrieb des Fahrzeugs 10 vorkommen. Bekannte Objekte 28 können beispielsweise Fahrzeuge, Personen, Tiere, Pflanzen, Hindernisse, Fahrbahnunebenheiten, zum Beispiel Schlaglöcher oder Steine, Fahrbahnbegrenzungen, Verkehrszeichen, Freiräume, zum Beispiel Parklücken, oder dergleichen sein.
Die bekannten Störmuster 52 und die bekannten Objektmuster 54 werden beispielsweise vorab, zum Beispiel am Ende einer Produktionslinie, durch Referenzmessungen mit bekannten Störquellen 42 beziehungsweise bekannten Objekten 28 ermittelt und in dem Musterspeicher 50 hinterlegt. Die Referenzmessungen können dabei beispielsweise unter Laborbedingungen durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich können bekannte Störmuster 52 und/oder bekannte Objektmuster 54 auch während regulären Betriebssituationen des Fahrzeugs 10 aufgenommen, beispielsweise „erlernt“, werden.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass für die Störsignale 36 aus der Szene der 2 entsprechende bekannte Störmuster 52 im Musterspeicher 50 hinterlegt sind. Außerdem wird angenommen, dass für die Echo-Empfangssignale 38 des dort gezeigten Objekts 28, beispielsweise eines Straßenschildes, entsprechende bekannte Objektmuster 54 im Musterspeicher 50 hinterlegt sind.
In dem neuronalen Netzwerk CNN werden in einem Objektbereinigungsschritt 56 das Roh-Empfangssignal 40 mit den bekannten Objektmustern 54 verglichen. Hierzu können beispielsweise Mustererkennungsverfahren durchgeführt werden. Bei erkennen einer Übereinstimmung mit einem bekannten Objektmuster 54 - im vorliegenden Fall dem Objektmuster 54 des Straßenschildes - wird das Roh-Empfangssignal 40 um das identifizierte Echo-Empfangssignal 38 des bekannten Objektmusters 54, nämlich des Straßenschildes, reduziert und als reduziertes Empfangssignal 58 einem Störungsanalyseschritt 60 zugeführt.
In dem Störungsanalyseschritt 60 wird das reduzierte Empfangssignal 58 mit den bekannten Störmustern 52 verglichen. Hierzu können beispielsweise Mustererkennungsverfahren durchgeführt werden. Bei erkennen einer Übereinstimmung mit bekannten Störmustern 52, wird in einem Bereinigungsschritt 62 das ursprüngliche Roh-Empfangssignal 40 um die Störsignale 36 der entsprechenden bekannten Störmuster 52 reduziert. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel stimmen beispielsweise die Muster der Störsignale 36, welche durch die Störstrahlen 34₁, 34₁ und 34₃ der drei in der Szene der 2 gezeigten Störquellen 42₁, 42₁ und 42₃ hervorgerufen werden, mit entsprechenden bekannten und in der die Musterspeicher 50 hinterlegt Störmustern 52 überein. Das ursprüngliche Roh-Empfangssignal 40 wird also um die Störsignale 36₁, 36₁ und 36₃ reduziert.
Nach der Entfernung der Wirkung der erkannten Störsignale 36₁, 36₁ und 36₃ verbleibt, im Fall, dass alle bei der Messung auftretenden Störsignale 36₁, 36₁ und 36₃ über die bekannten Störmuster 52 identifiziert werden, lediglich das von Störungen bereinigte Echo-Empfangssignal 38, welches von dem reflektierenden Objekts 28, nämlich dem Straßenschild, herrührt.
Die bei den vier beispielhaften Störungsanalysen 46 jeweils ermittelten bereinigten Echo-Empfangssignale 38 werden in einem Überlagerungsschritt 64 zu einem Kombi-Echo-Empfangssignal 66 zusammengeführt.
Aus dem Kombi-Echo-Empfangssignal 66 werden in einem Informationsermittlungsschritt 68 die Objektinformationen, beispielsweise die Entfernungsgrößen 32, die Richtungsgrößen und/oder Geschwindigkeiten, für das erfasste Objekt 28 ermittelt.
Optional können die Objektinformationen weiteren Verarbeitungen, beispielsweise einer Bildverarbeitung, unterzogen werden.
Die Objektinformationen, beispielsweise die Entfernungsgrößen 32, werden an die zentrale Prozessoreinheit 16 des Fahrerassistenzsystems 12 übermittelt.
Optional können auf Basis des Kombi-Echo-Empfangssignals 66 Einstellung der Sendeeinrichtung 20 und/oder der Empfangseinrichtung 22 an die vorliegende Szene angepasst werden.
Statt auf Basis der Roh-Empfangssignale 40 als Erfassungsgrößen kann die Störungsanalyse 46 auch auf Basis von Objektinformationen, beispielsweise Entfernungsgrößen 32, Richtungsgrößen und/oder der Geschwindigkeitsgrößen, als Erfassungsgrößen durchgeführt werden. Die Objektformationen werden in diesem Fall vorab auf Basis der entsprechenden Roh-Empfangssignale 40 ermittelt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020107372 A1 [0005]

Claims

Verfahren (44) zum Betreiben einer Detektionsvorrichtung (14), insbesondere einer Detektionsvorrichtung (14) für ein Fahrzeug (10), bei dem mit der Detektionsvorrichtung (14) wenigstens ein elektromagnetischer Strahl (26) in einen Überwachungsbereich (18) der Detektionsvorrichtung (14) gesendet wird, mit der Detektionsvorrichtung (14) wenigstens ein aus dem Überwachungsbereich (18) kommender elektromagnetischer Strahl (30, 34₁, 34₂, 34₃) empfangen und in wenigstens eine Erfassungsgröße (40) umgewandelt wird, die mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung (24) verarbeitbar ist, auf Basis wenigstens einer Erfassungsgröße (40) wenigstens eine Störungsbehandlung unter Verwendung wenigstens eines künstlichen neuronalen Netzwerks (CNN) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der wenigstens einen Störungsbehandlung wenigstens eine Störungsanalyse (46) durchgeführt wird, bei der die wenigstens eine Erfassungsgröße (40) mit wenigstens einem künstlichen neuronalen Netzwerk (CNN) auf bekannte Störmuster (52) von Störgrößen (36) untersucht wird und bei Erkennung wenigstens eines bekannten Störmusters (52) die wenigstens eine Erfassungsgröße (40) um Störgrößen (36), welche zu dem wenigstens einen erkannten Störmuster (52) gehören, bereinigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Störungsanalyse (46) mehrmals durchgeführt wird und die aus den jeweiligen Störungsanalysen (46) ermittelten bereinigten Erfassungsgrößen (38) zu wenigstens einer Kombi-Erfassungsgröße (66) kombiniert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unterschiedliche elektromagnetische Strahlen (26₁, 26₂, 26₃, 26₄) in dieselbe Szene des Überwachungsbereichs (18) gesendet werden und jeweilige Erfassungsgrößen (40) ermittelt werden, für wenigstens einen Teil der so ermittelten mehreren Erfassungsgrößen (40) jeweils wenigstens eine Störungsanalyse (46) durchgeführt wird und zu wenigstens einem Teil der gesendeten unterschiedlichen elektromagnetischen Strahlen (26₁, 26₂, 26₃, 26₄) jeweilige bereinigte Erfassungsgrößen (38) ermittelt werden, und wenigstens ein Teil der so ermittelten mehreren bereinigten Erfassungsgrößen (38) zu wenigstens einer Kombi-Erfassungsgröße (66) kombiniert wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als wenigstens ein künstliches neuronales Netzwerk (CNN) ein künstliches Convolutional Neural Network verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der wenigstens einen Störungsanalyse (46) die wenigstens eine Erfassungsgröße (40) zunächst auf bekannte Objektmuster (54) untersucht wird, welche durch elektromagnetische Echostrahlen (30) hervorgerufen werden, die an bekannten Objekten (28) reflektiert werden, und bei Erkennung wenigstens eines bekannten Objektmusters (54), eine dem wenigstens einen bekannten Objektmuster (54) entsprechende Echo-Erfassungsgröße (38) aus der wenigstens einen Erfassungsgröße (40) entfernt wird, anschließend die wenigstens eine von der erkannten wenigstens einen Echo-Erfassungsgröße (38) befreite Erfassungsgröße (58) mit wenigstens einem künstlichen neuronalen Netzwerk (CNN) auf bekannte Störmuster (52) von Störgrößen (36) untersucht wird und bei Erkennung wenigstens eines bekannten Störmusters (52) die ursprüngliche wenigstens eine Erfassungsgröße (40), welche die wenigstens eine Echo-Erfassungsgröße (38) enthalten kann, um Störgrößen (36), welche zu dem wenigstens einen erkannten Störmuster (52) gehören, bereinigt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die wenigstens eine Störungsanalyse (46) vorgegebene Störmuster (52) und/oder gegebenenfalls Objektmuster (54) verwendet werden und/oder für die wenigstens eine Störungsanalyse (46) während eines Betriebes der Detektionsvorrichtung (14) erlernte Störmuster (52) und/oder Objektmuster (54) verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Empfangssignale, insbesondere elektrische Empfangssignale, die mit einer Empfangseinrichtung (22) der Detektionsvorrichtung (14) aus elektromagnetischen Strahlen (30, 34₁, 34₂, 34₃) umgewandelt werden, als Erfassungsgrößen (40) verwendet werden, und/oder Objektinformationen (32) zu Objekten (28), die bei Messungen mit der Detektionsvorrichtung (14) erfasst werden, als Erfassungsgrößen (40) verwendet werden, wobei die Objektinformationen aus Empfangssignalen (38), insbesondere elektrischen Empfangssignalen, ermittelt werden, die mit einer Empfangseinrichtung (22) der Detektionsvorrichtung (14) aus elektromagnetischen Strahlen (30) umgewandelt werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (44) zum Betreiben einer Detektionsvorrichtung (14) in Form eines Radarsensors verwendet wird, mit dem elektromagnetische Strahlen (26) in Form von Radarstrahlen gesendet werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine bereinigte Erfassungsgröße (40), insbesondere gegebenenfalls wenigstens eine bereinigte Kombi-Erfassungsgröße (66), weiter verarbeitet wird, insbesondere einer Bildverarbeitung unterzogen wird, und/oder auf Basis der wenigstens einen bereinigten Erfassungsgröße (38), insbesondere gegebenenfalls der wenigstens einen bereinigten Kombi-Erfassungsgröße (66), wenigstens eine Sendeeinrichtung (20) und/oder wenigstens eine Empfangseinrichtung (22) der Detektionsvorrichtung (14) angepasst wird.
Detektionsvorrichtung (14), insbesondere eine Detektionsvorrichtung (14) für ein Fahrzeug (10), mit wenigstens einer Sendeeinrichtung (20) zum Senden von elektromagnetischen Strahlen (26) in einen Überwachungsbereich (18) der Detektionsvorrichtung (14), mit wenigstens einem Mittel (22) zum empfangen von aus dem Überwachungsbereich (18) kommenden elektromagnetischen Strahlen (30, 34₁, 34₂, 34₃) und zur Ermittlung von Erfassungsgrößen (40) aus empfangenen elektromagnetischen Strahlen (30, 34₁, 34₂, 34₃), mit wenigstens einem Mittel (24) zur Durchführung von Störungsbehandlungen auf Basis von Erfassungsgrößen (40), wobei das wenigstens eine Mittel (24) wenigstens ein künstliches neuronales Netzwerk (CNN) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung (14) wenigstens einen Teil von Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
Detektionsvorrichtung (14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung (14) ein Radarsensor ist.
Fahrerassistenzsystem (12), insbesondere Fahrerassistenzsystem (12) für ein Fahrzeug (10), mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung (14), wobei die wenigstens Detektionsvorrichtung (14) aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung (20) zum Senden von elektromagnetischen Strahlen (26) in einen Überwachungsbereich (18) der wenigstens einen Detektionsvorrichtung (14), wenigstens ein Mittel (22) zum empfangen von aus dem Überwachungsbereich (18) kommenden elektromagnetischen Strahlen (30, 34₁, 34₂, 34₃) und zur Ermittlung von Erfassungsgrößen (40) aus den empfangenen elektromagnetischen Strahlen (30, 34₁, 34₂, 34₃), wenigstens ein Mittel (24) zur Durchführung von Störungshandlungen auf Basis von Erfassungsgrößen (40), wobei das wenigstens eine Mittel (24) wenigstens ein künstliches neuronales Netzwerk (CNN) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (12) wenigstens einen Teil von Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
Fahrzeug (10) mit wenigstens einer Detektionsvorrichtung (14), wobei die wenigstens Detektionsvorrichtung (14) aufweist wenigstens eine Sendeeinrichtung (20) zum Senden von elektromagnetischen Strahlen (26) in einen Überwachungsbereich (18) der wenigstens einen Detektionsvorrichtung (14), wenigstens ein Mittel (22) zum empfangen von aus dem Überwachungsbereich (18) kommenden elektromagnetischen Strahlen (30, 34₁, 34₂, 34₃) und zur Ermittlung von Erfassungsgrößen (40) aus den empfangenen elektromagnetischen Strahlen (30, 34₁, 34₂, 34₃), wenigstens ein Mittel (24) zur Durchführung von Störungshandlungen auf Basis von Erfassungsgrößen (40), wobei das wenigstens eine Mittel (24) wenigstens ein künstliches neuronales Netzwerk (CNN) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) wenigstens einen Teil von Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.