DE102023000578A1 - Method for determining potential, future positions of a potential collision object using an adaptive system, and method for training a corresponding adaptive system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Ermitteln von potentiellen, zukünftigen Positionen (2) eines potentiellen Kollisionsobjekts (3), mit welchem ein Fahrzeug (4) kollidieren kann, wobei- das Ermitteln der potentiellen, zukünftigen Positionen (2) durch ein lernfähiges System (1) erfolgt, das darauf trainiert ist, anhand eines vorgegebenen Zeithorizonts (T) die potentiellen, zukünftigen Positionen (2) zu ermitteln, wobei- dem lernfähigen System (1) Informationen des Fahrzeugs (4) und/oder Informationen des Kollisionsobjekts (3) bereitgestellt werden, und- das Ermitteln der potentiellen, zukünftigen Positionen (2) anhand den Informationen des Fahrzeugs (4) und/oder den Informationen des Kollisionsobjekts (3) erfolgt.Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trainieren eines lernfähigen Systems (1) sowie ein Fahrerassistenzsystem (12).The invention relates to a method for determining potential, future positions (2) of a potential collision object (3) with which a vehicle (4) can collide, with the determination of the potential, future positions (2) using an adaptive system (1) takes place, which is trained to determine the potential, future positions (2) using a predetermined time horizon (T), whereby the adaptive system (1) is provided with information about the vehicle (4) and/or information about the collision object (3). , and the determination of the potential, future positions (2) based on the information of the vehicle (4) and / or the information of the collision object (3). driver assistance system (12).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von potentiellen, zukünftigen Positionen eines potentiellen Kollisionsobjekts, mit welchem ein Fahrzeug kollidieren kann.The invention relates to a method for determining potential, future positions of a potential collision object with which a vehicle can collide.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trainieren eines lernfähigen Systems zur Prädiktion von potentiellen, zukünftigen Positionen eines potentiellen Kollisionsobjekts, mit welchem ein Fahrzeug kollidieren kann.Furthermore, the invention relates to a method for training an adaptive system for predicting potential, future positions of a potential collision object with which a vehicle can collide.
Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem mit einem lernfähigen System.The invention also relates to a driver assistance system with an adaptive system.
Bei einem autonom fahrenden Fahrzeug, wie zum Beispiel einem zumindest teilweise autonom betriebenen Fahrzeug oder einem vollautonom betriebenen Fahrzeug, ist die Kollisionsvermeidung mit anderen Verkehrsteilnehmern wichtig. Hierfür ist eine Schätzung nötig, die angibt, wohin sich die Verkehrsteilnehmer bewegen werden. Insbesondere ist die Bewegung von Menschen sehr dynamisch. Es gibt oft mehrere Bewegungsmuster, die möglich wären und auf die das Fahrzeug, insbesondere die Fahrzeugsysteme, reagieren sollten.In the case of an autonomously driving vehicle, such as an at least partially autonomously operated vehicle or a fully autonomously operated vehicle, avoiding collisions with other road users is important. This requires an estimate of where road users will be going. In particular, the movement of people is very dynamic. There are often multiple movement patterns that would be possible and to which the vehicle, particularly the vehicle systems, should respond.
Dadurch ist es auch schwer zu bestimmen, zu welchem Zeitpunkt eine potentielle Kollision auftreten könnte und wie weit man in die Zukunft prädizieren muss hierfür. Beispielsweise sind Systeme bekannt, die nicht probabilistisch oder schätzen nur eine feste Anzahl von möglichen Trajektorien. Dadurch werden aber andere mögliche Trajektorien gefiltert und können nicht genutzt werden, um frühzeitig eine Kollisionsvermeidung durchzuführen.This also makes it difficult to determine at what point in time a potential collision could occur and how far into the future one has to predict this. For example, systems are known that do not estimate probabilistically or only a fixed number of possible trajectories. As a result, however, other possible trajectories are filtered and cannot be used to carry out collision avoidance at an early stage.
Andere probabilistische Systeme nutzen für ihre Darstellung entweder Diskretierungen oder approximierte Wahrscheinlichkeitsverteilungen, wie zum Beispiel „Gaussian Mixtures“, die jeweils Nachteil in Genauigkeit und/oder Rechenzeit haben. Außerdem wird für einen fixen Zeitpunkt in der Zukunft geschätzt.Other probabilistic systems use either discretizations or approximated probability distributions, such as "Gaussian Mixtures", for their representation, each of which has a disadvantage in terms of accuracy and/or computing time. In addition, it is estimated for a fixed point in time in the future.
Des Weiteren ist bei bekannten Systemen nachteilig, dass fixe Prädiktionshorizonte genutzt werden, wodurch diese Systeme anfällig für, insbesondere dynamische, Parameter, Hyperparameter macht. Andere Systeme approximieren die Verteilung entweder durch Diskretierungen oder vereinfachten Wahrscheinlichkeitsverteilung, was zu Informationsverlust führen kann. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Kollisionsvermeidung mit dynamischen Verkehrsteilnehmern, insbesondere Fußgängern, zu verbessem.Furthermore, it is disadvantageous in known systems that fixed prediction horizons are used, which makes these systems susceptible to, in particular dynamic, parameters, hyperparameters. Other systems approximate the distribution either by discretizations or simplified probability distributions, which can lead to loss of information. One object of the present invention is to improve improved collision avoidance with dynamic road users, in particular pedestrians.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Fahrerassistenzsystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Sinnvolle Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by a method and a driver assistance system according to the independent patent claims. Useful further developments result from the dependent patent claims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von potentiellen, zukünftigen Positionen eines potentiellen Kollisionsobjekts, mit welchem ein Fahrzeug kollidieren kann, wobei
- - das Ermitteln der potentiellen, zukünftigen Positionen durch ein lernfähiges System erfolgt, das darauf trainiert ist, anhand eines vorgegebenen Zeithorizonts die potentiellen, zukünftigen Positionen zu ermitteln, wobei
- - dem lernfähigen System Informationen des Fahrzeugs und/oder Informationen des Kollisionsobjekts bereitgestellt werden, und
- - das Ermitteln der potentiellen, zukünftigen Positionen anhand den Informationen des Fahrzeugs und/oder den Informationen des Kollisionsobjekts erfolgt.
- - The determination of the potential, future positions is carried out by an adaptive system that is trained to determine the potential, future positions using a predetermined time horizon, wherein
- - Information about the vehicle and/or information about the collision object is made available to the adaptive system, and
- - The potential, future positions are determined using the information from the vehicle and/or the information from the collision object.
Durch das vorgeschlagene Verfahren kann eine verbesserte Kollisionsvermeidung mit dynamischen, insbesondere sehr dynamischen, Verkehrsteilnehmern, wie Fußgängern, verbessert werden. Dies ist vor allem für teilweise autonom oder vollautonom betriebene Fahrzeuge und/oder für hochautomatisierte Fahrzeuge vorteilhaft. Ebenfalls dient dies für gängige Fahrerassistenzsysteme in Fahrzeugen.The proposed method can improve collision avoidance with dynamic, in particular very dynamic, road users such as pedestrians. This is advantageous above all for partially autonomously or fully autonomously operated vehicles and/or for highly automated vehicles. This is also used for common driver assistance systems in vehicles.
Durch die Ermittlung von potentiellen, zukünftigen Positionen eines potentiellen Kollisionsobjekts oder mehreren potentiellen Kollisionsobjekten kann bereits im Vorfeld beziehungsweise frühzeitig auf eine potentielle Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt reagiert werden. Mit anderen Worten ausgedrückt erfolgt eine Vorhersage, an welcher Position beziehungsweise an welchen Positionen sich das Kollisionsobjekt in der Zukunft befinden kann. Durch diese Vorabschätzung beziehungsweise Prädizierung von solchen möglichen beziehungsweise potentiellen Positionen des Kollisionsobjekts, können das Fahrzeug und insbesondere die Systeme des Fahrzeuges frühzeitig darauf reagieren, um beispielsweise eine Kollision mit dem Kollisionsobjekt verhindern zu können.By determining potential, future positions of a potential collision object or multiple potential collision objects, a potential collision between the vehicle and the collision object can be reacted to in advance or at an early stage. In other words, a prediction is made as to the position or positions at which the collision object may be located in the future. This preliminary assessment or prediction of such possible or potential positions of the collision object allows the vehicle and in particular the vehicle's systems to react to them at an early stage, for example to be able to prevent a collision with the collision object.
Beispielsweise kann es sich bei einem solchen Kollisionsobjekt um einen Fußgänger oder um einen Verkehrsteilnehmer handeln.For example, such a collision object can be a pedestrian or a road user.
Beispielsweise kann die Ermittlung der potentiellen, zukünftigen Positionen, also prädizierte Positionen in der Zukunft, während der Fahrt des Fahrzeuges durchgeführt werden. Dies kann beispielsweise in einer Recheneinheit des Fahrzeuges oder in einer zum Fahrzeug externen Recheneinheit, wie zum Beispiel einer Cloudanwendung oder einem Backend, erfolgen.For example, the determination of the potential, future positions, ie predicted positions in the future, can be carried out while the vehicle is driving. This can be, for example, in a computing unit of the vehicle or in a computing unit external to the vehicle, such as a cloud application or a backend.
Das Ermitteln dieser potentiellen Positionen kann durch das lernfähige System, wie zum Beispiel einem neuronalen Netz und/oder einer Maschinenlerneinheit, erfolgen. Für das Ermitteln der potentiellen, zukünftigen, also in Zukunft liegenden, möglichen Positionen des Kollisionsobjekts können die verschiedensten und umfangsreichsten Informationen als Inputgrößen, insbesondere für das lernfähige System, verwendet werden. Hierbei können vor allem Informationen des Fahrzeuges und/oder Informationen des Kollisionsobjekts berücksichtigt werden. Hierbei ist vor allem der Bezug zwischen dem Fahrzeug und dem Kollisionsobjekt von Bedeutung, da vor allem ein Bewegungsablauf des Fahrzeuges relativ zu einem Bewegungsablauf des Kollisionsobjekts bei Ermittlung der potentiellen Positionen berücksichtigt werden kann.These potential positions can be determined by the adaptive system, such as a neural network and/or a machine learning unit. To determine the potential, future, ie in the future, possible positions of the collision object, the most varied and extensive information can be used as input variables, in particular for the adaptive system. Above all, information about the vehicle and/or information about the collision object can be taken into account. The relationship between the vehicle and the collision object is of particular importance here, since above all a movement of the vehicle relative to a movement of the collision object can be taken into account when determining the potential positions.
Des Weiteren denkbar ist, dass das Ermitteln der potentiellen, zukünftigen Positionen in einer Recheneinheit simuliert wird, und in einer solchen Simulation die realen Daten des Fahrzeuges und/oder des Kollisionsobjekts als Input berücksichtigt werden.It is also conceivable that the determination of the potential, future positions is simulated in a computing unit, and that the real data of the vehicle and/or the collision object are taken into account as input in such a simulation.
Insbesondere kann es sich bei dem vorgeschlagenen Verfahren um ein computerimplementiertes Verfahren oder um ein cloudbasiertes Verfahren oder um ein simulationsbasiertes Verfahren handeln.In particular, the proposed method can be a computer-implemented method or a cloud-based method or a simulation-based method.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trainieren eines lernfähigen Systems zur Prädiktion von potentiellen, zukünftigen Positionen eines potentiellen Kollisionsobjekts, mit welchem ein Fahrzeug kollidieren kann, aufweisend:
- - Bereitstellen von Informationen des Fahrzeugs und/oder von Informationen des Kollisionsobjekts, und
- - Lernen der Prädiktion der potentiellen, zukünftigen Position des Kollisionsobjekts auf Basis der Informationen des Fahrzeugs und/oder der Informationen des Kollisionsobjekts für einen vorgegebenen Zeithorizont.
- - Providing information from the vehicle and/or information from the collision object, and
- - Learning to predict the potential, future position of the collision object based on the information from the vehicle and/or the information from the collision object for a predetermined time horizon.
Durch das Trainieren des lernfähigen Systems, wie zum Beispiel einem neuronalen Netz oder einer Maschinenlerneinheit, kann anhand der verschiedensten Informationen, Eingangsgrößen und/oder Parameter eine verbesserte Prädiktion von potentiellen, zukünftigen Positionen beziehungsweise Aufenthaltsorten von Kollisionsobjekten, insbesondere in der Umgebung des Fahrzeuges, durchgeführt werden. Folglich kann anhand der bereitgestellten Informationen des Fahrzeuges und/oder des Kollisionsobjekts und/oder von Verkehrsinformationen und/oder von Karteninformationen und/oder von Umgebungsinformationen des Fahrzeuges ein maschinelles beziehungsweise automatisiertes Lernen durchgeführt werden, sodass zukünftige Positionen beziehungsweise Aufenthaltsorte von sich insbesondere dynamisch veränderbaren Kollisionsobjekten effizienter und besser prädiziert, also vorhergesagt, werden können. Mittels eines solchen trainierten, lernfähigen Systems kann in Fahrzeugen, insbesondere in zumindest teilweise oder vollautonom betriebenen Fahrzeugen, eine verbesserte, insbesondere präzisere Vorhersage von potentiellen Kollisionen vorgenommen werden, um mit diesem Wissen eine verbesserte Kollisionsvermeidung vornehmen zu können.By training the adaptive system, such as a neural network or a machine learning unit, an improved prediction of potential, future positions or whereabouts of collision objects, especially in the area surrounding the vehicle, can be carried out using a wide variety of information, input variables and/or parameters . Consequently, machine or automated learning can be carried out on the basis of the information provided by the vehicle and/or the collision object and/or traffic information and/or map information and/or information about the vehicle’s surroundings, so that future positions or whereabouts of collision objects, in particular dynamically changeable ones, are more efficient and better predicted, i.e. predicted. Such a trained, adaptive system can be used in vehicles, in particular in vehicles that are operated at least partially or fully autonomously, to make an improved, in particular more precise, prediction of potential collisions in order to be able to use this knowledge to carry out improved collision avoidance.
Insbesondere handelt es sich bei dem soeben vorgeschlagenen Verfahren um ein computerimplementiertes Verfahren.In particular, the method just proposed is a computer-implemented method.
Insbesondere können vorteilhafte Ausführungen des weiteren, soeben geschilderten Aspekts als vorteilhafte Weiterbildungen des eingangs genannten Aspekts verwendet werden. Insbesondere kann das trainierte, lernfähige System des soeben geschilderten weiteren Aspekts vorteilhaft bei dem Ermitteln der potentiellen, zukünftigen Position gemäß dem eingangs erwähnten Aspekt verwendet werden.In particular, advantageous embodiments of the further aspect just described can be used as advantageous developments of the aspect mentioned at the outset. In particular, the trained, adaptive system of the further aspect just described can be used advantageously when determining the potential, future position according to the aspect mentioned at the outset.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem mit einem lernfähigen System, wobei das Fahrerassistenzsystem, insbesondere ein elektronisches Fahrerassistenzsystem, zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Aspekte oder einer entsprechenden Ausführung davon ausgebildet ist.A further aspect of the invention relates to a driver assistance system with a system capable of learning, wherein the driver assistance system, in particular an electronic driver assistance system, is designed to carry out a method according to one of the preceding aspects or a corresponding embodiment thereof.
Insbesondere kann mithilfe des Fahrerassistenzsystems ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte oder einer vorteilhaften Weiterbildung davon ausgebildet werden.In particular, a method according to one of the preceding aspects or an advantageous development thereof can be implemented with the aid of the driver assistance system.
Ein derartiges Fahrerassistenzsystem kann vor allem den Fahrer des Fahrzeuges und/oder ein autonomes System des Fahrzeugs zur Kollisionsvermeidung mit potentiellen Kollisionsobjekten, wie beispielsweise einem Fußgänger, unterstützen. Des Weiteren kann mit dem Fahrerassistenzsystem autonom oder automatisch zumindest eine potentielle, zukünftige Position eines Kollisionsobjekts ermittelt beziehungsweise prädiziert werden. Somit können potentielle Kollisionen frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen vorgenommen werden.Such a driver assistance system can primarily support the driver of the vehicle and/or an autonomous system of the vehicle to avoid collisions with potential collision objects, such as a pedestrian. Furthermore, at least one potential, future position of a collision object can be determined or predicted autonomously or automatically with the driver assistance system. In this way, potential collisions can be detected at an early stage and appropriate countermeasures can be taken.
Beispielsweise kann das Fahrerassistenzsystem entsprechend der Variationsmöglichkeiten und Vorteile der oben geschilderten Verfahren weitergebildet werden. Die genannten Verfahrensmerkmale stellen dabei entsprechende funktionale Merkmale des Fahrerassistenzsystems dar. Des Weiteren weist das Fahrerassistenzsystem mit dem lernfähigen System Mittel beziehungsweise funktionelle Merkmale auf, mit welchen die genannten Verfahren gemäß den vorhergehenden Aspekten durchgeführt beziehungsweise ausgeführt werden können.For example, the driver assistance system can be further developed according to the possible variations and advantages of the methods described above. The mentioned procedural features male represent corresponding functional features of the driver assistance system. Furthermore, the driver assistance system with the adaptive system has means or functional features with which the methods mentioned can be carried out or executed according to the preceding aspects.
Insbesondere können vorteilhafte Ausführungsformen eines Aspekts als vorteilhafte Ausführungsformen der anderen Aspekte und umgekehrt angesehen werden.In particular, advantageous embodiments of one aspect can be viewed as advantageous embodiments of the other aspects and vice versa.
Hier und im Folgenden kann ein künstliches neuronales Netzwerk, insbesondere das lernfähige System, als Softwarecode verstanden werden, der auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist und eines oder mehrere vernetzte künstliche Neuronen repräsentiert beziehungsweise deren Funktion nachbilden kann. Der Softwarecode kann dabei auch mehrere Softwarecodekomponenten beinhalten, die beispielsweise unterschiedliche Funktionen haben können. Insbesondere kann ein künstliches neuronales Netzwerk ein nichtlineares Modell oder einen nichtlinearen Algorithmus implementieren, das beziehungsweise der eine Eingabe auf eine Ausgabe abbildet, wobei die Eingabe durch einen Eingangsmerkmalsvektor oder eine Eingangssequenz gegeben ist und die Ausgabe beispielsweise eine ausgegebenen Kategorie für eine Klassifizierungsaufgabe, einen oder mehrere prädizierte Werte oder eine prädizierte Sequenz beinhalten kann.Here and below, an artificial neural network, in particular the adaptive system, can be understood as software code that is stored on a computer-readable storage medium and represents one or more networked artificial neurons or can emulate their function. The software code can also contain a number of software code components, which can have different functions, for example. In particular, an artificial neural network can implement a nonlinear model or algorithm that maps an input to an output, where the input is given by an input feature vector or an input sequence and the output is, for example, an output category for a classification task, one or more may include predicted values or a predicted sequence.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing(s). The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.
Dabei zeigen die nachfolgenden Figuren in:
-
1 eine schematische Darstellung eines lernfähigen Systems zur Ermittlung von potentiellen, zukünftigen Positionen eines Kollisionsobjekts; -
2 eine weitere schematische Darstellung eines lernfähigen Systems aus1 zur Ermittlung von potentiellen, zukünftigen Positionen eines Kollisionsobjekts; und -
3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, welches mit einem Kollisionsobjekt kollidieren kann.
-
1 a schematic representation of an adaptive system for determining potential, future positions of a collision object; -
2 Another schematic representation of alearning system 1 for determining potential, future positions of a collision object; and -
3 a schematic representation of a vehicle which can collide with a collision object.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
In der
Beispielsweise kann das lernfähige System 1 dazu verwendet werden, um potentielle, zukünftige Positionen 2 eines potentiellen Kollisionsobjekts 3 (vergleiche
Bei dem Kollisionsobjekt 3 kann es sich um einen Verkehrsteilnehmer, wie zum Beispiel einen Fußgänger, handeln. Mithilfe des lernfähigen Systems 1 kann also ermittelt, insbesondere vorhergesagt, werden, zu welcher zukünftiger Position beziehungsweise zu welchem zukünftigen Aufenthaltsort sich dieses Kollisionsobjekt 3 befindet, wodurch festgestellt beziehungsweise beurteilt werden kann, ob eine Kollision eines Fahrzeugs 4 mit dem Kollisionsobjekt 3 wahrscheinlich ist oder nicht, insbesondere wie hoch eine Wahrscheinlichkeit für eine potentielle Kollision ist.The collision object 3 can be a road user, such as a pedestrian. With the help of the
Somit können mithilfe des lernfähigen Systems 1 zukünftige Aufenthaltswahrscheinlichkeiten und/oder zukünftige Aufenthaltsorte, wie die Positionen 2, von Fußgängern, also dem Kollisionsobjekt 3, prädiziert werden. Dieser Ansatz kann ebenfalls für andere Objektklassen, die sich jedoch im Vergleich zu einem Fußgänger weniger komplex in ihrem Bewegungsmuster verhalten, angewendet werden.Thus, with the help of the
Mit dem vorgegebenen Zeithorizont T ist eine zeitliche Grenze, bis zu der man voraussichtlich plant, zu verstehen. Mit anderen Worten ausgedrückt ist unter Zeithorizont ein Zeitraum zu verstehen, den man in Betracht zieht, für den man planen kann.The given time horizon T is to be understood as a time limit up to which one is likely to plan. In other words, a time horizon is a period of time that one considers, for which one can plan.
Bei dem erfindungsgemäßen Zeithorizont T ist ein nicht allzu langer Zeithorizont zu verstehen, wie zum Beispiel ein Zeithorizont von wenigen Sekunden beziehungsweise von wenigen Minuten. Theoretisch kann auch für einen sehr langen Zeithorizont mit sehr kleinen Zeitschritten für jeden Verkehrsteilnehmer und in einer sehr engmaschigen Diskretierung geschätzt werden. Dies erfordert jedoch einen großen Rechenaufwand und ist nur schwierig in Echtzeit zu berechnen.In the case of the time horizon T according to the invention, a time horizon that is not too long is to be understood, such as a time horizon of a few seconds or a few minutes. Theoretically, for a very long time rizont can be estimated with very small time steps for each road user and in a very close-knit discrepancy. However, this requires a large computational effort and is difficult to calculate in real time.
Insbesondere können für die Ermittlung der Positionen 2 dem lernfähigen System 1 Informationen des Fahrzeugs 4 und/oder Informationen des Kollisionsobjekts 3 und/oder Umgebungsinformationen und/oder Verkehrsinformationen und/oder Karteninformationen zur Verfügung gestellt beziehungsweise bereitgestellt werden. Beispielsweise kann mit einer Information des Kollisionsobjekts 3 eine aktuelle Position 6 des Kollisionsobjekts 3 und/oder zumindest eine vergangene Position des Kollisionsobjekts 3 und/oder eine aktuelle Trajektorie 7 (vergleiche
Somit kann durch die umfangreichen Informationen ein lernfähiges System insbesondere trainiert werden, um effizient und verbessert potentielle Positionen 2 des Kollisionsobjekts 3 vorhersagen zu können, um eine Kollisionsvermeidung, insbesondere eine Interaktion mit dem Straßenverkehr, zu verbessern. Folglich kann die Interpretierbarkeit des Systems 1 gesteigert werden und gleichzeitig weniger Rechenleistung ermittelt werden. Dies ermöglicht es, ein einfacheres Gesamtsystem zu entwerfen beziehungsweise zu implementieren, das auch in Situationen, die schwer einzuschätzen sind, wie zum Beispiel wenn es unklar ist, ob ein Fußgänger die Straße kreuzen wird oder nicht.An adaptive system can thus be trained by the extensive information, in particular to be able to predict
Beispielsweise kann es sich bei dem lernfähigen System um ein neuronales Netz handeln. Des Weiteren ist denkbar, dass das lernfähige System 1 in ein Fahrerassistenzsystem 12 (vergleiche
Um Informationen über alle möglichen Positionen 2 zu allen möglichen Zeitpunkten T1, T2 des vorgegebenen Zeithorizonts T repräsentieren, insbesondere ermitteln, zu können, kann ein Embedding-Vektor 13 verwendet werden. Beispielsweise ist unter Embedding („eingebettet“) eine Repräsentation, insbesondere eine Zwischen-Repräsentation, zu verstehen, die ein neuronales Netz, wie zum Beispiel das lernfähige System 1, gefunden hat, um ein Problem zu lösen, für das es trainiert wird. Mit diesem Embedding-Vektor 13, welcher beispielsweise als Vektorpräsentation bezeichnet werden kann, können probabilistische Positionen, also die Positionen 2, für einen beliebigen Zeitschritt, wie die Zeitpunkte T1, T2, in nur einem Vektor dargestellt werden. Dies reduziert insbesondere Rechenleistung. Somit kann eine neue Repräsentation beziehungsweise neue Repräsentationsart für eine Trajektorie bereitgestellt werden.An embedding
Insbesondere kann mithilfe des lernfähigen Systems 1 eine probabilistische Darstellung und gleichzeitige Interpolation und Extrapolation über die Zeit für die Schätzung von Positionen 2 erreicht beziehungsweise durchgeführt werden. Des Weiteren kann eine Repräsentation probabilistisch über die Zeit integrierte Schätzungen ohne Informationsverlust und mit wenig Rechenaufwand an anderen aufbauenden Algorithmen, insbesondere zur Kollisionsvermeidung, weitergegeben werden. Insbesondere kann mit diesem Embedding-Vektor 13 durchgeführt werden, dass für beliebige Zeitschritte beziehungsweise die Zeitpunkte T1, T2 die Wahrscheinlichkeitsverteilung aller möglichen Positionen 2 auszugeben beziehungsweise darzustellen ist. Hierbei ist in der
Insbesondere kann mithilfe des Decodings eine Ableitung von dem Embedding-Vektor 13 erreicht werden, die der Visualisierung und dem Verständnis der Ergebnisse helfen. Hierbei ist die Wahl der Parameter des „Heat Maps“ auszuwerten beziehungsweise festzulegen. Wenn aber das darauf aufbauende System, wie zum Beispiel zur Kollisionsvermeidung (Fahrerassistenzsystem 12), auch ein Verfahren ist, das auf maschinelles Lernen setzt, können Informationen durch direkten Einsatz des Embedding-Vektors 13 in einer kompakten Form ohne Informationsverlust weitergegeben werden. Das aufbauende System muss auch nicht wieder selbst eine geeignete Repräsentation finden, um Informationen zu verarbeiten. Dies spart wiederum Komplexität und Rechenzeit. Hierzu können in einem „Down Stream Task“ 15 als Kollisionsvorhersage beziehungsweise Kollisionsvermeidung als Ausgangsgröße Informationen hinsichtlich der Kollisionsvermeidung 16 bereitgestellt werden. Diese können insbesondere dem Fahrerassistenzsystem 12 oder anderweitigen Systemen des Fahrzeuges 4 zur Verfügung gestellt werden.In particular, a derivation from the embedding
Insbesondere kann für einen jeweiligen Zeitpunkt T1, T2 des Zeithorizonts T eine Vielzahl von Positionen 2 ermittelt werden. Für den jeweiligen Zeitpunkt T1, T2 kann eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der Vielzahl der Positionen 2 bestimmt werden.In particular, a large number of
In der
Durch die Eingabe von beispielsweise verschiedenen Prädiktionshorizonten beziehungsweise dem Zeithorizont T kann vor allem während des Trainings beziehungsweise des Lernens das lernfähige System 1 besser angelernt werden. Somit lernt das lernfähige System 1, diese verschiedenen Zeiten zu abstrahieren und erlaubt beispielsweise eine Interpolation oder eine Extrapolation. Bei der Interpolation kann in den Trainingsdaten beispielsweise mit Prädiktionshorizonten in ganzen Sekundenschritten diskretiert werden. Der Embedding-Vektor 14 beziehungsweise Embedding kann auch für Zwischenschritte wie zum Beispiel 1,3 Sekunden abgefragt werden. Bei der Extrapolation sind in den Trainingsdaten der längste Detektionshorizont beispielsweise 5 Sekunden. Das Embedding 14 kann aber auch für einen längeren Prädiktionshorizont beziehungsweise Zeithorizont T abgefragt werden, wie zum Beispiel 7 Sekunden.By entering, for example, different prediction horizons or the time horizon T, the
Für das Design des Decoders 19 gibt es verschiedene Möglichkeiten, je nachdem, welche Repräsentation sich für das gegebene Problem besser eignet. Zusätzlich oder anstatt kann wiederum das Embedding 13 dem Head Map Decoding 14 zur Verfügung gestellt werden, sodass wiederum ein Heat Map-Ergebnis 22 zur Verfügung gestellt werden beziehungsweise übermittelt werden kann. Beispielsweise kann mithilfe des Decoders 19 eine feste Anzahl von möglichen Positionen 2 zum Zeithorizont T bereitgestellt beziehungsweise gezogen werden. Hierfür kann der Decoder 19 mehrfach durchlaufen werden und bei jedem Durchlauf wird der Zufallsparameter 20 hinzugefügt, wie zum Beispiel durch „Monte-Carlo-Dropout“. Der Kostenterm, der zum Lernen des Systems 1 verwendet werden kann, generiert sich durch den Abstand der besten Prädiktion, was beispielsweise bei dem Heat Map-Ergebnis 22 der „Argmax“ und beim „Sampling“ der „Nearest Neighbour“ wäre. Beispielsweise kann eine tatsächliche Position vorgegeben beziehungsweise bestimmt werden. Somit kann die Position 2 ermittelt beziehungsweise festgestellt werden, welche am nähesten zu der tatsächlichen Position 5 des Kollisionsobjekts 3 ist.There are various possibilities for the design of the
Beispielsweise kann sich, wie in der
Durch die vorliegende Erfindung kann beispielsweise eine Trajektorie als Embedding verwendet werden. Somit können probabilistische Positionen für einen beliebigen Zeitschritt bestimmt werden. Dies ermöglicht eine Interpolation und Extrapolation des Prädiktionshorizonts. Somit können auch sehr komplexe Wahrscheinlichkeitsverteilungen modelliert werden. Dies ermöglicht eine kompakte und schnell zu verarbeitende Präsentation für aufbauende Systeme, insbesondere zur Kollisionsvermeidung. Insbesondere bedient sich das lernfähige System 1 der Encoder-Decoder-Architektur von neuronalen Netzen.The present invention allows a trajectory to be used as embedding, for example. Thus, probabilistic positions can be determined for any time step. This enables interpolation and extrapolation of the prediction horizon. This means that even very complex probability distributions can be modeled. This enables a compact and quick to process presentation for building systems, especially for collision avoidance. In particular, the
Insbesondere kann für das Ermitteln und insbesondere für das Prädizieren der potentiellen, zukünftigen Positionen 2 Simulationen, insbesondere Simulationsmodelle, und insbesondere Trainingsdatensätze des lernfähigen Systems 1 verwendet werden.In particular, for determining and in particular for predicting the potential,
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