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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Informationen
von wenigstens zwei Informationsquellen in einem Kraftfahrzeug.
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Die
Anpassung der Lichtverteilung des Abblendlichtes und/oder des Fernlichtes
eines Kraftfahrzeuges an den Fahrbahnverlauf trägt zu einer Verbesserung der
Ausleuchtung der vor dem Kraftfahrzeug liegenden Straße gegenüber einer
statischen Lichtverteilung bei. Dies lässt sich durch eine dynamische
Veränderung,
beispielsweise durch horizontale und/oder vertikale Schwenkung der
Lichtverteilung, erreichen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich eine
quasi-statische
Lichtverteilung durchzuführen.
Unter der quasi-statischen Lichtverteilung wird eine Lichtverteilung
verstanden, die an den aktuell vorliegenden Straßentyp angepasst ist. Im ersten
Fall erfolgt die Anpassung der Lichtverteilung in Abhängigkeit
des Fahrbahnverlaufes, während
eine quasi-statischen Lichtverteilung in Abhängigkeit des Straßentyps
erfolgt.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 197 13 884 A1 ist beispielsweise ein Verfahren
zur Regelung der Leuchtweite und Leuchtrichtung von Scheinwerfern
in einem Kraftfahrzeug bekannt. Eine Kamera sammelt Informationen über die
Umgebung des Kraftfahrzeuges. Aus diesen Informationen wird der
Fahrbahnverlauf ermittelt. Die Scheinwerfereinstellung wird an den
ermittelten Fahrbahnverlauf entsprechend angepasst.
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In
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 197 56 574 A1 wird eine Beleuchtungseinheit
für ein Kraftfahrzeug
vorgeschlagen. Eine Umgebungsdetektionsvorrichtung ermittelt aus
Signalen von Umgebungssensoren, wie einer Kamera oder einem Abstandsradar,
Informationen über
die Fahrumgebung des Kraftfahrzeuges. Eine Modusbestimmungsvorrichtung
bestimmt den Fahrmodus. In Abhängigkeit des
bestimmten Fahrmodus wird die von der Beleuchtungseinheit durchgeführte Beleuchtung
gesteuert. Hinweise auf ein Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit
der Ermittlung des Fahrbahnverlaufes fehlen in der
DE 197 56 574 A1 .
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Aus
der
US 2002/0080618
A1 ist eine Fahrzeugscheinwerfereinrichtung mit einer Karteninformationsakquisitionsvorrichtung
und einer Umgebungszustandsfeststellvorrichtung bekannt.
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Vorteile der Erfindung
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Das
nachfolgend beschriebene Verfahren und die Verarbeitungseinheit
zur Verarbeitung von Informationen von wenigstens zwei Informationsquellen
in einem Kraftfahrzeug haben den Vorteil, dass die Genauigkeit der
Ausgangsinformation über
den Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp durch Fusion der Informationen
gegenüber
der einzelnen Verwendung der Informationen von einer Informationsquelle
erhöht
werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann
die Genauigkeit der Ausgangsinformation über die Verkehrsführung, wie
beispielsweise das Vorhandensein von Kreuzung und/oder von Unterführungen und/oder
von Tunneln, erhöht
werden. Informationen von Informationsquellen sind im allgemeinen
mit Toleranzen und/oder Messfehlern behaftet. Durch die kooperative
Verarbeitung von Informationen zum Fahrbahnverlauf und/oder von
Informationen vom Kraftfahrzeugumfeld, beispielsweise dem Straßentyp,
von verschiedenen Informationsquellen tragen das Verfahren und die
Verarbeitungseinheit in vorteilhafter Weise zum einen zur Verringerung
des Fehlers der Ausgangsinformation im Vergleich zu den Fehlern
der Informationen der einzelnen Informationsquellen und zum anderen
zur Erweiterung des Erfassungsbereiches bei. Die Fusion von Informationen von
wenigstens zwei Informationsquellen, beispielsweise einem Bildsensor
und einem Navigationssystem, führt
zu einer Erweiterung des Erfassungsbereiches, da der Bildsensor
und das Navigationssystem überlappende
aber nicht deckende Erfassungsbereiche aufweisen. Gleichzeitig tragen
das Verfahren und die Verarbeitungseinheit in besonders vorteilhafter
Weise zur Erhöhung
der Verfügbarkeit
von Ausgangsinformationen über
den Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp bei. Durch das nachfolgend beschriebene
Verfahren und die Verarbeitungseinheit wird beispielsweise ein Ausfall
einer Informationsquelle durch die Verwendung der redundant vorhandenen
Informationen wenigstens einer weiteren Informationsquelle zumindest
teilweise kompensiert. Hierdurch wird insgesamt eine höhere Verfügbarkeit der
erzeugten Ausgangsinformationen über
den Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp erreicht. Das Verfahren
und die Verarbeitungseinheit tragen in vorteilhafter Weise zu einer
Erhöhung
der Dynamik bei der Erzeugung von Ausgangsinformationen über den Fahrbahnverlauf
und/oder den Straßentyp
bei. So trägt
beispielsweise eine Anpassung von Filterparametern eines zeitlich
gefilterten Signals des Fahrbahnverlaufs einer Informationsquelle
zu einer schnelleren Anpassung an eine Änderung des Fahrbahnverlaufs
bei, wenn aufgrund von Informationen wenigstens einer zweiten Informationsquelle
die bevorstehende Änderung
des Fahrbahnverlaufes erwartet werden kann. Somit kann die zeitliche
Dynamik der Informationen der Informationsquellen verbessert werden.
Zusammenfassend führt
das nachfolgend beschriebene Verfahren und die Vorrichtung in besonders
vorteilhafter Weise zu einer zuverlässigen und robusten Erzeugung
von fusionierten Ausgangsinformationen über den Fahrbahnverlauf und/oder
den Straßentyp
durch Fusion von Informationen von wenigstens zwei Informationsquellen
in einem Kraftfahrzeug.
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Vorteilhaft
ist die Erzeugung von fusionierten Ausgangsinformationen in einem
Assoziationsschritt und einem Fusionsschritt aus sich entsprechenden Informationen
von wenigstens zwei Informationsquellen. Die Assoziation der Informationen
und die anschließende
Fusion ermöglicht
eine einfache Erzeugung der wenigstens einen fusionierten Ausgangsinformation.
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Besonders
vorteilhaft ist die gewichtete Fusion der Informationen von wenigstens
zwei Informationsquellen zur Erzeugung der fusionierten Ausgangsinformation über den
Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp. Bei der gewichteten
Fusion der Informationen werden die Informationen in Abhängigkeit
wenigstens eines Parameters, der wenigstens einer Information zugeordnet
ist, fusioniert. Die Informationen einer Informationsquelle gehen
in die Erzeugung der fusionierten Ausgangsinformation in Abhängigkeit
dieses wenigstens einen Parameters unterschiedlich ein. Hierdurch
ist es beispielsweise möglich,
Informationen mit einer großen
Toleranz bei der Fusion der Ausgangsinformationen wenig zu berücksichtigen.
Vorteilhaft ist hierbei insbesondere die gewichtete Fusion der Informationen
von den wenigstens zwei Informationsquellen in Abhängigkeit
eines Maßes
für die
Güte der
Informationen.
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Vorteilhaft
ist die Verarbeitung von Informationen von wenigstens zwei Informationsquellen,
wobei die Informationsquellen wenigstens ein Umfeldsensor und/oder
wenigstens eine Umfeldinformationsquelle und/oder wenigstens ein
Kraftfahrzeugsensor ist. Jeder der verwendeten Informationsquellen
hat spezifische Eigenschaften, Vorteile und Unzulänglichkeiten.
Durch die nachfolgend beschriebene Fusion von Informationen wenigstens eines Umfeldsensors
und/oder wenigstens einer Umfeldinformationsquelle und/oder wenigstens
eines Kraftfahrzeugsensors wird eine vorteilhafte Erweiterung des
Erfassungsbereiches erreicht. Beispielsweise liefern Umfeldinformationsquellen,
wie beispielsweise ein Navigationssystem, Informationen über den weiteren
Umfeldbereich des Kraftfahrzeuges. Dagegen haben Umfeldsensoren
den Vorteil, dass die gelieferten Informationen aktuell sind, da
sie die Situation zum gegenwärtigen
Zeitpunkt beschreiben. Das nachfolgend beschriebene Verfahren und
die Verarbeitungseinheit kombinieren durch die Erzeugung von fusionierten
Ausgangsinformationen bzw. Ausgangssignalen die jeweiligen Vorteile
der einzelnen Informationsquellen, während die prinzipiellen oder auch
momentanen Unzulänglichkeiten
einer Informationsquelle entsprechend bei der Fusion berücksichtigt
werden.
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Besonders
vorteilhaft ist die Einstellung wenigstens eines Betriebsmittels
eines Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit
wenigstens einer fusionierten Ausgangsinformation über den
Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp. Dies trägt zu einer
vorteilhaften Realisierung von Fahrerassistenzfunktionen und/oder
Fahrzeugführungsfunktionen
und/oder Sicherheitsfunktionen im Kraftfahrzeug bei, da die Vorteile
des Verfahrens und der Vorrichtung, wie hohe Zuverlässigkeit
und/oder Genauigkeit, bei der Realisierung dieser Funktionen ebenfalls
vorhanden sind. Vorteilhaft ist insbesondere die Einstellung wenigstens
eines Beleuchtungsmittels, wie wenigstens ein Scheinwerfer, in Abhängigkeit
wenigstens einer fusionierten Ausgangsinformation. Bei der Einstellung von
wenigstens einem Beleuchtungsmittel sind Kenntnisse über den
Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp wichtig. Hierdurch wird
eine Anpassung der Lichtverteilung des Scheinwerfers eines Kraftfahrzeuges
an den Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp ermöglicht. Für die Fahrerassistenzfunktion
zur Lichtsteuerung im Kraftfahrzeug trägt die Nutzung von prädiktiven
Informationen über
den Fahrbahnverlauf oder den Straßentyp, welche über verschiedene
Umfeldsensoren (Video, Radar, LIDAR) und Umfeldinformationsquellen
(Digitale Karte und Ortung, Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation, Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation)
bereitgestellt werden können,
zu einer wesentlichen Verbesserung der Leistungsfähigkeit
des Systems zur Lichtsteuerung bei. Die Informationen zum Fahrbahnverlauf,
beispielsweise wenigstens einem Krümmungsparameter, und/oder zum
Straßentyp
werden hierbei entweder aus der Geometrie der Fahrbahn im Vorausschaubereich
der Sensoren oder aus den Trajektorien erfasster Objekte abgeleitet.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung wenigstens einer digitale Karte,
welche in Verbindung mit geeigneten Kartenattributen und einer hinreichend
genauen Ortungsinformation einen praktisch beliebigen Vorausschaubereich
liefert.
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Vorteilhaft
ist ein Verfahren und eine Verarbeitungseinheit bei denen aus den
Informationen der wenigstens zwei Informationsquellen die fusionierte Ausgangsinformation über den
Fahrbahnverlauf und/oder das fusionierte Ausgangssignal über den Fahrbahnverlauf
aus der Trajektorie wenigstens eines erfassten Objektes im Fahrbahnverlauf
erzeugt wird. Die Erfassung des wenigstens einen Objektes ist dabei
insbesondere durch Fusion von Informationen von wenigstens zwei
Informationsquellen möglich.
Beispielsweise kann aus dem zeitlichen Verlauf der Position eines
vorausfahrenden Kraftfahrzeuges der Fahrbahnverlauf bestimmt werden,
da im allgemeinen das vorausfahrende Kraftfahrzeug dem Fahrbahnverlauf
folgt.
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Besonders
vorteilhaft ist ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um
alle Schritte des nachfolgend beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn
das Programm auf einem Computer ausgeführt wird. Die Verwendung eines
Computerprogramms ermöglicht
die schnelle und kostengünstige
Anpassung des Verfahrens beispielsweise an unterschiedliche Informationsquellen.
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Vorteilhaft
ist eine Schnittstelle von wenigstens zwei informationsverarbeitenden
Komponenten in einem Kraftfahrzeug, wobei die Schnittstelle die Übertragung
wenigstens eines fusionierten Ausgangssignals von Informationen
von wenigstens zwei Informationsquellen und/oder wenigstens einer
Güte wenigstens
eines fusionierten Ausgangssignals ermöglicht, wobei das wenigstens
eine fusionierte Ausgangssignal Informationen über den Fahrbahnverlauf und/oder
den Straßentyp
enthält.
Diese Schnittstelle weist insbesondere die vorstehend beschriebenen Vorteile
des Verfahrens und der Verarbeitungseinheit auf.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit
Bezug auf die Figuren und aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm des bevorzugten Ausführungsbeispiels,
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2 ein
Ablaufdiagramm des bevorzugten Ausführungsbeispiels,
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3 eine Übersichtszeichnung
eines weiteren Ausführungsbeispiels.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Nachfolgend
werden ein Verfahren und eine Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung
von Informationen von wenigstens zwei Informationsquellen in einem
Kraftfahrzeug beschrieben. Durch Fusion von Informationen von wenigstens
zwei Informationsquellen wird eine fusionierte Ausgangsinformation über den
Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp erzeugt. Im bevorzugten
Ausführungsbeispiel
wird aus den Informationen eines Radarsensors, eines Bildsensors
und eines Navigationssystems eine fusionierte Ausgangsinformation über den
Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp erzeugt. Die Scheinwerfer
des Kraftfahrzeuges werden in Abhängigkeit der fusionierten Ausgangsinformation
eingestellt.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm des bevorzugten Ausführungsbeispiels, bestehend
aus einem Radarsensor 10, einem Bildsensor 12,
einem Navigationssystem 14, einer Verarbeitungseinheit 16,
einem ersten Scheinwerfer 18 und einem zweiten Scheinwerfer 20.
Bei dem Radarsensor 10 handelt es sich um einen 77-GHz-Long-Range-Radarsensor, der
im Bereich der Stoßstange
des Kraftfahrzeuges angebracht ist. Alternativ oder zusätzlich ist
die Verwendung wenigstens eines 77-GHz-Medium-Range-Radarsensors
und/oder wenigstens eines 24-GHz-Short-Range-Radarsensors möglich. Der Bildsensor 12 ist
im Innenraum des Kraftfahrzeuges hinter der Windschutzscheibe im
Bereich des Innenrückspiegels
angebracht. Dabei ist der Bildsensor 12 so ausgerichtet,
dass sich der Erfassungsbereich des Bildsensors 12 auf
die Umgebung des Kraftfahrzeuges in Fahrtrichtung erstreckt. Bei
dem Bildsensor 12 handelt es sich um einen CMOS-Bildsensor und/oder
einem CCD-Bildsensor für
den sichtbaren Spektralbereich wenigstens zwischen 400 nm und 800
nm. Alternativ oder zusätzlich
ist die Verwendung wenigstens eines infrarotsensitiven Bildsensors 12 möglich, wobei
der infrarotsensitive Bildsensor 12 wenigstens einen Spektralbereich
zwischen 800 nm und 1000 nm erfasst. Bei dem Navigationssystem 14 handelt
es sich um ein System, das eine digitale Karte und ein Ortungssystem
umfasst. Das Ortungssystem basiert im bevorzugten Ausführungsbeispiel
auf dem Global Positioning System (GPS). Der Radarsensor 10,
der Bildsensor 12 und das Navigationssystem 14 sind
im bevorzugten Ausführungsbeispiel mit
der Verarbeitungseinheit 16 über einen Kommunikationsbus 22,
beispielsweise einem Controller-Area-Network-Kommunikationsbus (CAN-Bus), verbunden.
Die beiden Scheinwerfer 18, 20 des Kraftfahrzeuges
sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel über einen
weiteren Kommunikationsbus 24, beispielsweise ebenfalls
einem Controller-Area-Network-Kommunikatonsbus
(CAN-Bus), mit der Verarbeitungseinheit 16 verbunden. Alternativ
ist es möglich,
dass der Radarsensor 10, der Bildsensor 12, das Navigationssystem 14,
der erste Scheinwerfer 18 und der zweite Scheinwerfer 20 über einen
einzigen Kommunikationsbus mit der Verarbeitungseinheit 16 verbunden
sind. Der erste Scheinwerfer 18 und der zweite Scheinwerfer 20 sind
rechts und links im vorderen Bereich des Kraftfahrzeuges in der
Nähe der Stoßstange
angeordnet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden Halogenscheinwerfer 18, 20 verwendet. Alternativ
oder zusätzlich
ist die Verwendung von Gasentladungsscheinwerfern möglich. Die Scheinwerfer 18, 20 erzeugen
eine Lichtverteilung mit Abblendlichtcharakteristik und/oder Fernlichtcharakteristik.
Zur Einstellung der Lichtverteilung in Abhängigkeit von Ausgangsinformationen
der Verarbeitungseinheit 16 sind in den Scheinwerfern 18, 20 eine Datenverarbeitungseinheit
und wenigstens eine Stelleinrichtung vorgesehen, um die Lichtverteilung
wenigstens in horizontaler und/oder vertikaler Richtung zu verändern. In
diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden Informationen von mehreren Informationsquellen 10, 12, 14 zur
Beschreibung des Fahrzeugumfeldes fusioniert und damit die Lichtverteilung
der Scheinwerfer 18, 20 des Kraftfahrzeuges an
den Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp angepasst. Bei der Informationsfusion
stützen
sich mehrere Informationsquellen 10, 12, 14 gegenseitig und
so wird als Ergebnis der Fusion eine qualitativ bessere Ausgangsinformation
nutzbar. Zur rechtzeitigen und vorausschauenden Einstellung der
Lichtverteilung der Scheinwerfer 18, 20 werden
prädiktive,
fusionierte Ausgangsinformationen über den Fahrbahnverlauf und/oder
den Straßentyp
verwendet. Allgemein umfasst die Fusion von Informationen von wenigstens
zwei Informationsquellen 10, 12, 14 die Vereinigung
von sich entsprechenden Informationen von wenigstens zwei Informationsquellen 10, 12, 14 zu
wenigstens einer Ausgangsinformation und/oder wenigstens einem Ausgangssignal.
Die fusionierten Informationen der wenigstens zwei Informationsquellen 10, 12, 14 weisen
dabei den gleichen Umfang und/oder einen sich teilweise ergänzenden
Umfang und/oder einen ergänzenden
Umfang auf.
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm des bevorzugten Ausführungsbeispiels. Nachfolgend
werden die gegenüber 1 zusätzlichen
Komponenten beschrieben, sowie der Ablauf des Verfahrens und der Aufbau
der Verarbeitungseinheit 16 dargestellt. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird zur prädiktiven
Lichtsteuerung der Scheinwerfer 18, 20 der Verlauf
der Fahrbahn vor dem Fahrzeug und/oder der Straßentyp und/oder entgegenkommende
Kraftfahrzeuge bestimmt. Der Verlauf der Fahrbahn wird mit einem
Modell für
den Fahrbahnverlauf beschrieben. Einer der Modellparameter des Modells
für den Fahrbahnverlauf
ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Kurvenradius. Alternativ oder zusätzlich wird die horizontale
Krümmung
der Fahrbahn als inverser Wert des Kurvenradius verwendet. Sowohl aus
dem Navigationssystem 14 als auch mit Hilfe einer videobasierten
Fahrbahnranderkennung mittels des Bildsensors 12 wird dieser
Parameter sowie alle anderen Modellparameter des Modells des Fahrbahnverlaufs
geschätzt.
Als weitere Modellparameter werden in einer Variante des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
alternativ oder zusätzlich
die Zahl der Fahrspuren und/oder die Breite der Fahrspur und/oder
die Breite der Fahrbahn und/oder die Orientierung des Kraftfahrzeuges
relativ zum Fahrspurverlauf, beispielsweise der Gierwinkel zwischen
Fahrzeuglängsachse
und dem Fahrspurverlauf, und/oder der Spurversatz, also die Position
des Kraftfahrzeuges innerhalb der Fahrspur, und/oder ein Parameter über die
vom Kraftfahrzeug auf einer mehrspurigen Fahrbahn genutzten Fahrspur
und/oder die vertikale Krümmung
der Fahrbahn und/oder die Entfernung zu Kreuzungen und/oder das
Vorhandensein von Kreuzungen verwendet. Der Parameter der vertikalen Krümmung der
Fahrbahn kann beispielsweise zu einer besseren Ausleuchtung von
Kuppen und Senken verwendet werden. Die Güte und Robustheit der Schätzung der
einzelnen Modellparameter hängen dabei
von den Eigenschaften der verwendeten Informationsquelle, sowie
von der aktuellen Situation, in der die Messung erfolgt, ab. Beispielsweise
beeinflusst die Genauigkeit der digitalisierten Karte und/oder die
Genauigkeit der Ortung und/oder die optischen Eigenschaften des
verwendeten Bildsensors 12 grundsätzlich die Qualität der einzelnen
Modellparameter. Die Qualität
der Schätzwerte
(für die Modellparameter)
des Fahrbahnverlaufs wird zusätzlich
von den Wetterbedingungen und/oder der Qualität der Fahrbahnrandmarkierung
beeinflusst. Diese Beeinflussung der Qualität gilt beispielsweise für den Bildsensor 12.
Das Prinzip der Informationsfusion nutzt die Redundanz der Informationen
mehrerer Informationsquellen. Dabei können die Informationsquellen
nach einem gleichartigen Messprinzip und/oder wie im bevorzugten
Ausführungsbeispiel nach
unterschiedlichem Messprinzip arbeiten. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden die redundant gewonnenen Schätzwerte für die Modellparameter aus videobasierter
Fahrbahnranderkennung und aus dem Navigationssystem 14 entsprechend
ihrer Güte
gewichtet und gehen in die Informationsfusion ein. Der in der Informationsfusion
berechnete neue Schätzwert
der Modellparameter ist hinsichtlich der Güte besser als der Schätzwert aus
den Einzelmessungen der Informationsquellen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird als Algorithmus die gewichtete Mittelwertbildung verwendet.
Bei geringer Güte
der Parameter einer der verwendeten Informationsquellen wird der
aus der Informationsfusion gewonnene Schätzwert durch die redundanten
Informationen der anderen Informationsquellen stabilisiert. Im bevorzugten
Ausführungsbeispiel überträgt der Radarsensor 10 einen
Parameter 100 zur Verarbeitungseinheit 16. Dieser Parameter
100 beschreibt die Position und/oder die Geschwindigkeit und/oder
die Beschleunigung und/oder den Typ wenigstens eines entgegenkommenden
Kraftfahrzeuges. Neben diesem Parameter 100 über entgegenkommende Kraftfahrzeuge überträgt der Radarsensor 10 gleichzeitig die
Güte 102
dieses Parameters 100. Die Güte
102 des Parameters 100 über
entgegenkommende Kraftfahrzeuge erzeugt der Radarsensor 10 durch
Analyse der Radarsignale. In 2 sind der
Parameter 100 und die zugehörige
Güte 102
in der geschweiften Klammer angegeben. Der Pfeil vom Radarsensor 10 zur
Verarbeitungseinheit 16 symbolisiert den Informationsfluss
der Daten in der geschweiften Klammer. Vom Bildsensor 12 werden
im bevorzugten Ausführungsbeispiel
ein erster Parameter 104 und ein zweiter Parameter 108 zur Verarbeitungseinheit 16 übertragen.
Der erste Parameter 104 beschreibt die horizontale Krümmung der
Fahrbahn, während
der zweite Parameter 108 die Position und/oder die Geschwindigkeit
und/oder die Beschleunigung und/oder den Typ wenigstens eines entgegenkommenden Kraftfahrzeuges
beschreibt. Neben dem ersten Parameter 104 und dem zweiten Parameter
108 überträgt der Bildsensor 12 gleichzeitig
die Güte
106 des ersten Parameters 104 über
die Krümmung
der Fahrbahn und die Güte
110 des zweiten Parameters 108 über
entgegenkommende Kraftfahrzeuge. Die Güten 106, 110 der Parameter
104, 108 erzeugt der Bildsensor 12 durch Analyse der Bilddaten.
In 2 sind der erste Parameter 104 und der zweite
Parameter 108, sowie die zugehörigen
Güten 106,
110 jeweils zusammen in einer geschweiften Klammer angegeben. Der
Pfeil vom Bildsensor 12 zur Verarbeitungseinheit 16 symbolisiert
den Informationsfluss der Daten in der geschweiften Klammer. Vom
Navigationssystem 14 werden ein erster Parameter 112 und
ein zweiter Parameter 116 zur Verarbeitungseinheit 16 übertragen.
Der erste Parameter 112 beschreibt die horizontale Krümmung der
Fahrbahn, während
der zweite Parameter 116 den Straßentyp beschreibt. Der Parameter
für den
Straßentyp
gibt einen Wert an, der die Leistungsfähigkeit der Straße beschreibt.
Die Leistungsfähigkeit
der Straße
wird durch den Typ der Straße,
wie Stadtstraße,
Landstraße
oder Autobahn beeinflusst. In einer Variante des bevorzugten Ausführungsbeispiels
werden als weitere Parameter des Navigationssystems 14 wenigstens ein
Parameter über
die Anzahl der Fahrspuren und/oder wenigstens ein Parameter über Geschwindigkeitsbegrenzungen
verwendet. Neben dem ersten Parameter 112 und dem zweiten Parameter
116 überträgt das Navigationssystem 14 gleichzeitig
die Güte
114 des ersten Parameters 112 über
die Krümmung
der Fahrbahn und die Güte
118 des zweiten Parameters 116 über
den Straßentyp.
Die beiden Güten
114, 118 der beiden Parameter 112, 116 werden durch die Eigenschaften
des Navigationssystems 14, wie die Auflösung der digitalen Karte, festgelegt.
In 2 sind der erste Parameter 112 und der zweite Parameter
116, sowie die zugehörigen
Güten 114, 118
jeweils zusammen in einer geschweiften Klammer angegeben. Der Pfeil
vom Navigationssystem 14 zur Verarbeitungseinheit 16 symbolisiert
den Informationsfluss der Daten in der geschweiften Klammer. Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
findet im Radarsensor 10, im Bildsensor 12 und
in dem Navigationssystem 14 eine Vorverarbeitung statt.
Dies führt
dazu, dass die zu übertragenden
Informationen von den Informationsquellen 10, 12, 14 zur
Verarbeitungseinheit 16 reduziert werden. Die Verarbeitungseinheit 16 besteht
im bevorzugten Ausführungsbeispiel
aus zwei Modulen 26, 28, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel
als Programme wenigstens eines Mikroprozessors ausgestaltet sind.
Das erste Modul 26, nachfolgend als Assoziationsmodul 26 bezeichnet, dient
zur Assoziation der Informationen der Informationsquellen, also
des Radarsensors 10, des Bildsensors 12 und des
Navigationssystems 14. Das zweite Modul 28, nachfolgend
als Fusionsmodul 28 bezeichnet, hat die Aufgabe, die Fusion
der Informationen durchzuführen.
Im Assoziationsmodul 26 werden die übertragenen Parameter 100,
104, 108, 112, 116 der Informationsquellen analysiert und sich entsprechende
oder gleichartige Parameter 100, 104, 108, 112, 116 werden assoziiert
und zusammengefasst. In 2 sind drei Pfeile vom Assoziationsmodul 26 zum
Fusionsmodul 28 eingetragen. Ein erster Pfeil symbolisiert
die zusammengefasste Übertragung
der Parameter 100, 108 über
entgegenkommende Kraftfahrzeuge vom Radarsensor 10 und
vom Bildsensor 12 mit den jeweils zugehörigen Güte 102, 110 der beiden Parameter
100, 108 über
entgegenkommende Kraftfahrzeuge. Die Zusammengehörigkeit dieser beiden Parameter
100, 108 mit den entsprechenden Güten 102, 110 wird in 2 durch
eine eckige Klammer symbolisiert. Ein zweiter Pfeil symbolisiert
die zusammengefasste Übertragung
der Parameter 104, 112 über
die horizontale Krümmung
der Fahrbahn vom Bildsensor 12 und vom Navigationssystem 14 mit
den jeweils zugehörigen
Güten 106,
114 dieser beiden Parameter 104, 112. Die Zusammengehörigkeit
dieser beiden Parameter 104, 112 mit den entsprechenden Güten 106,
114 wird in 2 durch eine eckige Klammer
symbolisiert. Schließlich
symbolisiert ein dritter Pfeil die Übertragung des Parameters 116
des Straßentyps
vom Navigationssystem 14 mit der zugehörigen Güte 118. Da im bevorzugten Ausführungsbeispiel
kein entsprechender Parameter wenigstens einer weiteren Informationsquelle
vorhanden ist, wird dieser Parameter 116 mit keinem weiteren Parameter
assoziiert. In einer Variante des Ausführungsbeispiels wird der Parameter
116 des Straßentyps
mit wenigstens einem weiteren Parameter des Straßentyps wenigstens einer weiteren
Informationsquellen, beispielsweise wenigstens einem Bildsensorsystem 12,
assoziiert und schließlich
fusioniert. Im Fusionsmodul 28 werden die übertragenen,
assoziierten Parameter zu einer fusionierten Ausgangsinformation
fusioniert und im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Parameter
120, 124, 128 mit der jeweils zugehörigen Güten 122, 126, 130 an den ersten
Scheinwerfer 18 und den zweiten Scheinwerfer 20 übertragen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird
ein Parameter 120 über
entgegenkommende Fahrzeuge mit der zugehörigen Güte 122, ein Parameter 124 über die
horizontale Krümmung
der Fahrbahn mit der zugehörigen
Güte 126,
sowie ein Parameter 128 über
den Straßentyp
mit der zugehörigen Güte 130 übertragen.
Jeweils ein Parameter 120, 124, 128 ist mit seiner jeweiligen Güten 122,
126, 130 in 2 in einer geschweiften Klammer
dargestellt. Beispielhaft wird nachfolgend die Fusion des Parameters
124 über
die horizontale Krümmung
der Fahrbahn im bevorzugten Ausführungsbeispiel
dargestellt. In Abhängigkeit
der Güten
106, 114 der beiden Parameter 104, 112 über die horizontale Krümmung der
Fahrbahn vom Bildsensor 12 und vom Navigationssystem 14 werden
die Gewichte W104 und W112 dieser
beiden Parameter 104, 112 ermittelt. Dabei ist die Gewichtung eines
Parameters 104, 112 um so geringer, je schlechter die Güte eines
Parameters 104, 112 ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel berechnet sich
der fusionierte Parameter 124 über
die horizontale Krümmung
der Fahrbahn nach folgender Formel, wobei die Parameter mit dem
Formelzeichen P und die Gewichte mit dem Formelzeichen W bezeichnet
sind: P124 = W104·P104 + W112·P112
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Die
Gewichte W haben die Eigenschaften, dass jedes Gewicht größer oder
gleich 0 ist und die Summe der Gewichte W104 +
W112 = 1 ist. Die von der Verarbeitungseinheit 16 zu
dem ersten Scheinwerfer 18 und dem zweiten Scheinwerfer 20 übertragenen Güten 122,
126, 130 werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus den Güten 102,
106, 110, 114, 118 berechnet, die vom Radarsensor 10, vom
Bildsensor 12 und vom Navigationssystem 14 erzeugt
werden. In diesem Beispiel des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist die Güte 106 des
Parameters 104 der Kehrwert der Standardabweichung σ104 der
Messwerte für den
Parameter 104. Entsprechend ist die Güte 114 des Parameters 112 der
Kehrwert der Standardabweichung σ112 des Parameters 112. Dann ist das Gewicht
W104 = σ112/(σ104 + σ112) und W112 = σ104/(σ104 + σ112).
Die Standardabweichung σ124 des fusionierten Parameters 124 wird
berechnet als σ124 = (σ112·σ104)/(σ104 + σ112).
Damit ist die Güte
126 des fusionierten Parameters 124 im bevorzugten Ausführungsbeispiel
1/σ124.
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3 zeigt
eine Übersichtszeichnung
eines weiteren Ausführungsbeispiels
für die
in 1 und 2 beschriebene Assistenzfunktion
zur Lichtsteuerung in einem Kraftfahrzeug, bestehend aus Informationsquellen 10, 12, 14, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44,
einer Verarbeitungseinheit 46, und Funktionen 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64 in
einem Kraftfahrzeug. In diesem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitungseinheit 46 eine
multifunktionale Informationsplattform 46. Die Informationsplattform 46 bildet eine
Hardware-Abstraktionsschicht
zwischen den Informationsquellen 10, 12, 14, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 und
der Funktion zur Lichtsteuerung 50 und/oder weiteren Funktionen 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64.
Als Informationsquellen 10, 12, 14, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 werden
in diesem Ausführungsbeispiel wenigstens
ein Radarsensor 10 und/oder wenigstens ein Bildsensor 12 und/oder
wenigstens ein LIDAR-Sensor 30 und/oder wenigstens ein
Ultraschallsensor 32 und/oder wenigstens ein Gierratensensor 34 und/oder
wenigstens ein Querbeschleunigungssensor 36 und/oder wenigstens
ein Raddrehzahlsensor 38 und/oder wenigstens ein Lenkwinkelsensor 40 und/oder
wenigstens ein Navigationssystem 14 und/oder wenigstens
ein System 42 zur Kraftfahrzeug-Kraftfahrzeug-Kommunikation
und/oder wenigstens ein System 44 zur Kraftfahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation
verwendet. Der wenigstens eine Radarsensor 10 und/oder
der wenigstens eine Bildsensor 12 und/oder der wenigstens
eine LIDAR-Sensor 30 und/oder der wenigstens eine Ultraschallsensor 32 bilden
die Gruppe der Umfeldsensoren, die Informationen über das
Umfeld des Kraftfahrzeuges erzeugen. Demgegenüber sind der wenigstens eine
Gierratensensor 34 und/oder der wenigstens eine Querbeschleunigungssensor 36 und/oder der
wenigstens eine Raddrehzahlsensor 38 und/oder der wenigstens
eine Lenkwinkelsensor 40 Kraftfahrzeugsensoren, die vorzugsweise
Informationen über das
Kraftfahrzeug selbst erzeugen. Informationen wenigstens eines Kraftfahrzeugsensors,
beispielsweise wenigstens eines Lenkwinkelsensors 40 und/oder
wenigstens eines Gierratensensors 34 (Drehratensensor),
werden insbesondere zur Initialisierung und/oder Stützung der
Informationsfusion der Umfeldsensoren und/oder der Umfeldinformationsquellen
genutzt. Das wenigstens eine Navigationssystem 14 und/oder
das wenigstens eine System 42 zur Kraftfahrzeug-Kraftfahrzeug-Kommunikation und/oder
das wenigstens eine System 44 zur Kraftfahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation
werden in der Gruppe der Umfeldinformationsquellen zusammengefasst.
Umfeldinformationsquellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie Informationen über die
Umgebung des Kraftfahrzeuges bereitstellen, ohne eine sensorische
Funktion zu haben. Systeme 42 zur Kraftfahrzeug-Kraftfahrzeug-Kommunikation tauschen
Informationen bidirektional zwischen einem ersten und wenigstens
einem zweiten Kraftfahrzeug aus. Beispielsweise wird die Übertragung
der Fahrgeschwindigkeit von einem vorausfahrenden ersten Kraftfahrzeug
zum nachfolgenden zweiten Kraftfahrzeug durch ein System 42 zur
Kraftfahrzeug-Kraftfahrzeug-Kommunikation durchgeführt. Demgegenüber ermöglichen
Systeme 44 zur Kraftfahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation den
Datenaustausch zwischen wenigstens einem Kraftfahrzeug und wenigstens
einer Infrastruktur der Umgebung des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise
stellen Systeme 44 zur Kraftfahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation
die Übertragung
von Informationen von Verkehrsschildern im Fahrbahnverlauf zur Verfügung. In
diesem Ausführungsbeispiel
werden fusionierte Ausgangsinformationen bzw. Ausgangssignale über den
Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp für wenigstens eine Funktion 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64 im
Kraftfahrzeug bereitgestellt. Insbesondere werden die Ausgangsinformationen
für Fahrerassistenzfunktionen, wie
die in 1 und 2 beschriebene Lichtsteuerung 50 und/oder
die Spurverlassenswarnung 52, verwendet. Alternativ oder
zusätzlich
ist in diesem Ausführungsbeispiel
vorgesehen, die fusionierte Ausgangsinformationen über den
Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp für Sicherheitsfunktionen von
sicherheitstechnischen Systemen, wie Gurtstraffer 54 und/oder
für die
Funktion des Airbags 56 einzusetzen. Weiterhin ist alternativ
oder zusätzlich
die Realisierung von Fahrzeugführungsfunktionen,
wie einer automatischen Kraftfahrzeugführung 58 und/oder
einem automatischen Bremsen 60 und/oder einem automatischen
Ausweichen 62 und/oder der Funktion des Adaptive Cruise
Controls (ACC) 64, möglich.
Das Adaptive Cruise Control 64 ist ein Verfahren zur adaptiven
Fahrgeschwindigkeitsregelung in einem Kraftfahrzeug. Als Betriebsmittel
werden beispielsweise wenigstens ein Anzeigemittel und/oder wenigstens
ein Gurtstraffer 54 und/oder wenigstens ein Airbag 56 und/oder
wenigstens eine Radbremse und/oder wenigstens ein Betriebsmittel
zur Fahrzeuglenkung und/oder wenigstens ein Motorsteuergerät in Abhängigkeit
der wenigstens einen fusionierten Ausgangsinformation eingestellt.
In einer weiteren Variante werden alternativ oder zusätzlich zu
den fusionierten Ausgangsinformationen und/oder den fusionierten
Ausgangssignalen über
den Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp je nach Funktion weitere
fusionierte Ausgangsinformationen gewonnen und eingesetzt. Alternativ oder
zusätzlich
wird in einer Variante wenigstens ein Betriebsmittel direkt von
der Verarbeitungseinheit in Abhängigkeit
der fusionierten Ausgangsinformationen angesteuert, ohne dass die Übertragung
der fusionierten Ausgangsinformationen und/oder der Güte der fusionierten
Ausgangsinformation an das wenigstens eine Betriebsmittel erfolgt.
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Die
Fusion von Informationen von wenigstens zwei Informationsquellen
zu wenigstens einer fusionierten Ausgangsinformation (Ausgangssignal) über den
Fahrbahnverlauf und/oder den Straßentyp und die Einstellung
wenigstens eines Betriebsmittels eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise
wenigstens eines Scheinwerfers bei der Funktion der Lichtsteuerung,
in Abhängigkeit
der wenigstens einen fusionierten Ausgangsinformation wird bei einer
systematischen Deaktivierung wenigstens einer Informationsquelle,
beispielsweise des wenigstens einen Bildsensors, der Informationsplattform
deutlich. Falls eine Fusion von Informationen von wenigstens zwei
Informationsquellen durchgeführt
wird, ist im Falle von geeigneten Szenarien bei der Deaktivierung
wenigstens einer der wenigstens zwei Informationsquellen eine qualitative
und/oder quantitative Änderung
der Funktionalität
zu beobachten. Beispielhaft wird dies nachfolgend bei der Lichtsteuerung
durch Fusion von Informationen wenigstens eines Bildsensors und
wenigstens eines Kraftfahrzeugsensors des Elektronischen Stabilitätsprogramms
(ESP), beispielsweise wenigstens eines Gierratensensors, beschrieben. Beim
Durchfahren eines Übergangs
von einem geraden zu einem gekrümmten
Streckenabschnitt wird infolge der Fusion der Informationen der
Lichtkegel des wenigstens einen Scheinwerfers bereits vor dem Eintritt
in den gekrümmten
Fahrbahnabschnitt in diesen geschwenkt, d. h. die Lichtsteuerung
arbeitet bei nicht deaktivierten Bildsensor prädiktiv. Dagegen wird beispielsweise
bei einem abgedeckten Bildsensor weiterhin eine Lichtsteuerung zu
beobachten sein, jedoch wird der Lichtkegel erst im gekrümmten Fahrbahnabschnitt
geschwenkt.
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In
einer Variante der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele werden von
wenigstens einer Informationsquelle Rohdaten zur Verarbeitungseinheit übertragen.
Unter Rohdaten werden in diesem Zusammenhang nicht aufbereitete
Daten der Informationsquellen verstanden. Bei einem Bildsensor sind
die Rohdaten beispielsweise die Bildsignale. In der Verarbeitungseinheit
wird anschließend
entsprechend dem vorher beschriebenen Verfahren die Erzeugung der
fusionierten Ausgangsinformation über den Fahrbahnverlauf und/oder
den Straßentyp durchgeführt. Damit
wird Rechenkapazität
von wenigstens einer Informationsquelle in die Verarbeitungseinheit
konzentriert, da die Aufbereitung der Rohdaten durch die Verarbeitungseinheit
erfolgt.
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In
einer weiteren Variante wird wenigstens eine fusionierte Ausgangsinformation
an wenigstens eine Informationsquelle übertragen. Damit wird eine Rückwirkung
der Ergebnisse der Informationsfusion auf die einzelnen Informationsquellen
erreicht. Beispielsweise tragen Informationen aus der videobasierten
Fahrspurerkennung zu einer Verbesserung der Zuordnung der Fahrzeugposition
in der digitalen Karte durch das Ortungssystem bei. Dadurch ist
es möglich,
die Güte
des Navigationssystems (bestehend aus digitaler Karte und Ortung)
zu verbessern. Anderseits trägt
die Übertragung
von wenigstens einer fusionierten Ausgangsinformation zu wenigstens einem
Bildsensor dazu bei, dass die Bildverarbeitung im Bildsensor auf
den bevorstehenden Fahrbahnverlauf, wie beispielsweise enge Kurven
und/oder Kreuzung, vorbereitet wird. Dies wird dadurch möglich, dass
die fusionierte Ausgangsinformation, bei der beispielsweise Informationen
wenigstens eines Navigationssystems fusioniert wurden, einen größeren Vorausschaubereich
aufweisen, als der Bildsensor selbst. Hierzu erfolgt beispielsweise
eine Anpassung von Filterparametern innerhalb der Bildverarbeitung in
Abhängigkeit
der fusionierten Ausgangsinformationen.
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In
einer weiteren Variante des vorstehend beschriebenen Verfahrens
und der Verarbeitungseinheit wird das wenigstens eine fusionierte
Ausgangssignal durch Verwendung eines Kalman-Filters erzeugt, der
neben dem fusionierten Ausgangssignal auch eine Kovarianz des Ausgangssignals
angibt. Dabei wird in dieser Variante das Inverse der Kovarianz
als Güte
des fusionierten Ausgangssignals verwendet.