EP1436640A2 - Objekterfassungsvorrichtung - Google Patents

Objekterfassungsvorrichtung

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Publication number
EP1436640A2
EP1436640A2 EP02774378A EP02774378A EP1436640A2 EP 1436640 A2 EP1436640 A2 EP 1436640A2 EP 02774378 A EP02774378 A EP 02774378A EP 02774378 A EP02774378 A EP 02774378A EP 1436640 A2 EP1436640 A2 EP 1436640A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
detection device
error
sensor
data
object detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02774378A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Goetz Braeuchle
Martin Heinebrodt
Juergen Boecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1436640A2 publication Critical patent/EP1436640A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/14—Adaptive cruise control
    • B60W30/16—Control of distance between vehicles, e.g. keeping a distance to preceding vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K31/00—Vehicle fittings, acting on a single sub-unit only, for automatically controlling vehicle speed, i.e. preventing speed from exceeding an arbitrarily established velocity or maintaining speed at a particular velocity, as selected by the vehicle operator
    • B60K31/0008—Vehicle fittings, acting on a single sub-unit only, for automatically controlling vehicle speed, i.e. preventing speed from exceeding an arbitrarily established velocity or maintaining speed at a particular velocity, as selected by the vehicle operator including means for detecting potential obstacles in vehicle path
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G01S13/865—Combination of radar systems with lidar systems
    • G—PHYSICS
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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G01S13/867—Combination of radar systems with cameras
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    • G01S2013/9325—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles for inter-vehicle distance regulation, e.g. navigating in platoons
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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93271—Sensor installation details in the front of the vehicles

Definitions

  • the invention relates to an object detection device for driver assistance systems in motor vehicles, with at least two sensor systems that measure data about the location and / or state of motion of objects in the vicinity of vehicle L5 and whose detection areas overlap one another.
  • Assistance system is a so-called ACC system (Adaptive Cruise Control), which automatically regulates the speed of the vehicle to a desired speed selected by the driver or, if a vehicle in front is present, adjusts the speed so that a suitable one, with help
  • ACC system Adaptive Cruise Control
  • driver assistance systems are collision warning devices, automatic lane guidance systems (LKS; Lane Keeping System) that recognize lane markings and the vehicle through
  • LLS Lane Keeping System
  • these devices can be evaluated and interpreted appropriately.
  • these devices must be able to detect objects in the vicinity of the vehicle, for example other vehicles and other obstacles, and to record data which identify the location and, if appropriate, the state of motion of these objects.
  • the sensor systems and the associated evaluation units should therefore be referred to collectively as an object detection device.
  • Radar systems and their light-optical counterparts so-called lidar systems, as well as stereo camera systems.
  • radar systems the distance of the object along the line of sight can be measured by evaluating the transit time of the radar echo. By evaluating the Doppler shift of the radar echo, the relative speed of the object on the line of sight can also be measured directly.
  • a direction-sensitive radar system for example a multi-beam radar, it is also possible 'direction data to be recorded over the objects, for example, the azimuth angle relative to a through the adjustment of the
  • Radar sensor defined reference axis. With stereo camera systems, directional data and, by evaluating the parallax, distance data can also be obtained. By evaluating the raw data measured directly by these sensor systems, data can be calculated which indicate the distance of the object in the direction of travel and the transverse offset of the object relative to the center of the lane or to the current straight-ahead direction of the vehicle.
  • the measured To subject raw data to a plausibility analysis in order to decide or at least indicate probabilities as to whether the detected object is a relevant obstacle or an irrelevant object, for example a traffic sign on the edge of the road.
  • the implausibility of the recorded data can also be an indication of a defect in the sensor system.
  • the object of the invention is therefore a
  • an error detection device which checks the data measured by the sensor systems for their freedom from contradictions and outputs an error signal when a contradiction is detected.
  • the invention is based on the consideration that, in the case of several sensor systems with overlapping detection areas, it repeatedly occurs that objects are located in the overlapping area.
  • the sensor systems which operate independently of one another, provide redundant information which enables error detection during the running operation of the device. If the sensor systems involved work correctly, the information they provide must be compatible with one another within certain error limits. If not, then if so If data contradict each other, it can be concluded that at least one of the sensor systems involved is defective and an error signal is output.
  • This error signal can be used in the simplest case, alert the driver through a visual or audible indication of the malfunction and possibly a self-shutdown of • assistance system trigger. According to a development of the invention, however, an automatic error correction can also be carried out with the aid of this error signal.
  • the invention thus enables continuous self-diagnosis of the object detection device during normal driving operation and thus a substantial improvement in traffic safety of the assistance system that uses the data of the object detection device.
  • the object detection device has, in addition to a sensor system for the long-range, which is formed, for example, by a 77 GHz radar system or a lidar system, a sensor system for the short-range, which has a shorter range but detects a larger angular range, so that blind spots largely avoided at close range.
  • the sensor system for the close range can also be formed by a radar system or by a lidar system or also by a video sensor system, for example a stereo camera system with two electronic cameras.
  • there are objects in the common overlap area in addition to error detection, there is a simple possibility of "majority decision" to identify the faulty sensor system and, if necessary, to correct the data, the adjustment or the calibration of the faulty system.
  • a video system allows a relatively precise measurement of the transverse offset of a vehicle in front, while the transverse offset measurement with the aid of a radar or lidar system is critically dependent on the adjustment of the radar or lidar sensor. In this case, a discrepancy therefore speaks for a defect in the radar or lidar system.
  • the area in which the detection areas of the sensor systems overlap will be one
  • the sensor systems for the short and long range will preferably be designed such that they overlap in the distance range which corresponds to the typical safety distance from a vehicle traveling in front.
  • achieve an automatic error correction or an improvement of the measuring accuracy also in that the data supplied by the various sensor systems are weighted according to their respective reliability and then combined to a final result.
  • the error detection device it is expedient to store the error signals supplied by the error detection device together with the associated, contradicting L0 measurement data and thus to generate error statistics which facilitate the diagnosis when repairing or maintaining the object detection device.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the detection areas of several sensor systems that are on a motor vehicle
  • FIG. 2 is a block diagram of an object detection device according to the invention.
  • FIG. 3 shows a sketch to explain the consequences of error adjustments of different sensor systems.
  • FIG. 1 schematically shows a top view of the front part of a motor vehicle 10 which is equipped with three sensor systems working independently of one another, namely a long-range radar 12, a short-range radar 14 and one
  • the long-range radar 12 has a detection range 18 with a range of, for example, 150 m and a detection angle of 15 °, while the short-range radar 14 has a detection range 20 with a range of, for example, 50
  • reference numeral 16 denotes reference numeral 16. is not shown in the drawing, but includes the overlap area 22 (in good visibility conditions). An object 24, which is located in this overlap region 22, can therefore be detected by all three sensor systems.
  • the detection area 18 of the long-range radar 12 is symmetrical with respect to a reference axis 18A, which - with correct adjustment of the radar sensor - runs parallel to a main axis H which runs in the longitudinal direction through the center of the vehicle 10
  • Short-range radar 14 symmetrical to a reference axis 20A, which is also parallel to the main axis H and to the reference axis 18A.
  • the long-range radar 12 measures the distance dl to the object 24 and the relative speed of the object 24 relative to the vehicle 10 and the azimuth angle jl of the object 24 relative to the reference axis 18A.
  • the short-range radar 14 measures the distance d2 from the object 24, the relative speed of the
  • the images of object. 24 recorded by cameras 16L, 16R 0 are electronically evaluated.
  • the known as such evaluation software of such stereo camera systems is able to identify the object 24 in the images recorded by both cameras and, based on the parallactic shift, the position of the object 24 in a two-dimensional coordinate system (parallel to the Road level).
  • the video system 16 provides the vertical distance d3 of the object 24 from the vehicle 10 (ie, from the base line of the cameras 16L, 16R) and the transverse offset y3 of the object 24 with respect to the 5 main axis H.
  • the location coordinates of the object 24 can thus be determined with the aid of the three sensor systems 12, 14, 16 in three mutually independent ways.
  • the radar systems are
  • L0 measured polar coordinates can be determined by a simple
  • the relative speed 24 of the object can also be determined by temporally deriving the distance d3 measured with the video system 16. Since the visual rays from the radar sensors to the object 24, along which the relative speeds are measured with the aid of the Doppler effect, are not exactly parallel to the
  • Figure 2 shows a block diagram of a 5 object detection device, the long-range radar 12, the Short-range radar 14, video system 16 and associated evaluation units 26, 28, 30 and also one
  • Error detection device 32 and a correction device 34 comprises.
  • the evaluation units 26, 28, 30, the 5 error detection device 32 and the correction device 34 can be formed by electronic circuits, by microcomputers or also by software modules in a single microcomputer.
  • the evaluation unit 26 determines from the raw data supplied by the long-range radar 12 the distances dli, the relative speeds vli and the azimuth angles jli of all objects that are located in the detection area 18 of the long-range radar 12.
  • the index i is used here
  • the evaluation unit 26 also calculates the transverse offsets yli of the various objects from the distance data and azimuth angles.
  • the evaluation unit 28 determines the distances 20 d2i, the relative speed v2i, the azimuth angles j2i and the transverse offsets y2i of all objects that are located in the detection area 20 of the short-range radar 14.
  • the evaluation unit 30 first determines the azimuth angles jLi 25 and jRi of the objects detected by the cameras 16L, 16R. These azimuth angles are defined analogously to the azimuth angles j1 and j2 in FIG. 1, that is, they indicate the angle between the respective line of sight to the object and a straight line parallel to the main axis H. From the azimuth angles jLi and jRi, the distances d3i and the transverse offsets y3i and - by time derivation of the distance data - the relative speeds v3i are calculated on the basis of the known distance between cameras 16L and 16R.
  • dli, d2i and d3i are fed to a distance module 36 of the error detection device 32.
  • the relative speed data vli, v2i and v3i are fed to a speed module 38 and the transverse offset data yli, y2i and y3i to a transverse offset module 40.
  • An angle module 42 of the error detection device 32 evaluates the azimuth angles jli, j2i, jLi and jRi.
  • the various modules of the error detection device 32 are connected to one another and have access to all of the data that are fed to the error detection device 28 from any of the evaluation units.
  • the data connections shown in the drawing only relate to the data whose processing is in the foreground in the module concerned.
  • the distance module 36 When the evaluation unit 26 reports the distance dil of a detected object (with the index i) to the distance module 36, the distance module 36 first checks using the associated transverse offset yli whether the object in question is also in the detection area 20 of the short-range radar 14 and / or in Detection area of the video system 16 is located. If this is the case, the distance module checks whether data for this object are also available from the evaluation units 28, 30. The identification of the objects is facilitated in that the distance module 36 can track the change in the distance data over time.
  • the evaluation unit 28 reports the occurrence of a new object, which can then be identified with the tracked object.
  • the criterion can also be used that the location coordinates transmitted by the various evaluation units for the same object must at least roughly match. If distance data for the same object are available from several sensor systems, the distance module 36 checks whether these distance data match within the respective error limits 5. It should be borne in mind that the
  • the limits of error are variable.
  • the cross offset data yli are relatively imprecise at a large object distance, because the long-range radar 12 has only a limited angular resolution and even slight deviations in the
  • the matching value di is transmitted to a downstream assistance system 44, for example an ACC system.
  • the output value di can be a weighted average of the distance data dli, d2i and d3i, the weights being greater the more reliable the data of the sensor system in question are.
  • Distance data d2i and d3i are evaluated by distance module 36 in a manner corresponding to data dli by evaluation unit 26. If, for example, an object is initially only detected by short-range radar 14 and then in
  • the distance module 36 first tracks the change in the data arriving from the evaluation unit 28 and then checks whether corresponding data also arrives from the evaluation unit 26 at the expected time.
  • the distance module 36 If the expected data from one of the evaluation units 26, 28, 30 fail to appear, that is to say if a sensor system does not detect an object, even though this object would have to be in the detection range based on the data of the other systems, the distance module 36 outputs an error signal Fdj , The index j identifies the sensor system from which no data was obtained. The error signal Fdj thus indicates that the sensor system in question may have failed or is "blind”. 5
  • the error signal Fdj is also output.
  • the error signal Fdj also indicates L0 ' from which sensor systems the deviating data were obtained and how large the deviation is.
  • L5 can be used to form the distance value di from this data and output it to the assistance system 44, although an error was detected and the error signal Fdj was generated.
  • the mode of operation of the speed module 38 is analogous to the mode of operation of the distance module 36 described above, only that here not the distance data, but the
  • Speed data vli, v2i and v3i are compared with one another in order to form a speed value vi therefrom, which is output to the assistance system 44, and / or to output an error signal Fvj, which indicates a discrepancy between the measured relative speeds.
  • the mode of operation of the transverse offset module 40 is largely the same as that of the distance module 36 and
  • the azimuth angles jli, j2i, jLi and jRi are compared separately in the angle module 42.
  • the deviations to 5 must of course be taken into account, which inevitably result for a given object from the object distance and the different positions of the relevant sensors or cameras on the baseline. If, taking these deviations into account, there remains a discrepancy that exceeds the error limits, a will
  • the error signals Fdj, Fvj and Ffk are in the example shown
  • Correction signal K is output to the associated evaluation unit 26, 28 or 30.
  • the correction signal can also be output directly to the long-range radar 12, the short-range radar 14 or the video system 16. 0
  • An example of a systematic error that can be corrected by recalibration is a misalignment of a radar sensor or a camera, which leads to a pivoting of the relevant reference axis, for example 18A or 2.0A, and thus to an incorrect measurement of the azimuth angle.
  • the calibration in the relevant evaluation unit can be changed so that the misalignment is corrected and the correct azimuth angle is obtained again.
  • the misadjustment should nevertheless be remedied during the next repair 5, since the misadjustment also leads to an undesired one
  • the correction device 34 has a statistics module 46 which stores the error signals Fdj, Fvj and Fjk which occurred during the operation of the device and thus documents the type and size of all errors which have occurred. This data is then available for a repair or
  • the statistics module 46 has the function of deciding whether an error can be corrected automatically or whether there is an error that cannot be remedied and an optical or acoustic error message F to the driver
  • error message F will be output if the signals received from error correction device 28 indicate a total failure of one of the sensor systems.
  • the functions of the statistics module 46 offer the possibility 5 of not outputting the error message F immediately in the event of a discrepancy occurring only once or sporadically, but instead of outputting the error message only if discrepancies of the same type occur with a certain frequency. In this way, the robustness of the device is increased considerably. 0
  • FIG. 3 shows examples of how a misadjustment of a sensor affects the measurement result.
  • the measured azimuth angle j1 is too large by this angle, and the long-range radar 12 does not “see” the object 24 in the actual position, but in the position 24 ′ shown in broken lines. This results in 5 an error Dyl for the measured transverse offset. This error is greater the further object 24 is away from vehicle 10.
  • the left camera 16L of the video system has a .0 misalignment of the same size
  • the associated azimuth angle jL is falsified by the same angular deviation Dj as is indicated in FIG. 3 by a line of sight S drawn in broken lines.
  • the video system 16 then sees the object 24 at the intersection of the visual beams of the .5 two cameras, that is to say in the position 24 ′′. It can be seen that in this case the error Dy3 measured for the transverse offset is significantly smaller.
  • the misadjustment of the camera 16L leads to a considerable error Dd3 in the measurement of the distance. ! 0
  • the error is due to a misalignment of the radar system and not to a misadjustment of a camera.
  • the misalignment can even be determined quantitatively from the measured size of the error and by recalibrating the radar sensor
  • the error 15 or the associated evaluation unit 26 are corrected. If, on the other hand, there is a misadjustment of the camera 16L, this can be recognized from a large discrepancy Dd3 in the distance data with the consistency of the cross offset data being largely consistent. In this case, the error can be corrected by recalibrating the video system.
  • the azimuth angle j1 is approximately inversely proportional to the object distance.
  • the rate of change of the azimuth angle j1 is dependent on the relative speed of the object, which can be measured directly using the radar system.
  • the measured (apparent) azimuth angle is independent of the distance and the relative speed. Accordingly, there is also a discrepancy between the measured and the theoretically predicted change rate of the azimuth angle on the basis of the relative speed, even when the object is actually offset. This discrepancy suggests a misadjustment of the sensor system.
  • the type of object for example a car or a truck
  • the typical actual size of such objects is at least approximately known
  • this information can also be used for automatic error detection and error correction.
  • the transverse offset of one's own vehicle relative to the center of the lane can be recognized from the recognized lane markings. It is to be expected that this transverse offset has the value 0 on a statistical average. If the evaluation in the statistics module 46 shows that the measured

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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Objekterfassungsvorrichtung für Fahrer-Assistenzsysteme in Kraftfahrzeugen, mit mindestens zwei Sensorsystemen (12; 14; 16L, 16R), die Daten (d1, j1; d2, j2; d3, y3) über den Ort und/oder Bewegungszustand von Objekten (24) in der Umgebung des Fahrzeugs (10) messen und deren Detektionsbereiche (18, 20) einander überlappen, gekennzeichnet durch eine Fehlererkennungseinrichtung, die die von den Sensorsystemen (12; 14; 16L, 16R) gemessenen Daten auf ihre Widerspruchsfreiheit prüft und bei Erkennung eines Widerspruchs ein Fehlersignal ausgibt.

Description

Ob ekterfassungsVorrichtung
L O
Die Erfindung betrifft eine Objekterfassungsvorrichtung für Fahrer-Assistenzsysteme in Kraftfahrzeugen, mit mindestens zwei Sensorsystemen, die Daten über den Ort und/oder Bewegungszustand von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs L5 messen und deren Detektionsbereiche einander überlappen.
Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit Fahrer-Assistenzsystemen ausgestattet, die den Fahrer bei der Führung des Fahrzeugs unterstützen und entlasten. Ein Beispiel eines solchen
20 Assistenzsystems ist ein sogenanntes ACC-System (Adaptive Cruise Control) , das die Geschwindigkeit des Fahrzeugs automatisch auf eine vom Fahrer gewählte Wunschgeschwindigkeit regelt oder, sofern ein vorausfahrendes Fahrzeug vorhanden ist, die Geschwindigkeit so anpaßt, daß ein geeigneter, mit Hilfe
25 eines Abstandssensors überwachter Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten wird. Andere Beispiele für Fahrer-Assistenzssysteme sind Kollisionswarngeräte, automatische SpurführungsSysteme (LKS; Lane Keeping System) , die Fahrbahnmarkierungen erkennen und das Fahrzeug durch
30 Eingriff in die Lenkung automatisch in der Spurmitte halten, sensorgestützte Einparkhilfen und dergleichen. All diese Assistenzsysteme benötigen ein Sensorsystem, mit dem Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs erfaßt werden können, sowie Auswerteeinheiten, mit denen diese Informationen
35 geeignet ausgewertet und interpretiert werden können. Insbesondere müssen diese Einrichtungen in der Lage sein, Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs, beispielsweise andere Fahrzeuge und sonstige Hindernisse zu detektieren und Daten zu erfassen, die den Ort und ggf. den Bewegungszustand dieser Objekte kennzeichnen. Die Sensorsysteme und die zugehörigen Auswerteeinheiten sollen deshalb zusammenfassend als Objekterfassungsvorrichtung bezeichnet werden.
Beispiele für Sensorsysteme, die in solchen Objekterfassungsvorrichtungen eingesetzt werden, sind
Radarsysteme und ihre lichtoptischen Gegenstücke, sogenannten Lidar-Systeme, sowie Stereo-Kamerasysteme. Mit Radarsystemen kann durch Auswertung der Laufzeit des Radarechos der Abstand des Objekts längs der Sichtlinie gemessen werden. Durch Auswertung der Dopplerverschiebung des Radarechos kann auch die Relativgeschwindigkeit des Objekts auf der Sichtlinie direkt gemessen werden. Mit einem richtungsensitiven Radarsystem, beispielsweise einem Mehrstrahlradar ist es auch möglich, 'Richtungsdaten über die Objekte zu erfassen, beispielsweise den Azimutwinkel relativ zu einer durch die Justierung des
Radarsensors definierten Bezugsachse. Mit Stereo-Kamerasystemen können Richtungsdaten und, durch Auswertung der Parallaxe, auch Abstandsdaten gewonnen werden. Durch Auswertung der von diesen Sensorsystemen direkt gemessenen Rohdaten können Daten berechnet werden, die den Abstand des Objekts in Fahrtrichtung sowie den Querversatz des Objektes relativ zur Fahrbahnmitte oder zur augenblicklichen Geradeaus-Richtung des Fahrzeugs angeben .
Da all diese bekannten Senso-rsysteme ihre besonderen Stärken und Schwächen bei der Erfassung der benötigten Meßdaten haben, ist es zweckmäßig, mehrere Sensorsysteme zu verwenden, die einander ergänzen.
Bei ACC-Systemen ist es grundsätzlich bekannt, die gemessenen Rohdaten einer Plausibilitätsauswertung zu unterziehen, um zu entscheiden oder zumindest Wahrscheinlichkeiten dafür anzugeben, ob es sich bei dem erfaßten Objekt um ein relevantes Hindernis oder um ein irrelevantes Objekt, beispielsweise ein Verkehrsschild am Fahrbahnrand handelt. Unter Umständen kann die Unplausibilität der erfaßten Daten auch ein Indiz für einen Defekt des Sensorsystems ein.
Generell ist es jedoch mit den bekannten
Objekterfassungsvorrichtungen nicht möglich, Fehljustierungen oder sonstige Defekte der Sensorsysteme, die die Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems beeinträchtigen, sicher zu erkennen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine
Objekterfassungsvorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, Defekte der Sensorsysteme während des Betriebs genauer und zuverlässiger zu erkennen und so die Funktionssicherheit des Assisten∑systems zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fehlererkennungseinrichtung, die die von den Sensorsysterαen gemessenen Daten auf ihre Widerspruchsfreiheit prüft und bei Erkennung eines Widerspruchs ein Fehlersignal ausgibt.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß es bei mehreren Sensorsystemen mit einander überlappenden Detektionsbereichen immer wieder vorkommt, daß Objekte in dem Überlappungsbereich geortet werden. In diesem Fall liefern die unabhängig voneinander arbeitenden Sensorsysteme redundante Informationen, die eine Fehlererkennung während des laufenden Betriebs der Vorrichtung ermöglichen. Wenn die beteiligten Sensorsystexne korrekt arbeiten, müssen die von ihnen gelieferten Informationen innerhalb gewisser Fehlergrenzen miteinander kompatibel sein. Wenn dies nicht der Fall ist, wenn also die Daten einander widersprechen, so kann daraus geschlossen werden, daß mindestens eines der beteiligten Sensorsysteme defekt ist, und es wird ein Fehlersignal ausgegeben. Dieses Fehlersignal kann im einfachsten Fall dazu benutzt werden, den Fahrer durch eine optische oder akustische Anzeige auf die Fehlfunktion hinzuweisen und ggf. eine Selbstabschaltung des •Assistenzsystems auszulösen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann jedoch mit Hilfe dieses Fehlersignals auch eine automatische Fehlerkorrektur vorgenommen werden.
Die Erfindung ermöglicht somit während des normalen Fahrbetriebs eine fortlaufende Selbstdiagnose der Objekterfassungsvorrichtung und damit eine wesentliche Verbesserung der Verkehrssicherheit des Assistenzsystems, das die Daten der Objekterfassungsvorrichtung benutzt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Objekterfassungsvorrichtung neben einem Sensorsystem für den Fernbereich, das beispielsweise durch ein 77GHz Radarsystem oder ein Lidarsystem gebildet wird, ein Sensorsystem für den Nahbereich auf, das eine kürzere Reichweite hat, dafür jedoch einen größeren Winkelbereich erfaßt, so daß tote Winkel im Nahbereich weitgehend vermieden werden. Das Sensorsystem für den Nahbereich kann ebenfalls durch ein Radarsystem oder durch ein Lidarsystem oder auch durch ein Video-Sensorsystem, beispielsweise ein Stereo-Kamerasystem mit zwei elektronischen Kameras gebildet werden.
In einer modifizierten Ausführungsform können drei voneinander unabhängige Sensorsysteme vorhanden sein, deren Detektionsbereiche einen gemeinsamen Überlappungsbereich aufweisen. In diesem Fall besteht bei Objekten, die sich in dem gemeinsamen Überlappungsbereich befinden, über die Fehlererkennung hinaus eine einfache Möglichkeit, durch "Mehrheitsentscheidung" das fehlerhafte Sensorsystem zu identifizieren und ggf. die Daten, die Justierung oder die 5 Kalibrierung des fehlerhaften Systems zu korrigieren.
Auch bei Ausführungsformen mit nur zwei Sensorsystemen ist unter bestimmten Umständen eine automatische Identifizierung des fehlerhaften Systems sowie eine automatische
L0 Fehlerkorrektur möglich, insbesondere durch eine
Plausibilitätsauswertung unter Berücksichtigung der jeweiligen Besonderheiten der physikalischen Meßprinzipien, die bei den beteiligten Sensorsystemen eingesetzt werden. Zum Beispiel ist mit Radar- und Lidar-Systemen eine relativ genaue
L5 Abstandsmessung möglich, während die Abstandsmessung mit Hilfe eines Stereo-Kamerasystems insbesondere bei größeren Abständen mit größeren Fehlertoleranzen behaftet ist und kritisch von der Kamerajustierung abhängt. Im Fall einer Diskrepanz spricht deshalb eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen Fehler in dem
20 Stereo-Kamerasystem. Umgekehrt erlaubt ein Videosystem eine relativ genaue Messung des Querversatzes eines vorausfahrenden Fahrzeugs, während die Querversatzmessung mit Hilfe eines Radar- oder Lidar-Systems kritisch von der Justierung des Radar- bzw. Lidarsensors abhängig ist. In diesem Fall spricht 25 eine Diskrepanz daher eher für einen Defekt im Radar- oder Lidarsystem.
In der Praxis wird es sich bei dem Bereich, in dem die Detektionsbereiche der Sensorsysteme überlappen, um einen
30 Bereich handeln, der für das Assistenzsystem von besonderer
Relevanz ist. Beispielsweise wird man bei einem ACC-System die Sensorsysteme für den Nahbereich und den Fernbereich vorzugsweise so auslegen, daß sie sich in dem Abstandsbereich überlappen, der dem typischen Sicherheitsabstand zu einem 35 vorausfahrenden Fahrzeug entspricht. In diesem Fall läßt sich eine automatische Fehlerkorrektur bzw. -eine Verbesserung der Meßgenauigkeit auch dadurch erreichen, daß die von den verschiedenen Sensorsystemen gelieferten Daten entsprechend ihrer jeweiligen Verläßlichkeit gewichtet und dann zu einem 5 Endergebnis kombiniert werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig, die von der Fehlererkennungseinrichtung gelieferten Fehlersignale zusammen mit den zugehörigen, einander widersprechenden L0 Meßdaten zu speichern und so eine Fehlerstatistik zu erstellen, die bei der Reparatur oder Wartung der Objekterfassungsvorrichtung die Diagnose erleichtert.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand L5 der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Detektionsbereiche von mehreren Sensorsystemen, die an einem Kraftfahrzeug
20 installiert sind;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Objekterfassungsvorrichtung gemäß der Erfindung; und Fig. 3 eine Skizze zur Erläuterung der Konsequenzen von FehlerJustierungen verschiedener Sensorsysteme.
25
Figur 1 zeigt schematisch in der Draufsicht die Frontpartie eines Kraftfahrzeugs 10, das mit drei unabhängig voneinander arbeitenden Sensorsystemen ausgerüstet ist, nämlich einem Fernbereichsradar 12, einem Nahbereichsradar 14 und einem
SO Videosystem, das durch zwei Kameras 16L und 16R gebildet wird. Das Fernbereichsradar 12 hat -einen Detektionsbereich 18 mit einer Reichweite von beispielsweise 150 m und einem Erfassungswinkel von 15°, während das Nahbereichsradar 14 einen Detektionsbereich 20 mit einer Reichweite von beispielsweise 50
15 m und einem Erfassungswinkel von 40° aufweist. Zwischen diesen Detektionsbereichen 18, 20, die in der Zeichnung nicht maßstäblich dargestellt sind, gibt es einen Überlappungsbereich. 22. Der Detektionsbereich des durch die Kameras 16L, 16R gebildeten Videosystems, das zusammenfassend mit dem
5 Bezugszeichen 16 bezeichnet . werden soll, ist in der Zeichnung nicht dargestellt, schließt jedoch (bei guten Sichtbedingungen) den Uberlappungsbereich 22 ein. Ein Objekt 24, das sich in diesem Überlappungsbereich 22 befindet, kann daher von allen drei Sensorsystemen erfaßt werden.
0
Der Detektionsbereich 18 des Fernbereichsradars 12 ist symmetrisch zu einer Bezugsachse 18A, die - bei korrekter Justierung des Radarsensors - parallel zu einer Hauptachse H verläuft, die in Längsrichtung durch die Mitte des Fahrzeugs 10
.5 verläuft. Entsprechend ist der Detektionsbereich 20 des
Nahbereichsradars 14 symmetrisch zu einer Bezugsachse 20A, die ebenfalls zu der Hauptachse H und zu der Bezugsachse 18A parallel ist.
!0 Das Fernbereichsradar 12 mißt den Abstand dl zum Objekt 24 sowie die Relativgeschwindigkeit des Objekts 24 relativ zum Fahrzeug 10 und den Azimutwinkel jl des Objekts 24 relativ zur Bezugsachse 18A. Entsprechend mißt das Nahbereichsradar 14 den Abstand d2 zum Objekt 24, die Relativgeschwindigkeit des
25 Objekts 24 längs der Sichtlinie vom Radarsensor zum Objekt sowie den Azimutwinkel j2 des Objekts 24 relativ zur Bezugsachse 20A.
Im Videosystem 16 werden die von den Kameras 16L, 16R 0 aufgenommenen Bilder des Objekts.24 elektronisch ausgewertet. Die als solche bekannte Auswertungssoftware solcher Stereo- Kamerasysteme ist in der Lage, das Objekt 24 in den von beiden Kameras aufgenommenen Bildern zu identifizieren und anhand der parallaktischen Verschiebung die Lage des Objekts 24 in einem 5 zweidimensionalen Koordinatensystem (parallel zur Fahrbahnebene) zu bestimmen. Auf diese Weise liefert das Videosystem 16 den senkrechten Abstand d3 des Objekts 24 vom Fahrzeug 10 (d.h., von der Basislinie der Kameras 16L, 16R) sowie den Querversatz y3 des Objekts 24 gegenüber der 5 Hauptachse H.
Die Ortskoordinaten des Objekts 24 lassen sich somit mit Hilfe der drei Sensorsysteme 12, 14, 16 auf drei voneinander unabhängige Weisen bestimmen. Die von den Radarsystemen
L0 gemessenen Polarkoordinaten lassen sich durch eine einfache
Koordinatentransformation in kartesische Koordinaten umrechnen, wie im gezeigten Beispiel durch das Koordinatenpaar (d3, y3) gebildet werden. Die drei unabhängig voneinander gemessenen Koordinatensätze können nun miteinander verglichen werden, und
L5 wenn diese Koordinaten einander widersprechen, so deutet dies darauf hin, daß eines der drei Sensorsysteme fehlerhaft arbeitet. Anhand des abweichenden Koordinatensatzes kann auch das fehlerhafte System identifiziert werden.
20 Durch zeitliche Ableitung des mit dem Videosystem 16 gemessenen Abstands d3 kann auch die Relativgeschwindigkeit 24 des Objekts bestimmt werden. Da die Sehstrahlen von den Radarsensoren zum Objekt 24, längs derer die Relativgeschwindigkeiten mit Hilfe _ des Doppler-Effektes gemessen werden, nicht genau parallel zur
25 Hauptachse H sind, werden die drei gemessenen
Relativgeschwindigkeiten geringfügig voneinander abweichen. Bei den in der Praxis auftretenden Entfernungsverhältnissen ist diese Abweichung jedoch in der Regel vernachlässigbar. Erforderlichenfalls kann sie durch Umrechnung auf kartesische
>0 Koordinaten korrigiert werden, so daß sich auch die gemessenen Geschwindigkeitsdaten miteinander vergleichen und gegeneinander abgleichen lassen.
Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm einer 5 Objekterfassungsvorrichtung, die das Fernbereichsradar 12, das Nahbereichsradar 14, das Videosystem 16 sowie zugehörige Auswerteeinheiten 26, 28, 30 und weiterhin eine
Fehlererkennungseinrichtung 32 und eine Korrektureinrichtung 34 umfaßt. Die Auswerteeinheiten 26, 28, 30, die 5 Fehlererkennungseinrichtung 32 und die Korrektureinrichtung 34 können durch elektronische Schaltungen, durch Mikrocomputer oder auch durch Softwaremodule in einem einzigen Mikrocomputer gebildet werden.
L0 Die Auswerteeinheit 26 bestimmt aus den vom Fernbereichsradar 12 gelieferten Rohdaten die Abstände dli, die Relativgeschwindigkeiten vli und die Azimutwinkel jli sämtlicher Objekte, die sich im Erfassungsbereich 18 des Fernbereichsradars 12 befinden. Der Index i dient hier zur
L5 Identifizierung der einzelnen Objekte. Aus den Abstandsdaten und Azimutwinkeln berechnet die Auswerteeinheit 26 auch die Querversätze yli der verschiedenen Objekte.
Auf analoge Weise bestimmt die Auswerteeinheit 28 die Abstände 20 d2i, die Relativgeschwindigkeit v2i, die Azimutwinkel j2i und die Querversätze y2i sämtlicher Objekte, die sich im Erfassungsbereich 20 des Nahbereichsradars 14 befinden.
Die Auswerteeinheit 30 bestimmt zunächst die Azimutwinkel jLi 25 und jRi der von den Kameras 16L, 16R erfaßten Objekte. Diese Azimutwinkel sind analog zu den Azimutwinkeln jl und j2 in Figur 1 definiert, geben also den Winkel zwischen dem jeweiligen Sehstrahl zum Objekt und einer zur Hauptachse H parallelen Geraden an. Aus den Azimutwinkeln jLi und jRi werden SO anhand des bekannten Abstands zwischen Kameras 16L und 16R die Abstände d3i und die Querversätze y3i und - durch zeitliche Ableitung der Abstandsdaten - die Relativgeschwindigkeiten v3i berechnet.
15 Die von den drei Auswerteeinheiten 26,' 28, 30 bestimmten Abstände dli, d2i und d3i werden einem Abstandsmodul 36 der Fehlererkennungseinrichtung 32 zugeführt. Entsprechend werden die Relativgeschwindigkeitsdaten vli, v2i und v3i einem Geschwindigkeitsmodul 38 und die Querversatzdaten yli, y2i und y3i einem Querversatzmodul 40 zugeführt. Ein Winkelmodul 42 der Fehlererkennungseinrichtung 32 wertet die Azimutwinkel jli, j2i, jLi und jRi aus.
Die verschiedenen Module der Fehlererkennungseinrichtung 32 stehen miteinander in Verbindung und haben Zugriff auf sämtliche Daten, die der Fehlererkennungseinrichtung 28 von irgendeiner der Auswerteeinheiten zugeführt werden. Die in der Zeichnung dargestellten Datenverbindungen beziehen sich j eweils nur auf die Daten, deren Verarbeitung in dem -betreffenden Modul im Vordergrund steht.
Wenn die Auswerteeinheit 26 den Abstand dil eines erfaßten Objektes (mit dem Index i) an das Abstandsmodul 36 meldet, so überprüft das Abstandsmodul 36 zunächst anhand des zugehörigen Querversatzes yli, ob sich das betreffende Objekt auch im Erfassungsbereich 20 des Nahbereichsradars 14 und/oder im Erfassungsbereich des Videosystems 16 befindet. Wenn dies der Fall ist, so überprüft das Abstandsmodul, ob Daten für dieses Objekt auch von den Auswerteeinheiten 28, 30 verfügbar sind. Die Identifizierung der Objekte wird dadurch erleichtert, daß das Abstandsmodul 36 die zeitliche Änderung der Abstandsdaten verfolgen kann. Wenn beispielsweise ein Objekt zunächst nur vom Fernbereichsradar 12 erfaßt wird und dann in den Erfassungsbereich 20 des Nahbereichsradars 14 eintritt, so ist zu erwarten, daß die Auswerteeinheit 28 das Auftreten eines neuen Objektes meldet, das dann mit dem verfolgten Objekt identifiziert werden kann. Zur Beseitigung von Mehrdeutigkeiten kann auch das Kriterium herangezogen werden, daß die von den verschiedenen Auswerteeinheiten übermittelten Ortskoordinaten für dasselbe Objekt zumindest grob übereinstimmen müssen. Wenn Abstandsdaten für dasselbe Objekt von mehreren Sensorsystemen verfügbar sind, überprüft das Abstandsmodul 36, ob dieses Abstandsdaten innerhalb der jeweiligen Fehlergrenzen 5 übereinstimmen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die
Fehlergrenzen ihrerseits variabel sind. Beispielsweise sind die Querversatzdaten yli bei großem Objektabstand relativ ungenau, weil das Fernbereichsradar 12 nur ein begrenztes Winkelauflösungsvermögen hat und schon geringe Abweichungen im
L0 gemessenen Azimutwinkel zu einer beträchtlichen Abweichung des zugehörigen Querversatzes führen. Wenn die Abstandsdaten innerhalb der Fehlergrenzen übereinstimmen, wird der übereinstimmende Wert di an ein nachgeschaltetes Assistenzsystem 44, beispielsweise ein ACC-System, übermittelt.
L5 Bei dem ausgegebenen Wert di kann es sich dabei um ein gewichtetes Mittel der Abstandsdaten dli, d2i und d3i handeln, wobei die Gewichte um so größer sind, je verläßlicher die Daten des betreffenden Sensorsystems sind.
20 Die von den Auswerteeinheiten 28 und 30 übermittelten
Abstandsdaten d2i und d3i werden vom Abstandsmodul 36 in entsprechender Weise ausgewertet wie die Daten dli von der Auswerteeinheit 26. Wenn also beispielsweise ein Objekt zunächst nur vom Nahbereichsradar 14 erfaßt wird und dann in
25 den Erfassungsbereich 18 des Fernbereichsradars 12 einwandert, so verfolgt das Abstandsmodul 36 zunächst die Änderung der von der Auswerteeinheit 28 eintreffenden Daten und überprüft dann, ob zum erwarteten Zeitpunkt auch entsprechende Daten von der Auswerteeinheit 26 eintreffen.
30
Wenn die erwarteten Daten von einer der Auswerteeinheiten 26, 28, 30 ausbleiben, d.h., wenn ein Sensorsystem kein Objekt erfaßt, obwohl sich dieses Objekt nach den Daten der anderen Systeme zu urteilen im Erfassungsbereich befinden müßte, so gibt das Abstandsmodul 36 ein Fehlersignal Fdj aus. Der Index j identifiziert hier das Sensorsystem, von dem keine Daten erhalten wurden. Somit läßt das Fehlersignal Fdj erkennen, daß das betreffende Sensorsystem möglicherweise ausgefallen oder "blind" ist. 5
Wenn das Abstandsmodul 36 zwar alle erwarteten Abstandsdaten enthält, diese Daten jedoch um mehr als die Fehlergrenzen voneinander abweichen, so wird ebenfalls das Fehlersignal Fdj ausgegeben. In diesem Fall gibt das Fehlersignal Fdj auch an, L0 ' von welchen Sensorsystemen die abweichenden Daten erhalten wurden und wie groß die Abweichung ist.
Sofern von mindestens zwei Sensorsytemen Abstandsdaten vorliegen, die innerhalb der Fehlergrenzen überreinstimmen, L5 kann aus diesen Daten der Abstandswert di gebildet und an das Assistenzsystem 44 ausgegeben werden, obgleich ein Fehler festgestellt und das Fehlersignal Fdj erzeugt wurde.
Die Arbeitsweise des Geschwindigkeitsmoduls 38 ist der oben 20 beschriebenen Arbeitsweise des- Abstandsmoduls 36 analog, nur das hier nicht die Abstandsdaten, sondern die
Geschwindigkeitsdaten vli, v2i und v3i miteinander abgeglichen werden, um daraus einen Geschwindigkeitswert vi zu bilden, der an das Assistenzsystem 44 ausgegeben wird, und/oder ein 25 Fehlersignal Fvj auszugeben, das auf eine Diskrepanz zwischen den gemessenen Relativgeschwindigkeiten hinweist.
Auch die Arbeitsweise des Querversatzmoduls 40 ist weitgehend der oben beschriebenen Arbeitsweise des Abstandsmoduls 36 und
30 des Geschwindigkeitsmoduls 38 analog. Allerdings ist hier im gezeigten Beispiel keine Ausgabe eines Fehlersignals vorgesehen, weil es sich bei den Querversatzdaten lediglich um abgeleitete Daten handelt, die aus den gemessenen Azimutwinkeln berechnet werden, so daß für die Fehlererkennung primär auf die
35 Azimutwinkel abgestellt werden sollte. Dementsprechend werden die Azimutwinkel jli, j2i, jLi und jRi im Winkelmodul 42 gesondert abgeglichen. Bei dem Vergleich dieser Azimutwinkel sind natürlich die Abweichungen zu 5 berücksichtigen, die sich für ein gegebenes Objekt zwangsläufig aus dem Objektabstand und den unterschiedlichen Positionen der betreffenden Sensoren oder Kameras auf der Basislinie ergeben. Wenn unter Berücksichtigung dieser Abweichungen eine Diskrepanz verbleibt, die die Fehlergrenzen übersteigt, wird ein
-0 Fehlersignal Ffk ausgegeben. Der Index k (k = 1 - 4) identifiziert in diesem Fall die Kamera 16L oder 16R bzw. den Radarsensor, deren oder dessen Azimutwinkel nicht zu den .übrigen Azimutwinkeln paßt. Wenn trotz der festgestellten Diskrepanz eine hinreichend verläßliche Bestimmung des
L5 Querversatzes möglich ist, wird ein entsprechender Wert yi für den Querversatz vom Querversatzmodul 40 an das Assistenzsystem 44 ausgegeben.
Die Fehlersignale Fdj, Fvj und Ffk werden im gezeigten Beispiel
20 der Korrektureinrichtung 34 zugeführt. Sofern sich aus den
Fehlersignalen mit hinreichender Sicherheit ergibt, welches der drei Sensorsysteme für die Diskrepanz verantwortlich ist, und sofern sich aus der Art und Größe des festgestellten Fehlers ergibt, daß dieser Fehler sich durch eine Neukalibrierung des
25 betreffenden Sensorsystems korrigieren läßt, so wird ein
Korrektursignal K an die zugehörige Auswerteeinheit 26, 28 oder 30 ausgegeben. Wahlweise kann das Korrektursignal auch direkt an das Fernbereichsradar 12, das Nahbereichsradar 14 oder das Videosystem 16 ausgegeben werden. 0
Ein Beispiel für einen systematischen Fehler, der sich durch eine Neukalibrierung korrigieren läßt, ist eine Fehljustierung eines Radarsensors oder einer Kamera, die zu einem Verschwenken der betreffenden Bezugsachse, z.B. 18A oder 2.0A, und damit zu 5 einer fehlerhaften Messung des Azimutwinkels führt. In diesem Fall kann die Kalibrierung in der betreffenden Auswerteeinheit so verändert werden, daß die Fehljustierung korrigiert wird und man wieder den richtigen Azimutwinkel erhält. Zwar sollte die FehlJustierung dennoch bei der nächsten Reparatur behoben 5 werden, da die FehlJustierung auch zu einer unerwünschten
Veränderung des Erfassungsbereiches führt, doch kann durch die Neukalibrierung die Funktionsfähigkeit des Systems einstweilen erhalten werden.
-0 Die Korrektureinrichtung 34 weist im gezeigten Beispiel ein Statistikmodul 46 auf, das die während des Betriebs der Vorrichtung aufgetretenen Fehlersignale Fdj, Fvj und Fjk speichert und so Art und Größe aller aufgetretenen Fehler dokumentiert. Diese Daten stehen dann bei einer Reparatur oder
-5 Wartung der Vorrichtung zur Diagnosezwecken zur Verfügung.
Außerdem hat das Statistikmodul 46 im gezeigten Beispiel die Funktion, zu entscheiden, ob ein Fehler automatisch korrigiert werden kann oder ob ein nicht behebbarer Fehler vorliegt und eine optische oder akustische Fehlermeldung F an den Fahrer
20 ausgegeben werden muß, um ihn auf die Fehlfunktion hinzuweisen.
Beispielsweise wird die Fehlermeldung F ausgegeben werden, wenn die von der Fehlerkorrektureinrichtung 28 erhaltenen Signale einen Totälausfall eines der Sensorsysteme anzeigen. Die Funktionen des Statistikmoduls 46 bieten dabei die Möglichkeit, 5 nicht sofort bei einer nur einmal oder sporadisch auftretenden Diskrepanz die Fehlermeldung F auszugeben, sondern die Fehlermeldung nur dann auszugeben, wenn Diskrepanzen derselben Art mit einer gewissen Häufigkeit auftreten. Auf diese Weise wird die Robustheit der Vorrichtung beträchtlich gesteigert. 0
In Figur 3 ist an Beispielen illustriert, wie sich eine FehlJustierung eines Sensors auf das Meßergebnis auswirkt.
Wenn beispielsweise infolge einer FehlJustierung des 5 Fernbereichsradars 12 die Hauptachse 18A um den Winkel Dj verschwenkt wird, so ist der gemessene Azimutwinkel jl um diesen Winkel zu groß, und das Fernbereichsradar 12 "sieht" das Objekt 24 nicht in der tatsächlichen Position, sondern in der gestrichelt eingezeichneten Position 24'. Hieraus ergibt sich 5 ein Fehler Dyl für den gemessenen Querversatz. Dieser Fehler ist um so größer, je weiter das Objekt 24 vom Fahrzeug 10 entfernt ist.
Wenn dagegen die linke Kamera 16L des Videosystems eine .0 FehlJustierung von derselben Größe aufweist, so ist der zugehörige Azimutwinkel jL um dieselbe Winkelabweichung Dj verfälscht, wie in Figur 3 durch einen strichpunktiert eingezeichneten Sehstrahl S angegeben wird. Das Videosystem 16 sieht dann das Objekt 24 am Schnittpunkt der Sehstrahlen der .5 beiden Kameras, also in der Position 24'' . Man erkannt, daß in diesem Fall der für den Querversatz gemessene Fehler Dy3 wesentlich kleiner ist. Andererseits führt aber die FehlJustierung der Kamera 16L zu einem beträchtlichen Fehler Dd3 bei der Messung des Abstands. !0
Diese Zusammenhänge lassen sich bei der beschriebenen Vorrichtung zur automatischen Fehlerkorrektur ausnutzen, und zwar selbst dann, wenn nur zwei Sensorsysteme vorhanden sind.
!5 Wenn beispielsweise eine FehlJustierung des Fernbereichsradars 12 vorliegt, so erhält man bei einem Abgleich der Querversatzdaten des Fernbereichsradars 12 und des Videosystems 16 eine deutliche Diskrepanz Dyl, während die mit denselben Systemen gemessenen Abstandsdaten im wesentlichen konsistent
10 sind. Dies läßt darauf schließen, daß der Fehler auf eine Fehljustierung des Radarsystems und nicht auf eine FehlJustierung einer Kamera zurückzuführen ist. Aus der gemessenen Größe des Fehlers kann sogar die Fehljustierung quantitativ bestimmt und durch Neukalibrierung des Radarsensors
15 bzw. der zugehörigen Auswerteeinheit 26 korrigiert werden. Wenn dagegen eine FehlJustierung der Kamera 16L vorliegt, so ist dies an einer großen Diskrepanz Dd3 der Abstandsdaten bei weitgehender Konsistenz der Querversatzdaten zu erkennen. In diesem Fall kann der Fehler durch eine Neukalibrierung des Videosystems korrigiert werden.
Im Fall von widersprüchlichen Meßergebnissen können für die Entscheidung, welches der beteiligten Sensorsysteme defekt ist, auch andere Kriterien herangezogen werden, insbesondere auch in den Fällen, in denen für das Objekt nur Daten von zwei Sensorsystemen vorliegen oder überhaupt nur zwei Sensorsysteme . am Fahrzeug vorhanden sind.
Wenn zum Beispiel, wie in Figur 3, der Querversatz des Objektes 24 gegenüber der Bezugsachse 18A nicht 0 ist, so ist der Azimutwinkel jl annähernd umgekehrt proportional zum Objektabstand. In diesem Fall ist somit die Änderungsrate des Azimutwinkels jl von der Relativgeschwindigkeit des Objekts abhängig, die mit Hilfe des Radarsystems direkt gemessen werden kann. Wenn sich aber das Objekt 24 tatsächlich auf der Hauptachse 18A befindet und der Querversatz nur durch eine Fehljustierung Dj des Sensorsystems vorgetäuscht wird, so ist der gemessene (scheinbare) Azimutwinkel vom Abstand und von der ' Relativgeschwindigkeit unabhängig. Entsprechend gibt es auch bei einem tatsächlich bestehenden Querversatz des Objekts eine Diskrepanz zwischen der gemessenen und der anhand der Relativgeschwindigkeit theoretisch vorhergesagten Änderungsrate des Azimutwinkels. Diese Diskrepanz läßt auf eine FehlJustierung des Sensorsystems schließen.
Bei dem Videosystem 16 besteht außerdem die Möglichkeit, die abstandsabhängige Änderung der scheinbaren Größe des Objekts 24 zu messen. Diese scheinbare Größenänderung ist direkt proportional zur Relativgeschwindigkeit und annähernd umgekehrt proportional zum Abstand. Ein Fehler bei der Abstandsmessung, der durch eine Fehljustierung einer Kamera verursacht wird, ist dann daran zu erkennen, daß die scheinbare Größenänderung nicht zu der gemessenen Abstandsänderung paßt.
Da mit Hilfe des Kamerasystems 16 auch die Art des Objektes, beispielsweise ein Pkw oder ein Lkw, erkannt werden kann und die typische tatsächliche Größe solcher Objekte zumindest annähernd bekannt ist, kann auch überprüft werden, ob der mit dem Kamerasystem 16 gemessene Abstand des Objekts mit der gemessenen scheinbaren Größe des Objekts kompatibel ist.
Wenn mit Hilfe des Kamerasystems 16 auch Farbahnmarkierungen erkannt werden, kann auch diese Information für die automatische Fehlererkennung und Fehlerkorrektur herangezogen werden. Insbesondere läßt sich anhand der erkannten Fahrbahnmarkierungen der Querversatz des eigenen Fahrzeugs relativ zur Fahrbahnmitte erkennen. Es ist zu erwarten, daß dieser Querversatz im statistischen Mittel' den Wert 0 hat . Wenn die Auswertung im Statistikmodul 46 zeigt, daß die gemessene
Querposition des eigenen Fahrzeugs dauernd nach einer Richtung von der Fahrbahnmitte abweicht, so deutet dies auf eine FehlJustierung einer oder beider Kameras hin. Dies gilt natürlich erst recht, wenn der mit dem Kamerasystem gemessene Querversatz eines Objektes im gleichen Sinne von dem mit einem anderen Sensorsystem gemessenen Querversatz abweicht.

Claims

Patentansprüche
1. Objekterfassungsvorrichtung für Fahrer-Assistenzsysteme in Kraftfahrzeugen, mit mindestens zwei Sensorsystemen (12, 14, 16), die Daten (dl, vl, jl; d2 , v2, j2; jL, jR) über den Ort und/oder Bewegungszustand von Objekten (24) in der Umgebung des
L5 Fahrzeugs (10) messen und deren Detektionsbereiche (18, 20) einander überlappen, gekennzeichnet durch eine Eehlererkennungseinrichtung (32), die die von den Sensorsystemen (12, 14, 16) gemessenen Daten auf ihre Widerspruchsfreiheit prüft und bei Erkennung eines Widerspruchs
20 ein Fehlersignal (Fdj, Fvj, Ffk) ausgibt.
2. Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorsysteme (12; 14; 16) als Radar-, Lidar- oder Videosystem oder einer Kombination hieraus 5 ausgeführt sind.
3. Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorsysteme ein Sensorsystem (12) für den Fernbereich und ein Sensorsystem (14; 16) für den 0 Nahbereich umfassen.
4. Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (12) für den Fernbereich ein Radarsystem oder Lidarsystem ist. 5
5. Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorsystem (14; 16) für den Nahbereich ein Radarsystem, ein Lidarsystem oder ein Videosystem ist.
6. Objekterfassungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Sensorsysteme ein Videosystem (16) mit zwei Kameras (16L, 16R) zur Erfassung eines Stereobildes des Objektes (24) umfassen.
7. Objekterfassungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fehlererkennungseinrichtung (32) anhand der Daten mindestens eines Sensorsystems (12) überprüft, ob sich das Objekt im Überlappungsbereich (22) des Detektionsbereiches (18) dieses Sensorsystems mit dem Detektionsbereich (20) eines anderen Sensorsystems (14) befindet, und das Fehlersignal (Fdj, F j, Fjk) ausgibt, wenn das Objekt (24) von dem anderen Sensorsystem (14) nicht geortet wird oder wenn die von diesem Sensorsystem (14) gemessenen Daten unter Berücksichtigung der Fehlergrenzen von den mit dem ersten Sensorsystem (12) gemessenen Daten abweichen.
8. Objekterfassungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fehlererkennungseinrichtung (32) für Objekte (24) , die sich im Überlappungsbereich (22) mehrerer Sensorsysteme (12, 14, 16) befinden, die von diesen Sensorsystemen gemessenen Daten entsprechend ihrer Verläßlichkeit wichtet und die einander entsprechenden gewichteten Daten zu Daten (di, vi, yi) kombiniert, die an das Assistenzsystem (44) ausgegeben werden.
9. Objekterfassungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlererkennungseinrichtung (32) dazu ausgebildet ist, anhand der Art des festgestellten Widerspruches das Sensorsystem, zu identifizieren, das den Fehler verursacht.
10. Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet 5 durch eine Korrektureinrichtung (34) zur Korrektur des festgestellten Fehlers durch Neujustierung oder Neukalibrierung des Sensorsystems, das den Fehler verursacht, oder einer zu diesem Sensorsystem gehörenden Auswerteeinheit (26, 28, 30).
.0 11. Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch ein Statistikmodul (46) zur Aufzeichnung und Speicherung der festgestellten Fehler.
12. Objekterfassungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch L5 gekennzeichnet, daß das Statistikmodul (46) dazu ausgebildet ist, eine Fehlermeldung (F) an den Fahrer auszugeben, wenn ein von der Fehlererkennungseinrichtung (32) festgesteller Fehler mit einer bestimmten statistischen Häufigkeit auftritt.
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