EP1861731A1 - Verfahren zum schätzen von objektkoordinaten - Google Patents

Verfahren zum schätzen von objektkoordinaten

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EP1861731A1
EP1861731A1 EP05823762A EP05823762A EP1861731A1 EP 1861731 A1 EP1861731 A1 EP 1861731A1 EP 05823762 A EP05823762 A EP 05823762A EP 05823762 A EP05823762 A EP 05823762A EP 1861731 A1 EP1861731 A1 EP 1861731A1
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EP
European Patent Office
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vehicle
speed
acceleration
relative
order
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05823762A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Tilp
Ralf Walther
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1861731A1 publication Critical patent/EP1861731A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00Brake-action initiating means
    • B60T7/12Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger
    • B60T7/22Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger initiated by contact of vehicle, e.g. bumper, with an external object, e.g. another vehicle, or by means of contactless obstacle detectors mounted on the vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/34Protecting non-occupants of a vehicle, e.g. pedestrians
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2201/00Particular use of vehicle brake systems; Special systems using also the brakes; Special software modules within the brake system controller
    • B60T2201/02Active or adaptive cruise control system; Distance control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT 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
    • B60W50/00Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001Details of the control system
    • B60W2050/0019Control system elements or transfer functions
    • B60W2050/0028Mathematical models, e.g. for simulation

Definitions

  • the invention is based on a method for estimating object coordinates according to the preamble of independent patent claim 1.
  • Known systems for sensing a vehicle environment have targeted the tracking of objects, i. the determination of the time course of 1-, 2- or 3-dimensional object coordinates.
  • the track algorithms used are usually based on so-called hypotheses, i. on estimated or predicted object coordinates to the next measurement cycle.
  • a so-called velocity model is used.
  • a first order system is determined by equation (1).
  • a second order system is determined by equation (2).
  • the parameters relative speed v rel and relative acceleration a re i necessary for calculating the object trajectory S (t) are generally unknown and are estimated from measured data.
  • first-order speed models are chosen in known systems, in which only one parameter has to be estimated.
  • the inventive method for estimating object coordinates with the features of the independent claim has the advantage that by taking into account the vehicle speed and the vehicle acceleration, an improved speed model can be used, so that braking operations of the vehicle in Estimate the object coordinates can be considered. This allows more accurate hypotheses or estimates of the object coordinates and thus improved tracking of objects. This leads in particular to pedestrian protection in real situations, such as during a strong braking event in a sudden emergence of a pedestrian in the field of vision of the driver, to a more robust tracking algorithm, ie a more robust object tracking.
  • the method according to the invention advantageously makes it possible to track the objects even when the vehicle is heavily decelerated, since the second-order speed model can also take into account strong relative accelerations, in contrast to a first-order speed model.
  • the vehicle speed is determined by a vehicle bus system, e.g. a CAN bus system is provided. Since the current vehicle speed is constantly made available on the vehicle bus system, the vehicle bus system, the vehicle bus system, the vehicle bus system
  • Vehicle speed are advantageously read at any time from a corresponding bus interface.
  • the associated vehicle acceleration can advantageously be easily and quickly estimated from the vehicle speed.
  • the vehicle acceleration may advantageously be measured with an acceleration sensor, wherein the acceleration sensor may be part of the pedestrian protection system or another system, for example a crash sensor. If the acceleration sensor is part of another system, then the acceleration information is made available to the inventive method, for example via the vehicle bus.
  • the method according to the invention decomposes the relative speed of the second-order speed model into the individual components vehicle speed and object speed, with the vehicle speed, as already stated, being able to be read out simply from a bus interface. Furthermore, the method according to the invention decomposes the relative acceleration of the second-order speed model into the individual components vehicle acceleration and object acceleration.
  • the relationship for the speed model (4) is used, whereby an improved second-order speed model for the estimation of the object coordinates by the already described reading of the vehicle speed and the calculated vehicle acceleration is made available.
  • the object speed and the object acceleration can be estimated during the tracking process.
  • the advantage of the invention lies in the fact that by decomposing the relative speed in vehicle speed and object speed and the relative acceleration in vehicle acceleration and object acceleration, the estimated object speed and object acceleration relative to the vehicle speed and the vehicle acceleration are relatively small, so that the algorithm is more robust.
  • the inventive method for estimating object coordinates can be used in particular in pedestrian protection systems to improve the triggering algorithms.
  • FIG. 1 shows a flow chart of a first embodiment of a method for estimating
  • FIG. 2 shows a flow chart of a second exemplary embodiment of a method for estimating object coordinates
  • FIG. 3 shows a flowchart of a third exemplary embodiment of a method for estimating object coordinates.
  • Known systems perform an estimation of the object coordinates for sensing a vehicle environment, a so-called speed model being used for this estimation.
  • speed model being used for this estimation.
  • first-order speed models are used in known systems, in which only one parameter has to be estimated, since in general neither the relative speed nor the relative acceleration are known.
  • a method for estimating the object coordinates, which uses a second-order speed model for which a vehicle speed and a vehicle acceleration are determined.
  • the vehicle acceleration can be estimated from the determined vehicle speed or measured with an acceleration sensor.
  • the acceleration sensor may be part of an associated pedestrian protection system or other system. If the accelerometer is part of another system then the acceleration information is provided via a vehicle bus.
  • the method according to the invention for estimating object coordinates according to the first exemplary embodiment after the start in step 100 reads the vehicle speed v vehicle from a bus interface, for example a CAN bus interface.
  • the object trajectory S (t ) is estimated according to the context (4).
  • s ( t) ⁇ v re i * t + 0.5 * a vehicle * t 2 ⁇ (vobj - v vehicle ) * t + 0.5 * ( ⁇ v vehicle / ⁇ t) * t 2 (4)
  • the Relationship (4) takes account of braking processes of the vehicle and provides an exact approximation of the object trajectory S (t) for stationary objects and moving vehicles. For slow and therefore slowly accelerated objects a very good approximation of the object trajectory S (t) is provided.
  • the relative speed v rel of the second-order speed model is decomposed into the individual components vehicle speed V vehicle and object speed v o t > j
  • the relative acceleration arei of the second-order speed model is decomposed into the individual components vehicle acceleration a vehicle and object acceleration , wherein the object acceleration in the estimation of the object trajectory S (t) is neglected.
  • the vehicle acceleration a vehicle is not estimated from the vehicle speed but is read out in step 210 directly by an acceleration sensor which is part of the vehicle Pedestrian protection system is.
  • the vehicle acceleration a vehicle is read in step 220 not from an acceleration sensor but from a bus interface, ie the acceleration sensor is part of another system, such as a crash sensor, and provides the acceleration information on the vehicle bus system, such as a CAN bus system available.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen von Objektkoordinaten unter Verwendung eines Geschwindigkeitsmodells. Erfindungsgemäß wird ein Geschwindigkeitsmodell zweiter Ordnung verwendet, basierend auf einer relativgeschwindikeit und einer Relativbeschleunigung, für welches eine Fahrzeuggeschwindigkeit (vFahrzeug) und eine Fahrzeugbeschleunigung (aFahrzeug). ermittelt werden.

Description

Verfahren zum Schätzen von Objektkoordinaten
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Schätzen von Objektkoordinaten nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Bekannte Systeme zum Sensieren eines Fahrzeugumfeldes haben das Tracken von Objekten zum Ziel, d.h. die Bestimmung des zeitlichen Verlaufs von 1-, 2- oder 3-dimensionalen Objektkoordinaten. Die verwendeten Trackalgorithmen basieren meist auf so genannten Hypothesen, d.h. auf geschätzten bzw. vorhergesagten Objektkoordinaten zum nächsten Messzyklus. Zur Schätzung dieser Objektkoordinaten im nächsten Zyklus wird ein so genanntes Geschwindigkeitsmodell verwendet. Hierbei unterscheidet man Modelle verschiedener Ordnung in der Zeit t. Ein System erster Ordnung wird durch die Gleichung (1) bestimmt.
S(t) = Vrel * t (1)
Ein System zweiter Ordnung wird durch die Gleichung (2) bestimmt.
S(Q = Vr61 * t + 0,5 * arel * t2 (2)
Die zur Berechung der Objekttrajektorie S(t) notwendigen Parameter Relativgeschwindigkeit vrel und Relativbeschleunigung arei sind in der Regel nicht bekannt und werden aus Messdaten geschätzt. Um einen stabilen Algorithmus zu gewährleisten, werden bei bekannten Systemen Geschwindigkeitsmodelle erster Ordnung gewählt, bei welchen nur ein Parameter geschätzt werden muss.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schätzen von Objektkoordinaten mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass durch Berücksichtigen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrzeugbeschleunigung ein verbessertes Geschwindigkeitsmodell verwendet werden kann, so dass Bremsvorgänge des Fahrzeugs beim Schätzen der Objektkoordinaten berücksichtigt werden können. Dadurch werden genauere Hypothesen bzw. Schätzungen der Objektkoordinaten und damit eine verbesserte Verfolgung von Objekten ermöglicht. Dies führt insbesondere im Rahmen des Fußgängerschutzes bei realen Situationen, wie beispielsweise während eines starken Bremsvorgangs bei einem plötzlichen Auftauchen eines Fußgängers im Sichtbereich des Fahrers, zu einem robusteren Trackingalgorithmus, d.h. zu einer robusteren Objektverfolgung.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht durch die Verwendung des Geschwindigkeitsmodells zweiter Ordnung in vorteilhafter Weise ein Verfolgen der Objekte auch bei einem starken Abbremsen des Fahrzeugs, da das Geschwindigkeitsmodell zweiter Ordnung im Gegensatz zu einem Geschwindigkeitsmodell erster Ordnung auch starke Relativbeschleunigungen berücksichtigen kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Verfahrens zum Schätzen von Objektkoordinaten möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Fahrzeugbussystem, z.B. einem CAN-Bussystem, zur Verfügung gestellt wird. Da die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ständig auf dem Fahrzeugbussystem zur Verfügung gestellt wird, kann die
Fahrzeuggeschwindigkeit in vorteilhafter Weise jederzeit aus einer entsprechenden Busschnittstelle ausgelesen werden.
Die zugehörige Fahrzeugbeschleunigung kann in vorteilhafter Weise einfach und schnell aus der Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt werden.
Alternativ kann die Fahrzeugbeschleunigung in vorteilhafter Weise mit einem Beschleunigungssensor gemessen werden, wobei der Beschleunigungssensor Teil des Fußgängerschutzsystems oder eines anderen Systems sein kann, beispielsweise einer Crashsensorik. Ist der Beschleunigungssensor Teil eines anderen Systems, dann werden die Beschleunigungsinformationen dem erfϊndungsgemäßen Verfahren beispielsweise über den Fahrzeugbus zur Verfügung gestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zerlegt die Relativgeschwindigkeit des Geschwindigkeitsmodells zweiter Ordnung in die Einzelkomponenten Fahrzeuggeschwindigkeit und Objektgeschwindigkeit, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit, wie bereits ausgeführt wurde, einfach aus einer Busschnittstelle ausgelesen werden kann. Weiterhin zerlegt das erfindungsgemäße Verfahren die Relativbeschleunigung des Geschwindigkeitsmodells zweiter Ordnung in die Einzelkomponenten Fahrzeugbeschleunigung und Objektbeschleunigung.
Da bei langsamen und somit auch langsam beschleunigten Objekten die Objektgeschwindigkeit und die Objektbeschleunigung vernachlässigt werden können, wird für das Geschwindigkeitsmodell der Zusammenhang (4) verwendet, wobei durch das bereits beschriebene Auslesen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der berechneten Fahrzeugbeschleunigung ein verbessertes Geschwindigkeitsmodell zweiter Ordnung zur Schätzung der Objektkoordinaten zur Verfügung gestellt wird.
S(t) ~ Vrel * t + 0,5 * apahπeug * ^ ~ (vobj ~ VFahrzeug) * t + 0,5 *(ΔvFahrzeug/At) * t2 (4)
Für stehend Objekte und sich bewegende Fahrzeuge ist die Näherung des Zusammenhangs (4) exakt, für langsame Objekte ergibt sich aus dem Zusammenhang (4) eine sehr gute Näherung.
Die Objektgeschwindigkeit und die Objektbeschleunigung können während des Trackingvorgangs geschätzt werden. Der Vorteil der Erfindung liegt hierbei darin, dass durch die Zerlegung der Relativgeschwindigkeit in Fahrzeuggeschwindigkeit und Objektgeschwindigkeit sowie der Relativbeschleunigung in Fahrzeugbeschleunigung und Objektbeschleunigung die zu schätzende Objektgeschwindigkeit und Objektbeschleunigung gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrzeugbeschleunigung vergleichsweise klein sind, so dass der Algorithmus robuster wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schätzen von Objektkoordinaten kann insbesondere in Fußgängerschutzsystemen zur Verbesserung der Auslösealgorithmen eingesetzt werden.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Schätzen von
Obj ektkoordinaten, Figur 2 ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Schätzen von Objektkoordinaten, und - A -
Figur 3 ein Flussdiagramm eines dritten Ausfuhrungsbeispiels eines Verfahrens zum Schätzen von Obj ektkoordinaten.
Beschreibung
Bekannte Systeme fuhren zum Sensieren eines Fahrzeugumfeldes eine Schätzung der Objektkoordinaten durch, wobei für diese Schätzung ein so genanntes Geschwindigkeitsmodell verwendet wird. Um einen stabilen Algorithmus zu gewährleisten, werden bei bekannten Systemen Geschwindigkeitsmodelle erster Ordnung verwendet, bei welchen nur ein Parameter geschätzt werden muss, da in der Regel weder die Relativgeschwindigkeit noch die Relativbeschleunigung bekannt sind.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Schätzung der Objektkoordinaten vorgeschlagen, welches ein Geschwindigkeitsmodell zweiter Ordnung verwendet, für welches eine Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Fahrzeugbeschleunigung ermittelt werden. Die Fahrzeugbeschleunigung kann aus der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt oder mit einem Beschleunigungssensor gemessen werden. Der Beschleunigungssensor kann Teil eines zugehörigen Fußgängerschutzsystems oder eines anderen Systems sein. Ist der Beschleunigungssensor Teil eines anderen Systems, dann werden die Beschleunigungsinformationen über einen Fahrzeugbus zur Verfügung gestellt.
Wie aus Figur 1 ersichtlicht ist, liest das erfindungsgemäße Verfahren zur Schätzung von Objektkoordinaten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach dem Start im Schritt 100 die Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug aus einer Busschnittstelle aus, beispielsweise einer CAN- Busschnittstelle. Im Schritt 200 wird aus einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit vFahrzeug die Fahrzeugbeschleunigung aFahrzeug gemäß der Gleichung (3) berechnet. aFahrzeug = ΔvFahrzeug/Δt (3) berechnet.
Im Schritt 300 wird die Objekttrajektorie S(t) gemäß dem Zusammenhang (4) geschätzt. s(t) ~ vrei * t + 0,5 * aFahrzeug * t2 ~ (vobj - vFahrzeug) * t + 0,5 *(ΔvFahrzeug/Δt) * t2 (4) Der Zusammenhang (4) berücksichtigt Bremsvorgänge des Fahrzeugs und stellt für stehende Objekte und bewegte Fahrzeuge eine exakte Näherung der Objekttrajektorie S(t) zur Verfügung. Für langsame und somit auch langsam beschleunigte Objekte wird eine sehr gute Näherung der Objekttrajektorie S(t) zur Verfügung gestellt. Somit kann durch Ausnutzen der Kenntnis der Fahrzeuggeschwindigkeit über die Busschnittstelle leicht der Bremsvorgang des Fahrzeugs in der Crashsituation mit einem Fußgänger und damit für den Auslösealgorithmus von Fußgängerschutzmitteln berücksichtigt werden.
Wie aus dem Zusammenhang (4) ersichtlich ist, wird die Relativgeschwindigkeit vrel des Geschwindigkeitsmodells zweiter Ordnung in die Einzelkomponenten Fahrzeuggeschwindigkeit VFahrzeug und Objektgeschwindigkeit vOt>j zerlegt und die Relativbeschleunigung arei des Geschwindigkeitsmodells zweiter Ordnung wird in die Einzelkomponenten Fahrzeugbeschleunigung aFahrzeug und Objektbeschleunigung zerlegt, wobei die Objektbeschleunigung bei der Schätzung der Objekttrajektorie S(t) vernachlässigt wird.
Wie aus Figur 2 ersichtlicht ist, wird im zweiten Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Schätzung von Objektkoordinaten im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 die Fahrzeugbeschleunigung aFahrzeug nicht aus der Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt, sondern im Schritt 210 direkt von einem Beschleunigungssensor ausgelesen, welcher Teil des Fußgängerschutzsystems ist.
Wie aus Figur 3 ersichtlicht ist, wird im dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Schätzung von Objektkoordinaten im Unterschied zum Schritt 210 im zweiten Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 die Fahrzeugbeschleunigung aFahrzeug im Schritt 220 nicht aus einem Beschleunigungssensor sondern aus einer Busschnittstelle ausgelesen, d.h. der Beschleunigungssensor ist Teil eines anderen Systems, z.B. einer Crashsensorik, und stellt die Beschleunigungsinformationen über das Fahrzeugbussystem, z.B. einem CAN-Bussystem, zur Verfügung.
.o0o.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Schätzen von Objektkoordinaten unter Verwendung eines Geschwindigkeitsmodells, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geschwindigkeitsmodell zweiter Ordnung verwendet wird, für welches eine Fahrzeuggeschwindigkeit (vFahrzeug) und eine Fahrzeugbeschleunigung (aFahκeUg) ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit (vFahrzeug) von einem Fahrzeugbussystem zur Verfügung gestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbeschleunigung (aFahκeUg) aus der Fahrzeuggeschwindigkeit (vFahrzeug) geschätzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbeschleunigung (aFahκeUg) durch einen Beschleunigungssensor gemessen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Beschleunigungssensor gemessene Fahrzeugbeschleunigung (aFahκeUg) über den Fahrzeugbus ausgelesen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit (vrei) des Geschwindigkeitsmodells zweiter Ordnung in die Einzelkomponenten Fahrzeuggeschwindigkeit (vFahκeUg) und Objektgeschwindigkeit (vOt>j) zerlegt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbeschleunigung des Geschwindigkeitsmodells zweiter Ordnung in die Einzelkomponenten Fahrzeugbeschleunigung (aFahκeUg) und Objektbeschleunigung zerlegt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für das Geschwindigkeitsmodell der Zusammenhang
S(t) ~ Vrel * t + 0,5 * aFahEeug * f ~ (vobj " VFahrzeug) * t + 0,5 *(ΔvFahrzeug/Δt) * t2 verwendet wird, wobei vrei die Relativgeschwindigkeit, aFahrzeug die Fahrzeugbeschleunigung, Vobj die Objektgeschwindigkeit und vFahrzeug die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert.
9. Fußgängerschutzsystem, welches zum Schätzen von Objektkoordinaten das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet.
.o0o.
EP05823762A 2005-02-28 2005-12-30 Verfahren zum schätzen von objektkoordinaten Withdrawn EP1861731A1 (de)

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WO (1) WO2006092181A1 (de)

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