EP3977161A1

EP3977161A1 - Verfahren und fahrerassistenzsystem zur klassifizierung von objekten in der umgebung eines fahrzeugs

Info

Publication number: EP3977161A1
Application number: EP20723340.4A
Authority: EP
Inventors: Michael Tchorzewski; Werner Urban; Michael Schumann; Tom Reimann; Juergen Schmidt; Jianda Wang; Lena Bendfeld
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-26
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2022-04-06
Also published as: US20220244379A1; CN114207469A; DE102019207688A1; WO2020239351A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klassifizierung von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs (1) unter Verwendung von Ultraschallsensoren (10), welche Ultraschallpulse aussenden und von Objekten reflektierte Ultraschallechos wieder empfangen, wobei über mindestens zwei Ultraschallsensoren (10) mit zumindest teilweise überlappenden Sichtfeldern (30) Abstände zwischen dem jeweiligen Ultraschallsensor (10) und Ultraschallpulse reflektierenden Objekten in der Umgebung ermittelt werden und zur Unterscheidung zwischen ausgedehnten Objekten und punktförmigen Objekten eine Positionsbestimmung der reflektierenden Objekte mittels Lateration und Zuordnen der empfangenen Ultraschallechos zu Objekthypothesen erfolgt. Ferner ist vorgesehen, dass eine Höhenklassifizierung eines von einer Objekthypothese repräsentierten punktförmigen Objekts vorgenommen wird, basierend auf einer Aktualisierungsrate der Objekthypothese, einer Stabilität der Position des von der Objekthypothese repräsentierten Objekts, der Amplitude der der Objekthypothese zugeordneten Ultraschallechos und einer Wahrscheinlichkeit für die Ultraschallsensoren (10), ein Ultraschallecho von dem Objekt zu erhalten, welches durch die Objekthypothese repräsentiert wird, als Klassifizierungsparameter. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem (100), welches zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist.

Description

Beschreibung

Titel

Verfahren und Fahrerassistenzsystem zur Klassifizierung von Objekten in der

Umgebung eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klassifizierung von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs unter Verwendung von Ultraschallsensoren, welche Ultraschallpulse aussenden und von Objekten reflektierte Ultraschallechos wieder empfangen, wobei über mindestens zwei Ultraschallsensoren mit zumindest teilweise überlappenden Sichtfeldern Abstände zwischen dem jeweiligen Ultraschallsensor und Ultraschallpulse reflektierenden Objekten in der Umgebung ermittelt werden und zur Unterscheidung zwischen ausgedehnten Objekten und punktförmigen Objekten eine Positionsbestimmung der

reflektierenden Objekte mittels Lateration und Zuordnen der empfangenen Ultraschallechos zu Objekthypothesen erfolgt. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem, welches zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist.

Stand der Technik

Moderne Fahrzeuge sind mit einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen ausgestattet, welche den Fahrer des Fahrzeugs bei der Ausführung

verschiedener Fahrmanöver unterstützen. Des Weiteren sind

Fahrerassistenzsysteme bekannt, welche den Fahrer vor Gefahren in der Umgebung warnen. Für ihre Funktion benötigen die Fahrerassistenzsysteme präzise Daten über die Umgebung des Fahrzeugs und insbesondere über Objekte, welche sich in der Umgebung des Fahrzeugs befinden.

Häufig werden ultraschallbasierte Objektlokalisierungsmethoden eingesetzt, bei denen zwei oder mehr Ultraschallsensoren eingesetzt werden. Die

Ultraschallsensoren senden dabei jeweils Ultraschallpulse aus und empfangen von Objekten in der Umgebung reflektierte Ultraschallechos. Aus der Laufzeit der Ultraschallpulse bis zum Empfang des entsprechenden Ultraschallechos sowie der bekannten Schallgeschwindigkeit lässt sich jeweils der Abstand zwischen einem reflektierenden Objekt und dem jeweiligen Sensor ermitteln. Befindet sich ein Objekt im Sichtfeld von mehr als einem Ultraschallsensor, also kann der Abstand zu dem Objekt von mehr als einem Ultraschallsensor ermittelt werden, kann über Laterationsalgorithmen auch die genaue Lage des reflektierenden Objekts relativ zu den Sensoren beziehungsweise zu dem Fahrzeug ermittelt werden.

Durch die immer größer werdenden Sichtfelder und Sensitivitäten der Sensoren können zunehmend auch Objekte auf dem Boden wie beispielsweise Bordsteine, Schwellen oder Gullideckel erkannt werden. Für die korrekte Funktion der Fahrerassistenzsysteme ist es dabei wichtig, zwischen kollisionsrelevanten Objekten, wie beispielsweise Pfosten, Wände oder Verkehrsschilder, und für eine Kollision nicht relevante überfahrbare Objekte wie beispielsweise Bordsteine, Schwellen oder Gullideckel, unterscheiden zu können.

Aus DE 10 2009 046 158 Al ist ein Verfahren zur Erkennung von Objekten mit geringer Höhe bekannt. Dabei ist vorgesehen, kontinuierlich einen Abstand zu einem Objekt mittels Abstandssensoren zu erfassen und zu überprüfen, ob das Objekt beim Annähern des Fahrzeugs bei Unterschreiten eines vorgegebenen Abstands von den Abstandssensoren weiter erfasst wird oder ob es aus dem Detektionsbereich der Abstandssensoren verschwindet. Wird erkannt, dass das Objekt bei der Annäherung aus dem Detektionsbereich der Abstandssensoren verschwindet, wird das Objekt als ein Objekt mit geringer Höhe eingestuft.

Im Stand der Technik sind zudem Verfahren bekannt, bei denen ausgenutzt wird, dass hohe und ausgedehnte Objekte in der Regel keinen einzigen, klar definierten Reflexionspunkt aufweisen und dadurch auf einen einzelnen

Ultraschallimpuls mehrere Reflexionen und damit mehrere zeitlich

aufeinanderfolgende Ultraschallechos hervorrufen können. Bei einem hohen Objekt läuft beispielsweise ein Reflex direkt horizontal, also parallel zum Boden vom Sensor zum Objekt und wieder zurück. Ein weiterer Reflex wird von der Kehle zwischen dem Boden und dem hohen Objekt zurückgeworfen. Dieses zweite Ultraschallecho trifft zeitlich nach dem ersten Ultraschallecho ein, da von der Einbauposition des Sensors bis zu dem Übergang zwischen dem Objekt und dem Boden ein längerer Weg zurückgelegt werden muss als der direkte, parallel zum Boden verlaufende Weg. Des Weiteren ist bekannt, dass bestimmte Objekte wie beispielsweise Büsche oder Fußgänger aber auch flache Objekte wie Ablaufgitter oder Gullideckel eine Vielzahl von Reflexionen verursachen, welche sich als ein rauschartiges Signal als Echo bemerkbar machen.

DE 10 2007 061 235 Al beschreibt ein Verfahren zur Klassifizierung der Höhe von Objekten unter Ausnutzung von statistischer Streuung, welche insbesondere durch mehrfache Reflexionen des Messsignals verursacht wird.

Problematisch an den bekannten Verfahren zur Höhenklassifikation ist, dass kleine Objekte und in der Ebene gesehen punktförmige Objekte wie Pfosten oder Verkehrsschilder aufgrund ihrer geringen Reflektivität kaum Mehrfachreflexionen verursachen und von diesen Objekten reflektierte Ultraschallechos auch nur eine geringe Amplitude aufweisen, die daher nicht als alleiniges Kriterium für eine Klassifizierung zwischen niedrigen Objekten und hohen Objekten herangezogen werden kann. Es besteht daher insbesondere im Zusammenhang mit solchen punktförmigen Objekten der Bedarf nach einem robusten Verfahren für eine Höhenklassifikation der Objekte.

Offenbarung der Erfindung

Es wird ein Verfahren zur Klassifizierung von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs unter Verwendung von Ultraschallsensoren vorgeschlagen, welche Ultraschallpulse aussenden und von Objekten reflektierte Ultraschallechos wieder empfangen. Dabei ist vorgesehen, über mindestens zwei

Ultraschallsensoren mit zumindest teilweise überlappenden Sichtfeldern

Abstände zwischen dem jeweiligen Ultraschallsensor und Ultraschallpulse reflektierenden Objekten in der Umgebung zu ermitteln und zur Unterscheidung zwischen ausgedehnten Objekten und punktförmigen Objekten eine

Positionsbestimmung der reflektierenden Objekte mittels Lateration und

Zuordnung der empfangenen Ultraschallechos zu Objekthypothesen

vorzunehmen. Es ist ferner vorgesehen, eine Höhenklassifizierung der von einer Objekthypothese repräsentierten punktförmigen Objekte vorzunehmen, wobei die Höhenklassifizierung basierend auf einer Aktualisierungsrate der

Objekthypothese, einer Stabilität der Position des von der Objekthypothese repräsentierten Objekts, der Amplitude der der Objekthypothese zugeordneten Ultraschallechos und einer Wahrscheinlichkeit für die Ultraschallsensoren, ein Ultraschallecho von dem Objekt zu erhalten, welches durch Objekthypothese repräsentiert wird, als Klassifizierungsparameter erfolgt. Unter einem punktförmigen Objekt wird dabei ein Objekt verstanden, welches in einer Ebene parallel zum Boden gesehen im Wesentlichen punktförmig erscheint, also nur eine geringe Ausdehnung aufweist wie beispielsweise bei einem Pfosten oder einem Verkehrsschild. Des Weiteren werden als punktförmige Objekte

hervorstehende Teile von größeren ausgedehnten Objekten betrachtet, wie

beispielsweise Kanten von Häusern, Ecken von Fahrzeugen, Ecken von

Bordsteinen, Ecken von Bodenwellen oder Schwellen und dergleichen. Somit werden insbesondere Objekte, deren für die Sensoren sichtbare Ausdehnung weniger als 10 cm beträgt, als punktförmige Objekte angesehen. Umgekehrt wird als ein ausgedehntes Objekt ein Objekt angesehen, welches in einer Ebene parallel zum Boden betrachtet ausgedehnte lange Kanten aufweist wie

beispielsweise Wände, Mauern oder andere Fahrzeuge. Somit werden

insbesondere Objekte, welche in der Ebene parallel zum Boden gesehen eine sichtbare Kante mit einer Länge von 10 cm oder mehr haben als ausgedehnte

Objekte angesehen.

Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens werden unter Verwendung von mindestens zwei Ultraschallsensoren, deren Sichtfeldern sich zumindest teilweise überlappen, fortlaufend Ultraschallpulse ausgesendet und entsprechend fortlaufend von Objekten reflektierte Ultraschallechos wieder empfangen. Bevorzugt werden dazu mehrere Ultraschallsensoren, beispielsweise zwei bis fünf Ultraschallsensoren, als eine Gruppe angeordnet, beispielsweise an einem Stoßfänger eines Fahrzeugs. Unter Verwendung der bekannten Schallgeschwindigkeit in Luft werden dann die Abstände der reflektierenden Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs zu dem jeweiligen Ultraschallsensor bestimmt. Wird ein Ultraschallecho von mehreren

Ultraschallsensoren empfangen, kann davon ausgegangen werden, dass sich das die Ultraschallpulse reflektierende Objekt in dem überlappenden Sichtfeld der beiden Ultraschallsensoren befindet. Durch Anwenden eines Laterationsalgorithmus kann die relative Lage des reflektierenden Objekts relativ zu dem Fahrzeug beziehungsweise relativ zu den Ultraschallsensoren bestimmt werden. Für eine Bestimmung der Position in der Ebene sind dabei bereits zwei Ultraschallsensoren, welche Echos von dem Objekt empfangen, ausreichend.

Bei dem Verfahren ist vorgesehen, Objekthypothesen zu erstellen. Eine

Objekthypothese fasst dabei alle mittels der Ultraschallsensoren bestimmten Abstände und sonstige Messwerte wie die registrierte Amplitude der Ultraschallechos

zusammen, welche einem Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs zugeordnet werden können. Dementsprechend repräsentiert jede Objekthypothese ein Objekt der

Umgebung des Fahrzeugs. Dabei können insbesondere zeitlich aufeinanderfolgend gewonnene Messwerte, also zeitlich nacheinander bestimmte Abstandswerte ein und derselben Objekthypothese zugeordnet werden, wenn eine Lateration ergibt, dass die Position des jeweiligen den Ultraschall reflektierenden Objekts mit der einer

Objekthypothese zugeordneten Position übereinstimmt beziehungsweise in dessen Nähe liegt. Durch Auswerten der Gesamtmenge der einer Objekthypothese

zugeordneten Messungen beziehungsweise von den mit den Ultraschallsensoren bestimmten Abständen und Positionen können dann Rückschlüsse auf die Kontur des Objekts geschlossen werden. Bewegt sich das Fahrzeug beispielsweise gleichmäßig in eine Richtung fort und liegen alle einer Objekthypothese zugeordneten Positionen auf einer Linie oder liegen alle einer Objekthypothese zugeordneten Positionen aller Ultraschallsensoren eines Stoßfängers auf einer Linie, so kann darauf geschlossen werden, dass es sich bei dem dieser Objekthypothese zugeordneten Objekt um ein ausgedehntes Objekt handelt, wie beispielsweise eine Mauer oder ein anderes Fahrzeug. Verändert sich die Position hingegen näherungsweise nicht, so liegt wahrscheinlich ein punktförmiges Objekt vor, welches in der Ebene parallel zum Boden gesehen nur eine geringe geometrische Ausdehnung aufweist. Beispielsweise handelt es sich um einen Pfosten, ein Verkehrsschild oder um eine charakteristische Ecke eines anderen Objekts, wie beispielsweise eine Fahrzeugecke oder eine Häuserecke oder auch um eine Bordsteinkantenecke. Ein solches Zusammenfügen einzelner gemessener Abstände zu ausgedehnten Objekten ist beispielsweise in

DE 10 2007 051 234 Al beschrieben.

Bei Vorliegen einer Objekthypothese, welche als ein punktförmiges Objekt angesehen wird, wird anschließend gemäß dem vorgeschlagen Verfahren eine

Höhenklassifizierung vorgenommen. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, eine

Unterscheidung zwischen überfahrbaren Objekten und nicht-überfahrbaren Objekten vorzunehmen. Eine derartige Unterscheidung ist bedeutsam, da beispielsweise bei Durchführung eines Einparkmanövers eine Fahrt über ein überfahrbares Objekt fortgesetzt werden kann, bei Vorliegen eines nicht-überfahrbaren Objekts jedoch ein Abbruch des Fahrmanövers oder die Ausgabe einer Warnung erfolgen muss.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, eine Kombination verschiedener

Klassifizierungsparameter für die Klassifizierung der Höhe der punktförmigen Objekte heranzuziehen. Erfindungsgemäß werden dabei als Klassifizierungsparameter die Aktualisierungsrate der Objekthypothese, eine Stabilität der Position des von der Objekthypothese repräsentierten Objekts, die Amplitude der der Objekthypothese zugeordneten Ultraschallechos und eine Wahrscheinlichkeit für die

Ultraschallsensoren, ein Echo von dem Objekt zu erhalten, welches durch

Objekthypothese repräsentiert wird, verwendet.

Bevorzugt wird die Wahrscheinlichkeit eines Ultraschallsensors, ein Ultraschallecho für das durch die Objekthypothese repräsentierte Objekt zu erhalten, basierend auf der Position des Objekts relativ zum Sichtfeld des jeweiligen Ultraschallsensors, einer ermittelten Ausdehnung des Objekts und/oder eine Detektionsschwelle des

Ultraschallsensors bestimmt.

Bei der Bestimmung der Wahrscheinlichkeit hat die Position des Objekts relativ zum Sichtfeld des Ultraschallsensors einen großen Einfluss auf die

Detektionswahrscheinlichkeit, da die Amplitude des ausgesandten Ultraschallsignals zum einen mit der Entfernung abnimmt und zum anderen zum Rand des Sichtfeldes hin beziehungsweise zum Rand der durch den Ultraschallsensor ausgesandten Schallkeule hin stetig abfällt. Befindet sich das Objekt beispielsweise genau im

Zentrum des Sichtfeldes, ist die Amplitude des auf das Objekt treffenden Ultraschalls in der Regel maximal, wohingegen die Amplitude immer weiter abfällt, je weiter sich das Objekt vom Zentrum des Sichtfelds entfernt. Des Weiteren hat die Ausdehnung des Objekts großen Einfluss darauf, wie groß die Amplitude des reflektierten

Ultraschallechos ist. Ein großes ausgedehntes Objekt wird mehr Schallenergie reflektieren, als ein kleines Objekt. Des Weiteren ist bei Ultraschallsensoren in der Regel eine Detektionsschwelle vorgesehen, um übliches Rauschen sowie

Ultraschallechos, welche vom Boden oder dem Untergrund verursacht werden, nicht als Ultraschallecho eines Objekts einzustufen. Ein Ultraschallecho wird nur dann als ein von einem Objekt reflektiertes Ultraschallecho eingestuft, wenn dessen Amplitude oberhalb des vorgegebenen Schwellenwerts liegt.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, die Detektionsschwelle jeweils an die momentan vorliegenden Umweltbedingungen anzupassen, sodass bei geringem

Umgebungsrauschen oder einer geringen Anzahl von Bodenechos der

Detektionsschwellenwert gesenkt wird und umgekehrt in einer lauten Umgebung mit vielen Störsignalen und großem Rauschen und/oder einer hohen Anzahl von

Bodenechos, beispielsweise durch einen rauen Untergrund wie Schotter, die

Detektionsschwelle anzuheben. Für das Adaptieren des Detektionsschwellenwerts kann beispielsweise ein Algorithmus eingesetzt werden, der die Detektionsschwelle derart regelt, dass eine konstante Falschalarmrate erzielt wird (Constant false alarm rate, CA FR).

Als ein weiteres Kriterium ist bevorzugt vorgesehen, die Amplitude der der

Objekthypothese zugeordneten Ultraschallechos für die Höhenklassifizierung einzusetzen. Zum einen kann dabei ausgenutzt werden, dass große ausgedehnte Objekte in der Regel eine höhere Amplitude aufweisen als kleinere Objekte. Zum anderen kann, wie beispielsweise aus DE 10 2009 046 158 Al bekannt, bei

Annäherung des Objekts an das Fahrzeug beziehungsweise bei Annäherung des Objekts an die Ultraschallsensoren die Veränderung der Amplitude darauf überwacht werden, ob das Objekt weiter erfasst wird oder aus dem Sichtfeld der

Ultraschallsensoren verschwindet. Ein derartiges„Abtauchen“ des Objekts unter den Sichtbereich eines Ultraschallsensors ist ein Indikator dafür, dass es sich um ein niedriges Objekt handelt. Das Analysieren der Amplitude im Verlauf der Annäherung des Objekts an den Ultraschallsensor kann dabei insbesondere auch eine Normierung der Amplituden unter Berücksichtigung einer Dehnung des durch die Objekthypothese repräsentierten Objekts und/oder die Wahrscheinlichkeit für eine Detektion beinhalten.

Als ein Kriterium für die Klassifizierung der Höhe eines punktförmigen Objekts wird bevorzugt die Stabilität der Position des von der Objekthypothese repräsentierten Objekts berücksichtigt. Hierbei wird ausgenutzt, dass hohe punktförmige Objekte wie Pfosten und Verkehrsschilder einen gut definierten Reflexionspunkt haben, der unabhängig von der relativen Position zwischen Objekt und dem Fahrzeug stets zuverlässig detektiert wird. Bei niedrigen Objekten wie beispielsweise einer Ecke eines Bordsteins, die als punktförmiges Objekt erscheinen, gibt es keinen wohldefinierten Reflexionspunkt für den auftreffenden Ultraschall, sodass die bestimmte Position des punktförmigen Objekts scheinbar wandert, wenn sich das Objekt an das Fahrzeug beziehungsweise an den jeweiligen Ultraschallsensor annähert. Des Weiteren kann dieses scheinbare Wandern dazu führen, dass eine Unterscheidung zwischen ausgedehnten Objekten und punktförmigen Objekten durch dieses scheinbare Wandern der Position erschwert wird. Dies kann dadurch berücksichtigt werden, dass einer Klassifizierung als Objekt als punktförmiges Objekt beziehungsweise

ausgedehntes Objekt ein Konfidenzwert zugeordnet wird, wobei dieser Konfidenzwert bevorzugt als Klassifizierungsparameter für die Höhenklassifizierung berücksichtigt wird. Hierbei deutet eine größere Unsicherheit bei der Klassifizierung auf ein niedriges Objekt und geringe Unsicherheiten beziehungsweise ein hoher Konfidenzwert auf ein hohes punktförmiges Objekt hin. Bevorzugt wird als ein Klassifizierungsparameter für die Höhenklassifizierung die Aktualisierungsrate der Objekthypothese verwendet. Hierbei wird ausgenutzt, dass je nach Beschaffenheit des Objekts die Wahrscheinlichkeit, dass es durch mehr als einen der Ultraschallsensoren gleichzeitig detektiert wird, größer oder niedriger ist. Bei ausgedehnten Objekten ist in der Regel gewährleistet, dass sich das Objekt

gleichzeitig im Sichtfeld von mehr als einem Ultraschallsensor befindet und somit kann eine Lateration häufig ausgeführt werden. Dies ermöglicht es, die Position des den Ultraschall reflektierenden Objekts häufig zu bestimmen und somit die gemessenen Abstandswerte einer Objekthypothese zuzuordnen und diese damit zu aktualisieren.

Bei kleinen punktförmigen Objekten hingegen ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Objekt gleichzeitig von mehr als einem Ultraschallsensor erkannt wird, also, dass ein von diesem punktförmigen Objekt reflektiertes Ultraschallecho von mindestens zwei Ultraschallsensoren aufgefangen wird, entsprechend niedriger. Somit kann eine entsprechende Objekthypothese für ein punktförmiges Objekt seltener aktualisiert werden. Ist das punktförmige Objekt ein hohes Objekt, ist in der Regel eine direkte Schallreflexion möglich, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens zwei

Ultraschallsensoren gleichzeitig ein Echo dieses hohen punktförmigen Objekts auffangen höher als bei einem niedrigen punktförmigen Objekt. Eine geringe

Aktualisierungsrate einer Objekthypothese deutet somit auf ein niedriges

punktförmiges Objekt hin.

Bevorzugt erfolgt immer dann eine Aktualisierung einer Objekthypothese, wenn ein weiteres Ultraschallecho dieser Objekthypothese hinzugefügt wird. Dies geschieht in der Regel immer dann, wenn eine erfolgreiche Lateration durchgeführt werden kann, also das Ultraschallecho des von der Objekthypothese repräsentierten Objekts durch mindestens zwei Ultraschallsensoren empfangen wird, zu dem dann mittels Lateration die Position ermittelt und einer Objekthypothesen zugeordnet werden kann.

Das Durchführen der Höhenklassifizierung der punktförmigen Objekte, mit den genannten Klassifizierungsparametern, kann insbesondere unter Verwendung eines statistischen Auswerteverfahrens beziehungsweise eines Maschinenlernverfahrens erfolgen. Dabei werden insbesondere Gewichtungsfaktoren und Verknüpfungen zwischen den Klassifizierungsparametern basierend auf einem Trainingsdatensatz erstellt. Ein solcher Trainingsdatensatz enthält zu einer Situation, bei der ein bekanntes Objekt vorliegt, neben der Einstufung als punktförmiges hohes Objekt

beziehungsweise punktförmiges niedriges Objekt die dazugehörigen Messwerte für die Klassifizierungsparameter. Ein geeignetes Maschinenlernverfahren ist hierbei die sogenannte Random Forest- Methode, bei der eine Vielzahl von Entscheidungsbäumen unter Verwendung des Trainingsdatensatzes erstellt wird. Bei der anschließenden Anwendung mit unbekannten Daten werden die Ergebnisse sämtlicher

Entscheidungsbäume berücksichtigt und das dann wahrscheinlichste Ergebnis ausgewählt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem umfassend mindestens zwei Ultraschallsensoren mit zumindest teilweise überlappenden

Sichtfeldern und ein Steuergerät. Das Fahrerassistenzsystem ist dazu ausgebildet und/oder eingerichtet, eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.

Da das Fahrerassistenzsystem zur Ausführung eines der Verfahren ausgebildet und/oder eingerichtet ist, gelten im Rahmen eines der Verfahren beschriebene Merkmale entsprechend für das Fahrerassistenzsystem und umgekehrt gelten im Rahmen eines der Fahrerassistenzsysteme beschriebene Merkmale umgekehrt für die Verfahren.

Das Fahrerassistenzsystem ist entsprechend eingerichtet, unter Verwendung der mindestens zwei Ultraschallsensoren Objekte in der Umgebung eines Fahrzeugs zu erkennen und eine Klassifizierung in ausgedehnte und punktförmige Objekte vorzunehmen und bei Vorliegen eines punktförmigen Objekts dieses einer

Höhenklassifizierung zu unterziehen.

Bevorzugt ist das Fahrerassistenzsystem eingerichtet, unter Verwendung der ermittelten Daten über Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs verschiedene Assistenzfunktionen bereitzustellen. Bevorzugt umfasst das Fahrerassistenzsystem eine Anzeigefunktion und eine Sicherheitsfunktion. Bei der Anzeigefunktion wird beispielsweise auf einem Display, akustisch oder über Leuchtanzeigen ein Abstand zu einem kollisionsrelevanten Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs angezeigt. Bei der Sicherheitsfunktion ist bevorzugt vorgesehen, dass bei Vorliegen einer

Gefahrensituation ein Eingriff in eine Fahrfunktion vorgenommen wird. Ein solcher Eingriff in eine Fahrfunktion kann beispielsweise das Vornehmen eines Bremseingriffs oder eines Lenkeingriffs sein. Eine Gefahrensituation liegt insbesondere dann vor, wenn erkannt wird, dass eine Kollision mit einem nicht-überfahrbaren Objekt droht.

Beim vorgeschlagenen Fahrerassistenzsystem ist in einer bevorzugten

Ausführungsform vorgesehen, für die Anzeigefunktion und die Sicherheitsfunktion jeweils verschiedene Gewichtungen der Klassifizierungsparameter bei der Durchführung der Höhenklassifizierung der punktförmigen Objekte zu verwenden.

Dabei ist es bevorzugt, die Gewichtungen der Klassifizierungsparameter so

vorzugeben, dass die Wahrscheinlichkeit für eine Einstufung als nicht-überfahrbares Objekt für die Anzeigefunktion höher ist als für die Sicherheitsfunktion.

Des Weiteren wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches eines der hierin

beschriebenen Fahrerassistenzsysteme umfasst.

Vorteile der Erfindung

Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird für Objekte, welche für Abstandssensoren punktförmig erscheinen die Höhenklassifizierung ermöglicht. Eine zuverlässige Höhenklassifizierung und insbesondere eine zuverlässige Einstufung in überfahrbare Objekte und nicht-überfahrbare Objekte ist für eine zuverlässige Funktion vieler Fahrerassistenzsysteme entscheidend. Die Fahrerassistenzsysteme sollen bei flachen, überfahrbaren Objekten wie beispielsweise Bordsteinen, Schwellen oder Gullideckeln keine Warnung oder gar einen Bremseingriff auslösen, wohingegen kollisionsrelevante Objekte wie Pfosten, Wände, Verkehrsschilder oder Kanten von anderen Objekten wie Häuserecken oder Fahrzeugecken sicher erkannt werden müssen.

Das vorgeschlagene Verfahren lässt sich vorteilhafterweise bei allen existierenden Systemen anwenden, welche Ultraschallsensoren mit zumindest teilweise

überlappenden Sichtfeldern aufweisen und eine Lateration durchführen können.

Zusätzliche Sensoren sind nicht erforderlich.

Durch eine Klassifizierung punktförmiger Objekte in hohe Objekte, welche für

Kollisionen relevant sind und niedrige Objekte, welche überfahrbar sind und keine Reaktion eines Fahrerassistenzsystems erfordern, wird insbesondere die Anzahl von falschen Warnungen oder gar die Anzahl von falschen Systemreaktionen, obwohl kein kollisionsrelevantes Objekt vorhanden ist, reduziert, sodass die Akzeptanz der

Fahrerassistenzsysteme beim Fahrer erhöht wird.

Des Weiteren ist es möglich, je nach Anwendungsfall die Gewichtung der einzelnen zur Höhenklassifizierung herangezogenen Klassifizierungsparameter unterschiedlich zu wählen. Beispielsweise kann bei Fahrerassistenzsystemen, welche lediglich eine Anzeigefunktion aufweisen, eine höhere Rate akzeptiert werden, mit der ein niedriges Objekt, welches überfahrbar ist, fälschlicherweise als ein hohes Objekt, also als ein nicht-überfahrbares Objekt eingestuft wird, als bei Fahrerassistenzsystemen, welche eine Sicherheitsfunktion haben und beispielsweise einen Bremseingriff vornehmen können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem in einer Ansicht von der Seite,

Figur 2 Sichtfelder von mehreren Ultraschallsensoren in Einbauhöhe der Sensoren in einer Ansicht von oben und

Figur 3 die Sichtfelder der Ultraschallsensoren in Bodenhöhe in einer Ansicht von oben.

Ausführungsformen der Erfindung

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 1, welches sich auf einer Straße 22 befindet, in einer Ansicht von der Seite. Das Fahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 100 mit einem Ultraschallsensor 10 und einem Steuergerät 20. In der Seitenansicht der Figur 1 ist nur ein Ultraschallsensor 10 sichtbar, das Fahrzeug 1 umfasst jedoch mehrere Ultraschallsensoren 10, vergleiche Figuren 2 und 3. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform verfügt das Fahrerassistenzsystem 100 zudem über eine mit dem Steuergerät 20 verbundene Anzeigevorrichtung 28. Das Steuergerät 20 ist zudem dazu eingerichtet, einen Bremseingriff auszuführen. Dies ist in der Darstellung der Figur 1 durch eine Verbindung des Steuergeräts 20 mit einem Pedal 29 dargestellt. Der in Figur 1 sichtbare Ultraschallsensor 10 ist am Fahrzeug 1 in einer Einbauhöhe h am Heck des Fahrzeugs 1 montiert. Der Ultraschallsensor 10 weist ein Sichtfeld 30 auf, innerhalb dem der Ultraschallsensor 10 in der Lage ist, Objekte wie das

Verkehrsschild 26 oder eine Schwelle 24 zu erkennen. Die in der Figur 1 ebenfalls dargestellte weitere Schwelle 24‘, welche sich im Vergleich zur Schwelle 24 dichter am Fahrzeug 1 befindet, kann in der in Figur 1 dargestellten Situation durch den

Ultraschallsensor 10 nicht mehr erkannt werden, da sich diese weitere Schwelle 24‘ außerhalb des Sichtfelds 30 des Ultraschallsensors 10 befindet. Eine

Höhenklassifizierung der Schwelle 24 kann bei einer Annäherung des Fahrzeugs 1 an die Schwelle 24 durch eine Veränderung der Amplitude beziehungsweise eine Veränderung des Detektionsverhaltens erkannt werden. Fährt das Fahrzeug 1 langsam rückwärts in Richtung der Schwelle 24, wird diese an einem bestimmten Punkt das Sichtfeld 30 des Ultraschallsensors 10 verlassen, was an einem starken Abfall einer Amplitude eines entsprechenden Ultraschallechos erkennbar wird. Der Zeitpunkt beziehungsweise die Entfernung der Schwelle 24 zum Fahrzeug 1 zu dem Zeitpunkt, an dem diese durch den Ultraschallsensor 10 nicht mehr erkannt werden kann, kann dann verwendet werden, um Rückschlüsse auf die Höhe der Schwelle 24 zu ziehen. Würde es sich bei der Schwelle 24 um ein hohes Objekt handeln, ähnlich dem

Verkehrsschild 26, kann kein Verlassen des Sichtfelds 30 des Ultraschallsensors 10 bei einer Annäherung erfolgen. Ein solches Verlassen des Sichtfelds 30 bei einer Annäherung ist nur für niedrige, in der Regel überfahrbare Objekte möglich.

Eine sichere Einstufung des Verkehrsschilds 26 als ein hohes Objekt ist jedoch aufgrund der vergleichsweise geringen Fläche, welche Ultraschall des

Ultraschallsensors 10 reflektieren kann, und damit aufgrund der vergleichsweise kleinen Amplituden der empfangenen Ultraschallechos nicht allein auf Basis der Amplitude möglich. Es müssen somit weitere Kriterien herangezogen werden.

Erfindungsgemäß werden als Klassifizierungsparameter eine Aktualisierungsrate einer das Objekt repräsentierenden Objekthypothese, die Amplitude der Ultraschallechos, die Stabilität der Positionsbestimmung des Objekts und die Wahrscheinlichkeit für die Ultraschallsensoren 10, ein Ultraschallecho von dem Objekt zu erhalten, verwendet.

Wird ein kollisionsrelevantes, also ein hohes, nicht-überfahrbares Objekt erkannt, kann über die Anzeigevorrichtung 28 eine Warnung ausgegeben werden und/oder ein Bremseingriff erfolgen. Figur 2 zeigt schematisch das Heck des Fahrzeugs 1 an dem in dem in Figur 2 dargestellten Beispiel vier Ultraschallsensoren 10 montiert sind. Die Figur 2 zeigt dabei schematisch die den Ultraschallsensoren 11 bis 14 zugeordneten Sichtfelder in Einbauhöhe 31 bis 34 der Ultraschallsensoren 10, vergleiche Figur 1.

In Figur 3 ist die gleiche Anordnung von Ultraschallsensoren 10 des Fahrzeugs 1 dargestellt. Im Unterschied zur Figur 2 sind die Sichtfelder in Bodenhöhe 41 bis 44 eingezeichnet.

Im Vergleich zwischen den Figuren 2 und 3 wird deutlich, dass die Sichtfelder in Einbauhöhe 31 bis 34 größer sind als die entsprechenden Sichtfelder in Bodenhöhe 41 bis 44 und dass insbesondere Bereiche, in denen sich die Sichtfelder 31 bis 34, 41 bis 44 von mindestens zwei Ultraschallsensoren 10 überlappen, im Fall der Betrachtung in Einbauhöhe h deutlich größer sind als in Bodenhöhe.

Aus dem Vergleich der Sichtfelder in Einbauhöhe 31 bis 34 der Figur 2 mit den

Sichtfeldern in Bodenhöhe 41 bis 44 wird deutlich, dass im Fall eines Objekts, welches eine geringe Höhe über dem Boden aufweist, eine geringere Wahrscheinlichkeit dafür vorliegt, sich gleichzeitig im Sichtfeld 30 von mindestens zwei Ultraschallsensoren 10 zu befinden, als für ein Objekt in der gleichen Position, das eine Höhe aufweist, die zumindest der Einbauhöhe h der Ultraschallsensoren 10 entspricht, vergleiche Figur 1.

Eine Lateration und damit eine Positionsbestimmung eines Ultraschall reflektierenden Objekts ist nur dann möglich, wenn mindestens zwei Ultraschallsensoren 10 von diesem Objekt reflektierte Ultraschallechos empfangen. Objekthypothesen, welche tatsächlich Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs 1 repräsentieren, können nur dann erstellt und/oder aktualisiert werden, wenn die Position des den Ultraschall reflektieren Objekts bekannt ist. Dementsprechend folgt, dass die Wahrscheinlichkeit dafür, dass bei fortlaufender Durchführung von Messungen unter Verwendung der Ultraschallsensoren 10 ein hohes Objekt erkannt wird höher ist als bei einem niedrigen Objekt. Ist ein Objekt einmal erkannt worden und dementsprechend eine

Objekthypothese erstellt worden, so wird diese entsprechend mit einer höheren Wahrscheinlichkeit aktualisiert, wenn es sich um ein hohes Objekt handelt als wenn es sich um ein niedriges Objekt handelt. Somit kann eine Aktualisierungsrate einer Objekthypothese als Kriterium herangezogen werden, eine Höhenklassifizierung durchzuführen.

Des Weiteren kann anhand der skizzierten Darstellung der Sichtfelder in Bodenhöhe 41 bis 44 der Figur 3 und der Darstellung der Sichtfelder in Einbauhöhe 31 bis 34 entnommen werden, dass auch die relative Position eines Objekts relativ zu den Sichtfeldern 31 bis 34 und 41 bis 44 einen Einfluss auf die

Detektionswahrscheinlichkeit hat. Da die Schallamplitude ausgehend vom Zentrum der Sichtfelder 31 bis 34 und 41 bis 44 zu den Rändern hin stetig abnimmt, ist die

Wahrscheinlichkeit dafür, ein Objekt erkennen zu können, höher, wenn sich dieses im Zentrum eines oder mehrerer Sichtfelder 31 bis 34 und 41 bis 44 befindet, als wenn sich das gleiche Objekt am Rand der Sichtfelder 31 bis 34 und 41 bis 44 befindet. Dementsprechend ist es bevorzugt, bei der Klassifizierung die

Detektionswahrscheinlichkeit zu berücksichtigen, welche durch die relative Position des Objekts an den Sichtfeldern 31 bis 34 und 41 bis 44 gegeben ist.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die

Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Klassifizierung von Objekten in der Umgebung eines

Fahrzeugs (1) unter Verwendung von Ultraschallsensoren (10), welche Ultraschallpulse aussenden und von Objekten reflektierte

Ultraschallechos wieder empfangen, wobei über mindestens zwei Ultraschallsensoren (10) mit zumindest teilweise überlappenden

Sichtfeldern (30) Abstände zwischen dem jeweiligen Ultraschallsensor (10) und Ultraschallpulse reflektierenden Objekten in der Umgebung ermittelt werden und zur Unterscheidung zwischen ausgedehnten Objekten und punktförmigen Objekten eine Positionsbestimmung der reflektierenden Objekte mittels Lateration und Zuordnen empfangener Ultraschallechos zu Objekthypothesen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhenklassifizierung eines von einer Objekthypothese repräsentierten punktförmigen Objekts vorgenommen wird basierend auf einer Aktualisierungsrate der Objekthypothese, einer Stabilität der Position des von der Objekthypothese repräsentierten Objekts, der Amplitude der der Objekthypothese zugeordneten Ultraschallechos und einer Wahrscheinlichkeit für die Ultraschallsensoren (10), ein

Ultraschallecho von dem Objekt zu erhalten, welches durch die

Objekthypothese repräsentiert wird, als Klassifizierungsparameter.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Wahrscheinlichkeit eines Ultraschallsensors (10), ein Ultraschallecho für das durch die Objekthypothese repräsentierte Objekt zu erhalten, bestimmt wird basierend auf der Position des Objekts relativ zum Sichtfeld (30) des Ultraschallsensors (10), einer ermittelten Ausdehnung des Objekts und/oder einer Detektionsschwelle des Ultraschallsensors (10).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Detektionsschwelle der Ultraschallsensoren (10) an einen momentanen Rauschlevel derart angepasst wird, dass eine Rate für eine falsche Einstufung eines Ultraschallechos als das Echo eines Objekts konstant ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektur der Amplitude eines Ultraschallechos in

Abhängigkeit einer ermittelten Ausdehnung des durch die

Objekthypothese repräsentierten Objekts erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Klassifizierungsparameter für die Höhenklassifizierung ein Konfidenzwert für die Klassifizierung als punktförmiges Objekt berücksichtigt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktualisierung einer Objekthypothese erfolgt, wenn ein weiteres Ultraschallecho einer Objekthypothese hinzugefügt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenklassifizierung unter Verwendung eines statistischen Auswerteverfahrens oder eines Maschinenlernverfahrens erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Random Forest Methode als Maschinenlernverfahren verwendet wird.

9. Fahrerassistenzsystem (100) umfassend mindestens zwei

Ultraschallsensoren (10) mit überlappenden Sichtfeldern (30) und ein Steuergerät (20), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (100) für die Ausführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.

10. Fahrerassistenzsystem (100) nach Anspruch 9, wobei das

Fahrerassistenzsystem (100) eine Anzeigefunktion und eine Sicherheitsfunktion umfasst, wobei die Anzeigefunktion Angaben zu Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs (1) auf einer Anzeigevorrichtung (28) darstellt und die

Sicherheitsfunktion eingerichtet ist, bei Vorliegen einer Gefahrensituationen einen Eingriff in eine Fahrfunktion vorzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass für die Anzeigefunktion und die Sicherheitsfunktion jeweils verschiedene Gewichtungen der Klassifizierungsparameter vorgesehen sind.