JP2004535586A - 複数の車両センサの時間的同期のための方法 - Google Patents

Abstract

同期のための方法及び装置を提案し、この場合、測定時点（１１０、２１０）及び少なくとも１つのセンサオブジェクトの少なくとも１つのパラメータの値に基づいて、この少なくとも１つのセンサオブジェクトがベース時点（ｔ_ｋ−１,ｔ_ｋ,ｔ_ｋ＋１）のうちの少なくとも１つにおいてもとめられる。

Description

【技術分野】
【０００１】
従来技術
例えばＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール）のような現代の車両誘導機能はただ１つの環境センサ、例えば７７ＧＨｚ-ＦＭＣＷ-レーダの情報の処理に基づく。制御及び機能アルゴリズムは通常はセンサ自体と同じタイムクロックで作動し、これによって基本的に自動的に同期し、センサデータと同期化される必要はない。
【０００２】
本発明の利点
センサデータの同期のための本発明の方法及び本発明の装置は、従来技術に対して、互いに独立に作動する環境センサのデータが共通のタイムベースに同期されうるという利点を有する。これによってとりわけデータ評価ユニットにおいて測定に続いて行われるデータ評価のためのデータの可能な最大限度の時間的インテグリティを実現することが可能である。
【０００３】
従属請求項に記載の構成によって主請求項に記載の方法及び装置の有利な改良実施形態が可能である。
【０００４】
図面
本発明の実施例は図面に図示されており、以下の記述において詳しく説明される。
【０００５】
図１はセンサデータの検出及び評価のためのシステムを示し、
図２はレトロディクティブな（retrodictive）同期に対する例を示す。
【０００６】
実施例の記述
図１にはセンサデータを発生し処理するためのシステムが図示されている。このような本発明のシステムは通常は多数のセンサを含み、図１には第１のセンサ１００、第２のセンサ２００及び第３のセンサ３００が多数のセンサを象徴している。当然、本発明の方法を唯一のセンサ、例えば第１のセンサ１００だけによっても実施することができるが、通常は少なくとも２つのセンサが存在する。
【０００７】
図１に図示されたシステムはセンサ１００、２００、３００の他にさらにバスシステムＢ及び評価ユニット４００を含み、この評価ユニット４００は情報プラットフォーム４００とも呼ばれる。バスシステムＢを介してセンサ１００、２００、３００の各々は情報プラットフォーム４００と接続されている。バスシステムとしては本発明によればとりわけＣＡＮアーキテクチャ（controller area network）によるバスシステムが適している。しかし、本発明では各センサ１００、２００、３００と情報プラットフォーム４００との間の接続を行う別のバスシステムを設けることも可能である。
【０００８】
情報プラットフォーム４００は通常はマイクロプロセッサを含み、このマイクロプロセッサは、ハードウェアに形成されるかソフトウェアに形成されるかのいずれかであるが、センサデータフュージョンユニットを含む。以下ではセンサデータフュージョンユニットは、「センサデータフュージョン」を「ＳＤＦ」とも略し、ソフトウェアによるインプリメンテーションの形式で記述される。
【０００９】
本発明の核心は、以下では環境センサ１００、２００、３００と呼ばれるセンサ１００、２００、３００からのデータが統一タイムベースで計算される方法である。以下ではセンサデータとも呼ばれる環境センサ１００、２００、３００のデータとしてはとりわけオブジェクトの位置データ及び速度データが問題となる。本発明の適用がとりわけセンサ１００、２００、３００を自動車の中に乃至は自動車表面に位置決めし、これによって自動車の周囲環境をセンシングすることにおいて行われる。これによりセンサ１００、２００、３００に対して環境センサという名称も得られる。オブジェクトはここではとりわけセンサ１００、２００、３００を備え付けた自動車の周囲環境の中の物質的なオブジェクトと解釈する。
【００１０】
一般的に環境センサ１００、２００、３００は互いに独立に、非同期的に、さらに事情によっては可変的なサイクルタイムによって作動する。共通のタイムベースへの同期のためにはセンサデータフュージョンユニット乃至は情報プラットフォーム４００のサイクルタイムが基礎となる。この共通タイムベースは一連のベース時点から成り、これらのベース時点は以下ではｔ_ｋ−１,ｔ_ｋ,ｔ_ｋ＋１によって示される。この共通タイムベースのサイクルタイムは可変的か又は一定かのいずれかである。有利にはタイムベースのサイクルタイムは少なくとも最高速の個別センササイクルタイム、すなわち最大のクロックレートによってクロック制御される個別センサのサイクルタイムと同じである。
【００１１】
自動車の周囲環境におけるオブジェクトをできるだけ完全に、例えばデータオブジェクトの形式で、センサデータフュージョンユニット乃至はセンサデータフュージョンソフトウェア又は短くＳＤＦにおいて表現しようと努めることが行われる。このためには、予め設定されたオブジェクトが予め設定された時点にどの位置にあるかが分からなくてはならない。センサデータフュージョンのデータオブジェクトへの自動車周囲環境のオブジェクトのデータどおりの写像を容易にするために、有利には、センサデータフュージョンの共通タイムベースのベース時点にのみ関連付けられる。センサ１００、２００、３００は共通タイムベースには依存せずに、すなわち非同期的に作動するので、一般に車両周囲環境がセンサ１００、２００、３００のうちの１つによってセンシングされる測定時点はベース時点とは一致しない。
【００１２】
本発明では、車両周囲環境におけるオブジェクトのうちの１つを特徴つける少なくとも１つのパラメータの値を測定時点からベース時点のうちの少なくとも１つに換算する。これによって、ベース時点から成る共通タイムベースが車両周囲環境におけるオブジェクトの表現のためにセンサデータフュージョンのデータオブジェクトにおいて作られる。
【００１３】
本発明の同期の実施のためには、まず最初に、センサ１００、２００、３００の測定時点を決定することが必要不可欠である。これはセンサデータフュージョンユニットにおいて行われる。例えば第１のセンサ１００がデータオブジェクトを測定過程に基づいて作成し、バスＢを介して情報プラットフォーム４００に伝送したと仮定する。情報プラットフォーム４００におけるセンサデータフュージョンユニットは、この場合、第１のセンサ１００からのデータオブジェクトの入力を検出する。さらに、このセンサデータフュージョンユニットはバスＢを介して伝送されたデータオブジェクトにいわゆる入力タイムスタンプを与える。第１のセンサ１００から伝送されたこのデータオブジェクトは平均伝送時間で第１のセンサ１００から情報プラットフォーム４００に到達した。従って、測定時点をより正確にもとめるためには、情報プラットフォーム４００において入力タイムスタンプから少なくとも第１のセンサ１００とこの情報プラットフォーム４００との間の平均伝送時間を時間的に差し引くべきである。さらに測定時点をより正確に決定するためには、第１のセンサ１００から伝達されるデータオブジェクトにおいて、情報プラットフォーム４００に伝達されるデータオブジェクトのセンサにおける物理的生成時間に相応するいわゆるセンサデッドタイムを伝達することが可能である。このセンサデッドタイムは実際の測定過程と情報プラットフォーム４００への伝送のためのバスＢへのデータオブジェクトの印加との間の時間に相応する。従って、測定時点のより正確な伝達のためには、センサデッドタイムが平均伝送時間とともに情報プラットフォーム４００において入力タイムスタンプから差し引かれなければならない。
【００１４】
図２には共通タイムベースへのセンサデータの本発明の同期に対する例が図示されている。図２には参照符号ｔを設けられた時間線が図示されている。この時間線上には第１のベース時点ｔ_ｋ−１、第２のベース時点ｔ_ｋ、第３のベース時点ｔ_ｋ＋１が図示されている。この例ではベース時点ｔ_ｋ−１,ｔ_ｋ,ｔ_ｋ＋１は時間的に等間隔で図示されている。本発明ではしかしタイムベースのサイクルタイムを可変的に形成することができる。さらに図２ではベース時点に所属するタイムスタンプが図示されており、第１のベース時点ｔ_ｋ−１には第１のタイムスタンプＺＳ_ｋ−１が相応し、第２のベース時点ｔ_ｋには第２のタイムスタンプＺＳ_ｋが相応し、第３のベース時点ｔ_ｋ＋１には第３のタイムスタンプＺＳ_ｋ＋１が相応する。さらに図２では第１の測定時点１１０が第１のベース時点ｔ_ｋ−１と第２のベース時点ｔ_ｋとの間の時間線上に記入されている。第１の測定時点１１０は伝送時間及びできればさらにセンサデッドタイムの分だけ補正された情報プラットフォーム４００におけるデータオブジェクトの入力タイムスタンプに相応する。第１の測定時点は例えば第１のセンサ１００における測定に相応する。
【００１５】
よって、車両の周囲環境における表現すべきオブジェクトからは第１の測定時点１１０に１つ又は複数のパラメータが分かり、この１つ又は複数のパラメータはベース時点ｔ_ｋ−１,ｔ_ｋ,ｔ_ｋ＋１のうちの１つに本発明では換算される。このように換算すべきパラメータとしては本発明ではとりわけ車両に対して相対的なオブジェクトの位置及び速度が重要であり、すなわち位置及び速度のｘ座標及びｙ座標が重要である。従って、本発明では第１の測定時点１１０に測定された及び/又は計算された位置及び速度を有するオブジェクトの少なくとも位置及び速度をベース時点ｔ_ｋ−１,ｔ_ｋ,ｔ_ｋ＋１のうちの１つにおいて決定する。本発明ではとりわけ、第１の測定時点１１０において注目のパラメータの第１のベース時点ｔ_ｋ−１又は第２のベース時点ｔ_ｋへの換算を実施し、第２の測定時点２１０においては注目パラメータを第２のベース時点ｔ_ｋ又は第３のベース時点ｔ_ｋ＋１に換算する。
【００１６】
いわゆるレトロディクティブな（retrodictive）同期においては、第１の測定時点１１０に基づいて第１のベース時点ｔ_ｋ−１へのレトロディクションが行われる。すなわち、測定時点１１０における注目のパラメータが第１のベース時点ｔ_ｋ−１に換算される。相応にレトロディクティブな同期では第２の測定時点２１０の注目のパラメータが第２のベース時点ｔ_ｋに換算される。この同期はとりわけ、間隔だけが、すなわち車両の周囲環境にある測定すべきオブジェクトの位置だけが直接的に測定されるパラメータであるようなセンサ、例えばビデオセンサ、２４ＧＨｚパルスセンサ装置又はライダーセンサ（Lidar-sensor）のようなセンサにおいて提案される。これらのセンサシステムではセンサ１００、２００、３００からセンサデータとして情報プラットフォーム４００に伝送される速度及び加速度は先行する測定の時間的な間隔変化から決定される。従って、センサデータのデータセットは完全にはコンシステントではない。なぜなら、これらのデータは異なる時点乃至は期間に関連しているからからである。レトロディクティブな同期によってこれらのセンサデータの時間的な所属性及びインテグリティは高まる。というのも、測定時点１１０、２１０から、速度乃至は加速度が計算された時間に時間的に近いより以前のベース時点への換算が行われるからである。情報プラットフォーム４００乃至はセンサデータフュージョンユニットに存在する（第１の測定時点１１０に対する）第１のベース時点ｔ_ｋ−１乃至は（第２の測定時点２１０に対する）第２のベース時点ｔ_ｋのコンシステントなデータセットの他に、本発明ではセンサデータフュージョンユニットでのセンサデータの更なる評価のために時間的に後に続くベース時点へのデータのプレディクションを実施する。
【００１７】
プレディクティブな（predictive）同期では、第１の測定時点１１０から第２のベース時点ｔ_ｋへの乃至は第２の測定時点２１０から第３のベース時点ｔ_ｋ＋１へのオブジェクトの注目のパラメータのプレディクションが行われる。この同期はとりわけ間隔乃至は車両周囲環境におけるオブジェクトの位置及びオブジェクトの速度が直接測定されるパラメータであるようなセンサ、例えばＦＭＣＷレーダのようなセンサにおいて提案される。この場合、相対加速度だけが導出される測定パラメータである。センサ１００、２００、３００からバスシステムＢを介して情報プラットフォーム４００に供給されるデータセットは車両周囲環境にあるオブジェクトの位置及び速度に関して時間的にコンシステントである。
【００１８】
任意の時点におけるオブジェクトの位置を他の時点のオブジェクトの位置から計算するためにはとりわけ周知の方程式
ｘ（ｔ＋Δｔ）＝ｘ（ｔ）＋ｖ＊Δｔ＋０．５＊ａ＊Δｔ^２及び
ｖ（ｔ＋Δｔ）＝ｖ（ｔ）＋ａ＊Δｔ
が使用される。ただしここでｖは速度に相応し、ａは加速度に相応する。これの代わりにトラッキングデータ及び瞬時の測定データを導入する拡張された推定モデル、例えば
ｘ（ｔ＋Δｔ）＝Ｐ（Δｔ）＊ｘ（ｔ）
も可能である。レトロディクティブな同期に対しては、当然、時間インターバルΔｔが負の値となる。というのも、計算すべき時点（ベース時点）がこの場合には測定時点より前にあるからである。
【００１９】
オブジェクトのパラメータを測定時点１１０、２１０のうちの１つからベース時点ｔ_ｋ−１,ｔ_ｋ,ｔ_ｋ＋１のうちの１つに同期させるためには本発明はとりわけ、例えばカルマンフィルタのようなモデル援用予測器が使用される。
【００２０】
測定時点１１０、２１０の決定のために、本発明では、情報プラットフォーム４００がタイムスタンプデータをセンサ１００、２００、３００に送信し、センサ１００、２００、３００から情報プラットフォーム４００に送信されるセンサデータがタイムスタンプデータに関連付けられ、測定時点の指示のためにタイムスタンプデータの所定のタイムスタンプ時点に対する時間的な差異値（オフセット）だけが伝送される。これによって、とりわけセンサ１００、２００、３００及び情報プラットフォーム４００のサイクルタイムが互いに大きく異なっておりかつセンサ１００、２００、３００が直接的に及び意図的に情報プラットフォーム４００から呼びかけられ、例えばフォーカス・オブ・アテンション及びプレコンディショニングによりこれに対して応答する場合に、所定の測定サイクルへのセンサデータの割り当てが簡略化される。
【００２１】
センサはセンサ内部トラッキング、すなわち「再発見及び追跡」を実施し、各オブジェクトにおいて（運動学的な）オブジェクトデータの他にもさらに属性「測定された」及び「ヒストリカル」ならびオブジェクト識別を共に供給することが前提となる。オブジェクト識別は一義的であり、再発見されたオブジェクトにおいて維持される。「測定された」マークは、オブジェクトが瞬時のサイクルにおいて測定されたことを示し、「ヒストリカル」マークはオブジェクトが以前のサイクルで既に測定されたことを示す。さらに有利には各々の運動学的な測定値に対して品質尺度が使用できる。
【００２２】
センサ１００、２００、３００は本発明ではとりわけいわゆるセンサオブジェクトをデータオブジェクトとして情報プラットフォーム４００に送信する。この情報プラットフォーム４００ではセンサオブジェクトに基づいていわゆるフュージョンオブジェクトが形成される。このフュージョンオブジェクトも同様にデータオブジェクトに相応するが、このデータオブジェクトにおいては複数のセンサオブジェクトが統合されうる。センサデータの同期のためには、まず最初に、センサ１００、２００、３００から伝送されるセンサオブジェクトが以前のサイクルにおいて既に１つのフュージョンオブジェクトに情報プラットフォーム４００で割り当てられていたかどうかが検出される。この場合、面倒なマッチング、すなわち以前のサイクルのフュージョンオブジェクトと瞬時のセンサオブジェクトとの間の対応割り当ては必要ではない。所属性は、単にフュージョンオブジェクトに存在するセンサオブジェクトのリストにおけるセンサオブジェクトのオブジェクト識別を介して及び当該センサオブジェクトの「ヒストリカル」マークの有無を介して検査される。この識別に基づいて割り当てが見い出されなければ、フュージョンオブジェクトには関係なしに同期が実施され、既に過去の時点に存在するオブジェクト情報に基づいてとりわけ前出の式を用いてオブジェクトの位置が計算される。割り当てが見い出されるならば、品質値及び「測定された」マークに基づいてセンサデータとフュージョンオブジェクトから形成されるフュージョンデータとの間で、同期のためにどのパラメータがどのくらいのウェイトによって使用されるかが決定される。品質が高ければ高いほど、ますます同期の計算におけるウェイトは大きくなる。本発明の方法の利点は、時間平均して個別センサデータよりも高い品質を有するフュージョンデータが同期のために大きなアルゴリズム的な超過コストなしに使用されうること乃至はセンサデータよりも高いウェイトを有することにある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】センサデータの検出及び評価のためのシステムを示す。
【図２】レトロディクティブな同期に対する例を示す。
【符号の説明】
【００２４】
１００ 第１の環境センサ
１１０ 第１の測定時点
２００ 第２の環境センサ
２１０ 第２の測定時点
３００ 第３の環境センサ
４００ 情報プラットフォーム
Ｂ バスシステム
ｔ_ｋ−１ 第１のベース時点
ｔ_ｋ 第２のベース時点
ｔ_ｋ＋１ 第３のベース時点
ＺＳ_ｋ−１ 第１のタイムスタンプ
ＺＳ_ｋ 第２のタイムスタンプ
ＺＳ_ｋ＋１ 第３のタイムスタンプ

Claims (4)

1. 少なくとも１つのセンサ（１００、２００、３００）によって測定時点（１１０、２１０）に発生されるセンサオブジェクトのセンサデータを複数のベース時点（ｔ_ｋ−１,ｔ_ｋ,ｔ_ｋ＋１）から成る共通のタイムベースに同期するための方法において、
   前記測定時点（１１０、２１０）及び少なくとも１つのセンサオブジェクトの少なくとも１つのパラメータの値に基づいて、前記少なくとも１つのセンサオブジェクトが前記ベース時点（ｔ_ｋ−１,ｔ_ｋ,ｔ_ｋ＋１）のうちの少なくとも１つにおいてもとめられる、少なくとも１つのセンサ（１００、２００、３００）によって測定時点（１１０、２１０）に発生されるセンサオブジェクトのセンサデータを複数のベース時点（ｔ_ｋ−１,ｔ_ｋ,ｔ_ｋ＋１）から成る共通のタイムベースに同期するための方法。
2. 前記測定時点（１１０、２１０）は前記ベース時点（ｔ_ｋ−１,ｔ_ｋ,ｔ_ｋ＋１）の時間的に前又は時間的に後にあることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記少なくとも１つのパラメータは測定された又は計算されたパラメータであることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. 請求項１〜３のうちの１項記載の方法を実施するためのセンサデータの同期のための装置。