WO2022063713A1 - Verfahren zum bereitstellen von informationen über die verlässlichkeit einer parameterschätzung eines parameters für den betrieb eines fahrzeugs - Google Patents

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Lena SCHINDLER
Marco Limberger
Elena Sgarz
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for providing information about the reliability of a parameter estimate of a parameter for the operation of a vehicle, a computer program for carrying out the method, a machine-readable storage medium and a control unit for a vehicle.
  • the invention is particularly suitable for use in connection with autonomous driving.
  • the autonomous vehicle usually has sensors, such as inertial sensors, wheel sensors, environment sensors, GNSS sensors, optical and/or acoustic sensors, by means of which the vehicle can estimate its own position.
  • sensors such as inertial sensors, wheel sensors, environment sensors, GNSS sensors, optical and/or acoustic sensors, by means of which the vehicle can estimate its own position.
  • the confidence of the determined own position can be represented by a so-called “Protection Level” (abbreviated: "PL").
  • the PL can describe a statistical error limit, the calculation of which is usually based on statistical considerations and, if necessary, also on a suitable adjustment of the estimation algorithms.
  • a method for providing information about the reliability of a parameter estimate of a parameter for the operation of a (motor) vehicle comprising at least the following steps: a) determining an integrity range for the parameter estimate, the integrity range describing the range in which an estimated parameter with a minimum probability lies, b) determining a validity indicator that describes the validity of the integrity range determined in step a), c) providing the integrity range determined in step a) and the validity indicator determined in step b).
  • steps a) to c) can be carried out at least once or several times in succession, in the order given.
  • steps a) and b) can be carried out at least partially in parallel or even simultaneously.
  • the parameter can be a safety-relevant parameter and/or a parameter that is relevant or required for at least partially automated and/or autonomous ferry operation.
  • the parameter can provide information relevant to the ferry operation of the vehicle and/or contribute to or be suitable for describing the ferry operation of the vehicle.
  • one or more (various) parameters can be estimated.
  • the parameter can be, for example, an own position, own speed, own acceleration or the like.
  • the parameter preferably relates to the own position of the
  • the parameter can be a driving operation parameter of the (motor) vehicle.
  • a driving operation parameter is understood here in particular to be a parameter that contributes to describing the spatial driving operation of a vehicle or the operation of a vehicle in space.
  • the driving operation parameter contributes at least to describing a vehicle's own movement and/or own position.
  • the driving operation parameter can be, for example, a (own) position, a (own) speed, (own) acceleration or a position (or orientation) of the vehicle.
  • the driving operation parameter is preferably an inherent position of the vehicle.
  • the method can (therefore) be used, for example, in connection with a position estimation of a vehicle position.
  • the integrity area can describe the area in which an estimated own position of a vehicle lies with a minimum probability (actual).
  • the information to be provided about the reliability of the parameter estimation can include at least two items of information, for example.
  • the information preferably includes at least one integrity area for the parameter estimate and a validity indicator. Provision of at least these two items of information can advantageously contribute to improving the reliability of the determination of an own position of a vehicle (in particular at least partially automated or autonomously drivable).
  • a further advantage of the method can be seen in the fact that the validity information is provided in the form of the validity indicator in addition to the integrity information in the form of the integrity area. This allows the possibility of enriching the information given by the integrity area without having to change the integrity area itself. As a result, the interpretation of the determination of the integrity range for use in different contexts can advantageously remain unchanged or remain independent of the validity information in the form of the validity indicator.
  • the integrity range can thus continue to be output as mathematically defined, statistical error information or error limit. This offers advantageous usability, especially from the point of view of unified interfaces, since the original.
  • the integrity area provided can also be used independently of the validity indicator, which means that its possible application can be advantageously increased.
  • an integrity range is determined for the parameter estimate, the integrity range describing the range in which an estimated parameter (value) lies with a minimum probability (actual).
  • the estimated parameter (value) basically describes a (single, in particular instantaneous) estimation result of the parameter estimation. In other words, this means in particular that the integrity range describes the range in which a real or actual value of an estimated parameter lies with a minimum probability.
  • Such an integrity area can also be referred to as a so-called “protection level”.
  • the minimum probability is usually a predefined minimum probability.
  • the minimum probability is preferably 90%, particularly preferably 95% or even 99%.
  • the integrity area is preferably a protection level.
  • the protection level generally describes the (spatial, in particular two- or three-dimensional) area in which an estimated parameter (value) lies with a minimum probability (actual).
  • the estimated parameter (value) basically describes a (single, in particular instantaneous) estimation result of the parameter estimation. In other words, this means in particular that the protection level describes the range in which a real or actual value of an estimated parameter lies with a minimum probability.
  • a protection level describes in particular a confidence interval or a (spatial) confidence range in which the true value of an estimated parameter is located with a minimum probability.
  • the estimated value of the parameter is usually in the middle or the center of the confidence interval or confidence range.
  • the minimum probability with which a real or actual value of an estimated parameter actually lies in a protection level is much higher than with "usual" integrity ranges.
  • the minimum probability here is usually over 99.99%, particularly preferably over 99.999% or even over 99.9999%.
  • the minimum probability cannot be expressed as a percentage but in possible errors in a specific time interval.
  • a protection level can, for example, be defined in such a way that the parameter in question lies outside the protection level at most once in 10 years.
  • the protection level can be expressed either as a unitless probability or as a rate, ie as the probability of an error occurring over a time interval.
  • the parameter estimation can comprise one or more methods for estimating one (the same) parameter. At least one method for estimating the parameter is preferably used, which can also provide and/or determine integrity information about the integrity of the estimation or confidence information about the confidence of the estimation result.
  • the parameters can be estimated using a Kalman filter. In addition to the (actual) estimation result, this usually also provides confidence information (e.g. covariance matrix) about the parameter estimation, which can be used here to determine the integrity range.
  • a validity indicator is determined, which describes the validity of the integrity range determined in step a).
  • the validity indicator can be binary (valid / not valid) or can include various "intermediate digital states". The possible "intermediate states" could indicate, for example, that a certain integrity risk number is applicable at the moment (eg le-3 in urban scenarios and le-5 on highways).
  • the validity indicator can also include, for example, a (numerical) value that describes the validity or reliability of the determined integrity area.
  • the determination can, for example, include a combination of different (input) information, in particular different sensor information and/or status information (eg via safety-related systems of the vehicle and/or from diagnostic devices of the vehicle).
  • the validity indicator can be determined, for example, as a function of, in particular, vehicle-side conditions or information and/or vehicle-external conditions or information and/or information about the integrity area.
  • vehicle-side conditions and/or vehicle-external conditions can contribute to the fact that the determined integrity area can be trusted to a greater or lesser extent.
  • the vehicle-side conditions or information can, for example, be about certain driving situations, such as longitudinal and/or lateral acceleration outside of defined limits, and/or about certain (safety-relevant) vehicle states and/or system states of vehicle systems, such as at least partial system failures and/or sensor failures.
  • the vehicle-external conditions or information can be, for example, environmental influences such as weather conditions and/or sensor shadowing.
  • (numerical) values can be assigned to corresponding conditions or information, which can be included in the determination of the validity indicator if the corresponding condition is present. If several of the conditions or items of information are present, they can, for example, be multiplied and/or added together or logically linked with one another in order to calculate the validity indicator.
  • step c) the integrity range determined in step a) and the validity indicator determined in step b) are provided.
  • the ascertained integrity range and the ascertained integrity range can preferably be provided together.
  • these two items of information can be provided, for example, in the form of a pair of values.
  • This information can, for example, be made available to a system in the vehicle, which is set up for the vehicle's own localization.
  • An example of such a system can be a movement and position sensor of the vehicle and/or a control device for the at least partially automated or autonomous driving of the vehicle.
  • the integrity area is determined according to step a) and/or the validity indicator is determined according to step b) on the basis of sensor data from at least one sensor of the vehicle.
  • the at least one sensor can include a GNSS sensor, for example, which usually receives GNSS (Global Navigation Satellite System) data (such as GNSS correction data and/or GNSS position data) and can provide it (pre-)processed if necessary .
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the at least one sensor can alternatively or additionally include at least one surroundings sensor.
  • the at least one environment sensor can be a camera, a RADAR sensor, a LIDAR sensor and/or an ultrasonic sensor, for example.
  • further (or alternative) sensor data and/or input data can also be taken into account when determining the integrity area according to step a) and/or determining the validity indicator according to step b), such as sensor data about vehicle parameters (e.g. speed, acceleration , steering angle, etc.) and/or input data describing a vehicle condition, for example whether additional components are connected to the vehicle, such as a trailer, bicycle rack or the like.
  • the integrity range is determined in step a) on the basis of statistical confidence information about the parameter estimation.
  • the statistical confidence information can be, for example, a variance and/or a residue of the parameter estimate.
  • the confidence information can (alternatively) also be information that is determined as a function of a variance and/or a residue and/or a (other) indicator for the trustworthiness of the estimation.
  • residuals, variances, covariances or the like come into consideration as confidence information.
  • the confidence information can be provided in the form of or from a covariance matrix.
  • the integrity range can be a confidence interval, for example.
  • a confidence interval also called confidence interval or confidence interval and expectation range
  • a confidence interval is specifies the range that includes the true position of the parameter with a certain probability (the confidence level) if a random experiment is repeated indefinitely.
  • the validity indicator be determined using at least one piece of environmental information about the environment around the vehicle.
  • the environment information can be provided in particular in the form of data from an environment sensor of the vehicle.
  • the environment sensor can be, for example, a camera, a RADAR sensor, a LIDAR sensor and/or an ultrasonic sensor.
  • the validity indicator be determined using at least one item of status information about the status of the vehicle or a component thereof.
  • the status information can include, for example, information about the presence of certain driving situations, such as longitudinal and/or lateral accelerations, in particular outside of defined limits.
  • the status information can, for example, include information about the presence of specific (safety-relevant) vehicle statuses and/or system statuses of vehicle systems, such as at least partial system failures and/or sensor failures.
  • the validity indicator be determined using the integrity range determined in step a).
  • the integrity area can therefore also have an influence on the validity indicator, for example.
  • the validity indicator be provided as a value from a predetermined set of values.
  • specific validity levels can be specified and it can be determined which of the validity levels is present at the moment or in the associated integrity area.
  • the set of values can be two, so the validity indicator is binary. in other words, in particular a computer program (product), comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to execute a method described here.
  • a machine-readable storage medium is also proposed, on which the computer program described here is stored.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
  • a control unit for a (motor) vehicle is also proposed, the control unit being set up to carry out a method described here.
  • the control device can be, for example, a device (or a computer) for self-localization of the vehicle.
  • the control unit can, for example, include an integrity module for determining the integrity area and a validity module for determining the validity indicator.
  • the modules can be implemented as physical components of the control device or as parts of a computer program.
  • the integrity module can be set up, for example, to determine the integrity range as a function of at least one item of confidence information.
  • the confidence information can result from a Kalman filter estimation, for example.
  • the validity module can be set up, for example, to determine the validity indicator as a function of, in particular, vehicle-side conditions or information and/or vehicle-external conditions or information and/or the integrity area.
  • the validity module can include a combiner, for example, with which various information, such as vehicle-side conditions or information and/or vehicle-external conditions or information and/or information about the integrity area to form the validity indicator, is combined or (pre-)processed and then the processed Information on the validity indicator can be combined.
  • the various pieces of information can be, for example, sensor data, at least one piece of environmental information and/or at least one piece of status information and/or at least one piece of information
  • a motor vehicle can also be specified which has a control unit as described here.
  • the motor vehicle is basically an automobile, preferably an at least partially automated and/or autonomously operating automobile, in particular an autonomous automobile.
  • Fig. 1 an exemplary sequence of a method described here
  • Fig. 2 an exemplary structure of the control unit described here, and
  • FIG. 1 schematically shows an exemplary sequence of a method described here.
  • the method is used to provide information 1, 2 about the reliability of a parameter estimation of a parameter for the operation of a vehicle 3.
  • the sequence of method steps a), b) and c) shown in blocks 110, 120 and 130 is usually the case during regular operations. In particular, steps a) and b) can be carried out at least partially in parallel or even simultaneously.
  • an integrity range 1 is determined for the parameter estimate, with the integrity range 1 describing the range in which an estimated parameter lies with a minimum probability.
  • a validity indicator 2 is determined, which describes the validity of the integrity range 1 determined in step a).
  • the integrity area 1 determined in step a) and the validity indicator 2 determined in step b) are provided.
  • Control unit 8 is set up to carry out the method described here.
  • the control unit 8 includes, for example, an integrity module 9 for determining the integrity area 1 (here a protection level) and a validity module 10 for determining the validity indicator 2.
  • the modules can basically be implemented as physical components of the control unit 8 or as parts of a computer program.
  • the integrity module 9 is set up, for example, to determine the integrity range 1 as a function of at least one item of confidence information 5 .
  • the confidence information 5 can result from a Kalman filter estimate, for example.
  • the confidence information 5 can be provided, for example, in the form of or from a covariance matrix.
  • the Kalman filter estimation may be based on sensor data from vehicle sensors.
  • FIG. 2 also illustrates an example for the fact that and possibly how the integrity range 1 can be determined in step a) on the basis of statistical confidence information 5 via the parameter estimation.
  • the validity module 10 is set up, for example, to determine the validity indicator as a function of, in particular, vehicle-side conditions or information and/or vehicle-external conditions or information and/or information about the integrity area 1 .
  • the validity module 10 includes, for example, a combiner 11 with which various information, such as on-board conditions or information and/or on-board conditions or information and/or information about the integrity area 1 to form the validity indicator 2, is combined or (pre-)processed and then the processed ones include environmental information 6 and/or at least one item of status information 7 .
  • the information can be provided by sensors 12 (see FIG. 3) and/or the integrity module 9 .
  • FIG. 2 also illustrates an example of how the validity indicator 2 can be determined using at least one piece of environmental information 6 about the environment around the vehicle 3 and, if applicable, how. Furthermore, FIG. 2 thus also illustrates an example of how the validity indicator 2 can be determined using at least one item of status information 7 about the status of the vehicle 3 or a component thereof. In addition, FIG. 2 thus also illustrates an example of how the validity indicator 2 can be determined using the integrity range 1 determined in step a), and if so how.
  • Fig. 3 schematically shows an example of a vehicle 3 with the control unit 8 described here.
  • the vehicle 3 also includes, by way of example, a plurality of sensors 12 which send data or signals to the control unit 8.
  • FIG. 3 also illustrates an example of how the integrity area 1 is determined according to step a) and/or the validity indicator 2 is determined according to step b) on the basis of sensor data 4 of at least one sensor 12 of the vehicle 3 and, if applicable, how this is done can.
  • the validity indicator 2 can be provided as one value from a predetermined set of values.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen (1, 2) über die Verlässlichkeit einer Parameterschätzung eines Parameters für den Betrieb eines Fahrzeugs (3), umfassend zumindest folgende Schritte: a) Ermitteln eines Integritätsbereichs (1) zu der Parameterschätzung, wobei der Integritätsbereich (1) den Bereich beschreibt, in dem ein geschätzter Parameter mit einer Mindestwahrscheinlichkeit liegt, b) Ermitteln eines Validitätsindikators (2), der die Validität des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs (1) beschreibt, c) Bereitstellen des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs (1) und des in Schritt b) ermittelten Validitätsindikators (2).

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Bereitstellen von Informationen über die Verlässlichkeit einer Parameterschätzung eines Parameters für den Betrieb eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen über die Verlässlichkeit einer Parameterschätzung eines Parameters für den Betrieb eines Fahrzeugs, ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens, ein maschinenlesbares Speichermedium sowie ein Steuergerät für ein Fahrzeug. Die Erfindung ist insbesondere dazu geeignet im Zusammenhang mit dem autonomen Fahren zur Anwendung zu kommen.
Stand der Technik
Eine der wichtigsten Herausforderungen für ein autonomes Fahren ist die möglichst genaue und zuverlässige Bestimmung der Eigenposition des autonomen Fahrzeugs. Das autonome Fahrzeug verfügt in der Regel über Sensoren, wie beispielsweise Inertialsensoren, Radsensoren, Umgebungssensoren, GNSS-Sensoren, optische und/oder akustische Sensoren, mittels welcher das Fahrzeug seine Eigenposition schätzen kann. In diesem Zusammenhang ist es hilfreich, wenn zu einer ermittelten Eigenposition auch eine Information über deren (zu erwartende) Schätzgenauigkeit ausgegeben wird. In diesem Zusammenhang kann zum Beispiel die Konfidenz der ermittelten Eigenposition durch ein sogenanntes „Protection Level“ (kurz: „PL“) dargestellt werden. Das PL kann dabei eine statistische Fehlergrenze beschreiben, deren Berechnung in der Regel auf statistischen Überlegungen und ggf. zusätzlich auf einer geeigneten Abstimmung der Schätzalgorithmen basiert.
Insbesondere in der Luftfahrt ist das Konzept der Bereitstellung des Protection Levels verbreitet. Die dabei entwickelten Lösungen sind jedoch auf den Insbesondere stellen zum Beispiel Häuserschluchten und deren Beeinflussung von Satellitensignalen Probleme dar, die bei Luftfahrtanwendungen nicht auftreten. Es sind daher verbesserte Methoden zur Berechnung eines möglichst zuverlässigen Protection Levels wünschenswert, die insbesondere auch in schwierigen Umgebungen, wie beispielsweise in städtischen Gebieten zuverlässige Ergebnisse liefern können.
Offenbarung der Erfindung
Hier beschrieben wird gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zum Bereitstellen von Informationen über die Verlässlichkeit einer Parameterschätzung eines Parameters für den Betrieb eines (Kraft-) Fahrzeugs, umfassend zumindest folgende Schritte: a) Ermitteln eines Integritätsbereichs zu der Parameterschätzung, wobei der Integritätsbereich den Bereich beschreibt, in dem ein geschätzter Parameter mit einer Mindestwahrscheinlichkeit liegt, b) Ermitteln eines Validitätsindikators, der die Validität des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs beschreibt, c) Bereitstellen des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs und des in Schritt b) ermittelten Validitätsindikators.
Die Schritte a) bis c) können zur Durchführung des Verfahrens zumindest einmal oder mehrfach hintereinander, in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Darüber hinaus können die Schritte a) und b) zumindest teilweise parallel oder sogar gleichzeitig durchgeführt werden.
Bei dem Parameter kann es sich um einen sicherheitsrelevanten Parameter und/oder einen für einen zumindest teilweise automatisierten und/oder autonomen Fährbetrieb relevanten bzw. erforderlichen Parameter handeln. Der Parameter kann für den Fährbetrieb des Fahrzeugs relevante Informationen bereitstellen und/oder dazu beitragen bzw. geeignet sein, den Fährbetrieb des Fahrzeugs zu beschreiben. Es können grundsätzlich ein oder mehrere (verschiedenartige) Parameter geschätzt werden. Der Parameter kann beispielsweise eine Eigenposition, Eigengeschwindigkeit, Eigenbeschleunigung oder dergleichen sein. Bevorzugt betrifft der Parameter die Eigenposition des Der Parameter kann ein Fahrbetriebsparameter des (Kraft-) Fahrzeugs sein. Unter einem Fahrbetriebsparameter wird hier insbesondere ein solcher Parameter verstanden, der dazu beiträgt den räumlichen Fährbetrieb eines Fahrzeugs bzw. die Operation eines Fahrzeugs im Raum zu beschreiben. Insbesondere trägt der Fahrbetriebsparameter zumindest dazu bei eine Eigenbewegung und/oder Eigenposition eines Fahrzeugs zu beschreiben. Bei dem Fahrbetriebsparameter kann es sich beispielsweise um eine (Eigen- )Position, eine (Eigen-)Geschwindigkeit, (Eigen-)Beschleunigung oder eine Lage (bzw. Orientierung) des Fahrzeugs handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrbetriebsparameter um eine Eigenposition des Fahrzeugs. Das Verfahren kann (somit) beispielsweise im Zusammenhang mit einer Positionsschätzung einer Fahrzeugposition zur Anwendung kommen. Dabei kann der Integritätsbereich den Bereich beschreiben, in dem eine geschätzte Eigenposition eines Fahrzeugs mit einer Mindestwahrscheinlichkeit (tatsächlich) liegt.
Die bereitzustellenden Informationen über die Verlässlichkeit der Parameterschätzung können beispielsweise mindestens zwei Informationen umfassen. Die Informationen umfassen vorzugsweise zumindest einen Integritätsbereich zu der Parameterschätzung sowie einen Validitätsindikator. Eine Bereitstellung zumindest dieser beiden Informationen kann in vorteilhafter Weise dazu beitragen die Zuverlässigkeit der Bestimmung einer Eigenposition eines (insbesondere zumindest teilweise automatisiert oder autonom fahrbaren) Fahrzeugs zu verbessern. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens kann darin gesehen werden, dass die Validitätsinformation in Form des Validitätsindikators zusätzlich zu der Integritätsinformation in Form des Integritätsbereichs bereitgestellt wird. Dies erlaubt die Möglichkeit, die durch den Integritätsbereich gegebenen Informationen anzureichern, ohne den Integritätsbereich selbst verändern zu müssen. Dadurch kann die Auslegung der Bestimmung des Integritätsbereichs für die Verwendung in verschiedenen Kontexten vorteilhaft unverändert bleiben bzw. unabhängig von der Validitätsinformation in Form des Validitätsindikators bleiben. Somit kann der Integritätsbereich weiterhin als mathematisch definierte, statistische Fehlerinformation bzw. Fehlergrenze ausgegeben werden. Dies bietet eine vorteilhafte Nutzbarkeit, insbesondere unter dem Gesichtspunkt vereinheitlichter Schnittstellen, da die ursprüngliche Zudem kann der bereitgestellte Integritätsbereich somit ggf. auch unabhängig von dem Validitätsindikator genutzt werden, wodurch dessen Anwendungsmöglichkeit vorteilhaft vergrößert werden kann.
In Schritt a) erfolgt ein Ermitteln eines Integritätsbereichs zu der Parameterschätzung, wobei der Integritätsbereich den Bereich beschreibt, in dem ein geschätzter Parameter(-wert) mit einer Mindestwahrscheinlichkeit (tatsächlich) liegt. Der geschätzte Parameter(-wert) beschreibt dabei grundsätzlich ein (einzelnes, insbesondere momentanes) Schätzergebnis der Parameterschätzung. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass der Integritätsbereich den Bereich beschreibt, in dem ein realer bzw. tatsächlicher Wert eines geschätzten Parameters mit einer Mindestwahrscheinlichkeit liegt. Ein solcher Integritätsbereich kann auch als sogenanntes „Protection Level“ bezeichnet werden.
Bei der Mindestwahrscheinlichkeit handelt es sich in der Regel um eine vordefinierte Mindestwahrscheinlichkeit. Bevorzugt beträgt die Mindestwahrscheinlichkeit 90 %, besonders bevorzugt 95 % oder sogar 99 %.
Vorzugsweise ist der Integritätsbereich ein Protection Level. Das Protection Level beschreibt dabei in der Regel den (räumlichen, insbesondere zwei- oder dreidimensionalen) Bereich, in dem ein geschätzter Parameter(-wert) mit einer Mindestwahrscheinlichkeit (tatsächlich) liegt. Der geschätzte Parameter(-wert) beschreibt dabei grundsätzlich ein (einzelnes, insbesondere momentanes) Schätzergebnis der Parameterschätzung. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass das Protection Level den Bereich beschreibt, in dem ein realer bzw. tatsächlicher Wert eines geschätzten Parameters mit einer Mindestwahrscheinlichkeit liegt.
Mit noch anderen Worten ausgedrückt, beschreibt ein Protection Level insbesondere ein Konfidenzintervall oder einen (räumlichen) Konfidenzbereich, in dem sich der wahre Wert eines geschätzten Parameters mit einer Mindestwahrscheinlichkeit befindet. Dabei befindet sich der geschätzte Wert des Parameters üblicherweise in der Mitte bzw. dem Zentrum des Konfidenzintervalls bzw. Konfidenzbereichs. Die Mindestwahrscheinlichkeit mit der ein realer bzw. tatsächlicher Wert eines geschätzten Parameters tatsächlich in einem Protection Level liegt ist noch sehr viel höher als bei „üblichen“ Integritätsbereichen. Die Mindestwahrscheinlichkeit liegt hier üblicherweise über 99.99 %, besonders bevorzugt über 99.999 % oder sogar über 99.9999 %. Die Mindestwahrscheinlichkeit kann bei dem Protection Level auch nicht in Prozent sondern in möglichen Fehlern in einem bestimmten Zeitintervall ausgedrückt werden. Ein Protection Level kann beispielswiese so definiert sein, dass der fragliche Parameter maximal einmal in 10 Jahren außerhalb des Protection Levels liegt. Das Protection Level kann beispielsweise entweder als einheitslose Wahrscheinlichkeit oder als Rate, d.h. als Fehlerauftretenswahrscheinlichkeit über einem Zeitintervall, ausgedrückt werden.
Die Parameterschätzung kann grundsätzlich eine oder mehrere Methoden zur Schätzung eines (desselben) Parameters umfassen. Vorzugsweise wird mindestens eine Methode zur Schätzung des Parameters verwendet, die darüber hinaus auch eine Integritätsinformation über die Integrität der Schätzung bzw. eine Konfidenzinformaiton über die Konfidenz des Schätzergebnisses bereitstellen und/oder bestimmen kann. Beispielweise kann die Parameterschätzung mittels eines Kalman- Filters erfolgen. Dieser stellt üblicherweise zusätzlich zu dem (eigentlichen) Schätzergebnis auch eine Konfidenzinformation (z.B. Kovarianzmatrix) über die Parameterschätzung bereit, die hier zur Ermittlung des Integritätsbereichs dienen kann.
In Schritt b) erfolgt ein Ermitteln eines Validitätsindikators, der die Validität des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs beschreibt. Der Validitätsindikator kann binär (gültig / nicht gültig) sein oder verschiedene "digitale Zwischenzustände" umfassen. Die möglichen "Zwischenzustände" könnten z.B. angeben, dass im Moment eine bestimmte Integritätsrisikozahl anwendbar ist (z.B. le-3 in städtischen Szenarien und le-5 auf Autobahnen). Der Validitätsindikator kann weiterhin beispielhaft einen (Zahlen-)Wert umfassen, der die Validität bzw. Verlässlichkeit des ermittelten Integritätsbereichs beschreibt. Das Ermitteln kann beispielweise ein Kombinieren verschiedener (Eingangs-) Informationen, insbesondere verschiedener Sensorinformationen und/oder Zustandsinformationen (z.B. über sicherheitsbezogene Systeme des Fahrzeugs und/oder aus Diagnosegeräten des Fahrzeugs) umfassen. Beispielsweise kann Der Validitätsindikator kann beispielsweise in Abhängigkeit von insbesondere fahrzeugseitigen Bedingungen bzw. Informationen und/oder fahrzeugexternen Bedingungen bzw. Informationen und/oder Informationen über den Integritätsbereich ermittelt werden. Es können beispielsweise fahrzeugseitige Bedingungen und/oder fahrzeugexterne Bedingungen dazu beitragen, dass dem ermittelten Integritätsbereich mehr oder weniger gut vertraut werden kann. Bei den fahrzeugseitigen Bedingungen bzw. Informationen kann es sich zum Beispiel um solche über bestimmte Fahrsituationen, wie etwa Längs- und/oder Quer- Beschleunigungen außerhalb definierter Limits, und/oder um solche über bestimmte (sicherheitsrelevante) Fahrzeugzustände und/oder Systemzustände von Fahrzeugsystemen, wie etwa zumindest teilweise Systemausfälle und/oder Sensorausfälle handeln. Bei den fahrzeugexternen Bedingungen bzw. Informationen kann es sich zum Beispiel um solche über Umgebungseinflüsse, wie etwa Wetterbedingungen und/oder Sensorabschattungen handeln. Entsprechenden Bedingungen bzw. Informationen können beispielsweise (Zahlen-)Werte zugeordnet werden, die bei Vorliegen der entsprechenden Bedingung in die Ermittlung des Validitätsindikators einfließen können. Wenn mehrere der Bedingungen bzw. Informationen vorliegen, können diese beispielsweise miteinander multipliziert und/oder aufaddiert bzw. logisch miteinander verknüpft werden, um den Validitätsindikator zu berechnen.
In Schritt c) erfolgt ein Bereitstellen des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs und des in Schritt b) ermittelten Validitätsindikators. Dabei können der ermittelte Integritätsbereich und der ermittelte vorzugsweise gemeinsam bereitgestellt werden. In diesem Zusammenhang können diese beiden Informationen beispielswiese in der Form eines Wertepaares bereitgestellt werden. Diese Informationen können beispielsweise einem System des Fahrzeugs, welches zur Eigenlokalisierung des Fahrzeugs eingerichtet ist, bereitgestellt werden. Ein Beispiel für ein solches System kann ein Bewegungsund Positionssensor des Fahrzeugs und/oder ein Steuergerät für das zumindest teilweise automatisierte oder autonomen Fahren des Fahrzeugs sein. Dieses System kann beispielsweise in Abhängigkeit des ermittelten Integritätsbereichs und oder des ermittelten Validitätsindikators entscheiden, ob und insbesondere gegebenenfalls mit welcher Gewichtung es die zugehörige Parameterschätzung Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Ermitteln des Integritätsbereichs gemäß Schritt a) und/oder das Ermitteln des Validitätsindikators gemäß Schritt b) auf Basis von Sensordaten mindestens eines Sensors des Fahrzeugs erfolgt. Der mindestens eine Sensor kann beispielsweise einen GNSS-Sensor umfassen, welcher üblicherweise GNSS- (Globales-Navigations-Satelliten-System)Daten (wie beispielsweise GNSS- Korrekturdaten und/oder GNSS-Positionsdaten) empfangen und ggf. (vor- )verarbeitet bereitstellen kann. Der mindestens eine Sensor kann alternativ oder zusätzlich mindestens einen Umfeld-Sensor umfassen. Bei dem mindestens einen Umfeld-Sensor kann es sich beispielsweise um eine Kamera, einen RADAR-Sensor, einen LIDAR-Sensor und/oder einen Ultraschallsensor handeln. Darüber hinaus können auch weitere (oder alternative) Sensordaten und/oder Eingabedaten bei der Ermittlung des Integritätsbereichs gemäß Schritt a) und/oder das Ermitteln des Validitätsindikators gemäß Schritt b) berücksichtigt werden, wie beispielsweise Sensordaten über Fahrzeugparameter (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Lenkwinkel etc.) und/oder Eingabedaten, die einen Fahrzeugzustand beschreiben, zum Beispiel dahingehend, ob Zusatzkomponenten an dem Fahrzeug angeschlossen sind, wie beispielsweise ein Anhänger, Fahrradträger oder dergleichen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Integritätsbereich in Schritt a) auf Basis einer statistischen Konfidenzinformation über die Parameterschätzung ermittelt wird. Bei der statistischen Konfidenzinformation kann es sich zum Beispiel um eine Varianz und/oder ein Residuum der Parameterschätzung handeln. Darüber hinaus kann es sich bei der Konfidenzinformation (alternativ) auch um eine Information handeln, die in Abhängigkeit einer Varianz und/oder eines Residuums und/oder eines (anderen) Indikators für die Vertrauenswürdigkeit der Schätzung ermittelt wird. Als Konfidenzinformation kommen insbesondere Residuen, Varianzen, Kovarianzen oder dergleichen in Betracht. Beispielsweise kann die Konfidenzinformation in Form einer bzw. aus einer Kovarianzmatrix bereitgestellt werden.
Insbesondere in diesem Zusammenhang kann es sich bei dem Integritätsbereich beispielsweise um ein Konfidenzintervall handeln. Ein Konfidenzintervall (auch Vertrauensbereich oder Vertrauensintervall und Erwartungsbereich genannt) ist gibt den Bereich an, der bei unendlicher Wiederholung eines Zufallsexperiments mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit (dem Konfidenzniveau) die wahre Lage des Parameters einschließt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Validitätsindikator unter Verwendung mindestens einer Umgebungsinformation über die Umgebung um das Fahrzeug ermittelt wird. Die Umgebungsinformation kann insbesondere in Form von Daten eines Umfeld-Sensors des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Bei dem Umfeld-Sensor kann es sich beispielsweise um eine Kamera, einen RADAR-Sensor, einen LIDAR-Sensor und/oder einen Ultraschallsensor handeln.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Validitätsindikator unter Verwendung mindestens einer Zustandsinformation über den Zustand des Fahrzeugs oder einer Komponente davon ermittelt wird. Die Zustandsinformation kann zum Beispiel eine Information über das Vorliegen bestimmter Fahrsituationen, wie etwa Längs- und/oder Quer-Beschleunigungen insbesondere außerhalb definierter Limits umfassen. Die Zustandsinformation kann beispielsweise eine Information über das Vorliegen bestimmter (sicherheitsrelevanter) Fahrzeugzustände und/oder Systemzustände von Fahrzeugsystemen, wie etwa zumindest teilweise Systemausfälle und/oder Sensorausfälle umfassen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Validitätsindikator unter Verwendung des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs ermittelt wird. Der Integritätsbereich kann somit beispielsweise auch einen Einfluss auf den Validitätsindikator haben.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Validitätsindikator als ein Wert aus einer vorbestimmten Menge an Werten bereitgestellt wird. Somit können beispielsweise bestimmte Validitätsstufen vorgegeben werden und ermittelt werden, welche der Validitätsstufen momentan bzw. bei dem zugehörigen Integritätsbereich vorliegt. Die Menge an Werten kann beispielsweise zwei sein, sodass der Validitätsindikator binär ist. mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das hier beschriebene Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Steuergerät für ein (Kraft-) Fahrzeug vorgeschlagen, wobei das Steuergerät zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Bei dem Steuergerät kann es sich beispielsweise um ein Gerät (bzw. einen Rechner) zur Eigenlokalisierung des Fahrzeugs handeln.
Das Steuergerät kann beispielsweise ein Integritätsmodul zur Ermittlung des Integritätsbereichs und ein ein Validitätsmodul zur Ermittlung des Validitätsindikators umfassen. Die Module können dabei grundsätzlich als physische Komponenten des Steuergeräts oder als Teile eines Computerprogramms implementiert sein. Das Integritätsmodul kann dabei beispielhaft dazu eingerichtet sein, den Integritätsbereichs in Abhängigkeit mindestens einer Konfidenzinformation zu ermitteln. Die Konfidenzinformation kann beispielsweise aus einer Kaimanfilterschätzung resultieren. Das Validitätsmodul kann beispielhaft dazu eingerichtet, den Validitätsindikator in Abhängigkeit von insbesondere fahrzeugseitigen Bedingungen bzw. Informationen und/oder fahrzeugexternen Bedingungen bzw. Informationen und/oder dem Integritätsbereich zu ermitteln. Das Validitätsmodul kann hierzu beispielhaft einen Kombinierer umfassen, mit dem verschiedene Informationen, wie etwa fahrzeugseitige Bedingungen bzw. Informationen und/oder fahrzeugexternen Bedingungen bzw. Informationen und/oder Informationen über den Integritätsbereich zu dem Validitätsindikator kombiniert oder (vor-)verarbeitet und anschließend die verarbeiteten Informationen zu dem Validitätsindikator kombiniert werden können. Die verschiedenen Informationen können beispielsweise Sensordaten, mindestens eine Umgebungsinformation und/oder mindestens eine Zustandsinformation und/oder mindestens eine Informationen Darüber hinaus kann auch ein Kraftfahrzeug angegeben werden, welches ein hier beschriebenes Steuergerät aufweist. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich grundsätzlich um ein Automobil, vorzugsweise um ein zumindest teilweise automatisiert und/oder autonom operierendes Automobil, insbesondere um ein autonomes Automobil.
Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Speichermedium, dem Steuergerät und/oder dem Fahrzeug auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch:
Fig. 1: einen beispielhaften Ablauf eines hier beschriebenen Verfahrens,
Fig. 2: einen beispielhaften Aufbau des hier beschriebenen Steuergeräts, und
Fig. 3: eine beispielhafte Darstellung eines Fahrzeugs mit dem hier beschriebenen Steuergerät.
Fig. 1 zeigt schematisch einen beispielhaften Ablauf eines hier beschriebenen Verfahrens. Das Verfahren dient zum Bereitstellen von Informationen 1, 2 über die Verlässlichkeit einer Parameterschätzung eines Parameters für den Betrieb eines Fahrzeugs 3. Die mit den Blöcken 110, 120 und 130 dargestellte Reihenfolge der Verfahrensschritte a), b) und c) stellt sich in der Regel bei einem regulären Betriebsablauf ein. Insbesondere können die Schritte a) und b) zumindest teilweise parallel oder sogar gleichzeitig durchgeführt werden. In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Ermitteln eines Integritätsbereichs 1 zu der Parameterschätzung, wobei der Integritätsbereich 1 den Bereich beschreibt, in dem ein geschätzter Parameter mit einer Mindestwahrscheinlichkeit liegt. In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Ermitteln eines Validitätsindikators 2, der die Validität des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs 1 beschreibt. In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Bereitstellen des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs 1 und des in Schritt b) ermittelten Validitätsindikators 2.
Fig. 2 zeigt schematisch einen beispielhaften Aufbau des hier beschriebenen Steuergeräts 8. Das Steuergerät 8 ist zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet. Das Steuergerät 8 umfasst beispielhaft ein Integritätsmodul 9 zur Ermittlung des Integritätsbereichs 1 (hier eines Protection- Levels) und ein ein Validitätsmodul 10 zur Ermittlung des Validitätsindikators 2. Die Module können dabei grundsätzlich als physische Komponenten des Steuergeräts 8 oder als Teile eines Computerprogramms implementiert sein.
Das Integritätsmodul 9 ist beispielhaft dazu eingerichtet, den Integritätsbereichs 1 in Abhängigkeit mindestens einer Konfidenzinformation 5 zu ermitteln. Die Konfidenzinformation 5 kann beispielsweise aus einer Kaimanfilterschätzung resultieren. In diesem Zusammehang kann die Konfidenzinformation 5 beispielsweise in Form einer bzw. aus einer Kovarianzmatrix bereitgestellt werden. Die Kaimanfilterschätzung kann auf Sensordaten von Fahrzeugsensoren basieren. Somit veranschaulicht die Fig. 2 auch ein Beispiel dafür, dass und ggf. wie der Integritätsbereich 1 in Schritt a) auf Basis einer statistischen Konfidenzinformation 5 über die Parameterschätzung ermittelt werden kann.
Das Validitätsmodul 10 ist beispielhaft dazu eingerichtet, den Validitätsindikator in Abhängigkeit von insbesondere fahrzeugseitigen Bedingungen bzw. Informationen und/oder fahrzeugexternen Bedingungen bzw. Informationen und/oder Informationen über den Integritätsbereich 1 zu ermitteln. Das Validitätsmodul 10 umfasst hierzu beispielhaft einen Kombinierer 11, mit dem verschiedene Informationen, wie etwa fahrzeugseitige Bedingungen bzw. Informationen und/oder fahrzeugexternen Bedingungen bzw. Informationen und/oder Informationen über den Integritätsbereich 1 zu dem Validitätsindikator 2 kombiniert oder (vor-)verarbeitet und anschließend die verarbeiteten eine Umgebungsinformation 6 und/oder mindestens eine Zustandsinformation 7 umfassen. Natürlich ist auch die Berücksichtigung weiterer Informationen möglich. Die Informationen können von Sensoren 12 (vgl. Fig. 3) und/oder dem Integritätsmodul 9 bereitgestellt werden.
Somit veranschaulicht die Fig. 2 auch ein Beispiel dafür, dass und ggf. wie der Validitätsindikator 2 unter Verwendung mindestens einer Umgebungsinformation 6 über die Umgebung um das Fahrzeug 3 ermittelt werden kann. Weiterhin veranschaulicht die Fig. 2 somit auch ein Beispiel dafür, dass und ggf. wie der Validitätsindikator 2 unter Verwendung mindestens einer Zustandsinformation 7 über den Zustand des Fahrzeugs 3 oder einer Komponente davon ermittelt werden kann. Zudem veranschaulicht die Fig. 2 somit auch ein Beispiel dafür, dass und ggf. wie der Validitätsindikator 2 unter Verwendung des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs 1 ermittelt werden kann.
Fig. 3 zeigt schematisch eine beispielhafte Darstellung eines Fahrzeugs 3 mit dem hier beschriebenen Steuergerät 8. Das Fahrzeug 3 umfasst weiterhin beispielhaft mehrere Sensoren 12, die dem Steuergerät 8 Daten bzw.
Informationen bereitstellen können. Bei den Informationen kann es sich beispielsweise um Umgebungsinformationen 6 über das Umfeld um das Fahrzeug 3 und/oder Zustandsinformationen 7 über den Zustand des Fahrzeugs 3 handeln. Somit veranschaulicht die Fig. 3 auch ein Beispiel dafür, dass und ggf. wie das Ermitteln des Integritätsbereichs 1 gemäß Schritt a) und/oder das Ermitteln des Validitätsindikators 2 gemäß Schritt b) auf Basis von Sensordaten 4 mindestens eines Sensors 12 des Fahrzeugs 3 erfolgen kann. Insbesondere kann der Validitätsindikator 2 als ein Wert aus einer vorbestimmten Menge an Werten bereitgestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Bereitstellen von Informationen (1, 2) über die Verlässlichkeit einer Parameterschätzung eines Parameters für den Betrieb eines Fahrzeugs (3), umfassend zumindest folgende Schritte: a) Ermitteln eines Integritätsbereichs (1) zu der Parameterschätzung, wobei der Integritätsbereich (1) den Bereich beschreibt, in dem ein geschätzter Parameter mit einer Mindestwahrscheinlichkeit liegt, b) Ermitteln eines Validitätsindikators (2), der die Validität des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs (1) beschreibt, c) Bereitstellen des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs (1) und des in Schritt b) ermittelten Validitätsindikators (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln des Integritätsbereichs (1) gemäß Schritt a) und/oder das Ermitteln des Validitätsindikators (2) gemäß Schritt b) auf Basis von Sensordaten (4) mindestens eines Sensors (12) des Fahrzeugs (3) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Integritätsbereich (1) in Schritt a) auf Basis einer statistischen Konfidenzinformation (5) über die Parameterschätzung ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Validitätsindikator (2) unter Verwendung mindestens einer Umgebungsinformation (6) über die Umgebung um das Fahrzeug (3) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Validitätsindikator (2) unter Verwendung mindestens einer Zustandsinformation (7) über den Zustand des Fahrzeugs (3) oder einer Komponente davon ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Validitätsindikator (2) unter Verwendung des in Schritt a) ermittelten Integritätsbereichs (1) ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Validitätsindikator (2) als ein Wert aus einer vorbestimmten Menge an Werten bereitgestellt wird.
8. Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 7.
9. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
10. Steuergerät (8) für ein Fahrzeug (3), wobei das Steuergerät (8) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
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