DE102004001909A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von Sensordaten - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verarbeitung von Sensordaten (11) mit den Verfahrensschritten bereit: Bereitstellen von Sensordaten (11) durch mindestens zwei Sensoren (10); Analysieren der bereitgestellten Sensordaten (11) zum Detektieren eines Ausfalls eines defekten Sensors (10'); und Generieren von Ersatzdaten (14), welche Sensordaten (11') eines ausgefallenen Sensors (10') bei Auftreten eines vorbestimmten Zustands nachbilden, wenn eine Sensorausfall detektiert wird. Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Sensordaten (11) bereit.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Sensordaten, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung digitaler Abstandssensordaten eines Fahrzeugfahrregelsystems.
  • Sensorsysteme zur Abstandserfassung in Fahrzeugen weisen in der Regel mehrere gleichartige, insbesondere identische, Sensoren auf, deren Informationen in einem Steuergerät verarbeitet und von diesem an weitere Einrichtungen, wie beispielsweise das Bremssystem, weitergegeben werden.
  • Aus der Deutschen Patentschrift DE 199 39 817 C2 ist ein Verfahren zur Durchführung eines automatischen Bremsvorgangs in einem Fahrzeug bekannt. Bei diesem Verfahren wird über einen Sensor eine Zustandsgröße zur Beschreibung von Fahrerreaktionen und/oder Ereignissen außerhalb des Fahrzeuges erfasst, mit einem Referenzwert verglichen und bei Überschreitung des Referenzwertes selbsttätig ein höherer als der Bremspedalstellung entsprechender Bremsdruck erzeugt. Problematisch dabei ist, dass bauartbedingte Signalverfälschungen der Sensoren oder falsche Signale als Folge von Sensorfehlern bzw. Sensorausfällen zu einer verfrühten oder verspäteten oder zu gar keiner Auslösung eines solchen Bremsassistenten führen können.
  • Aus der Deutschen Patentschrift DE 197 49 296 C1 ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Auslöseschwellwertes für einen automatischen Bremsvorgang bekannt. Bei einem automatischen Bremsvorgang wird entsprechend ein Auslöseschwellwert herabgesetzt, wenn festgestellt wird, dass der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einen Grenzwert unterschreitet. Problematisch bei diesem Verfahren ist die Gewährleistung eines zuverlässigen Abstandswertes zu einem Hindernis oder vorausfahrenden Fahrzeug, um entsprechend diesen Auslöseschwellwert herabsetzen zu können.
  • In der Deutschen Patentanmeldung DE 42 08 012 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges beschrieben, welches mit einem Fahrgeschwindigkeitsregler und einer diesem übergeordneten Abstandsregelung und mit einer Kurvenerkennungseinrichtung ausgestattet ist. Dabei wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch den Fahrgeschwindigkeitsregler auf einer von einem Fahrzeugführer vorwählbaren Geschwindigkeit gehalten, wenn sich kein Fahrzeug innerhalb eines vorgegebenen Abstandes vor dem Fahrzeug bewegt. Andernfalls wird die Geschwindigkeit durch die Abstandsregelung entsprechend dem Abstand des Fahrzeugs zu einem vor diesem befindlichen Fahrzeug gesteuert. Auch bei diesem Verfahren ist es unerlässlich, einen präzisen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug gegebenenfalls auch bei einem Sensorausfall zu kennen.
    •
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auch bei einem Ausfall von Sensorwerten eines Sensors bei Auftreten eines vorbestimmten Zustands einen sicheren Betrieb einer Vorrichtung zum Verarbeiten von Sensordaten aufrecht zu halten.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Verarbeitung von Sensordaten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Sensordaten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
  • Demgemäß ist vorgesehen:
    • – Ein Verfahren zur Verarbeitung von Sensordaten mit den Verfahrensschritten: Bereitstellen von Sensordaten durch mindestens zwei Sensoren; Analysieren der bereitgestellten Sensordaten zum Detektieren eines Ausfall eines Sensors oder einer Sensoranbindung; und Generieren von Ersatzdaten, welche Sensordaten eines ausgefallenen Sensors bei Auftreten eines vorbestimmten Zustands nachbilden, wenn ein Ausfall eines Sensors oder einer Sensoranbindung detektiert wird. (Patentanspruch 1)
    • – Eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Sensordaten, mit: mindestens zwei Sensoren zum Bereitstellen von Sensordaten; einer Steuereinrichtung zum Analysieren der bereitgestellten Sensordaten und zum Detektieren eines Ausfall eines defekten Sensors; und einer Datenerzeugungseinrichtung zum Generieren von Ersatzdaten bei einem detektierten Sensorausfall, welche Sensordaten eines ausgefallenen Sensors bei Auftreten eines vorbestimmten Zustands nachbildet. (Patentanspruch 8)
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht im Wesentlichen darin, Ersatzdaten bei einem Sensorausfall zu generieren, so dass ein Steuergerät eine sichere Datenverar beitung durchführen kann, wobei die Generierung der Ersatzdaten auf Basis eines vorbestimmten Zustands, insbesondere eines gegenwärtigen Fahrzustandes, wie beispielsweise einem Bremsmanöver, erfolgt.
  • Von Vorteil dabei ist, dass auch bei einer Fehlfunktion einzelner Sensoren des Sensorsystems im Gegensatz zu einem im Stand der Technik gängigen Abschalten des Systems keine sofortige und unbedingte Abschaltung des Systems erforderlich ist. Das Sensorsystem, welches beispielsweise zur Abstandsdetektion zu einem vorausfahrenden Fahrzeug eingesetzt wird, kann in einem vorbestimmten kritischen Zustand, wie beispielsweise einer Vollbremsung, trotz Sensorausfalls die bereits ablaufende Bremsbetätigung zu Ende führen. Daraufhin kann das Sensorsystem in einem unkritischen Zustand, z.B. im Stillstand des Fahrzeugs, deaktiviert werden und einen Warnhinweis an eine Bedienperson, vorzugsweise den Fahrer eines Fahrzeugs, abgeben. Darüber hinaus kann im Falle eines Sensorsystems eines Fahrzeugs die Bedienperson bzw. der Fahrer auf vorteilhafte Weise in einem Notlaufmodus mit eingeschränkter Funktionalität des Sensorsystems weiterfahren.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dient als vorbestimmter Zustand ein Fahrzustand bei einem Fahrmanöver eines Kraftfahrzeugs.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung bilden die generierten Ersatzdaten ein imaginäres Sensorziel und/oder Hindernis oder einen Abstand dazu nach.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das imaginäre Sensorziel und/oder Hindernis oder ein Abstand dazu abhängig von einem gegenwärtigen Fahrzustand zyklisch neu berechnet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung liegt als gegenwärtiger Fahrzustand ein Bremsmanöver bei einem abstandsgeregelten Fahrbetrieb vor, bei welchem die Ersatzdaten bei einem entsprechenden Sensorausfall durch Interpolation von Abstandswerten auf Basis einer abgeschätzten Relativgeschwindigkeit zu einem Sensorziel und/oder Hindernis generiert werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird die Relativgeschwindigkeit zu einem Sensorziel oder Hindernis als im Wesentlichen konstant abgeschätzt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ergeht bei einem entsprechenden Sensorausfall ein Warnhinweis an einen Bediener, insbesondere einen Fahrer.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Sensoren durch akustische und/oder optische und/oder radarbasierte Abstandssensoren, vorzugsweise Ultraschall- und/oder Lidar- und/oder Radarsensoren, gebildet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist ein Datenbus, insbesondere ein CAN-Bus, zur Übermittlung der Sensordaten an die Steuereinrichtung vorgesehen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Datenerzeugungseinrichtung in der Steuereinrichtung integriert.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Vorrichtung in einer Abstands-/Geschwindigkeitsregeleinrichtung oder in einer Einparkhilfeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigt dabei:
  • 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Sensordatenverarbeitungseinrichtung zur Erläuterung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 ist eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen 10, vorzugsweise Sensoren zur Abstandsdetektion, wie beispielsweise Ultraschall- und/oder Lidar-, d.h. Laserscanner-basierte Sensoren, und/oder Radarsensoren, dargestellt. Diese Sensoreinrichtungen 10 sind vorzugsweise zur Fahrzeugumfelddetektion an der Peripherie eines Fahrzeugs, insbesondere mit einem Detektionsbereich in Fahrtrichtung, bereitgestellt. Sensordaten 11 werden vorzugsweise über einen Datenbus 100, insbesondere einen CAN-Bus, an eine Steuereinrichtung 12 weitergeleitet. Die Steuereinrichtung 12, insbesondere ein Steuergerät, dient der Verarbeitung der Sensordaten 11. Neben den Sensordaten 11 werden dem Steuergerät 12, vorzugsweise über den Datenbus 100, weitere Daten zugeführt, welche über die Aktivierung von bestimmten Systemfunktionen sowie über Fahrzeugzustände bzw. gegenwärtige Fahrzustände und/oder Fahrmanöver Aufschluss geben.
  • Ist ein defekter Sensor 10' oder ein Sensor mit einer defekten Anbindung an den Datenbus 100 in dem Sensorsystem vorhanden und ein vorbestimmter Zustand, insbesondere ein automatisches Bremsmanöver bei einem aktivierten Abstands-/Geschwindigkeitsregelsystem oder alternativ eine aktivierte Einparkhilfe, gegeben, so analysiert die Steuereinrichtung 12 die Sensordaten auch auf einen entsprechenden Ausfall einer Sensorfunktion hin. Liegt in der Steuereinrichtung 12 eine ent sprechende Fehlermeldung über einen Totalausfall eines Sensors 10' oder über eine eingeschränkte Funktionalität des Sensors 10' oder eine fehlende Anbindung des Sensors 10' an den Datenbus 100 vor, und liegt darüber hinaus vorzugsweise ein entsprechender vorbestimmter Zustand, beispielsweise eines oben genannten Bremsmanövers, vor, so werden in einer Datenerzeugungseinrichtung 13, welche vorzugsweise in der Steuereinrichtung 12 integriert ist, nachgebildete Sensordaten 14 generiert, welche die fehlenden bzw. mangelbehafteten Sensordaten 11' der Senuoreinrichtung 10' in der Steuereinrichtung 12 ersetzen.
  • Diese Ersatzdaten 14 werden vorzugsweise entsprechend dem gegenwärtigen Fahrmanöver, beispielsweise durch eine Abstandsinterpolation, ausgehend vom vor dem Sensorausfall zuletzt gemessenen Abstand unter Annahme einer im Wesentlichen konstanten Relativgeschwindigkeit zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem vorausliegenden Hindernis und/oder Sensorziel berechnet bzw. erzeugt. Die Ersatzdaten 14 werden von der Steuereinrichtung 12 derart verarbeitet, als ob sie von dem defekten Sensor 10' direkt generiert würden. Durch die Erkennung der Fehlfunktion in der Steuereinrichtung 12 bietet sich diese Möglichkeit einer nachträglichen Ersatzdatenerzeugung oder auch Datenmanipulation.
  • Ist somit ein vorbestimmter Zustand gegeben, d.h. z.B. ein Abstands-/Geschwindigkeitsregelsystem aktiviert, und fällt gleichzeitig eine Sensorfunktion, z.B. durch einen defekten Sensor 10', aus, wird daraufhin mit Hilfe der Datenerzeugungseinrichtung 13 ein imaginäres Sensorziel generiert, welches der Steuereinrichtung 12 zur Verarbeitung der Sensordaten 11 eingespielt wird. Dieses imaginäre Sensorziel wird abhängig von der gegenwärtigen Fahrsituation, d.h. dem vorbestimmten Zustand, zyklisch neu berechnet.
  • Fällt beispielsweise im Verlauf eines starken Bremsmanövers ein Abstandssensor 10' aus, so wird in der Datenerzeugungseinrichtung 13 als Ersatz dieses ausgefallenen Sensors 10' für die Steuereinrichtung 12 ein Sensorziel generiert. Dadurch wird die Steuereinrichtung 12 veranlasst, mit diesem imaginären Sensorziel weiterhin ein Bremsobjekt zu berechnen, so dass das Bremsmanöver weitergeführt und sicher beendet werden kann. Der durch den Sensorausfall gegebene Sensorzielverlust wird somit für die Zeit des Bremsmanövers kompensiert.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. So ist neben dem Einsatz in einem Abstands-/Geschwindigkeitsregelsystem eines Kraftfahrzeugs auch der Einsatz in einem Einparkhilfesystem denkbar. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Kraftfahrzeugsektor beschränkt, sondern kann beispielsweise auch beim Betrieb von autarken Transportrobotern eingesetzt werden.
    •

Claims (12)

  1. Verfahren zur Verarbeitung von Sensordaten (11) mit den Verfahrensschritten: Bereitstellen von Sensordaten (11) durch mindestens zwei Sensoren (10); Analysieren der bereitgestellten Sensordaten (11) zum Detektieren eines Ausfall eines Sensors (10') oder einer Sensoranbindung; und Generieren von Ersatzdaten (14), welche Sensordaten (11') eines ausgefallenen Sensors (10') bei Auftreten eines vorbestimmten Zustands nachbilden, wenn ein Ausfall eines Sensors (10) oder einer Sensoranbindung detektiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als vorbestimmter Zustand ein Fahrzustand bei einem Fahrmanöver eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die generierten Ersatzdaten (14) ein imaginäres Sen sorziel und/oder Hindernis oder einen Abstand dazu nachbilden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das imaginäre Sensorziel und/oder Hindernis oder ein Abstand dazu abhängig von einem gegenwärtigen Fahrzustand zyklisch neu berechnet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als gegenwärtiger Fahrzustand ein Bremsmanöver bei einem abstandsgeregelten Fahrbetrieb verwendet wird, bei welchem die Ersatzdaten (14) im Falle eines entsprechenden Sensorausfalls durch Interpolation von Abstandswerten auf Basis einer abgeschätzten Relativgeschwindigkeit zu einem Sensorziel und/oder Hindernis generiert werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit zu einem Sensorziel oder Hindernis als im Wesentlichen konstant abgeschätzt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem entsprechenden Sensorausfall ein Warnhinweis an einen Bediener, insbesondere einen Fahrer, ausgegeben wird.
  8. Vorrichtung zur Verarbeitung von Sensordaten (11), insbesondere zum Ausführen des Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mit: mindestens zwei Sensoren (10) zum Bereitstellen von Sensordaten (11); einer Steuereinrichtung (12) zum Analysieren der bereitgestellten Sensordaten (11) und zum Detektieren eines Ausfall eines defekten Sensors (10'); und einer Datenerzeugungseinrichtung (13) zum Generieren von Ersatzdaten (14) bei einem detektierten Sensorausfall, welche Sensordaten (11') eines ausgefallenen Sensors (10') bei Auftreten eines vorbestimmten Zustands nachbildet.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (10) als akustische und/oder optische und/oder radarbasierte Abstandssensoren, vorzugsweise Ultraschall- und/oder Lidar- und/oder Radarsensoren, ausgebildet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenbus (100), insbesondere ein CAN-Bus, zur Übermittlung der Sensordaten (11) an die Steuereinrichtung (12) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenerzeugungseinrichtung (13) Bestandteil der Steuereinrichtung (14) ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in einer Abstands-/Geschwindigkeitsregeleinrichtung oder in einer Einparkhilfeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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