DE102005008974A1 - Verfahren zum Schätzen von Objektkoordinaten - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen von Objektkoordinaten unter Verwendung eines Geschwindigkeitsmodells. Erfindungsgemäß wird ein Geschwindigkeitsmodell zweiter Ordnung verwendet, für welches eine Fahrzeuggeschwindigkeit (v¶Fahrzeug¶) und eine Fahrzeugbeschleunigung (a¶Fahrzeug¶) ermittelt werden.

Description

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

Claims (9)

  1. Verfahren zum Schätzen von Objektkoordinaten unter Verwendung eines Geschwindigkeitsmodells, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geschwindigkeitsmodell zweiter Ordnung verwendet wird, für welches eine Fahrzeuggeschwindigkeit (vFahrzeug) und eine Fahrzeugbeschleunigung (aFahrzeug) ermittelt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit (vFahrzeug) von einem Fahrzeugbussystem zur Verfügung gestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbeschleunigung (aFahrzeug) aus der Fahrzeuggeschwindigkeit (vFahrzeug) geschätzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugbeschleunigung (aFahrzeug) durch einen Beschleunigungssensor gemessen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Beschleunigungssensor gemessene Fahrzeugbeschleunigung (aFahrzeug) über den Fahrzeugbus ausgelesen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativgeschwindigkeit (vrel) des Geschwindigkeitsmodells zweiter Ordnung in die Einzelkomponenten Fahrzeuggeschwindigkeit (vFahrzeug) und Objektgeschwindigkeit (vObj) zerlegt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbeschleunigung des Geschwindigkeitsmodells zweiter Ordnung in die Einzelkomponenten Fahrzeugbeschleunigung (aFahrzeug) und Objektbeschleunigung zerlegt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für das Geschwindigkeitsmodell der Zusammenhang S(t) ≈ vrel·t + 0,5· aFahrzeug·t2 ≈ (vobj – vFahrzeug)·t + 0,5·(vFahrzeug/Δt)·t2 verwendet wird, wobei vrel die Relativgeschwindigkeit, aFahrzeug die Fahrzeugbeschleunigung, vobj die Objektgeschwindigkeit und vFahrzeug die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert.
  9. Fußgängerschutzsystem, welches zum Schätzen von Objektkoordinaten das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet.
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