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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren für die Umfelderfassung
mit einer Lidarsensorik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter
Umfeld soll in diesem Zusammenhang insbesondere das Umfeld eines
Fahrzeugs verstanden werden, das mit einer Lidarsensorik ausgerüstet
ist. Unter Lidarsensorik soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung
die Sensoreinrichtung eines Fahrerassistenzsystems verstanden werden,
die mindestens einen Lidarsensor umfasst (LIDAR = Light Detecting
And Ranging). Insbesondere ist der Lidarsensor ein so genannter
Laserscanner, mit dem das Umfeld punktweise abgetastet wird und
aus der zurück gestreuten Strahlung die Position und die
Entfernung von Objekten in dem Umfeld bestimmt werden können.
Die Funktionsweise eines Lidarsensors ist abhängig von
den herrschenden Witterungsbedingungen. So wirken sich Nebel, Regen,
Schneeflocken und/oder aufspritzender Gischt mehr oder weniger stark
auf die Ausbreitung des Laserlichts und damit auch auf die Rückstreuung
des ausgesandten Lichtimpulses aus. Weiterhin können nasse
oder matschige Oberflächen infolge ihrer geänderten
Absorptions- und Reflexionseigenschaften die Detektionsleistung
eingesetzter Sensoren nachteilig beeinflussen. Aus der Rückstreuintensität
ausgesandter Lichtimpulse wird zwischen unterschiedlichen Objekten,
wie beispielsweise einem aufrecht stehenden Körper oder
der Oberfläche einer Straße, unterschieden. Witterungseinflüsse,
wie beispielsweise Regen, werden durch das relative Verhalten zwischen
benachbarten Messwerten (z. B. bei einem Laserscanner) sowie einem
zeitlichen Tracking von Objekten von Objekten isoliert und geglättet.
Zum Beispiel werden plötzlich auftretende Objekte, die
sehr klein sind und zudem sehr nahe an einem Fahrzeug liegen, als
Regentropfen interpretiert. Als grundlegendes Detektionsprinzip
für eine Unterscheidung zwischen Objekten und Witterungseinflüssen
wird für eine Klassifikation die Änderung der
Signalintensität über der Zeit herangezogen.
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Aus
US 5 592 157 A sind
eine Einrichtung und ein Verfahren für die Bestimmung der
relativen Sichtbarkeit bekannt. Die Einrichtung umfasst einen Entfernungsmesser
und einen in Abstand davon angeordneten Reflektor. Bei idealen Ausbreitungsbedingungen
wird eine Messung durchgeführt und in einer Speichereinrichtung
als Referenzwert gespeichert. Spätere Messungen werden
mit dem gespeicherten Referenzwert verglichen, um Rückschlüsse auf
die aktuellen Sichtverhältnisse zu ziehen. Bei schlechten
Sichtbedingungen kann ein Warnsignal ausgegeben werden.
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Aus
US 5 489 982 A ist
ein Verfahren für die Bestimmung der Sichtweite bekannt.
Dazu wird die zurückgestreute Strahlung eines Lichtsignals
erfasst und mit einer spezifischen Kurve verglichen. Der eventuell
störende Effekt eines sich in Strahlausbreitungsrichtung
befindlichen Hindernisses wird kompensiert.
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Aus
US 52066798 A ist
eine Lidareinrichtung für die Messung atmosphärischer
Störungen bekannt, die einen Sender für linear
polarisierte Strahlung umfasst. Eine Empfangseinrichtung ist für
den Empfang von Streustrahlung mit zwei Polarisationsrichtungen
aus dem Bereich des Sendekonus ausgelegt. Weiterhin erfasst die
Empfangseinrichtung Streustrahlung aus einem außerhalb
des Sendekonus liegenden Raumwinkelbereich. Durch Auswertung der
gestreuten Strahlung können Objekte in dem Ausbreitungsbereich
und atmosphärische Störungen, wie beispielsweise
Nebel, Regen, Schnee erfasst werden.
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Aus
GB 1150502 A ist
ein Messsystem für die Messung der Sichtweite bekannt.
Bei diesem Messsystem wird Laserimpuls ausgesandt. Der an der Atmosphäre
reflektierte Laserimpuls wird empfangen und ausgewertet. Insbesondere
werden ausgewertet, das Maximum des reflektierten Impulses, die
Breite des reflektierten Impulses und die Gestalt der abfallenden
Flanke des reflektierten Impulses.
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Nicht
bekannt sind Verfahren, die lediglich aufgrund einer Änderung
der Intensität auf das Vorhandensein eines Objekts schließen,
sowie Verfahren, die interne Schwellwerte auf Basis verfügbarer Umfeldinformationen
(wie zum Beispiel statische Objekte und/oder aktuelle Witterungsbedingungen)
anpassen. Ebenso gibt es bisher keine Verfahren, die Messungen mehrerer
Messstrahlen miteinander verrechnen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das
eine zuverlässige Umfelderfassung mit einer Lidarsensorik
auch unter schlechten Witterungsbedingungen ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 genannte Verfahren gelöst.
Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, dass durch die witterungsabhängige
Erfassung der Sichtweitenverhältnisse relevante Umfeldobjekte
auch noch bei schwierigen Sichtverhältnissen, wie insbesondere
Nebel, erkannt werden können. Weiterhin kann bei Störungen,
wie Gischt oder dergleichen, die Gefahr von Fehlmessungen erkannt
und durch eine Korrektur berücksichtigt werden. Zusätzlich
kann die aktuell vorliegende Sichtweite erkannt werden. Auch ist
die Erkennung der Art und Stärke von die Sicht beeinträchtigenden Niederschlägen
möglich. Diese Information kann vorteilhaft für
die Steuerung weiterer Bordsysteme eingesetzt werden. So können
auf der Videosensorik basierende Funktionen eines Fahrerassistenzsystems
in einen speziellen Modus, beispielsweise empfindlicher geschaltet
werden. Alternativ kann, bei besonders schlechten Sichtbedingungen,
die Videosensorik völlig abgeschaltet und ein entsprechender Hinweis
für den Fahrer ausgegeben werden. Weiterhin können
Nebelscheinwerfer automatisch ein- und ausgeschaltet und Wisch-Wasch-Anlagen
besonders fein geregelt werden. Durch modellbasiertes Vorabwissen über
das befahrene Umfeld und darin vorhandene Objekte können
aktuelle Messdaten der Lidarsensorik noch gezielter ausgewertet
werden. Dadurch kann die Detektionsgenauigkeit für unbekannte
Objekte vorteilhaft gesteigert werden. Über die gemeinsame
Steuerung mehrerer Abtaststrahlen und deren Konzentration auf ein
potentielles Zielobjekt können die Detektionsreichweite
und die Robustheit der Messungen gesteigert werden. Weitere Vorteile ergeben
sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der
Zeichnung.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnung
näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 die
von einem Objekt zurück gestreute Strahlung bei idealen
Witterungsbedingungen;
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2 die
von einem Objekt zurück gestreute Strahlung bei leichtem
Nebel;
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3 die
von einem Objekt zurück gestreute Strahlung bei dichtem
Nebel;
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4 die
von einem Objekt zurück gestreute Strahlung bei idealen
Witterungsbedingungen;
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5 die
von einem Objekt zurück gestreute Strahlung bei Gischt
und Absorption an einem Fahrzeug;
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6 die
von einem Objekt zurück gestreute Strahlung bei Gischt
und weiterer Ausbreitung;
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7 ein
als Zielobjekt detektiertes Fahrzeug und durch Sternsymbole angedeutete
Messstrahlen;
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8 ein
als Zielobjekt detektiertes, in Bewegung befindliches Fahrzeug und
durch Sternsymbole angedeutete Messstrahlen;
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9 eine
Seitenansicht auf einen Messstrahl und von diesem erfasste Ziele;
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10 das
aufgrund der in 8 dargestellten Verkehrssituation
zu erwartende Intensitätsbild der zurück gestreuten
Strahlung;
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11 das
Intensitätsbild bei Vorhandensein eines weiteren Objekts;
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12 eine
Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens;
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13 eine
Einrichtung mit Beleuchtung eines Ziels durch mehrere Abtaststrahlen;
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14 ein
Diagramm mit Darstellung der reflektierten Intensität als
Funktion der Entfernung;
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15 das
in 14 dargestellte Diagramm mit zusätzlichen
Schwellwerten;
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16 ein
Diagramm mit einem erhöhten Schwellwert;
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17 ein
Diagramm mit einem abgesenkten Schwellwert;
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18 ein
Diagramm mit drei in unterschiedlichen Entfernungen detektierten
Objekten.
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Die
in 1 dargestellte Kurve (Intensitätskurve)
zeigt den Intensitätsverlauf der an einem Objekt in dem
Umfeld eines Egofahrzeugs zurück gestreuten Strahlung bei
idealen Witterungsbedingungen. Angenommen ist, dass das Fahrzeug
mit einer Lidarsensorik ausgestattet ist, die mindestens einen Lichtsender
und mindestens einen Lichtempfänger umfasst. Der Lichtsender
(Laser) emittiert Strahlung, die auf das genannte Objekt trifft,
von diesem Objekt reflektiert wird und von dem Lichtempfänger
der Lidarsensorik erfasst wird. In der in 1 abgebildeten Kurve
ist die Intensität IR der zurückgestreuten Strahlung
als Funktion der Entfernung D dargestellt. Bei den hier unterstellten
idealen Ausbreitungsbedingungen für die Strahlung wird
die reflektierte Strahlung in Form des in 1 dargestellten
kurzen Pulses zurückgeworfen, der beispielsweise bei einem beliebig
wählbaren Amplitudenwert, beispielsweise bei der Hälfte
des Maximalwerts, die Breite B habe. Dieser Wert B kann zweckmäßig
als Referenzwert für die Feststellung von Änderungen
der Impulsform benutzt werden, um beispielsweise wittererungsbedingte
Einflüsse zu erfassen. Aus dem dargestellten Kurvenverlauf
kann geschlossen werden, dass sich in der Entfernung D1 von dem
Lidarsensor ein die Strahlung reflektierendes Objekt befindet.
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Die
Darstellung in 2 gibt die Situation bei verschlechterten
Sichtbedingungen, etwa bei leichtem Nebel, wieder. Hier erreicht
den Lichtempfänger der Lidarsensorik von Anfang an, bzw.
schon von geringer Entfernung von der Sendestelle beginnend, eine
gewisse Menge an Streustrahlung. Das in einer bestimmten Entfernung
D1 befindliche Objekt kann immer noch einigermaßen sicher
durch die vergleichsweise höhere Amplitude der Streustrahlung erkannt
werden, die von dem in der Entfernung D1 befindlichen Objekt reflektiert
worden ist. Die dargestellte Kurve kann dadurch erfasst und ausgewertet werden,
dass die Intensität IR der zurückgestreuten Strahlung
eines Abtaststrahls als Funktion der Entfernung erfasst wird, und
dass weiterhin ein Schwellwert für die Amplitude der Intensitätskurve
vorgegeben wird. Beispielsweise wird ein Schwellwert IR1 vorgegeben,
wie in 2 dargestellt. Wenn nun entlang eines Abtaststrahls
die zurückgestreute Intensität IR als Funktion
der Entfernung D von dem Sendeort erfasst wird, zeigt sich, dass
der vorgegebene Grenzwert IR1 über einen größeren
Entfernungsbereich überschritten wird, wobei der betrachtete
Entfernungsbereich bereits an der Sendestelle beginnt. Dieser Entfernungsbereich
ist zudem größer als die in 1 dargestellte
Breite B. Aus diesem Messergebnis lässt sich ableiten,
dass eine atmosphärische Störung vorliegt, die
die Ausbreitung des Abtaststrahls über einen längeren
Teil seines Ausbreitungswegs beeinflusst und insbesondere zu einer
erhöhten Rückstreuung aus allen Entfernungsbereichen führt.
Bei der die Sichtweite beeinträchtigenden atmosphärischen
Störung kann es sich beispielsweise um Dunst, leichten
Nebel, Schnee, Regen oder dergleichen handeln.
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3 zeigt
die Situation bei sehr schlechten Sichtbedingungen, beispielsweise
bei dichtem Nebel. Bei allen Messstrahlen ist hier schon aus geringer
Entfernung ein noch höherer Anteil an zurückgestreuter
Strahlung zu finden, der den vorgegebenen Schwellwert IR1 weit übersteigt.
Die Rückstreuung stammt auch aus einem Entfernungsbereich,
dessen Länge die oben erläuterte Breite B weit übersteigt. Aus
den Rückstreuwerten kann auf die Dichte des Nebels geschlossen
werden. Je dichter der Nebel ist, desto stärker ist die
Intensität der zurückgestreuten Strahlung. Die
Messwerte können vorteilhaft für eine entsprechende
Anpassung von Detektionsschwellen in der Lidarsensorik verwendet
werden. Dies wird weiter unten mit Bezug auf 14 bis 17 erläutert.
Die Position eines in der Entfernung D1 befindlichen Objekts kann
durch das plötzliche Absinken der Intensität der
zurückgestreuten Strahlung erkannt werden, die aus einer
Entfernung größer D1 empfangen wird.
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Anhand
der Darstellungen in 4, 5 und 6 wird
im Folgenden die Situation bei durch Gischt oder Ähnliches
verschlechterten Sichtbedingungen dargestellt. Gischt wird beispielsweise
durch Fahrzeuge erzeugt, die im Vorbeifahren auf der Fahrbahn vorhandenes
Wasser aufwirbeln und zerstäuben. Die Gischtwolke ist in
ihrer Ausdehnung begrenzt und umgibt im Wesentlichen das fahrende Fahrzeug.
Nach Passieren des Fahrzeugs sinken aufgewirbelte Wassertröpfchen
zurück auf den Boden und die zunächst an diesem
Ort erzeugte Gischtwolke löst sich demzufolge wieder auf.
Zum Vergleich zeigt 4 nochmals, wie schon 1,
den Intensitätsverlauf der an einem Objekt in dem Umfeld
des Fahrzeugs zurück gestreuten Strahlung bei idealen Witterungsbedingungen.
Die in 5 dargestellte Kurve entspricht einer Situation,
bei der der Abtaststrahl der Lidarsensorik sich zunächst
durch aufgewirbelte Gischt hindurch ausbreitet und dann auf ein Objekt
trifft, an dem er reflektiert wird. Die reflektierte Strahlungsintensität
steigt im Wesentlichen kontinuierlich bis zu einem Maximalwert bei
der Entfernung D1 an und fällt danach steil ab. Für
ein Entfernungsintervall DE-DA übersteigt die aus diesem
Entfernungsbereich zurückgestreute Intensität
einen vorgegebenen Schwellwert IR2. Dieses Entfernungsintervall
hat eine Breite B1, die größer ist als die in 4 dargestellte
Breite B. Daraus kann geschlossen werden, dass eine die Ausbreitung
und Rückstreuung des Abtaststrahls beeinflussende Störung sich über
einen längeren Bereich des Ausbreitungswegs des Abtaststrahls
erstreckt, jedoch lokal begrenzt ist. Die lokale Begrenzung lässt
sich auch noch dadurch verifizieren, dass im Nahbereich des Sendeorts
keine Störung feststellbar ist. Aus dem steilen Abfall
der reflektierten Intensität bei Entfernungen größer
als D1 kann wiederum auf die Anwesenheit eines reflektierenden Objekts
etwa in der Entfernung D1 geschlossen werden. Da die Störung
mit der Breite B1 in der 4 Nachbarschaft des in der Entfernung D1
befindlichen Objekts festgestellt wird, kann geschlossen werden,
dass es sich um eine durch das Objekt selbst verursachte Störung
handelt. Sofern sich das Störgebiet mit dem sich bewegenden Objekt
bewegt, kann diese Annahme noch verifiziert werden. Bei entsprechenden
Witterungsbedingungen, wie zum Beispiel Nässe auf der Fahrbahn, spricht
die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die Störung durch
eine Gischtwolke verursacht ist, die durch ein sich bewegendes Objekt
aufgewirbelt worden ist.
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Die
in 6 dargestellte Kurve entspricht einer Situation,
bei der der Abtaststrahl nur auf Gischt trifft. Die Kurve zeigt
nur ein vergleichsweise flaches Maximum, also eine höhere
Intensität der zurückgestreuten Strahlung über
einen größeren Entfernungsbereich DE-DA, der eine
Breite B2 aufweist, die die Breite B in 4 übersteigt.
Da keine stärkere Reflexion an einem im Gischt verborgenen
Objekt erfolgt, kann unterstellt werden, dass es sich um eine lokale Störung
handelt, die beispielsweise durch ein vorbei fahrendes Fahrzeug
verursacht worden ist.
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7 verdeutlicht
weiter die schon zuvor anhand der 5 und 6 beschriebene
Situation. Dargestellt ist die Heckansicht eines vor dem Egofahrzeug
fahrenden und von einer Gischtwolke 70 eingehüllten
Fahrzeugs 71. Durch die Sternsymbole sind Abtaststrahlen 72.1,72.2, 72.3, 72.4, 72.5, 72.6 des
Lidarsensors des Egofahrzeugs angedeutet, die auf die Gischtwolke 70 und/oder
das Fahrzeug 71 auftreffen und dort reflektiert werden.
Dabei ergeben die die Gischtwolke 70 und das Fahrzeug 71 treffenden
Abtaststrahlen 72.3 und 72.4 die in 5 dargestellte
Kurve. Die lediglich auf die Gischtwolke auftreffenden Abtaststrahlen 72.1, 72.2, 72.5 und 72.6 führen
zu der in 6 Kurve. Bei einem Lidarsensor mit
entsprechender Auflösung wird es immer Abtaststrahlen 72.3, 72.4 (im
Folgenden auch „Zentralstrahlen” genannt) geben,
die von Abtaststrahlen wie 72.1, 72.2, 72.5 und 72.6 (im
Folgenden auch „Randstrahlen” genannt) umrandet
sind. Bei der Auswertung der von den Abtaststrahlen ausgehenden
Reflexionen kann anhand der Kurven gemäß 5 und 6 festgestellt
werden, ob der Abtaststrahl an einem von Gischt umgebenen Objekt,
wie hier dem Fahrzeug 71 oder nur an einer Gischtwolke
reflektiert wird. Durch Kombination, insbesondere Subtraktion, der
Reflexionswerte der Abtaststrahlen 72.3, 72.4 und 72.12, 72.2, 72.5, 72.6 kann,
zumindest näherungsweise, die ideale Messkurve gemäß 4 abgeleitet
werden. Die Breite eines Objekts kann somit dadurch relativ genau
bestimmt werden, dass Abtaststrahlen knapp neben dem Objekt, die
also im Wesentlichen nur ein Gischtsignal enthalten, nicht zu der Objektbreite
hinzugerechnet werden. Als Erkennungsmöglichkeit dienen
ein Fehlen der abfallenden Flanke und/oder eine schwächere
Gesamtintensität und/oder eine flachere ansteigende Flanke
und/oder eine flachere abfallende Flanke. Um die Entfernung eines
Objekts möglichst genau bestimmen zu können, kann
zweckmäßig der Intensitätsverlauf von
als Randstrahl erkannter Strahlen von dem Intensitätsverlauf
der das Objekt treffenden und an diesem reflektierten Strahlen abgezogen
werden. In dem auf diese Weise korrigierten Signalverlauf können
sowohl die ansteigende Flanke als auch die abfallende Flanke als
auch der Maximalwert des Signals als korrigierter Entfernungswert
verwendet werden. Die Erkennung und Unterscheidung von Randstrahlen
und Zentralstrahlen kann vorteilhaft noch dadurch verbessert werden,
dass die reflektierte Intensität IR benachbarter Strahlen
daraufhin geprüft wird, ob sie auf einem Intervall einen
vorgegebenen Differenzwert oder einen vorgegebenen Prozentualwert über-
oder unterschreitet. Störungen, die nur in manchen Strahlen
auftreten, können vorteilhaft auch dadurch reduziert werden,
dass die Strahlintensitäten der reflektierten Strahlung
einzelner Strahlen durch logische Verknüpfungen miteinander
verbunden werden. Beispielsweise durch eine UND- oder eine ODER-Verknüpfung,
eine Multiplikation oder eine Addition. Auf diese Weise können
Störungen entweder ganz ausgeblendet oder zumindest derart
reduziert werden, dass die Erkennung eines Objekts nicht weiter
behindert wird. Bei Erfassung eines Objektws kann die vom Sensor
erfasste und weitergeleitete Datenmenge vorteilhaft dadurch reduziert
werden, dass zusätzlich zu der Objektentfernung die Breite
eines Objekts lediglich durch die Winkelangaben der Strahlen übermittelt
wird, die jeweils die linke und rechte Kante des Objekts berühren.
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Durch
die Beobachtung der zeitlichen Veränderung dieser Zentral-
und Randstrahlen kann dann auch vorteilhaft auf die Anwesenheit
eines sich bewegenden Objekts in dem Umfeld des Egofahrzeugs geschlossen
werden. Dies wird im Folgenden beispielhaft unter Bezug auf 8 erläutert. 8 zeigt wiederum
ein von einer Gischtwolke 70 eingehülltes Fahrzeug 71 in
Heckansicht, das sich zum Zeitpunkt t1 an der Position P1 und zum
Zeitpunkt t2 an der Position P2 befindet. Die Position P1 entspricht
dabei der in 7 dargestellten Position des
Fahrzeugs 71. In der Position P1 wird das Fahrzeug 71 von
den Zentralstrahlen 72.3, 72.4 erfasst, die entsprechend ein
an dem Fahrzeug 71 zurückgestreutes Signal liefern.
Dagegen tragen die Strahlen 72.1, 72.2
72.5, 72.6 und 72.7 nicht
zu dem durch das Objekt verursachten Streuanteil bei, da sie nicht
auf das Fahrzeug 71 auftreffen. Zum Zeitpunkt t2 befindet
sich das Fahrzeug 71 an der Position P2. Jetzt sind die Strahlen 72.5 und 72.6 Zentralstrahlen
in dem oben beschriebenen Sinn, da sie auf das Fahrzeug 71 an der
Position P2 auftreffen und von diesem reflektiert werden. Dagegen
sind jetzt die Strahlen 72.1, 72.2, 72.3, 72.4 und 72.7 Randstrahlen
in dem oben definierten Sinn, da sie nicht auf das Fahrzeug 71 auftreffen
und demzufolge nicht an diesem reflektiert werden. Durch die Beobachtung
der zeitabhängigen Änderungen der Reflexionsbeiträge
der einzelnen Abtaststrahlen kann somit festgestellt werden, dass
das Fahrzeug 71 sich von Position P1 auf Position P2 fortbewegt
hat.
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Sind
Einzelheiten des Umfelds, sowie die jeweilige Position und die Abmessungen
darin befindlicher Objekte bereits bekannt, dann kann eine noch präzisere
Messung bzw. verbesserte Erkennungsgenauigkeit durch Zugrundelegung
eines Umfeldmodells erreicht werden. Das Umfeldmodell kann beispielsweise
auf Daten digitaler Karten und/oder zu einem früheren Zeitpunkt
gewonnenen Messwerten einer Umfeldsensorik aufgebaut sein. Mit Hilfe
dieses Umfeldmodells kann an einer beliebigen Position eines Egofahrzeugs
in dem bekannten Umfeld eine aufgrund der dort vorhandenen Objekte
zu erwartende Reflexionskurve abgeleitet werden. Die erwartete Intensität
der rückgestreuten Strahlung könnte anhand von
Kartendaten (also als ortsfeste Information), aus Informationen
anderer Sensoren oder mit Hilfe von Informationen aus vorherigen
Sensormessungen berechnet werden. Eventuell hat man beispielsweise
in einer zuvor stattgefundenen Messung, die beispielsweise eine
Sekunde vorher stattgefunden hat, ein Objekt im Abstand von etwa
8 m mit einer bestimmten Geschwindigkeit bekannt. Dann könnte man
dieses zuvor erfasste Objekt bei einer späteren Messung,
die beispielsweise eine Sekunde später stattfindet, etwa
in einem Abstand von 7 m erwarten. Hieraus kann also eine Hypothese
oder Prognose erstellt werden. Im Idealfall würde das Fahrerassistenzsystem
melden, dass die Hypothese korrekt war. Es könnten aber
auch nur Korrekturen gemeldet werden, wie zum Beispiel, dass der
Abstand bei der zweiten Messung nicht 7 m, sondern 7,30 m beträgt. Das
führt zu einer Datenkompression. Man überträgt die Änderungen
zwischen aufeinander folgenden Messungen und begrenzt damit die
Datenmenge. Entsprechend kann nicht nur die Änderung zwischen zwei
Messungen; sondern auch die Änderung zwischen einer Prognose
und einer Messung übertragen werden. Dies wird im Folgenden
anhand der Darstellungen in 9, 10 und 11 erläutert.
In 9 ist mit Bezugsziffer 93 ein Egofahrzeug
bezeichnet, das ein Fahrerassistenzsystem mit einer Lidarsensorik
aufweist. Der hier breit gefächert dargestellte Abtaststrahl
des Lidarsystems trägt die Bezugsziffer 91. Mit 92 ist
ein bekanntes Objekt in dem bekannten Umfeld bezeichnet. Beispielsweise
kann es sich um eine Wegbegrenzung oder dergleichen handeln. Mit 90 ist
ein von dem Abtaststrahl 91 der Lidarsensorik des Egofahrzeugs 93 erfasstes
Fremdfahrzeug bezeichnet. Aufgrund der in 9 dargestellten
Situation ergibt sich der in 10 dargestellte
Verlauf der Intensität IR der reflektierten Strahlung der
Abtaststrahlen. Aufgrund des herangezogenen Umfeldmodells ist mit
einem Reflexionsmaximum M82 in der Entfernung D1 zu rechnen, das
von dem bekannten Objekt 92 herrührt. Ein zweites
Maximum M90.1 stammt von der Reflexion des Abtaststrahls 91 an
der Front 90.1 des Fahrzeugs 90. Ein drittes Maximum
M90.2 stammt von einer Reflexion des Abtaststrahls 91 an
der Windschutzscheibe 90.2 des Fahrzeugs 90. Treten
stärkere Abweichungen zwischen den auf Grundlage des Umfeldmodells
erwarteten Reflexionswerten und den aktuellen Messwerten auf, so
kann direkt auf ein weiteres, aus dem Umfeldmodell nicht bekanntes
Objekt geschlossen werden. Eine derartige Situation ist anhand der
in 11 dargestellten Kurve verdeutlicht. Eine Reflexion
mit dem Maximum M100 stammt von einem neu detektierten Objekt in
der Entfernung D0, das in dem Umfeldmodell noch nicht berücksichtigt
ist. Vorteilhaft bei der Zugrundelegung eines Umfeldmodells ist,
dass bei der Verarbeitung der Messwerte nur ggf. auftretende Änderungen
zu dem aufgrund des Umfeldmodells erwarteten Verlauf berücksichtigt
werden müssen. In 11 sind
4 Peaks oder Maxima zu erkennen. Es müssen jedoch lediglich
noch die Signalwerte für das neu aufgetretene Objekt mit
dem Maximum M100 übertragen und verarbeitet werden. Für
die weiteren aus dem Umfeldmodell bekannten Objekte reicht ein einziges
Bit für die weitere Verarbeitung aus, das angibt, ob diese
Objekte an dem erwarteten Ort vorhanden sind oder nicht.
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Es
gibt mehrere Möglichkeiten der Ausgestaltung. Denkbar ist
zum Beispiel, dass ein Steuergerät in dem Egofahrzeug der
Lidarsensorik eine Beschreibung des Umfelds übermittelt,
die Daten von Objekten, wie Position, Richtung, Geschwindigkeit umfasst.
Weiterhin können durch andere Sensoren erfasste Witterungsbedingungen
bereitgestellt werden. Die Lidarsensorik kann dann daraus für
jeden Abtaststrahl die zu erwartende Intensitätsverteilung ermitteln.
Da das erwähnte Steuergerät die identische Vorhersage
umsetzen kann, müssen nur noch die von der Lidarsensorik
gemessenen Abweichungen über eine die Lidarsensorik mit
dem Steuergerät verbindende Datenleitung übertragen
werden. Dadurch kann vorteilhaft auch ein einfacher, nur einzielfähiger
Sensor in einer Situation mit mehreren zu erfassenden Objekten eingesetzt
werden. Dies wird noch weiter unten unter Bezug auf 18 erläutert.
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Die
aus dem Umfeldmodell ableitbaren Informationen über das
Umfeld und dort anzutreffende Objekte können vorteilhaft
auch zu einer Reichweitensteigerung eingesetzt werden. Hierzu werden,
wie in 12 dargestellt, mehrere Abtaststrahlen 121a, 122a, 123a von
verschiedenen, möglichst weit voneinander entfernt angeordneten
Sendeorten 121, 122, 123 auf ein Objekt 120 gerichtet,
dessen Position aus dem Umfeldmodell bekannt ist. Alternativ kann,
bei Ausstattung eines Fahrzeugs mit entsprechenden zusätzlichen
Sensoren, wie beispielsweise einem Videosystem, einem Radarsystem
und/oder einem C2X-System, die Position eines relevanten Objekts
auch durch diese Systeme erfasst werden. Die Abtaststrahlen der
Lidarsensorik können dann vorteilhaft auf das von einem
anderen Sensorsystem bereits erkannte Ziel konzentriert werden.
Dadurch addieren sich die Sendeleistungen der verschiedenen Abtaststrahlen
im Fernbereich. Und es kann somit auch bei schlechten Witterungsbedingungen
mit einem hinreichend starken Echo von dem entfernten Objekt 120 gerechnet
werden, das somit besser von einer an mindestens einem der Sendeorte 121, 122, 123 vorhanden
Empfangseinrichtung einer Lidarsensorik erfassbar ist. Dabei ist
es wichtig, dass bei Verwendung nur eines einzigen Empfängers
die Strahlimpulse möglichst gleichzeitig an dem Objekt
antreffen. Im Nahbereich laufen die Abtaststrahlen dagegen getrennt.
Dadurch können die Grenzwerte für die Augensicherheit
eingehalten werden.
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12 verdeutlicht
eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Die Einrichtung umfasst eine in einem Fahrzeug 110 angeordnete
Lidarsensorik 111. Die Lidarsensorik 111 erzeugt
Abtaststrahlen 111A, mit denen das Umfeld des Fahrzeugs 110 abgetastet
wird. An einem Objekt 112 in dem Umfeld des Fahrzeugs 110 werden
die Abtaststrahlen 111A reflektiert. Reflektierte Abtaststrahlen 111A werden
von der Lasersensorik erfasst und ausgewertet. Aus der reflektierten
Intensität und der Laufzeit können Position und
Abstand eines Objekts 112 bestimmt werden.
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Im
Folgenden wird, unter Bezug auf die Darstellungen in 14 bis 17,
die Anpassung von Detektionsschwellen erläutert. 14 zeigt
beispielsweise den Verlauf der reflektierten Intensität
IR als Funktion der Entfernung D, wie er von einem Sensor erfasst
wird. Durch eine zweckmäßige Verarbeitung der
Sensorsignale, die bereits sensorintern oder in einer dem Sensor
zugeordneten Schaltungsanordnung erfolgen kann, wird der Datenfluss
reduziert, so dass nur eine reduzierte Information für
eine Weiterverarbeitung bereitgestellt wird. Typischerweise kann dies
durch einen Schwellenvergleich und/oder durch eine Maximumsuche
erfolgen. Wie aus 15 ersichtlich ist, wird, bei
Festlegung eines Schwellwerts S15, dieser Schwellwert in den Entfernungen
DA, DB, DC überschritten. Beispielsweise bei einer witterungsbedingten
Störung durch Nebel erwartet man eine im Wesentlichen von
der Entfernung unabhängige hohe Rückstreuung.
Um ein interessantes Objekt in der Entfernung DE dennoch sicher
erkennen zu können, kann zweckmäßig,
wie aus 16 hervorgeht, der Schwellwert
auf den Wert S167 angehoben werden. Bei guten Sichtbedingunge3n
dagegen, kann, wie aus 17 hervorgeht, der Schwellwert auf
den Wert S17 abgesenkt werden. Dann können Objekte in den
Entfernungen DA, DB, DC gut erkannt werden.
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Im
Folgenden wird, unter Bezug auf 18, erläutert,
auf welche Weise ein eigentlich nur einzielfähiger Sensor
vorteilhaft auch für die Erfassung mehrerer Ziele bzw.
Objekte eingesetzt werden kann. Unter einem einzielfähigen
Sensor ist, im Allgemeinen und im Zusammenhang mit dieser Erfindung,
ein Sensor zu verstehen, der, auf Basis der zurückgestreuten
Strahlung, nur ein einziges Objekt extrahieren/detektieren kann.
Dies ist beispielsweise bedingt durch den Einsatz vergleichsweise
einfacher Rechnerkerne oder auch durch die Gestaltung der Empfängerbausteine. 18 zeigt
die reflektierte Intensität IR als Funktion des Abstands
D. In Ausbreitungsrichtung eines Suchstrahls des Sensors befinden sich
beispielsweise drei Objekte O1, O2, O3 in den Entfernungen DA, DB
und DC. Bei einem nur einzielfähigen Sensor kann es dabei
vorkommen, dass der Sensor nur ein einziges Objekt von den dreien
auswählen muss und die anderen beiden Objekte dabei einfach
unterschlägt oder dass der Sensor nach Erfassen des ersten
Objekts einfach „geblendet” und daher nicht mehr
in der Lage ist, weitere Objekte zu erfassen. Wenn der Sensor in
dem zuvor beschriebenen Sinne nur einzielfähig ist, kann
man durch Erfassen von Abweichungen zur Vorhersage eine Pseudo-Mehrzielfähigkeit
erreichen. Insbesondere kann ein nur einzielfähiger Sensor
durch Witterungseinflüsse stark beeinträchtigt
werden, weil er, beispielsweise bei Regenwetter, das eigentlich
wichtige Objekt verliert und stattdessen z. B. nur noch Regentropfen
erfasst. Mit einer Pseudo-Mehrzielfähigkeit würde
der Sensor zwar die Regentropfen auch noch erfassen, das bereits
erkannte wichtige Objekt dabei aber nicht verlieren. Eine Pseudo-Mehrzielfähigkeit kann
vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass der Sensor nur für
bestimmte Entfernungsabschnitte im Signalverlauf „scharfgeschaltet” wird.
Wenn der Suchstrahl des Sensors in einem ersten Abtastvorgang das
erste Objekt O1 in der Entfernung DA erfasst hat, ließe
sich dieser Reflex in einer zweiten Messung ignorieren. Dadurch
könnte in dem zweiten Messvorgang das zweite Objekt O2
in der Entfernung DB erfasst werden. Weiterhin könnten,
bei einer dritten Messung, die von den Objekten O1 und O2 in den Entfernungen
DA und DB stammenden Reflexe unterdrückt werden, um ein
drittes Objekt in der Entfernung DC zu erfassen. Anschließend
können die beschriebenen Schritte wiederholt werden, um
die erfassten Ziele weiter zu verfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5592157
A [0002]
- - US 5489982 A [0003]
- - US 52066798 A [0004]
- - GB 1150502 A [0005]
