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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Abschattung einer Sensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs durch ein Objekt, bei welchem zumindest ein von der Sensoreinrichtung erfasstes Echosignal, welches einen Abstand zwischen der Sensoreinrichtung und dem Objekt charakterisiert, mittels einer Recheneinrichtung empfangen wird, ein Erfassungsbereich für die Sensoreinrichtung bestimmt wird und anhand des zumindest einen empfangenen Echosignals überprüft wird, ob der Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung durch das Objekt zumindest bereichsweise abgeschattet wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Recheneinrichtung für ein Fahrerassistenzsystem. Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug.
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Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Sensoreinrichtungen für Kraftfahrzeuge. Diese Sensoreinrichtungen können beispielsweise verteilt an dem Kraftfahrzeug angeordnet sein und dazu dienen, ein Objekt in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zu erfassen bzw. zu erkennen. Mit den Sensoreinrichtungen kann insbesondere ein Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt detektiert werden. Derartige Sensoreinrichtungen arbeiten üblicherweise nach dem Echolotprinzip. Das heißt die Sensoreinrichtungen senden ein Sendesignal aus, welches von dem Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektiert wird. Das reflektierte Sendesignal wird dann als Echosignal wieder von der Sensoreinrichtung empfangen. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Sendesignals und dem Empfangen des Echosignals kann dann der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt ermittelt werden. Diese Sensoreinrichtungen können beispielsweise einen Radarsensor, einen Ultraschallsensor oder einen Lasersensor umfassen. Die Sensoreinrichtungen werden insbesondere im Zusammenhang mit Fahrerassistenzsystemen eingesetzt, welche den Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs unterstützen. Ein solches Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise eine Einparkhilfe, ein Totwinkel-Assistent, ein Abstandsregeltempomat oder ein automatischer Türöffner sein.
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Damit die Fahrerassistenzsysteme den Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs zuverlässig unterstützen können, muss die Funktionsfähigkeit der Sensoreinrichtungen gewährleistet sein. Die Funktionsfähigkeit der Sensoreinrichtung ist beispielsweise eingeschränkt, wenn ein Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung abgeschattet ist. Der Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung beschreibt insbesondere den Bereich, in welchem mit der Sensoreinrichtung Objekte detektiert werden können. Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise abgeschattet sein, wenn sich ein (quasi-)statisches Objekt in dem Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung befindet. Somit können beispielsweise weitere Objekte, die sich ausgehend von der Sensoreinrichtung hinter dem abschattenden Objekt befinden, nicht mehr erfasst werden. Insbesondere wenn sich das abschattende Objekt relativ nahe an der Sensoreinrichtung befindet, kann dies zur Folge haben, dass ein großer Anteil des Erfassungsbereichs durch das Objekt abgeschattet wird. Dies wird insbesondere dadurch bewirkt, dass die Sendesignale, die mit der Sensoreinrichtung ausgesendet werden, an diesem Objekt gestreut werden, wodurch das Sichtfeld der Sensoreinrichtung eingeschränkt wird.
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Hierzu beschreibt die
EP 2 639 781 A1 ein Verfahren zum Detektieren einer Position eines Zielobjekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird eine Information über eine erste Position des Zielobjekts mit einer Sensoreinrichtung, beispielsweise einem Radarsensor, empfangen. Zudem wird ein Bild, das das Zielobjekt enthält und das von einem Bildsensor, beispielsweise einer Kamera, erfasst wurde, empfangen. Ferner wird die erste Position auf das Bild projiziert und die erste Position durch eine zweite Position verfeinert, welche auf Basis einer Symmetriesuche innerhalb des Bildes bestimmt wird. Hierbei kann zudem überprüft werden, ob ein Objekte durch andere Objekte abgeschattet sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie Sensoreinrichtungen, mit denen Objekte in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs erfasst werden, zuverlässiger betrieben werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Recheneinrichtung, durch ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erkennen einer Abschattung einer Sensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs durch ein Objekt. Hierbei wird zumindest ein von der Sensoreinrichtung erfasstes Echosignal, welches einen Abstand zwischen der Sensoreinrichtung und dem Objekt charakterisiert, mittels einer Recheneinrichtung empfangen. Zudem wird ein Erfassungsbereich für die Sensoreinrichtung bestimmt und anhand des zumindest einen empfangenen Echosignals wird überprüft, ob die Sensoreinrichtung durch das Objekt zumindest bereichsweise abgeschattet wird. Ferner wird zumindest ein Echosignal mittels der Recheneinrichtung einem diskreten Abstandswert aus einer Mehrzahl von diskreten Abstandswerten zugeordnet. Für jeden der diskreten Abstandswerte wird anhand des Echosignals ein Leistungswert bestimmt und anhand der Leistungswerte wird mittels eines Klassifikators entschieden, ob zumindest ein vorbestimmter Anteil des Erfassungsbereichs der Sensoreinrichtung durch das Objekt abgeschattet wird.
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Das Verfahren betrifft den Betrieb einer Sensoreinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Mit der Sensoreinrichtung kann ein Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs detektiert werden. Insbesondere kann mit der Sensoreinrichtung ein Abstand zwischen der Sensoreinrichtung und einem Objekt bestimmt werden. Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise einen Radarsensor, einen Ultraschallsensor und/oder einen Lasersensor umfassen. Die Sensoreinrichtung kann in mehreren, insbesondere zeitlich aufeinanderfolgenden, Messzyklen betrieben werden. In jedem der Messzyklen wird mittels der Sensoreinrichtung ein Sendesignal ausgesendet, dieses Sendesignal wird an dem Objekt reflektiert und das reflektierte Sensorsignal wird von der Sensoreinrichtung wieder als Echosignal empfangen. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Sendesignals und dem Empfangen des Echosignals kann der Abstand zwischen der Sensoreinrichtung und dem Objekt bestimmt werden.
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Vorliegend soll nun erkannt werden, ob die Sensoreinrichtung abgeschattet ist. Insbesondere soll erkannt werden, ob die Sensoreinrichtung durch das Objekt abgeschattet wird. Die Abschattung der Sensoreinrichtung kann auch als „occlusion“ bezeichnet werden. Die Sensoreinrichtung weist einen vorbestimmten Erfassungsbereich auf, der den Bereich in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs beschreibt, in dem mit der Sensoreinrichtung Objekte detektiert werden können. Mit anderen Worten soll erkannt werden, ob das Sichtfeld der Sensoreinrichtung durch das Objekt gestört ist oder nicht. Es soll also ermittelt werden, ob das Objekt für die Sensoreinrichtung ein abschattendes Objekt ist. Das Objekt kann (quasi-)statisch sein, und eine geringe Permittivität für das Sendesignal aufweisen. Das Objekt kann den Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung abschatten, wenn ein vorbestimmter Anteil des Erfassungsbereichs durch das Objekt abgeschattet wird. Die Abschattung des Erfassungsbereichs durch das Objekt ist abhängig von dem Abstand zwischen der Sensoreinrichtung und dem Objekt und/oder den Abmessungen des Objekts. In dem Anteil des Erfassungsbereichs, der durch das Objekt abgeschattet wird, können keine weiteren Objekte mittels der Sensoreinrichtung erfasst werden.
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Zum Erkennen der Abschattung des Erfassungsbereichs der Sensoreinrichtung wird das zumindest eine Echosignal mittels einer Recheneinrichtung einem diskreten Abstandswert aus einer Mehrzahl von diskreten Abstandswerten zugeordnet. Dabei können auch mehrere Echosignale mittels der Recheneinrichtung empfangen werden und jeweils diskreten Abstandswerten zugeordnet werden. Diese diskreten Abstandswerte können vorbestimmt sein. Zudem wird für jeden der diskreten Abstandswerte anhand des Echosignals ein Leistungswert bestimmt. Der Leistungswert kann beispielsweise anhand der Signalleistung des Echosignals bestimmt werden. Beispielsweise kann der Leistungswert aus der Signalamplitude des Echosignals bestimmt werden. Zudem wird ein Klassifikator, insbesondere ein linearer Klassifikator, bereitgestellt, mit dem die Leistungswerte für die diskreten Abstandswerte untersucht werden. Es ist auch möglich, einen nicht-linearen Klassifikator zu verwenden. Der Klassifikator kann beispielsweise durch eine entsprechende Recheneinrichtung bereitgestellt werden, auf welchem ein Klassifikationsverfahren durchgeführt wird. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass das Klassifikationsverfahren auf der Recheneinrichtung selbst durchgeführt wird. In diesem Fall bildet die Recheneinrichtung den Klassifikator. Der Klassifikator kann nun die Leistungswerte für die jeweiligen diskreten Abstandswerte analysieren und diese vorbestimmten Klassen zuordnen. Beispielsweise kann der Klassifikator die Leistungswerte entweder einer Klasse „abgeschattet“ oder einer Klasse „nicht abgeschattet“ zuordnen. Dabei bedeutet die Klasse „abgeschattet“, dass das Objekt, das durch die diskreten Abstandswerte und die zugehörigen Leistungswerte beschrieben wird, den Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung abschattet. Die Klasse „nicht abgeschattet“ bedeutet, dass das Objekt, welchem die diskreten Abstandswerte und die zugehörigen Leistungswerte zugeordnet sind, die Sensoreinrichtung nicht abschatten. Somit kann mit Hilfe des Klassifikators auf einfache Weise überprüft werden, ob das Objekt die Sensoreinrichtung abschattet oder nicht. Ferner kann überprüft werden, ob die Funktionsfähigkeit der Sensoreinrichtung gegeben ist oder nicht.
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Bevorzugt werden die Leistungswerte für die Mehrzahl von diskreten Abstandswerten einem Vektor zugeordnet und der Vektor wird mittels des Klassifikators mit einer vorbestimmten Entscheidungsgrenze verglichen. Je nach verwendetem Klassifikator kann die Entscheidungsgrenze unterschiedlich ausgebildet sein. Die Entscheidungsgrenze kann beispielsweise durch eine Linie, einer Hyperebene oder eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion gebildet sein. Anhand dieser vorbestimmten Entscheidungsgrenze kann der Vektor, der die Leistungswerte für die diskreten Abstandswerte umfasst, entweder der Klasse „abgeschattet“ oder der Klasse „nicht abgeschattet“ zugeordnet werden. Auf diese Weise kann innerhalb einer kurzen Rechendauer entschieden werden, ob das Objekt die Sensoreinrichtung abschattet oder nicht.
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In einer Ausführungsform wird die vorbestimmte Entscheidungsgrenze während einer Trainingsphase des Klassifikators vorbestimmt. Während dieser Trainingsphase kann beispielsweise ein Referenzobjekt in einem vorbestimmten Abstands zu der Sensoreinrichtung positioniert werden. Wenn die Sensoreinrichtung an und/oder in dem Kraftfahrzeug verbaut ist, kann das Referenzobjekt in einem vorbestimmten Abstand zu dem Kraftfahrzeug positioniert werden. Anschließend kann entscheiden werden, ob das Referenzobjekt der Klasse „abgeschattet“ oder „nicht abgeschattet“ zugeordnet werden soll. Für diesen Abstand des Referenzobjekts kann ein sogenanntes Ground-Truth-Label definiert werden. Anschließend kann der Vektor bestimmt werden, der für die Mehrzahl von diskreten Abstandswerten jeweils den Leistungswert umfasst. Die zuvor beschriebenen Schritte können für unterschiedliche Abstände zwischen der Sensoreinrichtung und dem Referenzobjekt durchgeführt werden. Zudem können die zuvor beschriebenen Schritte für unterschiedliche Referenzobjekte oder für mehrere Referenzobjekte durchgeführt werden. Die bei den jeweiligen Messungen ermittelten Vektoren mit ihrem zugehörigen Ground-Truth-Label können dann dem Klassifikator übergeben werden. Anhand dieser Werte kann der Klassifikator dann die Entscheidungsgrenze vorbestimmen.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die vorbestimmte Entscheidungsgrenze während einer Testphase des Klassifikators überprüft. Hierbei kann beispielsweise ein Referenzobjekt in einem vorbestimmten Abstand zu der Sensoreinrichtung platziert werden. Anschließend kann der Vektor bestimmt werden, der für die Mehrzahl von diskreten Abstandswerten jeweils den Leistungswert umfasst. Dieser Vektor kann dann mit der Entscheidungsgrenze verglichen werden und daraufhin kann entschieden werden, ob das Referenzobjekt der Klasse „abgeschattet“ oder „nicht abgeschattet“ zugeordnet wird. In der Testphase kann somit die Funktionsfähigkeit des Klassifikators überprüft werden.
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In einer weiteren Ausführungsform werden mittels der Recheneinrichtung eine Mehrzahl von Echosignalen empfangen, wobei jedes der Echosignale während des Messzyklus mit der Sensoreinrichtung empfangen wird. Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise in zeitlich aufeinanderfolgenden Messzyklen betrieben werden. Dabei ist es auch denkbar, dass in jedem der Messzyklen nur ein Teilabschnitt des Erfassungsbereichs mittels der Sensoreinrichtung auf das Vorhandensein des Objekts hin untersucht wird. In den aufeinanderfolgenden Messzyklen können jeweils auch der komplette Erfassungsbereich mittels der Sensoreinrichtung überprüft werden. Bei jedem der Messzyklen wird mit der Sensoreinrichtung ein Echosignal erzeugt und an die Recheneinrichtung übermittelt. Die Recheneinrichtung kann das Echosignal dann dem jeweiligen diskreten Abstandswert zuordnen und den dazugehörigen Leistungswert bestimmen. Somit kann beispielsweise bestimmt werden, ob das Objekt, das mittels der Sensoreinrichtung erfasst wird, statisch ist oder ob eine Relativbewegung zwischen der Sensoreinrichtung und dem Objekt erfolgt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mittels der Recheneinrichtung anhand der jeweiligen Leistungswerte für die diskreten Abstandswerte eine relative Lage zwischen der Sensoreinrichtung und dem Objekt bestimmt wird. Mit der Sensoreinrichtung kann der Abstand zwischen der Sensoreinrichtung und dem Objekt bestimmt werden. Weiterhin kann eine räumliche Abmessung zumindest einer der Sensoreinrichtung zugewandten Seite des Objekts bestimmt werden. Auf diese Weise kann die Anordnung des Objekts zu der Sensoreinrichtung bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Objekt mit mehreren Sensoreinrichtungen bestimmt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Objekt mittels der Sensoreinrichtung ausgehend von verschiedenen Positionen erfasst und hierbei jeweils der Abstand bestimmt werden. Auf diese Weise kann die relative Lage zwischen der Sensoreinrichtung und dem Objekt bestimmt werden. Somit kann die Lage des Objekts in dem Erfassungsbereich und die räumliche Ausdehnung des Objekts in dem Erfassungsbereich bestimmt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird mittels der Recheneinrichtung anhand der bestimmten relativen Lage zwischen der Sensoreinrichtung und dem Objekt ein erster Teil des Erfassungsbereichs, welcher durch das Objekt abgeschattet ist, und ein zweiter Teilbereich des Erfassungsbereichs, in welchem weitere Objekte mittels der Sensoreinrichtung erfassbar sind, bestimmt. Anhand der relativen Lage zwischen der Sensoreinrichtung und/oder anhand der Abmessungen des Objekts sowie anhand des Erfassungsbereichs der Sensoreinrichtung kann der Bereich des Erfassungsbereichs bestimmt werden, welcher durch das Objekt abgeschattet wird. Zudem kann der Bereich bestimmt werden, welcher nicht durch das Objekt abgeschattet wird, in dem weiteren Objekte mittels der Sensoreinrichtung detektiert werden können. Somit kann beispielsweise bestimmt werden, ob die Sensoreinrichtung zum Erfassen von Objekten weiterhin eingesetzt werden kann und in welchem Bereich Objekte detektiert werden können.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mittels der Recheneinrichtung anhand der diskreten Abstandswerte überprüft wird, ob ausgehend von der Sensoreinrichtung ein zumindest bereichsweise hinter dem Objekt angeordnetes, weiteres Objekt in dem Erfassungsbereich mittels der Sensoreinrichtung erfassbar ist. Anhand des Echosignals und der daraus abgeleiteten Abstandswerte sowie der zugehörigen Leistungswerte kann einerseits ermittelt werden, ob sich ein abschattendes Objekt in dem Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung befindet. Weiterhin soll nun überprüft werden, ob diese Abschattung so stark ist, dass hinter dem abschattenden Objekt keine weiteren Objekte mehr erfasst werden können. Hierzu können die diskreten Abstandswerte herangezogen werden. Insbesondere können die diskreten Abstandswerte herangezogen werden, welche Objekten hinter dem abschattenden Objekt zugeordnet sind. Wenn der Leistungswert, der einem solchen diskreten Abstandswert zugeordnet ist, einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass ein Objekt, welches diesem diskreten Abstandswert zugeordnet ist, nicht erfasst werden kann. In diesem Fall wäre das Sichtfeld der Sensoreinrichtung durch das abschattende Objekt zu stark beeinflusst. Wenn der Leistungswert für diesen Abstandswert allerdings den Schwellenwert überschreitet, kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass Objekte hinter dem abgeschatteten Objekt dennoch erfasst werden können.
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In einer Ausführungsform ist der Klassifikator eine Support-Vector-Machine, ein Parzen-Fenster-Klassifikator und/oder ein Diskriminanzanalyse-Klassifikator. Eine Support-Vector-Machine, die auch als Stützvektormaschine bezeichnet werden kann, kann beispielsweise die Vektoren so in Klassen einteilen, dass um die jeweiligen Klassengrenzen herum ein möglichst großer Bereich frei von Vektoren bleibt. Weiterhin kann der Klassifikator nach dem Prinzip eines Parzen-Fenster-Klassifikationsverfahrens ausgebildet sein. Weiterhin ist es denkbar, dass der Klassifikator ein Diskriminanzanalyse-Klassifikator, beispielsweise ein Fisher’s Linear Discriminant oder ein Perzeptron, sein.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinrichtung für ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs ist zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt. Bei der Recheneinrichtung kann es sich beispielsweise um einen programmierbaren Rechner, wie etwa einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen Mikrocontroller oder dergleichen handeln. Demgemäß kann ein Computerprogramm vorgesehen werden, das beispielsweise auf einem Speichermedium (RAM, ROM, Flash-Speicher) abgelegt ist, wobei das Programm zum Ausführen des hier beschriebenen Verfahrens programmiert ist, wenn es auf dem Rechner ausgeführt wird. Insbesondere kann das Programm auf der Recheneinrichtung ausgeführt werden.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Recheneinrichtung. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise eine Einparkhilfe, ein Totwinkel-Assistent, ein Abstandsregeltempomat oder ein automatischer Türöffner sein. Das Fahrerassistenzsystem kann zudem eine Ausgabeeinrichtung aufweisen, mittels welcher an den Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Ausgabe ausgegeben wird, falls mittels der Recheneinrichtung erkannt wird, dass das Objekt die Sensoreinrichtung abschattet. Damit kann der Fahrer darüber informiert werden, dass die Sensoreinrichtung momentan keine Objekte erfassen kann.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Recheneinrichtung, für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 das Kraftfahrzeug gemäß 1, wobei sich in einem Erfassungsbereich einer Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeug weitere Objekte befinden;
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3 eine vergrößerte ausschnittsweise Darstellung von 2;
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4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erkennen einer Abschattung der Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs;
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5, 6 jeweilige Leistungswerte für Abstandswerte, die anhand von Echosignalen der Sensoreinrichtung bestimmt wurden; und
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7, 8 Einteilungen der Leistungswerte in Klassen mit Hilfe von Klassifikatoren
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ferner ein Fahrerassistenzsystem 2, welches beispielsweise als Parkhilfesystem, Abstandsregeltempomat, Totwinkel-Assistent oder dergleichen ausgebildet sein kann.
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Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst zumindest eine Sensoreinrichtung 4. mittels welcher ein Objekt 8 in einem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst werden kann. Der Umgebungsbereich 7 umgibt das Kraftfahrzeug 1 vollständig. Vorliegend kann mit der zumindest einen Sensoreinrichtung 4 ein Objekt 8, das in dem Umgebungsbereich 7 hinter dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet ist, erfasst werden. Die Sensoreinrichtung 4 ist dazu ausgelegt, ein Sendesignal auszusenden, welches von dem Objekt 8 reflektiert wird. Das reflektierte Sendesignal gelangt als Echosignal wieder zu der Sensoreinrichtung 4. Anhand der Laufzeit kann der Abstand zwischen der Sensoreinrichtung 4 und dem Objekt 8 bestimmt werden. Die Sensoreinrichtung 4 kann grundsätzlich als Ultraschallsensor, als Radarsensor oder als Lasersensor ausgebildet sein. Die Sensoreinrichtung kann in einem Frontbereich und/oder in einem Heckbereich 5 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Kraftfahrzeug 1 bzw. das Fahrerassistenzsystem 2 zwei Abstandssensoren 4, die als Radarsensoren ausgebildet sind, und die in dem Heckbereich 5 des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Die Abstandssensoren können insbesondere als sogenannte Dauerstrich-Radarsensoren ausgebildet sein. Die Abstandssensoren 4 können beispielsweise verdeckt hinter einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Das Kraftfahrzeug 1 bzw. das Fahrerassistenzsystem 2 weist zudem eine Recheneinrichtung 3 auf. Die Recheneinrichtung 3 kann beispielsweise durch einen Computer, durch einen digitalen Signalprozessor oder dergleichen gebildet sein. Die Recheneinrichtung 3 kann auch ein Steuergerät (ECU – Electronic Control Unit) des Kraftfahrzeugs 1 sein.
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Vorliegend soll überprüft werden, ob eine der Sensoreinrichtungen 4 durch ein Objekt 8 verdeckt ist. Dies ist in 2 beispielhaft dargestellt. Hier befindet sich hinter dem Kraftfahrzeug 1 das Objekt 8, das ebenfalls ein Kraftfahrzeug ist. Zudem befindet sich hinter dem Kraftfahrzeug 1 ein weiteres Objekt 9, welches ebenfalls als Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Weiterhin ist in 2 ein Erfassungsbereich E der hinteren linken Sensoreinrichtung 4 dargestellt. Vorliegend ist der Erfassungsbereich E zumindest bereichsweise durch das Objekt 8 abgeschattet. Die Abschattung ergibt sich durch die relative Lage des Objekts 8 zu dem Abstandssensor 4. Vorliegend weist beispielsweise die dem Abstandssensor 4 zugewandte Kante des Objekts 8 in dem Erfassungsbereich E den lateralen Abstand OW sowie den longitudinalen Abstand OL auf. Dies ist in 3 zu erkennen, die eine vergrößerte Darstellung von 2 zeigt.
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Der Erfassungsbereich E wird vorliegend kreissektorförmig angenommen. Der Erfassungsbereich E wird somit in einen ersten Teilbereich 10, der durch das Objekt 8 abgeschattet ist, und in einen zweiten Teilbereich 11, in dem gegebenenfalls weitere Objekte 9 mittels der Sensoreinrichtung 4 detektiert werden können, eingeteilt. Der zweite Teilbereich 11 weist den Öffnungswinkel α auf. Vorliegend kann nur ein Teil des weiteren Objekts 9 mittels der Sensoreinrichtung 4 erfasst werden. Somit kann beispielsweise mittels der Sensoreinrichtung der laterale Abstand W und der longitudinale Abstand L bestimmt werden. Der laterale Abstand W kann beispielsweise ein Abstand sein, bei welchem ein Warnsignal ausgegeben wird, falls sich dort ein Objekt 9 befindet.
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4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen einer Abschattung der Sensoreinrichtung 4 durch das Objekt 8. In einem Schritt S1 werden mit dem Abstandssensor 4 eine Mehrzahl von Messzyklen durchgeführt. Bei jedem Messzyklus wird ein Sendesignal ausgesendet und das von dem Objekt 8 reflektierte Echosignal empfangen. Anhand des empfangenen Echosignals kann eine Leistung bestimmt werden. Diese Leistung wird insbesondere in Abhängigkeit von zwei diskreten Variablen gemessen, nämlich dem Abstand und der Geschwindigkeit. Der Abstand zwischen dem Abstandssensor 4 und dem Objekt 8 kann anhand der Laufzeit bestimmt werden. Die Geschwindigkeit bzw. die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 8 kann beispielsweise anhand einer Doppler-Verschiebung des Echosignals bestimmt werden. Anhand des Abstands und der Geschwindigkeit kann eine zweidimensionale Funktion der Leistung definiert werden, die als erste Variable den Abstand und als zweite Variable die Geschwindigkeit umfasst. Vorliegend stellt das Objekt 8 insbesondere ein statisches Objekt dar, beispielsweise ein geparktes Kraftfahrzeug. Somit kann der Anteil der Geschwindigkeit nicht berücksichtigt werden.
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In einem Schritt S2 wird das Echosignal mittels der Recheneinrichtung 3 weiter verarbeitet. Das Echosignal, das einen Abstands zwischen der Sensoreinrichtung 4 und dem Objekt 8 beschreibt, kann nun einem diskreten Abstandswert B1, B2, B3 zugeordnet werden. Für jeden der Abstandswerte B1, B2, B3 kann dann mittels der Recheneinrichtung ein Leistungswert P bestimmt werden. Der Leistungswert P kann für jeden der diskreten Abstandswerte B1, B2, B3 anhand der Signalleistung des Echosignals bestimmt werden. Die jeweiligen Leistungswerte P für jeden der diskreten Abstandswerte B1, B2, B3 werden einem Vektor zugeordnet.
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In einem Schritt S3 wird der Vektor mittels eines Klassifikators mit einer vorbestimmten Entscheidungsgrenze verglichen. Der Klassifikator kann durch einen entsprechenden Rechner bereitgestellt werden, auf dem ein entsprechendes Klassifikationsverfahren durchgeführt wird. Der Klassifikator kann auch durch die Recheneinrichtung 3 selbst bereitgestellt werden. Vorliegend wird von der Annahme ausgegangen, dass im Falle einer Abschattung das abschattende Objekt 8 in einem Abstand entfernt zu dem Kraftfahrzeug 1 bzw. dem Abstandssensor 4 steht. Dabei wird der Leistungswert P für den diskreten Abstandswerte B1, B2, B3 am höchsten sein, der am nächsten zu jenem Abstand ist. Ebenso wird die Leistung bzw. der Leistungswert P für die anderen Abstandswerte B1, B2, B3 sehr viel kleiner sein. Diese können beispielsweise auf Rauschniveau liegen. Anhand der Leistungswerte P für die diskreten Abstandswerte B1, B2, B3 kann nun einerseits ermittelt werden, ob ein abschattendes Objekt 8 in dem Erfassungsbereich E des Abstandssensors 4 angeordnet ist. Ferner kann bestimmt werden, ob die Abschattung so stark ist, dass die Leistungswerte P für Bereiche hinter dem Objekt 8 genügend klein sind. Somit kann man darauf schließen, dass der Abstandssensor 4 nichts mehr hinter dem Objekt 8 „sehen“ kann, und das Sichtfeld somit beeinträchtigt ist.
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Im nicht abgeschatteten Fall sollten die Leistungswerte P für die jeweiligen diskreten Abstandswerte B1, B2, B3 ähnliche Werte aufweisen. Dies ist beispielsweise in 5 dargestellt. Im abgeschatteten Fall sollten die Leistungswerte P ein klares Maximum bezüglich des Leistungswerts P für einen der diskreten Abstandswerte B1, B2, B3 aufweisen und für die anderen Abstandswerte B1, B2, B3 sollte die Leistungswerte P deutlich geringer sein. Dies ist vorliegend beispielhaft in 6 dargestellt, wobei hier der Leistungswert P für den diskreten Abstandswert B1 deutlich größer ist als die Leistungswerte P für die Abstandswerte B2 und B3. Solcherlei Muster bezüglich der Leistungswerte können von dem Klassifikator erkannt werden.
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Zum Bestimmen der Entscheidungsgrenze kann der Klassifikator zunächst in einer Trainingsphase gemäß dem Schritt S4 betrieben werden. Hierzu kann beispielsweise ein Referenzobjekt in einem vorbestimmten Abstand zu dem Abstandssensor positioniert werden. Anschließend kann entschieden werden, zu welcher Klasse „abgeschattet“ oder „nicht abgeschattet“ dieser Abstand gehören soll. Somit kann ein Ground-Truth-Label definiert werden. Anschließend kann der Vektor, der die diskreten Abstandswerte B1, B2, B3 und die dazugehörigen Leistungswerte P umfasst, bestimmt werden. Dies kann für unterschiedliche Abstände zwischen dem Abstandssensor 4 und dem Referenzobjekt sowie für unterschiedliche Referenzobjekte durchgeführt werden. Anhand der gemessenen Vektoren mit ihrem Ground-Truth-Label kann der Klassifikator dann die Entscheidungsgrenze bestimmen, die beispielsweise eine Linie, eine Hyperebene oder eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion, je nach verwendetem Klassifikator, ist.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es ebenfalls gemäß dem Schritt S5 vorgesehen, da die Entscheidungsgrenze in einer Testphase des Klassifikators überprüft wird. Hierzu kann ein Objekt in einem vorbestimmten Abstand zu dem Abstandssensor 4 positioniert werden. Anschließend kann der Vektor bestimmt werden. Zudem kann der Vektor mit der Entscheidungsgrenze verglichen werden und es kann entschieden werden, ob dieses Objekt der Klasse „abgeschattet“ oder „nicht abgeschattet“ zugeordnet wird.
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Dies ist beispielsweise in Zusammenhang mit 7 verdeutlicht. Hier sind beispielsweise entsprechende Trainingsdaten für zwei zu betrachtende Klassen als Punkte 12 und 13 dargestellt. Der Klassifikator versucht nun eine mathematische Regel zu finden, um einen neuen Punkt 12, 13 eindeutig einer der beiden Klassen zuzuordnen. Dies kann in diesem Beispiel geschehen, indem eine Linie 14 (für mehr dimensionale Punkte wäre dies eine Hyperebene) gezogen wird, die die beiden Klassen möglichst gut separiert. Ein Testdatenpunkt wird der Klasse zugeordnet, auf deren Seite der Linie er sich befindet.
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In dem Schritt S3 erfolgt nun der Vergleich der ermittelten Leistungswerte P für die diskreten Abstandswerte B1 und B2 in Abhängigkeit von der Entscheidungsgrenze. Vorliegend sind die Punkte 12 der Klasse „abgeschattet“ und die Punkte 13 der Klasse „nicht abgeschattet“ zugeordnet. Man beachte, dass in 8 nur zweidimensionale Eingangsdaten verwendet wurden. Dies wurde aus dem einfachen Grund gewählt, um das Konzept besser sichtbar zu machen. Es können in gleicher Weise mehrdimensionale Eingangsdaten verwendet werden. Vorliegend zeigt die Linie 15 die Entscheidungsgrenze eines ersten Bayes-Klassifikators. Die Linie 16 zeigt die Entscheidungsgrenze eines Diskriminanzanalyse-Klassifikators, beispielsweise des Fisher’s Linear Discriminant. Die Kurve 17 beschreibt die Entscheidungsgrenze eines Parzen-Klassifikators. Die Linie 18 zeigt die Entscheidungsgrenze eines Klassifikators, der auf Grundlage eines künstlichen neuronalen Netzes, beispielsweise eines Perzeptrons, arbeitet. Die Kurve 19 beschreibt die Entscheidungsgrenze eines weiteren Bayes-Klassifikators.
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Somit kann in einem Schritt S6 mittels des Klassifikators entschieden werden, ob der Vektor, der die jeweiligen Leistungswerte P für die diskreten Abstandswerte B1, B2, B3 umfasst, einer Klasse „abgeschattet“ oder einer Klasse „nicht abgeschattet“ zugeordnet wird. Somit kann auf einfache Weise bestimmt werden, ob das Objekt 8 den Erfassungsbereich E des Abstandssensors abschattet oder nicht. Zudem kann bestimmt werden, in welchem Maße das Objekt 8 den Erfassungsbereich E des Abstandsensors 4 abschattet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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