DE102018006503A1

DE102018006503A1 - Digitale Karte

Info

Publication number: DE102018006503A1
Application number: DE102018006503.1A
Authority: DE
Inventors: Carsten Anklam
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine digitale Karte (4) mit zusätzlichen Informationen zu der Karte (4) verzeichneten stationären Objekten (3). Die erfindungsgemäße digitale Karte ist dadurch gekennzeichnet, dass ergänzend zu zumindest einigen der stationären Objekte (3) deren radarspezifischen Merkmale hinterlegt sind. Die digitale Karte (4) dient zur Plausibilisierung der Funktion eines Radarsensors (2) in dem die erfassten Werte mit den in der digitalen Karte (4) hinterlegten Werten verglichen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine digitale Karte mit zusätzlichen Informationen zu in der Karte verzeichneten Objekten. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Plausibilisierung der Funktion eines Radarsensors. Letztlich betrifft die Erfindung außerdem ein Verfahren zur Freigabe von autonomen Fahrfunktionen eines Fahrzeugs mit Radarsensoren unter Verwendung der digitalen Karte.
Digitale Karten mit zusätzlichen Informationen zu den in ihr verzeichneten Objekten sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt. Die DE 10 2008 046 683 A1 beschreibt beispielsweise das Erstellen einer Karte mit Qualitätsparametern. Diese können mit aktuellen Messwerten des Fahrzeugs an einer entsprechenden Position, an welcher sich das Fahrzeug befindet, verglichen werden, um ein Feedback zur Qualität zu ermöglichen.
Ferner ist es bekannt, Fahrzeuge mit Radarsensoren einzusetzen, welche zur Umgebungserfassung, insbesondere für autonome oder teilautonome Fahrfunktionen, ausgestattet sind. Dabei ist es ganz entscheidend, dass über den Radarsensor, vor allem einen Fernbereichsradarsensor, die entsprechenden Objekte sicher und zuverlässig erkannt werden. Sollte der Radarsensor in seiner Funktionalität eingeschränkt sein oder gar ausgefallen sein, dann entsteht eine sicherheitskritische Situation, sodass die Funktion und die Performance des Radarsensors ständig überwacht werden müssen.
In der Praxis ist es dabei so, dass beispielsweise die eigentliche Detektion durch den Radarsensor überwacht und ausgewertet wird. Kommt es über eine längere Zeit zu unplausibel wenigen Detektionen, wird von einer Fehlfunktion des Sensors ausgegangen. Dieses auch als „blockage detection“ bezeichnete Verfahren hat dabei jedoch das Problem, dass es fehlerhaft anschlägt, wenn das Fahrzeug in einer objektarmen Umgebung unterwegs ist, beispielsweise ein leerer Highway mit wenig Randbebauung, eine ansteigende Straße mit Blick in den Horizont oder ähnliches. Um dennoch eine einigermaßen zuverlässige Funktionalität sicherstellen zu können, muss das Verfahren entsprechend aufwändig betrieben werden, was es in der Praxis zu einem sehr langsamen Verfahren macht, was den Ausfall eines Radarsensors häufig nicht schnell genug erkennt, um eine sicherheitskritische Situation abfangen zu können.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Daten des Radarsensors mit den Daten anderer Umgebungssensoren plausibilisiert werden. Häufig sind weitere Umgebungssensoren, beispielsweise Lidar oder Kameras, in den Fahrzeugen verbaut. Dabei ist es so, dass beim Fernbereichsradar die Kamera häufig nicht genug Reichweite hat und deshalb als Referenzsensor nur sehr eingeschränkt nutzbar ist. Außerdem ist es in der Praxis so, dass optische Sensoren Objekte vollständig anders wahrnehmen als Radarsensoren, weshalb ein direkter Vergleich ebenfalls nicht zuverlässig möglich ist, sondern eine entsprechende Anpassung erfolgen muss, welche, schon alleine dadurch, dass sie erfolgen muss, eine potenzielle Fehlerquelle darstellt.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es nun, diesem Dilemma zu entkommen und die entsprechenden Werkzeuge und Verfahren zur Verfügung zu stellen, um die genannten Probleme zu eliminieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe einerseits durch eine digitale Karte mit den Merkmalen im Anspruch 1 und andererseits durch ein Verfahren zur Plausibilisierung der Funktion eines Radarsensors unter Verwendung einer derartigen Karte in Anspruch 4 gelöst. Außerdem ist im Anspruch 6 in einem Verfahren zur Freigabe von autonomen Fahrfunktionen eine weitere sinnvolle Verwendung für die erfindungsgemäßen Werkzeuge angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich auch jeweils aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße digitale Karte hat, wie es prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt ist, zusätzliche Informationen zu den in der Karte verzeichneten stationären Objekten. Erfindungsgemäß handelt es sich bei diesen Informationen um radarspezifische Merkmale des jeweiligen stationären Objekts. Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass diese radarspezifischen Merkmale zumindest den sogenannten Radarquerschnitt des Objekts umfassen.
Der sogenannte Radarquerschnitt, im Englischen auch radar cross section RCS genannt, gibt an, wie groß die Reflektion eines Gegenstands, welcher von einer Funkwelle des Radarsensors getroffen wird, in Richtung des Radarsensors ist. Dies kann aus jedem einzelnen Winkel, aus welchem das stationäre Objekt betrachtet wird, unterschiedlich sein, sodass als radarspezifisches Merkmal beispielsweise der Radarquerschnitt in allen Winkellagen um das Objekt herum hinterlegt sein kann. Er variiert auch in Abhängigkeit der eingesetzten Frequenz der Radarsensoren. Da diese bei Fahrzeugen typischerweise immer in derselben Größenordnung liegt, muss also das radarspezifische Merkmal entsprechend der eingesetzten Radare, wie sie insbesondere in Fahrzeugen zur Umgebungserfassung vorkommen, ausgewählt sein. Nähert sich nun ein Fahrzeug mit einem Radarsensor einem stationären Objekt, dann kann dies einerseits über die digitale Karte als Basis für ein Navigationssystem des Fahrzeugs erkannt werden und andererseits durch den Radarsensor. Nun ist es möglich, die vom Radarsensor erfassten radarspezifischen Merkmale, insbesondere den Radarquerschnitt, aus dem Winkel, in dem das Fahrzeug zu dem stationären Objekt steht, abzugleichen. Hierdurch kann sehr schnell einfach und zuverlässig eine Plausibilisierung der Funktion des Radars realisiert werden, wie es in dem erfindungsgemäßen Verfahren des Anspruchs 4 angegeben ist.
Das Zusammenspiel zwischen der Tatsache, dass ein stationäres Objekt mit in der Karte verzeichnetem radarspezifischem Merkmal vorhanden ist, und zwar in einer Entfernung, in der dieses sicher erkannt werden müsste, und der Rückmeldung des Radarsensors, dass er dieses Objekt nicht oder nicht mit einem vergleichbaren Radarquerschnitt wie in der digitalen Karte hinterlegt erkannt hat, erlaubt es somit, sehr schnell und mit großer Zuverlässigkeit die Performance des Radarsensors zu beurteilen und im Zweifelsfall entsprechend zu reagieren, also beispielsweise die autonomen Fahrfunktionen einzuschränken oder dergleichen.
Die Erkennung muss dabei Verdeckungen berücksichtigen. Die Angaben der radarspezifischen Merkmale in der digitalen Karte sind grundsätzlich für verschiedene Arten von Radarsensoren nutzbar. Dabei ist es so, dass bei geringen Abweichungen im Maßstab entsprechende Korrekturfaktoren generiert und in den Radarsensoren angelernt werden können, um die zukünftige Erfassungsqualität der Radarsensoren zu steigern.
Die digitale Karte sieht es gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der digitalen Karte gemäß Anspruch 3 vor, dass radartechnische Störpegel verzeichnet sind. Regionen, Orte oder Fahrstrecken mit radartechnischen Störpegeln, beispielsweise Tunnel, eine metallreiche Umgebung oder dergleichen, steigert das Rauschen des Radarsignals und führt in der Praxis zu einer höheren Fehlerquote bzw. senkt die Detektionssicherheit und Reichweite ab. Da solche Effekte reproduzierbar in bestimmten Umgebungen wie beispielsweise langen Tunneln oder Gegenden mit sehr metallreicher Umgebung auftreten, ist es möglich, diese in der digitalen Karte entsprechen zu kennzeichnen, sodass einerseits bekannt ist, dass die Radarsensoren hier entsprechend gestört sind und nicht ausreichend zuverlässig arbeiten, und dass andererseits reduzierte Erkennungsquoten von in der digitalen Karte verzeichneten Objekten mit radarspezifischen Merkmalen, welche eigentlich hätten erkannt werden müssen, nicht zu einer direkten Fehlerwarnung in den Systemen führen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Plausibilisierung der Funktion eines Radarsensors sieht es dann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens gemäß Anspruch 5 vor, dass in einer Region mit einem in der digitalen Karte gemäß Anspruch 3 verzeichneten radartechnischen Störpegel dieser bei der Prüfung der Funktion des Radarsensors entsprechend berücksichtigt wird.
Ferner ist es vorgesehen, dass die Erfindung ein Verfahren zur Freigabe von autonomen Fahrfunktionen in einem Fahrzeug mit Radarsensor umfasst. Dazu wird erst das Vorhandensein von Objekten mit radarspezifischen Merkmalen in einer digitalen Karte nach Anspruch 1 bis 3 geprüft, sodass auf der geplanten Fahrstrecke in jedem Fall die Möglichkeit besteht, die Funktion und Performance des Radarsensors zu überprüfen, und zwar anhand einer digitalen Karte in dem oben beschriebenen Sinn. Ist dies der Fall, erfolgt eine Freigabe in Abhängigkeit des Vorhandenseins. Die Freigabe hängt also davon ab, ob auch entsprechende stationäre Objekte mit radarspezifischen Merkmalen vorhanden sind.
Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung hiervon sieht es vor, dass bei Erkennen eines Objekts mit radarspezifischen Merkmalen in einem Abstand, welcher kleiner als der tatsächliche Abstand entsprechend der digitalen Karte ist, die Maximalgeschwindigkeit des autonomen Fahrens reduziert wird. Wird beispielsweise ein stationäres Objekt mit hinterlegten radarspezifischen Merkmalen in 100 m Entfernung statt in 150 m Entfernung, wie es sich aus der digitalen Karte ergibt, erkannt, dann kann die Maximalgeschwindigkeit des autonom fahrenden Fahrzeugs entsprechend reduziert werden, sodass auch weiterhin eine rechtzeitige Erkennung bzw. Kollisionsvermeidung möglich ist, auch wenn die Reichweite des Sensors offensichtlich reduziert bzw. seine Performance eingeschränkt ist. Hierdurch lässt sich erreichen, dass auch bei eingeschränkter Performance des Radarsensors das Fahrzeug zumindest noch in den Grenzen eines sicheren Betriebs verwendet werden kann, und nicht unmittelbar abgestellt oder manuell gefahren werden muss, um sicherheitskritische Situationen zu vermeiden.
Analog lässt sich dieses Prinzip dabei auf alle Radarsensoren und Applikationen übertragen, bei denen eine unerkannte, zu spät erkannte Einschränkung der Performance des Radarsensors oder auch eine unerkannte oder zu spät erkannte Blindheit des Radarsensors zu kritischen Situationen führen könnte.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Idee ergeben sich auch aus den nachfolgenden beispielhaften Figuren, welche die Aspekte der Idee nochmals detailliert illustrieren.
Dabei zeigen:

1 ein prinzipmäßiges Fahrzeug mit einem Radarsensor zur Erkennung von stationären Objekten;
2 eine schematisch angedeutete digitale Karte in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung; und
3 einen Radarquerschnitt eines stationären Objekts aus verschiedenen Winkelrichtungen.

In der Darstellung der 1 ist ein mit 1 bezeichnetes Fahrzeug dargestellt, welches zumindest über einen mit 2 bezeichneten Radarsensor, hier einen sogenannten Fernbereichsradarsensor, welcher also Objekte in Entfernungen oberhalb von typischerweise 30 m und in einer Entfernung vom bis zu 200 m erfasst. Der Radarsensor 2 erfasst in dem hier dargestellten Beispiel ein mit 3 bezeichnetes stationäres Objekt, in diesem Fall ein Hinweisschild. Ansonsten eignet sich als stationäres Objekt jede Art von durch Radar erfassbarem, vorzugsweise Metall aufweisendem, Objekt. Dies könnten z.B. Verkehrsschilder, Ampeln, Hinweisschilder, Ortsschilder, Schilderbrücken, Schutzhäuschen bzw.-dächer an Bushaltestellen, der Beginn von Leitplanken oder Lärmschutzzäunen oder ähnliches sein.
2 zeigt nun einen Ausschnitt aus einer beispielhaft angedeuteten digitalen Karte. In der digitalen Karte sind an verschiedenen Stellen stationäre Objekte 3 markiert, für welche jeweils zusätzliche Informationen in der digitalen Karte, welche in ihrer Gesamtheit mit 4 bezeichnet ist, hinterlegt sind. Diese zusätzlichen Informationen zu den stationären Objekten 3 in der digitalen Karte 4 sind dabei radarspezifische Merkmale, insbesondere ein sogenannter Radarquerschnitt. Dieser Radarquerschnitt, welcher auf Englisch auch als radar cross section RCS bezeichnet wird, bezeichnet, wie die Reflektion des stationären Objekts 3, im hier dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise des in 1 schon gezeigten Hinweisschildes ist. In der 3 ist dieser Radarquerschnitt aufgetragen. Das Hinweisschild 3 als stationäres Objekt ist dabei innerhalb eines Diagramms 5 von oben gezeigt. Nun ist aus allen Winkeln von 0 bis 360° im Umfang um dieses Objekt 3 die relative Rückstrahlung, also der Radarquerschnitt, aufgetragen. Dies ist durch die mit 6 gekennzeichneten Linien des Diagramms entsprechend angedeutet.
Nähert sich nun das Fahrzeug 1 einem solchen Objekt 3, beispielsweise indem das Fahrzeug 1 in der digitalen Karte 4 der 2 als Marker 1 angedeutet auf das Objekt 3 oben in der Mitte zufährt, dann ist dem Fahrzeug 1 aus seinem Navigationssystem eine Entfernung I zwischen dem Fahrzeug 1 und dem stationären Objekt 3 bekannt. In der Karte ist nun außerdem der Radarquerschnitt entsprechend hinterlegt. Es kann also aus der digitalen Karte und den Navigationsdaten des Fahrzeugs 1 festgestellt werden, dass die Annäherung des Fahrzeugs 1 gegenüber der in den 2 und 3 eingezeichneten Nordausrichtung mit einem Winkel von etwa 35° erfolgt. Aus dem gespeicherten Radarquerschnitt, wie er in 3 exemplarisch angedeutet ist, ergibt sich nun, welcher Radarquerschnitt von dem Fahrzeug 1 bzw. seinem Radarsensor 2 von dem stationären Objekt 3 in dem vorliegenden Blickwinkel erfasst werden muss. Ist dies der Fall, dann ist sichergestellt, dass der Radarsensor 2 prinzipiell funktioniert und eine entsprechend gute Performance hat. Kommt es zu Abweichungen, dann kann festgestellt werden, dass beispielsweise die Performance des Radarsensors 2 nicht der erwarteten Performance entspricht. In diesem Fall kann beispielsweise die Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 während des autonomen Fahrbetriebs entsprechend reduziert werden, wie es oben bereits beschrieben worden ist. Im Falle, dass das stationäre Objekt 3 gar nicht erkannt wird und eine Abschaltung durch andere mobile Objekte und eine starke Radarstörung, welche in der digitalen Karte 4 ebenfalls verzeichnet wäre, ausgeschlossen werden kann, dann muss von einer Fehlfunktion bzw. einer Blindheit des Radarsensors 2 ausgegangen werden und es müssen entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, beispielsweise muss eine Warnmeldung generiert und das Fahrzeug 1, falls es sich im vollständig autonomen Fahrbetrieb befindet und keine anderen Sensoren zur Verfügung hat, entsprechend angehalten oder in einem manuellen Betrieb überführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008046683 A1 [0002]

Claims

Digitale Karte (4) mit zusätzlichen Informationen zu der Karte (4) verzeichneten stationären Objekten (3), dadurch gekennzeichnet, dass ergänzend zu zumindest einigen der stationären Objekte (3) deren radarspezifischen Merkmale hinterlegt sind.
Digitale Karte (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radarspezifischen Merkmale zumindest den Radarquerschnitt (5) des Objekts (3) umfassen.
Digitale Karte (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche und Orte und die Höhe radartechnischer Störpegel ergänzend verzeichnet sind.
Verfahren zur Plausibilisierung der Funktion eines Radarsensors (2) dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Radarsensor (2) erfasstes radarspezifisches Merkmal eines stationären Objekts (3) mit dem in der digitalen Karte (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 abgelegten radarspezifischen Merkmal verglichen wird, um so auf die Funktion und/oder Performance des Radarsensors (2) zu schließen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Überprüfung der Funktion und/oder Performance des Radarsensors (2) in der digitalen Karte (4) nach Anspruch 3 verzeichnete radartechnische Störpegel berücksichtigt werden.
Verfahren zur Freigabe von autonomen Fahrfunktionen in einem Fahrzeug (1) mit Radarsensor (2), wozu zuerst das Vorhandensein von Objekten (3) mit radarspezifischen Merkmalen entlang einer geplanten Route in einer digitalen Karte (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 geprüft wird, wonach eine Freigabe der Route für eine autonome oder teilautonome Fahrt in Abhängigkeit des Vorhandenseins von Objekten (3) mit radarspezifischen Merkmalen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen eines Objekts (3) mit radarspezifischen Merkmalen entlang der tatsächlichen Route, in einem Abstand, welcher kleiner als der tatsächliche Abstand aus der Position des Fahrzeugs (1) in der digitalen Karte (4) und der Position des Objekts (3) in der digitalen Karte (4) ist, die Maximalgeschwindigkeit der autonomen Fahrfunktion reduziert wird.