DE102022003360B3 - Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen für ein autonomes Fahrzeug und System zur Generierung von Trainingsdatensätzen - Google Patents

Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen für ein autonomes Fahrzeug und System zur Generierung von Trainingsdatensätzen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen für ein autonomes Fahrzeug, umfassend eine Streckenvorgabe in Form von Ortskoordinaten mehrerer Streckensollpunkte; die Durchführung einer Messfahrt mit einem ersten Versuchsfahrzeug entlang einer Messroute, die anhand der Streckenvorgabe gewählt wird, und Erfassen von Fahrzeugumfelddaten entlang der Messroute mittels einer Sensorik des ersten Versuchsfahrzeugs. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf der ersten Messfahrt zeitdiskret Telemetriedaten des ersten Versuchsfahrzeugs an eine externe Telemetriedatenerfassungseinheit übermittelt werden und die Telemetriedaten Ortskoordinaten mehrerer vom ersten Versuchsfahrzeug erreichter Fahrzeug-Ist-Positionen umfassen; und ein Messfahrttoleranzbereich und/oder ein Sollstreckentoleranzbereich ermittelt werden; wobei der Messfahrttoleranzbereich durch eine Interpolation der Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen oder von kartografisch verfeinerten Fahrzeug-Ist-Positionen ermittelt wird; und wobei der Sollstreckentoleranzbereich durch eine Interpolation der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte oder von kartografisch verfeinerten Streckensollpunkten ermittelt wird; und durch einen Vergleich der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte mit dem Messfahrttoleranzbereich und/oder durch einen Vergleich der Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen mit dem Sollstreckentoleranzbereich und/oder durch einen Vergleich des Messfahrttoleranzbereichs mit dem Sollstreckentoleranzbereich ein Streckenabdeckungswert ermittelt wird; und falls der Streckenabdeckungswert geringer als ein vorgegebener Abdeckungsschwellwert ist, eine aktualisierte Streckenvorgabe für eine zweite Messfahrt mit dem ersten Versuchsfahrzeug und/oder einem weiteren Versuchsfahrzeug erzeugt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen für ein autonomes Fahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art sowie ein System zur Generierung von Trainingsdatensätzen.
  • Fahrerassistenzsysteme, die für ausgewählte Fahrsituationen, beispielsweise die Langsamfahrt in einem Verkehrsstau, einen von einem menschlichen Fahrzeuglenker überwachten Autopilotmodus zur Verfügung stellen, sind bekannt. Um zu einem höheren Automatisierungsgrad bis zum hoch- oder vollautomatisierten Fahren, dem rein autonomen Fahren, zu gelangen, sind, neben der Weiterentwicklung der Fahrzeugumfeldmesstechnik und der Sensordatenfusion, lernende Robotersysteme notwendig, die aufgrund einer selbständigen Umgebungserfassung und der Befähigung zur Interpretation der hiermit erfassten Daten als „intelligente Fahrassistenzsysteme“ bezeichnet werden. Die Grundlage zur Entwicklung derartiger Fahrroboter bilden Kl-Systeme in Verbindung mit maschinellem Lernen. Dabei verlangt insbesondere unüberwachtes maschinelles Lernen große Datenmengen mit Trainingsdatensätzen, die es ermöglichen, auf statistischen Modellen beruhende Algorithmen anzuwenden.
  • Ein möglicher Weg, um zu einem umfangreichen Trainingsdatensatz für ein autonomes Fahrzeug zu gelangen, besteht in einer Schwarmtaktik. Hierzu werden viele Halter von Fahrzeugen mit Fahrerassistenzsystemen, die das Fahrzeugumfeld erfassen, um ihr Einverständnis gebeten, die bei den täglichen Fahrten entstehenden Daten zur Fahrzeugentwicklung bereitzustellen. Beispielsweise kann bei der Aktivierung eines Autopiloten in einem Fahrzeug automatisch die von den Umfeldsensoren erfassten Daten mittels einer drahtlosen Kommunikationsverbindung auf einen Datenserver des Fahrzeugherstellers übertragen werden. Für diesen Ansatz akzeptiert der Fahrer aber, dass auch sensible Informationen, die einen Einblick in sein persönliches Verhalten und seine Lebensumgebung ermöglichen, für ihn unkontrolliert gespeichert und weiterverarbeitet werden. Daher verfolgen Fahrzeughersteller einen alternativen Ansatz zur Generierung von Trainingsdatensätzen, für den eine Flotte von Versuchsfahrzeugen eingesetzt wird, um eine Vielzahl von Messfahrten für die Datenerfassung zu erhalten. Dies erlaubt, werkeigene Versuchsfahrzeuge mit umfangreichen Sensorsystemen auszustatten, die gegenüber der in der Serie verbauten Fahrzeugumfeldmesstechnik eine wesentlich detailliertere und weitreichendere Erfassung anderer Verkehrsteilnehmer und den in der Fahrzeugumgebung befindlichen Objekten ermöglicht.
  • Ein weiterer Vorteil, der sich aus dem Einsatz von Versuchsfahrzeugen ergibt, ist darin zu sehen, dass die Qualität der erzeugten Trainingsdatensätze im Vergleich zu Daten, die mit Schwarmtaktiken generiert werden, höher anzusetzen ist. Dies resultiert aus der sich ergebenden Möglichkeit, geeignete Fahrstrecken und Fahrsituationen für die Messfahrten der Versuchsfahrzeuge auszuwählen und die Fahrten durch professionelle Fahrer ausführen zu lassen. Im Vergleich hierzu spiegeln Datensätze von privaten Fahrzeugnutzern deren Gewohnheiten im Hinblick auf die Streckenauswahl und die typischen Fahrzeiten wider, sodass eine Überrepräsentation bestimmter Umfelddaten in den schwarmgenerierten Trainingsdatensätzen nicht ausgeschlossen werden kann. Allerdings bedarf es eines hohen planerischen Aufwands für die geeignete Auswahl der Messfahrten und eines zusätzlichen Evaluierungsschritts, nachdem eine Messfahrt ausgeführt wurde, um zu überprüfen ist, ob die Fahrvorgabe erfüllt werden konnte. Abweichungen zwischen der vorgegebenen Messroute und der tatsächlichen Messfahrt können sich durch Umleitungen oder unvorhersehbare Ereignisse, wie eine Fahrzeugpanne, eine Verkehrskontrolle oder einen Unfall ergeben. Denkbar sind auch durch den ausführenden Fahrer verursachte Fehler, z. B. indem eine vorgesehene Ausfahrt verpasst wird und somit ein Umweg über eine Alternativroute erzwungen wird.
  • Ein Verfahren zur Verbesserung einer autonomen Fahrzeugsteuerung wird durch US 11,085,774 B2 beschrieben. Vorgeschlagen ist, fahrrelevante Daten zu einem entlang des geplanten Fahrwegs vorausliegenden Objekts von einer externen Server-Datenbank auf ein Fahrzeug zu übertragen, sodass die sensorisch vom Fahrzeug erfassten Daten der Umgebung vereinfacht und auch unter Schlechtwetterbedingungen anhand der vom Server übermittelten Datensätze den erwarteten Objekten zugeordnet werden können. Zusätzlich erfolgt eine Rücksendung objektbezogen verarbeiteter Daten an die Server-Datenbank. Hierzu werden Unterschiede zwischen den ursprünglich gespeicherten und den bei der Vorbeifahrt neu vermessenen Objektdaten zusammen mit Ortsreferenzen an die Server-Datenbank zurückgemeldet, die diese zur Ausführung von Abgleichsoperationen und zur Ermittlung von Bezugspunkten für unterschiedliche, in Relation zueinanderstehende Objekte entlang eines Fahrabschnitts verwendet. Eine grundlegende Voraussetzung für die Umsetzung der dargestellten objektzugeordneten Datenverarbeitung ist eine durch Trainingsdatensätze angelernte Befähigung des eingesetzten autonomen Fahrzeugs zur maschinellen Interpretation von Umfeldmessdaten.
  • Die US 2018 0003 516 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Geokodierung von Koordinaten von Benutzern, Fahrzeugen und Zielen auf einer Karte sowie zur Erkennung von Abweichungen eines Transitfahrzeugs von einer systemgenerierten Fahrtroute. Während das Transitfahrzeug entlang der Route fährt, wird der tatsächliche Fahrweg mit einer vom System generierten optimalen Fahrtroute verglichen, um Routenabweichungsdaten zu erhalten. Die Routenabweichungsdaten können verwendet werden, um eine neue Strecke, eine neue Haltestelle oder einen neuen Fahrplan für die Transitstrecke zu erstellen.
  • Der Artikel Su, H. [et al.]: A survey of trajectory distance measures and performance evaluation. The International Journal on Very Large Data Bases, Vol. 29, 2020, S. 3-32 beschreibt verschiedene Methoden zur Analyse von groß angelegten Trajektoriendaten. Des Weiteren gibt der Artikel einen Überblick über die Bewertung von Ähnlichkeitsmaßen für Trajektorien sowie verschiedene Herangehensweisen zur Indexierung und Sortierung von Trajektorien.
  • Die DE 10 2014 003 973 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung einer Fahrstrecke zur Durchführung von Erprobungsfahrten zur Eignungsprüfung für Fahrerassistenzsysteme von Fahrzeugen. Erfindungsgemäß werden in einem Ausschnitt einer digitalen Karte Streckenabschnitte identifiziert und durch Vergabe einer Kennzahl bewertet, wobei die Kennzahl eine Exposition eines Fahrzeuges gegenüber Umgebungseinflüssen auf dem jeweiligen Streckenabschnitt darstellt, und aus einer vorgegebenen Menge von Streckenabschnitten wird mittels eines Optimierungsalgorithmus eine in Bezug auf vorgegebene Bedingungen und Kennzahlen optimale Fahrstrecke zur Erprobung ermittelt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen für ein autonomes Fahrzeug sowie ein hierfür eingesetztes System zur Generierung von Trainingsdatensätzen anzugeben.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie ein System zur Generierung von Trainingsdatensätzen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
  • Ein gattungsgemäßes Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen für ein autonomes Fahrzeug umfasst eine Streckenvorgabe in Form von Ortskoordinaten mehrerer Streckensollpunkte, eine Durchführung einer Messfahrt mit einem ersten Versuchsfahrzeug entlang einer Messroute, die anhand der Streckenvorgabe gewählt wird und das Erfassen von Fahrzeugumfelddaten entlang der Messroute mittels einer Sensorik des ersten Versuchsfahrzeugs.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen zeichnet sich dadurch aus, dass
    • - im Verlauf der ersten Messfahrt zeitdiskret Telemetriedaten des ersten Versuchsfahrzeugs an eine externe Telemetriedatenerfassungseinheit übermittelt werden und die Telemetriedaten Ortskoordinaten mehrerer vom ersten Versuchsfahrzeug erreichter Fahrzeug-Ist-Positionen umfassen; und
    • - ein Messfahrttoleranzbereich und/oder ein Sollstreckentoleranzbereich ermittelt werden;
    • - wobei der Messfahrttoleranzbereich durch eine Interpolation der Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen oder von kartografisch verfeinerten Fahrzeug-Ist-Positionen ermittelt wird; und
    • - wobei der Sollstreckentoleranzbereich durch eine Interpolation der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte oder von kartografisch verfeinerten Streckensollpunkten ermittelt wird; und
    • - durch einen Vergleich der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte mit dem Messfahrttoleranzbereich und/oder durch einen Vergleich der Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen mit dem Sollstreckentoleranzbereich und/oder durch einen Vergleich des Messfahrttoleranzbereichs mit dem Sollstreckentoleranzbereich ein Streckenabdeckungswert ermittelt wird; und
    • - falls der Streckenabdeckungswert geringer als ein vorgegebener Abdeckungsschwellwert ist, eine aktualisierte Streckenvorgabe für eine zweite Messfahrt mit dem ersten Versuchsfahrzeug und/oder mindestens einem weiteren Versuchsfahrzeug erzeugt wird.
  • Nach der Bestimmung der einem Messfahrttoleranzbereich zugeordneten Streckensollpunkte erfolgt eine Ermittlung des Streckenabdeckungswerts, wobei für die Anzahl der dem Messfahrttoleranzbereich zugeordneten Streckensollpunkte in Relation zur Gesamtzahl der Streckensollpunkte gesetzt wird. Für eine alternative Ausführung wird mittels einer linearen Interpolation der Streckensollpunkte eine Abfolge von Streckenabschnitten erzeugt und die akkumulierte Länge der Streckenabschnitte, die jeweils zwischen zwei dem Messfahrttoleranzbereich zugeordneten Streckensollpunkten aufgespannt sind, in Relation zur Gesamtlänge aller Streckenabschnitte gesetzt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Vereinfachung und Automatisierung des nach einer durchgeführten Testfahrt notwendigen Evaluierungsschritts, mit dem der Grad der Übereinstimmung zwischen einer durch Streckensollpunkte festgelegten Messroute und der tatsächlich zurückgelegten Messfahrt bestimmt wird. Auf dieser Grundlage kann maschinell eine Entscheidung getroffen werden, ob bereits genügend Umfelddaten zu einer vorgegebenen Messroute ermittelt wurden oder ob eine erneute Messfahrt durch ein Versuchsfahrzeug mit einer aktualisierten Vorgabe für die Messroute notwendig ist.
  • Ortsinformationen zu einer Messfahrt sind aus der bei der Messfahrt aufgenommenen Sensordatenwolke ermittelbar, wobei typischerweise einer Verknüpfung mit den sukzessiv erfassten Fahrzeugumfelddaten vorliegt. Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere für eine große Flotte von Versuchsfahrzeugen der Gesamtaufwand für die Messfahrt-Evaluierung und die Ermittlung neuer Messrouten verringert wird, wenn anstatt der Ortsinformationen aus den Fahrzeugumfelddaten die Telemetriedaten des Versuchsfahrzeugs für die Ermittlung von Standortinformationen ausgewertet werden.
  • Telemetriedaten eines Fahrzeugs dienen primär dem Flottenmanagement und umfassen neben Standortinformationen zur Lokalisierung einzelner Versuchsfahrzeuge Diagnosedaten, die an eine zur Fahrzeugüberwachung vorgesehene externe Telemetriedatenerfassungseinheit übermittelt werden. Rückgemeldet werden beispielsweise Informationen zu Wartungsintervallen und zu fahrtrelevanten Systemen, wie der Ladungszustand einer Traktionsbatterie. Das Absetzen von Telemetriedaten erfolgt zeitdiskret und typischerweise mit einem zeitlichen Abstand im Minutenbereich, etwa in einem Intervall von zwei Minuten. Aufgrund der im Vergleich zur Sensordatenwolke der erfassten Fahrzeugumfelddaten erheblich reduzierten Datenmenge für die Telemetriedaten ergibt sich ein wesentlich verringerter Rechenaufwand für die Lageverfolgung eines Versuchsfahrzeugs. Allerdings führt der geringe Übertragungstakt der Telemetriedaten zur Problematik, dass ein direkter Vergleich der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte aus der Streckenvorgabe für eine Messroute mit den aus den Telemetriedaten ermittelten Ortskoordinaten der von einem Versuchsfahrzeug tatsächlich erreichten Fahrzeug-Ist-Positionen nicht direkt für eine Evaluierung einer Messfahrt geeignet ist.
  • Daher haben die Erfinder in einem weiteren Schritt erkannt, dass eine Dateninterpolation notwendig ist, die zumindest einen Toleranzbereich für die Bestimmung des Übereinstimmungsgrads zwischen der vorgegebenen Messroute und der tatsächlich zurückgelegten Messfahrt liefert. Für eine erste Ausführung wird ein Messfahrttoleranzbereich ermittelt und für jeden vorgegebenen Streckensollpunkt der Messroute der Vergleich der Relativlage zum Messfahrttoleranzbereich ausgeführt. Dabei wird für eine vorteilhafte Bestimmung des Messfahrttoleranzbereichs zunächst mittels einer linearen Interpolation jeweils zeitlich aufeinanderfolgender Fahrzeug-Ist-Positionen eine Abfolge von Streckenabschnitten erzeugt und die resultierenden Streckenabschnitte durch ein kreisförmiges Ablaufobjekt mit einem vorgegebenen Toleranzradius zu einem zusammenhängenden Messfahrttoleranzbereich erweitert.
  • Für eine Weiterentwicklung ist vorgesehen, die voranstehend beschriebene Interpolation zur Ermittlung eines Messfahrttoleranzbereichs nicht direkt mit den Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen, sondern mit kartografisch verfeinerten Fahrzeug-Ist-Positionen auszuführen. Vorliegend wird unter kartografisch verfeinerten Fahrzeug-Ist-Positionen ein erweiterter Positionsdatensatz verstanden, der durch das nachträgliche Einfügen zusätzlicher Ortspunkte zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden, aus den Telemetriedaten ermittelten Fahrzeug-Ist-Positionen erzeugt wird. Hierzu werden auf der Grundlage einer in einer externen Datenbank hinterlegten Karte mit Lagekoordinaten befahrbarer Routen, die die jeweils kürzeste vom Versuchsfahrzeug nutzbare Straßenverbindung zwischen den betrachteten, zeitlich aufeinanderfolgenden Fahrzeug-Ist-Positionen liefern, zusätzliche Ortspunkte, beispielsweise in äquidistanten Streckenintervallen, zwischen den übermittelten Fahrzeug-Ist-Positionen festgelegt.
  • Der Vergleich der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte mit dem Messfahrttoleranzbereich kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden. Im einfachsten Fall werden die Streckensollpunkte bestimmt, deren Ortskoordinaten innerhalb des Messfahrttoleranzbereichs liegen. Für außerhalb liegende Streckensollpunkte wird als weiteres Auswahlkriterium für die dem Messfahrttoleranzbereich noch zugeordneten Streckensollpunkte ein tolerierbarer maximaler Abstand zum Messfahrttoleranzbereich berücksichtigt. Dabei kann als Abstand zum Messfahrttoleranzbereich die lotrechte Distanz zur Umrandung des Messfahrttoleranzbereichs herangezogen werden. Alternativ wird der Abstand als Distanz vom jeweiligen Streckensollpunkt zum nächstliegenden durch die voranstehend genannte lineare Interpolation bestimmten Streckenabschnitt für zeitlich aufeinanderfolgende Fahrzeug-Ist-Positionen festgelegt. Dabei wird für eine besonders laufzeiteffiziente Ausgestaltung für die Ermittlung des nächstliegenden Streckenabschnitts eine Suche in einem als K-D-Baum strukturierten Datensatz der Fahrzeug-Ist-Positionen ausgeführt.
  • Als weiterer Verfahrensschritt wird abgefragt, ob der Streckenabdeckungswert geringer als ein vorgegebener Abdeckungsschwellwert ist. Ist dies der Fall, erfolgt eine aktualisierte Streckenvorgabe für eine zweite Messfahrt, die vom gleichen, d. h. dem ersten Versuchsfahrzeug, und/oder mindestens einem weiteren Versuchsfahrzeug aus einer Fahrzeugflotte übernommen werden muss.
  • Für eine zweite Aufführung erfolgt die Dateninterpolation für die Festlegung eines Toleranzbereichs durch eine Interpolation der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte oder von kartografisch verfeinerten Streckensollpunkten, die zu der Ermittlung eines Sollstreckentoleranzbereichs führt. Entsprechend zur voranstehend beschriebenen Überprüfung der Relativlage zwischen einem Ortspunkt und einem örtlich begrenzten Toleranzbereich wird dann in einem nachfolgenden Schritt ein Vergleich der Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen mit dem Sollstreckentoleranzbereich ausgeführt und aus diesem Vergleich analog zum ersten Ausführungsbeispiel der Streckenabdeckungswert bestimmt.
  • Für eine dritte Ausführung wird die Interpolation doppelt ausgeführt und ein Messfahrttoleranzbereich und ein Sollstreckentoleranzbereich festgelegt. Nachfolgend wird die Ausdehnung eines Überlappungsbereichs zwischen dem Messfahrttoleranzbereich und dem Sollstreckentoleranzbereich zur Festlegung des Streckenabdeckungswerts erfasst und in Relation zur Ausdehnung eines Ortsbereichs gesetzt, der den Messfahrttoleranzbereich und den Sollstreckentoleranzbereich umfasst. Aus diesem Verhältnis lässt sich wiederum der Streckenabdeckungswert bestimmen.
  • Ein erfindungsgemäßes System zur Generierung von Trainingsdatensätzen umfasst eine Telemetriedatenerfassungseinheit und ist für die Ausführung des voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Für eine vorteilhafte Ausführung führt das System zur Generierung von Trainingsdatensätzen eine Anpassung des Toleranzradius für das kreisförmige Ablaufobjekt zur Dateninterpolation aus. Hierzu wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung von Telemetriedaten einer Fahrzeugflotte auf dem System zur Generierung von Trainingsdatensätzen zunächst mit einem klein gewählten Toleranzradius ausgeführt und die resultierende Systemlaufzeit bestimmt. Sodann erfolgt eine schrittweise Vergrößerung des Toleranzradius, bis eine vorbestimmte Laufzeitvorgabe unterschritten wird.
  • Für eine Weiterführung wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen mit einer zusätzlichen Beurteilung der hierfür eingesetzten Messfahrten verknüpft. Vorteilhaft ist eine Plausibilitätsüberprüfung der für die Flotte der Versuchsfahrzeuge oder einzelne Messfahrten eingesetzten Ressourcen, wie der Kraftstoffverbrauch oder den aufzuwendenden Fahrzeugwartungsmaßnamen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zur Generierung von Trainingsdatensätzen ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.
  • Dabei zeigen:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Generierung von Trainingsdatensätzen; und
    • 2 eine erste Ausgestaltung für den Interpolationsschritt des Ausführungsbeispiels gemäß 1; und
    • 3 eine zweite Ausgestaltung für den Interpolationsschritt des Ausführungsbeispiels gemäß 1.
  • Das in 3 dargestellte Blockdiagramm illustriert ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Generierung von Trainingsdatensätzen. Im Verfahrensschritt A erfolgt eine Streckenvorgabe 1, indem Ortskoordinaten mehrerer Streckensollpunkte drahtlos an ein Navigationssystem eines Versuchsfahrzeugs übermittelt werden. Hierzu stellt 1 einen Ausschnitt der Streckenvorgabe 1 an einer Messroute 2 mit einer Weggabelung dar, wobei drei zu erreichende Streckensollpunkte 3.1, 3.2, 3.3 gezeigt sind.
  • Für den Verfahrensschritt B führt das Versuchsfahrzeug anhand der Streckenvorgabe 1 eine Messfahrt durch und erfasst mit einer erweiterten Messtechnik, die optische Sensoren, Radarsysteme, laserbasierte Messsysteme sowie Ultraschall- und IR-Sensoren umfasst, die Fahrzeugumgebung und nimmt so Rohdaten für die Generierung von Trainingsdatensätzen auf. Zusätzlich werden zeitdiskret Telemetriedaten, beispielsweise mit einer Frequenz von 1/120s, an eine externe Telemetriedatenerfassungseinheit übermittelt, wobei aus den Telemetriedaten die Ortskoordinaten für die beim Absetzen der Telemetriedaten erreichten Fahrzeug-Ist-Positionen extrahiert und einer Datenverarbeitungseinheit zugeführt werden. Dabei zeigt 1 die Fahrzeug-Ist-Positionen 4.1, ..., 4.4 für einen Ausschnitt der Messfahrt.
  • Im Verfahrensschritt C wird ein Messfahrttoleranzbereich 5 ermittelt, wobei zunächst aufeinanderfolgende Fahrzeug-Ist-Positionen 4.1, ..., 4.4 mittels einer linearen Interpolation so verbunden werden, dass eine Abfolge von Streckenabschnitten 6 bestimmt wird. Exemplarisch ist ein einzelner Streckenabschnitt 7 bezeichnet, der zwischen den Fahrzeug-Ist-Positionen 4.2 und 4.3 aufgespannt ist. Für die weitere Interpolation wird die Abfolge von Streckenabschnitten 6 durch ein kreisförmiges Ablaufobjekt 8 mit einem vorgegebenen Toleranzradius, das bezüglich seines Mittelpunkts entlang der einzelnen Streckenabschnitte 7 bewegt wird, zu einem in 3 dargestellten, zusammenhängenden Messfahrttoleranzbereich 5 erweitert.
  • Für den in 3 dargestellten Verfahrensschritt D wird ein Vergleich der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte 3.1, 3.2, 3.3 mit dem Messfahrttoleranzbereich 5 ausgeführt. Dabei wird für eine erste Ausgestaltung bestimmt, welche der Streckensollpunkte 3.1, 3.2, 3.3 unmittelbar innerhalb des Messfahrttoleranzbereichs 5 liegen. Alternativ ist eine zweite Ausgestaltung in 1 dargestellt, die Streckensollpunkte 3.1, 3.2, 3.3 dann berücksichtigt, wenn deren lotrechter Abstand 9 zum nächstliegenden Streckenabschnitt 7 kleiner als eine vorgegebene Maximaldistanz ist. Um die Zuordnung eines Streckensollpunkts 3.1, 3.2, 3.3 zu dem jeweils nächstliegenden Streckenabschnitt 7 möglichst recheneffizient auszuführen, erfolgt bevorzugt eine Suche in einem als K-D-Baum strukturierten Datensatz der Fahrzeug-Ist-Positionen 4.1, ..., 4.4.
  • Der weitere Verfahrensschritt E betrifft die Ermittlung eines Streckenabdeckungswerts, wobei im einfachsten Fall die Anzahl der dem Messfahrttoleranzbereich 5 zugeordneten Streckensollpunkte 3.1, 3.2, 3.3 in Relation zur Gesamtzahl der Streckensollpunkte 3.1, 3.2, 3.3 gesetzt wird. Für eine vorteilhafte, im Einzelnen nicht dargestellte Ausführungsalternative wird eine Abfolge von Soll-Streckenabschnitten mittels einer linearen Interpolation der Streckensollpunkte 3.1, 3.2, 3.3 erzeugt und die akkumulierte Länge der Soll-Streckenabschnitte, die jeweils zwischen zwei dem Messfahrttoleranzbereich 5 zugeordneten Streckensollpunkten 3.1, 3.2, 3.3 aufgespannt sind, in Relation zur Gesamtlänge aller Soll-Streckenabschnitte gesetzt.
  • Der Verfahrensschritt F betrifft einen Vergleich des berechneten Streckenabdeckungswerts mit einem vorgegebenen Abdeckungsschwellwert. Für den Fall einer nicht hinreichend genau abgefahrenen Messroute, folgt ein Streckenabdeckungswert, der geringer als der vorgegebene Abdeckungsschwellwert ist. Dann aktualisiert das System zur Generierung von Trainingsdatensätzen die Streckenvorgabe 1 und gibt diese für eine zweite Messfahrt erneut an das erste Versuchsfahrzeug und/oder ein weiteres Versuchsfahrzeug der Fahrzeugflotte aus.
  • Zusätzlich ist ein im Einzelnen nicht dargestelltes, bevorzugtes System zur Generierung von Trainingsdatensätzen so ausgelegt, dass eine automatisierte Anpassung des Toleranzradius für das kreisförmige Ablaufobjekt 8 zur Interpolation der Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen 4.1, ..., 4.4 anhand einer Laufzeitvorgabe erfolgt.
  • 2 zeigt eine Weitergestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Generierung von Trainingsdatensätzen, wobei anstatt einer direkten Interpolation der Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen 4.1, ..., 4.4 zur Bestimmung des Messfahrttoleranzbereichs 5 ein Zwischenschritt ausgeführt wird. Für diesen werden mittels einer Datenbank mit Weginformationen kartografisch verfeinerte Fahrzeug-Ist-Positionen 10.1, 10.9 erzeugt, wobei zusätzlich zur den telemetrisch übermittelten Fahrzeug-Ist-Positionen 4.1, ..., 4.4 weitere Ortspunkte entlang der kürzesten für die Messfahrt zur Verfügung stehenden Straßenverbindung vor dem Interpolationsschritt hinzugefügt werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen für ein autonomes Fahrzeug, umfassend eine Streckenvorgabe (1) in Form von Ortskoordinaten mehrerer Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3); Durchführung einer Messfahrt mit einem ersten Versuchsfahrzeug entlang einer Messroute (2), die anhand der Streckenvorgabe (1) gewählt wird, und Erfassen von Fahrzeugumfelddaten entlang der Messroute (2) mittels einer Sensorik des ersten Versuchsfahrzeugs, wobei - im Verlauf der ersten Messfahrt zeitdiskret Telemetriedaten des ersten Versuchsfahrzeugs an eine externe Telemetriedatenerfassungseinheit übermittelt werden und die Telemetriedaten Ortskoordinaten mehrerer vom ersten Versuchsfahrzeug erreichter Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) umfassen; und - ein Messfahrttoleranzbereich (5) und/oder ein Sollstreckentoleranzbereich ermittelt werden; - wobei der Messfahrttoleranzbereich (5) durch eine Interpolation der Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) oder von kartografisch verfeinerten Fahrzeug-Ist-Positionen (10.1, ..., 10.9) ermittelt wird; und - wobei der Sollstreckentoleranzbereich durch eine Interpolation der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3) oder von kartografisch verfeinerten Streckensollpunkten ermittelt wird; und - durch einen Vergleich der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3) mit dem Messfahrttoleranzbereich (5) und/oder durch einen Vergleich der Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) mit dem Sollstreckentoleranzbereich und/oder durch einen Vergleich des Messfahrttoleranzbereichs (5) mit dem Sollstreckentoleranzbereich ein Streckenabdeckungswert ermittelt wird; - wobei zur Ermittlung des Streckenabdeckungswerts die Anzahl der dem Messfahrttoleranzbereich zugeordneten Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3) in Relation zur Gesamtzahl der Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3) bestimmt wird oder eine Abfolge von Soll-Streckenabschnitten mittels einer linearen Interpolation der Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3) erzeugt und die akkumulierte Länge der Soll-Streckenabschnitte, die jeweils zwischen zwei dem Messfahrttoleranzbereich zugeordneten Streckensollpunkten (3.1, 3.2, 3.3) aufgespannt sind, in Relation zur Gesamtlänge aller Soll-Streckenabschnitte gesetzt wird oder die Anzahl der dem Sollstreckentoleranzbereich zugeordneten Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) in Relation zur Gesamtzahl der Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) bestimmt wird oder eine Abfolge von Fahrzeug-Ist-Positionsabschnitten mittels einer linearen Interpolation der Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) erzeugt und die akkumulierte Länge der Fahrzeug-Ist-Positionsabschnitte, die jeweils zwischen zwei dem Sollstreckentoleranzbereich zugeordneten Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) aufgespannt sind, in Relation zur Gesamtlänge aller Fahrzeug-Ist-Positionsabschnitte gesetzt wird; und - falls der Streckenabdeckungswert geringer als ein vorgegebener Abdeckungsschwellwert ist, eine aktualisierte Streckenvorgabe für eine zweite Messfahrt mit dem ersten Versuchsfahrzeug und/oder einem weiteren Versuchsfahrzeug erzeugt wird.
  2. Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Messfahrttoleranzbereichs (5) eine lineare Interpolation für zeitlich aufeinanderfolgende Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) und/oder zur Bestimmung des Sollstreckentoleranzbereichs eine lineare Interpolation für aufeinanderfolgende Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3) ausgeführt wird, die zu einer Abfolge von Streckenabschnitten (6) führt.
  3. Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfolge von Streckenabschnitten (6) durch ein kreisförmiges Ablaufobjekt (8) mit einem vorgegebenen Toleranzradius zu einem zusammenhängenden Messfahrttoleranzbereich (5) und/oder einem zusammenhängenden Sollstreckentoleranzbereich erweitert wird.
  4. Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Vergleich der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3) mit dem Messfahrttoleranzbereich (5) diejenigen Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3) ermittelt werden, deren Ortskoordinaten innerhalb des Messfahrttoleranzbereichs (5) liegen und/oder durch einen Vergleich der Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) mit dem Sollstreckentoleranzbereich diejenigen Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) ermittelt werden, deren Ortskoordinaten innerhalb des Sollstreckentoleranzbereichs liegen.
  5. Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen Vergleich der Ortskoordinaten der Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3) mit dem Messfahrttoleranzbereich (5) diejenigen Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3) bestimmt werden, die innerhalb eines tolerierbaren maximalen Abstands zum Messfahrttoleranzbereich liegen und/oder durch einen Vergleich der Ortskoordinaten der Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) mit dem Sollstreckentoleranzbereich diejenigen Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) ermittelt werden, die innerhalb eines tolerierbarer maximalen Abstands zum Sollstreckentoleranzbereich liegen.
  6. Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zum Messfahrttoleranzbereich (5) als lotrechte Distanz des jeweiligen Streckensollpunkts (3.1, 3.2, 3.3) zur Umrandung des Messfahrttoleranzbereichs (5) festgelegt ist und/oder der Abstand zum Sollstreckentoleranzbereich als lotrechte Distanz der jeweiligen Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) zur Umrandung des Sollstreckentoleranzbereichs festgelegt ist.
  7. Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zum Messfahrttoleranzbereich als Distanz zwischen dem jeweiligen Streckensollpunkt (3.1, 3.2, 3.3) und dem nächstliegenden Streckenabschnitt (7) bestimmt wird, der durch die eine lineare Interpolation zeitlich aufeinanderfolgender Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) festgelegt ist und/oder der Abstand zum Sollstreckentoleranzbereich als Distanz zwischen den jeweiligen Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) und dem nächstliegenden Streckenabschnitt bestimmt wird, der durch die eine lineare Interpolation aufeinanderfolgender Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 33) festgelegt ist.
  8. Verfahren zur Generierung von Trainingsdatensätzen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung des nächstliegenden, durch die eine lineare Interpolation bestimmten Streckenabschnitts (7) eine Suche in einem als K-D-Baum strukturierten Datensatz der Fahrzeug-Ist-Positionen (4.1, ..., 4.4) und/oder der Streckensollpunkte (3.1, 3.2, 3.3) ausgeführt wird.
  9. System zur Generierung von Trainingsdatensätzen dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Telemetriedatenerfassungseinheit umfasst und derart gestaltet ist, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführbar ist.
  10. System zur Generierung von Trainingsdatensätzen nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass eine automatisierte Anpassung eines Toleranzradius für ein kreisförmiges Ablaufobjekt zur Interpolation von Ortskoordinaten anhand einer Laufzeitvorgabe ausführbar ist.
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