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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Objekterkennungsvorrichtung
zum Erkennen eines Objekts in derUmgebung eines eigenen Fahrzeugs
basierend auf Signalen von mehreren Sensoren zum Erfassen des Objekts
in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs.
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Auf
die Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-140755,
eingereicht am 19. Mai 2006 einschließlich der Beschreibung, der
Zeichnungen und der Zusammenfassung wird hierin in ihrer Gesamtheit durch
Verweis Bezug genommen.
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In
den vergangenen Jahren ist für
ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Automobil oder ein ähnliches Fahrzeug,
eine Technik zum Erkennen eines in einer Fahrtrichtung des eigenen
Fahrzeugs vorhandenen Objekts, einschließlich eines dreidimensionalen
Objekts, durch Erfassen einer Fahrzeugaußenumgebung durch eine Kamera,
ein Millimeterwellenradar, ein Laserradar oder eine ähnliche
Einrichtung entwickelt worden, die auf eine Fahrzeugsteuerung, wie
beispielsweise eine Kollisionsvermeidungssteuerung oder eine ähnliche Steuerung,
angewendet wird.
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Obwohl
gemäß einer
derartigen Technik zum Erkennen eines Objekts im Allgemeinen Erkennungssensoren
verwendet werden, die durch eine Kamera, ein Millimeterwellenradar,
ein Laserradar und ähnliche Einrichtungen
implementiert werden, führen
die Erkennungssensoren zu einem Problem dahingehend, dass in ihrer
Erfassungsgenauigkeit in einer Fahrtumgebung eine Streuung auftritt.
Daher wird in jüngster
Zeit ein als Sensorfusion bezeichnetes Verfahren vorgeschlagen,
gemäß dem mehrere
aus einer Kamera, einem Millimeterwellenradar, einem Laserradar
und ähnlichen
Einrichtungen gebildeten Sensoren auf einem Fahrzeug montiert werden
und ein in Vorausrichtung befindliches Objekt durch Kombinieren
oder Fusionieren von durch die jeweiligen Sensoren erhaltenen Ausgangssignalen
erkannt wird.
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Beispielsweise
wird in der JP-A-2005-165421 (Patentdokument 1) eine Technik beschrieben,
gemäß der basierend
auf durch eine Bilderkennungsvorrichtung, die ein Millimeterwellenradar
und eine Kamera aufweist, erfassten Daten Wahrscheinlichkeitsverteilungen
berechnet werden, die die Genauigkeit der jeweiligen Daten darstellen,
wobei die jeweiligen Daten durch Berechnen eines Produkts aus mehreren
der Wahrscheinlichkeitsverteilungen bezüglich des gleichen Datenwertes
fusioniert werden und ein Typ eines sich in Vorausrichtung befindlichen
Objekts basierend auf einem Datenwert mit der höchsten Wahrscheinlichkeit untersucht wird.
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Gemäß der im
Patentdokument 1 beschriebenen Technik kann auch in dem Fall, dass
eine Wahrscheinlichkeitsverteilung, die basierend auf durch eine
Erkennungseinrichtung für
einen vorausliegenden Bereich erfassten Daten berechnet wird, eine
verminderte Wahrscheinlichkeit darstellt, wenn eine Wahrscheinlichkeitsverteilung,
die basierend auf durch eine andere Erkennungseinrichtung für einen
vorausliegenden Bereich erfassten Daten berechnet wird, eine hohe
Wahrscheinlichkeit darstellt, der Typ des in Vorausrichtung befindlichen
Objekts unter Verwendung eines Datenwertes mit der hohen Wahrscheinlichkeit
erkannt werden.
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Wenn
ein Objekt lediglich anhand einer Höhe einer Wahrscheinlichkeitsverteilung
bestimmt wird, wie dies im Patentdokument 1 beschrieben ist, kann
es jedoch vorkommen, dass aufgrund einer unsicheren oder unzuverlässigen Charakteristik
eines Sensors zum Erfassen einer Umgebungssituation, eines durch
eine Steuerungsvorrichtung verursachten Einflusses auf eine Fahrzeugstabilisierung,
usw. eine Situation auftritt, gemäß der ein Aktivierungszeitpunkt
für eine
Kollisionsvermeidungssteuerung, eine Alarmsteuerung, usw. zum Vermeiden
eines Kontakts (Kollision) zwischen dem Objekt und dem eigenen Fahrzeug übermäßig früh oder übermäßig verzögert auftritt,
so dass möglicherweise
kein geeigneter Steuerungsaktivierungszeitpunkt erzeugt wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der vorstehend beschriebenen
Situation entwickelt, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Objekterkennungsvorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet
ist, eine Kollisionsvermeidungssteuerung, eine Alarmsteuerung oder
eine ähnliche
Steuerung zum Vermeiden eines Kontakts (Kollision) mit einem Objekt
basierend auf einem Objekterkennungsergebnis zu einem geeigneten
Zeitpunkt auszuführen,
wobei eine unsichere Charakteristik eines Sensors zum Erfassen einer
Umgebungssituation, ein durch eine Steuerungsvorrichtung verursachter
Einfluss auf eine Fahrzeugstabilisierung, eine Fahrtumgebung, usw.
berücksichtigt
werden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Objekterkennungsvorrichtung
kann eine Steuerung basierend auf einem Objekterkennungsergebnis
zu einem geeigneten Zeitpunkt ausführen, wobei eine unsichere
Charakteristik eines Sensors zum Erfassen einer Umgebungssituation,
ein durch eine Steuerungsvorrichtung verursachter Einfluss auf eine
Fahrzeugstabilisierung, eine Fahrtumgebung, usw. berücksichtigt
werden.
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Nachstehend
werden Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben;
es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Objekterkennungsvorrichtung;
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2 ein
Ablaufdiagramm einer in der ersten Ausführungsform vorgesehenen Fusions-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsverarbeitung;
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3 ein
Ablaufdiagramm einer in der ersten Ausführungsform vorgesehenen Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsverarbeitung
für ein
durch einen Erkennungssensor erfasstes Objekt;
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4 eine
Erläuterungsansicht
zum Darstellen eines Übergangs
einer statistischen Position eines ein Bestimmungsobjekt darstellenden
Objekts;
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5 ein
Diagramm zum Erläutern
einer Existenzwahrscheinlichkeit; und
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6 ein
Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Objekterkennungsabschnitts.
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Die 1 bis 5 betreffen
eine erste Ausführungsform
der Erfindung, wobei 1 ein Blockdiagramm einer Objekterkennungsvorrichtung, 2 ein
Ablaufdiagramm einer Fusions-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsverarbeitung, 3 ein
Ablaufdiagramm einer Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsverarbeitung
für ein
durch einen Erkennungssensor erfasstes Objekt, 4 ein
Erläuterungsdiagramm
zum Darstellen eines Übergangs
einer statistischen Position eines ein Bestimmungsobjekt darstellenden
Objekts und 5 ein Diagramm zum Erläutern einer
Existenzwahrscheinlichkeit darstellen.
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In 1 bezeichnet
Bezugszeichen 1 eine an einem Fahrzeug, z.B. einem Automobil
oder einem ähnlichen
Fahrzeug, montierte Objekterkennungsvorrichtung zum Erkennen eines
Objekts, z.B. eines dreidimensionalen Objekts, durch Verarbeiten
eines Signals von einem Erkennungssensor zum Erfassen einer Außenumgebungssituation,
der ein Objekterkennungsergebnis an eine nicht dargestellte Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
ausgibt, um zu veranlassen, dass die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
eine Alarmsteuerung oder eine Kollisionsvermeidungssteuerung oder
eine ähnliche
Steuerung zum Vermeiden eines Kontakts (Kollision) zwischen dem
Objekt und dem eigenen Fahrzeug ausführt. Bezüglich der vorliegenden Ausführungsform
wird ein Beispiel erläutert,
in dem drei Typen von Erkennungssensoren mit verschiedenen Erfassungscharakteristiken, d.h.
eine Stereokamera 2, ein Millimeterwellenradar 3 und
ein Laserradar 4, auf einem Fahrzeug montiert sind, wobei
ein Objekt hochgradig präzise
erkannt wird, indem Existenzwahrscheinlichkeiten des basierend auf
Ausgangssignalen der jeweiligen Erkennungssensoren erkannten Objekts
fusioniert oder kombiniert werden.
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Die
Objekterkennungsvorrichtung 1 weist auf: einen Stereobildverarbeitungsabschnitt 5 zum
Verarbeiten eines Stereobildsignals von der Stereokamera 2,
einen Millimeterwellensignalverarbeitungsabschnitt 6 zum
Verarbeiten eines Sig nals vom Millimeterwellenradar 3 und
einen Lasersignalverarbeitungsabschnitt 7 zum Verarbeiten
eines Signals vom Laserradar 4, wobei ein Objekt basierend
auf dem Stereobildsignal, dem Millimeterwellensignal und dem Lasersignal
durch die jeweiligen Verarbeitungsabschnitte 5 bis 7 extrahiert wird.
Information über
das durch die Verarbeitungsabschnitte 5 bis 7 extrahierte
Objekt wird an einen Objekterkennungsabschnitt 10 übertragen,
und das Objekt wird basierend auf einer Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit
erkannt, gemäß der das
Objekt basierend auf den Signalen von den jeweiligen Erkennungssensoren
fusioniert wird.
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Die
Stereokamera 2 wird durch Anordnen eines aus einer linken
und einer rechten Kamera (CCD-Kameras oder CMOS-Kameras) bestehenden Kamerapaars gebildet,
die mittels fester Bildaufnahmeelemente in einem vorgegebenen Abstand
angeordnet sind, um Stereobilder einer Szenerie einer Fahrzeugaußenumgebung
von verschiedenen Beobachtungspunkten aufzunehmen. Die Stereokamera 2 ist
beispielsweise an einer Oberseite eines Raumspiegels im Inneren
eines Fahrgastraums befestigt, um ein Stereobild der Fahrzeugaußenumgebung
an den Stereobildverarbeitungsabschnitt 5 auszugeben.
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Der
Stereobildverarbeitungsabschnitt 5 extrahiert ein Objekt,
wie beispielsweise ein Fahrzeug, einen Fußgänger, usw. durch Erzeugen von
Abstandsdaten durch ein Triangulationsprinzip von einem Versatzmaß einer
Position des erfassten Objekts (nachstehend als 'Bildobjekt' bezeichnet) basierend auf dem durch
die Stereokamera 2 aufgenommenen Stereobild und Vergleichen
der Daten durch eine bekannte Gruppierungsverarbeitung oder mit
einem vorgespeicherten Objekt basierend auf den Abstandsdaten. Außerdem wird
als ein charakteristischer Wert (charakteristischer Bildwert) zum
Spezifizieren des Bildobjekts beispielsweise ein Abstandskoordinatenwert
in einer Vorwärts-Rückwärtsrichtung
einer Fahrzeugkarosserie, ein Positionskoordinatenwert in einer
Fahrzeugbreitenrichtung, eine Relativgeschwindigkeit (eine zeitliche Änderung
der Abstandskoordinate), usw. bezogen auf das eigene Fahrzeug als
Ursprung berechnet.
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Außerdem ist
das Millimeterwellenradar 3 im Wesentlichen in der Mitte
der Fahrzeugbreitenrichtung an einem vorderen Endabschnitt des Fahrzeugs
befestigt, um mehrere Millimeterwellenteilstrahlen radial zu emittieren.
D.h. es ist schwierig, die vom Millimeterwellenradar 3 emittierte
Millimeterwelle im Vergleich zum Laserlicht des Laserradars 4 schmal
zu machen, so dass das Objekt durch radiales Emittieren der mehreren Millimeterwellenteilstrahlen
und Empfangen von reflektierten Wellen vom Objekt erfasst wird.
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Der
Millimeterwellensignalverarbeitungsabschnitt 6 berechnet
einen charakteristischen Wert (charakteristischen Millimeterwellenwert)
zum Spezifizieren des Objekts (nachstehend als 'Millimeterwellenobjekt' bezeichnet) basierend
auf einem Erfassungssignal vom Millimeterwellenradar 3.
Beispielsweise wird der Abstandskoordinatenwert in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
der Fahrzeugkarosserie basierend auf einer Zeitdauer von der Übertragung
bis zum Empfang der Millimeterwelle durch das Millimeterwellenradar 3 berechnet, und
der Positionskoordinatenwert in der Fahrzeugbreitenrichtung wird
basierend auf einer Übertragungsrichtung
desjenigen Teilstrahls unter den mehreren Teilstrahlen berechnet,
dessen reflektierte Welle empfangen wird. Außerdem wird die Relativgeschwindigkeit
von einer Änderung
des Abstandskoordinatenwertes basierend auf einem Dopplerprinzip
berechnet.
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Das
Laserradar 4 kann dagegen schmales bzw. gerichtetes Laserlicht
emittieren und strahlt einen Laserimpuls ab, wobei Laserlicht mit
einer schmalen Breite über
einen vorgegebenen Sichtwinkel gescannt wird, und empfängt vom
Objekt reflektiertes Licht. Das Laserradar 4 ist beispielsweise
im Wesentlichen an der gleichen Position befestigt wie das Millimeterwellenradar 3 und
strahlt Laserimpulse ab, während
Laserlicht mit der schmalen Breite bezüglich des Fahrzeugs nach vorne
in der Fahrzeugbreitenrichtung (oder in der Fahrzeugbreitenrichtung
und in einer Höhenrichtung) über einen
vorgegebenen Sichtwinkel gescannt wird.
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Der
Lasersignalverarbeitungsabschnitt 7 berechnet einen charakteristischen
Wert (charakteristischen Laserwert) zum Spezifizieren des Objekts
(nachstehend als 'Laserobjekt' bezeichnet) basierend
auf einem Erfassungssignal vom Laserradar 4. Beispielsweise
wird als charakteristischer Laserwert der Abstandskoordinatenwert
in der vorwärts-Rückwärtsrichtung
der Fahrzeugkarosserie basierend auf einer Zeitdauer von der Übertragung
bis zum Empfang des Laserlichts durch das Laserradar 4 berechnet,
wird der Positionskoordinatenwert in der Fahrzeugbreitenrichtung
basierend auf einer Übertragungsrichtung
des Laserlichts, wenn reflektiertes Licht empfangen wird, berechnet,
und wird die Relativgeschwindigkeit basierend auf einer zeitlichen Änderung
des Abstandskoordinatenwertes berechnet.
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Außerdem wird
ein Koordinatensystem, das die jeweiligen charakteristischen Werte
des durch die Verarbeitungsabschnitte 5 bis 7 erfassten
Objekts darstellt, in Überereinstimmung
mit einem Koordinatensystem festgelegt, das ein Referenzsystem darstellt
(z.B. mit einem Koordinatensystem zum Erkennen des Bildobjekts).
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Daten
des durch die jeweiligen Verarbeitungsabschnitte 5 bis 7 extrahierten
Objekts werden an den Objekterkennungsabschnitt 10 übertragen.
Der Objekterkennungsabschnitt 10 weist einen Bildobjekt-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsabschnitt 11 zum
Berechnen einer Existenzwahrscheinlichkeit eines basierend auf dem
Bild erfassten Bildobjekts, einen Millimeterwellenobjekt-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsabschnitt 12 zum
Berechnen einer Existenzwahrscheinlichkeit eines basierend auf der
Millimeterwelle erfassten Millimeterwellenobjekts und einen Laserobjekt-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsabschnitt 13 zum
Berechnen einer Existenzwahrscheinlichkeit eines basierend auf dem
Laserlicht erfassten Laserobjekts auf, wodurch die Existenzwahrscheinlichkeiten
für die
jeweiligen individuellen Erkennungssensoren berechnet werden.
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Außerdem werden,
wie später
beschrieben wird, in der vorliegenden Ausführungsform die jeweiligen Existenzwahrscheinlichkeiten
für das
Bildobjekt, das Millimeterwellenob jekt und das Laserobjekt grundsätzlich unter
Verwendung eines ähnlichen
Algorithmus berechnet.
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Außerdem weist
der Objekterkennungsabschnitt 10 einen Existenzwahrscheinlichkeitskorrekturabschnitt 14 und
einen Fusions-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsabschnitt 15 auf.
Der Existenzwahrscheinlichkeitskorrekturabschnitt 14 korrigiert
die Existenzwahrscheinlichkeiten der jeweiligen Erkennungssensoren
basierend auf den Charakteristiken der jeweiligen Erkennungssensoren
und überträgt die korrigierten
Existenzwahrscheinlichkeiten an den Fusions-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsabschnitt 15.
Der Fusions-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsabschnitt 15 berechnet
eine Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit als ein Ergebnis der Objekterkennung
durch Fusionieren oder Kombinieren der vom Existenzwahrscheinlichkeitskorrekturabschnitt 14 übertragenen
jeweiligen korrigierten Existenzwahrscheinlichkeiten.
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D.h.,
die Verarbeitung zum Berechnen der Existenzwahrscheinlichkeiten
der jeweiligen Erkennungssensoren, Korrigieren der jeweiligen Existenzwahrscheinlichkeiten
und Berechnen der Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit werden gemäß den Ablaufdiagrammen
der 2 und 3 ausgeführt. Die Verarbeitungen werden
nachstehend unter Bezug auf die Ablaufdiagramme der 2 und 3 beschrieben.
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Das
Ablaufdiagramm von 2 zeigt eine Fusions-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsverarbeitung,
wobei in Schritt S1 zunächst
das durch die Stereokamera 2 aufgenommene Stereobild als
eine Funktion des Stereobildeverarbeitungsabschnitts 5 gelesen
wird, um das Bildobjekt zu extrahieren, und die charakteristischen
Werte der Positionskoordinate, der Relativgeschwindigkeit, usw.
berechnet werden. Anschließend schreitet
die Verarbeitung zu Schritt S2 fort, wo die Existenzwahrscheinlichkeit
Pis des Bildobjekts berechnet wird.
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Im
folgenden Schritt S3 wird als eine Funktion des Millimeterwellensignalverarbeitungsabschnitts 6 das
durch das Millimeterwellenradar 3 erfasste Millimeterwellensignal
gelesen, um die Positionskoordinate, die Relativgeschwindig keit,
usw. des Millimeterwellenobjekts zu berechnen, und in Schritt S4
wird die Existenzwahrscheinlichkeit Pms des Millimeterwellenobjekts
berechnet.
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Daraufhin
schreitet die Verarbeitung zu Schritt S5 fort, wo als eine Funktion
des Lasersignalverarbeitungsabschnitts 7 das Lasersignal
vom Laserradar 4 gelesen wird und die Positionskoordinate,
die Relativgeschwindigkeit, usw. des Laserobjekts vom gelesenen
Lasersignal berechnet werden. Daraufhin wird in Schritt S6 die Existenzwahrscheinlichkeit
Pls des Laserobjekts berechnet.
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Daraufhin
schreitet die Verarbeitung zu Schritt S7 fort, wo als eine Funktion
des Existenzwahrscheinlichkeitskorrekturabschnitts 14 die
jeweiligen Existenzwahrscheinlichkeiten Pis, Pms, Pls des Bildobjekts,
des Millimeterwellenobjekts und des Laserobjekts basierend auf Charakteristiken
der jeweiligen Erkennungssensoren korrigiert werden. Durch die Korrektur
wird ein auf einem Experiment oder einer Simulation, die basierend
auf theoretischen Erkennungswerten der Sensoren ausgeführt wird,
basierender optimaler Korrekturwert gesetzt, wobei die Erkennungsraten
der jeweiligen Erkennungssensoren in Abhängigkeit von den inhärenten Erfassungscharakteristiken
der Sensoren anzeigenden Parametern bestimmt werden, z.B. in Abhängigkeit von
Ausfallraten, die die Rate anzeigen, mit der das Objekt vorübergehend
nicht erfassbar ist, einer korrekten Erkennungsrate, die die Rate
anzeigt, mit der das Objekt korrekt erfassbar ist, einer Fehlererkennungsrate,
die eine fehlerhafte Erfassung des Objekts anzeigt, usw.
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Außerdem werden,
wie durch die nachstehenden Gleichungen (1) bis (3) dargestellt
ist, die basierend auf Signalen von der Stereokamera 2,
dem Millimeterwellenradar 3 und dem Laserradar 4 berechneten
Existenzwahrscheinlichkeiten Pis, Pms bzw. Pls unter Verwendung
einer Erkennungsrate Ki der Stereokamera 2, einer Erkennungsrate
Km des Millimeterwellenradars 3 und einer Erkennungsrate
K1 des Laserradars 4 korrigiert, um korrigierte Existenzwahrscheinlichkeiten
Pi, Pm und Pl zu erhalten. Pi = Pis × Ki (1) Pm = Pms × Km (2) Pl = Pls × K1 (3)
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Daraufhin
schreitet die Verarbeitung zu Schritt S8 fort, wo als eine Funktion
des Fusions-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsabschnitts 15 gemäß der nachstehenden
Gleichung (4) die Existenzwahrscheinlichkeit Pi der Stereokamera 2,
die Existenzwahrscheinlichkeit Pm des Millimeterwellenradars und
die Existenzwahrscheinlichkeit Pl des Laserradars 4 kombiniert
oder fusioniert werden, um eine Sensorfusion auszuführen und
eine Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit
P des Objekts zu erhalten. P = 1 – (1 – Pi)×(1 – Pm)×(1 – Pl) (4)
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Die
durch die vorstehend beschriebenen Verarbeitungen berechnete Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit
P wird gemäß ihrer
Größe auf eine
Verarbeitung zum Beibehalten des aktuellen Zustand, eine Gefahrinformationsdarstellungverarbeitung,
eine Alarmsteuerung, eine automatische Bremssteuerung, usw. angewendet. In
diesem Fall wird die Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit P gemäß Gleichung
(4) basierend auf einem Multiplikationswert berechnet, der durch
Multiplizieren einer Nicht-Existenzwahrscheinlichkeit (1 – Pi) des
Bildobjekts, einer Nicht-Existenzwahrscheinlichkeit (1 – Pm) des
Millimeterwellenobjekts und einer Nicht-Existenzwahrscheinlichkeit
(1 – Pl)
des Laserobjekts erhalten wird, wobei, wenn ein Sensor vorhanden
ist, der das Objekt nicht erkennt, wenn beispielsweise das Bild
verloren geht, die Existenzwahrscheinlichkeiten des Millimeterwellenradars
und des Laserradars gesetzt werden.
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Daher
kann der Aktivierungszeitpunkt für
eine Steuerung zum Vermeiden eines Kontakts mit einem Hindernis
oder für
eine Alarmsteuerung früher
gesetzt werden, wenn die Existenzwahrscheinlichkeit hoch ist, und
verzögert
werden, wenn die Existenzwahrscheinlichkeit niedrig ist, so dass
eine Steuerung stabil und zu einem optimalen Zeitpunkt ausgeführt werden
kann. Außerdem
kann eine fehlerhafte Steuerung bezüg lich eines Hindernisses mit
einer niedrigen Erfassungszuverlässigkeit
vermieden werden.
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Außerdem kann
die Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit P anstatt durch Gleichung
(4) unter Berücksichtigung
von Zuverlässigkeiten
der jeweiligen Erkennungssensoren berechnet werden. D.h., wenn eine
Zuverlässigkeit
des Millimeterwellenradars 3 durch α, eine Zuverlässigkeit
des Laserradars 4 durch ββ und eine Zuverlässigkeit
der Stereokamera 2 durch γ bezeichnet werden, wird die
Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit P durch die nachstehende Gleichung
(5) berechnet P =
(Pm × α) + (Pl × β) + (Pi × γ) (5)
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In
Gleichung (5) gilt α + β + γ = 1, wobei
die Zuverlässigkeiten α, β, γ der jeweiligen
Erkennungssensoren auf Verhältnisse,
wie beispielsweise α:β:γ = 5:3:2
gesetzt werden, indem vorausgesetzt wird, dass die Zuverlässigkeiten
in der Folge der Millimeterwelle, des Lasers und des Bildes zunehmen.
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Gemäß der durch
Gleichung (5) erhaltenen Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit
kann, wenn irgendeiner der aus der Stereokamera 2, dem
Millimeterwellenradar 3 und dem Laserradar 4 bestehenden
Sensoren auf einen Nichterfassungszustand eingestellt ist, die Existenzwahrscheinlichkeit
des entsprechenden Sensors für
das Objekt auf 0 gesetzt werden, wobei der Aktivierungszeitpunkt
der Steuerung ähnlicherweise
früher
gesetzt werden kann, wenn die Existenzwahrscheinlichkeit hoch ist,
und verzögert
werden kann, wenn die Existenzwahrscheinlichkeit niedrig ist, so
dass die Steuerung stabil und zu einem optimalen Zeitpunkt ausgeführt und
eine fehlerhafte Steuerung für
ein Hindernis mit einer niedrigen Erfassungszuverlässigkeit
vermieden werden kann.
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Nachstehend
werden Verarbeitungen zum Berechnen der Existenzwahrscheinlichkeiten
für ein
durch die jeweiligen Erkennungssensoren erfasstes Objekt erläutert. Gemäß dieser
Ausführungsform
werden die Existenzwahrscheinlichkeiten für das Bildobjekt, das Millimeterwellenobjekt
und das Laserobjekt grundsätzlich unter
Verwendung eines ähnlichen
Algo rithmus berechnet. Gemäß einem
Algorithmus zum Berechnen der Existenzwahrscheinlichkeit wird im
Allgemeinen eine Verarbeitung unter Verwendung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung
unter Berücksichtigung
des Verhaltes eines ein Bestimmungsobjekt darstellenden Objekts
ausgeführt,
wobei in diesem Fall die Verarbeitungen zum Berechnen der Existenzwahrscheinlichkeiten
für ein durch
die jeweiligen Erkennungssensoren erfasstes Objekt durch eine in 3 dargestellte
Verarbeitung zum Berechnen einer Existenzwahrscheinlichkeit ausgeführt werden
und die Existenzwahrscheinlichkeiten Pis, Pms, Pls für das durch
die jeweiligen Erkennungssensoren erfasste Objekt durch eine Existenzwahrscheinlichkeit
R dargestellt wird.
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In
der Verarbeitung zum Berechnen der Existenzwahrscheinlichkeit wird
zunächst
in Schritt S101 für die
Verarbeitung erforderliche Information (z.B. Bildinformation, Fahrzeuggeschwindigkeit
V0 des eigenen Fahrzeugs, usw.) gelesen. Dann schreitet die Verarbeitung
zu Schritt S102 fort, wo ein ein Bestimmungsobjekt darstellendes
Objekt (z.B. ein sich auf einem Bewegungsweg des eigenen Fahrzeugs
befindendes, nähestes Objekt)
extrahiert und jeweilige Daten für
einen Abstand x zum Objekt, eine Geschwindigkeit Vx des Objekts in
der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
(ein Differenzialwert des Abstands x + Geschwindigkeit V0 des eigenen Fahrzeugs),
eine Beschleunigung ax des Objekts in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
(ein Differenzialwert der Geschwindigkeit Vx in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung),
usw. erfasst werden.
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Daraufhin
schreitet die Verarbeitung zu Schritt 103 fort, wo eine
aktuelle Beschleunigung ax(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung,
eine aktuelle Geschwindigkeit Vx(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung und eine Ist-Position
x(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
durch eine statistische Verarbeitung gemäß den nachstehenden Gleichungen
(7) bis (9) berechnet werden, wobei vorausgesetzt wird, dass die
jeweiligen Daten durch eine Normalverteilung bereitgestellt werden,
wobei eine Achse (die x-Achse) die Vorwärts-Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs darstellt
und die Verteilung bei einem wahren Wert (in der vorliegenden Ausführungsform
einem Mittelwert) zentriert ist, der auf jeweiligen Daten für den Abstand
x zum das Bestimmungsobjekt darstellenden Objekt, der Geschwindigkeit
Vx in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
(Differenzialwert des Abstands x + Geschwindigkeit V0 des eigenen
Fahrzeugs) bzw. der Beschleunigung ax in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung (Differenzialwert
der Geschwindigkeit Vx in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung), usw. basiert.
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Außerdem gilt
in der folgenden Normalverteilung – ∞ < x < ∞, und eine
Streuung der Normalverteilung ist ein positiver Wert. Außerdem werden
in der statistischen Verarbeitung für die Beschleunigung in der
Vorwärts-Rückwärtsrichtung
die Geschwindigkeit in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
und die Position in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung,
eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion r gemäß Gleichung (6) unter Verwendung
eines Mittelwertes μ und
einer Streuung σ2 der Normalverteilung angewendet. r = (1/ ((2·π)1/2·σ))·exp(–(x – μ)2/(2·σ2)) (6)
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D.h.,
die aktuelle Beschleunigung ax(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung wird, wie in der
nachstehenden Gleichung (7) dargestellt ist, durch ax(ax(0)a, σax(0)2) als eine Normalverteilung mit einem Mittelwert ax(0)a
der aktuellen Beschleunigung in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung und einer Streuung σax(0)2 verarbeitet, die durch eine Abweichung σax(0) der
aktuellen Beschleunigung in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
dargestellt wird. ax(0)
= ax(ax(0)a, σax(0)2)
= (1/((2·π)1/2·σax(0) ))·exp(–(x – ax(0)a)2/(2·σax(0)2)) (7)
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Außerdem wird
die aktuelle Geschwindigkeit Vx(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung, wie in der nachstehenden
Gleichung (8) dargestellt ist, durch Vx(Vx(0)a, σvx(0)2)
als eine Normalverteilung mit einem Mittelwert Vx(0)a der aktuellen
Geschwindigkeit in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
und einer Streuung σvx(0)2 verarbeitet, die durch eine Abweichung σvx(0) der
aktuellen Geschwindigkeit in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung dargestellt wird. Vx(0) = Vx(Vx(0)a, σvx(0)2)
= (1/((2·π)1/2·σvx(0)))·exp(–(x – Vx(0)a)2/(2·σvx(0)2)) (8)
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Außerdem wird
die Ist-Position ax(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung,
wie in der nachstehenden Gleichung (9) dargestellt ist, durch x(x(0)a, σx(0)2) als eine Normalverteilung mit einem Mittelwert
x(0)a der Ist-Position in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung und einer Streuung σx(0)2 verarbeitet, die durch eine Abweichung σx(0) der
Ist-Position in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
dargestellt wird. x(0)
= x(x(0)a, σx(0)2)
= (1/((2·π)1/2·σx(0)))·exp(–(x – x(0)a)2/(2·σx(0)2)) (9)
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Die
vorstehend beschriebenen jeweiligen Streuungen σax(0)2, σvx(0)2, σx(0)2 sind Werte, die durch den Erkennungssensor
oder das Erkennungsobjekt bestimmt sind, wobei die Geschwindigkeitsgenauigkeit
bei einer Erkennung durch das Millimeterwellenradar 3 oder
das Laserradar 4 im Vergleich zu einer Erkennung durch
die Stereokamera 2 hoch ist, so dass die Streuung für diese
auf einen kleinen Wert gesetzt werden kann.
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Daraufhin
schreitet die Verarbeitung zu Schritt S104 fort, wo eine Beschleunigung
ax(Δt) in
der Vorwärts-Rückwärtsrichtung, eine Geschwindigkeit
Vx(Δt) in
der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
und eine Position x(Δt)
in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
nach Δt
Sekunden (z.B. nach 0,5 s) basierend auf der aktuellen Beschleunigung
ax(0) des das Bestimmungsobjekt darstellenden Objekts in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung, der aktuellen
Geschwindigkeit Vx(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung und der Ist-Position
x(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
durch eine statistische Ver arbeitung gemäß den nachstehenden Gleichungen
(10) bis (12) berechnet werden.
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D.h.,
die Beschleunigung ax(Δt)
nach Δt
s wird durch ax(ax(Δt)a, σax(Δt)2) als Normalverteilung mit einem Mittelwert
ax(Δt)a
der Beschleunigung in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
nach Δt
s und einer Streuung σax(Δt)2 verarbeitet, die durch eine Streuung σax(Δt) der Beschleunigung
in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung dargestellt
wird. Außerdem
wird die Berechnung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
unter Voraussetzung einer gleichmäßigen Beschleunigungsbewegung
ausgeführt. ax(Δt) = ax(ax(Δt)a, σax(Δt)2)
=
ax(ax(Δt)a, σax(0)2) (10)
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Außerdem wird
die Geschwindigkeit vx(Δt)
in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
nach Δt
s durch Vx(Vx(Δt)a, σvx(Δt)2) als Normalverteilung mit einem Mittelwert
Vx(Δt)a
der Geschwindigkeit in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
nach Δt
s und einer Streuung σvx(Δt)2 verarbeitet, die durch eine Streuung σvx(Δt) der Geschwindigkeit
in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung dargestellt wird.
Die nachstehende Gleichung (11) wird unter Verwendung der aktuellen
Beschleunigung ax(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
und der aktuellen Geschwindigkeit Vx(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
verarbeitet. Vx(Δt) = Vx(Vx(Δt)a, σvx(Δt)2)
= Vx(Vx(0)a, σvx(0)2)
+ ax(ax(0)a, σax(0)2)·Δt
=
Vx(Vx(0)a + ax(0)a·Δt, (σvx(0) + σax(0)·Δt)2) (11)
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Außerdem wird
die Position x(Δt)
in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung nach Δt s durch
x(x(Δt)a, σx(Δt)2) als Normalverteilung mit einem Mittelwert
x(Δt)a der
Position in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
nach Δt
s und einer Streuung σx(Δt)2 verarbeitet, die durch eine Streuung σx(Δt) der Po sition
in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
nach Δt
s dargestellt wird. Die Berechnung wird unter Verwendung der aktuellen
Beschleunigung ax(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung,
der aktuellen Geschwindigkeit Vx(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung und der aktuellen
Position x(0) in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
gemäß der nachstehenden
Gleichung (12) ausgeführt. x(Δt) = x(x(Δt)a, σx(Δt)2)
=
x(x(0)a, σx(0)2) + Vx(Vx(0)a, σvx(0)2)·Δt + (1/2)·ax(ax(0)a, σax(0)2)·Δt2
= x(x(0)a + Vx(0)a·Δt + (1/2)·ax(0)a·Δt2,
(σx(0) + σvx(0)·Δt + (1/2)·σax(0)·Δt2)2) (12)
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Daraufhin
schreitet die Verarbeitung zu Schritt S105 fort, wo gemäß der nachstehenden
Gleichung (13) eine Existenzwahrscheinlichkeit R(Δt) für das Objekt
nach Δt
s basierend auf der Position x(Δt)
des das Bestimmungsobjekt darstellenden Objekts in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
nach Δt
s berechnet wird. R(Δt) = ∫(x(x(Δt)a, σx(Δt)2))dx (13)(wobei
der Integrationsbereich –∞ < x < 0 beträgt).
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D.h.,
wenn die Ist-Position x(0) des das Bestimmungsobjekt darstellenden
Objekts in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
durch die Normalverteilung dargestellt wird, wird vorausgesagt,
dass eine Position x(Δt/2)
in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
nach Δt/2
s und die Position x(Δt)
in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung nach Δt s durch
die in 4 dargestellten Positionen gegeben sind. Daher
wird die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion der Normalverteilung
bezüglich
der Position in der Vorwärts-Rückwärtsrichtung
als Risikofunktion rx zum Bewerten eines Risikos eingeführt, und
die Normalfunktion wird integriert, indem die Position des eigenen Fahrzeugs
auf der x-Achse als Position 0 vorausgesetzt wird, wie in 5 dargestellt
ist (Integrationsbereich: –∞ < x < 0), und die Fläche (Wert
der Risikofunktion rx nach t s) wird als Existenzwahrscheinlichkeit
R(Δt) berechnet.
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Außerdem ist
die Position x(Δt)
des das Bestimmungsobjekt darstellenden Objekts nach Δt s eine Funktion
der Normalverteilung, so dass das Integrationsergebnis im Bereich –∞ < x < ∞ den Wert
1, 0 hat.
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Dadurch
kann eine Risikoverteilung, die die Gefahr eines Kontakts (Kollision)
des eigenen Fahrzeugs mit dem Objekt oder eine ähnliche Gefahr darstellt, kontinuierlich
bestimmt werden, so dass eine auf Information mit einer geringen
Zuverlässigkeit
basierende fehlerhafte Steuerung verhindert und die Sicherheit bezüglich einer
Kollisionsvermeidung verbessert werden kann.
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Nachstehend
wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 6 zeigt ein
Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Objekterkennungsabschnitts.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
wird eine Gewichtung der Existenzwahrscheinlichkeit des Objekts
gemäß einem
vom Erkennungssensor unabhängigen
Faktor variabel gemacht, wobei als ein derartiger Faktor ein Stabilitätsgrad des
eigenen Fahrzeugs, z.B. ein mit der Fahrzeugstabilität in Beziehung
stehender Parameter, ein durch eine Fahrzeugstabilitätssteuerungsvorrichtung
verursachter Einfluss auf die Fahrzeugstabilität, oder eine Fahrtumgebung
des Fahrzeugs in Betracht kommt.
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Der
mit der Fahrzeugstabilität
in Beziehung stehende Parameter weist eine Seitenbeschleunigung,
ein Giermoment oder eine Schlupfrate eines Fahrzeugs, usw. auf.
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Außerdem weist
die Fahrzeugstabilitätssteuerungsvorrichtung
eine ABS- (Antiblockiersystem) Steuerungsvorrichtung oder eine VDC-Vorrichtung
(Fahrzeugdynamiksteuerungsvorrichtung) oder eine ähnliche Vorrichtung
auf.
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Die
zweite Ausführungsform
ist auch auf einen Fall anwendbar, in dem mindestens ein unter der
Stereokamera 2, dem Millimeterwellenradar 3 und
dem Laserradar ausgewählter
Sen sor als Erkennungssensor vorgesehen ist, wie in 6 dargestellt
ist, wobei die erste Ausführungsform
des Objekterkennungsabschnitts 10 durch einen Objekterkennungsabschnitt 10A mit
einem Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsabschnitt 16 und
einem Fusions-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsabschnitt 17 gebildet
wird. In diesem Fall stellt eine durch den Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsabschnitt 16 berechnete
Existenzwahrscheinlichkeit Ps die Existenzwahrscheinlichkeit Pis
des Bildobjekts, die Existenzwahrscheinlichkeit Pms des Millimeterwellenobjekts
bzw. die Existenzwahrscheinlichkeit Pls des Laserobjekts dar. Ein
Algorithmus zum Berechnen der Existenzwahrscheinlichkeit Ps ist
dem in der ersten Ausführungsform
verwendeten Algorithmus ähnlich.
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Durch
den Fusions-Existenzwahrscheinlichkeitsberechnungsabschnitt 17 wird
unter Berücksichtigung eines
durch eine Fahrzeugstabilitätssteuerungsvorrichtung
verursachten Einflusses auf eine Fahrzeugstabilisierung eine Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit
P unter Verwendung eines Bewertungswertes α1 berechnet, der den Einfluss
einer Fahrzeugstabilitätssteuerungsvorrichtung,
z.B. einer ABS- (Antiblockiersystem) Vorrichtung oder einer VDC-Vorrichtung
(Fahrzeugdynamiksteuerungsvorrichtung), usw. auf die Fahrzeugstabilisierung
vorausbestimmt.
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Beispielsweise
wird der Bewertungswert in der ABS-Vorrichtung auf α1 = 0,1 und in der VDC-Vorrichtung
auf α1 =
0,2 gesetzt, wobei, wie in Gleichung (14) dargestellt ist, die Existenzwahrscheinlichkeit
Ps durch den Bewertungswert α1
gewichtet und damit variabel gemacht und als Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit
P berechnet wird. P
= Ps × (1 – α1) (14)
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Dadurch
kann, wenn eine Stabilisierung eines Fahrzeugverhaltens durch die
ABS-Vorrichtung oder die VDS-Vorrichtung
erwartet werden kann, der Aktivierungszeitpunkt für eine Kollisionsvermeidungssteuerung oder
eine Alarmsteuerung gemäß der Existenzwahrscheinlichkeit
Ps verzögert gesetzt
werden, so dass eine übermäßige Störung eines
Fahrers durch Vermeiden einer unnötigen Steuerung verhindert
werden kann.
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Andererseits
wird, wenn die Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit P unter Berücksichtigung
einer Fahrtumgebung des Fahrzeugs berechnet wird, eine nachstehend
dargestellte Erfassungscharakteristik eines Erkennungssensors berücksichtigt.
Beispielsweise werden die Erfassungscharakteristiken für die Erfassung
des durch die Stereokamera 2, das Millimeterwellenradar 3 und
das Laserradar 4 erfassten Objekts bezüglich der Fahrtumgebung folgendermaßen dargestellt.
Hierbei bezeichnen ⦾,
O, Δ und × Erfassungsgenauigkeiten,
wobei ⦾ ausgezeichnet,
O eher gut, Δ eher
schlecht und × schlecht
bezeichnen.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, ist es schwierig, die vom Millimeterwellenradar 3 emittierte
Millimeterwelle im Vergleich zu Laserlicht schmal zu machen, so
dass die Auflösung
der Seitenposition niedriger ist als beim Laserradar 4 und
die Erfassungsgenauigkeit bezüglich
der Breite des Objekts gering ist, das Objekt kann allerdings ohne
Einfluss durch das Wetter erfasst werden.
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Andererseits
kann das vom Laserradar 4 emittierte Laserlicht schmal
gemacht werden und die Fahrzeugbreitenrichtung kontinuierlich abtasten,
so dass eine ausgezeichnete Auflösung
der Seitenposition erzielt und die Seitenposition somit hochgradig
exakt erfasst werden kann, das Laserlicht wird allerdings durch
Regentropfen gebrochen oder reflektiert, so dass das Laserlicht
durch das Wetter leichter beeinflussbar ist als die Millimeterwelle.
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Die
Stereokamera 2 erkennt das Objekt durch Lichtkontrast,
so dass eine ausgezeichnete Auflösung der
Seitenposition und der Form erhalten werden, die Auflösung wird
jedoch in einer Fahrtumgebung, in der der Kontrast durch Lichtverhältnisse,
Regenfall, Schneefall, usw. schwer erkennbar ist, tendenziell niedrig.
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Daher
wird beispielsweise, wenn die Stereokamera 2 als Erkennungssensor
verwendet wird, die Umgebung durch Erkennen des Bildes oder basierend
auf der Aktivierung eines Scheibenwischers vorausbestimmt, und der
Bewertungswert wird variabel derart gesetzt, dass der Bewertungswert
in einer Fahrtumgebung mit Regen/Nebel α2 = 0,1 beträgt, in einer Fahrtumgebung
mit Schneefall α2
= 0,2 beträgt,
und der Bewertungswert in einer Fahrtumgebung mit Regen/Nebel und
Schneefall α2
= 0,1 + 0,2 = 0,3 beträgt.
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Das
gleiche gilt für
die Verwendung des Millimeterwellenradars 3 oder des Laserradars 4,
wobei der Bewertungswert α2
gemäß der Fahrtumgebung
variabel gesetzt wird. Außerdem
wird, wie durch die nachstehende Gleichung (15) dargestellt ist,
die Existenzwahrscheinlichkeit Ps mit dem Bewertungswert α2 gewichtet und
somit variabel gemacht und als Fusions-Existenzwahrscheinlichkeit
P gesetzt. P = Ps × (1 + α2) (15)
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Dadurch
können
in einer Situation, in der das Fahrzeug tendenziell instabil wird,
der Aktivierungszeitpunkt der der Steuerung früher gesetzt, die Steuerungszuverlässigkeit
durch den geeigneten Steuerungszeitpunkt verbessert und eine geeignete
Stabilisierung des Fahrzeugs erreicht werden.