DE102019002487A1

DE102019002487A1 - Verfahren zur Überprüfung eines Umfelderfassungssensors eines Fahrzeugs und Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019002487A1
Application number: DE102019002487.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Gottbehüt; Rihab Laarousi
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2020-10-08
Also published as: CN113631951B; US20220177005A1; CN113631951A; US12134410B2; WO2020200792A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung zumindest eines Umfelderfassungssensors (1) eines Fahrzeugs (2), wobei das Fahrzeug (2) in einer digitalen Karte (4) lokalisiert wird, in der digitalen Karte (4) Merkmale (M) von hinterlegten stationären Objekten (5) einer Umgebung des Fahrzeugs (2) identifiziert werden, von denen erwartet wird, dass sie vom Umfelderfassungssensor (1) erkannt werden, die Umgebung des Fahrzeugs (2) mit dem Umfelderfassungssensor (1) erfasst wird und auf eine Degradation des Umfelderfassungssensors (1) geschlossen wird, wenn die erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmale (M) nicht vom Umfelderfassungssensor (1) erkannt werden oder wenn vom Umfelderfassungssensor (1) tatsächlich erkannte Merkmale (M) von den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen (M) stark abweichen. Erfindungsgemäß wird die digitale Karte (4) mit den hinterlegten Merkmalen (M) der stationären Objekte (5) für einen vorgegebenen Vorausschauhorizont von einer fahrzeugexternen zentralen Speichereinheit (6) abgerufen.Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (2), welches zu einem automatisierten Fahrbetrieb, insbesondere einem hochautomatisierten oder autonomen Fahrbetrieb ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung eines Umfelderfassungssensors eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs.
Aus der DE 103 13 002 B4 ist eine Fahrzeugumgebungserfassungseinheit bekannt, wobei mittels eines Bildsensors Umgebungsinformationen erfasst werden. Die erfassten Umgebungsinformationen werden mittels einer Recheneinheit zu Bildinformationen verarbeitet und auf einer Videobildanzeige dargestellt. Zusätzlich werden die Bildinformationen in einem Zwischenspeicher abgelegt. Ein zuletzt erfasstes Bild wird mit den im Zwischenspeicher abgelegten Bildinformationen anhand einer Bildverarbeitungsalgorithmik verglichen. Bei einer unzulässigen Abweichung des zuletzt erfassten Bildes von den abgelegten Bildinformationen wird das angezeigte Videobild verändert dargestellt. Der Fahrzeugumgebungserfassungseinheit werden Fahrzeug-Betriebsparameter zugeführt, um auf eine unzulässige Abweichung dadurch zu schließen, dass sich eine aufgrund der Betriebsparameter zu erwartende Abweichung der Bildinformationen zwischen den Zeitpunkten der Aufnahme des zuletzt erfassten Bilds und der abgelegten Bildinformationen nicht plausibel mit dem Ergebnis eines Vergleichs dieser Bildinformationen korrelieren lässt.
Weiterhin ist aus der DE 10 2013 206 707 A1 ein Verfahren zur Überprüfung eines Umfelderfassungssystems eines Fahrzeugs bekannt. Das Umfelderfassungssystem umfasst zwei verschiedene Umfeldsensortypen. Ein Sichtbereich eines ersten Umfeldsensortyps überlappt nicht mit einem Sichtbereich eines zweiten Umfeldsensortyps. Objekte im Umfeld des Fahrzeugs werden mit dem ersten Umfeldsensortyp erfasst und mit den Daten des ersten Umfeldsensortyps in statische und dynamische Objekte kategorisiert. Eine relative Position der erfassten statischen Objekte zum Fahrzeug wird bestimmt. Diese Position wird mit einer über den zweiten Umfeldsensortyp ermittelten Position verglichen. Bei einer Abweichung über einem Grenzwert wird auf einen Fehler geschlossen. Die relative Position der erfassten statischen Objekte wird nach dem Verlassen des Sichtbereichs des ersten Umfeldsensortyps unter Berücksichtigung der Bewegung des Fahrzeugs aktualisiert.
Die DE 10 2018 127 059.3 beschreibt ein Verfahren zur Überprüfung eines Umfelderfassungssensors eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug in einer digitalen Karte lokalisiert wird und in der digitalen Karte Merkmale von hinterlegten stationären Objekten einer Umgebung des Fahrzeugs identifiziert werden, von denen erwartet wird, dass sie vom Umfelderfassungssensor erkannt werden. Die Umgebung des Fahrzeugs wird mit dem Umfelderfassungssensor erfasst, wobei auf eine Degradation des Umfelderfassungssensors geschlossen wird, wenn die erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmale nicht vom Umfelderfassungssensor erkannt werden oder wenn vom Umfelderfassungssensor tatsächlich erkannte Merkmale von den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen stark abweichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Überprüfung eines Umfelderfassungssensors eines Fahrzeugs und ein neuartiges Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Überprüfung eines Umfelderfassungssensors eines Fahrzeugs gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs gelöst, welches die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zur Überprüfung zumindest eines Umfelderfassungssensors eines Fahrzeugs wird das Fahrzeug in einer digitalen Karte lokalisiert und es werden in der digitalen Karte Merkmale von hinterlegten stationären Objekten einer Umgebung des Fahrzeugs identifiziert, von denen erwartet wird, dass sie vom Umfelderfassungssensor erkannt werden. Weiterhin wird die Umgebung des Fahrzeugs mit dem Umfelderfassungssensor erfasst und es wird auf eine Degradation des Umfelderfassungssensors geschlossen, wenn die erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmale nicht vom Umfelderfassungssensor erkannt werden oder wenn vom Umfelderfassungssensor tatsächlich erkannte Merkmale von den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen stark abweichen.
Erfindungsgemäß wird die digitale Karte mit den hinterlegten Merkmalen der stationären Objekte für einen vorgegebenen Vorausschauhorizont von einer fahrzeugexternen zentralen Speichereinheit abgerufen.
Die Hinterlegung der Merkmale auf der fahrzeugexternen zentralen Speichreinheit, beispielsweise einem Server, insbesondere einem so genannten Backend-Server, ermöglicht, dass eine Datenbevorratung auf fahrzeugeigenen Speichereinheiten minimiert werden kann. Hierdurch kann einerseits eine Größe freier Speicherkapazität im Fahrzeug verringert werden und andererseits in einfacher Weise sichergestellt werden, dass die im Fahrzeug verwendeten Merkmale stets aktuell sind. Hieraus resultierend ermöglicht das Verfahren stets eine zuverlässige Überprüfung des zumindest einen Umfelderfassungssensors, wobei aufgrund einer Verfügbarkeit und Vorausschau von Messergebnissen einer zu erwartenden Messung mittels des Umfelderfassungssensors im Fahrzeug frühzeitig erkannt werden kann, ob sich der Umfelderfassungssensors in einem ordnungsgemäßen Zustand befindet und ein auf einer Erfassung des Umfelderfassungssensors basierender Systembetrieb, wie beispielsweise ein automatisiertes Fahren eines Fahrzeugs, möglich und sicher durchführbar oder eingeschränkt ist.
In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass dann, wenn der zumindest eine Umfelderfassungssensor Merkmale erkennt, die erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmale mit diesen vom Umfelderfassungssensor tatsächlich erkannten Merkmalen verglichen werden. Wenn die erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmale mit diesen vom Umfelderfassungssensor tatsächlich erkannten Merkmalen übereinstimmen oder zumindest keine zu starke Abweichung zwischen den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen und den vom Umfelderfassungssensor tatsächlich erkannten Merkmalen vorliegt, wird keine Degradation des Umfelderfassungssensors festgestellt. Wenn jedoch der Umfelderfassungssensor keine Merkmale erkennt oder wenn die vom Umfelderfassungssensor tatsächlich erkannten Merkmale in diesem Vergleich mit den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen nicht übereinstimmen und eine starke, insbesondere zu starke, Abweichung vorliegt, wird auf die Degradation des Umfelderfassungssensors geschlossen. Eine starke Abweichung, insbesondere zu starke Abweichung, liegt insbesondere dann vor, wenn die Abweichung einen vorgegebenen Toleranzbereich überschreitet. Das heißt, wenn die vom Umfelderfassungssensor tatsächlich erkannten Merkmale zwar nicht mit den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen übereinstimmen, die Abweichung zwischen den vom Umfelderfassungssensor tatsächlich erkannten Merkmalen und den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen jedoch nicht zu stark ist, insbesondere innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs liegt, wird keine Degradation des Umfelderfassungssensors erkannt.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens werden als stationäre Objekte Landmarken, Verkehrsschilder, Verkehrseinrichtungen, beispielsweise zur Abgrenzung einer Fahrbahn, wie z. B. Leitpfosten, und/oder andere geeignete Objekte verwendet. Derartige Objekte eignen sich aufgrund ihrer Merkmale besonders zur Verwendung in dem Verfahren.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens werden als Merkmale der stationären Objekte in Abhängigkeit einer Art des Umfelderfassungssensors eine Reflektivität der stationären Objekte in einer vorgegebenen Entfernung zum Umfelderfassungssensor, ein Rückstrahlquerschnitt der stationären Objekte und/oder eine Textur der stationären Objekte ausgewertet. Derartige Merkmale erlauben eine besonders exakte Überwachung und Überprüfung des zumindest einen Umfelderfassungssensors und sind besonders einfach und zuverlässig vergleichbar.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird die digitale Karte auf der fahrzeugexternen zentralen Speichereinheit fortlaufend aktualisiert. Somit stehen dem Fahrzeug stets aktuelle Merkmale zur Überprüfung des zumindest einen Umfelderfassungssensors zur Verfügung.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird die Aktualisierung anhand von mittels einer Vielzahl von Fahrzeugen erfassten und an die Speichereinheit übertragenen Merkmalen von stationären Objekten durchgeführt. Hieraus resultiert eine große und verlässliche Datenbasis, wobei „Ausreißer“ einfach erkannt und berücksichtigt werden können. Somit ist es möglich, in einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens anhand der Vielzahl der übertragenen Merkmale zu ermitteln, wie hoch eine Zuverlässigkeit dieser ist.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird die digitale Karte dann aktualisiert, wenn die übertragenen Merkmale von den in der digitalen Karte hinterlegten Merkmalen abweichen und eine Zuverlässigkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet. Somit wird eine besonders effektive Aktualisierung realisiert, wobei unnötige Aktualisierungen mit unzutreffenden Merkmalen vermieden werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens werden die Merkmale gemeinsam mit sensorspezifischen Zusatzdaten des entsprechenden Umfelderfassungssensors an die zentrale Speichereinheit übermittelt und gemeinsam mit den zugehörigen Merkmalen auf der zentralen Speichereinheit hinterlegt. Somit ist in besonders vorteilhafter Weise eine sensorspezifische Anwendung der Merkmale zur Überprüfung des betreffenden Umfelderfassungssensors möglich, welche eine sehr genaue Überprüfung des Umfelderfassungssensors ermöglicht.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, welches zu einem automatisierten Fahrbetrieb, insbesondere einem hochautomatisierten oder autonomen Fahrbetrieb ausgebildet ist, wird zumindest ein Umfelderfassungssensor des Fahrzeugs in einem zuvor beschriebenen Verfahren zur Überprüfung eines Umfelderfassungssensors überprüft und bei Vorliegen einer Degradation des Umfelderfassungssensors wird ein Automatisierungsgrad des Fahrbetriebs reduziert oder eine Fahraufgabe an einen Fahrer übergeben.
Für eine Verfügbarkeit und Sicherheit beim automatisierten Fahren muss eine bestimmte Leistungsfähigkeit des zumindest einen Umfelderfassungssensors, insbesondere hinsichtlich einer Sichtweite, Genauigkeit und Fehlerrate, sichergestellt werden, um einen zuverlässigen automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeugs sicherzustellen. Ein dekalibrierter Umfelderfassungssensor, beispielsweise eine Kamera, ein Radarsensor, ein Lidarsensor, usw., oder ein beispielsweise aufgrund von Nebel oder Verschmutzung im Bereich eines optischen Pfades in seiner Sicht eingeschränkter Umfelderfassungssensor erfüllt diese Anforderungen an die Leistungsfähigkeit jedoch nicht, woraus eine reduzierte Verfügbarkeit einer Fahrzeugfunktion und/oder ein unsicherer Systemzustand mit einer großen Unfallgefahr resultieren. Mittels des Verfahrens ist eine stetige Überprüfung des zumindest einen Umfelderfassungssensors möglich, so dass eine begrenzte Leistungsfähigkeit desselben zuverlässig erkannt wird und in Abhängigkeit der Leitungsfähigkeit der Automatisierungsgrad des automatisierten Fahrbetriebs angepasst werden kann oder die Fahraufgabe vollständig an den Fahrer übergeben werden kann. Somit kann stets ein sicherer Fahrbetrieb des Fahrzeugs realisiert werden. Das heißt, mittels des Verfahrens können somit potenziell gefährliche Situationen, beispielsweise keine oder eine zu späte Erfassung von dynamischen Objekten und stationären Objekten, im Umfeld des Fahrzeugs durch nicht erkannte Einbrüche einer Leistungsfähigkeit des Umfelderfassungssensors bei der Umfelderfassung vermieden werden. Das heißt, mittels des Verfahrens kann ein Fehlerfall aufgrund einer Degradation eines oder mehrerer Umfelderfassungssensoren des Fahrzeugs erkannt werden und es können daraufhin unterstützende Systemreaktionen eingeleitet werden, beispielsweise eine langsamere Fahrt bis hin zu einem Nothalt.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird das Fahrzeug bei fehlender Übernahme der Fahraufgabe durch den Fahrer innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums zum Stillstand gebracht. Dies erhöht die Sicherheit des Fahrzeugs, innerhalb desselben befindlicher Insassen und anderer Verkehrsteilnehmer signifikant.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird das Fahrzeug bei fehlender Übernahme der Fahraufgabe durch den Fahrer innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums zunächst zu einem Fahrbahnrand oder einem Seitenstreifen geführt und anschließend zum Stillstand gebracht. Hierdurch wird neben der Sicherheit des Fahrzeugs auch die Sicherheit innerhalb desselben befindlicher Insassen und anderer Verkehrsteilnehmer weiter erhöht, da eine Kollisionswahrscheinlichkeit mit anderen Verkehrsteilnehmern reduziert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 schematisch ein Beispiel einer Umfelderfassung mittels eines Umfelderfassungssensors eines Fahrzeugs,
2 schematisch ein weiteres Beispiel einer Umfelderfassung mittels eines Umfelderfassungssensors eines Fahrzeugs und
3 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeugs.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Anhand der 1 und 2, welche beispielhaft eine Umfelderfassung mittels eines Umfelderfassungssensors 1 eines Fahrzeugs 2 zeigen, und anhand der 3, welche ein Blockschaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 3 zum Betrieb eines Fahrzeugs 2 zeigt, werden im Folgenden ein Verfahren zur Überprüfung des mindestens einen Umfelderfassungssensors 1 des Fahrzeugs 2 und ein Verfahren zum Betrieb des Fahrzeugs 2 beschrieben. Das Fahrzeug 2 ist dabei zu einem automatisierten Fahrbetrieb, insbesondere einem hochautomatisierten oder autonomen Fahrbetrieb, ausgebildet.
In dem Verfahren zur Überprüfung des Umfelderfassungssensors 1 wird das Fahrzeug 2 in einer digitalen Karte 4 lokalisiert, insbesondere indem eine Position POS des Fahrzeugs 2 ermittelt wird und eine entsprechende Position in der digitalen Karte 4 ermittelt wird. In der digitalen Karte 4 werden Merkmale M von dort hinterlegten stationären Objekten 5 einer Umgebung des Fahrzeugs 2 identifiziert, von denen erwartet wird, dass sie vom Umfelderfassungssensor 1 erkannt werden, wenn dieser fehlerfrei arbeitet.
Die digitale Karte 4 ist insbesondere eine so genannte HD-Karte und wird zum automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeugs 2 verwendet. Sie repräsentiert eine Umgebung des Fahrzeugs 2 mit einer vorgebbaren und zumindest nahezu beliebigen Sichtweite und beinhaltet nötige weiterführende Informationen, die zum automatisierten Fahren erforderlich sind. Die digitale Karte 4 ist auf einer fahrzeugexternen zentralen Speichereinheit 6, insbesondere einem Server oder Backend-Server, hinterlegt. In der digitalen Karte 4 vorhandene Kartendaten D werden dem Fahrzeug 2 und gegebenenfalls weiteren Fahrzeugen 7.1 bis 7.n in Echtzeit zur Verfügung gestellt.
Zur Aktualisierung der digitalen Karte 4 werden unter anderem Informationen I der Fahrzeuge 2, 7.1 bis 7.n herangezogen, welche diese per Upload der Speichereinheit 6 zur Verfügung stellen. Hierbei wird ein so genanntes „Map Learning“ durchgeführt, wobei durch Aggregation der Informationen I Aussagen

- zu einer geänderten Verkehrsführung,
- zu einem korrekten Fahrverhalten, beispielsweise einem Fahren in einer Fahrspur,
- zu Solltrajektorien, beispielsweise wird mit Rechtsversatz gefahren und/oder eine Rettungsgasse gebildet, und
- zu einer Topologie der Umgebung, beispielsweise einer Anzahl von Fahrspuren, abgeleitet werden.

Neben einem Upload von so genannten HD-Karten-Attributen mit einer absoluten Position für das „Map Learning“ können auch so genannte OEM-spezifische Daten (OEM = engl. Original Equipment Manufacturer; deutsch: Erstausrüster), wie beispielsweise Systemzustände eines Fahrerassistenzsystems eines Fahrzeug 2 für eine bestimmte Position in der digitalen Karte 4 lokalisiert und in der digitalen Karte 4 abgespeichert werden. Dies wird auch als „OEM specific overlay“ in der digitalen Karte 4 bezeichnet.
Die Umgebung des Fahrzeugs 2 wird mit dem Umfelderfassungssensor 1 erfasst. Es wird auf eine Degradation des Umfelderfassungssensors 1 geschlossen, wenn erwartungsgemäß zu erkennende Merkmale M nicht vom Umfelderfassungssensor 1 erkannt werden oder wenn vom Umfelderfassungssensor 1 tatsächlich erkannte Merkmale M von den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen M stark abweichen.
Das heißt, wenn der Umfelderfassungssensor 1 Merkmale M erkennt, so werden die erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmale M mit diesen vom Umfelderfassungssensor 1 tatsächlich erkannten Merkmalen M verglichen. Wenn die erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmale M mit diesen vom Umfelderfassungssensor 1 tatsächlich erkannten Merkmalen M übereinstimmen oder zumindest keine zu starke Abweichung zwischen den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen M und den vom Umfelderfassungssensor 1 tatsächlich erkannten Merkmalen M vorliegt, wird keine Degradation des Umfelderfassungssensors 1 festgestellt. Wenn jedoch der Umfelderfassungssensor 1 keine Merkmale M erkennt oder wenn die vom Umfelderfassungssensor 1 tatsächlich erkannten Merkmale M in diesem Vergleich mit den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen M nicht übereinstimmen und eine starke, insbesondere zu starke, Abweichung vorliegt, wird auf die Degradation des Umfelderfassungssensors 1 geschlossen.
Eine starke Abweichung, insbesondere zu starke Abweichung, liegt insbesondere dann vor, wenn die Abweichung einen vorgegebenen Toleranzbereich überschreitet. Das heißt, wenn die vom Umfelderfassungssensor 1 tatsächlich erkannten Merkmale M zwar nicht mit den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen M übereinstimmen, die Abweichung zwischen den vom Umfelderfassungssensor 1 tatsächlich erkannten Merkmalen M und den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen M jedoch nicht zu stark ist, insbesondere innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs liegt, wird keine Degradation des Umfelderfassungssensors 1 erkannt. Der Schwellwert für ein Toleranzmaß kann beispielsweise über Sicherheitsanforderungen abgeleitet werden, wonach beispielsweise ein Abstandmesswert einen vorgegebenen Fehler nicht überschreiten darf oder eine Klassifikationsrate eines Umfelderfassungssensors 1 in einem Sensorverbund einen vorgegebenen Schwellwert nicht unterschreiten darf.
Das Verfahren ermöglicht es, dem automatisiert fahrenden Fahrzeug 2, beispielsweise einem Shuttle oder Robotaxi, zu ermitteln, ob eine Umfelderfassungssensorik, umfassend den mindestens einen Umfelderfassungssensor 1 oder mehrere gleiche oder unterschiedliche Umfelderfassungssensoren 1, eine Reduktion einer Leistungsfähigkeit aufweist. Im Falle einer erkannten Reduktion der Leistungsfähigkeit kann eine erweiterte Systemreaktion des Fahrzeugs 2 zur Vermeidung von gefährlichen Situationen eingeleitet werden.
Zur Realisierung des Verfahrens zur Überprüfung des Umfelderfassungssensors 1 wird ein ordnungsgemäßer Zustand des Umfelderfassungssensors 1, insbesondere hinsichtlich einer Kalibrierung, Sichtweite, Blockage, usw., im Fahrzeug 2 bzw. im Umfelderfassungssensor 1selbst überwacht. Ohne Referenzmessungen der befahrenen Umgebung ist dies aber jedoch schwieriger und langwieriger, da meist statistische Prozess durchgeführt werden müssen. Aus diesem Grund wird das oben genannte „OEM specific overlay“ in der digitalen Karte 4 zum Ablegen von zu erwartenden Referenzmessungen und entsprechender sensorspezifischer Messeigenschaften genutzt.
Hierbei wird für im Fahrzeug 2 vorhandene Sensortechnologien, d. h. für den jeweiligen Umfelderfassungssensor 1, welcher mittels des Verfahrens überprüft werden soll, erreicht, dass zu jedem Zeitpunkt bekannt ist, welche Infrastrukturobjekte, d. h. stationäre Objekte 5, zum Beispiel Gebäude G, Verkehrszeichen V, Verkehrseinrichtungen L, beispielsweise Leitpfosten, und/oder andere Objekte 5 an welcher Stelle bzw. Position erkannt werden müssten. Sollte/n eines oder mehrere der erwarteten stationären Objekte 5, insbesondere deren Merkmale M, mittels des jeweiligen Umfelderfassungssensors 1 nicht ermittelt werden können und sollte dies nicht durch eine Sichtverdeckung, insbesondere durch weitere dynamische Objekte, begründet werden können, ist von einer so genannten Performancedegradation, d. h. von einer Degradation des jeweiligen Umfelderfassungssensors 1, auszugehen.
Eine solche Degradation kann beispielsweise durch atmosphärische Einflüsse, zum Beispiel durch Nebel und/oder Regen und/oder Schnee, und/oder durch mechanische Einflüsse erfolgen. 2 zeigt ein Beispiel eines atmosphärischen Einflusses, d. h. einer atmosphärischen Störung 8 des Umfelderfassungssensors 1.
Das Verfahren lässt diesbezüglich Hinweise auf die jeweilige Ursache zu. So zeichnen sich atmosphärische Einflüsse systematisch in allen betroffenen Umfelderfassungssensoren 1 der für solche atomsphärischen Einflüsse empfindlichen Technologien aus, wohingegen mechanische Einflüsse auf einen Umfelderfassungssensor 1 oder wenige Umfelderfassungsensoren 1 beschränkt bleiben. Das heißt, auf einen mechanischen Einfluss kann insbesondere dann geschlossen werden, wenn einer oder mehrere Umfelderfassungsensoren 1 des Fahrzeugs 2 eine Degradation aufweisen und ein oder mehrere andere Umfelderfassungsensoren 1 des Fahrzeugs 2, welche auf gleiche Weise ausgebildet sind wie die Umfelderfassungsensoren 1, die die Degradation aufweisen, und/oder von einer atmosphärisch bedingten Degradation ebenfalls betroffen sein müssten, keine Degradation aufweisen.
Eine solche Ermittlung, ob die jeweils vorliegende Degradation atmosphärisch oder mechanisch bedingt ist, kann vorteilhaft sein, denn eine atmosphärisch bedingte Degradation verändert sich mit der Veränderung der atmosphärischen Bedingungen, so dass bei wieder verbesserten atmosphärischen Bedingungen keine Degradation des Umfelderfassungssensors 1 mehr vorliegt. Eine mechanische Degradation, beispielsweise aufgrund einer Beschädigung des Umfelderfassungssensors 1 und/oder eines Bereichs des Fahrzeugs 2, in welchem dieser installiert ist, verbessert sich nicht von selbst, sondern bedarf beispielsweise einer Reparatur oder eines Austauschs oder einer Justierung und/oder Kalibrierung des Umfelderfassungssensors 1.
Hierzu ist es jedoch erforderlich, dass dem Fahrzeug 2 bekannt ist, welche stationären Objekte 5 mit welchen Merkmalen M in der Umgebung vorhanden sind und von dem zumindest einen Umfelderfassungssensor 1 erkannt werden müssten.
Hierzu werden die Merkmale M von hinterlegten stationären Objekten 5 der Umgebung des Fahrzeugs 2, von denen erwartet wird, dass sie vom Umfelderfassungssensor 1 erkannt werden, insbesondere gemeinsam sensorspezifischen Erfassungsinformationen in der digitalen Karte 4 hinterlegt. Die digitale Karte 4 wird mit den hinterlegten Merkmalen M der stationären Objekte 5 für einen vorgegebenen Vorausschauhorizont vom Fahrzeug 2 von der fahrzeugexternen zentralen Speichereinheit 6 abgerufen.
Das Fahrzeug 2 ist dabei derart ausgebildet, dass die Merkmale M in der digitalen Karte 4 identifiziert und aus dieser erkannt werden können. Aufgrund der Hinterlegung der Merkmale M mit den sensorspezifischen Erfassungsinformationen, das heißt sensorspezifischen Zusatzdaten des entsprechenden Umfelderfassungssensors 1, sind die stationären Objekte 5 und deren Merkmale M somit sensorspezifisch in der digitalen Karte 4 kodiert, so dass aus der digitalen Karte 4 direkt ausgelesen werden kann, welche stationären Objekte 5 und welche zugehörigen entsprechenden Merkmale M der jeweilige Umfelderfassungssensor 1 in der Umgebung des Fahrzeugs 2 erkennen muss.
Weiterhin wird die digitale Karte 4 auf der fahrzeugexternen zentralen Speichereinheit 6 fortlaufend aktualisiert, wobei die Aktualisierung anhand von mittels einer Vielzahl von Fahrzeugen 2, 7.1 bis 7.n erfassten und an die Speichereinheit 6 übertragenen Merkmalen M von stationären Objekten 5 durchgeführt wird. Beispielsweise übermittelt ein mit einem sicher kalibrierten Umfelderfassungssensor 1 ohne erkannte Sichtweitenbeschränkung ausgerüstetes Fahrzeug 2 seine von seinem Umfelderfassungssensor 1 erkannten Merkmale M von stationären Objekten 5 in der Umgebung an die Speichereinheit 6.
Dabei werden als Merkmale M der stationären Objekte 5 in Abhängigkeit der Art des Umfelderfassungssensors 1 bei Ausbildung des Umfelderfassungssensors 1 als Lidarsensor beispielsweise eine Reflektivität der stationären Objekte 5 in einer vorgegebenen Entfernung zum Umfelderfassungssensor 1, bei Ausbildung des Umfelderfassungssensors 1 als Radarsensor beispielsweise ein Rückstrahlquerschnitt der stationären Objekte 5 und bei Ausbildung des Umfelderfassungssensors 1 als Kamera beispielsweise eine Textur der stationären Objekte 5 in der digitalen Karte 4 hinterlegt. Beispielsweise wird bei Ausbildung des Umfelderfassungssensors 1 als Lidarsensor an die Speichereinheit 6 gemeinsam mit der Position POS des entsprechenden Fahrzeugs 2, 7.1 bis 7.n übermittelt, dass in 100 m Entfernung die Reflektivität des dort befindlichen Leitpfostens „XX Lumen“ beträgt, oder bei Ausbildung des Umfelderfassungssensors 1 als Radarsensor, dass ein Rückstrahlquerschnitt des Objekts 5 „YY cm²“ beträgt, oder bei Ausbildung des Umfelderfassungssensors 1 als Kamera das Objekt 5 eine bestimmte Textur aufweist.
Weiterhin werden sensorspezifische Zusatzdaten zu dem Objekt 5, wie beispielsweise eine Positionsangabe des Objekts 5, an die Speichereinheit 6 übermittelt, in dieser gegebenenfalls konsolidiert und zugehörig zum Objekt 5 im „OEM specific overlay“ abgelegt.
Anhand der Vielzahl der übertragenen Merkmale M wird weiterhin ermittelt, wie hoch eine Zuverlässigkeit dieser ist. Eine Aktualisierung der digitalen Karte 4 erfolgt nur dann, wenn die übertragenen Merkmale M von den in der digitalen Karte 4 hinterlegten Merkmalen M abweichen und eine Zuverlässigkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Für jedes der Fahrzeuge 2, 7.1 bis 7.n, im vorliegenden Fall für das Fahrzeug 2, ist es nun möglich, die Kartendaten D der digitalen Karte 4 gemeinsam mit den Merkmalen M der stationären Objekte 5 für den vorgegebenen Vorausschauhorizont von der fahrzeugexternen zentralen Speichereinheit 6 abzurufen und den oben beschriebenen Vergleich der erfassten Merkmale M mit den hinterlegten Merkmalen M durchzuführen, um eine Degradation des Umfelderfassungssensors 1 zu ermitteln.
Wird eine solche Degradation des jeweiligen überprüften Umfelderfassungssensors 1 erkannt, reagiert das System, d. h. das Fahrzeug 2, insbesondere ein System zur Durchführung des automatisierten Fahrbetriebs des Fahrzeugs 2, vorteilhafterweise mit einem adäquaten Verhalten, wobei ein Automatisierungsgrad des Fahrbetriebs reduziert wird.
So wird zum Beispiel bei einer Reduktion einer Sichtweite, d. h. einer Erfassungsreichweite, des jeweiligen überprüften Umfelderfassungssensors 1 vorteilhafterweise eine maximale Geschwindigkeit des Fahrzeugs 2 reduziert. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeug 2 in einem solchen Fehlerfall, d. h. bei einer erkannten Degradation des jeweiligen überprüften Umfelderfassungssensors 1, beispielsweise auch aktiv abgestellt werden. In diesem Fall fährt das Fahrzeug 2 beispielsweise automatisiert zu einer geeigneten Position, beispielsweise an einen Fahrbahnrand, auf eine Standspur, in eine Nothaltebucht oder auf einen Parkplatz, und wird dort abgestellt. Die jeweilige Vorgehensweise, d. h. ob, in welcher Form, mit welcher Geschwindigkeit und wie weit das Fahrzeug 2, insbesondere automatisiert, noch weiterfährt, hängt insbesondere von einem Ausmaß der ermittelten Degradation des jeweiligen Umfelderfassungssensors 1 ab und davon, wie viele und welche Umfelderfassungssensoren 1 des Fahrzeugs 2 eine solche Degradation aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen insbesondere automatischen Reaktion des Fahrzeugs 2 auf die erkannte Degradation des jeweiligen überprüften Umfelderfassungssensors 1 kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Teleoperator, d. h. eine Person, welche sich nicht im Fahrzeug 2 oder in unmittelbarer Nähe zum Fahrzeug 2 befindet, sondern einen Fernzugriff auf das Fahrzeug 2, insbesondere auf Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtungen des Fahrzeugs 2, hat, eine aktuelle Leistungsfähigkeit des jeweiligen Umfelderfassungssensors 1, für welchen durch die Überprüfung eine Degradation festgestellt wurde, bewertet und entsprechend weitere Schritte veranlasst, beispielsweise die maximale Geschwindigkeit des Fahrzeugs 2 reduziert, eine Fahrtroute des Fahrzeugs 2 ändert und/oder das Fahrzeug 2, insbesondere an einer geeigneten Abstellposition, abstellt oder dies veranlasst.
Auch ist es möglich, dass bei erfasster Degradation zumindest eines Umfelderfassungssensors 1 eine Fahraufgabe an einen Fahrer übergeben wird, damit dieser das Fahrzeug 2 weiterführt. Bei fehlender Übernahme der Fahraufgabe durch den Fahrer, beispielsweise aufgrund einer Einschränkung desselben, wird das Fahrzeug 2 innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums zum Stillstand gebracht wird. In einer möglichen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass vor einem Stopp des Fahrzeugs 2 dieses zunächst zu einem Fahrbahnrand oder einem Seitenstreifen geführt und anschließend zum Stillstand gebracht wird.
Bezugszeichenliste

1: Umfelderfassungssensor
2: Fahrzeug
3: Vorrichtung
4: digitale Karte
5: Objekt
6: Speichereinheit
7.1 bis 7.n: Fahrzeug
8: Störung
D: Kartendaten
G: Gebäude
I: Information
L: Verkehrseinrichtung
M: Merkmal
POS: Position
V: Verkehrszeichen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10313002 B4 [0003]
DE 102013206707 A1 [0004]
DE 102018127059 [0005]

Claims

Verfahren zur Überprüfung zumindest eines Umfelderfassungssensors (1) eines Fahrzeugs (2), wobei - das Fahrzeug (2) in einer digitalen Karte (4) lokalisiert wird, - in der digitalen Karte (4) Merkmale (M) von hinterlegten stationären Objekten (5) einer Umgebung des Fahrzeugs (2) identifiziert werden, von denen erwartet wird, dass sie vom Umfelderfassungssensor (1) erkannt werden, - die Umgebung des Fahrzeugs (2) mit dem Umfelderfassungssensor (1) erfasst wird und - auf eine Degradation des Umfelderfassungssensors (1) geschlossen wird, wenn die erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmale (M) nicht vom Umfelderfassungssensor (1) erkannt werden oder wenn vom Umfelderfassungssensor (1) tatsächlich erkannte Merkmale (M) von den erwartungsgemäß zu erkennenden Merkmalen (M) stark abweichen, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Karte (4) mit den hinterlegten Merkmalen (M) der stationären Objekte (5) für einen vorgegebenen Vorausschauhorizont von einer fahrzeugexternen zentralen Speichereinheit (6) abgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Merkmale (M) der stationären Objekte (5) in Abhängigkeit einer Art des Umfelderfassungssensors (1) - eine Reflektivität der stationären Objekte (5) in einer vorgegebenen Entfernung zum Umfelderfassungssensor (1), - ein Rückstrahlquerschnitt der stationären Objekte (5) und/oder - eine Textur der stationären Objekte (5) ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Karte (4) auf der fahrzeugexternen zentralen Speichereinheit (6) fortlaufend aktualisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktualisierung anhand von mittels einer Vielzahl von Fahrzeugen (2, 7.1 bis 7.n) erfassten und an die Speichereinheit (6) übertragenen Merkmalen (M) von stationären Objekten (5) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Vielzahl der übertragenen Merkmale (M) ermittelt wird, wie hoch eine Zuverlässigkeit dieser ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Karte (4) dann aktualisiert wird, wenn die übertragenen Merkmale (M) von den in der digitalen Karte (4) hinterlegten Merkmalen (M) abweichen und eine Zuverlässigkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmale (M) gemeinsam mit sensorspezifischen Zusatzdaten des entsprechenden Umfelderfassungssensors (1) an die zentrale Speichereinheit (6) übermittelt und gemeinsam mit den zugehörigen Merkmalen (M) auf der zentralen Speichereinheit (6) hinterlegt werden.
Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (2), welches zu einem automatisierten Fahrbetrieb, insbesondere einem hochautomatisierten oder autonomen Fahrbetrieb ausgebildet ist, wobei zumindest ein Umfelderfassungssensor (1) des Fahrzeugs (2) in einem Verfahren zur Überprüfung eines Umfelderfassungssensors (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche überprüft wird und bei Vorliegen einer Degradation des Umfelderfassungssensors (1) ein Automatisierungsgrad des Fahrbetriebs reduziert oder eine Fahraufgabe an einen Fahrer übergeben wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (2) bei fehlender Übernahme der Fahraufgabe durch den Fahrer innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums zum Stillstand gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (2) bei fehlender Übernahme der Fahraufgabe durch den Fahrer innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums zunächst zu einem Fahrbahnrand oder einem Seitenstreifen geführt und anschließend zum Stillstand gebracht wird.