DE102016209704B4 - Method for controlling a personal protection device of a vehicle and control unit - Google Patents
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Abstract
Translated fromGermanDescription
Translated fromGermanStand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.The invention is based on a device or a method according to the class of the independent claims. The present invention also relates to a computer program.
Moderne Fahrzeuge können ein Personenschutzsystem aufweisen, das bei Erkennen einer kritischen Situation mittels Umfeldsensorik aktiviert werden kann, um eine Kollision zu verhindern oder im Fall einer unvermeidbaren Kollision die Wucht der Kollision zu reduzieren.Modern vehicles can have a personal protection system that can be activated by environmental sensors when a critical situation is detected in order to prevent a collision or, in the event of an unavoidable collision, to reduce the force of the collision.
Aus der Schrift
Weitere Schriften, die die Wahrscheinlichkeit der Kollision bei einem Fahrzeug berücksichtigen sind die
Aus der Schrift
Offenbarung der Erfindungdisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Ansteuern einer Personenschutzeinrichtung eines Fahrzeugs, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, the approach presented here presents a method for controlling a personal protection device of a vehicle, a control device that uses this method, and finally a corresponding computer program according to the main claims. The measures listed in the dependent claims enable advantageous further developments and improvements of the device specified in the independent claim.
Es wird ein Verfahren zum Ansteuern einer Personenschutzeinrichtung eines Fahrzeugs vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Einlesen einer Umgebungsinformation, die eine von zumindest einem Umfeldsensor des Fahrzeugs erfasste Gefahrenzone in einer Umgebung des Fahrzeugs repräsentiert, wobei sich das Fahrzeug zum Zeitpunkt des Erfassens außerhalb der Gefahrenzone befindet;
- Verarbeiten der Umgebungsinformation in einem Umgebungsraster, um eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision des Fahrzeugs beim Einfahren in die Gefahrenzone und/oder eine mögliche Verletzungsschwere einer Person mit einem Objekt in der Gefahrenzone zu ermitteln; und
- Erzeugen eines Ansteuersignals zum Ansteuern der Personenschutzeinrichtung in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit oder der Verletzungsschwere.
- Reading in environmental information which represents a danger zone in an environment of the vehicle detected by at least one environmental sensor of the vehicle, wherein the vehicle is outside the danger zone at the time of detection;
- Processing the environmental information in an environmental grid to determine a probability of a collision of the vehicle when entering the danger zone and/or a possible severity of injury to a person with an object in the danger zone; and
- Generating a control signal to activate the personal protection device depending on the probability or severity of injury.
Unter einer Personenschutzeinrichtung kann beispielsweise ein System der aktiven, passiven oder integrierten Sicherheit verstanden werden. Beispielsweise kann die Personenschutzeinrichtung Rückhaltemittel wie Airbags oder Gurtstraffer, ein Fußgängerschutzsystem oder adaptive Crashstrukturen umfassen. Die Personenschutzeinrichtung kann ferner ausgebildet sein, um das Fahrzeug im Fall einer drohenden Kollision automatisch zu lenken oder abzubremsen. Unter einem Umfeldsensor kann beispielsweise ein Radar-, Ultraschall- oder Videosensor zum Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs verstanden werden. Unter einer Gefahrenzone kann ein örtlich oder zeitlich definierter Bereich in der Umgebung des Fahrzeugs verstanden werden, innerhalb dessen eine erhöhte Unfallgefahr besteht. Beispielsweise kann die Gefahrenzone durch einen bestimmten Abstand des Fahrzeugs zu zumindest einem Objekt in der Gefahrenzone, etwa zu einem eine Fahrbahn oder eine Trajektorie des Fahrzeugs querenden Objekt, oder durch eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt definiert sein. Je nach beispielsweise Abstand oder Relativgeschwindigkeit kann es sich bei der Gefahrenzone um eine kritische oder unkritische Situation für das Fahrzeug handeln. Beispielsweise kann die Gefahrenzone eine kritische Situation darstellen, wenn der Abstand einen kritischen Abstandsschwellenwert unterschreitet oder die Relativgeschwindigkeit einen kritischen Geschwindigkeitsschwellenwert überschreitet, sodass von einer drohenden Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt ausgegangen werden kann.A personal protection device can be understood, for example, as a system of active, passive or integrated safety. For example, the personal protection device can include restraint devices such as airbags or belt tensioners, a pedestrian protection system or adaptive crash structures. The personal protection device can also be designed to automatically steer or brake the vehicle in the event of an impending collision. An environment sensor can be understood, for example, as a radar, ultrasound or video sensor for detecting the environment of the vehicle. A danger zone can be understood as a spatially or temporally defined area in the environment of the vehicle within which there is an increased risk of an accident. For example, the danger zone can be defined by a certain distance of the vehicle from at least one object in the danger zone, such as an object crossing a roadway or a trajectory of the vehicle, or by a relative speed between the vehicle and the object. Depending on the distance or relative speed, for example, the danger zone can be a critical or non-critical situation for the vehicle. For example, the danger zone may represent a critical situation if the distance falls below a critical distance threshold or the relative speed exceeds a critical speed threshold, so that an impending collision between the vehicle and the object can be assumed.
Beispielsweise kann im Schritt des Verarbeitens ein die Wahrscheinlichkeit repräsentierender Wahrscheinlichkeitswert ermittelt werden. Hierbei kann das Ansteuersignal im Schritt des Erzeugens erzeugt werden, wenn der Wahrscheinlichkeitswert einen vorgegebenen Wahrscheinlichkeitsschwellenwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine mögliche Verletzungsschwere einer Person mit einem Objekt in der Gefahrenzone ermittelt werden. Auf diese Weise kann eine Beurteilung erfolgen, wie kritisch ein zu erwartender Aufprall einer Person auf das Fahrzeug oder eines Fahrzeuginsassen im Fahrzeug ist, sodass weiterhin ein möglichst geringes Verletzungsszenario für die betroffenen Personen herbeigefügt werden kann.For example, a probability value representing the probability can be determined in the processing step. The control signal can be generated in the generation step if the probability value exceeds a predetermined probability threshold. Alternatively or additionally, a possible severity of injury to a person with an object in the danger zone can also be determined. In this way, an assessment can be made of how critical an expected impact of a person on the vehicle or a vehicle occupant in the vehicle is, so that the greatest possible low injury scenario for the persons affected.
Unter einer Umgebungsinformation in einem Umgebungsraster kann die Umgebungsinformation verstanden werden, der das Umgebungsraster hinterlegt ist. Das Umgebungsraster kann eine Einteilung der Fahrzeugumgebung in Rasterzellen abbilden, die einen unterschiedlichen Abstand oder Bereich in oder um das Fahrzeug herum abdecken. Die Umgebungsinformation kann dabei einen Parameter in zumindest einer der Rasterzellen des Umgebungsrasters repräsentieren. Unter einem Umgebungsraster kann somit eine zwei- oder dreidimensionale Gitterstruktur aus zumindest zwei Rasterzellen verstanden werden. Die Rasterzellen können gleich groß oder unterschiedlich groß sein. Bei den Rasterzellen kann es sich um Pixel oder Voxel handeln. Eine jeweilige Größe der Rasterzellen kann variierbar sein.Environmental information in an environmental grid can be understood as the environmental information that the environmental grid is stored on. The environmental grid can map a division of the vehicle environment into grid cells that cover a different distance or area in or around the vehicle. The environmental information can represent a parameter in at least one of the grid cells of the environmental grid. An environmental grid can thus be understood as a two- or three-dimensional grid structure made up of at least two grid cells. The grid cells can be the same size or different sizes. The grid cells can be pixels or voxels. The respective size of the grid cells can be variable.
Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass unfallrelevante Informationen in einem zeitunkritischen Fahrzustand eines Fahrzeugs in einem Umgebungsraster, auch occupancy grid genannt, verarbeitet werden können. Dies hat den Vorteil, dass die derart verarbeiteten Informationen in einem zeitkritischen Fahrzustand bereits vorliegen und somit zum schnellen und robusten Auslösen von Funktionen einer Personenschutzeinrichtung des Fahrzeugs verwendet werden können. Beispielsweise können die bereits verarbeiteten Informationen aus der Datenstruktur des Umgebungsrasters in einem plötzlich auftretenden zeitkritischen Fahrzustand abgerufen werden und als sofort verfügbare Entscheidungsgrundlage für die jeweiligen Optionen eines möglichen Reaktionsmusters der Personenschutzeinrichtung direkt verwendet oder mit weiteren Informationen verknüpft werden. Dies ermöglicht eine effiziente Nutzung einer verfügbaren Rechenleistung zur Umfelderfassung und -interpretation, sodass damit auch äußerst leistungsfähige Pre-Crash-Funktionen realisiert werden können.The approach presented here is based on the realization that accident-relevant information can be processed in an occupancy grid in a non-time-critical driving state of a vehicle. This has the advantage that the information processed in this way is already available in a time-critical driving state and can therefore be used to quickly and robustly trigger functions of a vehicle's personal protection device. For example, the information already processed from the data structure of the environmental grid can be retrieved in a suddenly occurring time-critical driving state and used directly as an immediately available decision basis for the respective options of a possible reaction pattern of the personal protection device or linked to other information. This enables efficient use of available computing power for environment detection and interpretation, so that extremely powerful pre-crash functions can also be implemented.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Änderns des Umgebungsrasters unter Verwendung der Umgebungsinformation umfassen, um ein geändertes Umgebungsraster zu erhalten. Hierbei kann im Schritt des Verarbeitens die Umgebungsinformation in dem geänderten Umgebungsraster verarbeitet werden. Beispielsweise kann beim Ändern des Umgebungsrasters eine Anzahl oder eine Größe von Rasterzellen des Umgebungsrasters, und somit eine Auflösung des Umgebungsrasters, geändert werden. Durch diese Ausführungsform kann eine effiziente Nutzung einer verfügbaren Rechenleistung erreicht werden.According to one embodiment, the method may include a step of changing the environment grid using the environment information to obtain a changed environment grid. In the processing step, the environment information may be processed in the changed environment grid. For example, when changing the environment grid, a number or size of grid cells of the environment grid, and thus a resolution of the environment grid, may be changed. This embodiment allows efficient use of available computing power to be achieved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Änderns das Umgebungsraster unter Verwendung einer Baumstruktur, insbesondere unter Verwendung eines Quad- und/oder Octrees, geändert werden. Unter einem Quadtree kann ein Baum verstanden werden, in dem jeder innere Knoten genau vier Kinder hat. Hierbei kann eine Wurzel des Baums eine quadratische Fläche repräsentieren, die rekursiv in je vier gleich große Quadranten zerlegt werden kann, bis eine gewünschte Auflösung erreicht ist und die Rekursion in einem Blatt des Baums endet. Dadurch kann die durch den Wurzelknoten repräsentierte Fläche beliebig fein aufgelöst werden. Unter einem Octree kann ein gewurzelter Baum verstanden werden, dessen Knoten jeweils entweder acht direkte Nachfolger oder gar keine Nachfolger haben. Durch diese Ausführungsform können Umgebungsinformationen in Form zwei- oder dreidimensionaler Daten speichersparend verwaltet werden.According to a further embodiment, in the step of changing the environment grid can be changed using a tree structure, in particular using a quad and/or octree. A quadtree can be understood as a tree in which each inner node has exactly four children. A root of the tree can represent a square area that can be recursively broken down into four equal-sized quadrants until a desired resolution is reached and the recursion ends in a leaf of the tree. This allows the area represented by the root node to be resolved as finely as desired. An octree can be understood as a rooted tree whose nodes each have either eight direct successors or no successors at all. This embodiment allows environmental information in the form of two- or three-dimensional data to be managed in a memory-saving manner.
Es ist vorteilhaft, wenn im Schritt des Änderns das Umgebungsraster derart geändert wird, dass das geänderte Umgebungsraster zumindest eine erste Rasterzelle und eine zweite Rasterzelle unterschiedlicher Größe aufweist, insbesondere wobei eine Größe der ersten Rasterzelle gleich einem ganzzahligen Vielfachen einer Größe der zweiten Rasterzelle ist. Dadurch kann die Auflösung des Umgebungsrasters schnell und flexibel geändert werden.It is advantageous if, in the step of changing, the environmental grid is changed such that the changed environmental grid has at least a first grid cell and a second grid cell of different sizes, in particular wherein a size of the first grid cell is equal to an integer multiple of a size of the second grid cell. As a result, the resolution of the environmental grid can be changed quickly and flexibly.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Ermittelns eines zeitlichen und/oder örtlichen Abstands zwischen dem Fahrzeug und der Gefahrenzone unter Verwendung der Umgebungsinformation umfassen. Hierbei kann im Schritt des Änderns das Umgebungsraster in Abhängigkeit von dem Abstand, einer geplanten oder tatsächlichen Fahrttrajektorie des Fahrzeugs und/oder einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs geändert werden. Dadurch kann das Umgebungsraster geändert werden, bevor das Fahrzeug die Gefahrenzone erreicht.The method may further comprise a step of determining a temporal and/or spatial distance between the vehicle and the danger zone using the environmental information. In the step of changing, the environmental grid may be changed depending on the distance, a planned or actual travel trajectory of the vehicle and/or a speed of the vehicle. The environmental grid may thus be changed before the vehicle reaches the danger zone.
Vorteilhafterweise kann im Schritt des Änderns eine Rasterzellenzahl des Umgebungsrasters verringert werden, wenn der Abstand einen Abstandsschwellenwert unterschreitet. Dadurch kann die Ermittlung der Wahrscheinlichkeit beschleunigt werden.Advantageously, in the step of changing, a grid cell number of the surrounding grid can be reduced if the distance falls below a distance threshold. This can accelerate the determination of the probability.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Bestimmens einer Steifigkeit und/oder einer Masse zumindest eines in der Gefahrenzone befindlichen Objekts unter Verwendung der Umgebungsinformation umfassen. Hierbei kann im Schritt des Verarbeitens in Abhängigkeit von der Steifigkeit und/oder der Masse eine Solltrajektorie ermittelt werden. Dementsprechend kann im Schritt des Erzeugens das Ansteuersignal erzeugt werden, um das Fahrzeug auf die Solltrajektorie zu führen. Unter einer Solltrajektorie kann beispielsweise eine Fahrtrajektorie des Fahrzeugs verstanden werden, die entweder an dem Objekt vorbeiführt oder eine Trajektorie des Objekts an einer möglichst unkritischen Stelle kreuzt. Dadurch kann eine Kollision verhindert oder zumindest abgemildert werden.According to a further embodiment, the method can comprise a step of determining a stiffness and/or a mass of at least one object located in the danger zone using the environmental information. In this case, in the processing step, a target trajectory can be determined depending on the stiffness and/or the mass. Accordingly, in the generating step, the A control signal is generated to guide the vehicle onto the target trajectory. A target trajectory can be understood, for example, as a driving trajectory of the vehicle that either leads past the object or crosses a trajectory of the object at a point that is as uncritical as possible. This can prevent a collision or at least mitigate it.
Des Weiteren kann im Schritt des Einlesens zumindest eine weitere Umgebungsinformation, die eine von dem Umfeldsensor zu einem von einem Zeitpunkt des Erfassens der Gefahrenzone abweichenden Zeitpunkt erfasste Aufnahme der Umgebung repräsentiert, eingelesen werden. Im Schritt des Verarbeitens kann ferner die weitere Umgebungsinformation in dem Umgebungsraster verarbeitet werden, um die Wahrscheinlichkeit zu ermitteln. Beispielsweise kann die weitere Umgebungsinformation einen Abschnitt der Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren, der sich zum Zeitpunkt des Erfassens der Umgebungsinformation bereits wieder außerhalb eines Erfassungsbereichs des Umfeldsensors befindet. Durch diese Ausführungsform kann der Erfassungsbereich des Umfeldsensors effektiv vergrößert werden, womit die Wahrscheinlichkeit mit großer Zuverlässigkeit und Genauigkeit ermittelt werden kann.Furthermore, in the reading step, at least one further environmental information item can be read in, which represents a recording of the environment recorded by the environmental sensor at a time different from a time at which the danger zone was recorded. In the processing step, the further environmental information can also be processed in the environmental grid in order to determine the probability. For example, the further environmental information can represent a section of the vehicle's surroundings that is already outside the detection range of the environmental sensor at the time the environmental information is recorded. This embodiment can effectively increase the detection range of the environmental sensor, whereby the probability can be determined with great reliability and accuracy.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Erzeugens das Ansteuersignal erzeugt werden, um die Personenschutzeinrichtung anzusteuern, bevor und/oder wenn das Fahrzeug die Gefahrenzone erreicht. Dadurch kann eine rechtzeitige Aktivierung von Funktionen der Personenschutzeinrichtung gewährleistet werden.According to a further embodiment, the control signal can be generated in the generating step in order to control the personal protection device before and/or when the vehicle reaches the danger zone. This can ensure that functions of the personal protection device are activated in a timely manner.
Von Vorteil ist auch, wenn im Schritt des Einlesens zumindest eine andere Umgebungsinformation, die eine von zumindest einem anderen Umfeldsensor des Fahrzeugs erfasste Aufnahme der Umgebung repräsentiert, eingelesen wird. Dementsprechend kann im Schritt des Verarbeitens ferner die andere Umgebungsinformation in dem Umgebungsraster verarbeitet werden, um die Wahrscheinlichkeit zu ermitteln. Durch diese Ausführungsform kann die Umgebung des Fahrzeugs möglichst genau erfasst werden.It is also advantageous if, in the reading step, at least one other environmental information item is read in, which represents a recording of the environment recorded by at least one other environmental sensor of the vehicle. Accordingly, in the processing step, the other environmental information can also be processed in the environmental grid in order to determine the probability. This embodiment allows the environment of the vehicle to be recorded as accurately as possible.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixture of software and hardware, for example in a control unit.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a control device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. This embodiment of the invention in the form of a control device can also solve the problem underlying the invention quickly and efficiently.
Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the control unit can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one storage unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and/or at least one communication interface for reading in or outputting data that is embedded in a communication protocol. The computing unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the storage unit can be a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit. The communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or via a wired connection, wherein a communication interface that can read in or output wired data can read this data, for example, electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it to a corresponding data transmission line.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In this case, a control unit can be understood as an electrical device that processes sensor signals and outputs control and/or data signals depending on them. The control unit can have an interface that can be designed as hardware and/or software. In a hardware design, the interfaces can, for example, be part of a so-called system ASIC, which contains a wide variety of functions of the control unit. However, it is also possible for the interfaces to be separate integrated circuits or to consist at least partially of discrete components. In a software design, the interfaces can be software modules that are present on a microcontroller alongside other software modules, for example.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung einer Bremsanlage, einer Lenkung oder eines Motors des Fahrzeugs. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie Umfeldsensorsignale oder Brems- und Lenksensorsignal zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über entsprechende Aktoren wie Lenk- oder Bremsaktoren.In an advantageous embodiment, the control unit controls a braking system, a steering system or an engine of the vehicle. To do this, the control unit can access sensor signals such as environmental sensor signals or brake and steering sensor signals, for example. The control is carried out via corresponding actuators such as steering or brake actuators.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code that can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out implementation and/or control of the steps of the method according to one of the embodiments described above, in particular when the program product or program is executed on a computer or device.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;2 eine schematische Darstellung eines Umgebungsrasters zum Verarbeiten einer Umgebungsinformation in einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;3 eine schematische Darstellung eines Umgebungsrasters aus2 ;4 eine schematische Darstellung eines Umgebungsrasters aus2 ;5 eine schematische Darstellung eines Umgebungsrasters zum Verarbeiten einer Umgebungsinformation in einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;6 eine schematische Darstellung eines Umgebungsrasters aus5 mit unterschiedlich großen Rasterzellen;7 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;8 eine schematische Darstellung eines Vergleichs zwischen einer CPU-Architektur und einer GPU-Architektur; und9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
1 a schematic representation of a vehicle with a control unit according to an embodiment;2 a schematic representation of an environment grid for processing environment information in a control unit according to an embodiment;3 a schematic representation of an environmental grid from2 ;4 a schematic representation of an environmental grid from2 ;5 a schematic representation of an environment grid for processing environment information in a control unit according to an embodiment;6 a schematic representation of an environmental grid from5 with grid cells of different sizes;7 a schematic representation of a control device according to an embodiment;8 a schematic representation of a comparison between a CPU architecture and a GPU architecture; and9 a flow chart of a method according to an embodiment.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of advantageous embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, whereby a repeated description of these elements is omitted.
Optional ist das Steuergerät 102 ausgebildet, um das Umgebungsraster 112 unter Verwendung der Umgebungsinformation 110 zu ändern, bevor es die Umgebungsinformation 110 im Umgebungsraster 112 zur Ermittlung der Wahrscheinlichkeit verarbeitet. Beispielsweise ändert das Steuergerät 102 hierbei eine Anzahl oder Größe von Rasterzellen 122, aus denen das Umgebungsraster 112 zusammengesetzt ist. Dadurch kann eine Auflösung des Umgebungsrasters 112 geändert werden.Optionally, the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel bestimmt das Steuergerät 102 unter Verwendung der Umgebungsinformation 110 zunächst einen örtlichen oder zeitlichen Abstand zwischen der Gefahrenzone 104 und dem Fahrzeug 100. Anschließend ändert das Steuergerät 102 das Umgebungsraster 112 in Abhängigkeit von dem örtlichen oder zeitlichen Abstand. Beispielsweise verringert das Steuergerät 102 die Auflösung des Umgebungsrasters 112, wenn der Abstand einen vorgegebenen Abstandsschwellenwert unterschreitet. Dadurch kann die Geschwindigkeit beim Ermitteln der Wahrscheinlichkeit in zeitkritischen Situationen, d. h. in Situationen, in denen das Fahrzeug 100 nur noch einen geringen Abstand zur Gefahrenzone 104 aufweist oder sich bereits in der Gefahrenzone 104 befindet, erhöht werden.According to one embodiment, the
Je nach Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug 100 mit verschiedenen Umfeldsensoren zur Erfassung der Umgebung, wie beispielsweise Radar-, Ultraschall- oder Videosensoren, realisiert. Die Umfeldsensoren dienen hierbei zur Erfassung von Umgebungsinformationen, die für verschiedene fahrerassistenz- und sicherheitsrelevante Funktionen der Personenschutzeinrichtung 116 relevant sind. Die von den Umfeldsensoren erzeugten, nicht idealen Sensorsignale sollten zur zuverlässigen Erfassung und Klassifikation von Objekten, etwa in Form von Objektlisten, durch das Steuergerät 102 entsprechend aufbereitet werden.Depending on the embodiment, the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Personenschutzeinrichtung 116 an einer Schnittstelle zwischen aktiver und passiver Sicherheit sogenannte Pre-Crash-Funktionen, die Umfeldsensoren der aktiven Sicherheit nutzen können, um in einer kritischen Situation eine mögliche Kollision mit einem relevanten Objekt zu erkennen. Im Fall einer unvermeidbaren Kollision können beispielsweise durch sogenannte Pre-Set-Funktionen Aktivierungsschwellen auf einem Airbagsteuergerät herabgesetzt werden, um die Zuverlässigkeit und die Robustheit einer Auslöseentscheidung von Rückhaltesystemen der Personenschutzeinrichtung 116 zu verbessern. Des Weiteren kann die Personenschutzeinrichtung 116 ausgebildet sein, um reversible Rückhaltemittel der passiven Sicherheit, auch als Pre-Fire-Funktionen bezeichnet, oder irreversible Rückhaltemittel der passiven Sicherheit, auch als Pre-Trigger-Funktionen bezeichnet, zu aktivieren und so die Unfallschwere zu mindern. Ferner kann die Personenschutzeinrichtung 116 ausgebildet sein, um im Fall einer unvermeidbaren Kollision Ausweichbewegungen, auch Pre-Crash-Ausrichtung genannt, oder Bremseingriffe einzuleiten, durch die eine Kollisionsart und -schwere positiv beeinflusst werden kann, um die Insassen im Fahrzeug 100 durch die zur Verfügung stehenden Rückhaltemittel möglichst umfassend zu schützen.According to one embodiment, the
Eine Fusion von Sensorsignalen der beteiligten Umfeldsensoren, vorangehend auch Umgebungsinformationen genannt, kann je nach Ausführungsbeispiel auf unterschiedlichen Ebenen der jeweiligen Sensorsignalverarbeitungen stattfinden. Bei der Fusion auf Datenebene besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Sensordaten in Form des Umgebungsrasters 112, auch Umfeldgitter genannt, zu verwalten. Um die Speicher- und Rechenleistung für die Verarbeitung des Umgebungsrasters 112 auf einem effizienten Niveau zu halten, kann das Steuergerät 102 hierarchische Baumstrukturen wie etwa Quad- oder Octrees verwenden, durch die die Auflösung oder Größe der Rasterzellen 122, beispielsweise Voxel bei dreidimensionalen Daten, dynamisch an die repräsentierten Daten und Funktionen angepasst werden können. Auf diese Weise können die Umgebungsinformationen durch das hierarchische Umgebungsraster 112 optimiert für die jeweiligen Funktionen in einer vorverarbeiteten Repräsentation vorgehalten werden. Die Vorberechnung unfallrelevanter Informationen und deren Verwaltung als Attribute in einer hierarchischen Baumstruktur für Funktionen der integrierten Sicherheit ermöglichen es, Funktionsentscheidungen besonders schnell zu treffen. So ist das Steuergerät 102 beispielsweise ausgebildet, um kollisionsrelevante Größen, wie etwa die Wahrscheinlichkeit einer Kollision, zyklisch in einem zeitunkritischen Fahrzustand des Fahrzeugs 100 vorzuberechnen, die Ergebnisse dieser Vorberechnung als Pre-Crash-Attribute in einer hierarchischen Baumstruktur, insbesondere etwa einem Quad- oder Octree, zu verwalten und für Funktionsauslösungen in zeitkritischen Situationen zu verwenden.A fusion of sensor signals from the environmental sensors involved, previously also referred to as environmental information, can take place at different levels of the respective sensor signal processing depending on the embodiment. With fusion at the data level, for example, it is possible to manage the sensor data in the form of the
Die dynamische Vorberechnung und Speicherung Pre-Crash-relevanter Umgebungsinformationen in einem das Fahrzeug 100 umgebenden Umgebungsraster 112 ermöglicht die Vergrößerung eines virtuellen Öffnungswinkels der im Fahrzeug 100 verbauten Umfeldsensorik, da beispielsweise statische Objekte, die zu einem möglichen Kollisionszeitpunkt außerhalb des momentanen Erfassungsbereiches der Umfeldsensorik liegen, bereits vor dem Kollisionszeitpunkt erfasst wurden.The dynamic pre-calculation and storage of pre-crash-relevant environmental information in an
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 102 ausgebildet, um zumindest eine von einem von dem Umfeldsensor 108 abweichenden Umfeldsensor bereitgestellte andere Umgebungsinformation zur Ermittlung der Wahrscheinlichkeit im Umgebungsraster 112 zu verarbeiten. Beispielsweise können durch eine Fusion verschiedener orthogonaler Umfeldsensoren auf Datenebene und durch deren zeitliche Integration im Umgebungsraster 112 die Zuverlässigkeit und die Qualität der Umfelderfassung verbessert werden. Auch der Einfluss von Sensorrauschen und Messungenauigkeiten kann dadurch reduziert werden.According to a further embodiment, the
Die nachfolgend beschriebenen
Eine aktuelle Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist mit einem dicken Pfeil gekennzeichnet. Mögliche Trajektorien des Fahrzeugs sind mit drei dünneren Pfeilen gekennzeichnet.The current direction of travel of the vehicle is marked with a thick arrow. Possible trajectories of the vehicle are marked with three thinner arrows.
Je nach Zeitanforderung kann die Entscheidungsgrundlage auf Basis einer gröberen Auflösung des Umgebungsrasters 112 stattfinden. Durch die hierarchische Struktur des Umgebungsrasters 112 kann jede Auflösungsstufe für eine legitime Funktionsentscheidung verwendet werden. Dabei werden die Informationen mehrerer kleiner Rasterzellen fusioniert und zu größeren Rasterzellen zusammengefasst. Dies unterstützt die schnellere Funktionsauswertung auf Basis der Umgebungsinformation.Depending on the time requirement, the decision can be based on a coarser resolution of the
Die Masse oder Steifigkeit der in der Umgebung befindlichen Objekte wird beispielsweise als Ergebnis der Umfeldsensorik abgespeichert. Als zusätzliche Quellen zur Datenbeschaffung können statische Karten oder Car2X-Informationen dienen. Im Fall einer unvermeidbaren Kollision mit einem oder mehreren Objekten kann eine Pre-Crash-Ausrichtung durch das Steuergerät angesteuert werden, wobei das Fahrzeug 100 mittels einer optimierten Not-Trajektorie als Solltrajektorie 500 in eine verbesserte Aufprallposition zur Verringerung der Verletzungsschwere aller Beteiligten gebracht wird. Die dafür erforderliche Entscheidungsstrategie kann sich je nach Situation an ethischen Überlegungen (Kinderwagen mit Mutter hat höhere Priorität als Mülltonnen am Straßenrand) als auch an einer Optimierung der Aufprallgeometrie, d. h. der Steuerung des eigenen Fahrzeugs in eine optimierte Kollisionsposition (beispielsweise seitlicher Aufprall in den Vorderwagen anstatt in die Fahrgastzelle), orientieren.The mass or stiffness of the objects in the surrounding area is stored, for example, as a result of the environmental sensors. Static maps or Car2X information can serve as additional sources for data acquisition. In the event of an unavoidable collision with one or more objects, a pre-crash alignment can be controlled by the control unit, whereby the
Zum Steuern einer Pre-Set-Funktion kann das Steuergerät beispielsweise ausgebildet sein, um kritische Situationen, wie beispielsweise eine kritische Kreuzung mit querendem Verkehr, durch eine Gitterfusion aller zur Verfügung stehenden Umgebungsinformationen, insbesondere von Umgebungsinformationen unterschiedlicher Umfeldsensoren des Fahrzeugs 100, bereits weit vor dem Einfahren in die Kreuzung zu erkennen. Kritische Stellen der Kreuzung werden vom Steuergerät im Umgebungsraster 112 vorberechnet und markiert. Beim Passieren der als kritisch berechneten Stellen verändert das Steuergerät etwa die Schwellen der Pre-Set-Funktion auf einem Airbagsteuergerät, um eine Auslösung, insbesondere eine Auslösezeit, der passiven Rückhaltemittel zu verbessern.To control a pre-set function, the control unit can be designed, for example, to detect critical situations, such as a critical intersection with crossing traffic, by merging all available environmental information, in particular environmental information from different environmental sensors of the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitungseinheit 720 mit einem Grafikprozessor, kurz GPU, zur parallelen Datenbearbeitung realisiert. Die Leistung des Umgebungsrasters kann durch die Verwendung eines solchen Grafikprozessors zur Verwaltung der Umgebungsinformationen und zur Durchführung der teils aufwendigen Vorberechnungen deutlich gesteigert werden. Durch seine Struktur profitiert das Umgebungsraster von der parallelen Datenverarbeitung des Grafikprozessors. Im einfachsten Fall verwaltet jeder der N Rechenkerne des Grafikprozessors eine der Rasterzellen. Dadurch kann eine theoretische Beschleunigung um einen Faktor N im Vergleich zu einer auf serielle Verarbeitung optimierten CPU-Lösung erreicht werden.According to one embodiment, the
Die Schritte 910, 920, 930 können fortlaufend durchgeführt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 930 das Ansteuersignal erzeugt, um Rückhaltemittel der passiven Sicherheit nicht erst bei Kontakt des Fahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt, sondern bereits vor dem tatsächlichen Kollisionszeitpunkt zu zünden. Relevant für die Optimierung einzelner Insassenschutzsysteme zur Verringerung der Verletzungsschwere der Insassen ist neben der Masse, Steifigkeit und Relativgeschwindigkeit eines Unfallgegners auch die Position der Insassen sowie eine auf den Kollisionszeitpunkt abgestimmte Ansteuerung der Rückhaltemittel. Die Insassen erfahren beispielsweise aufgrund einer automatisch aktivierten Notbremsfunktion oder eines automatisch eingeleiteten Ausweichmanövers in einer Situation mit hoher Kritikalität je nach Zeitpunkt und Dauer einer Längs- oder Lateralverzögerung des Fahrzeugs eine Vorverlagerung, auf die die Zündzeitpunkte oder die adaptive Ansteuerung der Rückhaltemittel angepasst werden soll. Einer solchen Anpassung können je nach Komplexität des Modells aufwendige Berechnungen vorausgehen, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel bereits vor Eintreten der kritischen Situation durchgeführt und im Umgebungsraster abgespeichert werden und somit bei Eintreten einer kritischen Situation mit unvermeidbarer Kollision sofort abgerufen oder veredelt werden können.According to one embodiment, the control signal is generated in
Die Umfeldsensorik des Fahrzeugs kann einen begrenzten Öffnungswinkel aufweisen und die Umgebung des Fahrzeugs im normalen Fahrbetrieb sukzessive erfassen, wobei die entsprechenden Umgebungsinformationen im Schritt 920 dynamisch im Umgebungsraster abgelegt werden. Kommt es, etwa aufgrund eines Schleudervorgangs, zu einer abrupten Richtungsänderung des Fahrzeugs, so kann zur Auslösung einer Systemreaktion, insbesondere zur Ansteuerung von Rückhaltemitteln, auf vorausberechnete und im Umgebungsraster abgespeicherte Umgebungsdaten zurückgegriffen werden, die nun nicht mehr im aktuellen Erfassungsbereich der Umfeldsensorik liegen.The vehicle's environmental sensors can have a limited opening angle and can gradually detect the vehicle's surroundings during normal driving, with the corresponding environmental information being dynamically stored in the environmental grid in
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