用于驾驶员辅助系统的传感器数据的处理的制作方法

本发明涉及一种用于处理用于驾驶员辅助系统的传感器数据的方法以及一种传感器设备。

背景技术：

存在不同的驾驶员辅助系统，其为机动车的驾驶员辅助以机动车的半自动化的或全自动化的控制。这样的驾驶员辅助系统是用于机动车的自动化行驶的车道转换辅助装置、制动辅助装置、紧急情况辅助装置或避让辅助装置或驾驶员辅助系统。

为了可以使用用于控制车辆的驾驶员辅助系统并且尤其是可以控制车辆，研发了自动的方法，利用所述方法可以检测物体并且将其记录在占据地图(英语：occupancygrid)中。各个物体通常利用不同的传感器、例如雷达、激光雷达、照相机或红外传感器来检测。

不同的传感器的数据在中央的控制设备中组合成占据地图。

占据地图的构建必须实时进行，以便驾驶员辅助系统可以构建无碰撞的轨迹。

因为由不同的传感器设备分别同时检测多个物体，所以产生大的数据量，所述数据量必须从传感器设备传输至中央的控制设备。要求中央的控制设备的计算能力的显著份额，以用于与各个传感器设备的通讯。

用于机动车的驾驶员辅助系统可以分成两组，即，安全驾驶员辅助系统和舒适性驾驶员辅助系统。

安全驾驶员辅助系统在危险状况中辅助驾驶员。这样的安全驾驶员辅助系统例如是防抱死系统(abs)和自动的行驶稳定系统。也存在考虑自动检测的物体的数据的安全驾驶员辅助系统、例如紧急情况制动辅助装置，其借助雷达检测物体并且在危险状况中触发紧急制动。这样的安全驾驶员辅助系统的优点在于，所述安全驾驶员辅助系统可以比人反应显著更快并且此外没有中断地检测行驶状况。人可能有时分心，这经常是危险状况的起因。安全驾驶员辅助系统的目的是阻止事故或至少最小化事故后果。

舒适性驾驶员辅助系统与之相反应该在行驶时辅助驾驶员并且简化车辆的驾驶。用于舒适性驾驶员辅助系统的典型示例是自动的间隔保持系统。类似于在紧急情况制动辅助装置中，处于相应的车辆之前的物体利用雷达来检测并且确定与该物体的距离。根据检测的距离和当前的行驶速度，制动器和驱动装置这样操控，使得维持预先确定的距离。利用该系统可以跟随其他的车辆，而无须踩油门或制动。车辆的驾驶因此得以简化。

技术实现要素：

本发明的任务是，提供一种用于处理用于机动车的驾驶员辅助系统的传感器数据的方法以及一种传感器设备，利用所述方法和所述传感器设备有效率地进行传感器设备和中央的控制设备之间的传感器数据的传输并且在中央的控制单元中要求较少的计算能力。

该任务通过本发明的在独立权利要求中给出的特征解决。本发明有利的设计在相应的从属权利要求中给出。

在按照本发明的用于处理用于机动车的舒适性驾驶员辅助系统的传感器数据的方法中检测传感器数据，所述传感器数据描述物体的相应的地点。由所述传感器数据提取物体的坐标，其中，定义物体的内侧，机动车应该在所述内侧从物体旁行驶经过。检测机动车的当前的速度。将沿机动车的行驶方向在每个所述物体之前和/或之后的可驶过的区域与不可驶过的区域相区分。可驶过的区域以下称为目标行驶区域。在目标行驶区域和不可驶过的区域之间的界限是边界线，所述边界线沿物体的内侧沿行驶方向超过物体向前和/或向后延伸。代替描述物体的传感器数据，将该边界线的数据由传感器设备发送给舒适性驾驶员辅助系统的控制设备。

因此目标行驶区域通过边界线定义。通过传输用于目标行驶区域边界线来代替对检测的物体的精确描述，可以显著减少传感器设备和控制设备之间的传输的数据量。

在处理自动检测的物体的信息的舒适性驾驶员辅助系统中，必须实时进行检测和处理并且确保所有的必需的数据从传感器设备至控制设备的可靠传输。利用目标行驶区域排除不可驶过的区域，从而处于该不可驶过的区域的物体不再出现并且不产生其他的数据。借助边界线对目标行驶区域的描述比借助坐标对各个物体的描述引起显著更少的数据，因此边界线的数据可以更高效地并且以更少的计算花费在传感器设备和中央的控制设备之间传输。

本发明基于如下认识，即，为了车辆的自动控制、尤其是为了车辆的自动转向而处理在车辆环境中自动检测的物体的信息的舒适性驾驶员辅助系统不需要对所检测的物体的精确描述，而是仅需要对可驶过的区域的可靠描述。例如不需要单独描述各个路缘石，而是代替对路缘石的单独几何描述，确定边界线就足以，所述边界线沿多个路缘石的内侧延伸。原则上存在离开两个路缘石之间的轨道的可能性，这在紧急情况中也可能有意义，以便例如在危险状况中偏离到与轨道相邻的草地上。但这对于针对舒适性的控制是不合适的，因为通常在以车辆正常行驶运行中不希望离开轨道。换句话说，舒适性驾驶员辅助系统不需要对整个理论可驶过的区域的精确描述，而是仅需要对有意义地要驶过的区域的可靠描述。该可驶过的区域可以小于整个理论上可驶过的区域。其当然不允许包含障碍物。在这方面舒适性驾驶员辅助系统区分于需要关于整个理论上可驶过的区域的信息的安全驾驶员辅助系统。如果安全驾驶员辅助系统识别出正常的行车道上的障碍物，则其也需要如下信息，即，是否可以偏离到与行车道邻近的草地上，以便可以引入避让过程。

边界线的确定可以因此以不同的方式和方法进行，只要保证，目标行驶区域包括在正常运行中可驶过的区域的大部分。

边界线例如可以通过将相邻的物体的内侧相连接来确定。边界线在这里可以直线地连接物体。所述边界线也可以弯曲。所述边界线例如可以在物体之间的区域中通过样条函数描述，所述样条函数将相邻的物体的处于内侧上的边缘相互连接。将多个物体的内侧连接成一个边界线优选在传感器设备上实施。

所述边界线例如可以是轨迹，所述轨迹描述机动车的轨道，所述轨道沿行驶方向在物体之前从外侧出发以最大的转向角以最小的距离在内侧在物体旁引导经过，和/或描述如下轨道，所述轨道在物体之后以对于当前的行驶速度的最大转向角从物体向外侧引导，其中最大的转向角根据机动车的速度确定。

当车辆以预先确定的最低速度运动时，优选只确定边界线。该最低速度例如为10km/h并且尤其是30km/h。在高的速度时，在短的时间间隔中探测新的物体，因为机动车运动，从而描述所检测的物体的数据的总和在高的速度时高于在低的速度时。如果应该自动计算轨迹，以便使机动车自主转向，则所述轨迹通常区段式地对于机动车之前的确定的区段计算。所述轨迹必须在高的速度时在较短的距离内重新计算，因为所述轨迹被较快速地驶过。这导致，速度越高，就越难以实时检测物体并且将相应的数据传输给中央的控制设备并且在那里对其处理。

作为物体的内侧优选确定物体的如下侧，描述机动车沿行驶方向的运动的轨迹沿着所述侧在所述侧引导。为此从机动车当前的地点出发确定沿机动车的行驶方向的轨迹。所述轨迹可以是直线的或按照通过借助导航系统确定的路程走向构成。

优选实施自动的物体识别，其中所检测的物体中的每个物体配置给预先确定数量的物体类中的(例如行车道边界石、指路牌和其他车辆)的至少各一类。行车道边界石在德国通常具有白色的反射器并且在交叉区域中具有橙色的反射器。优选存在不在交叉区域(白色的反射器)和交叉区域(橙色的反射器)中设置的边界石的类。如果边界线通过将相邻的物体相连接来确定，则用于交叉区域的边界石构成这样的限制线的端部区域，因为在用于交叉区域的两个边界石之间通入有另一个街道，可以转弯到所述另一个街道上。

物体识别优选借助图像分析实施。

运动的物体可以借助用于测量机动车和物体之间的相对速度的速度测量装置来探测。

借助这样的速度测量装置，也可以在运动的和不运动的物体之间进行区分。

运动的物体、例如其他机动车和自行车驾驶员和行人优选在确定可驶过的区域时不作为限制可驶过的区域的障碍物来考虑。特别是其他机动车通常驶过可驶过的区域，从而所述其他机动车向系统显示，可驶过的区域处于哪里。因此可以也适宜的是，在确定静止的物体的内侧时考虑运动的物体。

可以确定车辆行驶区域，所述车辆行驶区域的界限通过两个轨迹定义，所述轨迹分别说明机动车的一个理论的轨道，所述轨道沿行驶方向从机动车当前的地点以最大的转向角向右或左延伸。车辆行驶区域处于这两个轨迹之间，其中可以忽略车辆行驶区域外的物体和目标行驶区域。

优选在中央的控制设备中计算所述车辆行驶区域并且将其与目标行驶区域组合成运动区域。

计算的车辆行驶区域也可以由中央的控制设备传输给传感器设备或在传感器设备本身上计算。传感器设备可以然后借助所确定的车辆行驶区域来确定，所确定的物体是否处于车辆行驶区域外。然后可以在进一步处理中将这些物体忽略并且仅将处于车辆行驶区域内的物体的描述传输给中央的控制设备。

作为机动车的为了确定最大的转向角的速度可以使用当前测量的行驶速度。备选地可以使用当前测量的行驶速度扣除最大的减速。

在确定轨迹时优选考虑机动车宽度。这可以一方面如下进行，即，用于车辆行驶区域的轨迹在机动车的侧边缘上开始并且目标行驶区域的轨迹说明机动车的相应的侧边缘区域的运动。另一方面，所述轨迹可以说明机动车的中心点的运动。中心点例如是机动车的重心或机动车的基面的中点。描述目标行驶区域的轨迹于是相应地朝车辆的方向从对应的物体的边缘位错一半的宽度。

按照本发明的传感器设备包括传感元件和用于处理用于机动车的舒适性驾驶员辅助系统的传感器数据的处理器控制装置。传感元件构成用于检测描述物体的相应的地点的传感器数据。处理器控制装置构成用于从传感器数据提取物体的坐标，其中，定义物体的内侧，机动车应该在所述内侧从物体旁行驶经过。处理器控制装置这样构成，使得将沿机动车的行驶方向处于每个物体之前和/或之后的可驶过的区域与不可驶过的区域相区分。可驶过的区域以下称为目标行驶区域。在目标行驶区域和不可驶过的区域之间的界限通过边界线定义，所述边界线沿物体的内侧沿行驶方向超过物体向前和/或向后延伸。代替描述物体的传感器数据提供该边界线的数据，以用于发送给舒适性驾驶员辅助系统。

利用这样的传感器设备，由传感元件检测的传感器数据已经这样处理，使得其数据量相对于对物体的常规的描述显著减少，从而到舒适性驾驶员辅助系统的中央的控制设备上的快速且简单的传输是可能的。

传感元件例如可以作为雷达、激光雷达、照相机和/或超声传感器构成。

雷达具有大的作用范围并且附加于地点信息也提供各个物体的速度信息。然而雷达的角度分辨率较小。也称为激光扫描器的激光雷达具有非常高的分辨率。然而在由于行车道上的雾或水沫而差的视野中损害传感器信号。照相机具有高的角度分辨率，然而精确的距离只能以显著的计算花费来评价。在逆光时显著损害照相机的功能。超声传感器用于物体的近场检测。各个传感器类型分别具有长处和弱点，从而机动车环境中优选以不同的传感器类型检测物体。

传感元件的概念也可以包括任何数据源，所述数据源提供用于描述物体的数据。这样的数据源也可以是数字地图，在所述数字地图中记录有物体。

传感器设备的传感器数据应该尽可能精确地检测并且传送。在传感器设备中处理传感器数据时因此不打算考虑安全区域或安全公差。这然后可以在驾驶员辅助系统中实施。

按照本发明的用于处理用于机动车的驾驶员辅助系统的传感器数据的系统包括至少一个按照本发明的传感器设备和中央的控制设备，所述控制设备与传感器设备连接。

中央的控制设备可以构成用于构建占据地图。占据地图可以用于自动地确定轨迹，以用于机动车的自主的转向。

附图说明

以下示例性地借助附图阐述本发明。附图示出：

图1示出机动车和物体和目标行驶区域；

图2示出机动车和车辆行驶区域；

图3以俯视图示意性示出具有机动车的行驶路段以及目标行驶区域和车辆行驶区域；

图4以俯视图示意性示出具有机动车的行驶路段以及目标行驶区域和车辆行驶区域；以及

图5以方框图示意性示出传感器设备和控制设备。

具体实施方式

按照本发明的传感器设备1/1、1/2和1/3分别具有一个传感元件2/1、2/2和2/3(图5)。传感器设备1/1-1/3分别配设有一个处理器控制装置3/1-3/3。

在本实施例中设有三个传感器设备(n＝1；2；3)，所述传感器设备设置在机动车中。第一传感器设备1/1具有雷达作为传感元件2/1，第二传感器设备1/2具有也称为激光扫描器的激光雷达2/2，并且第三传感器设备1/3具有照相机2/3。传感元件2/n分别与所述处理器控制装置3/n之一连接。处理器控制装置3/n实施由传感元件2/n发出的传感器信号的预处理。

处理器控制装置3/n与中央的控制设备4连接，所述处理器控制装置将预处理的传感器信号发送给所述中央的控制设备。在中央的控制设备上，不同的传感器设备1/n的传感器信号组合成一个占据地图。

利用传感元件2/n检测沿车道沿行驶方向6在车辆7之前的物体5的坐标。(图3-4)

车辆7以预先确定的速度运动，所述速度由相应的传感器(未示出)测量并且通过中央的控制设备4传输给处理器控制装置3/n。

本发明基于这样的认识，即，静止的物体5通常设置在街道的可驶过的区域的旁边并且路缘通常可通过直线或具有小曲率的曲线描述，从而对许多静止的物体的描述可以通过可驶过的区域和静止的物体之间的边界线代替。边界线已经可以在传感器设备1/n中产生并且代替各个物体5的详细的描述而将其发送给中央的控制设备4。

如果希望从确定的侧经过物体5，所述侧以下称为内侧或行驶区域侧8，则将以下称为目标行驶区域的可驶过的区域与不可驶过的区域相区分，其中，在目标行驶区域9和不可驶过的区域之间的边界线10例如是轨迹11，所述轨迹描述机动车7的理论的轨道，所述轨道沿行驶方向在物体5之前从外侧出发以最大的转向角以最小的距离在物体5旁在内侧引导经过，和/或描述理论的轨道，所述轨道沿行驶方向在物体之后以对于当前的行驶速度最大的转向角从物体5向外引导(图1)。最大的转向角根据机动车7的所检测的速度确定。

图1示出这样的物体5连同轨迹11，所述轨迹的最大的转向角按照机动车7的当前的行驶速度确定。在这里对于整个轨迹11假定相同的行驶速度，从而转向角是恒定的并且沿行驶方向6在物体5之前的区域中和沿行驶方向6在物体5之后的区域中的轨迹11分别具有恒定的曲率或相同的半径。轨迹11的这两个区段因此是圆弧。仅沿着物体5，轨迹的形状与物体5的形状适配，所述形状在该情况中是直线的。物体5可以本身具有弯曲的形状。如果物体的曲率小于轨迹11的通过最大的转向角产生的曲率，则轨迹11紧贴物体的形状，否则轨迹11以小的距离沿物体5的内侧上的边缘在物体5的最大地向内伸出到可驶过的区域中的点上引导。

在一种备选的实施形式中，为了确定最大的转向角也可以考虑当前的行驶速度，然而其中考虑，机动车的减速是可能的，其中行驶速度沿行驶方向6以最大可能的减速率减速。行驶速度越缓慢，则最大的转向角越强。这表示，沿行驶方向轨迹的曲率增加。

轨迹11描述机动车7朝物体5指向的侧向边缘12的运动。机动车7必须以边缘12经过物体5。为了简单的后处理，轨迹11可以向内移动机动车7的一半宽度b，从而由此产生的轨迹13描述机动车7的中心点的运动，其在物体5的内侧8引导经过，而没有接触所述物体。机动车7的中心点例如是机动车7的重心或机动车7的基面的中点。由此机动车在目标行驶区域中的运动可以看为点状体的运动，只要在目标行驶区域的边缘区域中的运动切向于限定目标行驶区域的轨迹13。

轨迹11、13可以通过函数描述，所述函数可以非常简单地数学地描述。然而也可以简单地描述曲率在走向中改变的曲线。这例如借助样条函数是可能的。就此也可以简单地一起考虑沿物体5的边缘的区段。通过以函数形式的这样的描述，所述函数描述目标行驶区域的边界线10，则可以少量的参数并且借此以小的数据量描述所述目标行驶区域，所述数据量可以非常快速地从传感器设备1传输到中央的控制设备4。

此外可以借助机动车的当前的地点和机动车的当前的行驶方向确定以传感器设备1关于行驶方向6在机动车7前面设置的物体5。借助机动车的当前的地点和当前的行驶方向并且根据行驶速度将可驶过的区域与不可驶过的区域相区分，其中，可驶过的区域称为车辆行驶区域14(图2)。车辆行驶区域14通过两个边界线或轨迹15限定，其分别说明机动车7的理论的轨道，所述轨道沿行驶方向6从机动车7的当前的地点以最大的转向角向右或向左延伸，其中，车辆行驶区域14设置在所述两个轨迹15之间。

图2示出机动车7和轨迹15/1，所述轨迹分别在机动车7的左边的或右边的侧边缘上开始并且从那里向外延伸，其中基于当前的行驶速度，而不考虑可能的加速或减速，从而轨迹15/1具有恒定的最大的转向角或恒定的曲率并且因此形成圆弧。类似地，如以上借助目标行驶区域所阐述的，轨迹15/2也可以在考虑机动车7的减速的情况下确定，其中，转向角于是对应于减速而增加并且沿轨迹的曲率沿行驶方向6提高。

此外轨迹15/1和15/2可以移动机动车7的一半宽度b/2地向内映射到轨迹16/1和16/2上，从而所述轨迹描述机动车7的中心点的运动。

在确定最大的转向角时可以考虑其他的参数，例如当前的地面、天气情况，其中，在湿的公路路面上最大的转向角更小，行驶路段的轮廓，其中，在升高的行驶路段时比在降低的行驶路段时较强烈的减速是可能的，以及影响最大可能的转向角的其他参数。

在中央的控制设备4中，各个物体的目标行驶区域9和车辆行驶区域14汇总，这也称为合并。图3示出机动车7的示例，所述机动车沿行驶方向6移动，其中，多个物体5沿车道设置。由此目标行驶区域9和车辆行驶区域14分别通过边界线10限定，所述边界线的最大的转向角基于当前的车辆速度确定，而没有一同考虑加速或减速。由车辆行驶区域14和多个目标行驶区域9组成的可驶过的区域通过一些少的边界线限定，所述边界线分别可简单数学性地描述。驾驶员辅助系统可以将用于以机动车7无碰撞地行驶的轨迹放于在该区域内。原则上可能的是，在各个边界线的交点上通过连续的函数将所述边界线以对应于按照当前的行驶速度的最大转向角的曲率来平整。然而这出于实际的原因是不需要的，因为由驾驶员辅助系统产生的轨迹在其曲率方面也限制于最大的转向角，从而不会完全驶出相交的边界线10的角。

图4示出与图3的物体5类似的布置结构，然而其中在这里相邻的物体5之间的边界线10关于行驶方向6在左侧通过直线的连接线构成。该边界线10能够以非常少的计算花费在相邻的静止的物体5之间构建。在这里物体5的内侧8被连接，所述内侧的距离小于预先确定的最大距离。该最大距离例如为5m至100m。该最大的距离也可以根据当前的行驶速度变化并且行驶速度越大，在两个相邻的静止的物体5之间的最大距离也越大，所述静止的物体以边界线10相互连接。在例如多于100km/h或150km/h的速度时，最大的距离也可以显著大于100m。

在图4中沿行驶方向6在右侧示出行车道边缘17，所述行车道边缘例如可以是人行道的棱边。静止的物体5、例如停泊的汽车处于行车道上。在这样的各个物体不具有相对于其间隔开预先确定的最小距离的相邻物体的情况下，没有意义的是，将所述物体5的内侧8以直线与另一个静止的物体5的另一个内侧连接。在这里，如在图1和3中示出的，边界线10通过合适的轨迹确定，从而可以可靠地避免与物体5的碰撞，如果该边界线10不被机动车7驶过的话。

通过以共同的边界线10连接多个物体5，要传输的数据的量显著减少，因为代替描述多个物体的数据仅传输唯一的边界线的数据。

传感器设备1也可以包括多个不同的传感元件2，所述传感元件分别以不同的测量原理探测物体5。各个传感元件2以不同的强度观察不同的物体5，并且也可能的是，确定的传感元件2不观察确定的物体，而其他传感元件观察所述物体。如果将多个物体以一个边界线连接，则就此也可以连接利用传感器设备1的不同的传感元件2检测的物体。利用这样的边界线可以组合不同的传感元件优点。

在图4中示出的实施例中，相邻的静止的物体5的内侧8为了构成边界线10以直线连接。在本发明的范围中也可能，为此使用弯曲的线。尤其是可以为此使用样条函数，从而边界线10形成一条连续的线。

在行驶速度改变时，目标行驶区域和车辆行驶区域实时适配。行驶速度越大，则沿行驶方向6在机动车7之前的区段也越长，对于所述区段要确定目标行驶区域。行驶速度越小，则静止的物体5的描述更精细地分辨。在小的行驶速度时，机动车7可以经过两个相邻的静止的物体5之间的窄的空隙，而这在高的速度时是不可能的。

在中央的控制设备4中，在构建占据地图作为安全区或安全区域时可以考虑相对于目标行驶区域和车辆行驶区域的边界线10的预先确定的安全距离。由此也可以在预先确定的区域中允许机动车的加速和减速，而不必改变占据地图并且不存在与物体5碰撞的危险。然而这些安全区或安全区域不在传感器设备中添加给传感器数据，因为传感器数据即使预处理成目标行驶区域9也应该尽可能精确地反映实际情况。在这里尤其是要考虑，在机动车中可以使用多个不同的驾驶员辅助系统，所述驾驶员辅助系统考虑不同的安全储备或安全区。

以上解释的实施例示出用于确定边界线10的不同的实施形式。存在可以确定边界线10的其他的可能性。例如静止的物体的内侧可以沿行驶方向延长预先确定的段。由此产生边界线10的区段。这些区段的长度优选根据行驶速度调节，其中，行驶速度越高，则所述区段越长地构成。各个区段不必产生连续的边界线。通过多个这样的区段对边界线的描述主要是在高的速度时是适宜的，其中原则上无法进行强烈的转向回转。这样的直线的区段能够以少的数据从传感器设备传输至中央的控制设备。

此外可以实施自动的物体识别，利用所述物体识别例如自动识别构成静止的物体的行车道边界石和指路牌。因为街道边界石和指路牌设置在行车道边缘上，所以它们原则上可以为了构成边界线10而相互连接。

概括地可以确定：

在本发明的范围中可以处理借助传感器设备检测的用于舒适性驾驶员辅助系统的传感器数据，其中这样预处理描述物体的传感器数据，使得在可驶过的和不可驶过的区域之间进行区分，其中，可驶过的区域称为目标行驶区域。目标行驶区域可以通过边界线限定。因为处理用于舒适性驾驶员辅助系统的传感器数据，所以所述传感器数据不必描述理论上可驶过的整个区域，而当所述边界线限定通常合适地可驶过的区域时就足以。这使得可能的是，一方面能非常简单地确定相应的边界线，并且另一方面显著减少为了描述所检测的物体而从传感器设备传输给舒适性驾驶员辅助系统的中央的控制设备的数据量。

附图标记列表

1传感器设备

2传感元件

3处理器控制装置

4中央的控制设备

5物体

6行驶方向

7车辆

8物体的内侧

9目标行驶区域

10边界线

11轨迹

12本车辆的侧边缘

13轨迹

14车辆行驶区域

15轨迹

16轨迹

17行车道边缘

b宽度