Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Umgebungserfassung mit Sensoren in einem Fahrzeug. Die Sensordaten werden in geeigneter Weise aufbereitet, um ein

Umfeldmodell für weitere Applikationen insbesondere Fahrerassistenzfunktionen zur Verfügung zu stellen.

Stand der Technik ist z.B. ein gitterbasiertes Umfeldmodell. Dazu wird das Umfeld eines Fahrzeuges in Zellen zu unterteilen und für jede Zelle wird ein Merkmal oder mehrere Merkmale zur Umfeldbeschreibung gespeichert. Weiterhin gehören objektbasierten Verfahren zur Umfeldmodellierung, die die Positionsdaten von erkannten Objekten zur Verfügung stellen, zum Stand der Technik.

Ein Vorteil der gitterbasierte Verfahren ist es, dass das ganze Umfeld des Fahrzeugs beschrieben wird. Es werden die Informationen aus Sensordaten für freie und mit Objekten belegte und unbekannte Bereiche statt nur für mit Objekten belegte Bereiche (objektbasierten Verfahren) im Umfeldmodell zur Verfügung gestellt. Die explizite Modellierung von freien Bereichen gewinnt an Bedeutung. Da viele neuere Assistenzfunktionen, wie z.B. ein Ausweichassistent, Informationen über einen Freiraum, der als Manöverraum für das Fahrzeug nutzbar ist, benötigen. Gitterbasierte Verfahren zur Umfeld beschreibung benötigen in der Regel eine größere Datenmenge als objektbasierte Verfahren und damit erfordert eine Applikation im Fahrzeug größere Speicherresourcen und Übertragungsbandbreiten.

Es ist die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die Daten eines gitterbasierten

Umfeldmodells so zu komprimieren, dass eine Verwendung im Fahrzeug und insbesondere eine Übertragung der Umfeldmodelldaten über übliche Fahrzeugbussysteme zwischen Steuergeräten möglich ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Es wird ein Verfahren für ein Sensorsystem zur Umfelderfassung für ein Kraftfahrzeug beansprucht, wobei ein gitterbasiertes Umfeldmodell berechnet wird. Ein gitterbasiertes Umfeldmodell basiert darauf, das Umfeld eines Fahrzeuges in Zellen zu unterteilen und für jede Zelle ein das Umfeld beschreibendes Merkmal zu speichern. Das Speichern von Sensorrohdaten oder das Speichern einer Klassifikation für jede Zelle als Wahrscheinlichkeitswert, z.B. ein Speichern der Wahrscheinlichkeit, dass eine Zelle belegt oder nicht belegt ist, benötigt eine hohe Speicherkapazität, der bei einer Übertragung von oder zu einem Steuergerät zudem ein Bussystem mit hoher Bandbreite erfordert.

Erfindungsgemäß wird jeder Gitterzelle zumindest ein diskreter Wert (Klasse) zugeordnet. Insbesondere ist der diskrete Wert bzw. die Klasse ein Maß dafür, ob sich ein Objekt an der Position befindet, die durch die Gitterzelle repräsentiert wird und ob dieses Objekt überfahrbar ist oder mit welcher Wahrscheinlichkeit das Objekt überfahrbar ist.

Die Diskretisierung bzw. Zurdnung einer Klasse erfolgt durch die Auswertung von

Umfelddaten, die Aussagen über erfasste Umgebungsobjekte enthalten, und zumindest einem Schwellwert. Die Anzahl der Schwellwerte kann beliebig definiert werden und beeinflusst die Anzahl der möglichen Klassen. Mit einem Schwellwert können maximal zwei diskrete Werte bzw. Klassen, bei zwei Schwellwerten maximal drei diskrete Werte bzw. Klassen begrenzt werden.

Vorzugsweise wird ein verlustfreies Kompressionverfahren auf die diskreten Werte eines Gitters angewendet, insbesondere vor einer Übertragung über ein Datenübertragungssystem im Fahrzeug. Dies umfasst auch Gitterwerte, die vor einer Übertragung komprimiert wurden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Kompression durch

Dekorrelation der zeitlichen Abhängigkeit, d.h. durch eine Differenzbildung zeitlich aufeinanderfolgender diskreter Werte der Gitterzellen eine Kompression der Daten erreicht. Insbesondere werden nur die Differenzwerte über ein Datenübertragungssystem im Fahrzeug übertragen.

In einer weiteren positiven Ausgestaltung der Erfindung , wird ein verlustbehaftetes

Kompressionsverfahren auf die auf die diskreten Werte eines Gitters angewendet, insbesondere vor einer Übertragung über ein Datenübertragungssystem im Fahrzeug.

Insbesondere werden dazu die diskreten Werte des Gitters, die weiter vom Fahrzeug entfernte Bereiche repräsentieren, stärker komprimiert.

Vorzugsweise werden alternativ oder zusätzlich die diskreten Werte des Gitters, die dem Fahrzeug abgewandte Merkmale repräsentieren, stärker komprimiert. Z.B. wird die Rückseite einer Baustellenwand, die dem Fahrzeug abgewandt angeordnet ist, stärker komprimiert als die Vorderseite der Baustellenwand, die dem Fahrzeug zugewandt angeordnet ist.

Eine besonders recheneffiziente Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Zuordnung des diskreten Werts bzw. der Klasse anhand der Umfelddaten mit Hilfe einer

Zuordnungstabelle erfolgt, wobei die Zuordnungstabelle im Speicher der Auswerteeinheit hinterlegt ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zur Änderung des Inhalts einer Mehrzahl von Gitterzellen, die Zurdnungstabelle verändert. Durch die geänderte ZuOrdnungsvorschrift die einem diskreten Wert bzw. eine Klasse einen veränderten

Wertebereich der Umfelddaten zuordnen kann der Inhalt aller Zellen auf einmal verändert werden, ohne die diskreten Werte in jeder Gitterzelle neu zu berechnen und zu

überschreiben.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Umfeldmodell basierend auf diskreten Werte im Gitter über ein Datenübertragungssystem in einem Fahrzeug zu einer Auswerte- oder Steuereinheit übertragen. Das Datenübertragungssystem ist vorzugsweise ein Bussystem im Fahrzeug, das zumindest zwei Auswerte- bzw. Steuereinheiten verbindet. Vorzugsweise erstellt eine Auswerteeinheit das gitterbasierte Umfeldmodell und eine weitere Auswerte- bzw. Steuereinheit nutzt das Umfeldmodell zur Steuerung einer

Fahrerassistenzfunktion.

Die hier beanspruchte Erfindung umfasst ein Sensorsystem zur Objekterfassung für ein Fahrzeug mit einer erste Rechen- und Auswerteeinheit auf der ein Verfahren wie zuvor beschrieben hinterlegt ist.

Insbesondere ist eine zweite Auswerte- oder Steuereinheit und ein

Datenübertragungssystem vorgesehen, wobei über das Datenübertragungssystem die erste mit der zweite Auswerte- oder Steuereinheit in einem Fahrzeug verbunden ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Auswerte- oder Steuereinheit zur Erstellung eines Umfeldmodells und die zweite Auswerte- oder Steuereinheit zur Steuerung eines Fahrerassistenzsystems vorgesehen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und Abbildungen näher erläutert.

Ein gitterbasiertes Umfeldmodell basiert darauf, das Umfeld eines Fahrzeuges in Zellen zu unterteilen und für jede Zelle ein das Umfeld beschreibendes Merkmal zu speichern. Das Speichern von Sensorrohdaten oder das Speichern einer Klassifikation für jede Zelle als Wahrscheinlichkeit, z.B. die Wahrscheinlichkeit, dass eine Zelle belegt oder nicht belegt ist, benötigt eine hohe Speicherkapazität, der bei einer Übertragung von oder zu einem Steuergerät zudem ein Bussystem mit hoher Bandbreite erfordert. Eine direkte Anwendung eines Komprimierungverfahren auf ein berechnetes Gitter führt oft nicht zu einem hohen Kompres- sionsfaktor, da sich die Wahrscheinlichkeiten benachbarter Zellen oft nur minimal unterscheiden. Beispielhaft ist ein solches Gitter ist in Figur 1 links dargestellt.

Eine Verwendung der Umfelddaten insbesondere in einem Fahrzeug für ein Fahrerassistenzsystem fordert in der Regel eine binäre Entscheidung, bei der anhand eines Schwellwertes für die Wahrscheinlichkeit entschieden wird, ob die Zelle belegt und damit für ein Fahrzeug nicht überfahrbar oder frei und damit für ein Fahrzeug überfahrbar ist. Von Bedeutung sind also diskrete Entscheidungsklassen die z.B. mit einem Zahlenwert o.ä. die Zustände belegt/frei für eine Gitterzelle angeben. In einer positiven Ausgestaltung der Erfindung, wird die Erstellung des Umfeldmodells mit der Berechnung der binären Werte der Gitterzellen, bzw. diskreten Werte der Gitterzellen im Fall von mehr als zwei Entscheidungsklassen durch eine erste Auswerte- bzw. Steuereinheit durchgeführt und danach an eine zweite Auswertebzw. Steuereinheit übertragen.

In diesem Ausführungsbeispiel dient die zweite Auswerte- und Steuereinheit der Steuerung von Fahrerassistenzfunktionen, nämlich z.B. der Ausgabe eines Brems-,Lenk-, Lichtsteue- rungs- oder Warnsignals und die erste Auswerte- und Steuereinheit ist die Auswerteeinheit eines Sensorsystems zur Umfelderfassung. Nach der Diskretisierung bzw. Klassifikation der in den Gitterzellen hinterlegten Werte liegen große Bereiche mit hoher räumlicher Korrelation vor. Dies ist beispielhaft in Figur 1 dargestellt. In Figur 1 links ist ein Gitter vor der

Diskretisierung der Gitterwerte und in Fig 1 rechts ein Gitter mit diskretisierten Werten dargestellt. In Figur 1 rechts gibt es nunmehr zwei Zustände, nämlich nicht gefüllte oder gefüllte Gitterzellen, die zusammenhängende Bereiche bilden. Hier kann mit der Anwendung von bekannten Kompressionsverfahren zur räumlichen Dekorellation wie z.B. Lauflängencodierung oder Viererbäumen auf die diskreten Werte eine hohe Datenkompression erzielt werden.

Die Werte der Gitterzellen werden in vorgegeben zeitlichen Abständen aktualisiert. Es besteht zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Werten der Gitterzellen in binärer

(diskretisierter) Darstellung i.d.R. eine hohe zeitliche Korrelation, da sich selbst bei Integration neuer Messdaten zwar die Wahrscheinlichkeit in einer Zelle ändert, die Zuordnung zu einer diskreten Klasse anhand des Schwellwertes aber in vielen Fällen nicht. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird durch Dekorrelation der zeitlichen Abhängigkeit, d.h. die Differenzbildung zeitlich aufeinanderfolgender Gitter) eine weitere starke Kompression der Daten erreicht. Dies ist beispielhaft in Figur 2 dargestellt. In Figur 2 links ist ein Gitter mit diskretisierten Werten des Messzyklus n dargestellt. In Figur 2 rechts ist ein Gitter mit diskretisierten Werten des darauffolgenden Messzyklus n+1 dargestellt. Bildet man nun die Differenz der einander entsprechenden Gitterzellen„Differenz Grid (n+1 )- Grid (n)" so stellt man fest, dass sich nur der diskretisierte Wert von 3 Gitterzellen verändert hat. Diese Zellen sind in der Figur 2 rechts mit einer fett gedruckten Umrandung markiert.

Neben einem verlustfreien Kompressionsverfahren oder auch allein kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein verlustbehaftetes Verfahren zum Einsatz kommen. Dies kann zum einen zu einer weiteren Reduktion der Datenrate verwendet werden, aber auch, um nach der Kompression eine konstante Datenrate zu erhalten, wie es für Automotive Anwendungen üblicherweise gefordert wird. Dabei werden weiter vom Fahrzeug entfernte Bereiche stärker komprimiert, da die erforderliche Genauigkeit der Umfeldmodellierung mit der Entfernung zum Fahrzeug abnimmt (z.B. Einparkassistenz gegenüber Querführung auf Autobahnen). Desweiteren sind insbesondere dem Fahrzeug zugewandte Merkmale relevant, so dass alternativ oder zusätzlich dem Fahrzeug abgewandte Merkmale stärker komprimiert werden können (z.B. Vorder-/Rückseite einer Baustellenwand). Hierfür eignet sich insbesondere ein Viererbaum, bei dem in weiter entfernen bzw. dem Fahrzeug abgewandten Bereichen durch Begrenzung der Baumtiefe eine derartige verlustbehaftete Kompression erzielt werden kann.

Durch die Übertragung nur von Differenzenwerten lässt sich auf Anwendungsseite, d.h. bei der Auswertung oder Funktionssteuerung, weitere Rechenzeit sparen. Insbesondere können die Differenzdaten für eine Neuberechnungen im Vergleich zu den zuvor gültigen übertragen werden.

Ein wichtiger Punkt der Erfindung ist also die Anwendung einer Schwellwertbildung vor der Anwendung von Kompressionsverfahren, da erst nach der Schwellwertbildung eine hohe räumliche und zeitliche Korrelation, die hohe Kompressionsfaktoren ermöglicht, vorliegt.

Vorteilhaft ist, dass durch Verlagerung der Schwellwertbildung von der Funktion zur Berechnung des Umfeldmodells Kompressionsverfahren effektiv auf das gitterbasierte

Umfeldmodell angewandt werden können, die so eine Übertragung des gitterbasierten Umfeldmodells über Automotive-Bussysteme ermöglichen.

Weitere Vorteile können Reduktion an Speicherbedarf im Funktionssteuergerät sowie Reduktion an benötigten CPU-Ressourcen sein, da nach Anwendung eines Kompressionsverfahrens zusammenhängende Bereiche, die gleich Klassifiziert sind, mit einer Operation zu- sammenhängend statt Zelle für Zelle bearbeitet werden können. Beispielsweise wären in Abbildung 1 rechts zwei neue Werte zu berechnen statt 25 in Abbildung 1 links.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Zuordnung des diskreten Werts anhand der Umfelddaten mit Hilfe einer Zuordnungstabelle erfolgt, wobei die

Zuordnungstabelle im Speicher der Auswerteeinheit hintelegt ist. In der Zuordnungstaballe sind also die Schwellwerte hinterlegt, die die Zuordnung zu einem diskreten Wert ermöglicht. Eine Zuordnungstabelle wird hier beispielhaft angegeben.

Tabelle 1

Insbesondere wird zur Änderung der Werte einer Mehrzahl von Gitterzellen vorzugsweise aller Gitterzellen, nur die Zurdnungstabelle mit den Schwellwerten verändert. Neben einer linearen Abbildung für die Diskretisierung wie in Tabelle 1 gezeigt, kann eine problemange- passte Diskretisierung (z.B. logarithmisch) verwendet werden, die in weniger relevanten Bereichen der kontinuierlichen Eingangswerte große Diskretisierungsschritte verwendet und dadurch bei gleicher Zahl von diskreten Klassen die relevanten Bereiche feiner auflösen kann.

Um den Inhalt aller Zellen zu ändern, wird die Zuordnung von Werten in der Tabelle geändert. Durch die Zuordnung der neuen Werte in Tabelle 2 für die Zellen wird die Wahrscheinlichkeit in allen Zellen reduziert, ohne dass die Zellen im Grid angepasst werden müssen.

Tabelle 2

Da sich bei einem diskreten Definitionsbereich als Eingang der Anwendungsfunktionen für das Update eine endliche Anzahl an Elementen im Wertebereich ergibt, ist es damit möglich, die Werte vorher zu berechnen und in Tabellen zu speichern, dadurch lässt sich weitere Rechenzeit sparen. Ein weiterer Vorteil der Darstellung von Funktionen über Tabellen ist die einfache Überprüfbarkeit der Eingangs - und Ausgangswerte, zudem können Sonderfälle durch entsprechende Einträge in der Tabelle behandelt werden.