用于处理传感器数据的方法和设备与流程

1.本发明涉及一种用于处理传感器数据的方法以及一种相对应的设备。


背景技术：

2.传感器可以检测到在传感器的检测区域中的对象。视对象在检测区域中布置在何处而定，传感器可以不同良好程度地检测到对象。如果传感器在传感器的检测性能差的地点检测到对象，则在传感器的传感器数据中可能带有检测错误地描绘该对象。


技术实现要素：

3.在此背景下，利用在本发明所介绍的方案，介绍了根据独立权利要求所述的一种用于处理传感器数据的方法和一种相对应的设备，以及最后介绍了根据独立权利要求所述的一种相对应的计算机程序产品和一种机器可读的存储介质。在本发明所介绍的方案的有利的扩展方案和改进方案从说明书中得出，并且在从属权利要求中予以描述。
4.本发明的优点本发明的实施形式可以以有利的方式能够实现，在考虑传感器的已知特性的情况下，评价已知传感器的传感器数据，或对这些已知传感器的传感器数据进行加权。由此，在进一步处理传感器数据时，可以考虑检测错误或在传感器数据中描绘检测到的对象时的错误。例如，可以给检测到的对象指派识别不确定性。
5.介绍了一种用于处理传感器数据的方法，其中在使用传感器的元数据的情况下评价传感器的传感器数据，并且在使用至少一个其他传感器的元数据的情况下评价所述其他传感器的其他传感器数据，以便获得传感器的经过评价的传感器数据，其中经过评价的传感器数据融合，以便获得经过融合的传感器数据。优选地，元数据描述了传感器的识别不确定性和/或传感器的每个测量功能的传感器数据的给定的完整性。
6.本发明的实施形式的构思此外可被视为以随后描述的想法和认知为基础。
7.传感器可以是有源传感器或者无源传感器。传感器可以在检测区域中检测到对象，并且可以在传感器数据中描绘所述对象。传感器的元数据可以是关于该传感器的如下信息：所述信息例如描述了传感器的型号决定的成像性能。元数据同样可以描述由于传感器的安装方位而对传感器的检测性能的限制。例如，给检测区域的第一子区域，可以分配比检测区域的第二子区域高的在检测时的不确定性。如果在传感器数据中指明第一子区域中的对象，则可以给该对象分配与当可能在第二子区域中指明该对象时相比更高的识别不确定性。可以给第一子区域中的对象分配与在第二子区域中的对象相比更大的完整性。
8.在融合或合并传感器数据时，可以从各个传感器数据的数据字段中读出信息，并且来自不同传感器数据的相同命名的数据字段的信息可以被存放在经过融合的传感器数据的单个数据字段中。具有较低识别不确定性的传感器数据优选地可以在融合时予以考虑。在此，在最简单的情况下，具有最低识别不确定性的信息可以被存放在该数据字段中，而具有较高识别不确定性的信息可以被丢弃。也可以在使用融合算法的情况下执行融合。
在此，识别不确定性可被用于对信息进行加权。
9.在此所介绍的方法的实施形式尤其是可被采用来，在机动车运行时通过数据融合来识别远离的对象，并基于所述信息来控制车辆或支持对车辆的控制。例如，从经过融合的传感器数据中获得的信息可以被提供给辅助系统，在该辅助系统中，该信息接着例如被使用，以便借助车辆的控制部件来影响车辆的行驶行为。在这种情况下，可以从传感器装置来接收传感器数据，该传感器装置包括例如车辆的传感器。根据所建议的方法从经过融合的传感器数据中获得的信息可被用于控制车辆中的部件，并最终可以在此支持，符合情形地控制车辆。
10.例如，经过融合的传感器数据可被用于车辆的轨迹规划和/或行为规划。为此，可以识别由传感器中的至少一个传感器检测到的且在经过融合的传感器数据中所表示的对象。可以对识别出的对象进行分类。轨迹规划可以考虑被分类为障碍物的对象，并且车辆的轨迹可以围绕障碍物来规划。在使用控制信号的情况下，可以沿着所规划的轨迹来控制所述车辆，而不触碰障碍物。
11.可以从传感器的存储器中读出传感器的元数据。例如，元数据可以在制造传感器时被寄存在存储器中。同样，元数据可以在安装传感器时被存放在存储器中。替选地，元数据的部分可以在制造时被存放在存储器中。其他部分可以在安装时才被寄存。可以基于传感器的参考测量来产生元数据，并且可以在存储器中寄存所述元数据。
12.传感器的元数据可以寄存在数据处理装置的存储器中，并可以从存储器中被读出。数据处理装置可以是传感器系统的部分。传感器同样可以是该传感器系统的部分。在组装传感器系统时，元数据可以被存入到数据处理装置的存储器中。数据处理装置可以在组装传感器系统时从传感器的存储器中读出元数据。
13.可以经由标准化的元数据接口来读入元数据。元数据接口可以定义如下数据字段：在所述数据字段中，可以存放或传输所述信息。所述数据字段在此可以被占用，或者也可以保持空闲。这样，在使用相同的元数据接口的情况下，可以读出不同传感器的元数据。通过标准化的元数据接口，也可以将远程传感器并入到传感器系统中。在此，这些传感器例如可以是周围的基础设施的部分。
14.元数据可以描绘传感器的静态特性。静态能力例如可以是传感器的能力和/或不足。静态特性例如可以是通过传感器的光学装置招致的失真。在此，在检测区域的不同区域之上，失真可能表现不同。例如，检测区域的边缘区域可能比检测区域的中心区域更强烈地失真。同样，静态特性可以涉及传感器的传感元件的灵敏度。例如，传感元件对于不同波长可能具有不同的灵敏度。
15.元数据也可以描绘传感器的可变特性。可以检测到当前影响所述传感器的至少一个参数。元数据可以在使用至少一个参数的情况下被参数化。在不同的情形中，可变特性可能有不同的作用。例如，隧道中的雷达传感器可以检测到在隧道壁部的区域中的幽灵回声（geisterechos）。雷达传感器对于幽灵回声的倾向可以寄存在元数据中。如果通过传感器或者另一传感器识别出隧道，则可以设置参数“隧道”，并且可以忽略幽灵回声。
16.作为参数，可以检测到在传感器旁和/或在传感器的检测区域中的至少一个当前环境条件。环境条件可能会决定性地影响传感器的感知性能（wahrnehmungsleistung）。例如，传感器的有效距离在雾中可能比在能见度好时明显更低。同样，传感器的分辨率在雨天
可能比在干燥天气明显更低。摄像机的成像性能在黑暗中可能比在明亮中更低。
17.传感器数据可以是基于坐标的。对于传感器数据的坐标寄存在元数据中的元信息可以被分配给传感器数据的分配给该坐标的信息，以便评价所述信息。传感器的检测区域可以分为多个区域。每个区域都可以通过它的坐标来标记。坐标可以是二维的或者三维的。元数据可以分别分配给这些区域。可以基于坐标地提供传感器数据。如果传感器数据的信息的坐标处于一个区域的坐标之内，则有关区域的元数据可被应用于所述信息。
18.例如在控制设备中，该方法可以例如用软件或者硬件或者用软件和硬件构成的混合形式来实施。
19.此外，在本发明介绍的方案提出了一种设备，该设备构造成，以便在相对应的装置中执行、操控或实现在本发明介绍的方法的变型方案的步骤。所述设备可以是电设备，该电设备具有：至少一个用于处理信号或者数据的计算单元，至少一个用于存储信号或者数据的存储单元，和至少一个接口和/或通信接口，用于读入或者输出嵌入到通信协议中的数据。计算单元例如可以是信号处理器、所谓的系统asic或者微控制器，用于处理传感器信号并根据传感器信号输出数据信号。存储单元例如可以是闪存（flash）存储器、eprom或者磁性存储单元。接口可被构造为传感器接口，用于读入传感器的传感器信号，和/或可被构造为执行元件接口，用于向执行元件输出数据信号和/或控制信号。通信接口可以构造成，无线地和/或有线地读入或者输出数据。接口也可以是软件模块，所述软件模块例如在微控制器上存在于其他软件模块旁。
20.具有程序代码的计算机程序产品或者计算机程序也是有利的，所述程序代码可以存储在如半导体存储器、硬盘存储器或者光学存储器之类的机器可读的载体或者存储介质上，并且尤其是当在计算机或者设备上实施该程序产品或者程序时，所述程序代码被用于执行、实现和/或操控根据上面描述的实施形式之一的方法的步骤。
21.要指出的是，本发明的可能的特征和优点中的一些特征和优点在此参照不同的实施形式予以描述。本领域技术人员认识到，可以以合适的方式来组合、适配或者调换控制设备和方法的特征，以便得到本发明的其他实施形式。
附图说明
22.随后，参照附上的附图来描述本发明的实施形式，其中附图和描述均不应解释为对本发明进行限制。
23.图1示出了具有根据实施例的设备的信息系统的图示；和图2示出了根据实施例的元数据的图示。
24.这些图仅是示意性的，并且不是比例正确的。相同的附图标记在这些图中标明相同的或者相同作用的特征。
具体实施方式
25.图1示出了具有根据实施例的设备102的信息系统100的图示。信息系统100例如是车辆的传感器系统。信息系统100具有多个传感器104和多个数据源106。在本发明，信息系统具有1到n个传感器104和1到m个数据源106。传感器104的传感器数据108和数据源的数据110由设备102读入。附加地，传感器104的元数据112由设备102读入。在此，数据源106的元
数据112也可被读入。在此，也可以不对于每个传感器104都读入元数据112。因此，对于传感器104中的一些传感器，可能不存在元数据112。在设备102中，在使用元数据112的情况下评价至少所述传感器数据108，以便获得经过评价的传感器数据114。在评价中，通过质量评价来补充对在传感器数据108中所描绘的对象的描述。
26.在实施例中，经过评价的传感器数据114被合并或被融合，以便获得经过融合的传感器数据116。在此，通过来自所述传感器104中的至少一个其他传感器的经过评价的传感器数据114的描述，补充对如下对象的描述：所述对象在多于在所述传感器104中的一个传感器的经过评价的传感器数据114中予以描绘。在合并成经过融合的传感器数据116时，具有较高质量评价的描述比具有较低质量评价的描述更强烈地予以考虑。
27.在实施例中，传感器的传感器数据108与地点有关地被评价。在此，确定在传感器数据108中所描绘的对象的坐标118，并利用分配给坐标118的元数据112来评价坐标118。因此，也可以利用不同的元数据112来评价在不同坐标118处识别出的对象。
28.在实施例中，元数据112在评价传感器数据108之前被参数化。为了对传感器104的元数据112进行参数化，确定如下至少一个参数120：所述至少一个参数120影响传感器104。例如，参数120可以描绘在传感器104旁的环境条件。
29.图2示出了传感器104的元数据112的图示。元数据112可被用于根据在本发明所介绍的方案来处理传感器数据。元数据112描述了传感器104在该传感器的检测区域200之上的检测质量。在本发明，三维地、亦即在空间上描述检测区域200。替选地，也可以二维地、亦即平面地描述检测区域。
30.检测区域200划分为小的子区域202。子区域202在本发明是立方体形的，并且基本上所有都是相同大小的。对于每个子区域202，元信息204寄存在元数据中。元信息204描述了传感器104针对该子区域202的检测质量。
31.在实施例中，元信息204是可参数化的。在此，元信息204与在传感器旁和/或在检测区域200中的至少一个当前条件有关。
32.换言之，介绍了一种安全接口，用于在用于自动化行驶的安全传感器融合中灵活且动态地采用传感器。
33.传感器的完整性等级（例如asil、sil、pl）涉及传感器的特定功能，而不涉及作为组件的传感器。这可能导致误解、如例如对这些要求的有错误的协调。
34.iso/pas 21448（sotif）表明，完整性不是单独对于传感器信号在涉及安全的功能中的可用性是决定性的。更确切地说，传感器的性能或传感器的不足（与各个测量功能有关）可以在安全概念中或在信号融合中予以考虑。在这种情况下，临界错误例如可以是错误测量、假阳性（fp，false positives）或者假阴性（fn，false negatives）。
35.在本发明所介绍的方案中，传感器经由标准化接口提供关于其能力、其针对特定功能的安全完整性（iso 26262、iec 61508、iso 13849、iec 62061、iso 25119等）和其不足（sotif、iso/pas 21448）的信息。这些信息可以被称为元数据或“安全元数据（safety metadata）”。
36.能力和不足可以依据在传感器周围的几何栅格（例如3d立方体栅格）来描述，对于所述几何栅格，每个测量功能（颜色、对象位置、对象速度等）的质量等级都可以根据其他参数（例如环境条件、传感器状态）来定义。
37.通过在本发明所介绍的方案，可以将传感器更简单地组合成如下传感器组：所述传感器组可证明地达到所要求的安全完整性和有用功能（sotif，iso/pas 21448）的足够的安全性。
38.由此，装备有这种标准接口的传感器（或者数据源）也可以自组织地（ad-hoc）被集成到已存在的传感器组中。例如，道路基础设施（交通引导系统、移动性数据市场的系统）中的传感器可以（暂时）被集成到驶过的自动化车辆的融合（传感器/信息）中。在类似的场景中，安装在建筑工地上的传感器可以被集成到建筑工地车辆的感知融合（perzeption/fusion）中。
39.作为接口的安全信息（“安全元数据”），针对所有测量，对每个测量属性（颜色、位置、动态）和/或每个栅格元素都可以寄存完整性（qm-asil d，sil 1-4，pla-ple）和质量等级（quality class，例如1-4）。
40.作为影响因素，可以考虑odd特定的因素，如例如内部采用和/或外部采用（受保护或者不受保护）；固定运行和/或移动运行；温度和空气湿度；降水（雨、雹或者雪）和风；（环境空气、水等的）压力；太阳辐射和热辐射；冷凝和结冰；雾、灰尘、沙子和盐雾；振动和冲击；动植物（例如霉菌生长）；化学影响；电和电磁影响；机械载荷；声音。
41.也可以考虑当前传感器状态作为影响因数。在此，可以考虑内部故障、加热和/或遮盖。
42.作为影响因素，也可以考虑作为带方向的gps位置的已知poi（兴趣点（points of interest）），在这些poi中，在验证期间由于外部效应（按照iso/pas 21448的“触发事件（triggering events）”）已探测到传感器性能的劣化或传感器错误上升。
43.例如，接口可以构建为多维特征矩阵，可以构建为安全合同（safety contract），可以构建为conserts（有条件安全证书（conditional safety certificates））或者可以构建为有条件可依赖性证书（ddi，conditional dependability certificates）。
44.如在图2中那样，特征矩阵可以例如具有3d立方体作为栅格几何结构。例如，这些立方体可以根据在融合中使用的栅格来排列。例如，占据栅格地图（occupancy grid map）可能具有l0
×
l0
×
l0cm。特征矩阵也可以具有同心圆作为栅格几何结构，这些同心圆可以等距地或者扩宽地排列。栅格几何结构也可以是两种可能性的混合形式。对于每个3d栅格元素，利用安全属性（完整性、有条件的不足）在矩阵中说明传感器的能力。
45.通过在本发明所介绍的方案，可以使用任何传感器或者信息源，所述传感器或者信息源要被集成到系统的现有传感器组中，（例如改造，也包括“现成的（off-the-shelf）”传感器）。其他位于附近的车辆的传感器可以利用关于（全球）位置和取向的附加信息而被用于将3d栅格变换为自我车辆的坐标。同样，可以使用如下传感器：所述传感器在基础设施中、在交通引导系统中或者由在移动性数据市场的范围内为第三方的系统已被安装在道路边缘、在建筑物等（智能城市（smart cities））等处。
46.为了提供这些信息，智能传感器可以自己确定（预处理）当前的能力和不足（根据瞬时故障，也可能是安全完整性），并将当前的能力和不足在接口处输出。替选地或者补充性地，传感器可以将在准备阶段确定的经过验证和校准的信息提供为上面所描述的标准化格式的“专家系统”的特征矩阵，使得随后的模块可以根据其要求评估这些信息。
47.从这些数据中，融合形成特定信息（“安全元数据”）的完整性和可靠性或不足
（sotif）的量度，所述量度在车辆的后续行为和轨迹规划中予以考虑，并且例如，在信息的完整性低或者可靠性低的情况下，可以导致行为中的限制（较慢速行驶，禁止特定的机动动作）。
48.根据条件（例如环境条件、位置），传感器和其他数据源提供它们的包括关于数据质量的信息在内的数据。这些数据在融合中被使用，以便优化其性能和完整性。融合结果与在安全性（完整性、可靠性、置信度）方面对品质的所汇聚的评价一起被转发给随后的模块。
49.例如，也可以经由车辆内部的专家系统集中收集和提供这些数据。
50.最后要指出的是，如“具有”、“包括”等的术语并不排除其他元件或者步骤，而且如“一”或者“一个”之类的术语并不排除多个。权利要求中的附图标记不应视为限制。