DE102023103473A1 - Method and device for determining an upcoming state of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Zustands-Verteilung eines zeitlich vorausliegenden Zustands, insbesondere einer zeitlich vorausliegenden Position, eines Fahrzeugs beschrieben. Die Vorrichtung ist eingerichtet, Umfelddaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs zu ermitteln. Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, auf Basis der Umfelddaten und anhand einer Ermittlungseinheit, eine Vielzahl von Zustands-Verteilungen für eine entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern des Fahrzeugs zu ermitteln, wobei die Ermittlungseinheit eine Vielzahl von unterschiedlichen, maschinell angelernten, Ausgangsnetzen für die entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern umfasst. Des Weiteren ist die Vorrichtung eingerichtet, das Fahrzeug auf Basis zumindest einer der ermittelten Zustands-Verteilungen zu betreiben.

Figure DE102023103473A1_0000
A device for determining a state distribution of a temporally preceding state, in particular a temporally preceding position, of a vehicle is described. The device is set up to determine environmental data in relation to the environment of the vehicle. The device is also set up to determine a plurality of state distributions for a corresponding plurality of possible maneuvers of the vehicle on the basis of the environmental data and using a determination unit, wherein the determination unit comprises a plurality of different, machine-learned, output networks for the corresponding plurality of possible maneuvers. Furthermore, the device is set up to operate the vehicle on the basis of at least one of the determined state distributions.
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Ermittlung, z.B. zur Vorhersage und/oder zur Planung, eines vorausliegenden Zustands, insbesondere eines vorausliegenden Bewegungs-Pfads, eines (Kraft-) Fahrzeugs.The invention relates to a method and a corresponding device for determining, e.g. for predicting and/or planning, an upcoming state, in particular an upcoming movement path, of a (motor) vehicle.

Ein Fahrzeug kann für eine automatisierte Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang können anhand von ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs Umfelddaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs erfasst werden. Ferner kann auf Basis der Umfelddaten ein vorausliegender Bewegungs-Pfad des Fahrzeugs geplant werden, z.B. ein Bewegungs-Pfad, der eine kollisionsfreie Fahrt des Fahrzeugs auf einer aktuell befahrenen Fahrbahn ermöglicht. Das Fahrzeug kann dann in zuverlässiger und sicherer Weise automatisiert entlang des geplanten Bewegungs-Pfads geführt werden.A vehicle can be designed for automated longitudinal and/or transverse guidance of the vehicle. In this context, environmental data relating to the vehicle's surroundings can be recorded using one or more of the vehicle's environmental sensors. Furthermore, an upcoming movement path of the vehicle can be planned on the basis of the environmental data, e.g. a movement path that enables the vehicle to travel collision-free on a roadway that is currently being used. The vehicle can then be guided automatically along the planned movement path in a reliable and safe manner.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine besonders präzise Planung eines vorausliegenden Zustands, insbesondere eines Bewegungs-Pfads, eines (Kraft-) Fahrzeugs zu bewirken, insbesondere um die Zuverlässigkeit, die Robustheit und/oder die Sicherheit der automatisierten Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs zu erhöhen.This document deals with the technical task of achieving particularly precise planning of an upcoming state, in particular a movement path, of a (motor) vehicle, in particular in order to increase the reliability, robustness and/or safety of the automated longitudinal and/or lateral guidance of the vehicle.

Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The problem is solved by each of the independent claims. Advantageous embodiments are described, among other things, in the dependent claims. It is pointed out that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim can form a separate invention without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim, which invention is independent of the combination of all features of the independent patent claim and can be made the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the description, which can form an invention independent of the features of the independent patent claims.

Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Zustands-Verteilung eines zeitlich und/oder örtlich vorausliegenden Zustands, insbesondere einer zeitlich und/oder örtlich vorausliegenden Position, eines Fahrzeugs beschrieben. Die Zustands-Verteilung kann eine Sequenz von Wahrscheinlichkeitsverteilungen zumindest einer Zustandsgröße für eine entsprechende Sequenz von vorausliegenden Zeitpunkten umfassen. Die zumindest eine Zustandsgröße kann die Position des Fahrzeugs umfassen, insbesondere sein. Die Zustands-Verteilung kann somit insbesondere eine Wahrscheinlichkeitsverteilung von vorausliegenden Bewegungs-Pfaden des Fahrzeugs angeben.According to one aspect, a device for determining a state distribution of a temporally and/or spatially forward state, in particular a temporally and/or spatially forward position, of a vehicle is described. The state distribution can comprise a sequence of probability distributions of at least one state variable for a corresponding sequence of forward points in time. The at least one state variable can comprise, in particular be, the position of the vehicle. The state distribution can thus in particular indicate a probability distribution of forward movement paths of the vehicle.

Die Vorrichtung ist eingerichtet, Umfelddaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs zu ermitteln (anhand von ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs). Die Umfelddaten können insbesondere ein Bild einer Umfeldkamera des Fahrzeugs umfassen (das z.B. das vorausliegende Umfeld des Fahrzeugs anzeigt).The device is designed to determine environmental data relating to the environment of the vehicle (using one or more environmental sensors of the vehicle). The environmental data can in particular include an image from an environmental camera of the vehicle (which, for example, shows the environment ahead of the vehicle).

Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, auf Basis der Umfelddaten und anhand einer (maschinell angelernten) Ermittlungseinheit, eine Vielzahl von Zustands-Verteilungen für eine entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern des Fahrzeugs zu ermitteln.The device is further configured to determine a plurality of state distributions for a corresponding plurality of possible maneuvers of the vehicle on the basis of the environmental data and by means of a (machine-trained) determination unit.

Die möglichen Manöver der Vielzahl von möglichen Manövern können sich jeweils in Bezug auf die Fahrtrichtung an einem vorausliegenden Verkehrsknoten-Punkt (z.B. an einer Kreuzung) unterscheiden. Beispielhafte mögliche Manöver sind,

  • • ein Links-Abbiege-Manöver, bei dem das Fahrzeug an einem vorausliegenden Verkehrsknoten-Punkt links abbiegt;
  • • ein Geradeaus-Manöver, bei dem das Fahrzeug an einem vorausliegenden Verkehrsknoten-Punkt geradeaus fährt;
  • • ein Rechs-Abbiege-Manöver, bei dem das Fahrzeug an einem vorausliegenden Verkehrsknoten-Punkt rechts abbiegt; und/oder
  • • ein Spurwechsel-Manöver, bei dem das Fahrzeug auf eine andere Fahrspur einer mehrspurigen Fahrbahn wechselt.
The possible maneuvers of the multitude of possible maneuvers can differ in relation to the direction of travel at a traffic junction point ahead (e.g. at an intersection). Examples of possible maneuvers are,
  • • a left-turn manoeuvre in which the vehicle turns left at an upcoming traffic junction point;
  • • a straight-ahead maneuver in which the vehicle drives straight ahead at a traffic junction point ahead;
  • • a right-turn manoeuvre in which the vehicle turns right at a traffic junction point ahead; and/or
  • • a lane-changing maneuver in which the vehicle changes to another lane on a multi-lane roadway.

Die Ermittlungseinheit umfasst eine Vielzahl von unterschiedlichen, maschinell angelernten, Ausgangsnetzen für die entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern. Mit anderen Worten, die Ermittlungseinheit kann eine Vielzahl von Manöver-spezifischen (neuronalen) Ausgangsnetzen umfassen. Die einzelnen Manöver-spezifischen Ausgangsnetze der Vielzahl von Ausgangsnetzen können jeweils im Vorfeld auf Basis von Manöver-spezifischen Trainingsdaten für das mögliche Manöver angerlernt worden sein, mit dem das jeweilige Manöver-spezifische Ausgangsnetz assoziiert ist.The determination unit comprises a plurality of different, machine-trained output networks for the corresponding plurality of possible maneuvers. In other words, the determination unit can comprise a plurality of maneuver-specific (neural) output networks. The individual maneuver-specific output networks of the plurality of output networks can each have been trained in advance on the basis of maneuver-specific training data for the possible maneuver with which the respective maneuver-specific output network is associated.

Die Ermittlungseinheit kann ein (gemeinsames), maschinell angelerntes, Basisnetz umfassen, das ausgebildet ist, auf Basis der Umfelddaten eine (gemeinsame) Menge von Merkmalen zu ermitteln. Die einzelnen Manöver-spezifischen Ausgangsnetze der Vielzahl von Ausgangsnetzen können jeweils ausgebildet sein, die jeweilige Manöver-spezifische Zustands-Verteilung auf Basis der (gemeinsamen) Menge von Merkmalen zu ermitteln. So kann eine besonders effiziente und robuste Ermittlung der Manöver-spezifischen Zustands-Verteilungen bewirkt werden.The determination unit can comprise a (common), machine-trained, base network that is designed to determine a (common) set of features based on the environmental data. The individual maneuver-specific output networks The plurality of output networks can each be designed to determine the respective maneuver-specific state distribution on the basis of the (common) set of features. This can result in a particularly efficient and robust determination of the maneuver-specific state distributions.

Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, das Fahrzeug auf Basis zumindest einer der ermittelten Zustands-Verteilungen zu betreiben (insbesondere automatisiert längs- und/oder querzuführen).The device can further be configured to operate the vehicle on the basis of at least one of the determined state distributions (in particular to guide it longitudinally and/or transversely in an automated manner).

Die Vorrichtung kann z.B. eingerichtet sein, insbesondere auf Basis einer in einem Navigationssystem geplanten Fahrroute für das Fahrzeug, ein vorausliegendes Fahrmanöver des Fahrzeugs zu bestimmen. Es kann dann die mit dem vorausliegenden Fahrmanöver assoziierte Zustands-Verteilung aus der Vielzahl von Zustands-Verteilungen ausgewählt werden. Ferner kann das Fahrzeug auf Basis der ausgewählten Zustands-Verteilung betrieben, insbesondere automatisiert längs- und/oder quergeführt, werden.The device can be set up, for example, to determine an upcoming driving maneuver of the vehicle, in particular on the basis of a route planned for the vehicle in a navigation system. The state distribution associated with the upcoming driving maneuver can then be selected from the plurality of state distributions. Furthermore, the vehicle can be operated on the basis of the selected state distribution, in particular automatically guided longitudinally and/or transversely.

Es wird somit eine Vorrichtung beschrieben, die mehrere Manöver-spezifische Ausgangsnetze verwendet, um Manöver-spezifische Zustands-Verteilungen für ein Fahrzeug zu ermitteln. So kann ein besonders zuverlässiger, robuster und sicherer Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht werden.A device is thus described that uses several maneuver-specific output networks to determine maneuver-specific state distributions for a vehicle. This enables particularly reliable, robust and safe operation of the vehicle.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst. According to a further aspect, a (road) motor vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) is described which comprises the device described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Zustands-Verteilung eines zeitlich vorausliegenden Zustands, insbesondere einer zeitlich vorausliegenden Position, eines (Kraft-) Fahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln (anhand von ein oder mehreren Umfeldsensoren) von Umfelddaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Ermitteln, auf Basis der Umfelddaten und anhand einer (maschinell angelernten) Ermittlungseinheit, einer Vielzahl von Zustands-Verteilungen für eine entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern des Fahrzeugs. Dabei kann die Ermittlungseinheit eine Vielzahl von unterschiedlichen, maschinell angelernten, Ausgangsnetzen für die entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern umfassen.According to a further aspect, a method for determining a state distribution of a temporally preceding state, in particular a temporally preceding position, of a (motor) vehicle is described. The method comprises determining (using one or more environmental sensors) environmental data in relation to the environment of the vehicle. Furthermore, the method comprises determining, on the basis of the environmental data and using a (machine-trained) determination unit, a plurality of state distributions for a corresponding plurality of possible maneuvers of the vehicle. The determination unit can comprise a plurality of different, machine-trained, output networks for the corresponding plurality of possible maneuvers.

Das Verfahren kann ferner das Betreiben des Fahrzeugs auf Basis zumindest einer der ermittelten Zustands-Verteilungen umfassen.The method may further comprise operating the vehicle based on at least one of the determined state distributions.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a software (SW) program is described. The SW program can be configured to be executed on a processor (e.g. on a control unit of a vehicle) and thereby to carry out the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a storage medium is described. The storage medium can comprise a software program which is designed to be executed on a processor and thereby to carry out the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used alone or in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in a variety of ways. Furthermore, features listed in brackets are to be understood as optional features.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

  • 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
  • 2 eine beispielhafte Fahrsituation des Fahrzeugs mit mehreren möglichen Fahrmanövern;
  • 3 eine beispielhafte, auf maschinellem Lernen basierte, Ermittlungseinheit mit einer Vielzahl von Manöver-spezifischen, neuronalen, Ausgangsnetzen; und
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Prädiktion und/oder zur Planung eines vorausliegenden Zustands eines Fahrzeugs.
The invention is described in more detail below using exemplary embodiments.
  • 1 exemplary components of a vehicle;
  • 2 an example driving situation of the vehicle with several possible driving maneuvers;
  • 3 an exemplary machine learning-based detection unit with a variety of maneuver-specific neural output networks; and
  • 4 a flow chart of an exemplary method for predicting and/or planning an upcoming state of a vehicle.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der zuverlässigen und präzisen Schätzung des vorausliegenden Zustands eines (Kraft-) Fahrzeugs. Dabei kann der vorausliegende Zustand entlang einer Sequenz von Zeitpunkten die Position des Fahrzeugs als Funktion der Zeit, d.h. den vorausliegenden Bewegungs-Pfad des Fahrzeugs, angeben.As stated at the beginning, this document deals with the reliable and precise estimation of the forward state of a (motor) vehicle. The forward state can indicate the position of the vehicle as a function of time, i.e. the forward movement path of the vehicle, along a sequence of points in time.

1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit ein oder mehreren Umfeldsensoren 102, die jeweils eingerichtet sind, Sensordaten (die auch als Umfelddaten bezeichnet werden) in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Beispielhafte Umfeldsensoren 102 sind eine Kamera, ein Radarsensor, ein Lidarsensor, ein Ultraschallsensor, etc. 1 an exemplary vehicle 100 having one or more environmental sensors 102, each configured to collect sensor data (also referred to as environmental data) relating to the environment of the vehicle 100. Example environmental sensors 102 are a camera, a radar sensor, a lidar sensor, an ultrasonic sensor, etc.

Ein (Steuer-) Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, die Umfelddaten auszuwerten, z.B. um ein oder mehrere Objekte (z.B. andere Fahrzeuge) im Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erkennen. Die Vorrichtung 101 kann ferner eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten, insbesondere auf Basis der ein oder mehreren detektierten Objekte, eine automatisierte Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 100 zu bewirken. Zu diesem Zweck können ein oder mehrere Längs- und/oder Querführungsaktoren 103 (z.B. ein Antriebsmotor, eine Bremsvorrichtung und/oder eine Lenkvorrichtung) des Fahrzeugs angesteuert werden.A (control) device 101 of the vehicle 100 can be set up to evaluate the environmental data, e.g. to detect one or more objects (e.g. other vehicles) in the environment of the vehicle 100. The device 101 can also be set up to effect an automated longitudinal and/or transverse guidance of the vehicle 100 based on the environmental data, in particular based on the one or more detected objects. For this purpose, one or more longitudinal and/or transverse guidance actuators 103 (e.g. a drive motor, a braking device and/or a steering device) of the vehicle can be controlled.

Die Vorrichtung 101 kann insbesondere eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten, z.B. auf Basis eines von einer Kamera 102 erfassten Bildes, einen vorausliegenden Zustand des Fahrzeugs 100 als Funktion der Zeit zu ermitteln (d.h. zu planen und/oder zu schätzen). Der Zustand kann dabei ein oder mehrere Zustandsgrößen umfassen, wie z.B. die Position, die Fahrgeschwindigkeit, die Beschleunigung und/oder die Orientierung. Im Weiteren wird insbesondere auf den vorausliegenden Bewegungs-Pfad des Fahrzeugs 100 (d.h. auf die vorausliegende Position des Fahrzeugs 100 als Funktion der Zeit) eingegangen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte allgemein auf den vorausliegenden Fahrzeug-Zustands als Funktion der Zeit anwendbar sind.The device 101 can in particular be set up to determine (i.e. to plan and/or estimate) an upcoming state of the vehicle 100 as a function of time based on the environmental data, e.g. based on an image captured by a camera 102. The state can comprise one or more state variables, such as the position, the driving speed, the acceleration and/or the orientation. In the following, the upcoming movement path of the vehicle 100 (i.e. the upcoming position of the vehicle 100 as a function of time) will be discussed in particular. It should be noted, however, that the aspects described in this document are generally applicable to the upcoming vehicle state as a function of time.

Der ermittelte Bewegungs-Pfad (allgemein der ermittelte zeitliche Zustandsverlauf) kann als Basis für die Ansteuerung der ein oder mehrere Längs- und/oder Querführungsaktoren 103 verwendet werden, um eine besonders zuverlässige und präzise automatisierte Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 100 zu bewirken.The determined movement path (generally the determined temporal state progression) can be used as a basis for controlling one or more longitudinal and/or lateral guidance actuators 103 in order to bring about a particularly reliable and precise automated longitudinal and/or lateral guidance of the vehicle 100.

Die Ermittlung eines Bewegungs-Pfads kann auf Basis eines im Vorfeld angelernten neuronalen Netzes bewirkt werden. Ein beispielhaftes Verfahren zur Ermittlung eines Bewegungs-Pfades ist in Zeng, Wenyuan, et al. „End-to-end interpretable neural motion planner.“ Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. 2019 beschrieben. Diese Schrift wird durch Bezugnahme vollständig in das vorliegende Dokument aufgenommen.The determination of a motion path can be achieved on the basis of a neural network that has been trained in advance. An example method for determining a motion path is described in Zeng, Wenyuan, et al. "End-to-end interpretable neural motion planner." Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. 2019. This document is incorporated in its entirety into this document by reference.

Es kommt häufig vor, dass sich ein Fahrzeug 100 in einer Fahrsituation befindet, bei der das Fahrzeug 100 mehrere unterschiedliche Fahrmanöver ausführen kann, wobei der von dem Fahrzeug 100 tatsächlich realisierte Bewegungs-Pfad von dem jeweiligen Fahrmanöver abhängt. 2 zeigt eine beispielhafte Fahrsituation, bei der das Fahrzeug 100 auf einen Verkehrsknotenpunkt 200, insbesondere auf eine Kreuzung, zufährt. Das Fahrzeug 100 kann an dem Verkehrsknotenpunkt 200 mehrere unterschiedliche Manöver 202 durchführen, z.B. ein Links-Abbiege-Manöver, ein Geradeaus-Manöver oder ein Rechts-Abbiege-Manöver.It often happens that a vehicle 100 is in a driving situation in which the vehicle 100 can perform several different driving maneuvers, wherein the movement path actually realized by the vehicle 100 depends on the respective driving maneuver. 2 shows an example driving situation in which the vehicle 100 is driving towards a traffic junction 200, in particular towards an intersection. The vehicle 100 can carry out several different maneuvers 202 at the traffic junction 200, e.g. a left-turn maneuver, a straight-ahead maneuver or a right-turn maneuver.

Die Güte der Ermittlung (insbesondere der Planung) eines Bewegungs-Pfads für das Fahrzeug 100 kann dadurch erhöht werden, dass die Kenntnis über ein oder mehrere mögliche Fahrmanöver 202 mit in die Ermittlung des Bewegungs-Pfads eingebunden wird.The quality of the determination (in particular the planning) of a movement path for the vehicle 100 can be increased by incorporating knowledge of one or more possible driving maneuvers 202 into the determination of the movement path.

3 veranschaulicht eine beispielhafte Ermittlungseinheit 300, die dazu verwendet werden kann, einen Bewegungs-Pfad des Fahrzeugs 100 zu ermitteln. Die Ermittlungseinheit 300 basiert auf maschinellem Lernen. Insbesondere umfasst die Ermittlungseinheit 300 neuronale Netze 301, 302, die im Vorfeld auf Basis von Trainingsdaten angelernt wurden (z.B. unter Verwendung eines Backpropagation-Algorithmus). 3 illustrates an exemplary determination unit 300 that can be used to determine a movement path of the vehicle 100. The determination unit 300 is based on machine learning. In particular, the determination unit 300 comprises neural networks 301, 302 that were trained in advance on the basis of training data (eg using a backpropagation algorithm).

Die Ermittlungseinheit 300 umfasst ein Basisnetz 301, das ausgebildet ist, auf Basis von aktuellen Umfelddaten 311 (z.B. auf Basis eines aktuellen Bildes einer Kamera 102 des Fahrzeugs 100) eine Menge 313 von Merkmalen (auf Englisch „Features“) zu ermitteln. Des Weiteren umfasst die Ermittlungseinheit 300 eine Vielzahl von Ausgangsnetzen 302 für eine entsprechende Vielzahl von möglichen Fahrmanövern 202 des Fahrzeugs 100. Die einzelnen Ausgangsnetze 302 können jeweils spezifisch für das Fahrmanöver 202 angelernt worden sein, mit dem das jeweilige Ausgangsnetz 302 assoziiert ist. Für das in 2 dargestellte Beispiel kann z.B. ein Ausgangsnetz 302 für Links-Abbiege-Manöver, ein Ausgangsnetz 302 für Geradeaus-Manöver, und ein Ausgangsnetz 302 für Rechts-Abbiege-Manöver verwendet werden.The determination unit 300 comprises a base network 301, which is designed to determine a set 313 of features based on current environmental data 311 (e.g. based on a current image of a camera 102 of the vehicle 100). Furthermore, the determination unit 300 comprises a plurality of output networks 302 for a corresponding plurality of possible driving maneuvers 202 of the vehicle 100. The individual output networks 302 can each have been specifically trained for the driving maneuver 202 with which the respective output network 302 is associated. For the 2 In the example shown, for example, an output network 302 can be used for left-turn maneuvers, an output network 302 for straight-ahead maneuvers, and an output network 302 for right-turn maneuvers.

Ein Ausgangsnetz 302 ist jeweils ausgebildet, auf Basis der Menge 313 von Merkmalen eine statistische Verteilung 312 zu ermitteln, die z.B. die Position des Fahrzeugs 100 als Funktion der Zeit oder allgemein den Zustand des Fahrzeugs 100 als Funktion der Zeit angibt. Beispielsweise kann durch die Verteilung 312 für jeden Zeitpunkt einer Sequenz von vorausliegenden Zeitpunkten jeweils eine Wahrscheinlichkeitsverteilung der Position des Fahrzeugs 100 angegeben werden.An output network 302 is designed to determine a statistical distribution 312 based on the set 313 of features, which, for example, indicates the position of the vehicle 100 as a function of time or generally the state of the vehicle 100 as a function of time. For example, the distribution 312 can indicate a probability distribution of the position of the vehicle 100 for each point in time in a sequence of preceding points in time.

Es kann somit anhand der Ermittlungseinheit 300 auf Basis von aktuellen Umfelddaten 311 eine Vielzahl von Zustands- (insbesondere Positions-) Verteilungen 312 des Fahrzeugs 100 für eine entsprechende Vielzahl von unterschiedlichen Manöver-Hypothesen 202 ermittelt werden. So kann der zukünftige Zustand des Fahrzeugs 100, insbesondere ein zukünftiger Bewegungs-Pfad des Fahrzeugs 100, in besonders präziser Weise ermittelt werden.Thus, using the determination unit 300 on the basis of current environmental data 311, a plurality of state (in particular position) distributions 312 of the vehicle 100 can be determined for a corresponding plurality of different maneuvers. ver hypotheses 202 can be determined. In this way, the future state of the vehicle 100, in particular a future movement path of the vehicle 100, can be determined in a particularly precise manner.

Beispielsweise kann die Vorrichtung 101 eingerichtet sein, (z.B. auf Basis einer bereits geplanten Fahrroute in dem Navigationssystem des Fahrzeugs 100) das Fahrmanöver 202 zu bestimmen, welches das Fahrzeug 100 durchführen wird. Es kann dann aus der Vielzahl von Zustands- (insbesondere Positions-) Verteilungen 312 des Fahrzeugs 100 die mit diesem Fahrmanöver 202 assoziierte Verteilung 312 ausgewählt werden, um die automatisierte Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 100 zu bewirken.For example, the device 101 can be set up to determine (e.g. based on a route already planned in the navigation system of the vehicle 100) the driving maneuver 202 that the vehicle 100 will perform. The distribution 312 associated with this driving maneuver 202 can then be selected from the plurality of state (in particular position) distributions 312 of the vehicle 100 in order to effect the automated longitudinal and/or transverse guidance of the vehicle 100.

Zum Anlernen eines Manöver-spezifischen Ausgangsnetzes 302 für ein bestimmtes Manöver 202 bzw. für eine bestimmte Manöver-Hypothese (d.h. für einen bestimmten Manöver-Typ) können Trainingsdaten verwendet werden, in denen Fahrzeuge 100 das bestimmte Manöver 202 durchgeführt haben. So kann ein besonders präzises und robustes (überwachtes) Anlernen der einzelnen Manöver-spezifischen Ausgangsnetze 302 bewirkt werden.To train a maneuver-specific output network 302 for a specific maneuver 202 or for a specific maneuver hypothesis (i.e. for a specific maneuver type), training data can be used in which vehicles 100 have performed the specific maneuver 202. In this way, a particularly precise and robust (monitored) training of the individual maneuver-specific output networks 302 can be achieved.

Die Verwendung einer Vielzahl von Manöver-spezifischen Ausgangsnetzen 302 ermöglicht es, Manöver-spezifische Zustands-Verteilungen 312 bereitzustellen. The use of a plurality of maneuver-specific output networks 302 makes it possible to provide maneuver-specific state distributions 312.

Insbesondere kann dabei den einzelnen Zustands-Verteilungen 312 jeweils eine semantische Bedeutung (in Form der jeweiligen Manöver-Hypothese) zugeordnet werden. So kann die Güte der weiteren Verwendung der Zustands-Verteilungen 312 für die automatisierte Längs- und/oder Querführung erhöht werden.In particular, a semantic meaning (in the form of the respective maneuver hypothesis) can be assigned to the individual state distributions 312. In this way, the quality of the further use of the state distributions 312 for automated longitudinal and/or lateral guidance can be increased.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 400 zur Ermittlung einer Zustands-Verteilung 312 eines zeitlich vorausliegenden Zustands, insbesondere einer zeitlich vorausliegenden Position, eines (Kraft-) Fahrzeugs 100 beschrieben. Die Zustands-Verteilung 312 kann eine zeitliche Sequenz von Wahrscheinlichkeitsverteilungen für ein oder mehrere Zustandsgrößen (z.B. für die Position) für eine entsprechende Sequenz von vorausliegenden Zeitpunkten umfassen (z.B. über einen zeitlichen Horizont von 1 Sekunde oder mehr, oder 5 Sekunden oder mehr). 4 shows a flow chart of a (possibly computer-implemented) method 400 for determining a state distribution 312 of a temporally advanced state, in particular a temporally advanced position, of a (motor) vehicle 100. The state distribution 312 can comprise a temporal sequence of probability distributions for one or more state variables (eg for the position) for a corresponding sequence of future points in time (eg over a temporal horizon of 1 second or more, or 5 seconds or more).

Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401 von Umfelddaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100 (anhand von ein oder mehreren Umfeldsensoren 102 des Fahrzeugs 100).The method 400 includes determining 401 environmental data relating to the environment of the vehicle 100 (using one or more environmental sensors 102 of the vehicle 100).

Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Ermitteln 402, auf Basis der Umfelddaten und anhand einer Ermittlungseinheit 300, einer Vielzahl von Zustands-Verteilungen 312 für eine entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern 202 des Fahrzeugs 100. Die unterschiedlichen möglichen Manöver 202 (d.h. die unterschiedlichen Manöver-Typen) können sich in Bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100 an einem Knotenpunkt 200 unterscheiden.Furthermore, the method 400 comprises determining 402, on the basis of the environmental data and using a determination unit 300, a plurality of state distributions 312 for a corresponding plurality of possible maneuvers 202 of the vehicle 100. The different possible maneuvers 202 (i.e. the different maneuver types) can differ with respect to the direction of travel of the vehicle 100 at a junction 200.

Die (maschinell angelernte) Ermittlungseinheit 300 kann eine Vielzahl von unterschiedlichen, maschinell angelernten, Ausgangsnetzen 302 für die entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern 202 (d.h. Manöver-Typen) umfassen. Dabei kann jedes Ausgangsnetz 302 spezifisch für das jeweilige mögliche Manöver 202 (d.h. für den jeweiligen Manöver-Typ) angelernt worden sein.The (machine-trained) determination unit 300 can comprise a plurality of different, machine-trained, output networks 302 for the corresponding plurality of possible maneuvers 202 (i.e., maneuver types). Each output network 302 can be specifically trained for the respective possible maneuver 202 (i.e., for the respective maneuver type).

Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Betreiben 403 des Fahrzeugs 100 auf Basis zumindest einer der ermittelten Zustands-Verteilungen 312. Dabei kann insbesondere die automatisierte Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 100 auf Basis zumindest einer der ermittelten Zustands-Verteilungen 312 bewirkt werden.Furthermore, the method 400 comprises operating 403 the vehicle 100 on the basis of at least one of the determined state distributions 312. In particular, the automated longitudinal and/or transverse guidance of the vehicle 100 can be effected on the basis of at least one of the determined state distributions 312.

Durch die Verwendung von Manöver-spezifischen Ausgangsnetzen 302 kann die Zustands-Verteilung 312 für ein Fahrzeug 100 in besonders präziser und robuster Weise ermittelt, insbesondere prädiziert und/oder geplant, werden, wodurch die Güte der automatisierten Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 100 erhöht wird.By using maneuver-specific output networks 302, the state distribution 312 for a vehicle 100 can be determined, in particular predicted and/or planned, in a particularly precise and robust manner, thereby increasing the quality of the automated longitudinal and/or lateral guidance of the vehicle 100.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are intended only to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems by way of example.

Claims (10)

Vorrichtung (101) zur Ermittlung einer Zustands-Verteilung (312) eines zeitlich vorausliegenden Zustands, insbesondere einer zeitlich vorausliegenden Position, eines Fahrzeugs (100); wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, - Umfelddaten in Bezug auf ein Umfeld des Fahrzeugs (100) zu ermitteln; - auf Basis der Umfelddaten und anhand einer Ermittlungseinheit (300), eine Vielzahl von Zustands-Verteilungen (312) für eine entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern (202) des Fahrzeugs (100) zu ermitteln; wobei die Ermittlungseinheit (300) eine Vielzahl von unterschiedlichen, maschinell angelernten, Ausgangsnetzen (302) für die entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern (202) umfasst; und - das Fahrzeug (100) auf Basis zumindest einer der ermittelten Zustands-Verteilungen (312) zu betreiben.Device (101) for determining a state distribution (312) of a temporally preceding state, in particular a temporally preceding position, of a vehicle (100); wherein the device (101) is set up to - determine environmental data in relation to an environment of the vehicle (100); - on the basis of the environmental data and using a determination unit (300), determine a plurality of state distributions (312) for a corresponding plurality of possible maneuvers (202) of the vehicle (100); wherein the determination unit (300) has a plurality of different, machine-learned, output networks (302) for the corresponding plurality of possible maneuvers. vern (202); and - to operate the vehicle (100) on the basis of at least one of the determined state distributions (312). Vorrichtung (101) gemäß Anspruch 1, wobei - die Ermittlungseinheit (300) ein maschinell angelerntes, Basisnetz (301) umfasst, das ausgebildet ist, auf Basis der Umfelddaten eine Menge (313) von Merkmalen zu ermitteln; und - die einzelnen Manöver-spezifischen Ausgangsnetze (302) der Vielzahl von Ausgangsnetzen (302) jeweils ausgebildet sind, die jeweilige Manöver-spezifische Zustands-Verteilung (312) auf Basis der Menge (313) von Merkmalen zu ermitteln.Device (101) according to Claim 1 , wherein - the determination unit (300) comprises a machine-trained base network (301) which is designed to determine a set (313) of features on the basis of the environmental data; and - the individual maneuver-specific output networks (302) of the plurality of output networks (302) are each designed to determine the respective maneuver-specific state distribution (312) on the basis of the set (313) of features. Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einzelnen Manöver-spezifischen Ausgangsnetze (302) der Vielzahl von Ausgangsnetzen (302) jeweils im Vorfeld auf Basis von Manöver-spezifischen Trainingsdaten für das mögliche Manöver (202) angerlernt wurden, mit dem das jeweilige Manöver-spezifische Ausgangsnetz (302) assoziiert ist.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the individual maneuver-specific output networks (302) of the plurality of output networks (302) were each learned in advance on the basis of maneuver-specific training data for the possible maneuver (202) with which the respective maneuver-specific output network (302) is associated. Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Zustands-Verteilung (312) jeweils eine Sequenz von Wahrscheinlichkeitsverteilungen zumindest einer Zustandsgröße für eine entsprechende Sequenz von vorausliegenden Zeitpunkten umfasst.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein a state distribution (312) comprises a sequence of probability distributions of at least one state variable for a corresponding sequence of preceding points in time. Vorrichtung (101) gemäß Anspruch 4, wobei - die zumindest eine Zustandsgröße eine Position des Fahrzeugs (100) umfasst; und/oder - die Zustands-Verteilung (312) eine Wahrscheinlichkeitsverteilung von vorausliegenden Bewegungs-Pfaden des Fahrzeugs (100) angibt.Device (101) according to Claim 4 , wherein - the at least one state variable comprises a position of the vehicle (100); and/or - the state distribution (312) indicates a probability distribution of upcoming movement paths of the vehicle (100). Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umfelddaten ein Bild einer Umfeldkamera (102) des Fahrzeugs (100) umfassen.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the environment data comprise an image of an environment camera (102) of the vehicle (100). Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die möglichen Manöver (202) der Vielzahl von möglichen Manövern (202) jeweils in Bezug auf eine Fahrtrichtung an einem vorausliegenden Verkehrsknoten-Punkt (200) unterscheiden.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the possible maneuvers (202) of the plurality of possible maneuvers (202) each differ with respect to a direction of travel at a traffic junction point (200) ahead. Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von möglichen Manövern (202) umfasst, - ein Links-Abbiege-Manöver, bei dem das Fahrzeug (100) an einem vorausliegenden Verkehrsknoten-Punkt (200) links abbiegt; - ein Geradeaus-Manöver, bei dem das Fahrzeug (100) an einem vorausliegenden Verkehrsknoten-Punkt (200) geradeaus fährt; - ein Rechs-Abbiege-Manöver, bei dem das Fahrzeug (100) an einem vorausliegenden Verkehrsknoten-Punkt (200) rechts abbiegt; und/oder - ein Spurwechsel-Manöver, bei dem das Fahrzeug (100) auf eine andere Fahrspur einer mehrspurigen Fahrbahn wechselt.Device (101) according to one of the preceding claims, wherein the plurality of possible maneuvers (202) comprises, - a left-turn maneuver in which the vehicle (100) turns left at an upcoming traffic junction point (200); - a straight-ahead maneuver in which the vehicle (100) drives straight ahead at an upcoming traffic junction point (200); - a right-turn maneuver in which the vehicle (100) turns right at an upcoming traffic junction point (200); and/or - a lane-changing maneuver in which the vehicle (100) changes to another lane of a multi-lane roadway. Vorrichtung (101) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei die Vorrichtung (101) eingerichtet ist, - insbesondere auf Basis einer in einem Navigationssystem geplanten Fahrroute, ein vorausliegendes Fahrmanöver des Fahrzeugs (100) zu bestimmen; - die mit dem vorausliegenden Fahrmanöver assoziierte Zustands-Verteilung (312) aus der Vielzahl von Zustands-Verteilungen (312) auszuwählen; und - das Fahrzeug (100) auf Basis der ausgewählten Zustands-Verteilung (312) zu betreiben, insbesondere automatisiert längs- und/oder querzuführen.Device (101) according to one of the preceding claims; wherein the device (101) is configured to - determine an upcoming driving maneuver of the vehicle (100), in particular on the basis of a route planned in a navigation system; - select the state distribution (312) associated with the upcoming driving maneuver from the plurality of state distributions (312); and - operate the vehicle (100) on the basis of the selected state distribution (312), in particular to guide it longitudinally and/or transversely in an automated manner. Verfahren (400) zur Ermittlung einer Zustands-Verteilung (312) eines zeitlich vorausliegenden Zustands, insbesondere einer zeitlich vorausliegenden Position, eines Fahrzeugs (100); wobei das Verfahren (400) umfasst, - Ermitteln (401) von Umfelddaten in Bezug auf ein Umfeld des Fahrzeugs (100); - Ermitteln (402), auf Basis der Umfelddaten und anhand einer Ermittlungseinheit (300), einer Vielzahl von Zustands-Verteilungen (312) für eine entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern (202) des Fahrzeugs (100); wobei die Ermittlungseinheit (300) eine Vielzahl von unterschiedlichen, maschinell angelernten, Ausgangsnetzen (302) für die entsprechende Vielzahl von möglichen Manövern (202) umfasst; und - Betreiben (403) des Fahrzeugs (100) auf Basis zumindest einer der ermittelten Zustands-Verteilungen (312).Method (400) for determining a state distribution (312) of a temporally preceding state, in particular a temporally preceding position, of a vehicle (100); wherein the method (400) comprises, - determining (401) environmental data relating to an environment of the vehicle (100); - determining (402), on the basis of the environmental data and using a determination unit (300), a plurality of state distributions (312) for a corresponding plurality of possible maneuvers (202) of the vehicle (100); wherein the determination unit (300) comprises a plurality of different, machine-learned, output networks (302) for the corresponding plurality of possible maneuvers (202); and - operating (403) the vehicle (100) on the basis of at least one of the determined state distributions (312).
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