Ausprägung von Umgebungsmodellen

Die maschinelle Wahrnehmung mündet in ein Fahrumgebungsmodell, wobei man objektbasierte und gitterbasierte Repräsentationsformen unterscheidet. Beide Repräsentationsformen sind grundsätzlich kombinierbar.

Unter einem objektbasierten Fahrzeugumfeldmodell versteht man eine dynamische Datenstruktur, in der alle relevanten Objekte und Infrastrukturelemente in der Nähe des eigenen Fahrzeugs korrekt in Ort und Zeit in einem gemeinsamen Bezugssystem enthalten sind. Die Erfassung und zeitliche Verfolgung der Objekte und Infrastrukturelemente erfolgen wie oben erläutert fortlaufend durch geeignete, in der Regel fusionierte bordeigene Sensoren wie Kameras und Radare sowie die zusätzliche Nutzung hochgenauer digitaler Karten. Abb. 20.2 zeigt beispielhaft Komponenten, die eine Fahrumgebungsrepräsentation enthalten kann.

Welche Objekte und Strukturelemente für das automatisierte Fahren relevant sind, hängt maßgeblich von der zu bewältigenden Fahraufgabe ab, deren Komplexität beginnend mit einfachen Autobahnszenarien, über Landstraßen bis hin zum innerstädtischen Verkehr stark zunimmt. Bei der objektbasierten Repräsentation werden alle für die Repräsentation relevanten anderen Verkehrsteilnehmer, die relevanten Infrastrukturelemente sowie das eigene Fahrzeug selbst jeweils durch ein eigenes dynamisches Objektmodell, in der Regel ein zeitdiskretes Zustandsraummodell, beschrieben. Dessen Zustände wie Position, Geschwindigkeit oder auch 2-D/3-D-Objektausdehnung werden schritthaltend mit den Sensormessungen fortlaufend aktualisiert. Ferner erfolgt eine fortlaufende Erfassung der Fahrbahnmarkierungen sowie der Verkehrszeichen und des Status der Lichtsignalanlagen.

Abb. 20.3 Prinzipbild des Aufbaus einer rasterbasierten Fahrumgebungsrepräsentation. Hier sind im einfachsten Fall nur statische Hindernisse enthalten.

Eine gitterbasierte Darstellung verwendet Rasterkarten, um die Umwelt ortsfest in gleich große Zellen einzuteilen. Das Fahrzeug bewegt sich über dieses ortsfeste 2-Doder 3-D-Gitter, und die bordautarke Sensorik liefert dann nur Informationen, ob spezifische Zellen frei sind und damit frei befahren werden können oder ob sich in der jeweiligen Zelle ein Hindernis befindet. Zudem kann auch der Zustand modelliert werden, dass über Zellen keine Informationen vorliegen. Diese Art der Darstellung eignet sich vornehmlich zur Repräsentation statischer Szenarien und statischer Hindernisse. Sie benötigt keinerlei Modellhypothesen über die zu erwartenden Objektklassen und ist daher als sehr robust gegen Modellfehler einzustufen. Abb. 20.3 zeigt die grundsätzliche Vorgehensweise. Mehr Informationen zu gitterbasierten Repräsentationen ist [4], [5], [6], [7] und [8] zu entnehmen.

 
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