Titel

Verfahren zum Bereitstellen eines Integritätsbereichs einer Parameterschätzung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Integritätsbereichs einer Parameterschätzung, ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium sowie ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung ist insbesondere geeignet beim autonomen Fahren zur Anwendung zu kommen.

Stand der Technik

Eine der wichtigsten Herausforderungen für ein autonomes Fahren ist die möglichst genaue und zuverlässige Bestimmung der Eigenposition des autonomen Fahrzeugs. Das autonome Fahrzeug verfügt in der Regel über Sensoren, wie beispielsweise Inertialsensoren, Radsensoren,

Umgebungssensoren, GNSS-Sensoren, optische und/oder akustische Sensoren, mittels welcher das Fahrzeug seine Eigenposition schätzen kann. In diesem Zusammenhang ist es hilfreich, wenn zu einer ermittelten Eigenposition auch eine Information über deren (zu erwartende) Schätzgenauigkeit ausgegeben wird. In diesem Zusammenhang kann zum Beispiel die Konfidenz der ermittelten Eigenposition durch ein sogenanntes„Protection Level“ (kurz:„PL“) dargestellt werden. Das PL kann dabei eine statistische Fehlergrenze beschreiben, deren Berechnung in der Regel auf statistischen Überlegungen und ggf. zusätzlich auf einer geeigneten Abstimmung der Schätzalgorithmen basiert.

Insbesondere in der Luftfahrt ist das Konzept der Bereitstellung des Protection Levels verbreitet. Die dabei entwickelten Lösungen sind jedoch auf den

Anwendungsbereich des autonomen Fahrens nicht ohne weiteres übertragbar. Insbesondere stellen zum Beispiel Häuserschluchten und deren Beeinflussung von Satellitensignalen Probleme dar, die bei Luftfahrtanwendungen nicht auftreten. Darüber hinaus spielt bei Luftfahrtanwendungen die Ausrichtung des Luftfahrzeugs (insbesondere die Ausrichtung des Luftfahrzeuges in einem globalen Koordinatensystem) für die Lokalisierung des Luftfahrzeugs in der Regel keine Rolle. Es sind daher verbesserte Methoden zur Berechnung eines möglichst zuverlässigen Protection Levels wünschenswert, die insbesondere auch in schwierigen Umgebungen, wie beispielsweise in städtischen Gebieten zuverlässige Ergebnisse liefern können.

Offenbarung der Erfindung

Hier vorgeschlagen wird gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zum Bereitstellen eines Integritätsbereichs einer Parameterschätzung, wobei der Integritätsbereich den Bereich beschreibt, in dem ein geschätzter Parameter mit einer

Mindestwahrscheinlichkeit liegt, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst:

a) Ermitteln mindestens einer Integritätsinformation,

b) Auswerten der in Schritt a) ermittelten, mindestens einen

Integritätsinformation,

c) Bereitstellen des Integritätsbereichs durch Ausgeben von mindestens zwei Informationen, die eine nicht-rotationsinvariante Form beschreiben.

Die Schritte a), b) und c) werden insbesondere in der angegebenen Reihenfolge nacheinander durchgeführt. Die hier vorgeschlagene Lösung erlaubt in vorteilhafter Weise, dass der Integritätsbereich richtungsabhängig, insbesondere in Abhängigkeit bzw. in Relation zu der Ausrichtung bzw. Orientierung eines Kraftfahrzeugs (für welches, zu dem oder in dem die Parameterschätzung durchgeführt wird) bereitzustellen. Mit der Ausrichtung bzw. der Orientierung ist hier insbesondere die Ausrichtung und/oder Orientierung in einem globalen Koordinatensystem gemeint. Dies bietet insbesondere eine merkliche

Verbesserung gegenüber einem nur kreisförmig bereitgestellten

Integritätsbereich.

Der Integritätsbereich beschreibt den Bereich, in dem ein geschätzter

Parameter(-wert) mit einer Mindestwahrscheinlichkeit (tatsächlich) liegt. Der geschätzte Parameter(-wert) beschreibt dabei grundsätzlich ein (einzelnes, insbesondere momentanes) Schätzergebnis der Parameterschätzung. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass der Integritätsbereich den Bereich beschreibt, in dem ein realer bzw. tatsächlicher Wert eines geschätzten Parameters mit einer Mindestwahrscheinlichkeit liegt. Ein solcher

Integritätsbereich kann auch als sogenanntes„Protection Level“ bezeichnet werden.

Bei der Mindestwahrscheinlichkeit handelt es sich in der Regel um eine vordefinierte Mindestwahrscheinlichkeit. Bevorzugt beträgt die

Mindestwahrscheinlichkeit 90 %, besonders bevorzugt 95 % oder sogar 99 %.

Vorzugsweise ist der Integritätsbereich ein Protection Level. Das Protection Level beschreibt dabei in der Regel den (räumlichen, insbesondere zwei- oder dreidimensionalen) Bereich, in dem ein geschätzter Parameter(-wert) mit einer Mindestwahrscheinlichkeit (tatsächlich) liegt. Der geschätzte Parameter(-wert) beschreibt dabei grundsätzlich ein (einzelnes, insbesondere momentanes) Schätzergebnis der Parameterschätzung. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass das Protection Level den Bereich beschreibt, in dem ein realer bzw. tatsächlicher Wert eines geschätzten Parameters mit einer

Mindestwahrscheinlichkeit liegt.

Mit noch anderen Worten ausgedrückt, beschreibt ein Protection Level insbesondere ein Konfidenzintervall oder einen (räumlichen) Konfidenzbereich, in dem sich der wahre Wert eines geschätzten Parameters mit einer

Mindestwahrscheinlichkeit befindet. Dabei befindet sich der geschätzte Wert des Parameters üblicherweise in der Mitte bzw. dem Zentrum des Konfidenzintervalls bzw. Konfidenzbereichs.

Die Mindestwahrscheinlichkeit mit der ein realer bzw. tatsächlicher Wert eines geschätzten Parameters tatsächlich in einem Protection Level liegt ist noch sehr viel höher als bei„üblichen“ Integritätsbereichen. Die Mindestwahrscheinlichkeit liegt hier üblicherweise über 99.99 %, besonders bevorzugt über 99.999 % oder sogar über 99.9999 %. Die Mindestwahrscheinlichkeit kann bei dem Protection- Level auch nicht in Prozent sondern in möglichen Fehlern in einem bestimmten Zeitintervall ausgedrückt werden. Ein Protection Level kann beispielsweise so definiert sein, dass der fragliche Parameter maximal einmal in 10 Jahren außerhalb des Protection-Levels liegt. Das Protection Level kann beispielsweise entweder als einheitslose Wahrscheinlichkeit oder als Rate, d.h. als

Fehlerauftrittswahrscheinlichkeit über einem Zeitintervall, ausgedrückt werden. In Schritt a) erfolgt ein Ermitteln mindestens einer Integritätsinformation, insbesondere über die Parameterschätzung bzw. zu einem geschätzten

Parameter. Dabei kann beispielsweise eine Kovarianzmatrix oder mindestens ein Wert aus einer Kovarianzmatrix zu der Parameterschätzung und/oder aus der Parameterschätzung bestimmt werden. Denkbar ist in diesem Zusammenhang insbesondere, dass Werte aus einer Kovarianzmatrix ausgelesen werden. Die Kovarianzmatrix kann beispielsweise von einem Filter-Modell, wie beispielsweise einem Kalman-Filter bestimmt werden und in diesem Zusammenhang zum Beispiel aus der mittels des Filter-Modells durchgeführten Parameterschätzung resultieren. Dem Filter-Modell können als Eingangsdaten Sensordaten der hier auch erwähnten Sensoren des Kraftfahrzeugs zugeführt werden. Als Alternative oder Ergänzung zu dem Filter-Modell sind grundsätzlich zustandsbeschreibende Funktionen denkbar, insbesondere so genannte„Zustandsbeobachter“, beispielsweiche umfassend Fuzzy-Methoden oder dergleichen.

In Schritt b) erfolgt ein Auswerten der in Schritt a) ermittelten, mindestens einen Integritätsinformation. Hierzu können beispielsweise mathematische Methoden zur Auswertung einer Matrix, wie etwa einer Kovarianzmatrix zur Anwendung kommen.

In Schritt c) erfolgt ein Bereitstellen des Integritätsbereichs durch Ausgeben von mindestens zwei Informationen, die eine nicht-rotationsinvariante (geometrische) Form beschreiben. Bei der nicht-rotationsinvarianten (geometrischen) Form kann es sich beispielsweise um eine Ellipse, ein Rechteck, eine Raute oder dergleichen handeln. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Ellipse. Aus der Ellipse kann ggf. ein Rechteck abgeleitet werden. Bei den mindestens zwei Informationen kann es sich z.B. um (Stütz-) Vektoren handeln, welche die nicht rotationsinvariante (geometrische) Form aufspannen und/oder (eindeutig) definieren. Soll der Integritätsbereich dreidimensional bestimmt werden, kann aus der Ellipse ein Ellipsoid und aus dem Rechteck ein Quader werden. Im Falle einer mehrdimensionalen Darstellung ist beispielsweise auch ein Hyperellipsoid denkbar.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass es sich bei dem geschätzten Parameter um einen Fahrbetriebsparameter eines Kraftfahrzeugs handelt. Bei dem Fahrbetriebsparameter handelt es sich in der Regel um einen sicherheitskritischen bzw. sicherheitsrelevanten Parameter des Fährbetriebs eines Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise handelt es sich bei dem

Fahrbetriebsparameter um einen (sicherheitskritischen bzw.

sicherheitsrelevanten) Parameter des Fährbetriebs eines zumindest teilweise automatisiert oder sogar autonom operierenden (bzw. betriebenen)

Kraftfahrzeugs.

Unter einem Fahrbetriebsparameter wird hier insbesondere ein solcher

Parameter verstanden, der dazu beiträgt den räumlichen Fährbetrieb eines Kraftfahrzeugs bzw. die Operation eines Kraftfahrzeugs im Raum zu

beschreiben. Insbesondere trägt der Fahrbetriebsparameter zumindest dazu bei eine Eigenbewegung und/oder Eigenposition eines Kraftfahrzeugs zu beschreiben. Bei dem Fahrbetriebsparameter kann es sich beispielsweise um eine (Eigen-) Position, eine (Eigen-)Geschwindigkeit, (Eigen-)Beschleunigung oder eine Lage (bzw. Orientierung) des Kraftfahrzeugs handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrbetriebsparameter um eine Eigenposition des Kraftfahrzeugs.

Weiterhin bevorzugt wird der Integritätsbereich in Echtzeit ermittelt bzw.

bereitgestellt. In diesem Zusammenhang kann der Integritätsbereich

beispielswiese während der Fahrt des Kraftfahrzeugs ermittelt und/oder bereitgestellt werden.

Vorzugsweise dient das Verfahren zum Bereitstellen eines Integritätsbereichs, welcher die Integrität einer Schätzung einer Eigenposition eines Fahrzeugs beschreibt. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass es sich bei dem Parameter vorzugsweise um eine Eigenposition eines Fahrzeugs handelt. Das Verfahren kann (somit) beispielsweise zum Bereitstellen eines

Integritätsbereichs einer Positionsschätzung einer Fahrzeugposition dienen. Dabei kann der Integritätsbereich den Bereich beschreiben, in dem eine geschätzte Eigenposition eines Fahrzeugs mit einer Mindestwahrscheinlichkeit (tatsächlich) liegt. Alternativ oder kumulativ zu der Schätzung der Eigenposition des Fahrzeugs kann das Verfahren auch zur Schätzung der

Eigengeschwindigkeit, Orientierung, Eigenbewegung oder dergleichen des Fahrzeugs genutzt werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt a) die mindestens einer Integritätsinformation auf Basis von Daten von mindestens einem Sensor ermittelt wird, der vorzugsweise in oder an einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung der

Integritätsinformation zumindest auch auf Basis von GNSS-(Globales- Navigations-Satelliten-System)Daten (sowie beispielsweise zusätzlichen GNSS- Korrekturdaten oder Daten, umfassend sowohl GNSS-Positionsdaten als auch GNSS-Korrekturdaten) eines GNSS-Sensors eines Kraftfahrzeugs. Alternativ oder kumulativ kann die Ermittlung der Integritätsinformation zumindest auch auf Basis von Daten eines Umfeld-Sensors eines Kraftfahrzeugs erfolgen. Bei dem Umfeld-Sensor kann es sich beispielsweise um eine Kamera, einen RADAR- Sensor, einen LIDAR-Sensor und/oder einen Ultraschallsensor handeln.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt b) eine Kovarianzmatrix ausgewertet wird. Die Kovarianzmatrix beinhaltet in der Regel die Unsicherheiten der vom System ermittelten Zustandsparameter, sowie deren Korrelationen untereinander. Diese Unsicherheiten (Varianzen und Kovarianzen) bilden das sogenannte„second central moment in statistics“ und repräsentieren die einzelnen Matrixelemente. Die somit entstandene

Kovarianzmatrix ist symmetrisch und hat genauso viele Zeilen wie Spalten. Im Falle einer zweidimensionalen Positionsbestimmung ist daher die

Kovarianzmatrix ebenso zweidimensional. Das heißt sie hat zwei Zeilen und zwei Spalten (insgesamt also 4 Matrixelemente). Die Inputparameter für die Matrix können beispielsweise die Unsicherheiten der Zustandsparameter selbst und/oder die Korrelationen untereinander, sprich Unsicherheiten zwischen den Zustandsparametern (= Zusammenhangsmaß für den Zusammenhang zweier Zustandsparameter) sein.

Vorzugsweise wird die Kovarianz so ausgewertet, dass daraus eine Ellipse ermittelt wird. Mittels mathematischer Methoden, wie beispielsweise der Lösung des Eigenwertproblems der Matrix und dem Aufstellen des charakteristischen Polynoms der Matrix und Nullsetzen dieses Polynoms, lassen sich die

Eigenwerte der Matrix bestimmen. Hierfür werden die einzelnen Matrixelemente als Inputparameter verwendet. Die dann berechneten Eigenwerte repräsentieren die Länge der beiden Halbachsen einer Ellipse, die zunächst einmal nur eine reine Fehlerellipse darstellt. Zu den bestimmten Eigenwerten der Matrix lassen sich die zugehörigen Eigenvektoren der Matrix ermitteln. Mithilfe dieser

Eigenvektoren lässt sich ein Winkel bestimmen, der die Orientierung der Ellipse innerhalb eines definierten Koordinatensystems angibt. Somit kann man also zunächst die folgenden Output- Parameter aus der Kovarianzmatrix auswerten: Die Eigenwerte der Matrix, die zu den Eigenwerten zugehörigen Eigenvektoren und/oder den Orientierungswinkel in Bezug auf ein fest definiertes

Koo rd i n aten syste m .

Abgesehen vom Mittelpunkt der Ellipse (der hier vorzugsweise in den Mittelpunkt oder Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs gelegt werden kann) hat man damit nun alle Parameter, um eine Ellipse eindeutig zu beschreiben. Bis hierhin handelt es sich um eine sogenannte Fehlerellipse. Diese Fehlerellipse kann nun mittels eines Faktors (Skalar) aufgebläht/vergrößert werden, bis ein gewünschtes Vertrauensintervall bzw. Konfidenzintervall erreicht ist. Das heißt, dieser Faktor wird auf die Längen der Ellipsenhalbachsen angewendet. Die daraus

resultierende Ellipse behält ihre Orientierung bei. Nur die Halbachsen werden entsprechend verlängert. Man spricht nun von einer Konfidenzellipse. Der Faktor, um den„aufgebläht“ wird, lässt sich beispielsweise mittels Quantil-Tabellen von zugehörigen statistischen Wahrscheinlichkeitsverteilungen ermitteln.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die in Schritt c) ausgegebenen mindestens zwei Informationen eine Ellipse

beschreiben. Wie vorstehend ausgeführt, kann es sich bei diesen mindestens zwei Informationen zum Beispiel um zwei Eigenvektoren handeln. Die Ellipse kann dabei so angeordnet sein, dass der geschätzte Parameter in deren Zentrum liegt. Weiterhin kann die Ellipse dabei so ausgerichtet sein, dass sie in einer horizontalen Ebene liegt.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Integritätsbereich um einen horizontalen Integritätsbereich. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass der Integritätsbereich einen Bereich betrifft, der in einer horizontalen Ebene liegt. Dementsprechend kann es sich bei der Ellipse auch um eine Ellipse handeln, die in einer horizontalen Ebene liegt.

Auf Basis der ggf. als Zwischenschritt ermittelten Ellipse kann darüber hinaus auch eine weitere bzw. andere nicht-rotationsinvariante Form ermittelt werden, die dann in Schritt c) bereitgestellt wird. Beispielswiese kann eine Box bzw. ein Rechteck ermittelt werden, welches die Ellipse umgibt bzw. einhüllt. Dabei handelt es sich insbesondere um ein Rechteck mit kleinstmöglicher Fläche, welches die Ellipse jedoch vollständig umgibt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt c) mindestens eine weitere Information ausgegeben wird, die einen Orientierungswinkel der nicht-rotationsinvarianten Form in Bezug auf ein

Kraftfahrzeug- Koordinatensystem beschreibt. Der Orientierungswinkel kann in diesem Zusammenhang insbesondere auf Basis der Eigenvektoren der

Kovarianzmatrix ermittelt werden. Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die nicht-rotationsinvariante Form in ein

Kraftfahrzeug- Koordinatensystem transformiert wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass als Integritätsbereich ein Konfidenzbereich bereitgestellt wird. Der Konfidenzbereich kann beispielsweise durch Skalieren des Integritätsbereichs bereitgestellt werden. Die in Schritt c) bereitgestellte (geometrische) Form beschreibt und/oder umließt in der Regel den Integritätsbereich. Diese (geometrische) Form kann auch skaliert (insbesondere vergrößert) werden, etwa um die

Mindestwahrscheinlichkeit zu erhöhen oder auf einen bestimmten Wert einzustellen. Der so skalierte Integritätsbereich bildet dann einen

Konfidenzbereich. Insbesondere kann, wie oben beschrieben, auf diese Weise eine Konfidenzellipse bereitgestellt werden.

Nach einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens vorgeschlagen. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.

Nach einem weiteren Aspekt wird ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das hier vorgeschlagene Computerprogramm

gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.

Nach einem weiteren Aspekt wird ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei das Steuergerät zur Durchführung eines hier

vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet ist. Hierzu kann das Steuergerät einen Speicher aufweisen, auf dem ein Programm zur Durchführung des Verfahrens hinterlegt ist. Weiterhin kann das Steuergerät einen Prozessor aufweisen, das auf den Speicher zugreifen und das Programm ausführen kann.

Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Speichermedium und/oder dem

Steuergerät auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen

Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.

Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden

nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigt schematisch:

Fig. 1: einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens,

Fig. 2: eine beispielhafte Veranschaulichung des hier vorgeschlagenen

Verfahrens,

Fig. 3: ein Kraftfahrzeug mit einem hier vorgeschlagenen Steuergerät.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Verfahren dient zum Bereitstellen eines Integritätsbereichs 1, 11 einer Parameterschätzung, wobei der Integritätsbereich den Bereich beschreibt, in dem ein geschätzter Parameter mit einer Mindestwahrscheinlichkeit liegt.

Die mit den Blöcken 110, 120 und 130 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b) und c) stellt sich in der Regel bei einem regulären Betriebsablauf ein. In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Ermitteln mindestens einer Integritätsinformation. In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Auswerten der in Schritt a) ermittelten, mindestens einen Integritätsinformation. In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Bereitstellen des Integritätsbereichs durch Ausgeben von mindestens zwei Informationen 2, 3, 12, 13, die eine nicht-rotationsinvariante Form 5, 15 beschreiben.

Fig. 2 zeigt schematisch eine beispielhafte Veranschaulichung des hier vorgeschlagenen Verfahrens. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorhergehenden Erläuterungen, insbesondere zur Fig. 1 vollumfänglich Bezug genommen werden kann.

In Fig. 2 ist ein Integritätsbereich 1 um ein Kraftfahrzeug 30 gezeigt. Dieser Integritätsbereich 1 weist beispielhaft die Form einer Ellipse 5 auf. Diese Ellipse 5 liegt hier beispielhaft in einer horizontalen Ebene. Zum aufspannen der Ellipse 5 stehen mindestens zwei Informationen 2, 3 zur Verfügung. Bei der Information 2 handelt es sich hier beispielhaft um die Hauptachse der Ellipse 5 und bei der Information 3 beispielhaft um die Nebenachse 3 der Ellipse 5.

Weiterhin wird ein Orientierungswinkel 4 der Ellipse 5, insbesondere der Hauptachse 2 der Ellipse 5 gegenüber einem Kraftfahrzeug- Koordinatensystem 31 des Kraftfahrzeugs 30 als Information ermittelt und bereitgestellt. Die nicht rotationsinvariante Form des Integritätsbereichs 1 erlaubt somit diesen in Abhängigkeit bzw. in Relation zur Fahrtrichtung 32 des Kraftfahrzeugs 30 bereitstellen zu können. Dies kann insbesondere bei Kurvenfahrten zu einer Verbesserung der Bestimmung der Eigenposition des Kraftfahrzeugs 30 beitragen. Dies stellt insbesondere eine merkliche Verbesserung gegenüber Integritätsbereichen dar, die lediglich über einen Radius 41 einen Kreis 40 beschreiben.

In Fig. 2 ist darüber hinaus auch eine mögliche, weitere nicht-rotationsinvariante Form veranschaulicht, die den Integritätsbereich 11 beschreibt. Hierbei handelt es sich um eine Box 15. Die Box 15 kann beispielhaft durch zwei Informationen 12, 13 beschrieben werden. Die Information 12 stellt dabei beispielhaft die (maximale) Abweichung entlang der Fahrtrichtung 32 und die Information 13 beispielhaft die (maximale) Abweichung quer zur Fahrtrichtung 32 dar.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 30 mit einem hier vorgeschlagenen Steuergerät 20. Das Steuergerät 20 ist zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet. Das Kraftfahrzeug 30 weist ferner einen Sensor 33 auf, welcher dem Steuergerät 20 Daten übermitteln kann. Die hier vorgestellte Lösung kann mit anderen Worten insbesondere wie folgt zusammengefasst werden: Für Sicherheitskonzepte auf dem Gebiet des autonomen Fahrens ist das sogenannte Protection Level ein kritischer Faktor.

Das Protection Level beschreibt einen Konfidenzbereich in welchem die tatsächliche Position eines Objektes, dessen Position bestimmt werden soll, mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit liegt. Die Möglichkeit das die tatsächliche Position außerhalb des Protection Levels liegt ist außerordentlich gering. Diese hohe Sicherheit ist für Anwendungen im Bereich des autonomen Fahrens existentiell.

Diese ermittelte vermutete Position befindet sich üblicherweise im Zentrum des Protection Levels. Für Anwendungen in der Fläche (beispielsweise die

Positionsbestimmung in einer Ebene) wird das Protection Level normalerweise als Kreis in einer Ebene beschrieben. Ein Kreis als Protection Level hat den Vorteil, dass dieser mit nur einem Parameter (dem Radius) beschrieben werden kann. Allerdings ist ein solches Protection Level nicht sehr exakt. Der Kreis ist nur eine sehr ungefähre Annahme der Unsicherheit der bestimmten Position. Tatsächlich sind aufgrund der verfügbaren Daten häufig in bestimmte Richtungen in der Ebene sehr viel genauere Einschätzungen möglich. Die Richtungen in denen diese genaueren Einschätzungen möglich sind, decken sich häufig mit den Richtungen, in denen genaue Fahrzeugpositionen für Anwendungen des autonomen Fahrens bekannt sein müssen. Beispielsweise ist für das autonome Fahren regelmäßig sehr wichtig, genau zu wissen welche Unsicherheit in der Positionsbestimmung senkrecht zur Fahrtrichtung existiert. Eine Unsicherheit in der Positionsbestimmung parallel zur Fahrrichtung ist demgegenüber häufig in größerem Maße hinnehmbar. Tatsächlich ermöglichen es die vorhandenen Daten häufig in Richtung senkrecht zur Fahrrichtung eine exaktere

Positionsbestimmung zu gewährleisten. Dies wird beispielsweise anhand von Fahrbahnmarkierungen gewährleistet, die eine besonders genaue

Positionserkennung ermöglichen, wenn die Position der Fahrbahnmarkierungen selbst bekannt ist. In solchen Fällen lassen sich die tatsächlichen Genauigkeiten der Positionsbestimmung mit einem klassischen, kreisförmigen Protection Level aus technischen Gründen nicht abbilden. Hier beschrieben worden ist nun die Lösung, diese Unsicherheiten durch ein elliptisches Protection Level sehr viel besser abzubilden. Dies ist insbesondere für Sicherheitsaspekte im Bereich des hoch automatisierten oder autonomen Fahrens ausgesprochen relevant. Neben der Form des Protection Levels (Ellipse) können auch Eigenschaften wie die Raumrichtung in einem Koordinatensystem berücksichtigt werden. In diesem Zusammenhang soll das Protection Level Intervall in ein anderes

Koordinatensystem, beispielsweise in ein Körperkoordinatensystem des

Kraftfahrzeuges angegeben werden. Eine Transformation des Protection Levels zwischen einem Fahrzeugkoordinatensystem und einem globalen

Koordinatensystem ist mit einer Matrixtransformation möglich. Dieser Ansatz ist bei klassischer Definition des Protection Levels (angegeben mit einem Radius), zum Beispiel angewendet im Luft- und Raumfahrtbereich, nicht möglich und auch nicht erforderlich, weil ein kreisförmiger oder auch kugelförmiger

Integritätsbereich nicht ausgerichtet werden kann.

Wie beschrieben wird die tatsächliche Unsicherheit der Positionsbestimmung normalerweise besser mit der Form einer in einer Ausrichtung eines

Fahrzeugkoordinatensystems angeordneten Ellipse beschrieben. Dann können Unsicherheiten in verschiedenen Raumrichtungen relativ zu dem Fahrzeug gut abgebildet werden. Das hier beschriebene Protection Level kann daher zwischen einer Kraftfahrzeug-Längsrichtung-Unsicherheit und einer Querrichtung- Unsicherheit quer zur Fahrzeuglängsrichtung unterscheiden. Insbesondere bei Kurvenfahrten eines Kraftfahrzeuges kann noch eine weitere Rotation relativ zu dem Fahrzeugkoordinatensystem erfolgen, welche beispielsweise den

Kurvenradius berücksichtigt.

Alle - bis auf einen oder mehrere Skalierungsfaktoren - notwendigen Parameter, um die Ellipse des Protection Levels zu beschreiben, können aus einer

Kovarianzmatrix mit Komponenten in einer diagonalen Achse der Matrix sowie diese Komponenten verknüpfende weitere Komponenten in den weiteren Freistellen der Matrix entnommen werden. Die Komponenten in der Diagonalen der Matrix beschreiben - neben einem oder mehreren Skalierungsfaktoren - in erster Linie die Ausdehnung des Ellipsenförmigen Protection Levels. Die weiteren Komponenten in den Freistellen der Matrix beschreiben insbesondere die Drehung der Ellipse. Die Matrix kann in einer Transformation in ein

Kraftfahrzeug- Koordinatensystem so umgewandelt werden, dass nur noch die Komponenten in der Achsdiagonalen existieren (dann Hauptkomponenten genannt), wobei die weiteren Komponenten der Matrix zu Null werden.