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Feature and Extrapolation Aware Uncertainty Quantification for AI-based State Estimation in Automated Driving

Pölzleitner, Daniel und Ruggaber, Julian und Brembeck, Jonathan (2024) Feature and Extrapolation Aware Uncertainty Quantification for AI-based State Estimation in Automated Driving. In: 35th IEEE Intelligent Vehicles Symposium, IV 2024, Seiten 2756-2762. 35th IEEE Intelligent Vehicles Symposium, 2024-06-02 - 2024-06-05, Jeju, Südkorea. doi: 10.1109/IV55156.2024.10588804. ISBN 979-835034881-1. ISSN 1931-0587.

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3MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10588804

Kurzfassung

State-estimation is an integral method for automated driving as the need for more measurement data for vehicle control increases, despite them not always being directly measurable. In the field of state estimation, AI-based algorithms are increasingly attracting interest. However, an uncertainty measure is pivotal to use AI-based state estimation for safetycritical applications. This paper presents the implementation of a vehicle state estimator based on a recurrent neural network and a novel method for uncertainty quantification. The uncertainty quantification method comprises the sequential evaluation of four parts: feature importance algorithms to remove input features lacking informative value, novelty detection filtering data beyond the range of the training data, and prediction of an uncertainty measure and confidence interval with Monte Carlo dropout. The performance of the proposed approach is demonstrated using AI-based state estimation of the vehicle sideslip angle based on the simulation data from a nonlinear two-track model. The results achieved imply that the novel method can provide a reliable confidence interval and successfully identify cases where the estimation and uncertainty quantification are not trustworthy.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/204315/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Feature and Extrapolation Aware Uncertainty Quantification for AI-based State Estimation in Automated Driving
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pölzleitner, Danieldaniel.poelzleitner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0004-1873-3162165029581
Ruggaber, JulianJulian.Ruggaber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4300-9104NICHT SPEZIFIZIERT
Brembeck, Jonathanjonathan.brembeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7671-5251NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
Erschienen in:35th IEEE Intelligent Vehicles Symposium, IV 2024
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/IV55156.2024.10588804
Seitenbereich:Seiten 2756-2762
Name der Reihe:IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Proceedings
ISSN:1931-0587
ISBN:979-835034881-1
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Control system synthesis; Monte Carlo methods; Recurrent neural networks; Safety engineering; Uncertainty analysis; Vehicles; Automated driving; Confidence interval; Integral method; Measurement data; Novel methods; Safety critical applications; Uncertainty measures; Uncertainty quantifications; Vehicle Control; Vehicle state estimators; State estimation
Veranstaltungstitel:35th IEEE Intelligent Vehicles Symposium
Veranstaltungsort:Jeju, Südkorea
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:2 Juni 2024
Veranstaltungsende:5 Juni 2024
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - V&V4NGC - Methoden, Prozesse und Werkzeugketten für die Validierung & Verifikation von NGC
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik
Hinterlegt von: Pölzleitner, Daniel
Hinterlegt am:06 Aug 2024 16:32
Letzte Änderung:21 Okt 2024 10:03

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