-
Die Erfindung betrifft ein Umfelderfassungssystem eines Kraftfahrzeugs mit einer Sensorik zum Erfassen von Messsignalen, die Informationen über Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs liefern, eine Auswerteeinheit, die die Informationen der Messsignale anhand eines Wahrscheinlichkeitsverfahrens in eine Zellen umfassende Umfeldkarte fusioniert, wobei jeder Zelle mindestens ein Wahrscheinlichkeitswert zugeordnet ist, der ein Maß für eine Anwesenheit eines Objekts in dem mit der Zelle korrespondierenden Raumbereich des Umfelds des Kraftfahrzeugs angibt, sowie ein entsprechendes Umfelderfassungsverfahren.
-
Eine Kenntnis über die Umgebung, insbesondere über Freiflächen und Hindernissen, in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise beim Einparken des Kraftfahrzeugs in eine Parklücke von besonderer Bedeutung. Oft ist es für einen Fahrer schwierig abzuschätzen, ob eine Parklücke am Straßenrand ausreichend groß ist, um das eigene Fahrzeug einzuparken. Während eines Einparkvorgangs in eine enge Parklücke ist es weiter vorteilhaft, wenn dem Fahrer zusätzlich Hilfen bereitgestellt werden, die mitteilen, wie weit er vom Rand der Freifläche entfernt ist, d.h. wie groß sein Abstand zu einem Hindernis ist. Ferner ist es vorteilhaft, durch einen aktiven Eingriff in Fahrzeugsysteme den Fahrer beispielsweise beim Einparken zu unterstützen. Moderne Kraftfahrzeuge umfassen neben Einparkassistenzfunktionen und - systemen heute eine Vielzahl von Systemen, die den Fahrer auch im Fahrbetrieb unterstützen. Hierzu gehören beispielsweise Spurwechselassistenten, adaptive Geschwindigkeitsregelanlagen, Kollisionsvermeidungssysteme usw. Viele von diesen Fahrassistenzsystemen sind u.a. auf Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeugs angewiesen. Zu den benötigten Kenntnissen über das Umfeld gehört in entscheidender Weise die Kenntnis darüber, welche Raumbereiche frei von Hindernissen sind und in welchen Raumbereichen Hindernisse vorhanden sind.
-
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Messverfahren bekannt, anhand derer Freiflächen und Hindernisse in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs bestimmbar sind.
-
Die meisten Verfahren basieren auf einer Signallaufzeitmessung, mit denen anhand der Signallaufzeit ein Abstand zu einem Hindernis ermittelt wird. Weit verbreitet sind auf Ultraschallsignalen basierende Messverfahren.
-
Ferner sind Verfahren bekannt, mit denen eine Umgebungskarte eines Fahrzeugs erstellt wird. Aus den Druckschriften
DE44 08 328 A1 und
DE 44 08 329 A1 sind Verfahren und eine Anordnung zum Aufbau einer zellular strukturierten Umgebungskarte einer selbstbeweglichen mobilen Einheit bekannt, welche sich mit Hilfe von auf Wellenreflexion basierenden Sensoren orientiert. Hierbei wird eine Signallaufzeitmessung zum Ermitteln eines Abstands von einem Hindernis in der Umgebung der mobilen Einheit verwendet. Der ermittelte Abstand wird verwendet, um jeweils einen Belegungswert in Zellen, in einer zellulären Umgebungskarte des Fahrzeugs zu erhöhen, die sich in dem vermessenden Umgebungsbereich in dem ermittelten Abstand von dem Fahrzeug befinden. Belegungswerte von Zellen in dem vermessenen Umgebungsbereich, deren Abstand von dem Fahrzeug geringer als der ermittelte Hindernisabstand ist, werden verringert. Der Belegungswert einer Zelle ist somit ein Maß für die Wahrscheinlichkeit, dass sich in dem mit der Zelle korrespondierenden Raumbereich ein Hindernis befindet.
-
Aus der Druckschrift
US 5,006,988 ist ein System zum Führen eines autonomen oder halbautonomen Fahrzeugs durch ein Arbeitsgebiet mit Hindernissen bekannt, denen auszuweichen ist. Einzelnen Bereichen des Arbeitsgebietes sind Zellen einer Karte zugeordnet. Die Zellen umfassen jeweils einen Wert, der eine Wahrscheinlichkeit angibt, dass sich in dem entsprechenden Bereich ein Hindernis befindet. Die einzelnen Zellenwerte werden verwendet, Abstoßungsvektoren zu berechnen, die von der entsprechenden Wahrscheinlichkeit für ein Hindernis abhängig sind. Die Summe der Abstoßungsvektoren und eines Anziehungsvektors, der durch ein Ziel beeinflusst ist, ergibt einen resultierenden Vektor, der eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs festlegt.
-
Aus der
US 6,163,252A ist eine Vorrichtung zum Erfassen von Hindernissen für den Einsatz in Fahrzeugen bekannt, welche, in der Lage ist, Hindernisse in der Umgebung kostengünstig zu erfassen. Die Vorrichtung umfasst eine Signalverarbeitungseinrichtung zum Erfassen von Hindernissen auf Basis von Empfangssignafen, die von einer Vielzahl von Sensoren geliefert werden. Die Signalverarbeitungseinrichtung umfasst eine Erfassungsbereichsfestlegungsvorrichtung, die einen Bereich um das Fahrzeug in eine Vielzahl von Nachweisbereichen unterteilt Eine Anwesenheitswahrschelnlichkeitseinrichtung ist vorgesehen, um für die einzelnen Erfassungsbereiche eine Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein eines Hindernisses zu ermitteln. Ferner ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilungseinrichtung vorgesehen, um für die Bereiche Anwesenheitswahrscheinlichkeitsverteilungen zu ermitteln und eine Hinderniserkennungseinrichtung vorgesehen ist, die basierend auf den Anwesenheitswahrscheinlichkeitsverteilungen in den einzelnen Erfassungsbereichen das Vorhandensein von Objekten in diesen Bereichen erkennt. Hierzu wird die Anwesenheit eines Hindernisses für einen Bereich angenommen, wenn die Werte der Anwesenheitswahrscheinlichkeitsverteilung in einem Erfassungsbereich größer als ein vorbestimmter Schwellenwert für die Wahrscheinlichkeitsverteilung ist.
-
Die
DE 10 2004 007 553 A1 beschreibt eine Erfassungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Erfassung eines Hindernisses in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs mit wenigstens einer ersten Umgebungssensoreinheit. Dort ist vorgeschlagen, eine erste Recheneinheit zur Generierung einer ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung für das Vorhandensein des Hindernisses in dem mit der ersten Umgebungssensoreinrichtung erfässten Umgebungsbereich vorzusehen, wobei der Umgebungsbereich in eine vorgegebene Anzahl von Feldern aufgeteilt wird und für jedes vorgegebene Feld ein Wahrscheinlichkeitsverteilungswert als Maß für das Vorhandensein des Hindernisses in dem jeweiligen Feld bestimmt wird.
-
Aus der
DE 43 02 527 A1 ist eine an einem Kraftfahrzeug angeordnete Vorrichtung zum Nachweisen eines Hindernisses bekannt, welche eine Bereichsbestimmungssektion zum Festlegen eines vor einem in Fahrt befindlichen Kraftfahrzeug sich erstreckenden Nachweisbereichs; Für das Nachweisen eines Hindernisses sind eine Aüfteilungssektion zum Aufteilen des Bereichs in eine Mehrzahl von engen Teilzonen, eine Nachweissektion für den Nachweis eines Hindernisses in jeder der engen Teilzonen, eine Rückschlusssektion zum Ableiten eines Fahrweges des Fahrzeugs in dem Hindernisnachweisbereich und eine Entscheidungssektion zum Beurteilen eines Gefährdungsgrades eines Hindernisses in dem Nachweisbereich vorgesehen. Das Hindernis kann zutreffend nachgewiesen werden, sodass das Kraftfahrzeug darauf abgestellte und geeignete Maßnahmen zum Vorbeifahren an dem Hindernis treffen kann.
-
Aus der
DE 10 2004 047 121 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben verstellbarer Sensoren zur Hinderniserkennung durch ein Kraftfahrzeug bekannt, wobei mit den Sensoren durch eine Verdrehung jeweils eine Ebene detektierbar ist, wobei durch die Verstellung der Sensoren mehrere Ebenen nacheinander detektierbar sind, wobei die Sensoren durch eine Drehbewegung verstellt werden, wobei unter bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs durch eine Verstellung der Sensoren jeweils mehrere Ebenen detektiert werden und wobei aus den so gewonnenen Daten ein 3D-Bild der Umgebung ermittelt wird.
-
Aus der
DE 198 45 567 A1 ist schließlich ein Verfahren zur Visualisierung eines Rückraumes bei einem Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem ein Blick nach hinten mittels einer Kamera vorgenommen und in dem Fahrgastraum bildhaft dargestellt wird. Um in diesem Verfahren beim Rückwärtsfahren auch Hindernisse zu erkennen, die zwar nicht unmittelbar amFahrzeug sind, aber möglicherweise im Fahrweg desselben erwartet werden müssen, ist dort vorgeschlagen, dass in der bildhaften Darstellung überlagert mittels Hilfslinien und Hilfszeichen ein prädiktiver Fahrweg in Abhängigkeit des ermittelten aktuellen Lenkwinkels angezeigt bzw. markiert wird.
-
Aus der Druckschrift
DE 103 10 214 A1 ist ein Verfahren zum Erfassen von Umgebungsinformationen und ein Verfahren zum Bestimmen der Lage einer Parklücke bekannt. Das Verfahren verwendet pulsierende Signale bestimmter Frequenz, die ausgesandt werden. Die von einem Gegenstand reflektierten Signale werden in einem Empfänger empfangen. In einer Steuereinheit wird aufgrund der Laufzeit der reflektierten Signale der Abstand des Gegenstands zum Sensor ermittelt. Aufgrund der Überlagerung einer Vielzahl von Messungen wird ein Diagramm erstellt, das einer Überlagerung der Vielzahl von Messungen entspricht und aufgrund dessen auf die Position der die Strahlen reflektierenden Gegenstände bezüglich der Position des Sensors geschlossen wird. Gemäß der Erfindung bilden eine Quelle und ein Empfänger einen Sensor. Dabei führt der wenigstens eine Sensor bezüglich eines Beobachtungsbereichs eine Bewegung bekannter Geschwindigkeiten aus. Hierbei wird die Frequenz des reflektierten Signals erfasst. Aus der Frequenzverschiebung zwischen der ausgesandten und den empfangenen reflektierten Signalen wird ein Richtungswinkel für den reflektierenden Gegenstand bezüglich der Bewegungsrichtung des Sensors ermittelt. Aus Abstand und Richtung des reflektierten Gegenstandes wird dann auf dessen Position geschlossen.
-
Die bekannten Systeme sind in der Lage, zumindest rudimentär das Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen. Mit einer steigenden Anforderung an eine Ausdehnung des zu überwachenden Bereichs, insbesondere um Informationen für Fahrassistenzsysteme zu liefern, die bei hohen Fahrgeschwindigkeiten verwendet werden, beispielsweise adaptiven Geschwindigkeitsregelanlagen und/oder Spurwechselassistenten usw., ist es häufig nicht möglich, die gesamte Umgebung des Fahrzeugs vollständig mit einer beliebig hohen Auflösung zu erfassen. Insbesondere stellt sich das Problem, dass die zur Messung verwendeten Sensoren häufig entweder nur einen bestimmten Ausschnitt der Fahrzeugumgebung erfassen können bzw. so angesteuert werden müssen, dass sie nur einen bestimmten Ausschnitt erfassen oder andere Sensoren nicht zeitgleich mit dem einen Sensor verwendet werden können, da die zur Messung verwendeten Signale miteinander interferieren können. Dies ist beispielsweise bei vielen Ultraschallsensoren der Fall, die jeweils im gleichen Frequenzbereich arbeiten bzw. die Frequenzinformation nicht zur Diskriminierung von Signalen anderer Sensoreinheiten verwenden können. Dies wäre zwar grundsätzlich möglich, würde jedoch die Kosten für die einzelnen Sensoren drastisch erhöhen. Daher ist es bei vielen Kraftfahrzeugen üblich, dass diese über mehrere an verschiedenen Stellen des Kraftfahrzeugs angeordnete Ultraschallsensoren verfügen, die jedoch nicht zeitgleich betrieben werden können, da hierdurch uneindeutige oder unplausible Messergebnisse zu befürchten wären.
-
Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, die Umfelderfassung eines Kraftfahrzeugs so zu optimieren, dass eine für die entsprechende Fahrassistenzfunktion, für die die Umfelddaten erfasst werden, eine optimale und verbesserte Umfelderfassung ausgeführt werden kann.
-
Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Umfelderfassungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Umfelderfassungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Hierfür ist bei einer eingangs genannten Vorrichtung vorgesehen, dass das Umfelderfassungssystem eine Auswahleinheit umfasst, die einen ausgewählten Raumbereich des Umfelds ermitteln kann, über den bevorzugt Informationen benötigt werden, und eine Steuereinheit vorgesehen ist, die in der Lage ist, die Sensorik so anzusteuern, dass mittels der Sensorik mindestens ein Messsignal ermittelbar ist, das eine Information über den ausgewählten Raumbereich umfasst. Es wird somit ein ausgewählter Raumbereich des Umfelds ausgewählt, über den bevorzugt Informationen benötigt werden, und mittels einer Steuereinheit die Sensorik so angesteuert, dass mittels der Sensorik mindestens ein Messsignal ermittelt wird, das eine Information über den ausgewählten Raumbereich umfasst. Es wird somit eine an die jeweiligen Informationsbedürfnisse angepasste Informationserfassung durchgeführt. Hierdurch kann erreicht werden, dass auch bei beschränkt zur Verfügung stehenden Messressourcen, die durch eine Begrenzung des Erfassungsbereichs eines ausrichtbaren Sensors, eine Ressourcenknappheit aufgrund von Interferenz bei der Messung von mehreren Sensoren oder eine Begrenzung bei den Auswertemöglichkeiten von erfassten Messinformationen, beispielsweise bei der Auswertung von aufeinander folgend aufgenommenen Kamerabildern und/oder Stereokamerabildern, hervorgerufen sein kann, Informationen über den Raumbereich erfasst werden, über den ein entsprechendes Fahrassistenzsystem Informationen benötigt. Hierdurch wird insgesamt die Sicherheit des Fahrzeugs erhöht, da sichergestellt wird, dass für die Fahrassistenzfunktionen jeweils die benötigten Informationen bevorzugt zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch werden für die Bereiche, über die ein Fahrassistenzsystem bevorzugt Informationen benötigt, sichergestellt, dass diese auch tatsächlich zur Verfügung stehen. Nachrangig benötigte Informationen werden so auch nachrangig erfasst. Hierdurch ist eine genauere und präzisere Aussage über Hindernisse und Freiflächen in den Raumbereichen möglich, über die Fahrassistenzsysteme Informationen benötigen, um ihrerseits Funktionen mit einer hohen Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Präzision bereitzustellen. Ebenso kann eine Fehleranfälligkeit reduziert werden, die daher rührt, dass über einen bestimmten Raumbereich nicht ausreichend gute Informationen zur Verfügung stehen, um eine zuverlässige Aussage über das Vorliegen eines Hindernisses treffen zu können. Insbesondere sicherheitsrelevante Funktionen, wie beispielsweise eine adaptive Geschwindigkeitsregelung, kann nur verwendet werden, wenn ausrechende Informationen über das Umfeld bekannt sind. Ansonsten stellt die Assistenzfunktion ihren Dienst ein.
-
Da insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten der Raumbereich, über den Informationen benötigt werden, stark ansteigt und bei hohen Geschwindigkeiten somit in größeren Entfernungen des Kraftfahrzeugs Informationen benötigt werden, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass eine Prädiktionseinheit zum Voraussagen eines Fahrschlauchs vorgesehen ist und der ausgewählte Raumbereich in Abhängigkeit von dem vorausgesagten Fahrschlauch auswählbar ist. Die Auswahleinheit ist somit mit der Prädiktionseinheit in der Weise gekoppelt, dass es den vorausgesagten Fahrschlauch berücksichtigen kann, um festzustellen, über welchen Bereich bevorzugt Informationen über Hindernisse und Freiflächen benötigt werden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass bei einer Ressourcenknappheit zunächst die Flächen im Fahrschlauch hinsichtlich einer Präsenz von Objekten überwacht wird und nicht ein Umgebungsbereich, der beispielsweise lediglich für ein Einparken benötigt wird, welches jedoch bei einer Bewegung des Fahrzeugs mit einer hohen Geschwindigkeit an den im unmittelbaren Umfeld des Fahrzeugs liegenden Bereich eher unwahrscheinlich ist. Somit werden Informationen für ein Fahrassistenzsystem, welches nur mit einer geringen Wahrscheinlichkeit ausgeführt werden wird bzw. dessen Funktionen nur mit einer nachrangigen Wahrscheinlichkeit ausgeführt werden, auch nachrangig erfasst. Beispielsweise ist es bei einer schnellen Autobahnfahrt nicht notwendig, die seitlich der Fahrspur befindlichen Gegenstände mit einer hohen Auflösung zu erfassen, um hierdurch mögliche Parklücken zu erfassen.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Sensorik mindestens einen über ein Aktorelement ausrichtbaren Sensor umfasst, der mittels der Steuereinheit so ausrichtbar ist, dass ein mittels des Sensors erfasstes Messsignal Informationen über den ausgewählten Bereich liefert. Eine solche Ausführungsform umfasst somit mindestens einen Sensor, dessen Messbereich relativ zu dem Fahrzeug über das Aktorelement einstellbar ist. Bei dem Aktorelement kann es sich um einen mechanischen Aktor handeln, der einen Messsensor bzw. einen Teil des Messsensors ausrichtet. Ebenso ist es möglich, dass es sich bei dem Aktorelement um ein aktives optisches und/oder elektromagnetisches und/oder akustisches Element handelt, das entsprechend ein optisches Signal, ein elektromagnetisches Signal im weiteren Sinne und/oder ein akustisches Signal hinsichtlich einer Aussenderichtung und/oder einer Empfangsrichtung selektiv beeinflusst. Bei einem optisch wirkenden Sensor, beispielsweise einen im Infrarotbereich, im sichtbaren Bereich und/oder im ultravioletten Bereich emittierenden Laser, kann beispielsweise über einen ansteuerbaren Spiegel eine Abtastrichtung vorgegeben und eingestellt werden. Ebenso sind andere optische Elemente bekannt, die eine Aussende- und/oder Empfangsrichtung der Sensorik einstellbar machen. Ebensolche Elemente sind auch für akustische Sensoren und/oder für elektromagnetische, beispielsweise im Radarbereich arbeitende, Sensoren bekannt. Beispielsweise können zueinander beabstandet angeordnete Empfänger gemeinschaftlich so betrieben werden, dass sie reflektierte Signale aus einer vorbestimmten Richtung bevorzugt empfangen. Durch eine solche Ansteuerung kann eine gezielte Datenerfassung über den ausgewählten Bereich einfach realisiert werden.
-
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung erwiesen, bei der die Umfeldkarte in einen Speicher abspeicherbar und aus diesem abrufbar ist, wobei die Umfeldkarte Informationen über einen Raumbereich umfasst, der eine größere Ausdehnung als der mittels der Sensorik erfassbare Raumbereich aufweist. Hierdurch wird es möglich, für Fahrassistenzsysteme Umfeldinformationen über Raumbereiche zu nutzen, die aktuell nicht unmittelbar von der Sensorik des Fahrzeugs erfassbar sind.
-
Ist den einzelnen Zellen in der Umfeldkarte eine absolute Position zuordenbar, so können diese erfassten Informationen auch zu einem späteren Zeitpunkt, an dem der gleiche Raumbereich erneut in das Umfeld des Fahrzeugs gerät, verwendet werden. Daher ist bevorzugt vorgesehen, dass der Umfeldkarte Daten zugefügt sind, über die eine absolute Position der den Zellen in der Umfeldkarte zugeordneten Raumbereiche in einem Weltkoordinatensystem bestimmbar ist.
-
Um sich auf Umfeldinformationen verlassen zu können, die bereits zu einem früheren Zeitpunkt erfasst worden sind, ist es vorteilhaft, wenn die Umfeldkarte so ausgestaltet ist, dass den Zellen mindestens ein Konfidenzwert zugeordnet ist, der ein Maß dafür angibt, dass der der Zelle zugeordnete, eine Anwesenheit eines Objekts in dem korrespondierenden Raumbereich angebende Wahrscheinlichkeitswert korrekt ist. So können beispielsweise Zellen, die in einem größeren zeitlichen Abstand mehrmals und/oder beispielsweise mit unterschiedlichen Sensoren als von einem Objekt belegt erkannt worden sind, mit einem hohen Konfidenzwert versehen werden. So können beispielsweise Informationen in einem häufig angefahrenen Umfeld, beispielsweise in einem Wohnumfeld eines Kraftfahrzeugnutzers, welche die stationären Objekte kennzeichnen, jeweils beim Anfahren eines Parkplatzes in dem Wohnumfeld verwendet werden. Beispielsweise kann ein zusammenhängendes Objekt, beispielsweise eine Mauer, deren zugeordnete Zellen in der Umfeldkarte einen hohen Wahrscheinlichkeitswert und einen hohen Konfidenzwert aufweisen, da sie bei jedem Anfahren des Wohnumfeldes als belegt erkannt werden, als zuverlässige Informationen verwendet werden. Ebenso.ist es möglich, um auch auf Änderungen im Wohnumfeld eingehen zu können, zusätzlich einen oder mehrere ausgewählte Messsignale zu erfassen, die Informationen über einzelne oder mehrere Zellen eines solchen Objekts erfassen. Wird für einzelne oder mehrere dieser Zellen erneut eine hohe Belegungswahrscheinlichkeit mit einem Objekt festgestellt, so kann darauf zurückgeschlossen werden, dass auch die den übrigen Zellen zugeordneten Raumbereiche nach wie vor belegt sind und beispielsweise die Mauer nicht abgerissen ist bzw. Zellen, die mit einem Raumbereich korrespondieren, in dem ein Baum wächst, ein solcher nicht gefällt worden ist. Hierdurch wird erreicht, dass die zur Verfügung stehenden Messressourcen sinnvoll auf die Bereiche in dem bereits zuvor einmal erfassten Umfeld verwendet werden können, in dem regelmäßig Änderungen auftreten. Dieser Teil des Umfelds kann somit mit einer höheren Auflösung oder mit einer höheren Redundanz untersucht werden, um die Konfidenz für die ermittelten Wahrscheinlichkeitswerte zu steigern. Durch eine Verbesserung der Auflösung in diesen ausgewählten Bereichen wird beispielsweise ein Fahrassistenzsystem hinsichtlich seiner Fähigkeiten gesteigert. Ein Einpärkassistenzsystem kann beispielsweise zum Einparken und aktiven Unterstützen des Einparkens auch bei kleineren Parklücken verwendet werden. Können die Abmessungen der Parklücke bzw. eines Freiraums in der Umgebung des Fahrzeugs nur ungenau bestimmt werden, so sind von diesen ungenau bestimmten, die Parklücke begrenzenden Objekten größere Sicherheitsabstände einzuhalten als von einer Parklücke umrandenden und deren Abmessungen mit einer höheren Auflösung, Präzision und Konfidenz vermessen sind. Somit wird es beispielsweise möglich, ein aktives Fahrassistenzsystem auch für kleine Parklücken zu verwenden, die mit demselben Fahrassistenzsystem nicht für einen automatischen Einparkvorgang verwendet werden können, wenn die Konturen der die Parklücke begrenzenden Objekte nur mit einer groben Auflösung bestimmt werden konnten.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Steuern der Sensorik ein Auswählen eines von mehreren Sensoren umfasst. Ein Umfeld von Fahrzeugen, die beispielsweise mehrere um eine äußere Kontur des Kraftfahrzeugs verteilte Messsensoren gleichen Typs aufweisen, deren Messungen einander stören, kann so planmäßig sinnvoll an den Informationserfordernissen Orientiert erfolgen.
-
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung erwiesen, die eine Warneinheit umfasst, welche ein Warn- und/oder Steuersignal erzeugt, wenn eine Annäherung des Fahrzeugs oder eines Fahrzeugteils an einen Raumbereich, dessen korrespondierende Zelle der Umfeldkarte einen Wahrscheinlichkeitswert für eine Anwesenheit eines Objekts oberhalb eines Schwellenwertes aufweist, ermittelt ist und/oder eine solche Annäherung an einen solchen Raumbereich möglich ist. Hierdurch wird es möglich, beispielsweise ermittelte Prädiktionswerte bereits in dem Umfelderfassungssystem soweit vorauszuwerten, dass eine Warnung für den Fahrzeugführer und/oder Steuersignale für einzelne Fahrzeugsysteme bereitgestellt werden, um eine Kollision mit einem Objekt im Umfeld zu vermeiden.
-
Beispielsweise kann ein Öffnen von Türen und/oder Abdeckungen durch ein solches Steuersignal eingeschränkt und/oder unterbunden werden. Dies ist beispielsweise bei einem automatischen Cabrioletverdeck von Vorteil, dessen Stauraumabdeckung beim Öffnen über eine Kontur des Fahrzeugs im geschlossenen Zustand herausragt. Ebenso kann bei einer drohenden Kollision ein An- oder Einklappen eines Außenspiegels vorgesehen sein.
-
Allgemein bietet der Aufbau einer Umfeldkarte den Vorteil, dass Umfeldsensoren eingespart werden können. Beispielsweise können Sensoren, die das Umfeld seitlich des Fahrzeugs erfassen können, eingespart werden, wenn diese Bereiche vor oder bei einer Vorbeifahrt von Sensoren erfasst werden, die das. seitlich vorausliegende Umfeld erfassen. So kann vor einer Kollision mit einer Seite des Kraftfahrzeugs beim Abbiegen oder vor einem Öffnen einer Seitentür gewarnt werden, wenn sich seitlich des Fahrzeugs ein Hindernis befindet, auf dessen Existenz die Umfeldkarte hindeutet. Um insbesondere Unfälle beim Abbiegen vermeiden zu können, können auch Informationen über einen Anhänger mit einbezogen werden. Diese Informationen können in die Prädiktion des Fahrschlauchs mit einbezogen werden und so einen Einfluss auf die Auswahl der Auswahleinheit für die zu untersuchenden Raumbereiche haben. Die von der Warneinheit erzeugten Signale bei einer erkannten oder drohenden Annäherung an ein Hindernis können verwendet werden, um einen Lenkeingriff oder einen Bremseingriff vorzuschlagen oder zu bewirken und hierdurch eine Kollision beim Abbiegen vermeiden.
-
Die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen dieselben Vorteile wie die entsprechenden Merkmale des erfindungsgemäßen Umfelderfassungssystems auf.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Ermittlung einer Umfeldkarte;
- 2 eine schematische Darstellung einer einem Sensor zugeordneten Wahrscheinlichkeitsverteilung;
- 3 eine weitere schematische Darstellung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung, die einem weiteren, gerichteten Sensor zugeordnet ist; und
- 4 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Umfelderfassungssystem.
-
In 1 ist ein Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 1 mittels einer Kontur 2 in seinem Umfeld 3 dargestellt. Das Umfeld 3 ist in einzelne quadratische Raumbereiche 4 unterteilt. Den einzelnen Raumbereichen 4 ist jeweils eine Zelle einer Umfeldkarte zugeordnet (nicht dargestellt). In dem Umfeld 3 des Kraftfahrzeugs 1 befindet sich ein Objekt 5. Um im dem Umfeld jene Raumbereiche 4 zu ermitteln, die Freiflächen darstellen, und jene Raumbereiche 4 zu ermitteln, in denen sich ein Hindernis, beispielsweise das Objekt 5, befindet, wird das Umfeld 2 vermessen. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst hierfür eine Sensorik, die einen oder mehrere Sensoren umfassen kann. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Kraftfahrzeug 1 einen Sensor 6. Dieser Sensor 6 sendet in einen Raumsektor ein ungerichtetes Schallsignal aus. Ein Teil der Schallsignale wird an dem Objekt 5 reflektiert und gelangt so zurück zu dem Sensor 6. Die Zeit, die zwischen dem Aussenden des Signals und dem Empfangen des reflektierten Signals vergeht, ist ein Maß für eine Entfernung des Sensors 6 von dem Objekt 5.
-
Dem Sensor 6 ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung zugeordnet, die in 2 schematisch dargestellt ist. Eine X-Achse der grafischen Darstellung in 2 ist parallel zu einem Abschnitt 9 der Kontur des Kraftfahrzeugs 1 ausgerichtet. Hierzu senkrecht in den Raum erstreckt sich eine Y-Achse 10. Eine Z-Achse 11 gibt Wahrscheinlichkeitswerte an. Der Sensor 6 ist in einem Ursprung an der Position X, Y = 0, 0 angeordnet.
-
Die genaue Ausgestaltung der Wahrscheinlichkeitsverteilung 7 ist jeweils von der gemessenen Laufzeit (und dem Sensor) abhängig. Dies bedeutet, dass einem jeden Sensor 6 in Abhängigkeit von der gemessenen Laufzeit eine vorgegebene Wahrscheinlichkeitsverteilung zugeordnet ist. Diese wird bezüglich der XY-Ebene ebenfalls in beispielsweise quadratische Unterabschnitte 12 unterteilt. Den Unterabschnitten in einem Gebiet 15, die einen Abstand von dem Ursprung 13 aufweisen, der etwa der ermittelten Entfernung r 14 entspricht, ist in der Wahrscheinlichkeitsverteilung 7 jeweils ein Wahrscheinlichkeitswert größer ½ zugeordnet. Den Unterabschnitten in einem andern Gebiet 16, dessen Unterabschnitte einen Abstand von dem Ursprung 13 aufweisen, der kleiner als die ermittelte Entfernung r 14 ist, ist ein Wahrscheinlichkeitswert kleiner ½ zugeordnet. Jenen Unterabschnitten in einem weiteren Gebiet 17, die jeweils einen größeren Abstand von dem Ursprung 13 als die ermittelte Entfernung r 14 aufweisen, ist jeweils ein Wahrscheinlichkeitswert von ½ zugeordnet.
-
Beim Aufstellen der Umfeldkarte werden die Wahrscheinlichkeitswerte der einzelnen Zellen, die ursprünglich einen vorgegebenen Wert, beispielsweise 0,5, aufweisen, inkrementiert oder dekrementiert bzw. unverändert gelassen, wenn der entsprechend mit der Zelle korrespondierende Unterabschnitt 12 der Wahrscheinlichkeitsverteilung 7 einen Wahrscheinlichkeitswert größer als 0,5 oder kleiner 0,5 bzw. 0,5 aufweist. Die hierbei gewählten absoluten Wahrscheinlichkeitswerte können jeweils beliebig festgelegt werden. Entscheidend ist, dass für einen Teil der Zellen der Wahrscheinlichkeitswert inkrementiert wird und für einen anderen Teil der Zellen der Wahrscheinlichkeitswert dekrementiert wird, sofern bei der zugehörigen Laufzeitmessung eine endliche Laufzeit ermittelt wurde, die auf ein Objekt in dem Erfassungsbereich des Sensors hinweist. Das Inkrementieren und Dekrementieren kann durch eine einfache Addition oder Subtraktion erfolgen. Vorzugsweise werden jedoch komplizierte Fusionierungsverfähren für die aus der Messung ermittelte Wahrscheinlichkeitsverteilung und die durch die Wahrscheinlichkeitswerte in der Umfeldkarte repräsentierte Hinderniswahrscheinlichkeitsverteilung gewählt. Hierbei ist auch zu berücksichtigen, dass in der Regel die Unterabschnitte der Wahrscheinlichkeitsverteilung 7 räumlich nicht deckungsgleich mit den Zellen der Umfeldkarte sein werden. Die Festlegung für die Unterabschnitte 12 der Wahrscheinlichkeitsverteilung 7 ist hier gewählt worden, um das Vorgehen allgemein zu beschreiben. Offensichtlich ist es auch möglich, die durch die Umfeldkarte vorgegebene Zellenstrukturierung zu verwenden, um die Wahrscheinlichkeitsverteilung 7 zu unterteilen. Dem Fachmann sind hier verschiedene Wahrscheinlichkeitstheoretische Verfahren zum Fusionieren der durch das Messsignal festgelegten Wahrscheinlichkeitsverteilung und der zellenbasierten Hinderniswahrscheinlichkeitsverteilung der Umfeldkarte bekannt. Eine Anwendung des Satzes von Bayes hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
-
In 3 ist eine weitere Wahrscheinlichkeitsverteilung für einen stark gerichteten Messsensor dargestellt. Ein solcher Messsensor liefert nur in einem sehr kleinen Raumbereich Informationen. Eine solche Wahrscheinlichkeitsverteilung korrespondiert beispielsweise mit einem im Infrarotbereich messenden Lasersensor. Nur die auf einer Laserstrahlachse liegenden Unterabschnitte der Wahrscheinlichkeitsverteilung liefern Informationen über Freiflächen und Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs. Im Gegensatz zu den meisten Ultraschallsensoren, können jedoch in der Regel Informationen über Objekte in einer größeren Entfernung von dem Kraftfahrzeug ermittelt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Koordinatensystem der Wahrscheinlichkeitsverteilung fahrzeugfest gewählt.
-
Der Lasersensor ist bezüglich der x-Achse 8 entlang des Fahrzeugs verschiebbar, d.h. über eine Aktorelement ausrichtbar. Ansonsten sind in 3 technisch gleiche Merkmale mit identischen Bezugszeichen wie in 2 versehen.
-
In 4 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 30 mit einem Umfelderfassungssystem 31 dargestellt. Das Umfelderfassungssystem 31 umfasst eine Sensorik 32, die unterschiedliche Sensoren 33-35 umfasst. Bei den Sensoren 33-35 kann es sich um unterschiedliche oder gleichartig ausgestaltete Sensoren, beispielsweise Ultraschallsensoren, Kamerasysteme, Radarsysteme und/oder laserbasierte Systeme usw. handeln. Die Sensorik 32 ist mit einer Auswerteeinheit 36 verbunden. Diese wertet Messsignale aus. Hierbei werden den einzelnen Sensoren 33-35 zugeordnete Wahrscheinlichkeitsverteilungen verwendet, um eine zelluläre Umfeldkarte zu erstellen, wie dieses oben bereits erläutert ist. Die Umfeldkarte wird vorzugsweise in einem Speicher 37 abgelegt.
-
Das Umfelderfassungssystem 31 umfasst ferner eine Auswahleinheit 38, die ausgestaltet ist, Raumbereiche 39' im Umfeld 40 auszuwählen, über die bevorzugt Umfeldinformationen benötigt werden. Die Auswahleiriheit 38 kann hierzu Informationen verwenden, die von Fahrassistenzsystemen 41 der Auswahleinheit 38 zur Verfügung gestellt werden. Hierfür ist die Auswahleinheit 38 bevorzugt über ein Fahrzeugbussystem 42 mit den Fahrassistenzsystemen 41 verknüpft. Ferner ist die Auswahleinheit 38 mit einer Prädiktionseinheit 43 verknüpft, über die ein Fahrschlauch des Kraftfahrzeugs 30 vorausgesagt wird. Die Prädiktionseinheit 43 verwendet ebenfalls über das Fahrzeugdatenbussystem 42 zur Verfügung gestellte Daten von anderen Fahrzeugsystemen 44. Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform nimmt die Auswahteinheit 38 auf die Umfeldkarte selbst Bezug, um zu überprüfen, über welche Raumbereiche 39 des Umfelds 40 nicht ausreichend Informationen vorhanden sind.
-
Eine Auswahl der Raumbereiche 39' kann wie folgt erfolgen. Für jeden Sensor 33-35 der Sensorik 32 wird bestimmt, über welche Gebiete (welche Bereiche 39) des Umfelds 40 eine Messung dieser Sensoren 33-35 Informationen liefern könnte. Hierbei können mit einem Sensor 33-35 unterschiedliche Messungen ausführbar sein, die getrennt zu betrachten sind, wenn diese unterschiedliche Raumgebiete, eine unterschiedliche Auflösung usw. betreffen. Für jede der mögliche Messungen bzw. Gebiete wird ein Wert anhand der Umfeldkarte festgestellt wie gut die Informationen über dieses Gebiet (bzw. die hiervon umfassten Bereiche 39) bereits aus führeren Messungen sind, wie wahrscheinlich eine Nutzung der Informationen durch ein Fahrassistenzsystem ist usw.. Ferner wird für jedes Gebiet der zu erwartende Informationsgewinn ermittelt. Aus dem erwarteten Informationsgewinn und dem Wert über die bereits existierenden Informationen wird eine Bewertung über einen zu erwartenden Informationsgewinn für jede mögliche Messung ermittelt. Jene Messung, die die höchste Bewertung erhält wird ausgeführt. Das heißt, der/die von dieser Messung erfasste/n Raumbereich/e 39 wird/werden der/die ausgewählte/n Raumbereich/e 39'.
-
Die so ausgewählten Raumbereiche 39' werden einer Steuereinheit 45 zur Verfügung gestellt, die wiederum die Sensorik 32 bzw. die einzelnen Sensoren 33-35 der Sensorik 32 ansteuert. Hierbei folgt das Ansteuern so, dass ein Messsignal von der Sensorik geliefert wird, dass Umfeldinformationen über den ausgewählten Raumbereich bzw. die ausgewählten Raumbereiche 39' zur Verfügung stellt. Das Ansteuern kann beispielsweise ein Auswählen eines von mehreren Sensoren 33-35 umfassen, die unterschiedliche Raumbereiche im Umfeld 40 des Kraftfahrzeug 30 erfassen können, jedoch nicht zeitgleich verwendet werden können, da sie sich in ihrer Messung behindern, beispielsweise weil sie gleiche oder ähnliche Messsignale aussenden. Das Ansteuern kann aber auch so erfolgen, dass einer der Sensoren, beispielsweise der Sensor 35, der als Lasersensor ausgebildet ist und ein Aktorelement umfasst, hinsichtlich des ausgewählten Raumbereichs ausgerichtet wird. Bei dem Aktorelement kann es sich beispielsweise um ein beliebiges steuerbares optisches Element handeln, welches in der Lage ist, die Laserstrahlung in ihrer Richtung zu beeinflussen. Bei Sensorsystemen, die nach anderen Prinzipien arbeiten, kann das Aktorelement entsprechend anders ausgebildet sein. Bei einem Lasersystem kann das Aktorelement auch als mechanisches Element ausgebildet sein, welches den gesamten Lasersensor ausrichtet. Um eine Verwendbarkeit der erfassten Umfeldinformationen auch zu einem späteren Zeitpunkt zu ermöglichen, ist bei der dargestellten Ausführungsform eine Positionsermittlungseinheit 47 vorgesehen, die beispielsweise als Satellitennavigationssystem ausgebildet ist. Ebenso ist es möglich, dass lediglich die Informationen eines Satellitennavigationssystems, das ansonsten getrennt von dem Umfelderfassungssystem 31 ausgebildet ist, verwendet werden. Diese Informationen werden der Umfeldkarte so zugefügt, dass den einzelnen Zellen der Umfeldkarte eine absolute Position in einem Weltkoordinatensystem bzw. einem raumfesten Koordinatensystem zuordenbar ist. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit 38 beim Fusionieren der Wahrscheinlichkeitswerte der Messsignale in die in der Umfeldkarte abgebildete Hinderniswahrscheinlichkeit Informationen integriert, die eine Ermittlung eines Konfidenzwertes, d.h. einer Zuverlässigkeit, für die einzelnen Wahrscheinlichkeitswerte in den einzelnen Zellen ermöglicht. Beispielsweise können ein oder mehrere Zeitinformationen den einzelnen Zellen zugeordnet sein, die einen Inkrement- oder Dekrementzeitpunkt des Wahrscheinlichkeitswertes der Zelle anzeigen. Ebenso ist es möglich, für die Zellen Zähler vorzusehen, der eine Häufigkeit des Inkrementierens und Dekrementierens anzeigen. Eine große Differenz hinsichtlich der Anzahl der Inkrementierungen gegenüber den Dekrementierungen oder umgekehrt ist ein Maß für eine hohe Konfidenz des entsprechenden Wahrscheinlichkeitswertes. Hierbei sind viele unterschiedliche Ausgestaltungen möglich, um den einzelnen Wahrscheinlichkeitswerten in der Umfeldkarte einen Konfidenzwert zuzuordnen. Die Konfidenzwerte können von der Auswerteeinheit 38 verwendet werden, um beim Auswählen der Raumbereiche berücksichtigt zu werden.
-
Eine Warneinheit 48 ist vorgesehen, Informationen der Umfeldkarte und über das Kraftfahrzeug auszuwerten. Die Warneinheit 48 erzeugt ein Warn- und/oder Steuersignal, wenn eine Annährung zumindest eines Teils der Kraftfahrzeugs oder eines hiermit verbundenen Gegenstands, beispielsweise eines Anhängers, an ein Hindernis festgestellt wird oder möglich ist. Eine mögliche Annäherung liegt beispielsweise vor, wenn dass Kraftfahrzeug dicht neben einem Hindernis zum Stillstand kommt und beim Öffnen einer Tür eine Kollision mit dem Hindernis auftreten könnte. In einem solchen Fall kann über das Warnsignal eine Warnung erzeugt werden oder über ein Steuersignal eine Öffnen der Tür unterbunden werden. Ebenso ist es möglich, nur einen Öffnungsbereich (Schwenkbereich) der Tür einzugrenzen, um eine Kollision zu unterbinden.
-
Die in dem Speicher 37 in Form einer Umfeldkarte abgelegten Informationen über das Umfeld 40 werden den Fahrassistenzsystemen 41 und oder anderen Fahrzeugssystemen 44 zugänglich gemacht.
-
Die einzelnen beschriebenen Einheiten, insbesondere die Auswerteeinheit, die Auswahleinheit, die Prädiktionseinheit, die Warneinheit und die Steuereinheit können sowohl in Hardware als auch in Software ganz oder teilweise ausgeführt sein. Diese ausgeführten Einheiten können insbesondere in einem gemeinsamen Steuergerät mit einer zentralen Recheneinheit ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, die einzelnen Einheiten in einem vernetzten System in unterschiedlichen Steuergeräten des Kraftfahrzeugs zu implementieren.
-
Die beschriebene Ausführungsform beschreibt lediglich ein Beispiel einer Ausführungsform eines bevorzugten Umfelderfassungssystems.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Kontur
- 3
- Umfeld
- 4
- Raumbereich
- 5
- Objekt
- 6
- Sensor
- 7
- Wahrscheinlichkeitsverteilung
- 8
- X-Achse
- 9
- Abschnitt der Kontur des Kraftfahrzeugs
- 10
- Y-Achse
- 11
- Z-Achse
- 12
- Unterabschnitte
- 13
- Ursprung
- 14
- Entfernung r
- 15
- Gebiet
- 16
- anderes Gebiet
- 17
- weiteres Gebiet
- 30
- Kraftfahrzeug
- 31
- Umfelderfassungssystem
- 32
- Sensorik
- 33-35
- Sensoren
- 36
- Auswerteeinheit
- 37
- Speicher
- 38
- Auswahleinheit
- 39
- Raumbereiche
- 39'
- ausgewählte Raumbereiche
- 40
- Umfeld
- 41
- Fahrassistenzsysteme
- 42
- Fahrzeugbus
- 43
- Prädiktionseinheit
- 44
- Fahrzeugsysteme
- 45
- Steuereinheit
- 46
- Aktorelement
- 47
- Positionsermittlungseinheit
- 48
- Warneinheit
