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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung
einer geeigneten Parklücke nach dem Oberbegriff der Patentansprüche
1 und 5.
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Allgemein
sind zur Unterstützung des Fahrers eines Fahrzeuges bei
einer Parkplatzsuche automatische Parklückenvermessungssysteme
bekannt, die die Länge und die Tiefe einer möglichen Parklücke
bestimmen. Dem Fahrer wird angezeigt, ob sein Fahrzeug in die Parklücke
passt. Diese Funktion ist sowohl für die rechte als auch
für die linke Straßenseite denkbar. Eine Verwendung
der Funktion ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn der Fahrer tatsächlich
sein Fahrzeug abstellen will. Daher muss die Parklückenvermessung üblicherweise
von einem Benutzer manuell aktiviert werden. Zusätzlich
ist eine Seitenauswahl zu treffen. Bekannt ist, hierbei die Blinkerbetätigung
des Fahrzeugführers auszuwerten. Ein zusätzlicher
Schalter zur Seitenauswahl wäre möglich, aber
zu aufwendig.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren eingangs genannter Art
hinsichtlich der automatischen Seitenauswahl unter Einsparung von
Sensoren weiterzubilden, indem insbesondere eine bessere Erkennung
stehender und fahrender Objekte in den Nachbarspuren des eigenen
Fahrzeuges ermöglicht werden soll.
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Diese
Aufgabe wird verfahrensmäßig durch den Gegenstand
des Patentanspruchs 1 und vorrichtungsmäßig durch
den Gegenstand des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen
Patentansprüche.
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Der
Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
Bereits
bekannte Ultraschallsensoren können nur die Entfernung
quer zur Fahrtrichtung (y-Achse des Fahrzeugs) zu Objekten in der
Messrichtung liefern, beispielsweise den Randstein als seitliche
Fahrbahnbegrenzung und die vordere Grenzkante eines parkenden Fahrzeuges
bzw. die Längskontur des Fahrzeuges in der Parallelspur.
Die kostenoptimale Lösung ist heute ein bezüglich
Messbereichgröße und Signaldynamik verbesserter
PDC-Sensor.
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Beispielsweise
werden unterhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle beidseitig
Parklücken gesucht; d. h. die Sensoren werden automatisch
eingeschaltet. Erkannte geeignete Parklücken als zeitlich
zurückliegende Ergebnisse werden dem Fahrer nur dann angezeigt,
nachdem er den Parkassistenten über ein hierfür
vorgesehenes Bedienelement auch aktiviert hat. Alternativ können
auch nach manueller Aktivierung des Parkassistenten durch den Fahrer
beidseitig Lücken gesucht werden. Nach der Erkennung einer
ausreichend großen Parklücke wird der Fahrer darauf
aufmerksam gemacht. Die Richtung der erkannten Lücke (links
oder rechts) kann angezeigt werden. Grundsätzlich kann
also auch in Einbahnstraßen eine Suche auf beiden Seiten
möglich sein. Nach der Meldung ”Lücke
erkannt” und Bestätigung des Fahrers, z. B. durch
Anhalten und Einlegen des Rückwärtsganges oder
durch manuelles Bestätigen über das hierfür
vorgesehene Bedienelement, parkt das Auto in der Längsparklücke
in bekannter Weise, wobei die Verantwortung für die Längsführung
beim Fahrer bleibt, automatisch ein.
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Bei
Vorbeifahrt an einer Parklücke liefert der Sensor, dessen
Messrichtung quer zur Längsachse des Fahrzeugs und dessen
Fahrtrichtung ausgerichtet ist, im Idealfall eine rechteckförmige
Kontur; z. B. Abstand 0,5 m zu einem parkenden Fahrzeug, dann Abstand
2,5 m zum Randstein, dann wieder 0,5 m zu einem zweiten Fahrzeug
vorne. Die Längsinformation kommt aus den Raddrehzahlgebern.
Diese x/y-Kontur (angenähert eine rechteckige Fläche
in angenähert paralleler Ausrichtung längs zur
Fahrbahn) wird als Parklücke interpretiert und dafür
wird nach Erreichen einer definierten Ausgangsposition bei Fahrzeugstillstand
die Trajektorie zum Beparken berechnet.
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Im
Stadtverkehr in mehrspurigen Straßen ist es möglich,
dass beispielsweise rechts reale Lücken vorhanden sind,
links aber zähflüssiger paralleler Verkehr herrscht.
Hier besteht die Gefahr, dass sich bei ungünstigen Konstellationen
aus Fahrzeuglängen und Relativgeschwindigkeit im Signal
des linken Sensors eine Parklücke ergibt, die real nicht
da ist. Der Ultraschallsensor (mit Messrichtung parallel zur y-Achse)
kann grundsätzlich prinzipbedingt eine Bewegung der Objekte
in Fahrbahnlängsrichtung (also Verkehr in oder entgegen
der eigenen Fahrtrichtung in einer Parallelspur) nicht erkennen.
Dieses Problem kann auch genauso auftreten, wenn langsamer fahrende
Fahrzeugschlangen überholt werden.
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Die
zusätzliche Erfassung der Relativgeschwindigkeit von seitlich
in der Nähe befindlichen Objekten zur eigenen Fahrgeschwindigkeit
in x-Richtung des Fahrzeuges würde auch bei höheren
Fahrzeuggeschwindigkeiten eine einfache Unterscheidung zwischen
realen Parklücken und Lücken im fließenden
Verkehr ermöglichen. Eine Kombination mit einem Sensor
zur Erfassung der Relativbewegung der erkannten Objekte in x-Richtung
ist jedoch kostenintensiv.
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Erfindungsgemäß wird
daher grundsätzlich, wie auch bereits in der
DE 10 2006 036 423 A1 beschrieben
ist, durch multifunktionalen Einsatz der Parklückenvermessungs-Sensoren
zum einen die Parklücke vermessen und zum anderen eine
Seitenauswahl getroffen bzw. die erkannte Lücke als geeignete
Parklücke plausibilisiert. Gemäß dem
Ausführungsbeispiel in der
DE 10 2006 036 423 A1 sind
Entfernungsanzeigemuster durch die in y-Richtung gerade angeordneten
Sensoren im Wesentlichen rechteckig. Die Signalform wird in der
Praxis, je nach Form und Vorbeifahrwinkel der vermessenen fremden
Objekte, von der hier als ideal angenommenen Rechteckform abweichen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine besonders vorteilhafte zusätzliche
Ausgestaltung der in der
DE 10 2006 036 423 A1 beschriebenen Grundsatzlösung
dar, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
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Der
Sensor misst anstatt exakt in y-Richtung um einige Grad um die z-Achse
in oder entgegen der Fahrtrichtung (x-Achse) verdreht und liefert
beim Passieren von Parklücken in einer Parkreihe und bei fahrendem
Parallelverkehr prinzipiell Signalbilder mit unterschiedlichen Gradienten
bei Entfernungsübergängen.
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Die
Ausrichtung des Sensors kann je nach Anwendungsfall in Fahrtrichtung
oder entgegen der Fahrtrichtung gewählt werden. Beispielsweise
für eine Überwachung im Totenwinkelbereich wäre
eine Ausrichtung nach hinten sinnvoll.
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Bei
nach vorne gerichtetem Sensor werden die Flanken der sich vor dem
eigenen Fahrzeug befindenden Objekte entsprechend vorzeitig (x-Achse oder
t-Achse) erkannt, das Signal steigt also früher und mit
stetig steigendem oder fallenden flacheren Gradienten an als bei
exakt rechtwinkelig justiertem Sensor.
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Der
Offset in x-Richtung muss mit dem bekannten Einbauwinkel korrigiert
werden. Gleiches gilt für die Entfernung y, die um den
Faktor Cosinus des Dejustagewinkels korrigiert werden muss.
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Aus
exakt rechtwinkeligen ansteigenden Flanken des in y-Richtung messenden
Sensors nach dem Stand der Technik werden nun nach der Erfindung
mit leicht in x-Richtung (oder entgegen der x-Richtung) schräg
gestellten Sensoren bei überholenden und überholten
Rechteckzielen ansteigende oder abfallende Schrägen. Die
abfallenden Flanken fehlen bei überholten Objekten erfindungsgemäß ganz
oder brechen wesentlich früher ab, da die Sensorik das
Objekt auf dessen Rückseite deutlich weniger lange abtastet.
Der gleiche Sachverhalt gilt sinngemäß umgekehrt,
falls das Fremdfahrzeug das eigene Fahrzeug überholt. Für
dessen Front liegen signifikant weniger Messpunkte vor als für
dessen Heck.
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Die
Schräge hängt von der Fahrzeugform und von der
Differenzgeschwindigkeit ab, für die erste Flanke sind
je nach Situation deutlich weniger Messwerte als für die
zweite Flanke vorhanden, diese Flanke kann, je nach Form des vermessenen
Objektes, auch ganz fehlen.
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Fahrzeuge,
die sich bewegen, aber vom Eigenfahrzeug überholt werden,
liefern ein Signalbild ähnlich parkenden Fahrzeugen, nur
mit etwas flacheren Anstiegsflanken pro Objekt.
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Allgemeine Punkte:
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Die
schematisch dargestellten Schrägen stellen sich bei realen
Fahrzeugen anstatt der hier gezeigten Rechtecke als mehr oder weniger
ausgeprägte Kurvenformen dar. Charakteristisch bleibt die unterschiedliche
Länge des Signalanstieges, bis man sich parallel zum Objekt
befindet und im anderen Fall der schnelle Signalabriss. Mit steigender
Auslenkung des Sensors aus der y-Richtung verstärkt sich
der Effekt.
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Die
Länge des überholenden Fahrzeuges ist aus der
durch das erfindungsgemäße Verfahren gewonnenen
Signalform nicht ausreichend genau auswertbar, da die Signalform
von der Länge und der unbekannten Relativgeschwindigkeit
des Objektes abhängt.
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Zur
Erkennung des Vorzeichens der Relativbewegung ist es ausschlaggebend,
an welcher Stelle des Objektes die charakteristische ”längere” Signalform
auftritt bzw. überhaupt vorhanden ist. Die Steigung (falls überhaupt
auswertbar) ist ein grobes Maß für die Relativgeschwindigkeit.
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Die
Auslenkung des Sensors in Fahrtrichtung (also die leichte Schrägsstellung
des grundsätzlich in y-Richtung messenden Sensors in oder
entgegen der x-Richtung) kann nicht beliebig weit eingestellt werden,
da dadurch die gewünschte Erkennung von Bordsteinen an
der gesuchten Parklücke schlechter wird. Weiterhin entsteht
ein durch die vermessenen Fahrzeuge abgeschatteter Bereich, in dem
keine Objekte erfasst werden können.
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Für
die Auslenkung um die z-Achse scheint ein Winkelbereich zwischen
10° und 20° besonders vorteilhaft zu sein. Messungen
haben ergeben, dass der Effekt erst über 10° auswertbar
zu sein scheint. Der obere Grenzbereich kann auch größer
als 20° betragen und ist empirisch designabhängig
zu ermitteln. Eine Auslenkung oberhalb von 45° ist jedoch aufgrund
der Fahrzeugkonturen im Frontbereich nicht zielführend.
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Ziel
der PMA-Sensorik (PMA = Parkmanöverassistent) ist in erster
Linie die Vermessung der Parklückentiefe und der vorderen
Grenzkante (Rückseite des vorderen begrenzenden Objektes),
um die herum rangiert werden muss. Da auch das hintere begrenzende
Objekt noch mit hinreichender Genauigkeit für eine Angabe
einer Lückenlänge erfasst werden muss, ist zum
jetzigen Kenntnisstand wohl keine größere Auslenkung
als etwa 20° aus der y-Messrichtung sinnvoll.
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Mit
einer Auslenkung bzw. einem Verstellwinkel im Bereich weniger Grade
(bis zu ca. 5°) ist eine zuverlässige Aussage
schwierig, da Signalunterschiede auch durch unterschiedliche Konturen
am Fahrzeug vorne/hinten verursacht werden können.
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Diese
prinzipiellen Signalbilder werden verfälscht, wenn sich
das messende Fahrzeug gleichzeitig in x- und zusätzlich
auch in y-Richtung relativ zu den Zielobjekten bewegt. Aus der Beobachtung von
Lenkwinkeländerungen (bzw. der Gierrate und diese verstärkt
bei Schlupf) während der kurzen Strecke der Vorbeifahrt
an einem Zielobjekt (Abschätzung Trajektorie aktuell und
etwas vorausschauend) kann der dadurch auftretende Fehler erkannt
und ggf. korrigiert werden.
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Bei
Bedarf kann man langfristig über Navigations-Daten und
die eigene GPS-Position erkennen, ob es zur aktuellen Position eine
plausible parallele Fahrspur geben kann. Falls ja, werden dort prinzipiell keine
Lücken angezeigt.
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Vorteilhaft
ist dieser Ansatz für alle PMA-Sensoren, die über
einen relativ stark aufgeweiteten Messkegel der Sensorik verfügen
und daher auch in der gepfeilten Front des Fahrzeuges bündig eingebaut
werden können.
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Wichtig
bei der erfindungsgemäßen Abschätzung
einer Relativbewegung ist, dass die Abweichung der Messrichtung
von der y-Achse noch so groß ist, dass der Effekt im Vergleich
zu unterschiedlich stark abgerundeten Fahrzeugenden noch deutlich
erkennbar wird.
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Unabhängig
davon ist im Parallelverkehr eine sichere Unterscheidung des Signaländerungen aufgrund
Relativgeschwindigkeiten und einem Querversatz des parallel fahrenden
Fahrzeuges erkennbar.
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In
der Zeichnung sind drei erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
schematisch dargestellt.
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Die
Zeichnung zeigt drei parallele Fahrbahnspuren. Objekte, insbesondere
in Form von Fahrzeugen, sind als Rechtecke dargestellt. In der unteren Fahrspur
sind drei Fahrzeuge eingetragen, deren Geschwindigkeit v1 in jedem
Fall kleiner als die Geschwindigkeit v2 des eigenen Fahrzeuges ist.
In einem ersten Fall stehen diese drei Fahrzeuge (v1 = 0) und in
einem zweiten Fall fahren die drei Fahrzeuge (v1 > 0). In der mittleren
Spur befindet sich das eigene Fahrzeug, in dem eine Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens insbesondere mit einem elektronischen Steuergerät
enthalten ist und das sich mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit v2
fortbewegen soll. Die obere Fahrspur zeigt ein das eigene Fahrzeug überholendes
Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit v3 (mit v3 > v2). Das eigene Fahrzeug ist in drei
verschiedenen zeitlich versetzten Positionen EP1 (durchgezogene
Linien), EP2 (strichpunktierte Linien) und EP3 (gestrichelte Linien)
dargestellt. Das Fahrzeug in der oberen Spur, das im hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel ein überholendes Fahrzeug
darstellen soll, ist in drei verschiedenen zeitlich versetzten Positionen
FP1 (durchgezogene Linien), FP2 (strichpunktierte Linien) und FP3
(gestrichelte Linien) dargestellt. Die Positionen EP1 und FP1 liegen
zum gleichen Zeitpunkt vor, die Positionen EP2 und FP2 liegen zum
gleichen Zeitpunkt vor und die Positionen EP3 und FP3 liegen zum
gleichen Zeitpunkt vor.
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Das
eigene Fahrzeug erfasst z. B. mittels Ultraschallsensoren auf der
linken und rechten Fahrzeugseite (bezogen auf die Fahrtrichtung,
siehe Pfeile) Objekte jeweils im Messbereich MB. Die Ultraschallsensoren
sind im Frontbereich links und rechts am eigenen Fahrzeug derart
angeordnet, dass sie ihre Messsignale schräg zwischen Querachse (y-Achse)
und Fahrtrichtung (x-Achse) aussenden. Vorzugsweise werden die Sensoren
derart justiert, dass die Messsignale etwa in einem Bereich von
10 bis 20 Grad zur y-Achse (in Richtung x-Achse) ausgesendet werden.
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Durch
Auswertung der aus den Signalen erhaltenen Informationen in Form
von Entfernungsanzeigemustern (M1, M2, M3) wird festgestellt, ob
die jeweils auf der rechten oder linken Fahrzeugseite erkannten
Objekte stehend oder sich in Längsrichtung bewegend sind.
Die Sensoren sind derart am Fahrzeug angebracht, dass die aus den
Messsignalen erhaltenen Informationen in Form von Entfernungsanzeigemustern
hinsichtlich der Gradienten signifikanter Entfernungsübergänge
S1, S2 und S3 ausgewertet werden.
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Eine
umso größere Wahrscheinlichkeit dafür, dass
ein seitlich vom Fahrzeug erkanntes Objekt steht (hier untere Fahrspur,
erster Fall), wird angenommen je größer bzw. steiler
der Steigungswinkel des Gradienten bei einem signifikanten Entfernungsübergang
S1 von fern (Lücke oder freier Fahrbahnrand) zu nah (keine
Lücke bzw. Objekt erkannt) innerhalb eines Entfernungsanzeigemusters
M1 ist. Aus einem Vergleich der Entfernungsanzeigemuster, die bei
der bekannten Eigengeschwindigkeit v2 aus der Abtastung überholter
fahrender Fremdfahrzeuge ist eine Plausibilisierung möglich.
Bei überholten Fahrzeugen tritt zeitlich zuerst die auszuwertende
Schräge S1 (oder S3, im zweiten Fall) aus der Vermessung des
Heckbereiches und daran anschließend ein gerader Signalabschnitt
G1 (oder G3, im zweiten Fall) aus der Vermessung der Fahrzeuglängsseite
auf.
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Eine
umso größere Wahrscheinlichkeit dafür, dass
sich ein seitlich vom Fahrzeug erkanntes Objekt in Längsrichtung
in überholender Weise bewegt, wird angenommen, je kleiner
(bzw. flacher) der Steigungswinkel eines Gradienten bei einem signifikanten
Entfernungsübergang S2 von nah (keine Lücke) zu
fern (Lücke) innerhalb eines Entfernungsanzeigemusters
M2 ist. Je nach Differenzgeschwindigkeit wird der Signalanstieg
bei der ersten Erfassung des Fahrzeuges relativ steil ausfallen
bis hin zu einem digitalen Vorhandensein, wenn das Objekt mit hoher Differenzgeschwindigkeit überholt.
Die Steigung bei Entfernungsübergang S2 von nah nach fern,
nachdem das Objekt das eigene Fahrzeug überholt hat, ist ein
grobes Maß für die Differenzgeschwindigkeit.
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Bei
der Vermessung überholender Fahrzeuge kommt die auszuwertende
Schräge S2 zeitlich nach einem Signalabschnitt G2 mit angenähert
konstanter seitlicher Entfernung.
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Die
dargestellten Fälle sind jeweils sowohl links als auch
rechts durch die Erfindung entsprechend auswertbar.
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Der
Parkassistent kann zusätzlich mit einem Navigationssystem
kombiniert werden. Aus dem dort gespeicherten Straßentyp
und den eigenen Daten ist plausibilisierbar, ob sich die erfassten
Parklücken überhaupt dort befinden können.
Beispielsweise können links erkannte Lücken auf
einer zweispurigen Bundesstraße bei Berücksichtigung
des Messbereiches und der Fahrbahnbreite aus dem Navigationssystem
nur durch eine Kolonne in der Parallelspur vorgespielt werden. Durch
Navigationsdaten kann auch die Verwechslung einer Einmündung
mit einer Parklücke vermieden werden. Auch das Anzeigen von
Parklücken in einer Busbucht ist so vermeidbar. Auch könnte
hierüber eine Grund-Priorisierung der voraussichtlich „richtigen” Straßenseite
für geeignete Parklücken aus der Länderkennung
(Linksverkehr, Rechtsverkehr) vorgenommen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006036423
A1 [0002, 0011, 0011, 0012]