DE102012103669A1

DE102012103669A1 - Verfahren zur Darstellung einer Fahrzeugumgebung

Info

Publication number: DE102012103669A1
Application number: DE201210103669
Authority: DE
Inventors: Andree Hohm; Dirk Waldbauer; Stefan Fritz; Thomas Berthold; Xiuxun Yin; Dr. Lüke Stefan
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-10-31
Also published as: DE112013002237A5; EP2842117B1; JP6732449B2; JP2015519642A; WO2013159768A3; US9896092B2; US20150105937A1; WO2013159768A2; EP2842117A2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Darstellung einer Fahrzeugumgebung für ein Fahrzeug (1) mit einem Sensorsystem zur Umfelderfassung angegeben, wobei eine Begrenzung einer aktuelle befahrenen Fahrspur durch Positionspunkte (4, 7, 8, 11), die eine vordefinierte Menge von Attributen aufweisen, dargestellt wird.

Description

Nahezu alle bekannten serienverfügbaren Fahrerassistenzsysteme, die auf Daten von Umgebungserfassungssensorik basieren, nutzen ein objektabstraktes Umfeldmodell, typischerweise wird eine Objektliste mit Umgebungsobjekten zur Verfügung gestellt. Von Objekten unbesetzte Flächen, die einen potentiellen Manöverraum definieren, werden über einen solchen Ansatz nicht abgedeckt. Im Bereich der Forschung sind Ansätze bekannt, Sensoren zu verwenden, die eine Belegungsinformation über einen definierten Bereich im Umfeld des Fahrzeuges liefern und diese in eine Belegungskarte eintragen. Eine solche Darstellung erlaubt eine mittelbare Einschätzung des zur Verfügung stehenden Manöverraumes. Nachteilig ist an diesem Verfahren jedoch, dass eine Belegungskarte (Belegungsgitter) eine große Datenmenge umfasst, die heute für den Einsatz in einer Serienanwendung zu groß ist, da die zur Kommunikation zwischen Steuergeräten verfügbaren Bandbreiten bei den üblicherweise verwendeten CAN-Verbindungen für eine Übertragung in Echtzeit nicht ausreichen.
Es ist die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Darstellung eines Manöverraums in einer Fahrzeugumgebung mit reduzierter Datenmenge anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.
Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist die Darstellung eines Begrenzungsverlaufs einer aktuell befahrenen Fahrspur (1) durch Positionspunkte (4, 7, 8, 11), die eine vordefinierte Menge von Attributen aufweisen. Der Begrenzungsverlauf ergibt sich z.B. aus der Lage von Fahrspurmarkierungen, einem Bauzaun, der Randbebauung einer Straße, Leitplanken, (parkenden) Fahrzeugen am Fahrbahnrand etc.
Vorzugsweise sind der Abstand, insbesondere ein longitudinaler Abstand, und Anzahl der Positionspunkte (4, 7, 8, 11) adaptiv in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter vorgebbar

i) Eigengeschwindigkeit des Egofahrzeugs, beispielsweise wird ein großer longitudinalen Abstand der Positionspunkte für die Repräsentation von Fahrstreifenmarkierungen insbesondere in Autobahnszenen gewählt; ein entsprechend geringer Abstand der Positionspunkte wird bei der Modellierung der Fahrraumbegrenzung bei Einparkvorgängen bevorzugt gewählt. Vorzugsweise wird ein großer Abstand bei einer großen Eigengeschwindigkeit und entsprechend eine kleiner Abstand bei einer kleinen Eigengeschwindigkeit gewählt.
ii) Komplexität des Szenarios, z.B. handelt es sich um eine Fahrsituation in der Stadt mit vielen Umgebungsobjekten
und Verkehrszeichen ist ein geringer Abstand der
Positionspunkte erforderlich
iii) kurviger Verlauf der Fahrspur, auf kurvigen Streckenabschnitten ist ein geringer Abstand von Positionspunkten erforderlich
iv) Breite der Fahrspur, insbesondere gilt je breiter die Fahrspur, desto größer kann der Abstand der Positionspunkte gewählt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Attribut der Positionspunkte (4, 7, 8) vorgesehen, dass eine laterale Breite angibt. Die laterale Breite ist ein Maß für einen als Manöverraum nutzbaren Bereich, der jenseits des Positionspunktes, d.h. außerhalb der durch die Positionspunkte (4, 7, 8, 11) begrenzten Fahrspur, angeordnet ist. Die laterale Breite ist z.B. groß wenn jenseits von überfahrbaren Fahrspurmarkierungen eine weitere Fahrspur angeordnet ist, die frei befahrbar ist. Die laterale Breite ist z.B. klein bzw. gleich Null zu wählen, wenn jenseits von überfahrbaren Fahrspurmarkierungen direkt eine nicht überfahrbare Randbebauung z.B. eine Böschung beginnt. Die laterale Breite gibt vorzugsweise die Breite eines Manöverraums jenseits eines Positionspunktes direkt an.
Vorzugsweise ist die laterale Breite von Positionspunkten (8), die nicht überfahrbare Fahrspurbegrenzungen wie z.B. Leitplanken oder einen Bauzaun gleich Null.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die laterale Breite von Positionspunkten (7), die überfahrbare Fahrspurmarkierungen repräsentieren, größer als Null.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die laterale Breite von Positionspunkten, die überfahrbare Fahrspurmarkierungen repräsentieren, gleich Null, wenn an dieser Stelle bei einem Spurwechsel des Egofahrzeugs auf die benachbarten Spur, wobei die benachbarte Spur ebenfalls durch die genannten Positionspunkte begrenzt wird, ein Kollisionsrisiko mit entgegenkommenden oder überholenden Fahrzeugen (9) besteht.
In einer positiven Ausgestaltung der Erfindung ist als ein weiteres Attribut der Positionspunkte (11) vorgesehen. Das weitere Attribut ist ein Maß für eine Einschnürung des als Manöverraum nutzbaren Bereichs innerhalb der durch die Positionspunkte begrenzten Fahrspur. Dieses Attribut gibt also an, ob der gesamte durch Positionspunkte begrenzte Raum als Manöverraum genutzt werden kann oder ob es Hindernisse (12) gibt, die umfahren werden müssen.
Insbesondere ist das weitere Attribut bei keinem Hindernis auf der Fahrspur mit einem vorgegebenen Standardwert belegt. In einer weiteren positiven Ausgestaltung der Erfindung nimmt das weitere Attribut für die Positionspunkte, die einen Streckenabschnitt begrenzen, auf dem sich ein Hindernis (11) befindet, einen Wert ein, der von dem vorgegebenen Standardwert abweicht. In einer positiven Ausgestaltung gibt das weitere Attribut an, welcher bzw. wie viel Raum tatsächlich als Manöverraum zur Verfügung steht.
Weiterhin wird ein Verfahren für ein Fahrerassistenzsystem beansprucht, das für ein Fahrzeug (1) eine zukünftige Trajektorie basierend auf den Daten eines Sensorsystems zur Umfelderfassung bestimmt. Dazu werden Umgebungsobjekte und deren Positionen anhand der Sensordaten ermittelt und anhand der erkannten Objekte wird eine Fahrzeugumgebung des Egofahrzeugs durch Positionspunkte mit einem Verfahren wie zuvor beschrieben dargestellt. Diese Umgebungsdarstellung wird über einen Fahrzeugbus zu einem Steuergerät übertragen. Das Steuergerät ist derart ausgestaltet, dass eine zukünftige Trajektorie des Egofahrzeugs bestimmt werden kann.
Zudem wird ein Fahrerassistenzsystem mit Sensorsystem zur Umfelderfassung und einer Datenauswerteeinheit auf der ein Verfahren wie zuvor beschrieben hinterlegt ist beansprucht. Dazu ist die Datenauswerteinheit über ein Fahrzeug- Bussystem mit einem Steuergerät zur Steuerung einer Fahrerassistenzfunktion verbunden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher beschrieben.
Ausgangspunkt ist die momentan vom EGO-Fahrzeug 2 befahrene Fahrspur 1 wie in 1 dargestellt. Diese ist definiert als die vorausliegende Freifläche bis zur jeweiligen lateralen Begrenzung. Diese Begrenzungen können beispielsweise Fahrstreifenmarkierungen, bauliche Begrenzungen, insbesondere Baustellenleitwände, und bzw. oder statische Objekte repräsentieren, die die momentan befahrene Fahrspur lateral einschränken. Verlauf und der Form der Fahrspur 1 sind vorzugsweise durch je eine links- bzw. rechtsseitige Liste von Positionspunkten dargestellt. Longitudinaler Abstand und Zahl der Positionspunkte können adaptiv nach Gesichtspunkten wie Eigengeschwindigkeit oder Komplexität des Szenarios an die momentan vorliegenden Erfordernisse der jeweiligen Situation angepasst werden. Jeder Positionspunkt kann eine bestimmte, vordefinierte Menge an Attributen besitzen wie in 2 dargestellt. Ein zentrales Attribut ist hierbei die laterale Breite des Bereiches jenseits des Positionspunktes. Mit einer solchen Darstellung kann z.B. auch die Eigenschaft „Nicht überfahrbar“ durch die Angabe einer lateralen Breite von Null abgedeckt werden wie z.B. in 3 dargestellt. Dort fährt das Fahrzeug in einen Baustellenbereich 6 ein. In dem Bereich in dem die Fahrspur 1 an die Baustelle 6 grenzt, sind die Positionspunkte 8 mit dem Attribut laterale Breite gleich Null belegt. Außerhalb des Baustellenbereichs sind die Positionspunkte 7 mit dem Attribut laterale Breite größer Null belegt.
Zusätzlich kann die als Manöverraum nutzbare Breite der Fahrspur 1 jenseits der Begrenzungslinie auch durch bewegliche Objekte, beispielsweise durch Fahrzeuge beschränkt sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird diese Einschränkung über das Attribut der lateralen Breite beschrieben. Eine Fahrspurbegrenzung wird insbesondere mit Positionspunkten 8 als „nicht überfahrbar“ markiert, wenn ein Überfahren aufgrund einer Gegenverkehrssituation oder eines sich von hinten nahenden Fahrzeugs wie in 4 dargestellt nicht sicher möglich ist, obschon die Linie zum Betrachtungszeitpunkt physikalisch überfahrbar wäre.
In 6a ist beispielhaft eine Szene dargestellt, in der eine Fahrbahn an einer Stelle durch ein stehendes Fahrzeug 12 am Fahrbahnrand verengt ist. Beide Seitenbegrenzungen 13 der Fahrbahn sind überfahrbar. In 6b ist die dieselbe Szene mit Positionspunkten 7, 8 dargestellt, die die Fahrspur 1 begrenzen, dabei wurde die Kontur des stehenden Fahrzeugs 12 berücksichtigt. Die Positionspunkte 8, die das stehende Fahrzeug begrenzen, sind mit dem Attribut der lateralen Breite gleich Null versehen, da an dieser Stelle die Fahrspurbegrenzung nicht überfahren werden kann. Die anderen Positionspunkte 7, die nicht das stehende Fahrzeug begrenzen, sind mit dem Attribut der lateralen Breite größer Null versehen, da an dieser Stelle die Fahrspurbegrenzung überfahren werden kann.
Die Modellierung stehender Objekte, die die momentan befahrene Fahrspur belegen, kann durch Nutzung eines weiteren Attributs geschehen, welches den verbleibenden Manöverraum innerhalb der beiden Begrenzungslinien repräsentiert. Dieses Attribut besitzt einen vorgegebenen Standard-Wert, wenn sich kein Hindernis auf der Fahrspur befindet. In einer bevorzugten Ausgestaltung trägt das weitere Attribut ansonsten den verbleibenden Freiraum als physikalischen Distanzwert. Dieses Szenario ist beispielhaft in dargestellt. Dort befindet sich ein Hindernis 10 (hier ein stehendes Motorrad) auf der fahrspur 1 des Egofahrzeugs 2. An der Position des Hindernis machen attributierte Positionspunkte 11 die Einschnürung kenntlich.
Vorteilhaft an der hier vorgestellten Erfindung ist eine vollständige Beschreibung des vorausliegenden Freiraumes innerhalb der momentanen Fahrspur, sowie die Darstellung der seitlichen Überfahrbarkeiten als Grundlage für eine Trajektorienbestimmung für ein ggf. notwendiges Verlassen der momentan befahrenen Fahrspur. Der besondere Vorteil der Repräsentation durch eine Liste von Begrenzungspunkten liegt in der Beliebigkeit der Darstellung von Fahrspurverläufen, dies gelingt im Gegensatz zu einer analytischen Darstellung mit geringerem Aufwand. Es ist möglich, beliebige Verläufe der momentanen Fahrspur zu repräsentieren, die benötigen Datenmengen sind durch eine abstrakte Punktinformation gegenüber eine dichten Freiflächenrepräsentation erheblich vermindert, so dass der Einsatz von serientauglichen Kommunikationsmitteln wie z.B. CAN möglich wird. Die Repräsentation der Begrenzungen des momentanen Pfades ist insbesondere sensorneutral, es ist problemlos möglich, neue Merkmale in der Darstellung zu berücksichtigen, wenn diese durch neue Sensoren erfassbar werden, ein Beispiel hierfür sind Bordsteinkanten.
Bezugszeichenliste

1: momentan befahrene Fahrspur
2: Egofahrzeug
3: linke Fahrspurbegrenzung
4: rechte Fahrspurbegrenzung
5: attributierter Positionspunkt
6: Baustelle
7: überfahrbarer Positionspunkt mit einer lateralen Breite größer als Null
8: nicht überfahrbarer Positionspunkt mit einer lateralen Breite gleich Null
9: anderes Fahrzeug
10: Hindernis auf der Fahrspur, z.B. ein stehendes Objekt (Motorrad)
11: Positionspunkt mit dem Attribut Einschnürung größer Null
12: Fahrzeug am Fahrbahnrand
13: beide Seitenbegrenzungen sind überfahrbar

Claims

Verfahren zur Darstellung einer Fahrzeugumgebung für ein Fahrzeug mit einem Sensorsystem zur Umfelderfassung dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzung einer Fahrspur (1) durch Positionspunkte (4, 7, 8, 11), die eine vordefinierte Menge von Attributen aufweisen, dargestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand, insbesondere ein longitudinaler Abstand, und eine Anzahl von Positionspunkte adaptiv in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter vorgebbar sind v) Eigengeschwindigkeit des Egofahrzeugs vi) Komplexität des Szenarios vii) kurviger Verlauf der Freifläche viii) erkannte Verengung oder Verbreiterung der Freifläche
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Attribut der Positionspunkte (5, 7, 8) eine laterale Breite angibt, wobei die laterale Breite ein Maß für einen als Manöverraum nutzbaren Bereich ist, der jenseits des Positionspunktes, d.h. außerhalb der durch die Positionspunkte begrenzten Fahrspur, angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die laterale Breite von Positionspunkte (8), die nicht überfahrbare Fahrspurbegrenzungen wie z.B. Leitplanken oder einen Bauzaun gleich Null ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die laterale Breite von Positionspunkten (7), die überfahrbare Fahrspurmarkierungen repräsentieren größer als Null ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die laterale Breite von Positionspunkten, die überfahrbare Fahrspurmarkierungen repräsentieren, Null ist, wenn an dieser Stelle bei einem Spurwechsel des Egofahrzeugs (1) auf die benachbarten Spur, die ebenfalls durch die genannten Positionspunkte begrenzt wird, ein Kollisionsrisiko mit entgegenkommenden oder überholenden Fahrzeugen besteht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als ein weiteres Attribut der Positionspunkte (11) ein Maß für eine Einschnürung des als Manöverraum nutzbaren Bereichs innerhalb der durch die Positionspunkte begrenzten Fahrspur (1) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Attribut zur bei keinem Hindernis (10) auf der Fahrspur mit einem vorgegebenen Wert belegt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Attribut der Positionspunkte (11) bei einem Hindernis (10) auf der Fahrspur den Wert angibt, der tatsächlich als Manöverraum zur Verfügung steht.
Verfahren für eine Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug (1) zur Bestimmung einer zukünftigen Trajektorie eines Fahrzeug basierend auf den Daten eines Sensorsystems zur Umfelderfassung, dadurch gekennzeichnet, dass i) Umgebungsobjekte und deren Positionen anhand der Sensordaten ermittelt werden, ii) anhand der erkannten Objekte eine Fahrzeugumgebung des Egofahrzeugs durch Positionspunkte mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1–9 dargestellt wird iii) diese Darstellung über einen Fahrzeugbus zu einem Steuergerät zur Bestimmung einer zukünftigen Trajektorie des Egofahrzeugs übertragen wird.
Fahrerassistenzsystem mit Sensorsystem zur Umfelderfassung und einer Datenauswerteeinheit auf der ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hinterlegt ist, wobei die Datenauswerteinheit über ein Fahrzeug- Bussystem mit einem Steuergerät zur Steuerung einer Fahrerassistenzfunktion verbunden ist.