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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kamerabasierten Umgebungserfassung für ein Fahrzeug und zur Abstandsbestimmung eines herannahenden Objekts, wobei zumindest zwei an dem Fahrzeug angeordnete Kameras zur Bestimmung einer Position des Objekts zu zwei definierten Aufnahmezeitpunkten und eine Auswerteeinheit zur Abstands- und Geschwindigkeitsbestimmung des Objekts anhand der Position und einer Zeitdauer zwischen den Aufnahmezeitpunkten vorgesehen sind.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, umfassend eine solche Vorrichtung.
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Aus der
DE 10 2010 064 080 A1 ist Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug mit einer in eine Dachantenne des Fahrzeugs integrierten Kamera bekannt, wobei die Kamera eine Weitwinkellinse umfasst.
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Weiterhin ist aus der
DE 101 31 196 A1 eine Vorrichtung zur Detektion von Gegenständen, Personen oder dergleichen im Umfeld eines Fahrzeugs mit einer stereosensitiven Bildaufzeichnungseinheit, die wenigstens zwei Bildsensoren umfasst, und einer Auswerteeinheit zur Auswertung der von den Bildsensoren gelieferten Signale bekannt. Dabei sind optische Achsen der Bildsensoren relativ zueinander und relativ zum Fahrzeug veränderbar ausrichtbar. Die Bildaufzeichnungseinheit ist im, am oder auf einem Dachbereich des Fahrzeugs angeordnet.
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Die
EP 1 245 443 B1 beschreibt ein Fahrzeugumgebungsüberwachungssystem zum Überwachen einer Außenumgebung in der Nähe eines Fahrzeugs und zum Erfassen eines in der Außenumgebung des Fahrzeugs vorhandenen Objekts aus einem Bild, welches mittels an dem Fahrzeug angebrachten Abbildungsmittel erhalten ist. Das Fahrzeugumgebungsüberwachungssystem umfasst ein Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zum Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, ein Entfernungsberechnungsmittel zum Berechnen einer Entfernung zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug basierend auf dem durch die Abbildungsmittel erhaltenen Bild, ein Berechnungsmittel zum Berechnen einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug gemäß der durch die Entfernungsberechnungsmittel berechneten Entfernung und ein Wahrscheinlichkeitsbestimmungsmittel zum Bestimmen, ob eine bedeutende Wahrscheinlichkeit vorliegt oder nicht, dass das Fahrzeug mit dem Objekt kollidieren kann. Die Ermittlung der Wahrscheinlichkeit erfolgt basierend auf der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der durch die Entfernungsberechnungsmittel berechneten Entfernung. Die Ermittlung der Relativgeschwindigkeit erfolgt durch zeitliche Ableitung der Entfernung des Objekts zum Fahrzeug.
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Die
EP 1 375 253 B1 beschreibt ein Fahrzeug mit einem ersten Sensor, der durch eine aus zwei Rundsichtkameras gebildete Stereobildkamera im Innenraum des Fahrzeugs gebildet ist, deren Sichtfeld den Innen- oder einen Außenraum des Fahrzeugs zumindest teilweise umfasst. Ferner ist ein zweiter Sensor mit eingeschränktem räumlichen Erfassungsbereich vorgesehen, der abhängig vom ersten Sensor in seiner Ausrichtung steuerbar ist. Der zweite Sensor ist im Randbereich eines Fahrzeugdaches angeordnet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Fahrzeug, umfassend eine solche Vorrichtung, anzugeben.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Fahrzeugs durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Vorrichtung zur kamerabasierten Umgebungserfassung für ein Fahrzeug und zur Abstandsbestimmung eines herannahenden Objekts umfasst zumindest zwei an dem Fahrzeug angeordnete Kameras zur Bestimmung einer Position des Objekts zu zwei definierten Aufnahmezeitpunkten und eine Auswerteeinheit zur Abstands- und Geschwindigkeitsbestimmung des Objekts anhand der Position und einer Zeitdauer zwischen den Aufnahmezeitpunkten.
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Erfindungsgemäß weisen die Kameras einen Erfassungsbereich von 360° auf, wobei eine der Kameras in eine Dachantenne des Fahrzeugs integriert ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht aufgrund des Erfassungsbereichs der Kameras und aufgrund von deren Anordnung die Realisierung der Abstands- und Geschwindigkeitsbestimmung mit einer besonders geringen Anzahl von Kameras, insbesondere zwei Kameras, wobei gleichzeitig eine vollständige Rundumsicht sichergestellt ist, so dass eine zuverlässige Umgebungserfassung zur Unfallprädiktion realisierbar ist. Aufgrund der geringen Anzahl an Kameras ist die Vorrichtung weiterhin mit geringem Kostenaufwand realisierbar.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch einen Überholvorgang eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,
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2 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Karosserie eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,
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3 schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug und ein sich dem Fahrzeug näherndes Objekt zu einem ersten Zeitpunkt,
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4 schematisch das erfindungsgemäße Fahrzeug und das Objekt gemäß 3 zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt,
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5 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer in eine Dachantenne des Fahrzeugs gemäß 2 integrierten Kamera,
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6 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer in einem vorderen Bereich eines Daches des Fahrzeugs angeordneten Kamera,
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7 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer in eine Dachantenne des Fahrzeugs gemäß 2 integrierten Kamera in einem ersten Zustand,
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8 schematisch das zweite Ausführungsbeispiel der Kamera gemäß 2 in einem zweiten Zustand,
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9 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer in eine Dachantenne des Fahrzeugs gemäß 2 integrierten Kamera,
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10 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer in einem vorderen Bereich eines Daches des Fahrzeugs angeordneten Kamera, und
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11 schematisch eine Seitenansicht eines Ausschnitts der Karosserie des erfindungsgemäßen Fahrzeugs gemäß 2.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Überholvorgang eines möglichen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 auf einer Fahrbahn dargestellt, wobei sich auf der Fahrbahn weitere als Fahrzeuge ausgebildete Objekte O1 bis O4 bewegen. Das Fahrzeug 1 umfasst eine Vorrichtung 2 zur kamerabasierten Umgebungserfassung und zur Abstandsbestimmung eines herannahenden Objekts O1 bis O4, wobei die Vorrichtung 2 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei auf einem Dach des Fahrzeugs 1 angeordnete Kameras 2.1, 2.2 umfasst, welche zu einer stereoskopischen Umgebungserfassung vorgesehen sind.
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Dabei ist eine erste Kamera 2.1 in einem vorderen Bereich des Daches und eine zweite Kamera 2.2 in einem hinteren Bereich beabstandet von der ersten Kamera 2.1 angeordnet.
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Anhand von mittels der Kameras 2.1, 2.2 erfassten Bilddaten wird eine Position des entsprechenden Objekts O1 bis O4 zu zwei definierten Aufnahmezeitpunkten bestimmt. Hierzu ist eine Auswerteeinheit 2.3 vorgesehen, mittels welcher weiterhin anhand der Position des Objekts O1 bis O4 und einer Zeitdauer zwischen den Aufnahmezeitpunkten ein Abstand A1 des Objekts O1 bis O4 und eine Geschwindigkeit v desselben bestimmt wird. Die Auswerteinheit 2.3 ist gemäß einer möglichen Ausgestaltung derart ausgebildet, dass anhand der erfassten Bilddaten einzelne Bilder oder Bildsequenzen zweidimensional, dreidimensional und als stereoskopische Darstellungen möglich sind.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden der Abstand A1 des dem Fahrzeug 1 entgegenkommenden Objekts O4 und dessen Geschwindigkeit v sowie ein Abstand AL1 des Fahrzeugs 1 zu einer ersten Lücke zwischen den Objekten O1, O2 und ein Abstand AL2 des Fahrzeugs 1 zu einer zweiten Lücke zwischen den Objekten O2, O3 aus den erfassten Bilddaten bestimmt.
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Aus diesen Abständen A1, AL1, AL2, der Geschwindigkeit v des entgegenkommenden Objekts O4 und einer Eigengeschwindigkeit ve des Fahrzeugs 1 wird eine Zeit des Überholvorgangs bis zum Einscheren des Fahrzeugs 1 in die erste Lücke und in die zweite Lücke mittels der Auswerteeinheit 2.3 berechnet und einem Fahrer des Fahrzeugs 1 wird anhand einer im Innenraum des Fahrzeugs 1 angeordneten Anzeigeeinheit 2.4 in Abhängigkeit einer aus den ermittelten Daten bestimmten Machbarkeit eine optische Empfehlung zum Einscheren oder Weiterführen des Überholvorgangs ausgegeben. Alternativ oder zusätzlich kann dem Fahrer mittels der Anzeigeeinheit 2.4 die Geschwindigkeit v des Objekts O4 optisch ausgegeben werden.
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Weiterhin wird ein nicht näher dargestellter Abstand eines Kamerakanals zu einer ebenfalls nicht gezeigten Leitplanke unter Berücksichtigung einer Toleranz ermittelt.
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Weiterhin ist mit der Auswerteeinheit 2.3 eine Ausgabeeinheit 2.5 zur Ausgabe eines optischen und/oder akustischen Warnsignals an das entsprechende Objekt O1 bis O4 vorgesehen, wobei die Ausgabe bei Überschreitung einer vorgegebenen Kollisionsgefahr, insbesondere bei Unterschreitung des ermittelten Abstands A1 und des Abstands zur Leitplanke von beispielsweise weniger als 30 cm erfolgt. Hierzu ist die Auswerteeinheit 2.3 derart ausgebildet, dass anhand der bestimmten Abstands- und Geschwindigkeitswerte eine Kollisionsgefahr des Fahrzeugs 1 mit dem entsprechenden Objekt O1 bis O4 ermittelt wird.
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Ferner kann automatisch bei Unterschreitung eines vorgegebenen Mindestabstandes ein Notruf nach der Erkennung von Objekten O1 bis O4 je nach Abstandsdefinition und/oder Kalibrierung ausgelöst werden. Der Notruf wird dabei insbesondere gemeinsam mit einer Fahrzeugeigenposition übermittelt, welche insbesondere mittels eines satellitengestützten Positionserfassungssystems ermittelt wird.
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Um eine optimale Erfassung der Umgebung zu realisieren weisen beide Kameras 2.1, 2.2 einen Erfassungsbereich von 360° auf und die im hinteren Bereich des Daches angeordnete zweite Kamera 2.2 ist in eine Dachantenne 1.1 des Fahrzeugs 1 integriert.
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Diese Anordnung ist in 2 in einer perspektivischen Ansicht eines Ausschnitts einer Karosserie des Fahrzeugs 1 näher dargestellt.
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Zusätzlich können in nicht näher dargestellter Weise weitere Kameras vorgesehen sein, welche beispielsweise in einem Spoiler und/oder einer Dachreling am Dach des Fahrzeugs 1 angeordnet sind.
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In den 3 und 4 ist eine Ermittlung einer Geschwindigkeit v eines sich dem Fahrzeug 1 nähernden Objekts O1 zu zwei aufeinander Zeitpunkten dargestellt. Hierbei wird zu beiden Zeitpunkten mittels der Auswerteeinheit 2.3 eine Position des Objekts O1 und ein Abstand A1, A2 zu dem Fahrzeug 1 bestimmt.
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Aus einer Änderung des Abstands A1, A2 zwischen den beiden Zeitpunkten wird die Geschwindigkeit v des Objekts O1 bestimmt, mit welcher sich dieses dem Fahrzeug 1 nähert.
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In 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der in eine Dachantenne 1.1 des Fahrzeugs 1 integrierten Kamera 2.2 dargestellt, wobei die Kamera 2.2 zur Realisierung des Erfassungsbereichs von 360° vier Bilderfassungssensoren aufweist.
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6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der im vorderen Bereich des Daches des Fahrzeugs 1 angeordneten Kamera 2.1, wobei diese analog zu der in 5 dargestellten Kamera 2.2 zur Realisierung des Erfassungsbereichs von 360° vier Bilderfassungssensoren aufweist.
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In den 7 und 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der in die Dachantenne 1.1 des Fahrzeugs 1 integrierten Kamera 2.2 in verschiedenen Zuständen dargestellt.
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Zusätzlich zu dem in 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist die Kamera 2.2 hierbei mittels einer nicht dargestellten Bewegungsvorrichtung mechanisch oder elektrisch ausfahrbar, wobei zu diesem Zweck zunächst eine Abdeckung geöffnet wird (7) und anschließend die vier Sensoren der Kamera 2.2 in vertikaler Richtung nach oben ausgefahren werden. Diese Ausbildung ist insbesondere für Anwendungen der Kamera 2.2 bei einer automatischen Parklückenerkennung oder an Stauenden vorteilhaft und in nicht näher dargestellter Weise auch auf die erste Kamera 2.1 übertragbar.
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9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der in die Dachantenne 1.1 des Fahrzeugs 1 integrierten Kamera 2.2, wobei diese mittels der nicht dargestellten Bewegungseinheit um eine vertikale Achse drehbar ist. Hierbei kann die Kamera 2.2 ein oder mehrere Bildsensoren aufweisen und zusätzlich gemäß der 7 und 8 ausfahrbar ausgebildet sein. Eine Rotationsgeschwindigkeit der Kameras 2.1, 2.2 ist beispielsweise an eine Drehzahl einer Antriebeinheit des Fahrzeugs 1 gekoppelt.
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In 10 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der im vorderen Bereich des Daches des Fahrzeugs 1 angeordneten Kamera 2.1 dargestellt, wobei diese analog zu der in 9 dargestellten Kamera 2.2 ausgebildet ist und zusätzlich ebenfalls ausfahrbar ausgebildet sein kann.
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11 zeigt in einer Seitenansicht einen Ausschnitt der Karosserie des Fahrzeugs 1, wobei aufgrund der dargestellten Anordnung der Kameras 2.1, 2.2 eine gegenseitige Identifizierung und daraus folgend eine einfache Kalibrierung der Kameras 2.1, 2.2 möglich ist. Hierzu sind die Erfassungsbereiche beider Kameras 2.1, 2.2 zueinander ausgerichtet. In dieser als Parkposition der Kameras 2.1, 2.2 ausgebildeten Position kalibrieren und/oder justieren sich die Kameras 2.1, 2.2 zueinander. In dieser Parkposition befindet sich das Fahrzeug 1 insbesondere ebenfalls im Stillstand, wobei beispielsweise bei einer Annäherung einer Person mittels eines nicht gezeigten Bewegungsmelders diese Annäherung erkannt wird und die Kameras 2.1, 2.2 aktiviert werden. Nach der Aktivierung der Kameras 2.1, 2.2 werden diese um die vertikale Achse gedreht. Bei einer solchen Ausrichtung sind beide Kameras 2.1, 2.2 zusätzlich zu einer Erkennung einer zugangsberechtigten Person im Rahmen einer so genannten Keyless-Go-Funktion des Fahrzeugs verwendbar.
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Alle dargestellten Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 2 und deren Kameras 2.1, 2.2 sind dabei zusätzlich zu der bereits genannten Anwendung bei Überholvorgängen zur Realisierung eigener so genannter Street-View-Aufzeichnungen für Nachtfahrten, aktuelle Hindernisse, Umleitungen usw. zu einer Unfallprävention, für Abstandmessungen zu Leitplanken und weiteren Fahrspuren zu einer automatischen Spurkorrektur, zur Abstandsbestimmung zu anderen Fahrzeugen, Fahrbahnmarkierungen und Leitplanken, zur Erfassung von Verkehrsschildern, einer Gegenfahrbahn, zur Unterstützung bei Einparkvorgängen, zur Steuerung eines Warnblinklichts, einer Staumeldevorrichtung, einer Unfallmeldevorrichtung und/oder einer Vorrichtung zur Personenerkennung verwendbar. Weiterhin ist eine Verwendung zu einer Parklückenerkennung und/oder zur Erkennung von auf Parkplätze hinweisenden Verkehrsschildern möglich.
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Weitere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich für Fahrerassistenzvorrichtungen, welche den Fahrer bei folgenden Vorgängen unterstützen:
- – Spurwechsel,
- – Einparkvorgänge – vorwärts und rückwärts,
- – Ausparkvorgänge,
- – Spurhaltung,
- – Einhaltung von Verkehrsregeln – beispielsweise der so genannten Rechts-vor-Links-Regel,
- – Rückwärtsfahrten,
- – Einhalten eines konstanten Abstands zwischen 2 Fahrzeugen,
- – Auf- und Abfahren von Autobahnen oder Schnellstraßen,
- – Früherkennung von Geisterfahrern,
- – vorrausschauendes Fahren,
- – Erkennung von Bremslichtern,
- – Auffinden von Notfallsäulen,
- – Erkennung von Lichtzeichen, beispielsweise Ampelerkennung,
- – Erkennung von Verkehrsüberwachungsanlagen, so genannte Blitzererkennung,
- – Erkennung von Fahrbahn Unebenheiten und Schlaglöchern,
- – Erkennung von Gegenständen auf der Fahrbahn,
- – automatisches Absetzen eines Notrufs bei einem Unfall,
- – automatisches Einschalten der Warnblinkanlage bei einem Unfall,
- – so genanntes Scanning oder Streaming mit einer Aufzeichnung von Unfallsituationen,
- – Steuerung einer Notbeleuchtung.
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Aufgrund der dreidimensionalen Erfassung mit dem 360°-Rundumblick ist eine besonders exakte und zuverlässige Erfassung und Erkennung von Objekten O1 bis O4, insbesondere Hindernissen, in einem besonders großen Erfassungsbereich möglich.
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Um eine Objekterkennung und Abstandsmessung auch bei Dunkelheit und schlechten Sichtverhältnissen sicherzustellen, können die Kameras 2.1, 2.2 gemäß einer nicht näher dargestellten Weiterbildung auch Ultraschall- und/oder Infrarotsensoren umfassen.
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Für eine Bilderfassung in einer besonders hohen Qualität weisen die Kameras 2.1, 2.2 vorzugsweise einen mehrfachen, beispielsweise einen zehnfachen optischen Zoom auf. Alternativ oder zusätzlich sind die Kameras 2.1, 2.2 ebenfalls zur Steigerung einer Qualität der Bilderfassung erschütterungsfrei gelagert und/oder weisen ein Selbstreinigungselement auf. Eine Datenübertragung bei der optischen Objekterkennung erfolgt insbesondere über ein serielles Bussystem, beispielsweise einen so genannten MOST-Bus (MOST = Media Oriented Systems Transport) oder anderen allgemein bekannten Bussystemen oder Übertragungsstandards.
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Weiterhin kann eine Kommunikation zwischen den Kameras 2.1, 2.2 und mit anderen Komponenten über kabellose Datenverbindungen, beispielsweise unter Verwendung eines so genannten Kleer-Protokolls, und/oder über kabelgebundene Datenverbindungen mit weiteren Bussysteme, beispielsweise CAN-Bussystemen oder LIN-Bussystemen, erfolgen.
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Um eine einfache Wartung der Kameras 2.1, 2.2 zu ermöglichen umfassen diese in einer möglichen Ausgestaltung einer Energiespeichereinheit, so dass ein unterbrechungsfreier Betrieb möglich. Zur elektrischen Versorgung können alternativ oder zusätzlich Solarmodule vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 1.1
- Dachantenne
- 2
- Vorrichtung
- 2.1
- Kamera
- 2.2
- Kamera
- 2.3
- Auswerteeinheit
- 2.4
- Anzeigeeinheit
- 2.5
- Ausgabeeinheit
- AL1
- Abstand
- AL2
- Abstand
- A1
- Abstand
- A2
- Abstand
- O1 bis O4
- Objekt
- v
- Geschwindigkeit
- ve
- Eigengeschwindigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010064080 A1 [0003]
- DE 10131196 A1 [0004]
- EP 1245443 B1 [0005]
- EP 1375253 B1 [0006]
