DE102014202313A1 - Verfahren zum Übertragen eines Umgebungsmodells - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen eines Umgebungsmodells (1) wobei eine erste Station (2) das Umgebungsmodell (1) von einer zweiten Station (3) anfordert, das Umgebungsmodell (1) aus Kacheln (4) gebildet ist und eine Umgebung (5) der ersten Station (2) und/oder der zweiten Station (3) beschreibt, und eine Auflösung der Kacheln (4) von der ersten Station (2) gewählt wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen eines Umgebungsmodells. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, mit dem ein derartiges Verfahren durchführbar ist.
  • Fahrerassistenzsysteme von Fahrzeugen verwenden Umfeldinformationen, die sie in der Regel über entsprechende Umfeldsensoren einholen und sammeln. Um aus den Umfeldinformationen ein Umgebungsmodell zu bilden, kennt der Stand der Technik Occupancy Grids, die eine Umgebung des Fahrzeugs als zweidimensionales Gitter repräsentieren, dessen Gitterzellen jeweils die Informationen beinhalten, ob der von der Gitterzelle repräsentierte Bereich der Umgebung befahrbar oder durch ein Hindernis belegt, also nicht befahrbar ist. In der Regel wird dies durch entsprechende Wahrscheinlichkeitswerte für eine Belegung der Zelle umgesetzt. Occupancy Grids sind jedoch sehr unflexibel, da ein einmal angelegtes Modell nicht erweitert werden kann. Soll das Modell vergrößert werden, so muss ein neues Modell angelegt werden und das ursprüngliche Modell in das neue Modell integriert werden. Somit ist die Verwaltung von Occupancy Grids sehr rechenintensiv.
  • Der Stand der Technik kennt weitere Möglichkeiten, Umgebungsmodelle zu erstellen. Dazu gehören unter anderem GridTiles. GridTiles sind meist quadratische Kacheln, die Nachbarschaftsinformationen zu benachbarten GridTiles speichern. Anhand der Nachbarschaftsinformationen sind Modelle aus GridTiles sehr einfach erweiterbar, da lediglich an nicht besetzten Nachbarschaften neue GridTiles eingefügt werden.
  • GridTiles müssen dabei keine Kacheln quadratischer Form sein, sondern können auch andere Formen annehmen.
  • Falls mehrere Fahrzeuge dieselben Gebiete befahren, so muss jedes Fahrzeug das Umgebungsmodell für das Gebiet selbst erstellen. Dies ist insbesondere für solche Gebiete nachteilig, die von vielen Fahrzeugen frequentiert werden. Dazu gehören beispielsweise Parkplätze oder Parkhäuser.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt ein Übertragen von Umgebungsmodellen zwischen einer ersten Station und einer zweiten Station. Somit können gesammelte Informationen anderen Verkehrsteilnehmern zur Verfügung gestellt werden. Um einen entsprechenden Kommunikationskanal effizient nutzen zu können, wird erfindungsgemäß die Größe der zu übertragenen Daten dadurch begrenzt, dass eine Auflösung von Kacheln, aus denen das Umgebungsmodell gebildet ist, unterschiedlich gewählt wird. Zum Übertragen des Umgebungsmodells fordert eine erste Station das Umgebungsmodell von einer zweiten Station an. Bei der Anforderung des Umgebungsmodells wird von der ersten Station außerdem eine Auflösung der einzelnen Kacheln des Umgebungsmodells gewählt. Somit bestimmt die erste Station über die Qualität des zu übertragenden Umgebungsmodells, wobei die erste Station die Qualität anhand eigener Anforderungen, insbesondere anhand von Anforderungen eigener Assistenzsysteme, die Umgebungsinformationen verschiedener Güte benötigen, festlegt. Die Kacheln repräsentieren dabei örtlich begrenzte Bereiche der Umgebung. Eine Form der Kacheln ist beliebig wählbar, wobei die Kacheln bevorzugt quadratisch sind. Die Umgebung ist insbesondere eine Umgebung der ersten Station und/oder eine Umgebung der zweiten Station.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Die Auflösung der Kacheln wird bevorzugt in Abhängigkeit von einer Entfernung der von den Kacheln repräsentierten Bereiche der Umgebung von der ersten Station gewählt. So werden weit entfernte Bereiche lediglich gering aufgelöst, während nahe Bereiche hoch aufgelöst werden. So stehen der ersten Station umfassende Informationen zur Verfügung, so dass insbesondere eine genaue Navigation sowie ein generelle Planung eines Bewegungspfades, entlang dessen sich die erste Station bewegen soll, möglich sind.
  • Alternativ oder zusätzlich wird die Auflösung der Kacheln vorteilhafterweise in Abhängigkeit von einer in der ersten Station zu Verfügung stehenden Speicherkapazität gewählt. So ist insbesondere vorgesehen, dass für Manöver, die große Flächen benötigen, sämtliche dafür benötigten Kacheln angefordert werden, wobei eine Auflösung der Kacheln an zu Verfügung stehende Speicherressourcen angepasst wird.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste Station eine Pfadplanung durchführt, wobei das Umgebungsmodell sämtliche Kacheln umfasst, die entlang eines geplanten Pfads gelegen sind. Für eine Pfadplanung wird insbesondere eine geringe Auflösung für die Kacheln gewählt.
  • Sollten genauere Informationen für Bereiche benötigt werden, für die bereits gering aufgelöste Kacheln vorliegen, so werden bevorzugt die Kacheln erneut angefordert. Dazu wird bevorzugt zunächst ein erster Satz Kacheln mit einer geringen Auflösung angefordert. Zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem insbesondere genauere Informationen benötigt werden, werden schließlich die Kacheln aus dem ersten Satz mit einer hohen Auflösung angefordert. So wird insbesondere ermöglicht, dass genauere Informationen bereitgestellt werden, wenn bei einer Bahnplanung festgestellt wird, dass eine Engstelle durchfahren werden muss. Durch die Engstelle ist jedoch die Bahn nicht gefahrlos planbar, so dass die Gefahr einer Kollision nicht ausgeschlossen werden kann. In diesem Fall werden die für die Engstelle relevanten Kacheln mit hoher Auflösung erneut angefordert.
  • Vorteilhafterweise ist außerdem vorgesehen, dass eine Vielzahl von Auflösungsstufen vordefiniert ist, wobei sich die Auflösungsstufen um ganzzahlige Vielfache unterscheiden. Dies vereinfacht insbesondere ein Überführen von Informationen mit einer ersten Auflösungsstufe in Informationen mit einer zweiten Auflösungsstufe. Somit lassen sich Kacheln, die denselben Bereich der Umgebung repräsentieren, die aber unterschiedliche Auflösungen aufweisen, einfach und effizient zusammenführen.
  • Bevorzugt umfassen die Kacheln eine Vielzahl von Zellen. Jeder der Zellen umfasst eine Belegtheitswahrscheinlichkeit, die insbesondere anzeigt, ob der von der jeweiligen Zelle repräsentierte Bereich der Umgebung frei oder belegt ist. Bevorzugt ist außerdem vorgesehen, dass jede Kachel eine ganzzahlige Anzahl von Zellen aufweist. Die Auflösung einer Kachel wird insbesondere durch die Anzahl von Zellen innerhalb der Kachel definiert.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Kacheln GridTiles sind. Diese erlauben ein einfaches und flexibles Bilden von Umgebungsmodellen.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das zumindest ein Steuergerät umfasst. Mit dem Fahrzeug ist bevorzugt das zuvor beschriebene Verfahren ausführbar. Insbesondere ist das Verfahren auf dem Steuergerät des Fahrzeugs ausführbar. Das Fahrzeug entspricht dabei entweder der ersten Station oder der zweiten Station.
  • Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Fahrzeug Umfeldsensoren auf, mit denen eine aktuelle Umgebung des Fahrzeugs erfassbar ist. Somit ist anhand der Daten zumindest ein Bereich des Umgebungsmodells erstellbar. Die mit den Umfeldsensoren gewonnenen Daten sind vorteilhafterweise für unterschiedliche Assistenzsysteme des Fahrzeug einsetzbar. Derartige Assistenzsysteme sind insbesondere Parkassistenzsystem oder Manöverassistenzsysteme. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es dem Fahrzeug möglich, durch die Übertragung des Umgebungsmodells von einer weiteren Station die Daten der Umfeldsensoren zu erweitern. Somit stehen dem Fahrzeug detaillierte Information über die Umgebung zur Verfügung.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
  • 1 eine schematische Abbildung einer beispielhaften Umgebung,
  • 2 eine schematische Abbildung eines ersten Umgebungsmodells der Umgebung aus 1,
  • 3 eine schematische Abbildung eines zweiten Umgebungsmodells, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel übertragen wird,
  • 4 eine schematische Abbildung eines dritten Umgebungsmodell, das nach der Übertragung des zweiten Umgebungsmodells mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel aus dem ersten Umgebungsmodell und dem zweiten Umgebungsmodell gebildet wird, und
  • 5 eine schematische Abbildung eines Fahrzeugs gemäße einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung
  • 1 zeigt eine Umgebung 5, wobei die Umgebung 5 eine Vielzahl von Hindernissen 14 umfasst. Die Hindernisse 14 sind insbesondere geparkte Fahrzeuge und die Umgebung 5 zeigt insbesondere einen Parkplatz.
  • Eine erste Station 2 und eine zweite Station 3 durchfahren die Umgebung 5 entlang eines ersten Fahrweges 12 sowie eines zweiten Fahrweges 13. Sowohl die erste Station 2 als auch die zweite Station 3 sind Fahrzeuge. Insbesondere sind die erste Station 2 und die zweite Station 3 jeweils ein Fahrzeug 8 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 5 gezeigt ist.
  • Das Fahrzeug 8 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst Umfeldsensoren 9, mit denen die Umgebung 5 erfassbar ist. Somit stehen dem Fahrzeug 8 Umgebungsinformationen zur Verfügung. Das Fahrzeug 8 ist eingerichtet, die Umgebungsinformationen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel zu übertragen. Auf diese Weise stellt das Fahrzeug 8 die eigenen Umgebungsinformationen anderen Teilnehmern bereit, während das Fahrzeug 8 von anderen Teilnehmern ebenfalls Umgebungsinformationen bereitgestellt bekommt.
  • Die erste Station 2 erfasst daher die Umgebung 5 und erstellt ein erstes Umgebungsmodell 10. Dies ist in 2 dargestellt. Das erste Umgebungsmodell 10 ist begrenzt durch einen Erfassungsbereich der Sensorik der ersten Station 2. In dem in 2 gezeigten Beispiel umfasst das erste Umgebungsmodell 10 eine einzige Kachel 4, die bevorzugt ein GridTile ist. Die Auflösung der Kachel 4 ist gering, da die erste Station 2 beispielhaft nur über geringe freie Speicherkapazitäten verfügt.
  • Das erste Umgebungsmodell 10 stellt somit Hindernisse 14 und Freiflächen 15 sehr grob dar. Außerdem erlaubt das erste Umgebungsmodell 10 aufgrund seiner beschränkten Ausdehnung keine Pfadplanung, da nur Informationen über nahe Bereiche der Umgebung 5 vorliegen, sowie Informationen entlang des ersten Fahrweges 12. Insbesondere ist auch ein Pfad nicht planbar, der die erste Station 2 zu der zweiten Station 3 führt.
  • Die zweite Station 3 wurde bereits entlang des zweiten Fahrweges 13 durch die Umgebung 5 bewegt und hat daher bereits große Teile der Umgebung 5 erfasst und gespeichert. Dies ist in 3 dargestellt.
  • 3 zeigt ein zweites Umgebungsmodell 1, das gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragen wird. Das zweite Umgebungsmodell 1 wurde von der zweiten Station 3 erstellt, als diese entlang des zweiten Fahrweges 13 bewegt wurde. Somit zeigt das zweite Umgebungsmodell 1, analog zu dem ersten Umgebungsmodell 10, Hindernisse 14 und Freiflächen 15 der Umgebung 5. Aufgrund der großen Ausdehnung des zweiten Umgebungsmodells 1 wurden zwei Kacheln 4, insbesondere GridTiles, zur Modellierung verwendet.
  • Aus den 2 und 3 ist ersichtlich, dass sich das erste Umgebungsmodell 10 der ersten Station 2 und das zweite Umgebungsmodell 1 der zweiten Station 3 überlappen, da die Kachel 4 des ersten Umgebungsmodell 10 denselben Bereich der Umgebung 5 darstellt wie die unteren Kachel 4 des zweiten Umgebungsmodells 1. Lediglich in ihrer Auflösung unterscheidet sich die Kachel 4 des ersten Umgebungsmodells 10 von den Kacheln 4 des zweiten Umgebungsmodells 1.
  • Die Auflösung der Kacheln 4 wird durch Zellen 7 bestimmt. Die Zellen 7 unterteilen jede Kachel 4 und weisen Wahrscheinlichkeitswerte auf, die anzeigen, ob der von der Zelle 7 repräsentierte Bereich der Umgebung 5 frei ist.
  • In den Figuren sind unterschiedliche Wahrscheinlichkeitswerte durch unterschiedliche Schraffuren gezeigt.
  • In dem ersten Umgebungsmodell 10 umfasst die Kachel 4 wenige Zellen 7, so dass die Zellen 7 große Abmaße aufweisen. Somit ist die Kachel 4 gering aufgelöst. Im Gegensatz dazu weisen die Kacheln 4 der zweiten Umgebungsmodells 1 eine Vielzahl von Zellen 7 auf. Somit sind die Kacheln 4 des zweiten Umgebungsmodells 1 hoch aufgelöst.
  • Um das erste Umgebungsmodell 10 der ersten Station 2 zu erweitern, fordert die erste Station 2 von der zweiten Station 3 das zweite Umgebungsmodell 1 an. Da die erste Station 2 lediglich ein grob aufgelöstes erstes Umgebungsmodell 10 aufweist, fordert die erste Station 2 die Kacheln des zweiten Umgebungsmodells 1 in derselben groben Auflösung an. Von der zweiten Station 3 werden dann die entsprechenden Daten an die erste Station 2 übertragen.
  • Die erste Station 2 erstellt somit ein drittes Umgebungsmodell 11, das die Informationen des ersten Umgebungsmodells 10 mit den neuen Informationen des zweiten Umgebungsmodells 1 zusammenführt. Insbesondere wird hierzu das erste Umgebungsmodell 10 erweitert. Mit dem dritten Umgebungsmodell 11 steht daher ein ausführliches Modell der Umgebung 5 zur Verfügung. Somit erlaubt das dritte Umgebungsmodell 11 der ersten Station 2 insbesondere auch eine Pfadplanung zu Bereichen, in die die erste Station 2 noch nicht bewegt wurde und die daher von der ersten Station 2 selbst noch nicht erfasst wurden.
  • Insgesamt ermöglicht das dritte Umgebungsmodell 11 der ersten Station 2 somit eine genaue Pfadplanung innerhalb der Umgebung 5. Sollte die erste Station 2 feststellen, dass aufgrund von Engstellen genauere Informationen benötigt werden, so fordert die erste Station 2 das zweite Umgebungsmodell 1 oder einzelne Kacheln 4 des zweiten Umgebungsmodells 1 von der zweiten Station 3 mit einer höheren Auflösung erneut an.
  • Ebenso ist vorteilhaft, wenn die erste Station 2 das erstellte dritte Umgebungsmodell 11 an die zweite Station 3 überträgt. Somit steht das erweiterte dritte Umgebungsmodell 11 beiden Stationen zur Verfügung.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Übertragen eines Umgebungsmodells (1) wobei eine erste Station (2) das Umgebungsmodell (1) von einer zweiten Station (3) anfordert, das Umgebungsmodell (1) aus Kacheln (4) gebildet ist und eine Umgebung (5) der ersten Station (2) und/oder der zweiten Station (3) beschreibt, und eine Auflösung der Kacheln (4) von der ersten Station (2) gewählt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung der Kacheln (4) in Abhängigkeit einer Entfernung der von den Kacheln (4) repräsentierten Bereiche der Umgebung (5) von der ersten Station (2) gewählt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung der Kacheln (4) in Abhängigkeit von einer in der ersten Station (2) zu Verfügung stehenden Speicherkapazität gewählt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Station (2) eine Pfadplanung durchführt, wobei das Umgebungsmodell sämtliche Kacheln (4) umfasst, die entlang eines geplanten Pfads (6) gelegen sind.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Satz Kacheln (4) zunächst mit einer geringen Auflösung angefordert wird, und zu einem späteren Zeitpunkt Kacheln (4) aus dem ersten Satz mit einer hohen Auflösung angefordert werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Auflösungsstufen vordefiniert ist, wobei sich die Auflösungsstufen um ganzzahlige Vielfache unterscheiden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kacheln (4) eine Vielzahl von Zellen (7) enthalten, wobei jede Zelle (7) eine Belegtheitswahrscheinlichkeit umfasst und jede Kachel (4) insbesondere eine ganzzahlige Anzahl von Zellen (7) aufweist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kacheln (4) GridTiles sind.
  9. Fahrzeug (8) umfassend zumindest ein Steuergerät, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Fahrzeug (8) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführbar ist, wobei das Fahrzeug (8) der ersten Station (2) oder der zweiten Station (3) entspricht.
  10. Fahrzeug (8) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Umfeldsensoren (9), mit denen zumindest ein Bereich des Umgebungsmodells (1) erstellbar ist.
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