DE102016213783A1

DE102016213783A1 - Verfahren, Vorrichtung und computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen zur Bestimmung der lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn

Info

Publication number: DE102016213783A1
Application number: DE102016213783.2A
Authority: DE
Inventors: Moritz Schack; Markus Kerper
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2018-02-01

Abstract

Ein Verfahren, eine Vorrichtung (20, 30) und ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen zur Bestimmung der lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn. Eine Bildverarbeitungseinheit (22) detektiert (10) Fahrbahnmarkierungen. Eine Positionsbestimmungseinheit (23) bestimmt (11) eine Ausgangsposition für das Fahrzeug. Eine Auswerteeinheit (24) ermittelt (12) mögliche laterale Positionen des Fahrzeugs durch Vergleichen der detektierten Fahrbahnmarkierungen mit Fahrbahnmarkierungsinformationen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition. Dabei werden zumindest eine erste Menge von möglichen lateralen Positionen für eine erste detektierte Fahrbahnmarkierung und eine zweite Menge von möglichen lateralen Positionen für eine zweite detektierte Fahrbahnmarkierung ermittelt. Weiterhin bestimmt (13) die Auswerteeinheit (24) eine abschließende laterale Position des Fahrzeugs durch Anwendung zumindest einer Bewertungsfunktion auf die möglichen lateralen Positionen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen zur Bestimmung der lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn, und insbesondere zur Bestimmung einer relativen lateralen Position mit Sub-Fahrstreifengenauigkeit. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Moderne Fahrzeuge werden zunehmend autonomer, d.h. die Fahrzeuge stellen dem Fahrer mehr und mehr Funktionen und Systeme zur Verfügung, die ihn bei der Kontrolle des Fahrzeugs durch Hinweise unterstützen oder Teile der Fahrzeugkontrolle übernehmen. Für derartige Funktionen und Systeme wird eine Vielzahl von Information über das Fahrzeug und seine Umgebung benötigt.
Für die Funktion „fahrstreifengenaue Navigation“ wird beispielsweise die Kenntnis über den Fahrstreifen benötigt, auf dem sich das zu navigierende Fahrzeug, das „Ego-Fahrzeug“, befindet. Dieser Fahrstreifen wird auch als „Ego-Fahrstreifen“ bezeichnet. Weiterhin werden für das automatische Fahren und Car-to-Car-basierte Anwendungen neben der Kenntnis des Ego-Fahrstreifens auch genauere Informationen hinsichtlich der Querablage des Ego-Fahrzeugs relativ zum Ego-Fahrstreifen benötigt. Es muss zu jeder Zeit mit Sub-Fahrstreifengenauigkeit bekannt sein, wo sich das Ego-Fahrzeug lateral in Bezug auf die Fahrbahn befindet.
Die Druckschrift US 2014/0358321 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung und Nachverfolgung der Begrenzungen einer Fahrspur. Das Verfahren verwendet Karten mit Informationen zur Straßengeometrie, GPS-Daten, Verlaufsdaten und die Positionen anderer Fahrzeuge zur Bestimmung der aktuellen Position.
Die Druckschrift EP 2 899 669 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zur Fahrspur einer Straße. Mit Hilfe einer Kamera werden geometrische Aspekte der Fahrspuren ermittelt, beispielsweise Fahrbahnmarkierungen. Die ermittelten Aspekte werden klassifiziert und dienen zur Positionsbestimmung. Die Klassifizierung erfordert ein Training der Klassifizierungseinheit.
Die Druckschrift DE 10 2012 104 786 A1 beschreibt ein System zum genauen Abschätzen einer Spur, in welcher ein Fahrzeug fährt. Ein System zur Spurermittlung stellt geschätzte Spuren bereit, die auf unterschiedliche Weisen bestimmt werden. Beispiele sind von einer Kamera erfasste Spurmarkierungen, ein Führungsfahrzeug oder GPS/Karten, welche bis auf Spurniveau genau sind. Die geschätzten Spuren sind mit Konfidenzinformationen versehen. Die geschätzten Spuren und die entsprechenden Konfidenzinformationen werden fusioniert, um eine ermittelte Spur zu ergeben.
Zusammenfassend werden zur Zeit im Wesentlichen drei Lösungsansätze für die Bestimmung der lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu einer Fahrbahn verfolgt.
Ein erster Ansatz besteht in der Verwendung einer hochgenau eingemessenen digitalen Fahrstreifengeometriekarte mit einer absoluten Genauigkeit im Zentimeterbereich in Verbindung mit einem hochgenauen Zweifrequenz-GPS-System. Hierbei wird die Position in der Karte mit Hilfe des GPS-Sensors ohne weitere bildgebende Sensorik bestimmt. Durch GPS- und Kartenungenauigkeiten bezüglich der absoluten Position ist allerdings oftmals keine Zuordnung des Ego-Fahrzeugs zum richtigen Fahrstreifen möglich. Zudem ist eine Lösung mit einer hochgenauen Karte und hochgenauem GPS sehr kostenintensiv.
Ein weiterer Ansatz besteht in der Nutzung bildgebender Sensoren, z.B. eines Kamerasystems. Hierdurch wird die Zuordnung des Ego-Fahrzeugs zu Fahrstreifen bezogen auf von der Sensorik ermittelte Fahrstreifen ermöglicht. Die Nutzung von bildgebenden Sensoren ohne die gleichzeitige Verwendung einer digitalen Karte führt allerdings dazu, dass häufig nur ein oder zwei Fahrstreifen durch die Sensorik erkannt werden. Die Positionierung des Ego-Fahrzeugs kann dann nur relativ zu den erkannten Fahrstreifen erfolgen, nicht aber relativ zu allen Fahrstreifen.
Ein dritter Ansatz kombiniert bildgebende Sensorik mit Karteninformationen bezüglich Anzahl und Markierungstyp der Fahrstreifen. Durch die Nutzung bildgebender Sensoren und der Information aus einer digitalen Karte, wie viele Fahrstreifen vorhanden sind und mit welcher Randmarkierung diese vorliegen (gestrichelt, durchgezogen, ...), kann das Ego-Fahrzeug zu allen Fahrstreifen zugeordnet werden. Aufgrund von Abstandsfehlern der durch die Sensoren erfassten Fahrstreifenmarkierungen relativ zum Ego-Fahrzeug ist jedoch die Genauigkeit der Querablage bezüglich des entsprechenden Fahrstreifens für die oben genannten Anwendungen nicht ausreichend.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn zur Verfügung zu stellen, die eine Bestimmung der relativen lateralen Position mit Sub-Fahrstreifengenauigkeit ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10, sowie durch ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen gemäß Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn die Schritte:

– Detektieren von Fahrbahnmarkierungen;
– Bestimmen einer Ausgangsposition für das Fahrzeug;
– Ermitteln von möglichen lateralen Positionen des Fahrzeugs durch Vergleichen der detektierten Fahrbahnmarkierungen mit Fahrbahnmarkierungsinformationen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition, wobei zumindest eine erste Menge von möglichen lateralen Positionen für eine erste detektierte Fahrbahnmarkierung und eine zweite Menge von möglichen lateralen Positionen für eine zweite detektierte Fahrbahnmarkierung ermittelt werden; und
– Bestimmen einer abschließenden lateralen Position des Fahrzeugs durch Anwendung zumindest einer Bewertungsfunktion auf die möglichen lateralen Positionen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn auf:

– Eine Bildverarbeitungseinheit zum Detektieren von Fahrbahnmarkierungen;
– Eine Positionsbestimmungseinheit zum Bestimmen einer Ausgangsposition für das Fahrzeug; und
– Eine Auswerteeinheit zum Ermitteln von möglichen lateralen Positionen des Fahrzeugs durch Vergleichen der detektierten Fahrbahnmarkierungen mit Fahrbahnmarkierungsinformationen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition und zum Bestimmen einer abschließenden lateralen Position des Fahrzeugs durch Anwendung zumindest einer Bewertungsfunktion auf die möglichen lateralen Positionen; wobei die Auswerteeinheit eingerichtet ist, für das Ermitteln von möglichen lateralen Positionen des Fahrzeugs zumindest eine erste Menge von möglichen lateralen Positionen für eine erste detektierte Fahrbahnmarkierung und eine zweite Menge von möglichen lateralen Positionen für eine zweite detektierte Fahrbahnmarkierung zu bestimmen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein computerlesbares Speichermedium Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgende Schritte veranlassen:

Die sub-fahrstreifengenauen Bestimmung der lateralen Fahrzeugposition bezogen auf die Fahrbahn basiert auf dem Abgleich von Fahrbahnmarkierungen, die durch ein bildgebendes Sensorsystem erkannt wurden, mit Fahrbahnmarkierungsgeometrien aus einer digitalen Fahrstreifengeometriekarte. Diese unterliegt keinen besonderen Anforderungen bezüglich der absoluten Genauigkeit, enthält aber die Fahrstreifenmittengeometrien und Fahrstreifenrandgeometrien mit hoher Genauigkeit zueinander. Basierend auf dem Vergleich werden mögliche laterale Positionen des Fahrzeugs ermittelt. Durch Anwendung zumindest einer Bewertungsfunktion auf die ermittelten möglichen lateralen Positionen wird eine abschließende laterale Position bestimmt, d.h. die wahrscheinlichste oder bestmögliche Position. Für das Ermitteln der möglichen lateralen Positionen werden mehrere detektierte Fahrbahnmarkierungen, vorzugsweise zwei Fahrbahnmarkierungen, herangezogen. Für jede dieser Fahrbahnmarkierungen wird versucht, eine Menge von möglichen lateralen Positionen zu ermitteln. Die resultierenden Mengen werden nachfolgend vereinigt.
Auf diese Weise wird verhindert, dass aufgrund einer falsch detektierten Fahrbahnmarkierung ausschließlich schlecht positionierte mögliche laterale Positionen ermittelt werden. Beispielsweise könnte eine Teernaht irrtümlich als Fahrbahnmarkierung erkannt werden. Erfolgte die Bestimmung der lateralen Position ausschließlich basierend auf dieser vermeintlichen Fahrbahnmarkierung, wäre ein fehlerhaftes Ergebnis zu erwarten.
Vorzugsweise sind die erste detektierte Fahrbahnmarkierung und die zweite detektierte Fahrbahnmarkierung diejenigen Fahrbahnmarkierungen, die den geringsten lateralen Abstand zur Ausgangsposition des Fahrzeugs aufweisen. Die laterale Genauigkeit der von der Kamera erkannten Geometrien nimmt tendenziell mit größerer lateraler Entfernung von der Kamera deutlich ab. Durch Betrachtung der detektierten Fahrbahnmarkierungen mit der kleinsten lateralen Entfernung zum Fahrzeug werden somit die Fahrbahnmarkierungen mit voraussichtlich größter Genauigkeit bzgl. dieser Entfernungsmessung ausgewählt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird für das Ermitteln einer Menge von möglichen lateralen Positionen für eine ausgewählte detektierte Fahrbahnmarkierung diese Fahrbahnmarkierung sukzessive verschiedenen Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte zugeordnet. Es wird dann versucht, für jede dieser Zuordnungen eine mögliche laterale Position zu bestimmen. Anschaulich wird hierbei angenommen, die ausgewählte detektierte Fahrbahnmarkierung entspräche der jeweiligen Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte. Auf diese Weise können aus dem Vergleich der detektierten Fahrbahnmarkierungen mit den Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte zuverlässig mehrere mögliche laterale Fahrzeugpositionen bestimmt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden für das Zuordnen einer ausgewählten detektierten Fahrbahnmarkierung zu einer ausgewählten Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte Schnittpunkte einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen ermittelt. Genauso werden Schnittpunkte der orthogonalen Linie mit den Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte ermittelt. Die für die detektierten Fahrbahnmarkierungen bestimmten Schnittpunkte werden dann derart entlang der orthogonalen Linie verschoben, dass der Schnittpunkt der ausgewählten detektierten Fahrbahnmarkierung auf dem Schnittpunkt der ausgewählten Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte zu liegen kommt und die relativen Abstände der detektierten Fahrbahnmarkierungen erhalten bleiben. Durch die Reduzierung der Situationsbetrachtung auf Schnittpunkte lässt sich der zur Umsetzung der erfindungsgemäßen Lösung erforderliche Rechenaufwand erheblich verringern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der verschobene Schnittpunkt zumindest einer weiteren detektierten Fahrbahnmarkierung mit den zu seiner Position nächstgelegenen Schnittpunkten der Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte verglichen und eine Ähnlichkeit der Schnittpunkte bewertet. Die weitere Fahrbahnmarkierung wird dann zur Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte mit der bestbewerteten Ähnlichkeit der Schnittpunkte zugeordnet. Nach der Zuordnung der ausgewählten detektierten Fahrbahnmarkierung zur ausgewählten Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte wird versucht, Zuordnungen zwischen den weiteren detektierten Fahrbahnmarkierungen und den weiteren Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte zu ermitteln. Die jeweiligen Zuordnungen werden vorzugsweise einzeln bewertet. Aus der Gesamtheit der Bewertungen aller Zuordnungen kann dann eine Bewertung für die betrachtete Zuordnung der ausgewählten detektierten Fahrbahnmarkierung zur ausgewählten Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte abgeleitet werden. Diese kann zudem zur Bewertung der gegebenenfalls ermittelten möglichen lateralen Position genutzt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird für das Bewerten der Ähnlichkeit der Schnittpunkte zumindest einer der folgenden Aspekte betrachtet: Wurde die Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte bereits einer anderen detektierten Fahrbahnmarkierung zugeordnet, wird die Reihenfolge der Fahrbahnmarkierungen beibehalten, wie groß ist die geometrische Distanz der Schnittpunkte, stimmt der Linientyp der Fahrbahnmarkierungen überein, stimmt die Linienrichtung der zugehörigen Fahrbahnmarkierungen überein? Jeder dieser Aspekte erlaubt Rückschlüsse, ob eine Übereinstimmung der Schnittpunkte plausibel und wahrscheinlich ist. Zugleich lassen sich die einzelnen Aspekte ohne größeren Rechenaufwand überprüfen, so dass der Vergleich der Schnittpunkte quasi in Echtzeit erfolgen kann. Vorzugsweise werden mehrere Aspekte betrachtet und die resultierenden Bewertungen kombiniert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird für jede Zuordnung der ausgewählten detektierten Fahrbahnmarkierung zu einer ausgewählten Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte eine Gesamtbewertung auf Grundlage der Bewertungen der Schnittpunkte ermittelt Eine Zuordnung wird dabei verworfen, falls die zugehörige Gesamtbewertung ein Gütemaß unterschreitet. Der Vergleich der Gesamtbewertung mit einem Gütemaß erlaubt es, offensichtlich unplausible Zuordnungen zu verwerfen und nicht in die weitere Auswertung einfließen zu lassen. Das Gütemaß wird insbesondere unterschritten, wenn einem größeren Anteil der detektierten Fahrbahnmarkierungen keine Fahrbahnmarkierungen der digitalen Karte zugeordnet werden konnten.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine vorläufige mögliche laterale Position des Fahrzeugs bestimmt, indem die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition entsprechend der Verschiebung der Schnittpunkte parallel zur orthogonalen Linie verschoben wird. Mit diesem Ansatz kann mit geringem Aufwand eine vorläufige mögliche laterale Position bestimmt werden, die als Grundlage für eine spätere Optimierung dienen kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Bewertungsfunktion für die vorläufige mögliche laterale Position bestimmt, die auf gewichteten Distanzen zwischen den Schnittpunkten der weiteren detektierten Fahrbahnmarkierungen und den Schnittpunkten der jeweiligen zugeordneten Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte basiert. Die vorläufige mögliche laterale Position wird dann parallel zur orthogonalen Linie derart verschoben, dass die Bewertungsfunktion ein Funktionsminimum hat. Die resultierende verschobene vorläufige mögliche laterale Position wird schließlich als mögliche laterale Position der Zuordnung festgelegt. Auf diese Weise wird auf Grundlage der vorläufigen möglichen lateralen Position eine optimierte laterale Position bestimmt, die die Ergebnisse der Zuordnungen der detektierten Fahrbahnmarkierungen zu den Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte berücksichtigt.
Vorzugsweise werden ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem autonom oder manuell gesteuerten Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, eingesetzt.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn;
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn;
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn;
4 zeigt einen Ansatz zum Zuordnen einer ausgewählten detektierten Fahrbahnmarkierung zu einer ausgewählten Fahrbahnmarkierung einer Fahrstreifengeometriekarte;
5 zeigt einen Ansatz zum Zuordnen weiterer detektierter Fahrbahnmarkierungen;
6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des in 1 dargestellten Verfahrens;
7 zeigt ein Beispiel für ermittelte Kartenschnittpunkte;
8 zeigt ein Beispiel für ermittelte BV-Linienschnittpunkte;
9 zeigt verschiedene Leit-Zuordnungen und Leit-Fahrzeugpositionen für eine erste detektierte Fahrbahnmarkierung; und
10 zeigt verschiedene Leit-Zuordnungen und Leit-Fahrzeugpositionen für eine zweite detektierte Fahrbahnmarkierung.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn. In einem ersten Schritt werden Fahrbahnmarkierungen detektiert 10. Ebenso wird eine Ausgangsposition für das Fahrzeug bestimmt 11. Durch Vergleichen der detektierten Fahrbahnmarkierungen mit Fahrbahnmarkierungsinformationen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition werden mögliche lateralen Positionen des Fahrzeugs ermittelt 12. Dabei werden zumindest eine erste Menge von möglichen lateralen Positionen für eine erste detektierte Fahrbahnmarkierung und eine zweite Menge von möglichen lateralen Positionen für eine zweite detektierte Fahrbahnmarkierung ermittelt.
Beispielsweise sind die erste detektierte Fahrbahnmarkierung und die zweite detektierte Fahrbahnmarkierung diejenigen Fahrbahnmarkierungen, die den geringsten lateralen Abstand zur Ausgangsposition des Fahrzeugs aufweisen. Eine abschließende laterale Position des Fahrzeugs wird dann durch Anwendung zumindest einer Bewertungsfunktion auf die möglichen lateralen Positionen bestimmt 13.
2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 20 zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn. Die Vorrichtung 20 hat eine Bildverarbeitungseinheit 22 zum Detektieren 10 von Fahrbahnmarkierungen. Zu diesem Zweck nutzt die Bildverarbeitungseinheit 22 beispielsweise Bildinformationen einer Kameraeinheit 25, die über einen Eingang 21 der Vorrichtung 20 empfangen werden. Die Vorrichtung 20 hat weiterhin eine Positionsbestimmungseinheit 23 zum Bestimmen 11 einer Ausgangsposition für das Fahrzeug. Die Ausgangsposition wird beispielsweise basierend auf Empfangsdaten eines GPS-Empfängers 26 bestimmt, die ebenfalls über den Eingang 21 empfangen werden können.
Eine Auswerteeinheit 24 ermittelt 12 mögliche laterale Positionen des Fahrzeugs durch Vergleichen der detektierten Fahrbahnmarkierungen mit Fahrbahnmarkierungsinformationen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition. Zu diesem Zweck enthält die Fahrstreifengeometriekarte Fahrstreifenmittengeometrien und Fahrstreifenrandgeometrien mit hoher Genauigkeit zueinander. Dabei werden zumindest eine erste Menge von möglichen lateralen Positionen für eine erste detektierte Fahrbahnmarkierung und eine zweite Menge von möglichen lateralen Positionen für eine zweite detektierte Fahrbahnmarkierung ermittelt. Beispielsweise sind die erste detektierte Fahrbahnmarkierung und die zweite detektierte Fahrbahnmarkierung diejenigen Fahrbahnmarkierungen, die den geringsten lateralen Abstand zur Ausgangsposition des Fahrzeugs aufweisen. Weiterhin bestimmt 13 die Auswerteeinheit 24 eine abschließende laterale Position des Fahrzeugs durch Anwendung zumindest einer Bewertungsfunktion auf die möglichen lateralen Positionen.
Die von der Auswerteeinheit 24 bestimmte laterale Position des Fahrzeugs wird vorzugsweise über einen Ausgang 27 der Vorrichtung 20 für die weitere Verarbeitung verfügbar gemacht, beispielsweise für die Verarbeitung in einem Spurführungssystem. Sie kann zudem in einem Speicher 28 der Vorrichtung 20 abgelegt werden, beispielsweise für eine spätere Auswertung. Der Eingang 21 und der Ausgang 27 können als getrennte Schnittstellen oder als eine kombinierte bidirektionale Schnittstelle implementiert sein.
Die Bildverarbeitungseinheit 22, die Positionsbestimmungseinheit 23 sowie die Auswerteeinheit 24 können als dezidierte Hardware realisiert sein, beispielsweise als integrierte Schaltungen. Natürlich können sie aber auch teilweise oder vollständig kombiniert oder als Software implementiert werden, die auf einem geeigneten Prozessor läuft.
3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn. Die Vorrichtung 30 weist einen Prozessor 32 und einen Speicher 31 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Vorrichtung 30 um einen Computer oder ein Steuergerät. Im Speicher 31 sind Instruktionen abgelegt, die die Vorrichtung 30 bei Ausführung durch den Prozessor 32 veranlassen, die Schritte gemäß einem der beschriebenen Verfahren auszuführen. Die im Speicher 31 abgelegten Instruktionen verkörpern somit ein durch den Prozessor 32 ausführbares Programm, welches das erfindungsgemäße Verfahren realisiert. Die Vorrichtung hat einen Eingang 33 zum Empfangen von Informationen. Vom Prozessor 32 generierte Daten werden über einen Ausgang 34 bereitgestellt. Darüber hinaus können sie im Speicher 31 abgelegt werden. Der Eingang 33 und der Ausgang 34 können zu einer bidirektionalen Schnittstelle zusammengefasst sein.
Der Prozessor 32 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassen, beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen daraus.
Die Speicher 28, 31 der beschriebenen Ausführungsformen können volatile und/oder nichtvolatile Speicherbereiche aufweisen und unterschiedlichste Speichergeräte und Speichermedien umfassen, beispielsweise Festplatten, optische Speichermedien oder Halbleiterspeicher.
Für das Ermitteln einer Menge von möglichen lateralen Positionen für eine ausgewählte detektierte Fahrbahnmarkierung kann diese Fahrbahnmarkierung sukzessive verschiedenen Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte zugeordnet werden. Es wird dann versucht, für jede dieser Zuordnungen eine mögliche laterale Position zu bestimmen. 4 zeigt einen Ansatz zum Zuordnen einer ausgewählten detektierten Fahrbahnmarkierung zu einer ausgewählten Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte. Zunächst werden Schnittpunkte einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen ermittelt 14. Ebenso werden Schnittpunkte der orthogonalen Linie mit den Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte ermittelt.
Die für die detektierten Fahrbahnmarkierungen bestimmten Schnittpunkte werden dann derart entlang der orthogonalen Linie verschoben 16, dass der Schnittpunkt der ausgewählten detektierten Fahrbahnmarkierung auf dem Schnittpunkt der ausgewählten Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte zu liegen kommt und die relativen Abstände der detektierten Fahrbahnmarkierungen erhalten bleiben.
Für die Bestimmung einer mögliche lateralen Position für eine Zuordnung werden vorzugsweise weitere detektierte Fahrbahnmarkierungen zugeordnet. Einen Ansatz dafür zeigt 5. Der verschobene Schnittpunkt zumindest einer weiteren detektierten Fahrbahnmarkierung wird mit den zu seiner Position nächstgelegenen Schnittpunkten der Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte verglichen 17 und eine Ähnlichkeit der Schnittpunkte bewertet 18. Die weitere Fahrbahnmarkierung wird dann der Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte mit der bestbewerteten Ähnlichkeit der Schnittpunkte zugeordnet 19. Für das Bewerten der Ähnlichkeit der Schnittpunkte kommt beispielsweise die Betrachtung folgender Aspekte in Frage: Wurde die Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte bereits einer anderen detektierten Fahrbahnmarkierung zugeordnet, wird die Reihenfolge Fahrbahnmarkierungen beibehalten, wie groß ist die geometrische Distanz der Schnittpunkte, stimmt der Linientyp der Fahrbahnmarkierungen überein, und stimmt die Linienrichtung der zugehörigen Fahrbahnmarkierungen überein?
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Nachfolgend soll eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Detail beschrieben werden. Das Verfahren basiert auf einer Reihe von Eingangsdaten. Benötigt werden zunächst die von dem bildgebenden Sensorsystem ermittelten Geometrie- und Eigenschaftsinformationen der sichtbaren Fahrbahnmarkierungen. Im Folgenden werden diese als BV-Linien bezeichnet (BV für Bildverarbeitung). Ebenfalls benötigt wird eine absolute Positionsinformation mit Richtungs- und Geschwindigkeitsangabe. Diese kann beispielsweise vom Fahrzeug-GPS zur Verfügung gestellt werden. Für die absoluten Positionsinformationen ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Unterscheidung vorgesehen zwischen absoluten Positionsinformationen, die das direkte Ergebnis einer Ortung durch ein GNSS-System (GNSS: Global Navigation Satellite System) repräsentieren (GNSS Positionsdaten), und solchen, die basierend auf einer zurückliegenden GNSS-Ortung durch Dead-Reckoning (Koppelnavigation) interpoliert wurden (Absolute Positionsdaten). Optional kann auch eine relative, sprungfreie Positionsinformation genutzt werden, die z.B. mittels Bewegungsschätzung ermittelt wird. Zusätzlich werden Kartendaten mit hoher relativer Genauigkeit bezüglich Fahrstreifen und Fahrbahnmarkierungen verwendet.
Diese werden beispielsweise durch einen Kartendaten-Server 110 zur Verfügung gestellt. Die Karteninformationen werden im Folgenden als DLM-Lanes (DLM: Detailed Lane Model, detailliertes Fahrstreifenmodell) und DLM-Lanemarkings bezeichnet. Vorzugsweise werden Ergebnisse aus dem vorausgegangenen Ablauf oder vorausgegangenen Abläufen des Verfahrens als Historie mit einbezogen, außer natürlich in der ersten Iteration.
Der prinzipielle Ablauf des Verfahrens gliedert sich in mehrere Teile, die in 6 teilweise in gestrichelt dargestellten Blöcken zusammengefasst sind.
Im Rahmen einer Aufbereitung 40 der Eingangsdaten wird eine ungefähre Fahrzeugposition bestimmt 41. Diese dient als Ausgangsposition für den Abgleich von Fahrbahnmarkierungen mit Kartendaten. Zudem erfolgt eine Umrechnung und Aggregation der Geometrien der BV-Linien.
Die Geometrien der durch das Kamerasystem detektierten Fahrbahnmarkierungen werden typischerweise durch Klothoiden in einem fahrzeugrelativen, kartesische Koordinatensystem beschrieben. Die Klothoidenbeschreibungen werden überführt in Polylines, die die Klothoidengeometrien in guter Näherung nachbilden. Die Umwandlung in Polylines wird durchgeführt, da die nachfolgend auf den Fahrbahnmarkierungsgeometrien operierenden Algorithmen so deutlich einfacher zu implementieren sind. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Koordinaten der Polylines aus dem fahrzeugrelativen, kartesischen Koordinatensystem in das WGS84-Koordinatensystem überführt 42. Die nachfolgenden Algorithmen operieren im WGS84-Koordinatensystem, da auch die Kartendaten und die Fahrzeugpositions- und -bewegungsinformationen typischerweise in diesem Koordinatensystem vorliegen.
Die Geometrien der durch das Kamerasystem erkannten Fahrbahnmarkierungen beginnen stets kurz vor dem Fahrzeug und haben eine Ausdehnung von einigen Metern ungefähr in Fahrtrichtung/Kamerablickrichtung. Gelegentlich werden durch das Kamerasystem Fahrbahnmarkierungen zunächst korrekt erkannt und übermittelt, jedoch kurz darauf nicht mehr detektiert. Die bei einer Algorithmusiteration vorhandenen BV-Linien werden darum stets zwischengespeichert und bei der nächsten Iteration mit den neu durch das Kamerasystem übermittelten Geometrien abgeglichen 43.
Nachfolgend werden wesentliche Geometrieaspekte extrahiert 50. Hierbei werden Punkte von BV-Linien und DLM-Lanemarkings zur longitudinalen Fahrzeugposition berechnet.
Dazu wird zunächst eine Orthogonallinie einer konfigurierbaren Länge in einem konfigurierbaren Abstand von der ungefähren Fahrzeugposition konstruiert 51. Anschließend werden Schnittpunkte der DLM-Lanemarkings und der DLM-Lanes mit der orthogonalen Strecke ermittelt 52, beide zusammen als Kartenschnittpunkte bezeichnet. Ein Beispiel für solche Kartenschnittpunkte ist in 7 dargestellt. Zu sehen ist eine Fahrbahn FB mit vier Fahrspuren FS, die durch Fahrbahnmarkierungen FBM voneinander abgegrenzt sind, sowie die zugehörigen Fahrspurmitten FSM. Ebenfalls dargestellt sind die Ausgangsposition AP, die konstruierte Orthogonallinie OL und die Kartenschnittpunkte, getrennt nach Schnittpunkten SPM mit den DLM-Lanemarkings (Marking-Schnittpunkt) und Schnittpunkten SPL mit den DLM-Lanes (Lane-Schnittpunkt). Für jeden Kartenschnittpunkt wird vorzugsweise seine laterale Position relativ zum Fahrzeug, z.B. als Entfernung vom Mittelpunkt der orthogonalen Strecke, und bei DLM-Lanemarkings die Information der Art der assoziierten Fahrbahnmarkierung (Linie gestrichelt/durchgezogen, Leitplanke, Fahrbahnrand, ...) festgehalten. In einem weiteren Schritt werden die Schnittpunkte der orthogonalen Strecke mit den BV-Linien gebildet 53, als BV-Linienschnittpunkte bezeichnet. Ein Beispiel für solche BV-Linienschnittpunkte ist in 8 dargestellt. Zu sehen sind zusätzlich zu den bereits aus 7 bekannten Elementen die erkannten BV-Linien BVL und die Schnittpunkte BVS der Orthogonallinie OL mit den erkannten BV-Linien BVL. Wiederum wird für jeden Schnittpunkt BVS vorzugsweise seine laterale Position relativ zum Fahrzeug und die Information der Art der erkannten Fahrbahnmarkierung (Linie gestrichelt/durchgezogen, Leitplanke, Fahrbahnrand, ...) festgehalten.
Sind ausreichend aussagekräftige Informationen zu BV-Linien vorhanden, so wird nachfolgend eine Menge von möglichen Fahrzeugpositionen ermittelt 60. Andernfalls wird eine Fehlerbehandlung 90 initiiert. Beispielsweise kann festgelegt werden, dass ausreichend Informationen vorhanden sind, wenn zumindest zwei BV-Linienschnittpunkte mit einem Abstand voneinander von mehr als z.B. 0,5 Fahrspurbreiten und einem Abstand von der ungefähren Fahrzeugposition von weniger als z.B. 1,5 Fahrspurbreiten gefunden wurden.
Zur Ermittlung der Menge der möglichen Fahrzeugpositionen wird eine konfigurierbare Anzahl der BV-Linien herangezogen, beispielsweise zwei BV-Linien. Dazu wird der nachfolgend beschriebene Prozess zur Ermittlung einer Anzahl möglicher Fahrzeugpositionen auf Grundlage einer ausgewählten BV-Linie mehrfach nacheinander durchgeführt, wobei immer eine andere aus der Anzahl der BV-Linien der Ermittlung zugrunde gelegt wird. Vorzugsweise werden diejenigen BV-Linien herangezogen, die den geringsten Abstand zwischen der Fahrzeugposition und ihrem zugehörigen Schnittpunkt mit der Orthogonallinie aufweisen und zugleich eine Existenzwahrscheinlichkeit oberhalb eines konfigurierbaren Schwellwertes haben. Die jeweils zugrunde gelegte BV-Linie wird im Folgenden als Leit-BV-Linie bezeichnet.
Zur Generierung von möglichen Fahrzeugpositionen auf Grundlage einer Leit-BV-Linie wird versucht, eine mögliche Fahrzeugposition zu jedem Schnittpunkt mit einem DLM-Lanemarking zu generieren. Anschaulich wird hierbei angenommen, die Leit-BV-Linie entspräche dem zum jeweiligen Marking-Schnittpunkt gehörigen DLM-Lanemarking. Die jeweils mit der Leit-BV-Linie identifizierte Fahrbahnmarkierung wird im Folgenden als Leit-Markierung bezeichnet.
Das Verfahren betrachtet also nacheinander jede herangezogene BV-Linie als Leit-BV-Linie und für jede dieser Leit-BV-Linien das DLM-Lanemarking jedes vorhandenen Marking-Schnittpunktes als Leit-Markierung.
Die jeweils aktuell betrachtete Zuweisung der Rollen der Leit-BV-Linie und der Leit-Markierung wird im Folgenden als Leit-Zuordnung bezeichnet. Für jede einzelne Leit-Zuordnung wird versucht, nach dem im Folgenden beschriebenen Verfahren eine mögliche Fahrzeugposition zu bestimmen. Dabei ist nicht sicher, dass diese Bestimmung erfolgreich ist. Es wird also für jede Leit-Zuordnung höchstens genau eine mögliche Fahrzeugposition bestimmt.
Für jede Leit-Zuordnung werden die BV-Linienschnittpunkte auf der orthogonalen Strecke so angeordnet, dass der Schnittpunkt der Leit-BV-Linie auf dem der Leit-Markierung zu liegen kommt und die Abstände aller BV-Linien zueinander erhalten bleiben.
Die Fahrzeugposition kann entsprechend parallel zur orthogonalen Strecke verschoben werden, sodass die relativen Positionen der BV-Linien zur Fahrzeugposition erhalten bleiben. Die so verschobene Fahrzeugposition wird im Folgenden als Leit-Fahrzeugposition bezeichnet. Ein Beispiel verschiedener Leit-Zuordnungen und Leit-Fahrzeugpositionen LFP ist in 9 und 10 dargestellt. In diesem Beispiel wurden drei BV-Linien detektiert. In 9 wird die mittlere detektierte BV-Linie als Leit-BV-Linie LBL herangezogen, in 10 die linke detektierte BV-Linie. Die jeweilige Leit-BV-Linie LBL wird nacheinander drei verschiedenen Leit-Markierungen LM zugeordnet, d.h. zunächst der gestrichelten Markierung zwischen den beiden linken Fahrspuren, dann der einseitigen Fahrstreifenbegrenzung (durchgezogene und gestrichelte Doppellinie) und schließlich der durchgezogenen Markierung auf der rechten Seite.
Die Leit-Fahrzeugposition entspricht der vorläufig für die zu ermittelnde mögliche Fahrzeugposition angenommenen Position. Die endgültige Position der möglichen Fahrzeugposition wird jedoch erst in einem späteren Schritt bestimmt.
Als nächstes werden Zuordnungen zwischen BV-Linien und DLM-Lanemarkings ermittelt. Die jeweiligen Zuordnungen werden einzeln bewertet. Aus der Gesamtheit der Bewertungen aller Zuordnungen ergibt sich eine Bewertung für die betrachtete Leit-Zuordnung und die ggf. daraus resultierende mögliche Fahrzeugposition.
Zunächst wird die Leit-BV-Linie der Leit-Markierung zugeordnet. Danach werden die weiteren BV-Linien betrachtet und ggf. zugeordnet, beispielsweise in der Reihenfolge steigender Entfernung ihrer Schnittpunkte mit der Orthogonalen von der Fahrzeugposition. Dabei wird jeder BV-Linienschnittpunkt mit den zu seiner Position nächstgelegenen Marking-Schnittpunkten verglichen, die Ähnlichkeit der Schnittpunkte bewertet und eine Zuordnung der BV-Linie zum DLM-Lanemarking des bestbewerteten Schnittpunktes erstellt.
Bei der Bestimmung der Ähnlichkeit von BV-Linienschnittpunkten und Marking-Schnittpunkten können beispielsweise die nachfolgend beschriebenen Kriterien betrachtet werden. Vorzugsweise sind die konkreten Zahlenwerte und Gewichtungen der einzelnen Kriterien konfigurierbar.
DLM-Lanemarking unbelegt: Ein erstes Kriterium ist die Frage, ob das DLM-Lanemarking unbelegt ist. Ist das DLM-Lanemarking bereits mit einer anderen BV-Linie verknüpft, so folgt daraus eine schlechte Bewertung der Ähnlichkeit.
Erhalt der Reihenfolge: Ein zweites DLM-Lanemarking links eines ersten DLM-Lanemarkings, dem bereits eine BV-Linie zugeordnet ist, soll nicht einer BV-Linie rechts dieser zugeordneten BV-Linie zugeordnet werden. Ist dies doch der Fall, folgt hieraus eine schlechte Bewertung der Ähnlichkeit.
Distanz der Schnittpunkte: Wie weit liegen die Schnittpunkte voneinander entfernt? Eine größere Entfernung führt dabei zu einer schlechteren Bewertung. Für größere laterale Entfernungen der betrachteten Schnittpunkte zur Leit-Fahrzeugposition kann allerdings eine größere Ungenauigkeit des Kamerasystems in Bezug auf die Abschätzung der lateralen Position der BV-Linien angenommen werden. Entsprechend sind Entfernungen der Schnittpunkte zueinander mit steigender Entfernung der Schnittpunkte zur Leit-Fahrzeugposition weniger stark schlecht zu bewerten.
Linientyp der Fahrbahnmarkierung: Passt die Art der Fahrbahnmarkierung (Linie gestrichelt/durchgezogen, Leitplanke, Fahrbahnrand, ...) gemäß DLM-Lanemarking und BV-Linie zusammen? Für diese Bewertung ist vorzugsweise eine konfigurierbare Matrix vorgesehen, die für jede Kombination aus BV-Line- und Kartenfahrbahnmarkierungstyp einen spezifischen Wert zuordnet. So können häufig vorkommende Fehlzuordnungen der Kamera, z.B. die Erkennung einer durchgezogenen als gestrichelte Linie, mit einer nur geringfügig schlechten Bewertung, unwahrscheinliche Fehlzuordnungen der Kamera, z.B. die Erkennung von Fahrbahnrand als Leitplanke, mit einer deutlich schlechten Bewertung assoziiert werden.
Linienrichtung: Passt die Richtung der BV-Linie (im Schnittpunkt mit der Orthogonalen) zur Richtung des DLM-Lanemarking (im Schnittpunkt mit der Orthogonalen)? Hierbei ist zu beachten, dass die Linien sich geometrisch ähnlich sein sollen, eine implizite Richtung ist jedoch irrelevant.
Lückenfreie Erkennung: Gibt es laut Karte Fahrbahnmarkierungen, d.h. Marking-Schnittpunkte, zwischen dem zu bewertenden Marking-Schnittpunkt und dem nächstgelegenen Marking-Schnittpunkt, dessen DLM-Lanemarking bereits einer BV-Linie zugeordnet ist? Jedes solche unzugeordnete DLM-Lanemarking verschlechtert die Bewertung.
Hierbei kann eine Ausnahme vorgesehen werden für den Fall, dass der Abstand des zu bewertenden Marking-Schnittpunktes zum Schnittpunkt des unzugeordneten DLM-Lanemarking unterhalb eines konfigurierbaren Schwellwertes liegt. Zwei nah beieinanderliegende DLM-Lanemarkings, z.B. eine durchgezogene neben einer gestrichelten Linie, werden durch die Kamera u.U. nur als eine einzelne Linie erkannt. Zwar sind solche Linien meist auch im DLM-Datensatz als nur eine Linie mit dem Typ gestrichelt-und-durchgezogen (o.ä.) hinterlegt, dies ist aber nicht immer der Fall. Ebenso können beispielsweise zwei zusammenlaufende Linien zwei nah beieinanderliegende Marking-Schnittpunkte erzeugen, die Kamera wird aber mit großer Wahrscheinlichkeit ab einem gewissen Zeitpunkt nur noch eine Linie detektieren. Durch die vorgesehene Ausnahme werden solche Situationen berücksichtigt.
Eine weitere Ausnahme kann vorgesehen werden für den Fall, dass der Abstand des zu bewertenden Marking-Schnittpunktes zur Leit-Fahrzeugposition unterhalb eines konfigurierbaren Schwellwertes liegt. Manche Kamerasysteme detektieren Fahrbahnmarkierung oft dann nicht (mehr), wenn das Fahrzeug diese überquert.
BV-Linien mit großer lateraler Nähe zur Kamera/zum Fahrzeug werden durch die Konfiguration des Kamerasystems bewusst ignoriert, beispielsweise um BV-Linien von möglicherweise fälschlich als Fahrbahnmarkierung erkannten Teernähten der Fahrbahn herauszufiltern. Die Berücksichtigung der Ausnahmeregelung bei Nähe zur Leit-Fahrzeugposition ist vorzugsweise konfigurierbar zu- und abschaltbar. Auf diese Weise ist das Verfahren anpassbar sowohl an Kamerasysteme, die eine Filterung fahrzeugnaher BV-Linien vornehmen, und an solche, die dies nicht tun.
Statt der Bewertung abhängig von der Überschreitung eines Schwellwertes kann auch ein als Funktion des Abstandes berechneter Wert oder eine Kombination aus beidem zur Bewertung herangezogen werden.
Die eingesetzten Kamerasysteme erkennen gelegentlich fälschlich BV-Linien, obwohl tatsächlich an den ermittelten Positionen gar keine Fahrbahnmarkierungen vorhanden sind. Wird bei der Suche eines DLM-Lanemarkings zur Zuordnung zu einer BV-Linie bei gegebener Leit-BV-Linie und gegebener Leit-Markierung kein DLM-Lanemarking gefunden, sodass die Bewertung einer entsprechenden Zuordnung einen konfigurierbaren Gütewert erreicht oder überschreitet, so wird angenommen, dass es sich bei dieser BV-Linie um eine von der Kamera fälschlich erkannte Linie handelt und es wird keine Zuordnung vorgenommen.
Für jede BV-Linie, der kein DLM-Lanemarking mit hinreichender Güte zugeordnet werden kann, verschlechtert sich die Gesamtbewertung der Leit-Zuordnung. Eine passende Zuordnung sollte stets zu einer besseren Gesamtbewertung der Leit-Zuordnung führen als dies ein Nicht-Zuordnen der BV-Linie täte.
Ist die Zuordnung von DLM-Lanemarkings zu allen BV-Linien abgeschlossen wird vorzugsweise geprüft, ob die Gesamtbewertung der Leit-Zuordnung ein konfigurierbares Gütemaß unterschreitet. Ist dies der Fall, so wird die Leit-Zuordnung als unplausible Annahme verworfen und hierzu keine mögliche Fahrzeugposition ausgegeben. Die weitere Behandlung der Leit-Zuordnung entfällt und das Verfahren setzt unmittelbar mit der nächsten Leit-Zuordnung fort. Das Gütemaß wird insbesondere unterschritten, wenn einem größeren Anteil der BV-Linien keine DLM-Lanemarkings zugeordnet werden konnten.
Wie oben beschrieben wurde die Leit-Fahrzeugposition entsprechend der Zuordnung der Leit-Markierung zur Leit-BV-Linie anhand der relativen Position der Leit-BV-Linie zum Fahrzeug bestimmt.
Die Lage der möglichen Fahrzeugposition soll zusätzlich auch die Zuordnungen von DLM-Lanemarkings zu den anderen BV-Linien berücksichtigen. Dazu werden beispielsweise die Quadrate der Abstände der BV-Linienschnittpunkte zu den jeweils zugeordneten Marking-Schnittpunkten entsprechend ihrer Entfernung zur Fahrzeugposition gewichtet aufsummiert. Dabei erfolgt eine kleinere Gewichtung bei größerer Entfernung, z.B. eine Gewichtung mit dem Kehrwert der quadrierten Entfernung. Die resultierende Summe wird als Funktion einer Verschiebung aller BV-Linienschnittpunkte entlang der Orthogonalen betrachtet und das Funktionsminimum bestimmt.
Das Funktionsminimum stellt sich ein bei einer Verschiebung der BV-Linienschnittpunkte um den gewichteten arithmetischen Mittelwert der Abstände zwischen den BV-Linienschnittpunkten und den jeweiligen Marking-Schnittpunkten.
Die Position, die sich durch verschieben der Leit-Fahrzeugposition um den Wert des Funktionsminimums ergibt, ist die endgültige, aus dieser Kombination aus Leit-BV-Linie und Leit-Marking ermittelte mögliche Fahrzeugposition.
Die insgesamt ermittelten möglichen Fahrzeugpositionen werden nachfolgend durch eine Sequenz entsprechender Bewertungsfunktionen bewertet 70. Mit Hilfe der Bewertungsfunktionen werden Strafpunkte vergeben. Eine erste Bewertungsfunktion 71 betrachtet die Zuordnung der von der Kamera erfassten Linientypen zu den in der Karte abgelegten Linientypen. Für diese Bewertung wird vorzugsweise die bereits weiter oben beschriebene konfigurierbare Matrix genutzt, die für jede Kombination aus BV-Linie und Kartenfahrbahnmarkierungstyp einen spezifischen Wert zuordnet. Eine zweite Bewertungsfunktion 72 berücksichtigt die Historie der Fahrzeugpositionen. Mögliche Fahrzeugpositionen, die stark von der Historie abweichen, werden beispielsweise durch hohe Strafpunkte charakterisiert. In der vorliegenden Ausführungsform bewertet eine dritte Bewertungsfunktion 73 den Fahrstreifentyp. Das Fahrzeug wird auf einer regulären Fahrspur der Fahrbahn vermutet. Mögliche Fahrzeugpositionen auf nicht zum Befahren vorgesehene Fahrspuren (Seitenstreifen, „Unbekannte Fahrspuren“ des DLM, und Standstreifen, ...) werden darum schlecht bewertet, mögliche Fahrzeugpositionen auf befahrbaren Fahrspuren werden neutral bewertet. Als weiteres Beispiel werden für mögliche Fahrzeugpositionen auf der Gegenfahrbahn deutlich höhere Strafpunkte vergeben als für Positionen in Fahrtrichtung. Die Einstellung der Strafpunkte ist abhängig von den verwendeten Sensorsystem und der genutzten digitalen Karte. Somit kann eine konkrete Anpassung für die verwendeten Systeme sehr leicht erfolgen. Als Ergebnis des Bewertungsverfahrens wird schließlich die bestbewertete mögliche Fahrzeugposition selektiert 80.
Während des Ablaufs des Verfahrens kann es an diversen Stellen vorkommen, dass aufgrund des Fehlens von Eingangsdaten oder einer unzureichenden Qualität der Eingangsdaten eine Positionsbestimmung nicht möglich ist und der Ablauf nicht fortgesetzt werden kann. Für solche Fälle ist es möglich, den modularen Ablauf an der entsprechenden Stelle zu verlassen und eine Fehlerbehandlung 90 zu initiieren, z.B. ein Ergebnis ohne Positionsinformation oder mit einer auf anderem Wege näherungsweise bestimmten Positionsinformation zu generieren. In 6 sind die Pfade des regulären Ablaufs durch durchgezogene Pfeile, die Pfade bei Abweichung vom regulären Ablauf durch gestrichelte Pfeile gekennzeichnet.
Beispielsweise wird bei Nichtverfügbarkeit von Kartendaten für die aktuelle Fahrzeugposition gemäß absoluter Positionsinformation keine Ermittlung der möglichen Fahrzeugpositionen durchgeführt. Bei Ausbleiben absoluter Positionsinformationen (z.B. kein GNSS-Empfang durch Bauwerke) kann bei Verfügbarkeit relativer Positionsinformationen die absolute Positionsinformation durch eine frühere absolute Positionsinformation und relative Positionsinformationen ersetzt werden. Stehen keine relativen Positionsinformationen zur Verfügung, wird bei Ausbleiben absoluter Positionsinformationen keine Ermittlung der möglichen Fahrzeugpositionen durchgeführt. In solchen Fällen wird ein entsprechender Fehlerzustand ausgegeben 91. Wurden hingegen zu wenig BV-Linien erkannt, kann keine hinreichend gute Zuordnung von DLM-Lanemarkings zu BV-Linien gefunden werden oder wurde keine einzige mögliche Fahrzeugpositionen ermittelt, kann mit Hilfe eines kartenbasierten Verfahrens 92 eine näherungsweise bestimmte Positionsinformation ermittelt werden. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, ein Fortsetzung der Fahrzeugbewegung entlang der Fahrstreifenmitte gemäß Karte anzunehmen. In einem abschließenden Schritt 100 werden die Ergebnisse aufbereitet, für die weitere Verarbeitung zur Verfügung gestellt und in die Historie übernommen.
Bezugszeichenliste

10: Detektieren von Fahrbahnmarkierungen
11: Bestimmen einer Ausgangsposition für das Fahrzeug
12: Ermitteln von möglichen lateralen Fahrzeugpositionen durch Vergleich mit Fahrstreifengeometriekarte
13: Bestimmen einer abschließenden lateralen Fahrzeugposition durch Anwendung von Bewertungsfunktion
14: Ermitteln von Schnittpunkten für detektierte Fahrbahnmarkierungen
15: Ermitteln von Schnittpunkten für Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte
16: Verschieben der Schnittpunkte der detektierten Fahrbahnmarkierungen orthogonal zur Fahrzeugbewegung
17: Vergleichen eines verschobenen Schnittpunktes mit nächstgelegenen Schnittpunkten
18: Bewerten einer Ähnlichkeit der Schnittpunkte
19: Zuordnen einer Fahrbahnmarkierung entsprechend der Ähnlichkeit der Schnittpunkte
20: Vorrichtung
21: Eingang
22: Bildverarbeitungseinheit
23: Positionsbestimmungseinheit
24: Auswerteeinheit
25: Kameraeinheit
26: GPS-Empfänger
27: Ausgang
28: Speicher
30: Vorrichtung
31: Speicher
32: Prozessor
33: Eingang
34: Ausgang
40: Aufbereitung der Eingangsdaten
41: Bestimmen einer ungefähren Fahrzeugposition
42: Überführen in WGS84-Koordinatensystem
43: Abgleich der neu übermittelten Geometrien
50: Extrahieren von Geometrieaspekten
51: Konstruieren einer Orthogonallinie
52: Ermitteln von Kartenschnittpunkten
53: Ermitteln von Schnittpunkten mit BV-Linien
60: Ermitteln von möglichen Fahrzeugpositionen
70: Bewerten der möglichen Fahrzeugpositionen
71: Erste Bewertungsfunktion
72: Zweite Bewertungsfunktion
73: Dritte Bewertungsfunktion
80: Selektion der bestbewerteten Fahrzeugposition
90: Fehlerbehandlung
91: Ausgeben eines Fehlerzustands
92: Kartenbasiertes Verfahren
100: Aufbereiten der Ergebnisse
110: Kartendaten-Server
FB: Fahrbahn
FS: Fahrspur
FSM: Fahrspurmitte
FBM: Fahrbahnmarkierung
OL: Orthogonallinie
SPM: Marking-Schnittpunk
SPL: Lane-Schnittpunkt
AP: Ausgangsposition
BVL: BV-Linie
BVS: Schnittpunkt mit BV-Linie
LBL: Leit-BV-Linie
LM: Leit-Markierung
LFP: Leit-Fahrzeugposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2014/0358321 A1 [0004]
EP 2899669 A1 [0005]
DE 102012104786 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn, mit den Schritten: – Detektieren (10) von Fahrbahnmarkierungen; – Bestimmen (11) einer Ausgangsposition für das Fahrzeug; – Ermitteln (12) von möglichen lateralen Positionen des Fahrzeugs durch Vergleichen der detektierten Fahrbahnmarkierungen mit Fahrbahnmarkierungsinformationen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition; und – Bestimmen (13) einer abschließenden lateralen Position des Fahrzeugs durch Anwendung zumindest einer Bewertungsfunktion auf die möglichen lateralen Positionen; dadurch gekennzeichnet, dass für das Ermitteln (12) von möglichen lateralen Positionen des Fahrzeugs zumindest eine erste Menge von möglichen lateralen Positionen für eine erste detektierte Fahrbahnmarkierung und eine zweite Menge von möglichen lateralen Positionen für eine zweite detektierte Fahrbahnmarkierung ermittelt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die erste detektierte Fahrbahnmarkierung und die zweite detektierte Fahrbahnmarkierung diejenigen Fahrbahnmarkierungen sind, die den geringsten lateralen Abstand zur Ausgangsposition des Fahrzeugs aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei für das Ermitteln einer Menge von möglichen lateralen Positionen für eine ausgewählte detektierte Fahrbahnmarkierung diese Fahrbahnmarkierung sukzessive verschiedenen Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte zugeordnet wird und versucht wird, für jede dieser Zuordnungen eine mögliche laterale Position zu bestimmen.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Zuordnen einer ausgewählten detektierten Fahrbahnmarkierung zu einer ausgewählten Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte die Schritte umfasst: – Ermitteln (14) von Schnittpunkten einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen; – Ermitteln (15) von Schnittpunkten der orthogonalen Linie mit den Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte; und – Verschieben (16) der für die detektierten Fahrbahnmarkierungen bestimmten Schnittpunkte entlang der orthogonalen Linie derart, dass der Schnittpunkt der ausgewählten detektierten Fahrbahnmarkierung auf dem Schnittpunkt der ausgewählten Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte zu liegen kommt und die relativen Abstände der detektierten Fahrbahnmarkierungen erhalten bleiben.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Vergleichen (17) des verschobenen Schnittpunktes zumindest einer weiteren detektierten Fahrbahnmarkierung mit den zu seiner Position nächstgelegenen Schnittpunkten der Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte; – Bewerten (18) einer Ähnlichkeit der Schnittpunkte; und – Zuordnen (19) der weiteren Fahrbahnmarkierung zur Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte mit der bestbewerteten Ähnlichkeit der Schnittpunkte.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei für das Bewerten der Ähnlichkeit der Schnittpunkte zumindest einer der folgenden Aspekte betrachtet wird: Wurde die Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte bereits einer anderen detektierten Fahrbahnmarkierung zugeordnet, wird die Reihenfolge Fahrbahnmarkierungen beibehalten, wie groß ist die geometrische Distanz der Schnittpunkte, stimmt der Linientyp der Fahrbahnmarkierungen überein, und stimmt die Linienrichtung der zugehörigen Fahrbahnmarkierungen überein.
Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Ermitteln einer Gesamtbewertung für jede Zuordnung der ausgewählten detektierten Fahrbahnmarkierung zu einer ausgewählten Fahrbahnmarkierung der Fahrstreifengeometriekarte auf Grundlage der Bewertungen der Schnittpunkte; und – Verwerfen einer Zuordnung, falls die zugehörige Gesamtbewertung ein Gütemaß unterschreitet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eine vorläufige mögliche laterale Position des Fahrzeugs bestimmt wird, indem die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition entsprechend der Verschiebung der Schnittpunkte parallel zur orthogonalen Linie verschoben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Bestimmen einer Bewertungsfunktion für die vorläufige mögliche laterale Position basierend auf gewichteten Distanzen zwischen den Schnittpunkten der weiteren detektierten Fahrbahnmarkierungen und den Schnittpunkten der jeweiligen zugeordneten Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte; – Verschieben der vorläufigen möglichen lateralen Position parallel zur orthogonalen Linie derart, dass die Bewertungsfunktion ein Funktionsminimum hat; und – Festlegen der verschobenen vorläufigen möglichen lateralen Position als mögliche laterale Position der Zuordnung.
Vorrichtung (20) zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn, wobei die Vorrichtung (20) folgendes aufweist: – Eine Bildverarbeitungseinheit (22) zum Detektieren (10) von Fahrbahnmarkierungen; – Eine Positionsbestimmungseinheit (23) zum Bestimmen (11) einer Ausgangsposition für das Fahrzeug; und – Eine Auswerteeinheit (24) zum Ermitteln (12) von möglichen lateralen Positionen des Fahrzeugs durch Vergleichen der detektierten Fahrbahnmarkierungen mit Fahrbahnmarkierungsinformationen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition und zum Bestimmen (13) einer abschließenden lateralen Position des Fahrzeugs durch Anwendung zumindest einer Bewertungsfunktion auf die möglichen lateralen Positionen; dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (24) eingerichtet ist, für das Ermitteln (12) von möglichen lateralen Positionen des Fahrzeugs zumindest eine erste Menge von möglichen lateralen Positionen für eine erste detektierte Fahrbahnmarkierung und eine zweite Menge von möglichen lateralen Positionen für eine zweite detektierte Fahrbahnmarkierung zu bestimmen.
Computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgende Schritte veranlassen: – Detektieren (10) von Fahrbahnmarkierungen; – Bestimmen (11) einer Ausgangsposition für das Fahrzeug; – Ermitteln (12) von möglichen lateralen Positionen des Fahrzeugs durch Vergleichen der detektierten Fahrbahnmarkierungen mit Fahrbahnmarkierungsinformationen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition; und – Bestimmen (13) einer abschließenden lateralen Position des Fahrzeugs durch Anwendung zumindest einer Bewertungsfunktion auf die möglichen lateralen Positionen; dadurch gekennzeichnet, dass für das Ermitteln (12) von möglichen lateralen Positionen des Fahrzeugs zumindest eine erste Menge von möglichen lateralen Positionen für eine erste detektierte Fahrbahnmarkierung und eine zweite Menge von möglichen lateralen Positionen für eine zweite detektierte Fahrbahnmarkierung ermittelt werden.
Autonom oder manuell gesteuertes Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 aufweist oder eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.