DE102016217718A1

DE102016217718A1 - Verfahren, vorrichtung und computerlesbares speichermedium mit instruktionen zum bestimmen einer position eines fahrzeugs innerhalb einer parkfläche

Info

Publication number: DE102016217718A1
Application number: DE102016217718.4A
Authority: DE
Inventors: Moritz Schack; Markus Kerper
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2018-03-22

Abstract

Ein Verfahren, eine Vorrichtung (20) und ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche. Die Vorrichtung (20) hat eine Bildverarbeitungseinheit (22) zum Detektieren (10) von einem oder mehreren stehenden Objekten innerhalb der Parkfläche und zum Detektieren (13) eines befahrbaren Bereichs innerhalb der Parkfläche. Die Vorrichtung (20) hat weiterhin eine Positionsschätzungseinheit (23) zum Bestimmen (11) einer geschätzten Position des Fahrzeugs relativ zu den detektierten stehenden Objekten. Eine Transformationseinheit (24) transformiert (12) die detektierten stehenden Objekte und die geschätzte Position des Fahrzeugs in eine Umgebungskarte und fügt (14) den detektierten befahrbaren Bereichs ausgehend von der geschätzten Position des Fahrzeugs in die Umgebungskarte ein. Eine Positionsbestimmungseinheit (25) ermittelt (15) mögliche Positionen des Fahrzeugs durch Zuordnen der Umgebungskarte zu einer Karte der Parkfläche und bestimmt (16) eine endgültige Position des Fahrzeugs aus den möglichen Positionen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, in dem ein solches Verfahren oder eine solche Vorrichtung eingesetzt wird.
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.
Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 10 2011 056 413 A1 ein Fahrerassistenzsystem mit einem Sensorsystem zur Umfelderfassung bekannt. Umfeldinformationen, die mit dem Umfelderfasungssystem erfasst werden, werden in ein Belegungsgitter eingetragen. Die Belegungsinformation umfasst eine Aussage, ob sich ein Objekt in dem Bereich befindet oder ob der Bereich zu einer eigenen oder einer benachbarten Fahrspur gehört oder allgemein die Information, ob ein Bereich überfahrbar, ggf. eingeschränkt überfahrbar oder nicht überfahrbar ist. Eine solche Darstellung erlaubt eine mittelbare Einschätzung des zur Verfügung stehenden Manöverraumes für zukünftige Fahrmanöver.
Die Druckschrift DE 10 2013100 371 A1 beschreibt eine Fahrzeug-Steuervorrichtung, welche eine automatische Lenksteuerung durchführt. Zur Lenksteuerung werden die Fahrspur eines Ego-Fahrzeugs sowie Hindernisse außerhalb dieser Fahrspur bestimmt, beispielsweise andere Fahrzeuge. Basierend auf den erfassten Hindernissen wird ein optimales Verhältnis der Abstände von sowohl dem linken als auch dem rechten Rand des Fahrstreifens berechnet, das eingehalten werden sollte, um Stress bei den Fahrzeuginsassen zu vermeiden.
Die Druckschrift DE 10 2014 212 478 A1 offenbart ein Verfahren zum Erstellen eines Umfeldmodells eines Fahrzeugs. Basierend auf Objekten, Freiraumgrenzen und Fahrbahnbegrenzungen wird eine Gasse ermittelt wird, die den frei befahrbaren Bereich um das Fahrzeug herum angibt. Dabei kann auf Kartenmaterial zurückgegriffen werden, in welchem der Verlauf von Fahrbahnen oder Fahrstreifen eingetragen ist.
Für die Funktion „fahrstreifengenaue Navigation“ innerhalb einer Parkfläche, z.B. einem Parkplatz oder einem Parkhaus, wird beispielsweise die Kenntnis benötigt, auf welchem Fahrstreifen sich das zu navigierende Fahrzeug, das „Ego-Fahrzeug“, befindet. Dieser Fahrstreifen wird auch als „Ego-Fahrstreifen“ bezeichnet. Weiterhin wird für das automatische Fahren und Car-to-Car-basierte Anwendungen neben der Kenntnis des Ego-Fahrstreifens auch die Information über die aktuelle Fahrzeugposition relativ zu einem Fahrstreifen benötigt.
Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems besteht in der Verwendung einer hochgenau eingemessenen digitalen Fahrstreifengeometriekarte mit einer absoluten Genauigkeit im Zentimeterbereich in Verbindung mit einer hochgenauen Eigenbewegungsschätzung. Hierbei wird die Position in der Karte mit Hilfe der Eigenbewegungsschätzung ohne bildgebende Sensorik bestimmt. Durch Ungenauigkeiten der Eigenbewegungsschätzung und Ungenauigkeiten der Karten bezüglich der absoluten Position ist oftmals keine Zuordnung des Ego-Fahrzeugs zum richtigen Fahrstreifen möglich. Insbesondere stehen in überdachten Parkhäusern keine GPS-Ortungsverfahren zur Verfügung. Weiterhin ist eine Lösung mit hochgenauer Eigenbewegungsschätzung und einer hochgenauen Karte sehr kostenintensiv.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche zur Verfügung zu stellen, die auch in überdachten Parkhäusern zuverlässig funktionieren und ohne eine kostenintensive hochgenaue Eigenbewegungsschätzung auskommen.
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 zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche die Schritte:

– Detektieren von einem oder mehreren stehenden Objekten innerhalb der Parkfläche;
– Bestimmen einer geschätzten Position des Fahrzeugs relativ zu den detektierten stehenden Objekten;
– Transformieren der detektierten stehenden Objekte und der geschätzten Position des Fahrzeugs in eine Umgebungskarte;
– Detektieren eines befahrbaren Bereichs innerhalb der Parkfläche;
– Einfügen des detektierten befahrbaren Bereichs in die Umgebungskarte ausgehend von der geschätzten Position des Fahrzeugs;
– Ermitteln von möglichen Positionen des Fahrzeugs durch Zuordnen der Umgebungskarte zu einer Karte der Parkfläche; und
– Bestimmen einer endgültigen Position des Fahrzeugs aus den möglichen Positionen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche auf:

– Eine Bildverarbeitungseinheit zum Detektieren von einem oder mehreren stehenden Objekten innerhalb der Parkfläche und zum Detektieren eines befahrbaren Bereichs innerhalb der Parkfläche;
– Eine Positionsschätzungseinheit zum Bestimmen einer geschätzten Position des Fahrzeugs relativ zu den detektierten stehenden Objekten;
– Eine Transformationseinheit zum Transformieren der detektierten stehenden Objekte und der geschätzten Position des Fahrzeugs in eine Umgebungskarte und zum Einfügen des detektierten befahrbaren Bereichs in die Umgebungskarte ausgehend von der geschätzten Position des Fahrzeugs; und
– Eine Positionsbestimmungseinheit zum Ermitteln von möglichen Positionen des Fahrzeugs durch Zuordnen der Umgebungskarte zu einer Karte der Parkfläche und zum Bestimmen einer endgültigen Position des Fahrzeugs aus den möglichen Positionen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein computerlesbares Speichermedium Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgende Schritte zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche veranlassen:

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche basiert auf einem Abgleich von befahrbaren Bereichen und stehenden Objekten, beispielsweise Fahrzeugen und/oder Bauteilen, die durch ein bildgebendes Sensorsystem erkannt wurden, mit Informationen aus einer digitalen Karte der Parkfläche. Diese enthält zuvor für die Parkfläche erfasste Daten zu befahrbaren Bereichen, Parkplätzen, Fahrstreifeninformationen und/oder Bauteilen. Basierend auf einem Vergleich zwischen den detektierten stehenden Objekten sowie dem detektierten befahrbaren Bereich mit den Daten der Karte werden mögliche Positionen des Fahrzeugs ermittelt. Aus den möglichen Fahrzeugpositionen wird schließlich eine endgültige Position des Fahrzeugs bestimmt. Die erfindungsgemäße Lösung nutzt auf vorteilhafte Weise Informationen zu stehenden Objekten und befahrbaren Bereichen, die von gängigen in Fahrzeugen verbauten Kamerasystemen sehr zuverlässig erkannt werden, zur Positionsbestimmung innerhalb von Parkflächen. Sie kommt daher ohne zusätzliche kostenintensive Sensorik aus, insbesondere ohne eine hochgenaue Eigenbewegungsschätzung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden die stehenden Objekte und der befahrbare Bereich zu zwei oder mehr Zeitpunkten detektiert. Die Detektion zu mehreren Zeitpunkten, und somit typischerweise an mehreren Positionen, führt zu einer deutlichen Steigerung der Qualität der Umgebungskarte. Insbesondere lassen sich Fehldetektionen von stehenden Objekten beseitigen, da derartige Fehldetektionen in der Regel nicht mehrmals hintereinander auftreten.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Trajektorie der geschätzten Positionen des Fahrzeugs in die Umgebungskarteeingefügt, d.h. eine Historie der Eigenposition relativ zu den erkannten Objekten. Diese Trajektorie kann genutzt werden, um bei der Bestimmung der geschätzten Position des Fahrzeugs eine höhere Genauigkeit zu erzielen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung beruht die Umgebungskarte auf einem vektorbasierten lokalen Koordinatensystem und der befahrbare Bereich wird als Polygonzug bestimmt. Die Karte der Parkfläche enthält in diesem Fall Informationen in Form von vektorbasierten Polygonzügen. Dies erlaubt es, die Zuordnung zwischen der Umgebungskarte und Karte der Parkfläche mit geringem Rechenaufwand durchzuführen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden zum Bestimmen der endgültigen Position des Fahrzeugs die möglichen Positionen gewichtet zu einer Gesamtposition fusioniert. Die Gewichtung erlaubt es, unterschiedliche Konfidenzen der möglichen Positionen zu berücksichtigen. Beispielsweise kann die aus dem detektierten befahrbaren Bereich bestimmte Position zuverlässiger sein als die aus den detektierten stehenden Objekten bestimmten Positionen. Zudem können mit Hilfe des Kartenwissens nichtbefahrbare Bereiche und Parkplätze niedriger gewichtet und daher als nicht sehr wahrscheinliche Fahrzeugpositionen eingehen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird zum Ermitteln von möglichen Positionen des Fahrzeugs der detektierte befahrbare Bereich einem in der Karte der Parkfläche vermerkten befahrbaren Bereich zugeordnet. Ebenso werden die detektierten stehenden Objekte in der Karte der Parkfläche vermerkten Parkplätzen und/oder Bauteilen zugeordnet. Optional wird weiterhin eine Trajektorie der geschätzten Positionen des Fahrzeugs in der Umgebungskarte mit in der Karte der Parkfläche vermerkten Fahrstreifengeometrien ausgeglichen. Beispielsweise werden detektierte Fahrzeuge über eine Ausgleichsrechnung den am besten geeigneten Parklätzen der Karte zugeordnet oder es werden detektierte Säulen und Wände über eine Ausgleichsrechnung den am besten geeigneten Bauteilen der Karte zugeordnet. Entsprechend werden die befahrbaren Bereiche über eine Ausgleichsrechnung den befahrbaren Bereichen der Karte zugeordnet. Auf diese Weise lassen sich mit geringem Rechenaufwand mehrere mögliche Positionen bestimmen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden beim Bestimmen der geschätzten Position des Fahrzeugs relativ zu den detektierten stehenden Objekten Daten einer Eigenbewegungsschätzung genutzt. Durch eine einfache Eigenbewegungsschätzung kann die Zuordnung der detektierten Objekte zur Umgebungskarte erleichtert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung dient die bestimmte endgültige Position des Fahrzeugs für einen nachfolgenden Durchgang des Verfahrens als Eingangsgröße für das Zuordnen der Umgebungskarte zur Karte der Parkfläche. Dies hat den Vorteil, dass sich so der Suchraum für die Zuordnung zwischen der Umgebungskarte und der Karte der Parkfläche reduzieren lässt.
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 zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche;
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche;
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche;
4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des in 1 dargestellten Verfahrens;
5 zeigt ein vereinfachtes Beispiel einer Karte der Parkfläche;
6 stellt schematisch die reale Situation der Parkfläche dar;
7 zeigt ein vereinfachtes Beispiel einer Umgebungskarte des Fahrzeugs;
8 illustriert das Übereinanderlegen der Karte der Parkfläche und der Umgebungskarte des Fahrzeugs ohne Ausgleichsrechnung;
9 zeigt das Übereinanderlegen der Karte der Parkfläche und der Umgebungskarte des Fahrzeugs nach einer Ausgleichsrechnung;
10 illustriert das Übereinanderlegen der realen Situation und der Umgebungskarte des Fahrzeugs ohne Ausgleichsrechnung; und
11 zeigt das Übereinanderlegen der realen Situation und der Umgebungskarte des Fahrzeugs nach einer Ausgleichsrechnung.
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 zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche. In einem ersten Schritt werden ein oder mehrere stehende Objekte innerhalb der Parkfläche detektiert 10, beispielsweise geparkte Fahrzeuge oder Bauteile. Weiterhin wird eine geschätzte Position des Fahrzeugs relativ zu den detektierten stehenden Objekten bestimmt 11. Dazu können optional Daten einer Eigenbewegungsschätzung genutzt werden. Im Anschluss werden die detektierten stehenden Objekte und die geschätzte Position des Fahrzeugs in eine Umgebungskarte transformiert 12. Zusätzlich wird ein befahrbarer Bereich innerhalb der Parkfläche detektiert 13 und ausgehend von der geschätzten Position des Fahrzeugs in die Umgebungskarte eingefügt 14. Nachfolgend werden durch Zuordnen der Umgebungskarte zu einer Karte der Parkfläche mögliche Positionen des Fahrzeugs ermittelt 15. Schließlich wird eine endgültige Position des Fahrzeugs aus den möglichen Positionen bestimmt 16. Zu diesem Zweck werden beispielsweise die möglichen Positionen gewichtet zu einer Gesamtposition fusioniert.
Zum Ermitteln 15 von möglichen Positionen des Fahrzeugs wird der detektierte befahrbare Bereich vorzugsweise einem in der Karte der Parkfläche vermerkten befahrbaren Bereich zugeordnet. Weiterhin werden die detektierten stehenden Objekte in der Karte der Parkfläche vermerkten Parkplätzen und/oder Bauteilen zugeordnet.
Zur Steigerung der Zuverlässigkeit der Positionsbestimmung können die stehenden Objekte und der befahrbare Bereich zu zwei oder mehr Zeitpunkten detektiert werden. Zudem kann eine Trajektorie der geschätzten Positionen des Fahrzeugs in die Umgebungskarte eingefügt werden, die mit in der Karte der Parkfläche vermerkten Fahrstreifengeometrien ausgeglichen werden kann. Weiterhin kann die ermittelte endgültige Position des Fahrzeugs als Eingangsgröße für das Zuordnen der Umgebungskarte zur Karte der Parkfläche für einen nachfolgenden Durchgang des Verfahrens dienen, um das Zuordnen mit geringem Rechenaufwand durchführen zu können.
2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 20 zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche. Die Vorrichtung 20 hat eine Bildverarbeitungseinheit 22 zum Detektieren 10 von einem oder mehreren stehenden Objekten innerhalb der Parkfläche, beispielsweise geparkten Fahrzeugen oder Bauteilen, und zum Detektieren 13 eines befahrbaren Bereichs innerhalb der Parkfläche. Zu diesem Zweck nutzt die Bildverarbeitungseinheit 22 beispielsweise Bildinformationen einer Kameraeinheit 28, die über einen Eingang 21 der Vorrichtung 20 empfangen werden. Die Vorrichtung 20 hat weiterhin eine Positionsschätzungseinheit 23 zum Bestimmen 11 einer geschätzten Position des Fahrzeugs relativ zu den detektierten stehenden Objekten. Dazu kann die Positionsschätzungseinheit 23 optional Daten einer Eigenbewegungsschätzung nutzen. Eine Transformationseinheit 24 transformiert 12 die detektierten stehenden Objekte und die geschätzte Position des Fahrzeugs in eine Umgebungskarte und fügt 14 den detektierten befahrbaren Bereich ausgehend von der geschätzten Position des Fahrzeugs in die Umgebungskarte ein. Eine Positionsbestimmungseinheit 25 ermittelt 15 mögliche Positionen des Fahrzeugs durch Zuordnen der Umgebungskarte zu einer Karte der Parkfläche und bestimmt 16 eine endgültige Position des Fahrzeugs aus den möglichen Positionen. Zu diesem Zweck fusioniert die Positionsbestimmungseinheit 25 beispielsweise die möglichen Positionen gewichtet zu einer Gesamtposition.
Zum Ermitteln 15 von möglichen Positionen des Fahrzeugs wird der detektierte befahrbare Bereich vorzugsweise einem in der Karte der Parkfläche vermerkten befahrbaren Bereich zugeordnet. Weiterhin werden die detektierten stehenden Objekte in der Karte der Parkfläche vermerkten Parkplätzen und/oder Bauteilen zugeordnet.
Zur Steigerung der Zuverlässigkeit der Positionsbestimmung können die stehenden Objekte und der befahrbare Bereich zu zwei oder mehr Zeitpunkten detektiert werden. Zudem kann eine Trajektorie der geschätzten Positionen des Fahrzeugs in die Umgebungskarte eingefügt werden, die mit in der Karte der Parkfläche vermerkten Fahrstreifengeometrien ausgeglichen werden kann. Weiterhin kann die ermittelte endgültige Position des Fahrzeugs als Eingangsgröße für das Zuordnen der Umgebungskarte zur Karte der Parkfläche für einen nachfolgenden Durchgang des Verfahrens dienen, um das Zuordnen mit geringem Rechenaufwand durchführen zu können.
Die von der Positionsbestimmungseinheit 25 bestimmte Position des Fahrzeugs wird vorzugsweise über einen Ausgang 26 der Vorrichtung 20 für die weitere Verarbeitung verfügbar gemacht, beispielsweise für die Verarbeitung in einem Navigationssystem. Sie kann zudem in einem Speicher 27 der Vorrichtung 20 abgelegt werden, beispielsweise für eine spätere Auswertung. Der Eingang 21 und der Ausgang 26 können als getrennte Schnittstellen oder als eine kombinierte bidirektionale Schnittstelle implementiert sein. Die Bildverarbeitungseinheit 22, die Positionsschätzungseinheit 23, die Transformationseinheit 24 sowie die Positionsbestimmungseinheit 25 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 zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs innerhalb einer Parkfläche. 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 27, 31 der beschriebenen Ausführungsformen können volatile und/oder nichtvolatile Speicherbereiche aufweisen und unterschiedlichste Speichergeräte und Speichermedien umfassen, beispielsweise Festplatten, optische Speichermedien oder Halbleiterspeicher.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Nachfolgend soll eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Detail anhand von 4 bis 11 beschrieben werden.
4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des in 1 dargestellten Verfahrens. Dabei sind optionale Merkmale gestrichelt dargestellt. Vorausgesetzt wird ein Speicher mit zuvor ausgemessenen befahrbaren Bereichen, Parkplätzen, Fahrstreifeninformationen und gegebenenfalls Bauteilen, d.h. eine digitale Karte K der Parkfläche. Die Inhalte der Karte liegen vorzugsweise als vektorbasierte Polygonzüge vor, um die Lokalisierung mit geringem Rechenaufwand durchführen zu können. Für die Lokalisierung werden zunächst stehende Objekte, z.B. Fahrzeugfronten und Fahrzeughecks oder auch Bauteile, auf der Basis eines bildgebenden Sensorsystems detektiert 10. Fahrzeuge werden dabei der Einfachheit halber ausgehend von den detektierten Fahrzeugfronten und Fahrzeughecks auf Basis einer gewählten Standardfahrzeuglänge als Bounding-Boxes beschrieben, d.h. als Begrenzungsrechtecke. Die detektierten Objekte werden dann in ein lokales Koordinatensystem transformiert, vorzugsweise ein vektorbasiertes Koordinatensystem. Zur Steigerung der Genauigkeit der Lokalisierung kann eine erneute Detektion 10 der Objekte zu weiteren Zeitpunkten erfolgen. Die Objekte werden im Koordinatensystem zeitlich zugeordnet, zudem erfolgt eine Bestimmung der Eigenposition des Fahrzeugs relativ zu den erkannten Objekten 11, 12, 14. Optional kann eine einfache Eigenbewegungsschätzung 17 fusioniert werden, um die Zuordnung zu erleichtern. Das Ergebnis ist eine Umgebungskarte mit den detektierten Objekten inklusive der dazu geschätzten relativen Eigenfahrzeugposition. Zu jedem Zeitpunkt wird weiterhin auf der Basis des bildgebenden Sensors der befahrbare Bereich bestimmt 13, d.h. die Freiflächen, beispielsweise als Polygonzug. Dieser wird als Momentaufnahme in die Umgebungskarte eingefügt. Ausgangspunkt dafür ist die zugehörige geschätzte Eigenposition. Optional kann auch die gefahrene Trajektorie, d.h. die Historie der Eigenpositionen relativ zu den erkannten Objekten, in die Umgebungskarte eingefügt werden 18. In einem nachfolgenden Zuordnungsschritt werden die Umgebungskarte und die Karte K der Parkfläche einander zugeordnet 15. Hierfür werden die stehenden Objekte beziehungsweise deren Bounding-Boxes über eine Ausgleichsrechnung den am besten geeigneten Parklätzen und Bauteilen der Karte K zugeordnet. Dazu kann beispielsweise die Methode der kleinsten Quadrate verwendet werden. Weiterhin werden die befahrbaren Bereiche ebenfalls über eine Ausgleichsrechnung den befahrbaren Bereichen der Karte K zugeordnet. Optional kann die Trajektorie mit den in der Karte K hinterlegten Fahrstreifengeometrien ausgeglichen werden. Aus den Zuordnungen entstehen mögliche Fahrzeugpositionen relativ zur Karte K der Parkfläche. Die möglichen Fahrzeugpositionen sowie eine optionale Eigenbewegungsschätzung können variabel gewichtet zu einer Gesamtposition zusammengesetzt werden, d.h. es erfolgt eine Fusion der möglichen Fahrzeugpositionen zu einer Gesamtposition. Optional können dabei über das Kartenwissen nichtbefahrbare Bereiche und Parkplätze niedriger gewichtet und daher als nicht sehr wahrscheinliche Fahrzeugpositionen eingehen. Die resultierende Gesamtposition ist in der bevorzugten Ausführungsform zudem eine Eingangsgröße für den Zuordnungsschritt 15, um den Suchraum einzuschränken. Das Ergebnis des Verfahrens ist die Fahrzeugposition relativ zu den Fahrstreifengeometrien der Karte K. Diese kann weiteren Funktionen zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise für das automatische Fahren.
5 zeigt ein vereinfachtes Beispiel einer Karte K der Parkfläche. Die Karte K umfasst Informationen zu befahrbaren Bereichen BB, den vorhandenen Parkplätzen PP sowie den Fahrstreifengeometrien FG. Zudem können Informationen zu Bauteilen BT innerhalb der Parkfläche oder angrenzend zur Parkfläche vorhanden sein. In diesem Beispiel handelt es sich bei der Parkfläche um eine Ebene eines Parkhauses, so dass die Bauteile BT beispielsweise die tragenden Säulen sein können. Natürlich können auch weitere Bauteile vermerkt sein, beispielsweise Wände, Rampen oder Bordsteine.
6 stellt schematisch die reale Situation der Parkfläche dar. Auf einigen der Parkplätze PP sind Fahrzeuge 2 geparkt, während andere Parkplätze PP unbelegt sind. Gezeigt ist zudem das Ego-Fahrzeug 1 an seiner realen Position sowie eine Trajektorie T des Ego-Fahrzeugs 1, d.h. eine Historie der vorausgegangenen Positionen des Fahrzeugs 1.
7 zeigt ein vereinfachtes Beispiel einer Umgebungskarte U des Fahrzeugs. Ursprung des für die Umgebungskarte U verwendeten Koordinatensystems ist das Ego-Fahrzeug 1. Die aus den erfassten Daten generierte Umgebungskarte umfasst in diesem Beispiel die detektierten stehenden Objekte 3, die detektierten befahrbaren Bereiche BB‘ sowie detektierte Fahrstreifengeometrien FG‘. Bei den detektierten stehenden Objekten 3 handelt es sich sowohl um geparkte Fahrzeuge, die durch Bounding Boxes repräsentiert werden, als auch um detektierte Bauteile.
8 illustriert das Übereinanderlegen der Karte der Parkfläche und der Umgebungskarte des Fahrzeugs vor Durchführung einer Ausgleichsrechnung. Das Übereinanderlegen basiert auf einer groben Fahrzeugposition. Zum Teil gibt es deutliche Abweichungen zwischen den detektierten stehenden Objekten 3 und den in der Karte K vermerkten Parkplätzen PP und Bauteilen BT. Auch die detektierten befahrbaren Bereiche BB‘ stimmen nur unvollständig mit den in der Karte K vermerkten befahrbaren Bereichen BB überein. Nach der Durchführung einer Ausgleichsrechnung ergibt sich eine erheblich bessere Übereinstimmung, wie in 9 zu sehen ist. Die detektierten geparkten Fahrzeuge liegen nun nahezu vollständig innerhalb der zugehörigen Parkplätze. Auch die erfassten Bauteile und die detektierten befahrbaren Bereiche BB‘ stimmen weitgehend mit den Informationen in der Karte K der Parkfläche überein.
10 und 11 illustrieren das Übereinanderlegen der realen Situation und der Umgebungskarte des Fahrzeugs vor Durchführung einer Ausgleichsrechnung respektive nach der Durchführung einer Ausgleichsrechnung. Wie man in 11 sehen kann stimmt die aus der Zuordnung der Umgebungskarte U und der Karte K der Parkfläche ermittelte Position des Ego-Fahrzeugs 1 recht genau mit der realen Position des Fahrzeugs 1 überein.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Geparktes Fahrzeug
3: Detektiertes stehendes Objekt
10: Detektieren von stehenden Objekten
11: Bestimmen einer geschätzten Position des Fahrzeugs
12: Transformieren von Objekten und Position in Umgebungskarte
13: Detektieren eines befahrbaren Bereichs
14: Einfügen des befahrbaren Bereichs in Umgebungskarte
15: Ermitteln von möglichen Positionen des Fahrzeugs
16: Bestimmen einer endgültigen Position des Fahrzeugs
17: Eigenbewegungsschätzung
18: Bestimmung der gefahrenen Trajektorie
20: Vorrichtung
21: Eingang
22: Bildverarbeitungseinheit
23: Positionsschätzungseinheit
24: Transformationseinheit
25: Positionsbestimmungseinheit
26: Ausgang
27: Speicher
28: Kameraeinheit
30: Vorrichtung
31: Speicher
32: Prozessor
33: Eingang
34: Ausgang
K: Karte der Parkfläche
PP: Parkplatz
BT: Bauteil
BB: Befahrbarer Bereich
FG: Fahrstreifengeometrie
U: Umgebungskarte
BB‘: Detektierter befahrbarer Bereich
FG‘: Detektierte Fahrstreifengeometrie
T: Trajektorie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011056413 A1 [0003]
DE 102013100371 A1 [0004]
DE 102014212478 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs (1) innerhalb einer Parkfläche, mit den Schritten: – Detektieren (10) von einem oder mehreren stehenden Objekten (3) innerhalb der Parkfläche; – Bestimmen (11) einer geschätzten Position des Fahrzeugs (1) relativ zu den detektierten stehenden Objekten (3); – Transformieren (12) der detektierten stehenden Objekte (3) und der geschätzten Position des Fahrzeugs (1) in eine Umgebungskarte (U); – Detektieren (13) eines befahrbaren Bereichs (BB’) innerhalb der Parkfläche; – Einfügen (14) des detektierten befahrbaren Bereichs (BB’) in die Umgebungskarte (U) ausgehend von der geschätzten Position des Fahrzeugs (1); – Ermitteln (15) von möglichen Positionen des Fahrzeugs (1) durch Zuordnen der Umgebungskarte (U) zu einer Karte (K) der Parkfläche; und – Bestimmen (16) einer endgültigen Position des Fahrzeugs (1) aus den möglichen Positionen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die stehenden Objekte (3) und der befahrbare Bereich (BB’) zu zwei oder mehr Zeitpunkten detektiert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei eine Trajektorie (T) der geschätzten Positionen des Fahrzeugs (1) in die Umgebungskarte (U) eingefügt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umgebungskarte (U) auf einem vektorbasierten lokalen Koordinatensystem beruht und der befahrbare Bereich (BB’) als Polygonzug bestimmt wird, und wobei die Karte (K) der Parkfläche Informationen in Form von vektorbasierten Polygonzügen enthält.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei zum Bestimmen (16) der endgültigen Position des Fahrzeugs (1) die möglichen Positionen gewichtet zu einer Gesamtposition fusioniert werden.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die detektierten stehenden Objekte (3) Fahrzeuge und/oder Bauteile sind.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei zum Ermitteln (15) von möglichen Positionen des Fahrzeugs (1) der detektierte befahrbare Bereich (BB’) einem in der Karte (K) der Parkfläche vermerkten befahrbaren Bereich (BB) zugeordnet wird, die detektierten stehenden Objekte (3) in der Karte (K) der Parkfläche vermerkten Parkplätzen (PP) und/oder Bauteilen (BT) zugeordnet werden und optional eine Trajektorie (T) der geschätzten Positionen des Fahrzeugs (1) in der Umgebungskarte (U) mit in der Karte (K) der Parkfläche vermerkten Fahrstreifengeometrien (FG) ausgeglichen wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei beim Bestimmen (11) der geschätzten Position des Fahrzeugs (1) relativ zu den detektierten stehenden Objekten (3) Daten einer Eigenbewegungsschätzung genutzt werden.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die bestimmte endgültige Position des Fahrzeugs (1) für einen nachfolgenden Durchgang des Verfahrens als Eingangsgröße für das Zuordnen der Umgebungskarte (U) zur Karte (K) der Parkfläche dient.
Vorrichtung (20) zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs (1) innerhalb einer Parkfläche, wobei die Vorrichtung (20) folgendes aufweist: – Eine Bildverarbeitungseinheit (22) zum Detektieren (10) von einem oder mehreren stehenden Objekten (3) innerhalb der Parkfläche und zum Detektieren (13) eines befahrbaren Bereichs (BB’) innerhalb der Parkfläche; – Eine Positionsschätzungseinheit (23) zum Bestimmen (11) einer geschätzten Position des Fahrzeugs (1) relativ zu den detektierten stehenden Objekten (3); – Eine Transformationseinheit (24) zum Transformieren (12) der detektierten stehenden Objekte (3) und der geschätzten Position des Fahrzeugs (1) in eine Umgebungskarte (U) und zum Einfügen (14) des detektierten befahrbaren Bereichs (BB’) in die Umgebungskarte (U) ausgehend von der geschätzten Position des Fahrzeugs (1); und – Eine Positionsbestimmungseinheit (25) zum Ermitteln (15) von möglichen Positionen des Fahrzeugs (1) durch Zuordnen der Umgebungskarte (U) zu einer Karte (K) der Parkfläche und zum Bestimmen (16) einer endgültigen Position des Fahrzeugs (1) aus den möglichen Positionen.
Computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 veranlassen.
Autonom oder manuell gesteuertes Fahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 aufweist oder eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Bestimmen einer Position des Fahrzeugs (1) innerhalb einer Parkfläche auszuführen.