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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Freiraumobjekts und Erzeugen einer definierten Grenze.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Beim autonomen Fahren ist es wichtig den vollständigen freien Raum um das autonome Fahrzeug, das auch als Subjekt bezeichnet wird, herum zu kennen und zu bestimmen. Dies ist notwendig, damit das autonome Fahrzeug auf alle möglichen Manöver, die es ausführen kann, vorbereitet wird/ist. Bestimmte Funktionen autonomen Fahrens können eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Derartige Funktionen sind beispielsweise paralleles Parken, Auffinden einer Passage zwischen Hindernissen.
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Wenn im Fall von Radarsystemen eine klare Grenze festgelegt ist, können alle so genannten Geisterobjekte dahinter ausgeblendet bzw. vernachlässigt werden. Abzweigungen können beschrieben werden und eine Vorbereitung auf mögliche Verkehrssituationen oder/und -szenarios kann erfolgen.
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Ein Problem dabei ist allgemein dadurch bestimmt, dass eine Liste von ortsfesten Objekten in dem Radarsystem vorliegen muss und Linien aus einer Serie von nah beieinander stehenden Clustern, z.B. Pfosten, Leitplanken usw., erzeugt werden. Die Linien stellen die Grenze der Straße da. Dies hat sich auf Schnellstraßen und Autobahnen bewährt.
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Ortsfeste Objekte sind schwer zu bestimmen, die Genauigkeit einer Erfassung der Gestalt/Größe ist noch schwieriger. Es ist üblich, mit einer Liste von ortsfesten Objekten und Grenzen, die durch so genannte Hough-Linie festgelegt werden, den freien Objektraum zu bestimmen.
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Die herkömmlichen Systeme verwenden die Hough Transformation von ortsfesten Clustern um Grenzlinien zu erzeugen, wobei die Liste von ortsfesten Objekten vorhanden ist. Es gibt derzeit kein Konzept von Freiraumobjekten in üblichen Radarsystemen, nur die Beschreibung von linienähnlichen Grenzen. Dies wird als nachteilig angesehen, da Abzweigungen, Einmündungen, freie Parkplätze nicht beschrieben und dann für neue Funktionalitäten benutzt werden können.
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Das US-Patent
US 8,321,066 B2 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen von Freiräumen in der Nachbarschaft eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in der Nachbarschaft, die relevant zum Betrieb des Fahrzeugs ist.
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Die Deutsche Patentanmeldung
DE 10 2005 026 386 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen eines Freiraums, z.B. Parkplatz, für ein Kraftfahrzeug. Es wird eine Signallaufzeitmessung zur Messung von Objekten benachbart zu dem Fahrzeug beschrieben. Eine Verteilung der Objektwahrschlichkeit wird hier mit einer Hindernisverteilung kombiniert.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Bestimmen eines Freiraumobjekts und ein verbessertes Erzeugen einer definierten Grenze zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 11 gelöst.
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Demgemäß ist vorgesehen:
- - Ein Verfahren zum Bestimmen eines freien Objektraums um ein Subjekt herum und Erzeugen einer definierten Grenze umfasst die Verfahrensschritte: Erzeugen eines stationären Zellenarrays mit einzelnen Zellen, wobei eine Reinitialisierung von Zellen für dynamischen Objekte erfolgt; Verschieben der so akkumulierten Zellen entsprechend der Bewegung des Subjekts; Erzeugen von Belegtzellen des Zellenarrays durch Addieren von Daten ortsfester Cluster zu den Zellen; Bestimmen des freien Objektraums des Subjekts durch Analysieren der Zellen und Erzeugen von Grenzsegmentlinien zum Erzeugen einer definierten Grenze.
- - Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche ferner aufweist: eine Steuereinrichtung, einen Eingangsgrößenblock, mindestens einen Speicher, eine Schiebeeinrichtung und einen Ausgangsblock umfasst.
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Erfindungsgemäß wird ein Freiraum erzeugt und es wird bestimmt, welcher Freiraum dazu benutzt werden kann, alle weiteren möglichen Passagen zu erzeugen, welche für das Subjekt befahrbar sind.
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Eine Wahrscheinlichkeitsbestimmung der neuen möglichen Szenarien gemäß der Form des Freiraums um das Subjekt kann verbessert werden. Der Freiraum wird in einer Struktur gespeichert, die nur geringen Speicherplatzbedarf aufweist. Geometrische Berechnungen sind dadurch einfacher auszuführen.
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Berechnungen von Kollisionspunkten, Reflexionspunkten und zukünftigen Passagen von einem Satz von Segmenten können per rechnergestützt leicht ausgeführt werden.
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Durch die Verwendung eines Zellenarrays ergibt sich der Vorteil, dass keine unendliche Ebene benötigt wird, bei welcher Rechenschritte zeitaufwändig sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
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Zur Speicherplatzeinsparung ist kann das im Verfahrensschritt S1 erzeugte Zellenarray eine Matrix mit einer festlegbaren Anzahl von Zellen sein, wobei jede Zelle mit festlegbaren Abmessungen versehen ist. Beispielsweise kann das Zellenarray ein 70×40 Array sein, wobei eine Zelle eine Dimension von 2m × 1m repräsentiert.
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In einer weiteren Ausführung werden im Verfahrensschritt S1 die Zellen, welche Werte höher als 250 aufweisen, mit 0 für die dynamischen Objekte reinitialisiert. Auch hiermit lässt sich Speicherplatz und Verarbeitungszeit sparen.
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Im Verfahrensschritt S2 können die akkumulierten Zellen entsprechend der Bewegung des Subjekts nach dem Prinzip eines Ringpuffers verschoben werden. Dies vorteilhaft einfach softwaremäßig ausführbar.
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Eine vorteilhaft einfache Einbeziehung von Daten kann dadurch erfolgen, dass im Verfahrensschritt S3 RCS-Daten von allen ortsfesten Cluster zu den Zellen des Zellenarrays, welche gemäß ihrer Position betroffen sind, addiert werden.
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Eine weitere Ausführung sieht vor, dass im Verfahrensschritt S4 die Grenzsegmentlinien mittels eines Greedy-Algorithmus längs der Grenzen erzeugt und Grenzpositionen gespeichert werden. Der Vorteil hierbei ist eine einfache und schnelle Bearbeitung, wobei zudem der Freiraum um das Subjekt mit Kreuzungen, Einmündungen, Lücken usw. einfach erkennbar ist.
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In einer noch weiteren Ausführung werden für eine jede Grenzsegmentlinie des Zellenarrays die Positionen der zwei dem Subjekt am nächsten liegenden Belegtzellen in einer Punkteliste gespeichert, wobei keine Speicherung erfolgt, wenn keine entsprechenden Belegtzellen gefunden werden. So kann wiederum der Speicherplatz und die Bearbeitungszeit reduziert werden.
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Eine einfache und schnelle Analyse der Punkteliste kann ermöglicht werden, wenn jeder gespeicherte Punkt der Punkteliste untersucht wird, ob er links oder rechts Nachbarn hat, wobei alle Nachbarn, die verbunden sind, gespeichert werden.
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Eine Analyse kann vorteilhaft erweitert werden, wobei die Punkteliste analysiert wird und für jeden gespeicherten Punkt das Segment, auf dem der Punkt liegt, als Segment einer Grenzsegmentlinie erzeugt wird, wobei die ersten und letzten Punkte des Segments gespeichert werden. Damit ist es möglich, auf einfache Weise definierte Grenzen zu erzeugen.
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In einer noch weiteren Ausführung ist es vorteilhaft vorgesehen, dass dynamischen Objekte dem Zellenarray hinzugefügt werden, das Zellenarray komprimiert und weiter verschoben wird.
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Es ist in einer Ausführung der Vorrichtung vorgesehen, dass die Schiebeeinrichtung als Ringpuffer ausgebildet ist. Dies ist vorteilhaft einfach als Software realisierbar.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung Bearbeitungsalgorithmen aufweist. Dies können übliche Algorithmen sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn einer Bearbeitungsalgorithmen der Steuereinrichtung ein Greedy-Algorithmus ist, der eine einfache und schnelle Bearbeitung der Zellendaten ermöglicht.
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Das oben beschriebene Verfahren und die Vorrichtung können beispielsweise auch in verschiedenen Kurz- und Weitbereichsradarsystemen wie auch in deterministischen Systemen Verwendung finden, wodurch ein großer Einsatzbereich ermöglicht ist.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- 1 eine schematische Darstellung eines autonomen Kraftfahrzeugs in verschiedenen Verkehrssituationen mit üblichen erzeugten Führungsgrenzlinien;
- 2 eine weitere schematische Darstellung eines autonomen Kraftfahrzeugs in verschiedenen Verkehrssituationen mit üblichen erzeugten Führungsgrenzlinien;
- 2 eine weitere schematische Darstellung eines autonomen Kraftfahrzeugs in verschiedenen Verkehrssituationen mit üblichen erzeugten Führungsgrenzlinien;
- 4 eine schematische Darstellung des autonomen Kraftfahrzeugs in einer Kreuzungssituation mit nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Grenzsegmentlinien;
- 5 eine schematische Darstellung des autonomen Kraftfahrzeugs auf einer Straße mit Parkstreifen und einer Seitenstraße mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Grenzsegmentlinien;
- 6 eine schematische Darstellung des autonomen Kraftfahrzeugs in einer Parksituation mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Grenzsegmentlinien;
- 7 ein schematisches Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 8 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts Anderes ausführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines autonomen Kraftfahrzeugs als ein Subjektfahrzeug 10 in einer Verkehrssituation auf einer mehrspurigen Fahrbahn 20 mit üblichen erzeugten Führungsgrenzlinien 30, 31, 32 gezeigt.
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Im Folgenden ist unter dem Begriff Subjekt 10 das autonome Kraftfahrzeug zu verstehen. Eine Fahrtrichtung des Subjekts 10 ist durch eine Pfeilspitze in dem das Subjekt 10 symbolisierenden Rechteck angedeutet.
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Unter dem Begriff Cluster sind ortsfeste Gegenstände, wie beispielsweise Mauern, Zäune, Leitplanken, Begrenzungspfosten usw. zu verstehen.
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Das Subjekt 10 fährt auf einem Fahrstreifen 23 einer mehrspurigen Straße 20, die hier drei Fahrstreifen 21, 23, 24 aufweist. Vor dem Subjekt 10 (Fahrtrichtungspfeil FR nach oben in der Figur) ist ein Fahrstreifenwechsel aufgrund einer Baustelle erforderlich, wobei der linke Fahrstreifen 21 blockiert ist. Der rechte Fahrstreifen 24 neben dem Subjekt 10 ist aufgrund von z.B. stehenden oder langsameren Fahrzeugen (nicht gezeigt) wegen hohen Verkehrsaufkommen nicht benutzbar.
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Der linke Fahrstreifen 21 ist mit einer linken geraden Führungsgrenzlinie 30 begrenzt, die bei dem Fahrstreifenwechsel in eine schräge Führungsgrenzlinie 31 (in Fahrtrichtung) und dann wieder in eine gerade Führungsgrenzlinie 32 als Grenze des mittleren Fahrstreifens 23 wechselt. Auf dem rechten Fahrstreifen 24 sind die stehenden, nicht gezeigten Fahrzeuge durch eine weitere gerade Führungsgrenzlinie 30, die parallel zu der linken Führungsgrenzlinie 30 verläuft, abgegrenzt. Auch diese rechte Führungsgrenzlinie 30 geht in eine schräge Führungsgrenzlinie 31 und dann wieder in eine gerade Führungsgrenzlinie 32 als Grenze zwischen dem rechten Fahrstreifens 24 und einem weiteren rechten Fahrstreifen 25 (z.B. Randstreifen) über.
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Bei dem herkömmlichen System zum Definieren von Grenzen bzw. Führungsgrenzlinien 30, 31, 32 weist jede Führungsgrenzlinie 30, 31, 32 einen zugeordneten Wahrscheinlichkeitswert einer guten Erfassung und eines Vorhandenseins auf. In 1 werden die Führungsgrenzlinien 30, 31, 32 anhand von so genannten stationären Clustern erzeugt, die kollinear sind. Diese Führungsgrenzlinien 30, 31, 32 verlieren aber ihre Existenzwahrscheinlichkeit, wenn ein Fahrstreifenwechsel auftritt. Denn es gibt keine weiteren Cluster auf der aktuellen festgelegten Grenze. Bei Auftreten des Fahrstreifenwechsels ist nicht genug Zeit vorhanden, um eine Grenze zu erzeugen. Dies ist erst wieder möglich, wenn die Linien wieder parallel zu dem Subjekt 10 verlaufen.
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Die Führungsgrenzlinien 30, 31, 32 werden in dem herkömmlichen System unter Verwendung der Hough-Transformation von stationären Clustern erzeugt, wobei eine Liste von festen bzw. stabilen Objekten existiert. In der Tat gibt es kein Konzept von so genannten Freiraumobjekten, wie beispielsweise Kreuzungen, Einmündungen, freie Parkplätze, usw., welche nicht beschrieben und dann für neue Funktionalitäten benutzt werden können. Wenn der Freiraum beschrieben wird, können Situationen im Voraus bedacht werden, z.B. welche Art von Warnungen/Bremsvorgängen usw. zu erwarten sind, wie z.B. FCTA/B, RPCS, LCA, BSD).
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Weiterhin besteht eine Problematik darin, dass in der realen Welt nicht alle Grenzen linear verlaufen, sie können z.B. auch Lücken aufweisen. Bei der Verwendung der Hough-Transformation von Linien können überhaupt keine Lücken erfasst werden, wobei nicht lineare Segmente nur mit einer schlechten Genauigkeit detektierbar sind.
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2 zeigt eine Verkehrssituation auf einer Straße mit einer Fahrbahn 20, die Realgrenzen 50 aufweist. Die Fahrbahn 20 ist mit einem parallel zu den Realgrenzen 50 verlaufenden Parkstreifen mit schräg angeordneten Parkplätzen 27 versehen. Die Parkplätze 27 sind durch Parkmarkierungen 27a von einander getrennt. Die Parkmarkierungen 27a und die Parkplätze 27 verlaufen parallel zueinander und sind zu der Realgrenze 50 der Straße in einem Winkel 27b angeordnet. Auf der anderen Seite der Straße mündet eine Seitenstraße 26 mit Realgrenzen 51 in die Fahrbahn 20. Ein Fahrzeug 11 fährt auf der Fahrbahn 20 in einer Richtung nach links in der 2.
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Auf einem der Parkplätze 27 steht das Subjekt 10. Auf dem Parkplatz 27 rechts neben dem Subjekt 10 steht ein geparktes Fahrzeug 12, das in etwa mit der Einmündung der Seitenstraße 26 fluchtet.
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Neben den geparkten Subjekt 10 gibt es auf dem Parkstreifen genug stationäre Cluster in dem gleichen Winkel 27b, z.B. das weitere geparkte Fahrzeug 12. Daher wird in Verlängerung einer Grenzlinie 40, die durch das weitere geparkte Fahrzeug 12 entsteht, eine durchgehende Grenzlinie 41 erzeugt, die sich bis in die Seitenstraße 26 verlaufend erstreckt. Aufgrund dieser Grenzlinie 41 wird das auf der Fahrbahn fahrende Fahrzeug 11, welches diese Grenzlinie 41 noch nicht erreicht hat, als ein Geisterfahrzeug behandelt und ausgeblendet. Die Einmündung der Seitenstraße 26 wird von dem herkömmlichen System nicht erkannt, da es keine Lücken sucht.
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Und in 3 ist eine Situation von zwei gegenüberliegenden Einmündungen von Seitenstraßen 26 mit ihren Realgrenzen 51 in eine größere Überlandstraße mit der Fahrbahn 20 dargestellt.
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Hier werden die Grenzlinien 41 aus der Hough-Transformation als durchgehenden Linien parallel zu den Realgrenzen 50 der Fahrbahn 20 erzeugt, wobei die Einmündungen der Seitenstraßen 26 nicht erkannt werden. Aus diesem Grund wird auch das in der Einmündung der rechten Seitenstraße 26 befindliche und in die Fahrbahn 20 hineinragende Fahrzeug 11 als Geisterfahrzeug betrachtet und ausgeblendet, da es hinter der Grenzlinie 41 steht. Daher können eine benötigte Notbremsfunktion oder/und ein Ausweichmanöver seitens des Subjekts 10 nicht eingeleitet werden.
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4 stellt eine schematische Darstellung des autonomen Subjekts 10 in einer Kreuzungssituation mit nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Grenzsegmentlinien 60, 61 dar.
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Die Kreuzung ist hier durch die Straße 20 mit den Realgrenzen 51 und die Seitenstraße 26 mit den Realgrenzen 50 festgelegt. Das autonome Subjekt 10 fährt auf der Straße 20 auf die Kreuzung zu, in welche ein weiteres Fahrzeug 11 von rechts aus der Seitenstraße 26 mit seiner Front in den Kreuzungsbereich eingefahren ist.
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Zur Bestimmung des freien Objektraums um das autonome Subjekt 10 herum, welches hier auch als Subjekt bezeichnet wird, wird die Grenze um das Subjekt 10 als eine Liste von durchgängigen Segmenten festgelegt. Diese Grenzen sind in den 4, 5 und 6 jeweils als gestrichelte Grenzsegmentlinien 60, 61 dargestellt.
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Zunächst müssen alle kollinearen stationären Cluster 70 verbunden werden. In den 4, 5 und 6 sind die Cluster 70 als Punkte symbolisch angedeutet. Von diesen Clustern 70 wird dann eine Segmentliste erstellt.
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Ein stationäres Zellenarray 100 mit einzelnen Zellen 110 wird erzeugt und quasi über die aktuelle Verkehrssituation gelegt. Die einzelnen Zellen 110 weisen alle die gleiche Zellgröße mit Abmessungen x und y auf. Damit wird eine Berechnung vereinfacht.
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Eine Zelle 110 wird zu einer Belegtzelle 120, wenn sich ein ortsfester Cluster 70 darin befindet. Die Belegtzellen 120 sind in den 4, 5 und 6 durch eine Schraffierung markiert. Die Grenzsegmentlinien 60, 61 verlaufen durch die Belegtzellen 120.
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Anstelle mit einer unendlichen Fläche wird mit einer Matrix, nämlich das Zellenarray 100, mit einer festen Größe gearbeitet. Die Größe des Zellenarrays 100 ist hier ein Gitter von 70x40, wobei eine Zelle 110 die Abmessungen x, y mit den Werten 2m x 1m aufweist.
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Im Fall von Radarsystemen ist die Präzision zur Bestimmung eines ortsfesten Clusters 70 nicht hoch. Daher wird zur Sicherstellung, dass ein Zellenarray 100 wirklich belegt ist, eine Summierung der RCS-Werte (Radar Cross Section) der Cluster 70 in dem Zellenarray 100 vorgenommen. Eine Verifizierung erfolgt bei Überschreitung eines bestimmten Grenzwertes.
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Die Erzeugung des stationären Zellenarrays 100 stellt das Freiraumobjekt einer stationären Welt dar. Aber die Grenze ist noch zu bestimmen.
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Zur Erzeugung des Freiraumobjekts in einer dynamischen Welt werden alle dynamischen Objekte dem Zellenarray 100 hinzugefügt, und die Position des Zellenarrays 100 wird in Abhängigkeit von der Bewegung des Subjekts 10 verschoben.
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Eine erste Maßnahme ist es daher, in einem Algorithmuszyklus die Position des gemessenen Zellenarrays 100 gemäß der Bewegung des Subjekts 10 zu verschieben. Dies wird in diesem Beispiel mittels eines Ringpuffers 260 (siehe auch 8) vorgenommen.
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Jeder Wert des Zellenarrays 100 wird durch 1 Byte (vorzeichenloses Zeichen) repräsentiert, um einen Speicherbedarf gering zu halten. Und der Algorithmus begrenzt den Wert einer Zelle 110, welche nur ortsfeste Cluster 70 beinhaltet, auf 250. So kann jeder Wert zwischen 251 und 255 für eine Einfügung des dynamischen Objekts in das Zellenarray 100 benutzt werden.
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Alle Zellen 110 mit einem Wert, der über einem bestimmten Wert von beispielsweise 250 liegt, werden bei dem Start des Aufbaus des Zellenarrays 100 bei jedem Algorithmuszyklus auf 0 neu vorbereitet. Nachdem der Aufbau der ortsfesten Cluster 70 erfolgt ist, wird dann die Belegung der dynamischen Objekte 11, 12 durch Einfügen in das Zellenarray 100 mit den hohen Werten (251-250) vorgenommen.
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Jedes dynamische Objekt 11, 12 ist ein Rechteck, z.B. das Fahrzeug 11. Es wird verifiziert, wie viele Zellen 110 mit dem Rechteck des jeweiligen dynamischen Objekts 11, 12 belegt sind. Dann wird diesen Zellen 110 der entsprechende Wert zugeordnet.
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Es reicht zur Benutzung des Zellenarrays 100 aus, festzustellen, ob ein Arraywert über einer Schwelle liegt oder nicht. So kann das Array unter Verwendung von nur 1 Bit für jede Zelle 110 (belegt oder nicht) komprimiert werden. Acht Zellpositionen werden in 1 Byte (1 Zeichen) gespeichert.
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Schließlich werden die Grenzsegmentlinien 60, 61 erzeugt. Der Algorithmus arbeitet mit dem Zellenarray 100, jedoch mit den Werten, welche unter einem bestimmten Wert von beispielsweise 250 liegen. D.h., nur ortsfeste Cluster 70 tragen zur Erzeugung der Grenze bei.
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Zur Erstellung der Grenze wird vorzugsweise ein so genannter Greedy-Algorithmus verwendet. Das bedeutet, dass die Positionen der Zellen 110, welche dem Subjekt 10 in jeder Richtung am nächsten kommen, gespeichert werden. Nachdem diese Position gespeichert worden sind, wird eine Kompression durchgeführt, um nur die Startpunkte und Endpunkte eines jeden Liniensegments zu speichern. Jedes durchgängige (ununterbrochene) kollineare Segment wird durch zwei Punkte gespeichert.
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Unter Verwendung der Grenzsegmentlinien 60, 61 einer Liste von Grenzsegmentlinien 60, 61 kann eine Lücke in der Grenze erfasst werden. In 4 ist das die Kreuzung mit der Seitenstraße 26. Daher wird das Objekt 11 hier nicht ausgeblendet. Somit kann eine Notbremsfunktion oder/und ein Ausweichmanöver des Subjekts 10 eingeleitet werden. Eine Wahrscheinlichkeit einer Kreuzungssituation (Kreuzungsszenario) kann zur Festlegung der Annäherungsgeschwindigkeit des Subjekts addiert werden, da die Kreuzungssituation erfasst worden ist.
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In 5 ist eine schematische Darstellung des autonomen Kraftfahrzeugs 10 auf einer Straße 20 mit Parkstreifen und einer Seitenstraße 26 mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Grenzsegmentlinien 60, 61 dargestellt.
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Die Situation ist vergleichbar derjenigen, die in 2 gezeigt ist. Im Unterschied zu 2 wird die Parkmarkierung 27a zwischen dem Subjekt 10 und dem Objekt 12 nicht verlängert, sondern situationsgerecht erfasst. Damit wird auch das Objekt 11 auf der Straße 20 nicht als Geisterfahrzeug/Geisterobjekt ausgeblendet.
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6 zeigt eine schematische Darstellung des autonomen Kraftfahrzeugs 10 in einer Parksituation mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Grenzsegmentlinien 60, 61.
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Das Subjekt 10 fährt in eine Parkbucht 28 ein. Vor der in 6 gezeigten oberen Realgrenze 50 sind geparkte Objekte 12 angeordnet. Links und rechts von dem Subjekt 10 sind ebenfalls Objekte 12 geparkt. Der mit den erzeugten Grenzsegmentlinien 60, 61 bestimmte freie Objektraum ermöglicht es die freie Parklücke zwischen den geparkten Objekten 12 aufzufinden. Die gefundene Parklücke kann erfasst und berechnet werden, ob sie für das Subjekt 10 groß genug ist. Zudem ist es ermöglicht, eine freien Weg für das Subjekt 10 zu bestimmen.
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In 7 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen eines freien Objektraums und Erzeugen einer definierten Grenze gezeigt.
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In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird das stationäre Zellenarray 100 mit einzelnen Zellen 110 erzeugt. Dann werden die Zellen 110, welche Werte höher als ein bestimmter Wert von beispielsweise 250 aufweisen, mit 0 für die dynamischen Objekte 11, 12 reinitialisiert.
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Die so akkumulierten Zellen 110 des Zellenarrays 100 werden in einem zweiten Verfahrensschritt S2 der Bewegung des Subjekts 10 entsprechend nach dem Prinzip eines Ringpuffers 250 übertragen bzw. verschoben.
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Ein dritter Verfahrensschritt S3 addiert die RCS-Daten von allen ortsfesten Cluster 70 zu den Zellen 110 des Zellenarrays 100, welche gemäß ihrer Position betroffen sind.
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In einem vierten Verfahrensschritt S4 werden die Grenzsegmentlinien 60, 61 mittels eines Greedy-Algorithmus längs der Grenzen erzeugt und die Grenzpositionen gespeichert.
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Dabei wird für eine jede Grenzsegmentlinie 60, 61 des Zellenarrays 100 die Positionen der zwei dem Subjekt 10 am nächsten liegenden Belegtzellen 120, eine links, eine rechts davon, in einer Punkteliste gespeichert. Falls keine entsprechenden Belegtzellen 120 gefunden werden, erfolgt keine Speicherung.
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Jeder gespeicherte Punkt der Punkteliste wird dahingehend untersucht, ob er links oder rechts Nachbarn hat. Alle Nachbarn, die verbunden sind (rechtwinklige Linien), werden gespeichert.
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Die Punkteliste wird analysiert, und für jeden gespeicherten Punkt wird das Segment, auf dem der Punkt liegt, als Segment einer Grenzsegmentlinie 60, 61 erzeugt. Die ersten und letzten Punkte des Segments werden gespeichert.
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Dann werden alle dynamischen Objekte dem Zellenarray 100 hinzugefügt. Das Zellenarray 100 wird komprimiert und weiter verschoben.
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Auf diese Weise wird ein freier Objektraum bestimmt. Eine definierte Grenze wird mittels der Grenzsegmentlinien 60, 61 erzeugt.
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8 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 200 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Vorrichtung 200 umfasst eine Steuereinrichtung 210, einen Eingangsgrößenblock 220, mindestens einen Speicher 250, eine Schiebeeinrichtung und einen Ausgangsblock 270.
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Die Schiebeeinrichtung ist in diesem Beispiel als ein Ringpuffer 260 ausgebildet. Es kann auch eine anderer Einrichtung zum Verschieben des Zellenarrays 100 in dem Speicher 250 verwendet werden, separat oder zusätzlich zu dem Ringpuffer 260.
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Die Steuereinrichtung 210 steuert den Eingangsgrößenblock 220, den mindestens einen Speicher 250, den Ringpuffer 260 und den Ausgangsblock 270. Die Steuereinrichtung 210 weist mindestens einen Mikroprozessor mit einer geeigneten Software auf, welche auch Bearbeitungsalgorithmen, z.B. den Greedy-Algorithmus, beinhaltet.
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Der Eingangsgrößenblock 220 verarbeitet Sensordaten 230 von Sensoren des Subjekts 10, beispielsweise Radar, Lidar, Ultraschall, GPS, usw., sowie Kraftfahrzeugdaten 240 des Subjekts 10 aus einer Fahrzeugsteuereinheit. Die Kraftfahrzeugdaten 240 können Daten der aktuellen Geschwindigkeit des Subjekts 10 und Daten der Motorsteuerung des Subjekts 10 aufweisen.
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Der mindestens eine Speicher 250 dient zur Speicherung des Zellenarrays 100, der Daten der Zellen 110 und der Belegtzellen 120, sowie zur Speicherung aller weiteren Bearbeitungsdaten. Er kann auch einen Teil als Programmspeicher der Steuereinrichtung 210 bilden.
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Der Ringpuffer 260 dient wie schon oben beschrieben zur Verschiebung der Positionsdaten des gemessenen Zellenarrays 100 gemäß der Bewegung des Subjekts 10.
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Über den Ausgangsblock 270 werden Daten zur Weiterverarbeitung und/oder zur Steuerung des autonomen Subjekts 10 ausgegeben.
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Die Erfindung kann in Bereichen verwendet werden, in welchen Dimensionen und Positionen von Objekten in einer definierten Zone festgelegt werden. Beispielsweise auch in GPS/Radar- und anderen Systemen.
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Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche modifizierbar.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Subjekt
- 11
- Objekt
- 12
- Objekt
- 20
- Fahrbahn
- 21
- Fahrstreifen
- 23
- Fahrstreifen
- 24
- Fahrstreifen
- 25
- Seitenstraße
- 26
- Seitenstraße
- 27
- Parkplatz
- 27a
- Parkmarkierung
- 27b
- Winkel
- 28
- Parkbucht
- 30
- Führungsgrenzlinie
- 31
- Führungsgrenzlinie
- 32
- Führungsgrenzlinie
- 40
- Grenzlinie
- 41
- Grenzlinie
- 50
- Realgrenze
- 51
- Realgrenze
- 60
- Grenzsegmentlinie
- 61
- Grenzsegmentlinie
- 70
- Cluster
- 100
- Zellenarray
- 110
- Zelle
- 120
- Belegtzelle
- 200
- Vorrichtung
- 210
- Steuereinrichtung
- 220
- Eingangsgrößenblock
- 230
- Sensordaten
- 240
- Kraftfahrzeugdaten
- 250
- Speicher
- 260
- Ringpuffer
- 270
- Ausgangsblock
- 280
- Datenausgang
- FR
- Fahrtrichtung
- S1 - S4
- Verfahrensschritt
- x
- Abmessung
- y
- Abmessung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8321066 B2 [0007]
- DE 102005026386 A1 [0008]
