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Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zum Bestimmen einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position eines Kraftfahrzeugs.
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Es ist bekannt, dass insbesondere im zumindest teilweise autonomen Betrieb eines Kraftfahrzeugs eine genaue Erfassung einer Position des Kraftfahrzeugs notwendig ist. Beim autonomen Fahren beziehungsweise bei einer autonomen Robotik benutzt man in den meisten Fällen komplexe Lokalisierungsmechanismen, da eine satellitengestützte Positionserfassung alleine nicht mehr ausreicht hinsichtlich der Genauigkeit. Hier werden beispielsweise SLAM oder Feature-Based Localization verwendet, bei denen man auf teure Sensorik, wie beispielsweise Lidar oder einer Kamera, setzt und eine enorm hohe Rechenleistung gebraucht wird, da die komplexe Umfelderkennung, beispielsweise ein 3D-Point-Cloud, auf einer 3D-Karte kontinuierlich gematcht werden muss.
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Ferner offenbart die
DE 10 2016 212 774 A1 ein Verfahren zur Erzeugung einer Umfeldkarte zum Zweck der Lokalisierung eines Fahrzeugs in einem Umfeld und eine entsprechende Vorrichtung. Es erfolgt ein zyklisches Erstellen von Bildern des Umfelds des Fahrzeugs mittels mindestens einer Kamera. Es erfolgt ein Extrahieren von Landmarken aus den zyklischen Bildern der Kamera, wobei innerhalb eines Bildes nur ein vorgegebenes Sichtfeld zur Auswertung bezüglich der Landmarken berücksichtigt wird. Es erfolgt ein Erstellen einer Umfeldkarte aus den extrahierten Landmarken, wobei das vorgegebene Sichtfeld zur Auswertung der zyklischen Bilder eine Funktion der herrschenden Wetterbedingungen ist. Durch eine Fusionierung der so erzeugten Umfeldkarte und einer digitalen Karte wird eine Lokalisierung des Fahrzeugs erreicht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen eine einfache und präzise Bestimmung einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zum Bestimmen einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs, mit einer satellitengestützten Navigationseinrichtung, welche eine Grobposition des Kraftfahrzeugs vorgibt, mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Umgebung des Kraftfahrzeugs und mit einer elektronischen Recheneinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Grobposition und der erfassten Umgebung die aktuelle Position zu bestimmen.
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Es ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung als akustische Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, und zumindest ein akustisches Erfassungselement der Erfassungseinrichtung zum Anordnen in einem Radkasten des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, und in Abhängigkeit eines mittels des akustischen Erfassungselements erfassten akustischen Umgebungssignals die aktuelle Position bestimmt ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Erfassungselement als Mikrofon ausgebildet ist und das Geräusch beim Fahren des Reifens aufnimmt. Insbesondere können dann die erfassten Geräusche mit beispielsweise Geschwindigkeiten und Wetterdaten angereichert werden. Markante Geräusche entstehen zum Beispiel bei Schlaglöchern oder beim Überfahren der Mittellinie. Diese kontinuierlichen Geräusche spiegeln beispielsweise Spuren entlang der Straße und verschiedene Wölbungen auf Straßenlage wider an jedem Reifen. Das satellitengestützte Grobpositionssignal, welches insbesondere ein Global Positioning Signal (GPS) sein kann, wird nun genutzt, um grob einen Standort vom Kraftfahrzeug zu ermitteln und mit den entsprechenden markanten Geräuschen und den Messwerten zu vergleichen. Markante Punkte, die nun akustisch am Rad gemessen werden, können nun klassifiziert werden und für die Synchronisation und die hochpräzise Lokalisierung verwendet werden. Mit den kontinuierlichen akustischen Umgebungssignalen, mit anderen Worten den Geräuschen, lässt sich das Kraftfahrzeug entlang der Straßenbreite matchen. Somit bekommt man beispielsweise den Abstand zum Straßenrand und zur Mittellinie. Um dann beispielsweise zwischen den markanten Punkten, also den Synchronisationspunkten, und den Positionen entlang der Straßenbreite dauerhaft eine Position in Form einer X, Y, Z zur Verfügung stellen zu können, verwendet man einen Dead-Reckoning-Ansatz, beispielsweise mittels Lenkwinkel, mittels Distance Rolling Count, mittels Accelerometer, mittels eines Gyroskops oder weiteren Möglichkeiten.
Dadurch ist es ermöglicht, dass eine Kostenreduzierung stattfindet, da keine teuren Erfassungseinrichtungen genutzt werden müssen. Das System kann ferner auch in nicht-autonomen Kraftfahrzeugen verwendet werden, die eine genaue Lokalisierung brauchen. Des Weiteren wird eine Reduzierung der Abhängigkeit von GPS realisiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die akustische Erfassungseinrichtung zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, insbesondere zumindest vier, akustische Erfassungselemente auf, welche zum Anordnen an einem jeweiligen Radkasten des Kraftfahrzeugs ausgebildet sind, und auf Basis der jeweiligen akustischen Umgebungssignale der jeweiligen Erfassungselemente die aktuelle Position bestimmt ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet ist, auf Basis der erfassten Umgebungssignale eine Umgebungskarte zu erzeugen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die elektronische Recheneinrichtung dazu ausgebildet, eine aktuelle Wetterbedingung in der Umgebung bei der Bestimmung der aktuellen Position zu berücksichtigen.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die elektronische Recheneinrichtung zum Bestimmen der aktuellen Position ein neuronales Netzwerk aufweist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer aktuellen Position eines Kraftfahrzeugs mittels eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs, bei welchem mit einer satellitengestützten Navigationseinrichtung eine Grobposition des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, und mittels einer Erfassungseinrichtung eine Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst wird, und mittels einer elektronischen Recheneinrichtung in Abhängigkeit der Grobposition und der erfassten Umgebung die aktuelle Position bestimmt wird.
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Es ist vorgesehen, dass mittels einer als akustische Erfassungseinrichtung ausgebildeten Erfassungseinrichtung mit zumindest einem akustischen Erfassungselement der Erfassungseinrichtung, welches in einem Radkasten des Kraftfahrzeugs angeordnet wird, ein akustisches Umgebungssignal erfasst wird und in Abhängigkeit davon die aktuelle Position bestimmt wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Fahrerassistenzsystems sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens anzusehen. Das Fahrerassistenzsystem weist dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines Fahrerassistenzsystems.
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In der Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Fig. zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Ausführungsform eines Fahrerassistenzsystems 12. Das Fahrerassistenzsystem 12 ist zum Bestimmen einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs 10 ausgebildet. Das Fahrerassistenzsystem 12 weist eine satellitengestützte Navigationseinrichtung 14 auf, welche eine Grobposition 16 des Kraftfahrzeugs 10 vorgibt. Ferner weist das Fahrerassistenzsystem 12 eine Erfassungseinrichtung 18 zum Erfassen einer Umgebung 20 des Kraftfahrzeugs 10 auf. Ferner weist das Fahrerassistenzsystem 12 eine elektronische Recheneinrichtung 22 auf, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der Grobposition 16 und der erfassten Umgebung 20 die aktuelle Position zu bestimmen.
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Es ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung 18 als akustische Erfassungseinrichtung 18 ausgebildet ist, und zumindest ein akustisches Erfassungselement 24 der Erfassungseinrichtung 18 zum Anordnen in einem Radkasten 26 des Kraftfahrzeugs 10 ausgebildet ist, und in Abhängigkeit eines mittels des akustischen Erfassungselements 24 erfassten akustischen Umgebungssignals 28 die aktuelle Position bestimmt ist.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Grobposition 16 insbesondere von einem Satelliten 30, welche beispielsweise als GPS-Satellit ausgebildet sein kann, vorgegeben. Des Weiteren zeigt die Fig., dass sich das Kraftfahrzeug 10 auf einer Straße 32 befindet. Die Straße 32 wiederum weist ein Schlagloch 34 auf. Aufgrund des Schlaglochs 34 entsteht das akustische Umgebungssignal 28.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die akustische Erfassungseinrichtung 18 zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, insbesondere zumindest vier, akustische Erfassungselemente 24 aufweist, welche zum Anordnen an dem jeweiligen Radkasten 26 des Kraftfahrzeugs 10 ausgebildet sind und auf Basis der jeweiligen akustischen Umgebungssignale 28 der jeweiligen Erfassungselemente 24 die aktuelle Position bestimmt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insbesondere zwei Radkästen 26 und zwei Erfassungselemente 24 gezeigt. Es ist selbstverständlich, dass das Kraftfahrzeug 10 vier Radkästen 26 aufweisen kann und an einem jeweiligen Radkasten 26 dann das jeweilige Erfassungselement 24 angeordnet ist.
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Je mehr Erfassungselemente 24 angeordnet werden, beispielsweise innerhalb eines jeweiligen Radkastens, desto genauer kann die Lokalisierung durchgeführt werden.
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Des Weiteren kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektronische Recheneinrichtung 22 dazu ausgebildet ist, auf Basis der erfassten Umgebungssignale 28 eine Umgebungskarte zu erzeugen.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die elektronische Recheneinrichtung 22 dazu ausgebildet ist, eine aktuelle Wetterbedingung in der Umgebung 20 bei der Bestimmung der aktuellen Position zu berücksichtigen.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die elektronische Recheneinrichtung 22 zum Bestimmen der aktuellen Position ein neuronales Netzwerk 36 aufweist.
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Beim Verfahren zum Bestimmen der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs 10 wird mittels des Fahrerassistenzsystems 12 mit der satellitengestützten Navigationseinrichtung 14 die Grobposition 16 des Kraftfahrzeugs 10 vorgegeben und mit der Erfassungseinrichtung 18 die Umgebung 20 erfasst. Es wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 22 in Abhängigkeit der Grobposition 16 und der erfassten Umgebung 20 die aktuelle Position bestimmt.
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Es ist vorgesehen, dass mittels der als akustische Erfassungseinrichtung 18 ausgebildeten Erfassungseinrichtung mit zumindest dem akustischen Erfassungselement 24, welches in dem Radkasten 26 angeordnet wird, das akustische Umgebungssignal 28 erfasst wird und in Abhängigkeit davon die aktuelle Position bestimmt wird.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Erfassungselement 24 als Mikrofon ausgebildet ist. In jedem Radkasten 26 befindet sich dann ein entsprechendes Mikrofon, das das Geräusch beim Fahren eines jeden Reifens des Kraftfahrzeugs 10 aufnehmen kann. Optional können auch Stoßdämpfersignale, die später zur Erkennung von Schlaglöchern und Unebenheiten in der Fahrbahn, also der Straße 32, dienen, genutzt werden. So können dann Daten zu Witterungsverhältnissen, beispielsweise Onlinedaten, Scheibenwischereinstellungen, Temperatur oder weiteren Informationen genutzt werden. In einer Online-Datenbank 38 kann dann insbesondere vorgesehen sein, dass ein hochaufgelöstes Kartenmaterial mit den Geräuschdaten und Stoßdämpferdaten zu verschiedenen Geschwindigkeiten und Wetterdaten angereichert wird.
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Die Daten setzen sich aus kontinuierlichen, insbesondere semi-statischen, und markanten Geräuschen zusammen. Markante Geräusche entstehen zum Beispiel bei dem Schlagloch 34 oder beim Überfahren einer Mittellinie der Straße 32. Die kontinuierlichen Geräusche spiegeln beispielsweise Spuren entlang der Straße 32 und verschiedene Wölbungen und Straßenlagen wider an jedem Reifen.
Das GPS wird nur genutzt, um grob einen Standort zu ermitteln und in der Online-Datenbank 38 einen Teil der Umgebung 20 zu laden und kontinuierlich zu aktualisieren. Somit hat man lokal verfügbar die markanten Geräusche und Messwerte und auch die kontinuierlichen Umgebungsgeräusche entlang der Straße 32. Markante Punkte, die an einem Rad gemessen werden, können nun klassifiziert werden durch beispielsweise das neuronale Netz 36. Beispielsweise kann eine Klassifikation bezüglich eines Schlaglochs 34, einer gestrichelten Linien, einer durchgängigen oder weiteren Klassifikation durchgeführt werden. Diese Information wiederum kann dann für die Synchronisation der zentimetergenauen Lokalisierung verwendet werden. Man bekommt somit für jeden erkannten und in der Kartendatenbank abgeglichenen markanten Punkt eine X-, Y-, Z-Position. Mit den kontinuierlichen Geräuschen lässt sich das Kraftfahrzeug 10 entlang der Straßenbreite matchen. Somit bekommt man beispielsweise den Abstand zum Straßenrand und zur Mittellinie. Um zwischen den markanten Punkten, also Synchronisationspunkte, und den Positionen entlang der Straßenbreite dauerhaft die Position in Form von X, Y, Z zur Verfügung stellen zu können, verwendet man einen Dead-Reckoning-Ansatz, beispielsweise mittels des Lenkwinkels, mittels Distance Rolling Count, mittels eines Accelerometers, oder mittels eines Gyroskops.
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Dadurch kann eine Kostenreduzierung realisiert werden, da keine teuren Erfassungseinrichtungen im Kraftfahrzeug 10, wie beispielsweise ein Lidarsensor, verbaut werden müssen. Ferner kann das Fahrerassistenzsystem 12 auch in nicht-autonomen Kraftfahrzeugen verwendet werden, die eine genaue Lokalisierung brauchen. Weiterhin kann eine geringere Abhängigkeit vom GPS realisiert werden.
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Mit anderen Worten wird eine Umfeldkarte zur Lokalisierung des Kraftfahrzeugs 10 mittels Geräuschdaten vorgeschlagen. Dabei nehmen Mikrofone jeweils an den Radkästen 26 des Kraftfahrzeugs 10 die Geräusche eines jeden Reifens auf und speichern die Geräuschdaten, insbesondere die markanten Geräusche, die zu verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten und Wetterbedingungen in einer Umfeldkarte ab. Die grobe Standortermittlung des Kraftfahrzeugs 10 wird mittels GPS durchgeführt und die Wetterbedingungen werden von einem Backend, insbesondere der Online-Datenbank 38, an das Kraftfahrzeug 10 übertragen. Das neuronale Netz 36 klassifiziert die gemessenen markanten Geräuschdaten in der erzeugten Umfeldkarte. Durch das kontinuierliche Erfassen von Geräuschdaten wird das Kraftfahrzeug 10 mithilfe der Umfeldkarte präzise lokalisiert.
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Insgesamt zeigt die Erfindung eine hochpräzise Fahrzeuglokalisierung auf Basis von Radgeräuschen .
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Fahrerassistenzsystem
- 14
- satellitengestützte Navigationseinrichtung
- 16
- Grobposition
- 18
- akustische Erfassungseinrichtung
- 20
- Umgebung
- 22
- elektronische Recheneinrichtung
- 24
- akustisches Erfassungselement
- 26
- Radkasten
- 28
- akustisches Umgebungssignal
- 30
- Satellit
- 32
- Straße
- 34
- Schlagloch
- 36
- neuronales Netzwerk
- 38
- Online-Datenbank
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016212774 A1 [0003]
