DE102019207303A1 - Verfahren und System zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug - Google Patents

Verfahren und System zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Erstellen einer Radarlokalisierungskarte (K), mit den Schritten:a) Erfassen einer definierten Region (10) mittels eines Umfeldsensors eines Kartieru ngsfahrzeugs;b) Bereitstellen von fotografischen Satellitendaten (SD) der definierten Region (10) mittels eines Satelliten;c) Ermitteln von übereinstimmend erfassten Objekten der Region (10) in den Umfeldsensordaten und in den fotografischen Satellitendaten (SD);d) Erstellen eines Transfermodells (M) aus den übereinstimmend erfassten Objekten, wobei mittels des Transfermodells (M) die fotografischen Satellitendaten (SD) wechselweise in die Umfeldsensordaten transferierbar sind; unde) Erstellen der Radarlokalisierungskarte (K) unter Verwendung des Transfermodells (M) mittels fotografischer Satellitendaten (SD), wobei die fotografischen Satellitendaten (SD) in entsprechende Daten der Radarlokalisierungskarte (K) umgerechnet werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zum Ausführen des Verfahrens.
  • Stand der Technik
  • Verfahren zur Flottenkartierung und die Erstellung von Radarlokalisierungskarten sind bereits bekannt.
  • Das Ermitteln einer exakten Fahrzeugposition durch ein Erkennen von Landmarken und das Abgleichen von Landmarken mit einer Karte sind bereits bekannt. Dabei ermittelt das Fahrzeug durch einen Radarsensor eindeutige Landmarken in seinem Umfeld und gleicht diese mit einer auf dem Fahrzeug hinterlegten Karte ab. Durch die Kombination mehrerer Landmarken ist es dadurch möglich, eine exakte Position des Fahrzeugs zu bestimmen.
  • Bekannt sind von Google® durchgeführt Verfahren, in denen aus Satelliteninformationen dreidimensionale Gebäudemodelle erstellt werden.
  • DE 10 2016 210 495 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erstellen einer optimierten Lokalisierungskarte und ein Verfahren zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug, bei dem Daten eines Radarsatelliten verwendet werden.
  • WO 2017/215964 A1 offenbart ein Erstellen von Radarkarten mittels eines Satelliten, welche für die Lokalisierung von Fahrzeugen geeignet sind. Gelehrt wird ein Verfahren zum Erstellen einer optimierten Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens zumindest einer Lokalisierungskarte, die zumindest eine von einer Fahrzeugeinleseeinheit eingelesene Position einer Landmarke repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Einlesens einer Radarkarte über eine Schnittstelle, wobei die Radarkarte zumindest eine mittels Radarmessung durch einen Satelliten bereitgestellte weitere Position der Landmarke in der Radarkarte aufweist oder abbildet. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt des Generierens und Speicherns einer optimierten Lokalisierungskarte durch das Kombinieren der Lokalisierungskarte mit der Radarkarte.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug bereitzustellen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug, mit den Schritten:
    1. a) Erfassen einer definierten Region mittels eines Umfeldsensors eines Kartieru ngsfahrzeugs;
    2. b) Bereitstellen von fotografischen Satellitendaten der definierten Region mittels eines Satelliten;
    3. c) Ermitteln von übereinstimmend erfassten Objekten der Region in den Umfeldsensordaten und in den fotografischen Satellitendaten;
    4. d) Erstellen eines Transfermodells aus den übereinstimmend erfassten Objekten, wobei mittels des Transfermodells die fotografischen Satellitendaten wechselweise in die Umfeldsensordaten transferierbar sind; und
    5. e) Erstellen der Lokalisierungskarte unter Verwendung des Transfermodells mittels fotografischer Satellitendaten, wobei die fotografischen Satellitendaten in entsprechende Daten der Lokalisierungskarte umgerechnet werden.
  • Auf diese Weise wird eine Radarkarte mit einem angelernten System in Form eines sogenannten „Transfermodells“ realisiert, wobei das Transfermodell fotografische Satellitendaten in Umfeldsensordaten umzurechnen vermag und umgekehrt. Vorteilhaft wird dadurch die Erstellung der Lokalisierungskarte ausschließlich mit Satellitendaten ermöglicht, wobei ausgenutzt wird, dass eine Aktualisierungs-Rate von fotografischen Satellitendaten in der Regel sehr hoch ist und damit eine hohe Aktualität der Lokalisierungskarte unterstützt ist.
  • Vorteilhaft ist es mit dem vorgeschlagenen Verfahren nicht erforderlich, eine umfassende Befahrung von zu kartierenden Gegenden mit Kartierungsfahrzeugen durchzuführen. Vorteilhaft ist es auf diese Weise möglich, die Lokalisierungskarte ausschließlich mit Hilfe von fotografischen Satellitendaten und des Transfermodells bereitzustellen.
  • Vorteilhaft kann dadurch eine Flotte von Kartierungsfahrzeugen erheblich verkleinert werden. Mit dem Kartierungsfahrzeug muss lediglich nur noch ein statistisch belastbares Abbild einer definierten Region erstellt werden. Vorteilhaft kann die Radarkarte dann auch auf noch nicht befahrene Regionen „ausgerollt“ werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem System zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug, aufweisend:
    • - eine Modelleinrichtung mit einem Transfermodell, wobei mittels des Transfermodells Umfeldsensordaten und fotografische Satellitendaten wechselweise ineinander transferierbar sind; und
    • - eine funktional mit der Modelleinrichtung verbundene Kartierungseinrichtung, die ausgebildet ist, unter Verwendung des Transfermodells und zugeführter fotografischer Satellitendaten die Lokalisierungskarte bereitzustellen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Schritte a) bis d) einfach oder mehrfach durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die Bereitstellung des Transfermodells mit beliebiger Genauigkeit durchgeführt werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass Schritt e) einfach oder mehrfach durchgeführt wird. Auf diese Weise kann die Erstellung der Lokalisierungskarte mit jeweils aktuellsten fotografischen Satellitendaten erstellt werden. Eine hohe Genauigkeit der Lokalisierungskarte ist dadurch vorteilhaft unterstützt.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass in Schritt d) eine manuelle Klassifizierung zum wechselweisen Transferieren der fotografischen Satellitendaten in die Umfeldsensordaten durchgeführt wird. Auf diese Weise werden relevante und nicht relevante Objekte klassifiziert und können dadurch voneinander unterschieden werden. Dabei können zum Beispiel Häuser, Verkehrsschilder, Naturobjekte, usw. von Signalrauschen unterschieden werden, welches dadurch ignoriert werden kann und nicht in die Lokalisierungskartenerstellung einfließt. Im Ergebnis können dadurch reale Objekte und Satellitenbilder einander zugeordnet werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass der Schritt e) mit aktuellen fotografischen Satellitendaten einer Kartierungsregion ausgeführt wird. Dadurch können jeweils aktuellste fotografische Satellitendaten zur Erstellung einer hochaktuellen Lokalisierungskarte verwendet werden, wo bei vorteilhaft die Kartierungsregion nicht mit einem Kartierungsfahrzeug befahren werden muss.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, als Umfeldsensor des Kartierungsfahrzeugs ein Radarsensor verwendet wird. Dadurch kann ein in der Regel bereits im Fahrzeug vorhandener Umfeldsensor zur kostengünstigen Bereitstellung der Umfeldsensordaten verwendet werden.
  • Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche auf einem vorgeschlagenen System ausgeführt werden oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sind. Vorteilhaft kann auf diese Weise das Verfahren als Software ausgebildet werden und dadurch auf einfache und effiziente Weise abgeändert und adaptiert werden.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
  • Figurenliste
  • In den begleitenden Figuren zeigt:
    • 1 ein Systemdiagramm mit einer Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug;
    • 2 ein Blockschaltbild eines Systems zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug; und
    • 3 einen prinzipiellen Ablauf eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug.
  • Die Figuren sind lediglich schematisch und maßstabsgetreu. In den Figuren sind gleiche, gleichwirkende oder ähnliche Elemente durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Vorgeschlagen wird mit der Erfindung ein System, welches ähnlich dem oben genannten Ansatz von Google® zur Erstellung von 3D-Modellen fotografische Satellitenbilder nutzt, um eine Karte von Radarlandmarken (d.h. eine Radarkarte bzw. eine Radarlokalisierungskarte) zu erstellen. Hierzu müssen zunächst Referenzdaten mit einem Kartierungsfahrzeug bzw. einer Kartierungs-Fahrzeugflotte eingefahren werden, welches mit einem hochgenauen GPS ein Radarbild eines Gebiets erstellt. Die daraus ermittelten Landmarken werden aus Sicht der Kartierungsfahrzeuge aufgenommen und zu einer Referenzlokalisierungskarte bzw. zu einem Transfermodell M verarbeitet. Diese Verarbeitung kann zum Beispiel auf einer zentralen Recheneinheit, z.B. cloudbasiert durchgeführt werden.
  • 1 zeigt ein Systemdiagramm mit einer Darstellung einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens. In einem ersten Schritt wird eine definierte Region 10 in zeitlicher Nähe mit zwei technologisch unterschiedlichen Vorrichtungen erfasst.
  • Einerseits wird die Region 10 in einem Schritt 20 mit einem Satelliten fotografisch erfasst und dadurch fotografische Satellitendaten SD bereitgestellt. Im Wesentlichen dieselbe definierte Region 10 wird zeitnah zum Schritt 20 in einem Schritt 30 mittels eines Kartierungsfahrzeugs (nicht dargestellt) abgefahren und mittels eines Umfeldsensors, vorzugsweise eines Radarsensors erfasst, wobei dadurch für die Region 10 spezifische Landmarken (z.B. Häuser, Verkehrsschilder, Bauten, Naturobjekte, usw.) erfasst werden.
  • Die im Schritt 20 generierten fotografischen Satellitendaten in Form von „Satellitenfotos“ und die Radardaten des Kartierungsfahrzeugs werden in einem Schritt 40 zusammengefügt, wobei übereinstimmend ermittelte Objekte in den fotografischen Satellitendaten und in den Radardaten ermittelt werden. Die genannten übereinstimmend ermittelten Objekten bilden ein sogenanntes Transfermodell M, welches vorzugsweise offline in einem Rechenzentrum mit weiteren fotografischen Satellitendaten und Umfeldsensordaten angelernt bzw. trainiert wird, was z.B. mittels eines neuronalen Netzwerks erfolgen kann.
  • Voraussetzung ist somit, dass die Region 10, die vom Kartierungsfahrzeug sensorisch erfasst wird, durch den Satelliten möglichst zeitgleich fotografisch erfasst wird. Ein zeitlicher Versatz zwischen der Fahrzeug-Kartierung und der bildlichen Erfassung der definierten Region 10 mit dem Satelliten darf maximal so groß sein, dass sich zwischen den Erfassungen mittels Kartierungsfahrzeug und Satellit keine signifikanten Änderungen an der Infrastruktur der definierten Region 10 ergeben, da die Aufnahmeinhalte des Kartierungsfahrzeugs und des Satelliten zum Zwecke des Erstellens des Transfermodells M sehr ähnlich sein müssen.
  • Die betrachtete definierte Region 10 sollte vorzugsweise möglichst viele, noch mehr bevorzugt alle relevanten Landmark-Typen (z.B. Straßenschilder, Bäume, Häuser, Naturobjekte, usw.) umfassen. Dabei ist es auch von Vorteil, wenn die fotografischen Satellitenaufnahmen aus mehreren Winkeln aufgenommen wurden, um möglichst viele unterschiedliche Ansichten der Landmarken bereit zu stellen.
  • In einem Schritt 50 steht nunmehr das in der oben genannten Weise erstellte Transfermodell M zur Verfügung. Damit ist Phase A der Erstellung der Lokalisierungskarte abgeschlossen.
  • Somit besteht Phase A des vorgeschlagenen Verfahrens im Bereitstellen und Anlernen bzw. Trainieren des Transfermodells M, welches aus den fotografischen Bildern des Satelliten relevante Landmarken identifizieren kann. Hierbei werden zunächst mithilfe der Satellitenaufnahmen alle diejenigen Objekte klassifiziert, die später in der Lokalisierungskarte gewünscht werden. Diese Klassifizierung kann manuell oder mithilfe gängiger Klassifizierungsverfahren durchgeführt werden. Dabei entsteht ein Satz von Trainingsdaten, mittels dessen ein maschineller Lernalgorithmus (z.B. ein neuronales Netzwerk in Form eines convolutional network) trainiert werden kann.
  • Idealerweise wird somit in Phase A mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine definierte Region 10 lediglich ein einziges Mal aus zwei unterschiedlichen Sichten bzw. Blickwinkeln erfasst. Mittels des dadurch generierten Transfermodells M ist es möglich, in der nachfolgenden Phase B Satellitendaten bzw. - fotos in Landmarken einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug umzurechnen und umgekehrt.
  • Daran anschließend erfolgt nunmehr in einer Phase B zum Erstellen der Lokalisierungskarte ein Verwenden des in Phase A erstellten Transfermodells, wobei zur Erstellung der Lokalisierungskarte jetzt ausschließlich fotografische Satellitendaten herangezogen werden.
  • In einem Schritt 60 werden zu diesem Zweck zu kartierende Regionen mittels des Satelliten vorzugsweise mit einer hochauflösenden Fotokamera erfasst. In einem Schritt 70 erfolgt das Erfassen der zu kartierenden Regionen unter einem anderen Blickwinkel, wobei stets auch Positionsdaten (z.B. GPS-Positionsdaten) erfasst und zusammen mit den fotografisch erfassten Daten gespeichert werden.
  • In einem Schritt 80 werden unter Verwendung des in Phase A erstellten Transfermodells M die Satellitendaten in Daten der Lokalisierungskarte K umgerechnet, wodurch im Ergebnis die Lokalisierungskarte K erstellt wird.
  • Die Lokalisierungskarte K steht dadurch in elektronischer Form zur Verfügung und kann von einem Anwenderfahrzeug in an sich bekannter Weise genutzt werden, um aus sensorisch erfassten Umfeldsensordaten (z.B. Radardaten, Lidardaten, Ultraschalldaten, Kameradaten, usw.) in einer Kooperation mit der Lokalisierungskarte K eine hochgenaue Position des Anwenderfahrzeugs zu ermitteln. Ausgenutzt wird dabei die hochgenaue Kenntnis von Positionen von Objekten aus den Satellitendaten, die für die Verortung von Objekten der Lokalisierungskarte K nutzbar gemacht wird.
  • Vorteilhaft kann das in Phase A ermittelte Transfermodell M für nicht von Kartierungsfahrzeugen befahrene Regionen verwendet werden, um dort eine rudimentäre Lokalisierungskarte K oder auch eine vollständige Lokalisierungskarte K zu erstellen. Vorteilhaft ist es mit dem vorgeschlagenen Verfahren möglich, Lokalisierungskarten für Regionen zu erzeugen, in denen noch keine Befahrungen von Kartierungs- oder spezifischen Messfahrzeugen stattgefunden haben, jedoch fotografische Aufnahmedaten von spezifischen Satelliten vorhanden sind.
  • Vorteilhaft ist es auf einfache Weise möglich, die Schritte von Phase B mehrmals mit neuen bzw. hochaktuellen fotografischen Satellitendaten durchzuführen, wodurch die Lokalisierungskarte K stets weiter verbessert und hochaktuell gehalten werden kann.
  • Im Ergebnis ist es mit dem vorgeschlagenen Verfahren vorteilhaft nicht mehr erforderlich, so wie es im Stand der Technik vorgesehen ist, mit großen Flotten von Kartierungsfahrzeugen zu kartierende Regionen zu befahren und sensortechnisch zu erfassen. Vorteilhaft kann dadurch ein logistischer und technischer Aufwand für die Erstellung von Lokalisierungskarten minimiert werden.
  • Vorteilhaft ist damit die Erstellung von Radarlokalisierungskarten K wesentlich schneller offizieller und kostengünstiger möglich.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild eines vorgeschlagenen Systems 200 zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug.
  • Man erkennt eine Modelleinrichtung 100, die dazu benutzt wird, ein Transfermodell M zu erstellen und an eine Kartierungseinrichtung 110 zu übermitteln. Funktional mit der Modelleinrichtung 100 ist eine Kartierungseinrichtung 110 verbunden. Die Kartierungseinrichtung 110 wird benutzt, um unter Verwendung des Transfermodells M aus zugeführten fotografischen Satellitendaten SD die Lokalisierungskarte K für ein Fahrzeug in der oben genannten Art und Weise zu erstellen.
  • 3 zeigt einen prinzipiellen Ablauf eines Verfahrens zum Erstellen einer Lokalisierungskarte K für ein Fahrzeug.
  • In einem Schritt 300 erfolgt ein Erfassen einer definierten Region 10 mittels eines Umfeldsensors eines Kartierungsfahrzeugs.
  • In einem Schritt 310 wird ein Bereitstellen von fotografischen Satellitendaten SD der definierten Region 10 mittels eines Satelliten durchgeführt.
  • In einem Schritt 320 wird ein Ermitteln von übereinstimmend erfassten Objekten der Region 10 in den Umfeldsensordaten und in den fotografischen Satellitendaten SD durchgeführt.
  • In einem Schritt 330 wird ein Erstellen eines Transfermodells M aus den übereinstimmend erfassten Objekten durchgeführt, wobei mittels des Transfermodells M die fotografischen Satellitendaten SD wechselweise in die Umfeldsensordaten transferierbar sind.
  • In einem Schritt 340 wird ein Erstellen der Lokalisierungskarte K unter Verwendung des Transfermodells M mittels fotografischer Satellitendaten SD durchgeführt, wobei die fotografischen Satellitendaten SD in entsprechende Daten der Lokalisierungskarte K umgerechnet werden.
  • Vorteilhaft ist es möglich, dass alle genannten Komponenten des Systems 200 in Software zu implementieren, wodurch effiziente und leichte Adaptierbarkeit des Verfahrens unterstützt ist.
  • Der Fachmann wird bei der Umsetzung der Erfindung auch vorgehend nicht erläuterte Ausführungsformen realisieren.
  • 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
    • DE 102016210495 A1 [0005]
    • WO 2017/215964 A1 [0006]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Erstellen einer Lokalisierungskarte (K) für ein Fahrzeug, mit den Schritten: a) Erfassen einer definierten Region (10) mittels eines Umfeldsensors eines Kartierungsfahrzeugs; b) Bereitstellen von fotografischen Satellitendaten (SD) der definierten Region (10) mittels eines Satelliten; c) Ermitteln von übereinstimmend erfassten Objekten der Region (10) in den Umfeldsensordaten und in den fotografischen Satellitendaten (SD); d) Erstellen eines Transfermodells (M) aus den übereinstimmend erfassten Objekten, wobei mittels des Transfermodells (M) die fotografischen Satellitendaten (SD) wechselweise in die Umfeldsensordaten transferierbar sind; und e) Erstellen der Lokalisierungskarte (K) unter Verwendung des Transfermodells (M) mittels fotografischer Satellitendaten (SD), wobei die fotografischen Satellitendaten (SD) in entsprechende Daten der Lokalisierungskarte (K) umgerechnet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte a) bis d) einfach oder mehrfach durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Schritt e) einfach oder mehrfach durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt d) eine manuelle Klassifizierung zum wechselweisen Transferieren der fotografischen Satellitendaten (SD) in die Umfeldsensordaten durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt e) mit aktuellen fotografischen Satellitendaten einer Kartierungsregion ausgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Umfeldsensor des Kartierungsfahrzeugs ein Radarsensor verwendet wird.
  7. System (200) zum Erstellen einer Lokalisierungskarte (K) für ein Fahrzeug, aufweisend: - eine Modelleinrichtung (100) mit einem Transfermodell (M), wobei mittels des Transfermodells (M) Umfeldsensordaten und fotografische Satellitendaten wechselweise ineinander transferierbar sind; und - eine funktional mit der Modelleinrichtung (100) verbundene Kartierungseinrichtung (110), die ausgebildet ist, unter Verwendung des Transfermodells (M) und zugeführter fotografischer Satellitendaten (SD) die Lokalisierungskarte (K) bereitzustellen.
  8. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wenn es auf einem System (200) zum Erstellen einer Lokalisierungskarte (K) für ein Fahrzeug ausgeführt wird oder auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert ist.
DE102019207303.4A 2019-05-20 2019-05-20 Verfahren und System zum Erstellen einer Lokalisierungskarte für ein Fahrzeug Pending DE102019207303A1 (de)

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