DE102021102299A1

DE102021102299A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines parkassistenzsystems, parkgarage und fahrzeug

Info

Publication number: DE102021102299A1
Application number: DE102021102299.1A
Authority: DE
Inventors: Luc Jansseune
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2022-08-04
Also published as: US20240132065A1; EP4288327A1; WO2022167270A1; KR20230137441A; JP2024505102A; CN116848039A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Parkassistenzsystems (105) für ein Fahrzeug (100) vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst:a) Projizieren (S1) eines vorbestimmten Musters (PAT1 - PAT6) auf eine vorbestimmte Fläche (205), insbesondere eine Fläche (205) bei dem Fahrzeug (100),b) Erfassen (S2) eines Bildes, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche (205) mit der Projektion (220) in dem erfassten Bild sichtbar ist,c) Ermitteln (S3) eines in der vorbestimmten Fläche (205) angeordneten Objekts (210) in Abhängigkeit des erfassten Bildes, undd) Aktualisieren (S4) einer digitalen Umgebungskarte (MAPO, MAP1) unter Verwendung des erfassten Objekts (210).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Parkassistenzsystems für ein Fahrzeug, eine Parkgarage mit einer solchen Vorrichtung und ein Fahrzeug.
Um einen Parkvorgang für einen Nutzer eines Fahrzeugs effizienter zu machen, ist es erwünscht, das Parken zu automatisieren. Dies kann als automatisiertes Valet-Parken bezeichnet werden. Hierbei übergibt der Nutzer das Fahrzeug an einem Übergabepunkt an das automatisierte Valet-Parksystem, welches die Steuerung des Fahrzeugs übernimmt und das Fahrzeug autonom zu einem freien Parkplatz steuert und dort abstellt. Entsprechend kann der Nutzer das Fahrzeug an dem Übergabepunkt auch wieder übernehmen. Ein solche automatisiertes Valet-Parksystem verwendet beispielsweise extern zu dem Fahrzeug angeordnete Sensorik, insbesondere Kameras, Radargeräte und/oder Lidargeräte, um das Fahrzeug sowie eine Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Auf Basis der erfassten Daten werden Steuersignale an das Fahrzeug ausgegeben und das Fahrzeug auf diese Weise gesteuert. Diese Systeme sind nicht nur vorteilhaft für den Nutzer, sondern auch für Betreiber von Parkhäusern oder Parkplätzen, da eine Platzausnutzung optimiert werden kann. Weiterhin kann jedes fernsteuerbare Fahrzeug in einem solchen System verwendet werden, das Fahrzeug selbst benötigt keine komplexe Technologie zur Umfelderfassung und Steuerung.
Ein bekanntes Problem bei derartigen Systemen ist es, dass kleinere und/oder sich bewegende Hindernisse, insbesondere Lebewesen, wie Kinder oder Tiere, durch die Sensorik nur schlecht oder ungenau erfasst werden. Um dennoch eine ausreichende Sicherheit zu gewährleisten, muss ein sehr hoher technischer Aufwand betrieben werden, beispielsweise werden sehr viele Kameras verwendet, was das System sehr komplex und teuer macht.
Wenn das Fahrzeug selbst Sensorik zum Erfassen seines Umfelds und eine autonome Steuereinheit aufweist, kann das Fahrzeug autonom fahren. Für automatisiertes Valet-Parken ist zusätzlich die Kenntnis einer Karte des Parkplatzes oder des Parkhauses nötig, da die Steuereinheit ansonsten keine Orientierung hat. Auch wenn eine solche Karte bereitgestellt wird, beispielsweise wenn das Fahrzeug in den Parkplatz oder das Parkhaus einfährt, ist eine Lokalisierung des Fahrzeugs nur mit aufwendigen Mitteln zu erreichen. Insbesondere müssten Hinweise oder Zeichen, die von der Sensorik erfassbar sind, und die eine eindeutige Position auf dem Parkplatz oder in dem Parkhaus kennzeichnen, verteilt angeordnet werden. Eine Lokalisierung mittels GPS oder dergleichen ist innerhalb von Gebäuden nicht oder nicht mit ausreichender Genauigkeit möglich, zumal wenn das Parkhaus mehrere Etagen aufweist, die übereinander angeordnet sind.
US 2020/0209886 A1 offenbart ein System und Verfahren, bei dem an einer Decke eines Parkhauses angeordnete Laserscanner einen Pfad auf eine Fahrbahn projizieren, der zum Führen des autonomen Fahrzeugs dient.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, den Betrieb eines Parkassistenzsystems für ein Fahrzeug zu verbessern.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Parkassistenzsystems für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte:

a) Projizieren eines vorbestimmten Musters auf eine vorbestimmte Fläche, insbesondere eine Fläche bei dem Fahrzeug,
b) Erfassen eines Bildes, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche mit der Projektion in dem erfassten Bild sichtbar ist,
c) Ermitteln eines in der vorbestimmten Fläche angeordneten Objekts in Abhängigkeit des erfassten Bildes, und
d) Aktualisieren einer digitalen Umgebungskarte unter Verwendung des erfassten Objekts.

Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass Objekte, die sich in einer Fahrspur des Fahrzeugs befinden, mit höherer Zuverlässigkeit und Genauigkeit erfassbar sind. Damit kann eine Sicherheit beim Betrieb des Parkassistenzsystems, insbesondere während eines autonomen Fahrens des Fahrzeugs, wie bei einem automatisierten Parkvorgang, erhöht werden.
Unter dem Begriff „Parkassistenzsystem“ werden vorliegend jegliche Systeme verstanden, die das Fahrzeug bei einem Parkvorgang, insbesondere bei einem autonom durchgeführten Parkvorgang, unterstützen und/oder steuern. Das Parkassistenzsystem kann sowohl eine in dem Fahrzeug integrierte Einheit umfassen, kann eine in der Infrastruktur, wie beispielsweise einem Parkhaus, angeordnete Einheit umfassen, und/oder kann mehrere verteilt angeordnete Einheiten umfassen, die funktional und/oder kommunikativ miteinander in Verbindung stehen.
Das Parkassistenzsystem ist insbesondere zum autonomen Steuern und/oder Fahren des Fahrzeugs eingerichtet. Wenn das Parkassistenzsystem extern zu dem Fahrzeug angeordnet ist, kann man auch von Fernsteuerung sprechen. Das Parkassistenzsystem weist vorzugsweise die Automatisierungsstufe 4 oder 5 gemäß dem SAE-Klassifikationssystem auf. Das SAE-Klassifikationssystem wurde 2014 von SAE International, einer Standardisierungsorganisation für Kraftfahrzeuge, als J3016, „Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems“ veröffentlicht. Es basiert auf sechs verschiedenen Automatisierungsgraden und berücksichtigt das Maß des erforderlichen Eingreifens des Systems und der erforderlichen Aufmerksamkeit des Fahrers. Die SAE-Automatisierungsgrade reichen von Stufe 0, die einem vollständig manuellen System entspricht, über Fahrerassistenzsysteme in Stufe 1 bis 2 bis hin zu teil-autonomen (Stufe 3 und 4) und vollautonomen (Stufe 5) Systemen, bei der kein Fahrer mehr erforderlich ist. Ein autonomes Fahrzeug (auch als fahrerloses Auto, selbstfahrendes Auto und robotisches Auto bekannt) ist ein Fahrzeug, das in der Lage ist, seine Umgebung zu erfassen und ohne menschliche Eingabe zu navigieren und es entspricht dem SAE-Automatisierungsgrad 5.
Der erste Schritt a) des Verfahrens umfasst das Projizieren eines vorbestimmten Musters auf eine vorbestimmte Fläche. Die vorbestimmte Fläche ist beispielsweise eine Fläche in einer Parkgarage. Die vorbestimmte Fläche ist insbesondere eine Fläche bei dem Fahrzeug.
Das vorbestimmte Muster umfasst in einer vorbestimmten Weise angeordnete optische Merkmale, beispielsweise gemäß einer geometrischen Vorschrift angeordnete Linien, die gerade oder gekrümmt sein können und die offen sein können oder auch eine geschlossene Form bilden können. Beispiel für das vorbestimmte Muster umfassen ein Schachbrettmuster, ein Rautenmuster, Kreise, Dreiecke, Wellenlinien und dergleichen mehr. Unterschiedliche dieser Muster können zu einem neuen Muster kombiniert werden. Das vorbestimmte Muster muss nicht zwingend Linien als optische Merkmale umfassen, es kann sich ebenso um ein Punktmuster oder dergleichen handeln.
Vorzugsweise wird das vorbestimmte Muster derart projiziert, dass ein Abstand von zwei benachbart angeordneten optischen Merkmalen, beispielsweise von zwei Linien, des Musters zwischen 5 - 30 cm, vorzugsweise zwischen 5 - 20 cm, bevorzugt zwischen 5 - 15 cm, weiter bevorzugt unter 13 cm, noch weiter bevorzugt unter 11 cm, beträgt. Je enger die optischen Merkmale beieinanderliegen, umso kleinere Objekte lassen sich erfassen. Allerdings steigt die Anzahl der optischen Merkmale, die notwendig sind, um die Fläche komplett auszuleuchten, und es steigt eine benötigte Auflösung beim Erfassen der Projektion sowie eine benötigte Rechenleistung zum Ermitteln des Objekts.
In bevorzugten Ausführungsformen ist das vorbestimmte Muster derart ausgebildet, dass Objekte mit einer Mindestgröße von 11 cm von dem Muster erfasst werden.
Das vorbestimmte Muster kann von einer an dem Fahrzeug oder von einer extern zu dem Fahrzeug in der Infrastruktur angeordneten Projektionseinheit, insbesondere einem Laserprojektor, erzeugt und projiziert werden. Die Projektionseinheit kann eine LCD-Einheit, ein Mikrolinsenarray und/oder ein Mikrospiegelarray umfassen. Die Projektionseinheit kann zum Scannen eines Laserstrahls zum Projizieren des vorbestimmten Musters eingerichtet sein.
Die vorbestimmte Fläche, auf die das Muster projiziert wird, umfasst insbesondere eine zukünftige Fahrspur oder Trajektorie des Fahrzeugs. Die Projektion kann unabhängig von einer Anwesenheit des Fahrzeugs sein. Vorzugsweise befindet sich die vorbestimmte Fläche jedoch bei dem Fahrzeug, beispielsweise vor dem Fahrzeug oder hinter dem Fahrzeug. Die Fläche kann auch seitlich um das Fahrzeug herumreichen. Beispielsweise erstreckt sich die Fläche um mehrere Meter, beispielsweise fünf Meter, vor dem Fahrzeug. Die Fläche kann insbesondere bis an das Fahrzeug heranreichen und kann das Fahrzeug (genauer eine Projektion des Fahrzeugs auf den Boden) umfassen.
Man kann sagen, dass die Fläche durch die Projektion des vorbestimmten Musters abgetastet wird.
Das vorbestimmte Muster wird insbesondere mit einer Wellenlänge aus einem Spektralbereich von 250 nm - 2500 nm projiziert. Je nach Ausführungsform der Projektionseinheit kann das Muster mit einem breitbandigen Spektrum, einem schmalbandigen Spektrum und/oder einem mehrere schmalbandige Linien umfassenden Spektrum projiziert werden.
Der zweite Schritt b) des Verfahrens umfasst das Erfassen eines Bildes, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche mit der Projektion in dem erfassten Bild sichtbar ist.
Das Bild kann von einer an dem Fahrzeug oder von einer extern zu dem Fahrzeug in der Infrastruktur angeordneten Erfassungseinheit, insbesondere einer Kamera, erfasst werden.
Vorzugsweise wird das Bild mit einer bestimmten Mindestparallaxe in Bezug auf die Lichtstrahlen, die die Projektion erzeugen, erfasst. Damit ist sichergestellt, dass sich Veränderungen des vorbestimmten Musters aufgrund von Objekten, die sich in der vorbestimmten Fläche befinden, mit hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit ermitteln lassen.
Der dritte Schritt c) des Verfahrens umfasst das Ermitteln eines in der vorbestimmten Fläche angeordneten Objekts in Abhängigkeit des erfassten Bildes.
Wenn sich ein Objekt in der Fläche mit der Projektion befindet, so wird die Projektion des vorbestimmten Musters durch das Objekt verändert oder beeinflusst. Beispielsweise kommt es zu einem Schattenwurf (das heißt, dass einzelne optischen Merkmale des Musters abschnittsweise in dem Bild der Projektion fehlen), zu einer abschnittsweisen Verzerrung einer oder mehrerer der optischen Merkmale des Musters (das heißt, dass die betroffenen optischen Merkmale in dem Bild der Projektion an einer anderen Stelle als erwartet verlaufen) und/oder zu lokalen Variationen der Intensität der optischen Merkmale aufgrund eines veränderten Reflexionswinkels.
Auf Basis dieser in dem Bild der Projektion erfassbaren Veränderungen des vorbestimmten Musters kann die Anwesenheit eines Objekts mit geringem Rechenaufwand ermittelt werden.
In Ausführungsformen wird das erfasste Bild der Projektion mit dem vorbestimmten Muster verglichen, wobei eine Veränderung des vorbestimmten Musters indikativ für ein Objekt im Bereich der Projektion ist.
Der vierte Schritt d) umfasst das Aktualisieren einer digitalen Umgebungskarte unter Verwendung des erfassten Objekts.
Die digitale Umgebungskarte umfasst insbesondere eine digitale Repräsentation der tatsächlichen Umgebung des Fahrzeugs. Vorzugsweise basiert die digitale Umgebungskarte auf einer Karte, die die baulichen Gegebenheiten vor Ort wiedergibt, wie einem Lageplan, einem Gebäudeplan oder dergleichen. Die digitale Umgebungskarte kann ferner bewegliche Objekte, wie andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere andere Fahrzeuge sowie Fußgänger, umfassen, die mittels einer Sensorik erfasst wurden. Weiterhin kann die digitale Umgebungskarte Fahrbahnmarkierungen und/oder andere Verkehrsleithinweise umfassen, die mittels einer Sensorik erfasst wurden. Zudem kann die digitale Umgebungskarte Informationen zu einem Untergrund, wie einer Beschaffenheit, und dergleichen mehr umfassen.
Die digitale Umgebungskarte weist insbesondere ein Koordinatensystem auf, dessen Ursprung beispielsweise fest vorgegeben ist (Weltkoordinatensystem) oder dessen Ursprung an einem Punkt des Fahrzeugs fixiert ist.
Das Parkassistenzsystem ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Pfadplanung für das Fahrzeug auf Basis der digitalen Umgebungskarte durchzuführen. Das heißt, dass das Parkassistenzsystem auf Basis der digitalen Umgebungskarte die zukünftige Trajektorie für das Fahrzeug plant.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt c):

Erfassen einer Verzerrung des projizierten Musters in dem erfassten Bild.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt a):

Projizieren des vorbestimmten Musters mit einem Laserprojektor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt a):

Projizieren des vorbestimmten Musters mit einer vorbestimmten Farbe, und der Schritt b) umfasst:
Erfassen des Bildes unter Verwendung eines Filters, welches für die vorbestimmte Farbe transparent ist.

Die vorbestimmte Farbe umfasst beispielsweise einen oder mehrere bestimmten Wellenlängenbereiche. Vorzugsweise umfasst ein jeweiliger Wellenlängenbereich einen schmalen Bereich mit einer Halbwertsbreite von höchstens 20 nm, bevorzugt höchstens 15 nm, weiter bevorzugt höchstens 10 nm. Die „bestimmte Farbe“ kann damit mehrere schmale Wellenlängenbereiche, die beispielsweise Emissionslinien eines Lasers oder dergleichen entsprechen, umfassen.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein Signal-zu-Rausch Verhältnis, mit dem die Projektion des Musters von der Erfassungseinrichtung erfassbar ist, gesteigert werden kann.
Die gilt insbesondere dann, wenn das verwendete Filter ein Schmalbandfilter ist, das nur für einen oder mehrere schmale Wellenlängenbereiche transparent ist.
Unter dem Begriff „transparent“ wird vorliegend verstanden, dass das Filter für die entsprechende Wellenlänge eine Transmission von über 10%, vorzugsweise über 50%, bevorzugt über 70%, weiter bevorzugt über 90%, aufweist. Vorzugsweise ist das Filter für andere Farben außer die vorbestimmte Farbe nicht transparent.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt a):

sequenzielles Projizieren des vorbestimmten Musters in zeitlich aufeinanderfolgenden Projektionen, wobei das Muster in unterschiedlichen Projektionen zueinander verschoben projiziert wird.

Man kann auch sagen, dass das Muster über die Fläche „gescannt“ wird. Dies hat den Vorteil, dass zwischen zwei optischen Merkmalen des Musters einer Projektion liegende Bereiche, in denen ein Objekt angeordnet sein kann, das von der Projektion nicht erfasst wird, von einer der nachfolgenden Projektionen erfasst werden kann, da die optischen Merkmale der späteren Projektion durch die Bereiche verlaufen. Damit kann eine Abtastung der Fläche mit dem Muster sequenziell erhöht werden. Dies ist vorteilhaft, wenn das vorbestimmte Muster beispielsweise einen eher großen Abstand zwischen optischen Merkmalen aufweist, beispielsweise über 11 cm.
Der Schritt b) umfasst hierbei insbesondere ein Erfassen eines Bildes jeder Projektion des Musters und der Schritt c) wird für jedes erfasste Bild durchgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt a):

zeitlich sequenzielles Projizieren mehrerer unterschiedlicher vorbestimmter Muster gemäß einer vorbestimmten Sequenz.

Beispielsweise umfasst die Sequenz ein Schachbrettmuster, ein Rautenmuster, ein Dreiecksmuster und ein Wellenmuster, die nacheinander projiziert werden.
Der Schritt b) umfasst hierbei insbesondere ein Erfassen eines Bildes jeder Projektion des Musters und der Schritt c) wird für jedes erfasste Bild durchgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses:

Ermitteln einer Trajektorie für das Fahrzeug auf Basis der digitalen Umgebungskarte.

Das Ermitteln der Trajektorie erfolgt insbesondere unter Berücksichtigung von Objekten in der digitalen Umgebungskarte, um eine Kollision zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses:

Ermitteln einer Position des Fahrzeugs auf Basis des projizierten Musters.

Bei dieser Ausführungsform ist die Projektionseinheit insbesondere extern zu dem Fahrzeug und ortsfest angeordnet. Damit kann sich das Fahrzeug relativ zu der Projektion bewegen. Weiterhin kann die Projektion des Musters das Fahrzeug selbst erfassen. Das Fahrzeug kann dann als ein Objekt ermittelbar sein. Durch die ortsfeste Anordnung der Projektionseinheit kann das Muster mit einer bestimmten, vorgegebenen Relativposition zu der Infrastruktur projiziert werden. Damit ist es beispielsweise möglich, ein bestimmtes optisches Merkmal zu projizieren, das an einer bestimmten, festen Position erscheint. Der festen Position entsprechen feste Koordinaten in der digitalen Umgebungskarte. Von einer Relativposition weiterer optischer Merkmale zu dem bestimmten optischen Merkmal kann auf die jeweilige Position der weiteren optischen Merkmale geschlossen werden. Von einer relativen Position des Fahrzeugs zu dem bestimmten optischen Merkmal oder einem weiteren optischen Merkmal der Projektion, dessen Position bestimmt ist, kann somit auf die Position des Fahrzeugs geschlossen werden.
Bildlich gesprochen kann die ortsfeste Projektion als ein Koordinatensystem betrachtet werden, durch welches sich das Fahrzeug bewegt, wobei jede Position in dem Koordinatensystem eindeutig einer Position in der digitalen Umgebungskarte zugeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses:

Projizieren eines optischen Hinweissignals.

Das optische Hinweissignal kann sowohl für andere Verkehrsteilnehme nützlich sein, beispielsweise wenn dieses einen Hinweis darauf enthält, dass ein autonom gesteuertes Fahrzeug fährt, als auch zur Steuerung des Fahrzeugs selbst dienen. Hierbei kann das Hinweissignal im Sinne einer „Follow-Me“-Funktion verwendet werden. Hierfür weist das Fahrzeug vorzugsweise eine Sensorik auf, die zum Erfassen des Hinweissignals eingerichtet ist, und verfügt über eine Steuereinheit, die zum autonomen Fahren des Fahrzeugs gemäß dem erfassten Hinweissignal eingerichtet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses:

Erfassen der Projektion des Hinweissignals mittels einer fahrzeugeigenen Kamera,
Ermitteln einer in dem Hinweissignal enthaltenen Information, und
Betreiben des Fahrzeugs in Abhängigkeit der ermittelten Information.

Die Information kann insbesondere eine Richtungsinformation umfassen. Weiterhin kann die Information ein Stoppsignal umfassen.
Das Verfahren des ersten Aspekts kann beispielsweise in nachfolgend beschriebenem Szenario durchgeführt werden. In dem Szenario ist die Vorrichtung verteilt angeordnet, wobei die Projektionseinheit und die Erfassungseinheit extern zu dem Fahrzeug in der Infrastruktur, die als eine Parkgarage ausgebildet ist, angeordnet sind, und die Ermittlungseinheit und die Aktualisierungseinheit in dem Fahrzeug angeordnet sind, beispielsweise als Bestandteil des Parkassistenzsystems des Fahrzeugs, das zum autonomen Fahren des Fahrzeugs eingerichtet ist. Sowohl das Fahrzeug als auch die Parkgarage weisen jeweils eine Kommunikationseinheit auf und sind so in der Lage, miteinander zu kommunizieren. Der Nutzer des Fahrzeugs fährt mit dem Fahrzeug zu einem Eingang der Parkgarage. Es wird eine Kommunikationsverbindung hergestellt und das Fahrzeug meldet sich bei der Parkgarage an. Hierbei wird beispielsweise eine digitale Umgebungskarte, die einen Grundriss der Parkgarage umfasst, an das Fahrzeug übermittelt, sowie ein freier Parkplatz und ein Weg, der das Fahrzeug zu dem freien Parkplatz führt. Der Nutzer verlässt das Fahrzeug und startet den autonomen Fahrmodus. Das Parkassistenzsystem übernimmt die Steuerung des Fahrzeugs, wobei es eine Trajektorie ermittelt, die entlang dem übermittelten Weg verläuft. Bewegliche Objekte sind in der digitalen Umgebungskarte nicht enthalten. Um eine Kollision mit einem Objekt zu vermeiden, wird jeweils in einem bestimmten Bereich vor und/oder um das autonom fahrende Fahrzeug herum das vorbestimmte Muster projiziert und die Projektion erfasst. Das erfasste Bild wird an die Ermittlungseinheit in dem Fahrzeug übertragen und diese ermittelt, ob sich ein Objekt in dem Bereich der Projektion befindet. Dementsprechend wird die digitale Umgebungskarte, auf Basis derer das Parkassistenzsystem die Trajektorie plant, aktualisiert. Somit werden insbesondere bewegliche Objekte jeweils aktuell erfasst und können bei der Planung der Trajektorie berücksichtigt werden. Damit kann das Fahrzeug sicher autonom zu dem freien Parkplatz gelangen. An dem freien Parkplatz angelangt, kann das Fahrzeug einparken, wobei es hierzu beispielsweise eine Ultraschallsensorik nutzt.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Betreiben eines Parkassistenzsystems für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Parkassistenzsystem ist zum automatischen Fahren des Fahrzeugs eingerichtet ist. Die Vorrichtung umfasst:

eine Projektionseinheit zum Projizieren eines vorbestimmten Musters auf eine vorbestimmte Fläche,
eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines Bildes, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche mit der Projektion in dem erfassten Bild sichtbar ist,
eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines in der vorbestimmten Fläche angeordneten Objekts in Abhängigkeit des erfassten Bildes, und
eine Aktualisierungseinheit zum Aktualisieren einer digitalen Umgebungskarte unter Verwendung des erfassten Objekts.

Diese Vorrichtung weist die gleichen Vorteile auf, wie zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt beschrieben sind. Die für das vorgeschlagene Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Vorrichtung entsprechend.
Die jeweilige Einheit, insbesondere die Ermittlungseinheit und die Aktualisierungseinheit, kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als ein Algorithmus, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Ferner kann jede der vorliegend genannten Einheiten auch als Teil eines übergeordneten Steuerungssystems des Fahrzeugs und/oder eines Gebäudes, wie einer Parkgarage, ausgebildet sein. Das übergeordnete Steuersystem kann beispielsweise als eine zentrale elektronische Steuereinrichtung, wie einem Server und/oder einem Domänenrechner, und/oder als ein Motorsteuergerät (ECU: Engine Control Unit) ausgebildet sein.
Die verschiedenen Einheiten der Vorrichtung können insbesondere verteilt angeordnet sein, wobei diese funktional und/oder kommunikativ miteinander in Verbindung stehen. Die Vorrichtung kann sowohl eine in dem Fahrzeug integrierte Einheit umfassen, kann eine in der Infrastruktur, wie beispielsweise einem Parkhaus, angeordnete Einheit umfassen, und/oder kann mehrere verteilt angeordnete Einheiten umfassen.
Das Fahrzeug weist ein Parkassistenzsystem auf, welches mittels der Vorrichtung betreibbar ist. Das Parkassistenzsystem kann hierbei einige oder alle Einheiten der Vorrichtung integrieren. Das Parkassistenzsystem umfasst zumindest eine Steuervorrichtung, die zumindest zum Empfangen von Steuersignalen von der der Vorrichtung und zum Betreiben des Fahrzeugs gemäß der Steuersignale eingerichtet ist (Fernsteuerung des Fahrzeugs).
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Projektionseinheit extern zu dem Fahrzeug angeordnet, und die Erfassungseinheit, die Ermittlungseinheit und die Aktualisierungseinheit sind in oder an dem Fahrzeug angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung sind die Projektionseinheit und die Erfassungseinheit extern zu dem Fahrzeug angeordnet, und die Ermittlungseinheit und die Aktualisierungseinheit sind in dem Fahrzeug angeordnet.
In weiteren Ausführungsformen ist zusätzlich die Ermittlungseinheit extern zu dem Fahrzeug angeordnet, so dass lediglich die Aktualisierungseinheit in dem Fahrzeug angeordnet ist.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Parkgarage mit einer Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt und mit einer Kommunikationseinheit zum Herstellen einer Kommunikationsverbindung mit dem Parkassistenzsystem des Fahrzeugs zum Übertragen der aktualisierten digitalen Umgebungskarte und/oder von Steuersignalen an das Parkassistenzsystem.
Die Parkgarage ist dazu eingerichtet, einen automatisierten Parkvorgang mit einem Fahrzeug durchzuführen, sofern das Fahrzeug zumindest eine Steuervorrichtung aufweist, die auch als Parkassistenzsystem bezeichnet werden kann, und die zumindest zum Empfangen von Steuersignalen von der der Vorrichtung und zum Betreiben des Fahrzeugs gemäß der Steuersignale eingerichtet ist (Fernsteuerung des Fahrzeugs).
Optional kann das Parkassistenzsystem des Fahrzeugs dazu eingerichtet sein, auf Basis der empfangenen digitalen Umgebungskarte selbst eine geeignete Trajektorie zu einem freien Parkplatz zu ermitteln und das Fahrzeug entlang der Trajektorie autonom zu fahren.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Fahrzeug mit einem Parkassistenzsystem zum automatischen Fahren des Fahrzeugs und mit einer Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt vorgeschlagen.
Dieses Fahrzeug ist durch die Vorrichtung und das Parkassistenzsystem insbesondere dazu in der Lage, einen automatischen Parkvorgang durchzuführen. Der Parkvorgang umfasst ein Fahren zu dem freien Parkplatz und kann ein Einparken und ein Ausparken umfassen, wobei der Nutzer des Fahrzeugs dieses beispielsweise in einem Übergabebereich verlässt und die autonome Parkfunktion aktiviert. Das Fahrzeug fährt dann autonom zu einem freien Parkplatz und parkt dort. Über ein Rufsignal, das beispielsweise über ein Mobilfunknetzwerk oder ein anderes drahtloses Datennetzwerk empfangen wird, kann das Fahrzeug aktiviert werden, woraufhin es von dem Parkplatz autonom zu dem Übergabebereich fährt, wo der Nutzer es wieder übernimmt. Man kann auch von einem automatischen Valet-Parksystem sprechen.
Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen oder auch ein Lastkraftwagen. Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise eine Anzahl an Sensoreinheiten, die zum Erfassen des Fahrzustands des Fahrzeugs und zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs eingerichtet sind. Insbesondere umfasst das Fahrzeug eine Projektionseinheit und eine Erfassungseinheit, die Teil der Vorrichtung sind. Weitere Beispiele für Sensoreinheiten des Fahrzeugs sind Bildaufnahmeeinrichtungen, wie eine Kamera, ein Radar (engl. radio detection and ranging) oder auch ein Lidar (engl. light detection and ranging), Ultraschallsensoren, Ortungssensoren, Radwinkelsensoren und/oder Raddrehzahlsensoren. Die Sensoreinheiten sind jeweils zum Ausgeben eines Sensorsignals eingerichtet, beispielsweise an das Parkassistenzsystem oder Fahrassistenzsystem, welches das teilautonome oder vollautonome Fahren in Abhängigkeit der erfassten Sensorsignale durchführt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs aus einer Vogelperspektive;
2 zeigt ein Beispiel für eine Projektion eines vorbestimmten Musters;
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Aktualisierung einer digitalen Umgebungskarte;
4A - 4D zeigen vier unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zum Betreiben eines Parkassistenzsystems;
5A - 5F zeigen unterschiedliche Beispiele für ein vorbestimmtes Muster;
6 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Projektion eines vorbestimmten Musters;
7 zeigt eine schematische Ansicht einer Projektion mit einem Hindernis;
8A - 8B zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Projektion eines optischen Hinweissignals;
9A - 9B zeigen jeweils eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung zum Betreiben eines Parkassistenzsystems;
10 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Betreiben eines Parkassistenzsystems; und
11 zeigt ein schematisches Blockdiagram eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung zum Betreiben eines Parkassistenzsystems.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 100 aus einer Vogelperspektive. Das Fahrzeug 100 ist beispielsweise ein Auto, das in einer Umgebung 200 angeordnet ist. Das Auto 100 weist ein Parkassistenzsystem 105 auf, das beispielsweise als ein Steuergerät ausgebildet ist. Weiterhin weist das Fahrzeug 100 eine Vorrichtung 110 auf, die zum Betreiben des Parkassistenzsystems 105 eingerichtet ist. Die Vorrichtung 110 umfasst in diesem Beispiel zwei Projektionseinheiten 112, eine nach vorn gerichtete Projektionseinheit 112 und eine nach hinten gerichtete Projektionseinheit 112, mehrere Erfassungseinheiten 114 sowie eine Ermittlungseinheit 116 und eine Aktualisierungseinheit 118. Die Projektionseinheiten 112 sind insbesondere als Laserprojektoren ausgebildet und sind dazu eingerichtet, ein vorbestimmtes Muster PAT1 - PAT6 (siehe 5A - 5F) auf eine vorbestimmte Fläche 205 (siehe 2) bei dem Fahrzeug 100 zu projizieren. Die Erfassungseinheiten 114 umfassen beispielsweise visuelle Kameras, ein Radar und/oder ein Lidar. Die Erfassungseinheiten 114 können jeweils ein Bild eines jeweiligen Bereichs aus der Umgebung 200 des Autos 100 erfassen und als optisches Sensorsignal ausgeben. Zudem sind an dem Auto 100 eine Mehrzahl an Umgebungssensoreinrichtungen 130 angeordnet, wobei es sich beispielhaft um Ultraschallsensoren handelt. Die Ultraschallsensoren 130 sind zum Erfassen eines Abstands zu in der Umgebung 200 angeordneten Objekten und zum Ausgeben eines entsprechenden Sensorsignals eingerichtet. Mittels den von den Erfassungseinheiten 114 und/oder den Ultraschallsensoren 130 erfassten Sensorsignalen ist das Parkassistenzsystem 105 und/oder die Vorrichtung 110 in der Lage, das Auto 100 teilautonom oder auch vollautonom zu fahren. Außer den in der 1 dargestellten Erfassungseinheiten 114 und Ultraschallsensoren 130 kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug 100 verschiedene weitere Sensoreinrichtungen aufweist. Beispiele hierfür sind ein Mikrofon, ein Beschleunigungssensor, ein Raddrehzahlsensor ein Lenkwinkelsensor, eine Antenne mit gekoppeltem Empfänger zum Empfangen von elektromagnetisch übertragbarer Datensignale, und dergleichen mehr.
Die Vorrichtung 110 ist beispielsweise wie anhand der 11 näher erläutert ausgebildet und dazu eingerichtet, das anhand der 10 erläuterte Verfahren durchzuführen.
2 zeigt ein Beispiel für eine Projektion 220 eines vorbestimmten Musters PAT1 - PAT6 (siehe 5A - 5F) auf eine vorbestimmte Fläche 205 bei einem Fahrzeug 100. Beispielsweise handelt es sich dabei um das anhand der 1 erläuterte Fahrzeug 100. Die Projektion 220 kann von einer an dem Fahrzeug 100 angeordneten Projektionseinheit 112 (siehe 1, 4, 7, 9 oder 11) und/oder von einer extern zu dem Fahrzeug 100 angeordneten Projektionseinheit 112 erzeugt werden. Es sei angemerkt, dass die Projektion auch auf einer anderen vorbestimmten Fläche, unabhängig von dem Fahrzeug, erzeugt werden kann (nicht dargestellt), wobei dann die Projektionseinheit extern zu dem Fahrzeug angeordnet ist. In diesem Beispiel handelt es sich beispielsweise um das vorbestimmte Muster PAT1, das in der 5A gezeigt ist. Diese Muster PAT1 umfasst zwei Linienscharen mit parallel verlaufenden Linien, die zueinander senkrecht angeordnet sind. Man kann das Muster auf als ein Schachbrettmuster bezeichnen. Auf einer ebenen Fläche entspricht die Projektion 220 des vorbestimmten Musters PAT1 dem vorbestimmten Muster PAT1, das heißt, die Linien verlaufen parallel und senkrecht zueinander. An Stellen, an denen die Oberfläche, auf die das Muster projiziert wird, krummlinig verläuft, beispielsweise weil sich dort ein Objekt 210 befindet, entspricht die Projektion 220 jedoch nicht mehr unbedingt dem vorbestimmten Muster PAT1. Dies ist in der 2 beispielhaft dargestellt, wobei die Projektion 220 im Bereich des Objekts 210 verzerrt erscheint, wie die krummlinig verlaufenden Linien 225 zeigen.
Die Projektion 220 des Musters wird beispielsweise mittels einer an dem Fahrzeug 100 angeordnete Erfassungseinrichtung 112 (siehe 1, 4, 7, 9 oder 11) als ein Bild erfasst. Anhand der Verzerrung des Musters 225 lässt sich ermitteln, dass sich in dem korrespondierenden Bereich ein Objekt 210 befinden muss, das diese Verzerrung verursacht. Eine Ermittlungseinheit 116 (siehe 1, 4, 7, 9 oder 11) ist entsprechend dazu eingerichtet, das Objekt 210 auf Basis des erfassten Bildes zu ermitteln.
In Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann vorgesehen sein, dass auf Basis der Verzerrung des Musters 225 auf eine Form des Objekts 210 geschlossen wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Objektklassifikation auf Basis der Verzerrung 225 durchgeführt werden (nicht gezeigt), wobei dies vorzugsweise mittels eines neuronalen Netzwerks, insbesondere mittels eines GAN (engl. generative adversarial network) und/oder mittels eines CNN (engl. convolutional neural network) erfolgt.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Aktualisierung einer digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1. Die digitale Umgebungskarte MAPO, MAP1 ist eine Repräsentation der tatsächlichen Umgebung 200 (siehe 1) des Fahrzeug 100 zu einem bestimmten Zeitpunkt, wobei die digitale Umgebungskarte MAPO, MAP1 je nach bedarf einige oder alle erfassten Merkmale der Umgebung 200 umfasst. In dem Beispiel der 3 zeigt die digitale Umgebungskarte MAPO, MAP1 eine Vogelperspektive der Umgebung 200.
In diesem Beispiel befindet sich das Fahrzeug 100 beispielsweise in einer Parkgarage, wobei geparkte Fahrzeuge 310 und Säulen 304 in der digitalen Umgebungskarte MAP0 vorhanden sind. In Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die digitale Umgebungskarte MAPO, MAP1 zumindest teilweise von einem extern zu dem Fahrzeug 100 angeordneten System, wie einem Parkleitsystem, vorgegeben wird. Die vorgegebene digitale Umgebungskarte MAP0 umfasst beispielsweise einen Grundriss der Parkgarage, wobei Fahrspuren und bauliche Strukturen, wie die Säulen 304, darin bereits enthalten sind.
Das Fahrzeug 100 wird beispielsweise autonom von einem Parkassistenzsystem 105 (siehe 1) des Fahrzeugs 100 gesteuert, wobei das Parkassistenzsystem 105 durch eine Vorrichtung 110 (siehe 1 oder 11) betreibbar ist. Beispielsweise wird, wie anhand der 2 erläutert, auf Basis eines erfassten Bildes einer Projektion 220 (siehe 2) durch eine Ermittlungseinheit 116 (siehe 1, 4, 7, 9 oder 11) ermittelt, dass sich ein Objekt 210 vor dem Fahrzeug 100 befindet. Eine Aktualisierungseinheit 118 (siehe 1, 4, 7, 9 oder 11) aktualisiert daraufhin die digitale Umgebungskarte MAPO, wobei die aktualisierte Umgebungskarte MAP1 das ermittelte Objekt 210 enthält. Damit kann eine Kollision des autonom fahrenden Fahrzeugs 100 mit dem Objekt 210 vermieden werden.
4A - 4D zeigen vier unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung 110 zum Betreiben eines Parkassistenzsystems 105 (siehe 1) für ein Fahrzeug 100. In allen vier Beispielen umfasst die Vorrichtung 100 eine Projektionseinheit 112, eine Erfassungseinheit 114, eine Ermittlungseinheit 116 und eine Aktualisierungseinheit 118. Die jeweilige Projektionseinheit 112 ist zum Projizieren 220 eines vorbestimmten Musters PAT1 - PAT6 (siehe 5A - 5F) auf eine vorbestimmte Fläche 205 (siehe 2), insbesondere eine Fläche bei dem Fahrzeug 100, eingerichtet und die Erfassungseinheit 114 ist zum Erfassen eines Bildes der Projektion 220 eingerichtet. Die Ermittlungseinheit 116 ist zum Ermitteln eines Objekts 210 (siehe 2 oder 3) in Abhängigkeit des erfassten Bildes eingerichtet, und die Aktualisierungseinheit 118 ist zum Aktualisieren einer digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1 (siehe 3) eingerichtet.
Die 4A zeigt eine erste Ausführungsform, bei der die Vorrichtung 110 mit allen Einheiten an dem Fahrzeug 100 angeordnet ist. Man kann auch von einer „Stand-alone“-Lösung sprechen.
Die 4B zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der die Projektionseinheit 112 extern zu dem Fahrzeug 100, in der Infrastruktur, angeordnet ist. Die Infrastruktur ist in diesem Beispiel eine Parkgarage 300, und die Projektionseinheit 112 ist insbesondere an einer Decke der Parkgarage 300 angeordnet.
Die 4C zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der die Projektionseinheit 112 und die Erfassungseinheit 114 extern zu dem Fahrzeug 100, in der Infrastruktur, angeordnet sind. Die Infrastruktur ist in diesem Beispiel eine Parkgarage 300, und die Projektionseinheit 112 und die Erfassungseinheit 114 sind versetzt zueinander an einer Decke der Parkgarage 300 angeordnet. Durch die versetzte Anordnung ergibt sich eine Parallaxe zwischen der Projektionseinheit 112 und der Erfassungseinheit 114, was die Erfassung von Objekten verbessert. Zusätzlich weist in diesem Beispiel das Fahrzeug 100 und die Parkgarage 300 eine jeweilige Kommunikationseinheit 102, 302 auf, die zum Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung COM miteinander eingerichtet sind. In diesem Beispiel wird insbesondere das von der Erfassungseinheit 114 erfasste Bild über die Kommunikationsverbindung COM übertragen, so dass die in dem Fahrzeug angeordnete Ermittlungseinheit 116 in Abhängigkeit des erfassten Bildes Objekte 210 (siehe 2 oder 3) ermitteln kann.
4D zeigt eine vierte Ausführungsform, bei der die Vorrichtung 100 insgesamt in der Infrastruktur angeordnet ist. Wie bei der 4C weist in diesem Beispiel das Fahrzeug 100 und die Parkgarage 300 eine jeweilige Kommunikationseinheit 102, 302 auf, die zum Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung COM miteinander eingerichtet sind. Hierbei wird allerdings anstelle des erfassten Bildes beispielsweise die aktualisierte Umgebungskarte MAPO, MAP1 (siehe 3) an das Fahrzeug 100 übertragen. Das Fahrzeug 100 oder ein Parkassistenzsystem 105 (siehe 1) des Fahrzeugs 100 ist dazu eingerichtet, auf Basis der digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1 eine Trajektorie zu ermitteln, um beispielsweise zu einem freien Parkplatz zu gelangen. Alternativ kann die Trajektorie für das Fahrzeug 100 ebenfalls von einer entsprechenden Einheit in der Infrastruktur ermittelt werden, und es werden lediglich Steuersignale an das Fahrzeug 100 übertragen (Fernsteuerung des Fahrzeugs 100).
Fig: 5A - 5F zeigen unterschiedliche Beispiele für ein vorbestimmtes Muster PAT1 - PAT6.
Das vorbestimmte Muster PAT1 der 5A ist beispielsweise ein Schachbrettmuster. Das vorbestimmte Muster PAT2 der 5B ist beispielsweise ein Rautenmuster. Das vorbestimmte Muster PAT3 der 5C ist beispielsweise ein Dreiecksmuster. Das vorbestimmte Muster PAT4 der 5D ist beispielsweise ein Wellenmuster. Das vorbestimmte Muster PAT5 der 5E ist beispielsweise ein weiteres Dreiecksmuster. Das vorbestimmte Muster PAT6 der 5F ist beispielsweise ein Kreismuster.
Es sei angemerkt, dass die anhand der 5A - 5F gezeigten vorbestimmten Muster lediglich beispielhaft sind. Es sind beliebige andere vorbestimmte Muster denkbar, wie beispielsweise Kombinationen der vorbestimmten Muster PAT1 - PAT6. Die vorbestimmten Muster PAT1 - PAT6 werden insbesondere derart projiziert, dass ein Abstand von benachbarten optischen Merkmalen, beispielsweise ein Linienabstand zweier benachbarter Linien, bei einer statischen Projektion maximal 11 cm beträgt. Bei einer dynamischen Projektion, das heißt, dass die Projektion in bestimmten Zeitintervallen verschoben wird und/oder in unterschiedlichen Zeitintervallen unterschiedliche Muster projiziert werden, kann ein Linienabstand eines einzelnen Musters auch größer sein als 11 cm. Vorzugsweise beträgt ein Linienabstand zweier aufeinanderfolgender Muster maximal 11 cm, das heißt, wenn die zeitlich aufeinanderfolgend projizierten Muster überlagert werden, beträgt der maximale Linienabstand 11 cm. Damit ist sichergestellt, dass Objekte, die mindestens 11 cm groß sind, von der Projektion 220 erfasst werden und damit durch die Vorrichtung 110 ermittelbar sind.
6 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Projektion 220 eines vorbestimmten Musters PAT1 - PAT6 (siehe 5A - 5F), wobei es sich beispielsweise um das Schachbrettmuster PAT1 der 5A handelt. In diesem Beispiel wird erläutert, wie die Projektion 220 des Musters dazu genutzt werden kann, eine Lokalisierung des Fahrzeugs 100 zu unterstützen. Eine Lokalisierung des Fahrzeugs 100 in geschlossenen Räumen, wie einer Parkgarage 300 (siehe 4B - 4D oder 9) ist aufgrund des Fehlens eines Positionssignals, wie einem GPS, schwierig, weshalb es besonders vorteilhaft ist, die Position des Fahrzeugs 100 in der Parkgarage 300 wie nachfolgend beschrieben zu ermitteln. Bei diesem Beispiel ist die Projektionseinheit 112 (siehe 1, 4, 7, 9 oder 11) ortsfest in der Infrastruktur angeordnet, also beispielsweise wie anhand der 4B - 4D gezeigt.
Aufgrund der ortsfesten Anordnung der Projektionseinheit 112 kann das Muster mit einer bestimmten, vorgegebenen Relativposition zu der Infrastruktur projiziert werden. Damit ist es beispielsweise möglich, eine Linie zu projizieren, die genau einen vorbestimmten Abstand, wie zwei Meter, von einer Seitenwand aufweist. In der 6 sind die Linien der Projektion 220 mit H1 - H10 und V1 - V15 nummeriert. Beispielsweise ist die Lage einer jeden Linie in der digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1 (siehe 3) vorgegeben. Auf Basis der horizontalen Linien H1 - H10 kann eine Position in einer Querrichtung des Fahrzeugs 100 ermittelt werden und auf Basis der vertikalen Linien V1 - V15 kann eine Position in einer Längsrichtung des Fahrzeugs 100 ermittelt werden.
Wenn sich nun das Fahrzeug 100 entlang der Projektion 220 bewegt, überstreicht es die ortsfesten Linien des Musters. Das heißt, dass ein Teil der Projektion 220 nicht auf dem Boden erzeugt wird, sondern auf dem Fahrzeug 100 liegt (aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt). In der 6 ist zudem dargestellt, dass die Projektion 220 stellenweise unter die Karosserie des Fahrzeugs 100 ragt, wobei dies von einer Höhe der Karosserie über dem Boden und einem Projektionswinkel der Projektion 220 relativ zu dem Fahrzeug 100 abhängt. Insbesondere an den Rädern HR, VR des Fahrzeugs 100, die den Boden berühren, ist eine exakte Lokalisierung möglich, da der Übergangspunkt, an dem die Projektion 220 von dem Boden auf das jeweilige Rad HR, VR übergeht, genau die aktuelle Position des jeweiligen Rades HR, VR des Fahrzeugs 100 markiert.
In diesem Beispiel wird die Position des Vorderrads VR in Längsrichtung anhand der Linien V10 und V11 ermittelt, wobei die ermittelte Position einem Wert zwischen den Positionen der Linien V10 und V11 entspricht, und die Position des Hinterrads HR in Längsrichtung wird anhand der Linien V2 und V3 ermittelt, wobei die ermittelte Position einem Wert zwischen den Positionen der Linien V2 und V3 entspricht. Die Position des Fahrzeugs 100 in Querrichtung wird anhand der Linien H3 und H4 für die rechte Fahrzeugseite ermittelt, wobei die ermittelte Position einem Wert zwischen den Positionen der Linien H3 und H4 entspricht.
Die Lokalisierung kann mit einer an dem Fahrzeug 100 angeordneten Erfassungseinrichtung 114 (siehe 1, 4, 7, 9 oder 11) oder auch mit einer in der Infrastruktur ortsfest angeordneten Erfassungseinrichtung 114 durchgeführt werden. Wenn die Erfassungseinrichtung 114 an dem Fahrzeug 100 angeordnet ist, dann ist es notwendig, dass wenigstens eines der projizierten optischen Merkmale gekennzeichnet ist, so dass von den anderen unterscheidbar ist. Dann kann dieses optische Merkmal in dem erfassten Bild der Projektion 220 ermittelt werden, wobei eine zu der Position des optischen Merkmals korrespondierende Position in der digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1 bestimmt und vorgegeben ist. Es kann dann die Relativposition des Fahrzeugs 100 zu dem optischen Merkmal ermittelt werden und somit auch die absolute Position des Fahrzeugs 100 in der digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1.
7 zeigt eine schematische Ansicht einer Projektion 220 mit zwei Hindernissen 210. Die Projektionseinrichtung 112 befindet sich in diesem Beispiel an einer Decke einer Parkgarage 300. Die Erfassungseinheit 114 ist an einer anderen Position an der Decke der Parkgarage 300 angeordnet. Die 7 dient zur Erläuterung, wie ein jeweiliges Objekt 210 die Projektion 220 eines vorbestimmten Musters PAT1 - PAT6 (siehe 5A - 5F) verändern kann.
Ein erster Strahl R1 der Projektion 220 trifft seitlich auf das Objekt 210. Aus dem Blickwinkel der Erfassungseinheit 114 ist die Seite des Objekts 210 nicht einsehbar. Daher ist das optische Merkmal, das durch den ersten Strahl R1 auf dem Boden der Parkgarage 300 erzeugt werden sollte, in dem Bild der Projektion 220 nicht enthalten, woraus sich auf die Anwesenheit des Objekts 210 schließen lässt.
Ein zweiter Strahl R2 der Projektion 220 trifft auf eine Oberseite des Objekts 210, die von der Erfassungseinrichtung einsehbar ist. Dadurch erscheint das optische Merkmal, das durch den zweiten Strahl R2 auf dem Boden der Parkgarage 300 erzeugt werden sollte, gegenüber der erwarteten Position verschoben. Man kann auch sagen, dass die Projektion 220 in diesem Bereich verzerrt gegenüber dem vorbestimmten Muster PAT1 - PAT6 erscheint. Hieraus lässt sich auf die Anwesenheit des Objekts 210 schließen.
Ein dritter Strahl R3 der Projektion 220 trifft auf eine schräge Oberfläche eines Objekts 210. Dadurch wird ein Reflexionswinkel des Strahls R3 beeinflusst, was beispielsweise durch eine veränderte Helligkeit des optischen Merkmals, das durch den dritten Strahl R3 erzeugt werden sollte, bemerkbar ist. Hieraus lässt sich auf die Anwesenheit des Objekts 210 schließen.
Die drei genannten Beispiele bilden keine abschließende Liste der optischen Effekte, anhand derer ein Objekt 210 in dem Bild einer Projektion 220 eines vorbestimmten Musters PAT1 - PAT6 ermittelbar ist, sondern dienen lediglich der Veranschaulichung.
8A - 8B zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Projektion eines optischen Hinweissignals POS, welches eine bestimmte Information umfasst. In diesem Beispiel ist die Projektionseinheit 112 extern zu dem Fahrzeug 100 angeordnet und das Fahrzeug 100 weist eine Erfassungseinrichtung 114 auf, mit der es das optische Hinweissignal POS erfasst. Ein Parkassistenzsystem 105 (siehe 1) des Fahrzeugs 100 ist dazu eingerichtet, die in dem optischen Hinweissignal POS enthaltene Information auf Basis des erfassten Bildes zu ermitteln und in Abhängigkeit der Information das Fahrzeug 100 autonom zu steuern.
In der 8A dient das optische Hinweissignal POS insbesondere dazu, dem Fahrzeug 100 eine ermittelte Trajektorie, entlang welcher das Fahrzeug 100 fahren soll, darzustellen. Das Parkassistenzsystem 105 ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug 100 autonom entlang der dargestellten Trajektorie zu fahren.
Das optische Hinweissignal POS kann insbesondere auch eine Signalwirkung für andere Verkehrsteilnehmer entfalten. Beispielsweise deuten die gestrichelten Linien des optischen Hinweissignals POS die Fahrspur des autonomen fahrenden Fahrzeugs 100 an. Somit werden andere Verkehrsteilnehmer davor gewarnt, dass es sich um ein autonom fahrendes Fahrzeug 100 handelt und können die Fahrspur des Fahrzeugs 100 freihalten. In Ausführungsformen (nicht dargestellt) kann vorgesehen sein, dass in einem vorbestimmten Bereich um das Fahrzeug 100 herum ein visuell deutlich wahrnehmbares optisches Hinweissignal POS projiziert wird, das deutlich auf das autonom fahrende Fahrzeug 100 hinweist.
In der 8B dient das optische Hinweissignal POS insbesondere dazu, das Fahrzeug vor einem ermittelten Objekt 210 anzuhalten, um eine Kollision mit dem Objekt 210 zu vermeiden. Das Parkassistenzsystem 105 ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug 100 gemäß dem optischen Hinweissignal POS anzuhalten.
9A - 9B zeigen jeweils eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung110 zum Betreiben eines Parkassistenzsystems 105 (siehe 1) für ein Fahrzeug 100. Die 9A zeigt eine Seitenansicht, die 9B zeigt eine Ansicht von oben, wobei sich das Fahrzeug 100 in einer Parkgarage 300 befindet. In diesem Beispiel ist die Projektionseinheit 112 extern zu dem Fahrzeug 100 und knapp über der Fahrbahn an einer Säule 304 angeordnet, beispielsweise in einer Höhe von 1 - 5 cm. Die Erfassungseinrichtung 114 ist an der Decke der Parkgarage 300 angeordnet.
Die Projektionseinheit 112 projiziert in diesem Beispiel als das vorbestimmte Muster PAT1 - PAT6 (siehe 5A - 5F) lediglich eine Linie, wobei sich das Licht knapp über dem Boden ausbreitet. Auf dem Boden ist an einer vorbestimmten Position ein Reflektor 306 angeordnet, auf den das Licht trifft und von dem es reflektiert wird. Der Reflektor 306 weist beispielsweise eine Höhe entsprechend der Höhe der Projektionseinheit 112 auf. Wenn die Fläche zwischen der Projektionseinheit 112 und dem Reflektor frei von Objekten 210 ist, dann ist die Projektion 220 eine Linie, die entlang dem Verlauf des Reflektors 306 verläuft.
Wenn sich jedoch ein Objekt 210 in der Fläche befindet, dann trifft das Licht auf das Objekt und wird von diesem reflektiert. Dies ist als verzerrtes Muster 225 in dem Bild der Projektion 220 erkennbar. Zudem ergibt sich eine Abschattung 222 in einem Bereich des Reflektor 306, der einer Flucht von der Projektionseinheit 112 über das Objekt 210 entspricht. Es kann somit auf die Anwesenheit des Objekts 210 geschlossen werden.
10 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Betreiben eines Parkassistenzsystems 105, beispielswiese des Parkassistenzsystems 105 des Fahrzeugs 100 der 1. In einem ersten Schritt S1 wird ein vorbestimmtes Musters PAT1 - PAT6 (siehe 5A - 5F) auf eine vorbestimmte Fläche 205 (siehe 2), insbesondere eine Fläche bei dem Fahrzeug 100 (siehe 1 - 4, 6, 8 oder 9), projiziert. In einem zweiten Schritt S2 wird ein Bild einer Umgebung 200 (siehe 1) des Fahrzeugs 100 erfasst, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche 205 mit der Projektion 220 (siehe 2, 4 oder 6 - 9) in dem erfassten Bild sichtbar ist. In einem dritten Schritt S3 wird ein in der vorbestimmten Fläche 205 angeordnetes Objekt 210 (siehe 2, 3, 7 oder 9) in Abhängigkeit des erfassten Bildes ermittelt. In einem vierten Schritt S4 wird eine digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1 (siehe 3) unter Verwendung des erfassten Objekts 210 aktualisiert.
11 zeigt ein schematisches Blockdiagram eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung 110 zum Betreiben eines Parkassistenzsystems 105, beispielswiese des Parkassistenzsystems 105 des Fahrzeugs 100 der 1. Die Vorrichtung 110 umfasst eine Projektionseinheit 112 zum Projizieren eines vorbestimmten Musters PAT1 - APT6 (siehe 5A-5F) auf eine vorbestimmte Fläche 205 (siehe 2), insbesondere eine Fläche bei dem Fahrzeug 100, eine Erfassungseinheit 114 zum Erfassen eines Bildes einer Umgebung 200 (siehe 1) des Fahrzeugs 100, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche 205 mit der Projektion 220 (siehe 2, 4 oder 6 - 9) in dem erfassten Bild sichtbar ist, eine Ermittlungseinheit 116 zum Ermitteln eines in der vorbestimmten Fläche 205 angeordneten Objekts 210 (siehe 2, 3, 7 oder 9) in Abhängigkeit des erfassten Bildes, und eine Aktualisierungseinheit 118 zum Aktualisieren einer digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1 unter Verwendung des erfassten Objekts 210.
Die Vorrichtung 110 ist insbesondere zum Durchführen des anhand der 10 beschriebenen Verfahrens eingerichtet.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Bezugszeichenliste

100: Fahrzeug
102: Kommunikationseinheit
105: Parkassistenzsystem
110: Vorrichtung
112: Projektionseinheit
114: Erfassungseinheit
116: Ermittlungseinheit
118: Aktualisierungseinheit
130: Sensor
200: Umgebung
205: Fläche
210: Objekt
220: Projektion
222: Abschattung
225: verzerrtes Muster
300: Parkgarage
302: Kommunikationseinheit
304: Hindernis
306: Reflektor
310: geparktes Fahrzeug
COM: Kommunikationsverbindung
H1 - H10: Linien
HR: Hinterrad
MAP0: digitale Umgebungskarte
MAP1: digitale Umgebungskarte
PAT1: vorbestimmtes Muster
PAT2: vorbestimmtes Muster
PAT3: vorbestimmtes Muster
PAT4: vorbestimmtes Muster
PAT5: vorbestimmtes Muster
PAT6: vorbestimmtes Muster
POS: optisches Hinweissignal
R1: Lichtstrahl
R2: Lichtstrahl
R3: Lichtstrahl
S1: Verfahrensschritt
S2: Verfahrensschritt
S3: Verfahrensschritt
S4: Verfahrensschritt
V1 - V15: Linien
VR: Vorderrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2020/0209886 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Parkassistenzsystems (105) für ein Fahrzeug (100), das Verfahren umfassend: a) Projizieren (S1) eines vorbestimmten Musters (PAT1 - PAT6) auf eine vorbestimmte Fläche (205), insbesondere eine Fläche (205) bei dem Fahrzeug (100), b) Erfassen (S2) eines Bildes, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche (205) mit der Projektion (220) in dem erfassten Bild sichtbar ist, c) Ermitteln (S3) eines in der vorbestimmten Fläche (205) angeordneten Objekts (210) in Abhängigkeit des erfassten Bildes, und d) Aktualisieren (S4) einer digitalen Umgebungskarte (MAPO, MAP1) unter Verwendung des erfassten Objekts (210).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt c) umfasst: Erfassen einer Verzerrung (225) des projizierten Musters in dem erfassten Bild.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) umfasst: Projizieren des vorbestimmten Musters (PAT1 - PAT6) mit einem Laserprojektor.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) umfasst: Projizieren des vorbestimmten Musters (PAT1 - PAT6) mit einer vorbestimmten Farbe, und der Schritt b) umfasst: Erfassen des Bildes unter Verwendung eines Filters, welches für die vorbestimmte Farbe transparent ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) umfasst: sequenzielles Projizieren des vorbestimmten Musters (PAT1 - PAT6) in zeitlich aufeinanderfolgenden Projektionen (220), wobei das Muster in unterschiedlichen Projektionen zueinander verschoben projiziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a) umfasst: zeitlich sequenzielles Projizieren mehrerer unterschiedlicher vorbestimmter Muster (PAT1 - PAT6) gemäß einer vorbestimmten Sequenz.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: Ermitteln einer Trajektorie für das Fahrzeug (100) auf Basis der digitalen Umgebungskarte (MAPO, MAP1).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: Ermitteln einer Position des Fahrzeugs (100) auf Basis des projizierten Musters.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: Projizieren eines optischen Hinweissignals (POS).
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch: Erfassen der Projektion des Hinweissignals (POS) mittels einer fahrzeugeigenen Kamera, Ermitteln einer in dem Hinweissignal (POS) enthaltenen Information, und Betreiben des Fahrzeugs (100) in Abhängigkeit der ermittelten Information.
Vorrichtung (110) zum Betreiben eines Parkassistenzsystems (105) für ein Fahrzeug (100), wobei das Parkassistenzsystem (105) zum automatischen Fahren des Fahrzeugs (100) eingerichtet ist, die Vorrichtung (110) umfassend: eine Projektionseinheit (112) zum Projizieren eines vorbestimmten Musters (PAT1 - PAT6) auf eine vorbestimmte Fläche (205), insbesondere eine Fläche (205) bei dem Fahrzeug (100), eine Erfassungseinheit (114) zum Erfassen eines Bildes, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche (205) mit der Projektion (220) in dem erfassten Bild sichtbar ist, eine Ermittlungseinheit (116) zum Ermitteln eines in der vorbestimmten Fläche (205) angeordneten Objekts (210) in Abhängigkeit des erfassten Bildes, und eine Aktualisierungseinheit (118) zum Aktualisieren einer digitalen Umgebungskarte (MAPO, MAP1) unter Verwendung des erfassten Objekts (210).
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinheit (112) extern zu dem Fahrzeug (100) angeordnet ist, und dass die Erfassungseinheit (114), die Ermittlungseinheit (116) und die Aktualisierungseinheit (118) in dem Fahrzeug (100) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinheit (112) und die Erfassungseinheit (114) extern zu dem Fahrzeug (100) angeordnet sind, und dass die Ermittlungseinheit (116) und die Aktualisierungseinheit (118) in dem Fahrzeug (100) angeordnet sind.
Parkgarage (300) mit einer Vorrichtung (110) nach Anspruch 11 und mit einer Kommunikationseinheit (302) zum Herstellen einer Kommunikationsverbindung (COM) mit dem Parkassistenzsystem (105) des Fahrzeugs (100) zum Übertragen der aktualisierten digitalen Umgebungskarte (MAPO, MAP1) und/oder von Steuersignalen an das Parkassistenzsystem (105).
Fahrzeug (100) mit einem Parkassistenzsystem (105) zum automatischen Fahren des Fahrzeugs (100) und mit einer Vorrichtung (110) nach Anspruch 11.