DE112020007497T5

DE112020007497T5 - Vorrichtung und verfahren zur unterstützung eines spurwechsels

Info

Publication number: DE112020007497T5
Application number: DE112020007497.8T
Authority: DE
Inventors: Tudor Ziman; Gabriel Berecz; Rares Barbantan; Nicolae Petridean
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2023-06-15
Also published as: WO2022033651A1

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Unterstützung eines Spurwechsels, umfassend ein Erkennen eines Objekts (210) für das Fahrzeug (102) in Abhängigkeit von Eingabedaten von einem ersten Sensor und/oder in Abhängigkeit von Eingabedaten von einem zweiten Sensor, ein Erfassen erster Krümmungspunkte (110) einer Spur in Abhängigkeit von Eingabedaten von dem ersten Sensor und zweiter Krümmungspunkte (112) der Spur in Abhängigkeit von Eingabedaten von dem zweiten Sensor, ein Ermitteln einer Ausrichtung der Spur in Abhängigkeit von den ersten Krümmungspunkten (110) und den zweiten Krümmungspunkten (112), ein Ermitteln eines dem Objekt zugewiesenen Fahrzeugausrichtungsparameters in Abhängigkeit von Eingabedaten von dem ersten Sensor und Eingabedaten von dem zweiten Sensor, ein Ermitteln einer Abweichung zwischen der Ausrichtung der Spur und der Fahrzeugausrichtung für mindestens ein Fahrzeug, ein Vergleichen der Abweichung mit einem Schwellenwert für eine Spurwechselmanövererkennung, ein Erkennen eines Spurwechselmanövers, wenn die Abweichung den Schwellenwert überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterstützung eines Spurwechsels mit einem Fahrzeug.
DE 102011001903 A1 offenbart Aspekte einer zugehörigen Vorrichtung und eines zugehörigen Verfahrens.
Es ist wünschenswert, die Unterstützung eines Spurwechsels weiter zu verbessern.
Dies wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und 10 erreicht.
Das Verfahren zur Unterstützung eines Spurwechsels umfasst ein Erkennen eines Objekts für das Fahrzeug in Abhängigkeit von Eingabedaten von einem ersten Sensor und/oder in Abhängigkeit von Eingabedaten von einem zweiten Sensor, ein Erfassen erster Krümmungspunkte einer Spur in Abhängigkeit von Eingabedaten von dem ersten Sensor und zweiter Krümmungspunkte der Spur in Abhängigkeit von Eingabedaten von dem zweiten Sensor, ein Ermitteln einer Ausrichtung der Spur in Abhängigkeit von den ersten Krümmungspunkten und den zweiten Krümmungspunkten, ein Ermitteln eines dem Objekt zugewiesenen Fahrzeugausrichtungsparameters in Abhängigkeit von Eingabedaten von dem ersten Sensor und Eingabedaten von dem zweiten Sensor, ein Ermitteln einer Abweichung zwischen der Ausrichtung der Spur und der Fahrzeugausrichtung für mindestens ein Fahrzeug, ein Vergleichen der Abweichung mit einem Schwellenwert für eine Spurwechselmanövererkennung, ein Erkennen eines Spurwechselmanövers, wenn die Abweichung den Schwellenwert überschreitet.
Die Ausrichtung der Spur wird vorzugsweise abschnittsweise ermittelt, wobei eine individuelle Ausrichtung, insbesondere in einem Vektorformat, einer Vielzahl von Abschnitten basierend auf einer Verortung jedes Abschnitts auf der Spur zugeordnet wird.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ein Ermitteln eines Abschnitts, in dem sich das Objekt befindet, wobei die Ausrichtung der diesem Abschnitt zugeordneten Spur zum Ermitteln der Abweichung ausgewählt wird.
Vorzugsweise wird die Abweichung in Abhängigkeit von einem Gierwert für die Ausrichtung der Spur und einem Gierwert des Fahrzeugausrichtungsparameters, insbesondere in Bezug auf eine Fahrtrichtung, ermittelt, und wobei der Schwellenwert ein Gierwert zwischen 2° und 4°, insbesondere 3°, ist.
Bei dem ersten Sensor oder dem zweiten Sensor handelt es sich vorzugsweise um einen Sensor von der Gruppe aus einem Radar-Sensor, einer Kamera und einem LiDAR-Sensor.
Vorzugsweise wird die Abweichung von der Ausrichtung der Spur in einem Fahrzeug für jedes dieses Fahrzeug umgebende Fahrzeug basierend auf dem Ausrichtungsparameter des jeweiligen Fahrzeugs ermittelt.
Das Spurwechselmanöver wird vorzugsweise erkannt, wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen dem Fahrzeugausrichtungsparameter und der Ausrichtung der Spur den Schwellenwert überschreitet.
Vorzugsweise wird, wenn ein Spurwechsel erkannt wird, der Abschnitt erkannt, in dem der Spurwechsel liegt.
Vorzugsweise wird der Abschnitt, der der Ausrichtung der Spur, in der der Spurwechsel erkannt wurde, zugeordnet ist, als der Abschnitt bestimmt, in dem der Spurwechsel liegt.
Die Vorrichtung zur Unterstützung eines Spurwechsels ist dafür ausgelegt, Eingabedaten von einer Vielzahl von Sensoren von der Gruppe aus Radarsensor, Kamera und LiDAR-Sensor zu verarbeiten und die Schritte des Verfahrens auszuführen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Straße,
2 eine schematische Darstellung von Abschnitten einer Straße,
3 Schritte in einem Verfahren zum Vorhersagen einer Bewegungsbahn.

1 zeigt eine Straße 100, ein erstes Fahrzeug 101, ein zweites Fahrzeug 102 und ein drittes Fahrzeug 103.
Das erste Fahrzeug 101 umfasst eine Vorrichtung zum Vorhersagen einer Bewegungsbahn des zweiten Fahrzeugs 102 und/oder der dritten Fahrzeuge 103.
Die Vorrichtung umfasst einen Prozessor, der dafür ausgelegt ist, Eingabedaten von mindestens zwei verschiedenen Sensoren der Gruppe aus Radarsensor, Kamera und LiDAR-Sensor zu verarbeiten und Fahrspurinformationen auszuwerten, um die Schritte des nachfolgend beschriebenen Verfahrens durchzuführen.
Das erste Fahrzeug 101 umfasst in dem Beispiel einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor. Der erste Sensor und der zweite Sensor sind in dem Beispiel verschiedene Sensoren von der Gruppe aus Radarsensor, Kamera und LiDAR-Sensor. Das erste Fahrzeug 101 in dem Beispiel ist dafür ausgelegt, die Fahrspurinformationen zu ermitteln, z. B. anhand einer Spurunterstützungsfunktion, die dafür ausgelegt ist, Spuren auf der Straße anhand eines Signals zu erkennen, das von einem Radarsensor, einer Kamera und einem LiDAR-Sensor empfangen wird. In dem Beispiel ist der Prozessor dafür ausgelegt, Fahrspurinformationen anhand von Daten von mindestens einer Stereo- oder Monokamera zu ermitteln.
Das erste Fahrzeug 101 bewegt sich in dem Beispiel auf einer ersten Spur 104 der Straße 100. Das zweite Fahrzeug bewegt sich in dem Beispiel auf einer zweiten Spur 105 links von der ersten Spur 104 in Fahrtrichtung des ersten Fahrzeugs 101 und des zweiten Fahrzeugs 102. Das dritte Fahrzeug 103 bewegt sich in dem Beispiel auf der ersten Spur 104.
In 1 ist eine historische Bewegungsbahn 106 für das zweite Fahrzeug 102 dargestellt. In 1 ist eine Bewegungsbahn 107 dargestellt, die durch das Fahrzeugmodell für das zweite Fahrzeug 102 vorhergesagt wird. In 1 ist eine Vorhersage für eine Bewegungsbahn 108 für das zweite Fahrzeug 102 dargestellt.
Der Prozessor ist dafür ausgelegt, basierend auf Krümmungspunkten der Spur, die anhand der Daten von der mindestens einen Kamera erfasst wurden, eine Gierung des zweiten Fahrzeugs 102 und/oder des dritten Fahrzeugs 103 zu ermitteln. In 1 sind erste Krümmungspunkte 110 dargestellt, die gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren anhand der Eingabedaten von dem ersten Sensor ermittelt und verwendet werden. In 1 sind außerdem zweite Krümmungspunkte 112 dargestellt, die gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren anhand der Eingabedaten von dem zweiten Sensor ermittelt und verwendet werden.
Der Prozessor kann dafür ausgelegt sein, einen Gierwert für die Spur in einem Vektorformat zu ermitteln, basierend auf ihrer Abschnittsverortung, wie nachfolgend beschrieben wird.
Dieser Aspekt ist in 2 dargestellt, wobei jede Spur in Regionen aufgeteilt ist und der Prozessor dafür ausgelegt ist, den Gierwert für jede Region, d. h. jeden Abschnitt, separat zu ermitteln, z. B. anhand von Krümmungspunkten des jeweiligen Abschnitts.
Die Abschnittsabmessung, z. B. die Länge, kann eine vorgegebene Abmessung sein, die von einer erforderlichen Genauigkeit für die Gierung abhängt. In dem in 2 dargestellten Beispiel sind ein erster Abschnitt 202, ein zweiter Abschnitt 204 und ein dritter Abschnitt 206, insbesondere mit gleicher Abmessung, bereitgestellt.
Insbesondere sind in 2 Spuren und Krümmungspunkte für eine andere Fahrsituation als in 1 dargestellt. Gemäß 2 befindet sich das erste Fahrzeug 101 auf der ersten Spur 104, das zweite Fahrzeug 102 und das dritte Fahrzeug 103 befinden sich beide auf der zweiten Spur 105. Das dritte Fahrzeug 103 fährt in dem zweiten Abschnitt 202 parallel zu dem ersten Fahrzeug 101. Das zweite Fahrzeug 102 befindet sich in der Fahrtrichtung 208 aller drei Fahrzeuge vor dem dritten Fahrzeug 103.
Das Verfahren zur Unterstützung des Spurwechsels ist unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
In einem Schritt 302 werden Eingabedaten von mindestens dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor getrennt verarbeitet, um jedes erkannte Fahrzeug als ein Objekt zu bestimmen.
In dem Beispiel wird, durch Eingabedaten von dem ersten Sensor, das zweite Fahrzeug 102 als erstes Objekt 210 erfasst und das dritte Fahrzeug 103 als ein zweites Objekt 212 erfasst. In dem Beispiel wird, durch Eingabedaten von dem zweiten Sensor, das zweite Fahrzeug 102 als ein drittes Objekt erfasst und das dritte Fahrzeug 103 als ein viertes Objekt erfasst.
Vorzugsweise werden, in dem Beispiel, die Eingabedaten von allen verfügbaren Sensoren der Gruppe von Radar-Sensor, Kamera und LiDAR-Sensor des ersten Fahrzeugs 101 verarbeitet, um Objekte zu erkennen. Somit werden alle erkannten Fahrzeuge durch jeden Sensor als Objekte bestimmt.
In einem Schritt 304 werden Eingabedaten von zumindest dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor getrennt verarbeitet, um Krümmungspunkte von mindestens einer Spur unterschiedlich zu ermitteln. Beispielsweise werden erste Krümmungspunkte 110 anhand der Eingabedaten von dem ersten Sensor ermittelt. Zweite Krümmungspunkte 112 werden beispielsweise anhand der Eingabedaten von dem zweiten Sensor ermittelt.
In einem Schritt 306 wird eine Ausrichtung der Spur in Abhängigkeit von den Krümmungspunkten ermittelt. In dem Beispiel wird die Ausrichtung in Abhängigkeit von den ersten Krümmungspunkten und den zweiten Krümmungspunkten ermittelt.
Die Ausrichtung einer Spur wird beispielsweise dann ermittelt, wenn ein Objekt auf dieser Spur erkannt wurde. In dem Beispiel wird die Ausrichtung der zweiten Spur 105 ermittelt. Die Ausrichtung der Spur wird in dem Beispiel als Gierwert einer Spur in Grad [°] erfasst.
Die Krümmungspunkte und/oder die Ausrichtung der Spur können abschnittsweise ermittelt werden. In dem Beispiel wird die Ausrichtung der Spur abschnittsweise bestimmt und eine individuelle Ausrichtung wird dem ersten Abschnitt 202, dem zweiten Abschnitt 204 und dem dritten Abschnitt 206 basierend auf der Abschnittsverortung im Vektorformat zugewiesen.
In einem Schritt 308 wird jedem erkannten Objekt ein Fahrzeugausrichtungsparameter zugeordnet. Die Eingabedaten des gesamten Sensors, der zur Erkennung eines Objekts verwendet wurde, werden zum Ermitteln des Fahrzeugausrichtungsparameters von jedem der Objekte verwendet. In dem Beispiel werden die Eingabedaten von dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor verwendet, um den Fahrzeugausrichtungsparameter für das erste Objekt 210 zu ermitteln. In dem Beispiel werden die Eingabedaten von dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor verwendet, um den Fahrzeugausrichtungsparameter für das zweite Objekt 212 zu ermitteln. Die Eingabedaten von dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor werden verwendet, um den Fahrzeugausrichtungsparameter für das dritte Objekt zu ermitteln. Die Eingabedaten von dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor werden verwendet, um den Fahrzeugausrichtungsparameter für das vierte Objekt zu ermitteln.
Der Fahrzeugausrichtungsparameter ist ein Gierwert in Grad [°]. Beispielsweise wird der Fahrzeugausrichtungsparameter für das zweite Objekt 212 dem zweiten Abschnitt 204 zugewiesen. Der Fahrzeugausrichtungsparameter für das erste Objekt 210 wird beispielsweise dem dritten Abschnitt 206 zugewiesen.
In einem Schritt 310 wird eine Abweichung zwischen der Ausrichtung der Spur und der Fahrzeugausrichtung für mindestens ein Fahrzeug ermittelt. In dem Beispiel wird die Abweichung von der Ausrichtung der Spur für jeden Fahrzeugausrichtungsparameter eines Fahrzeugs, das das erste Fahrzeug 101 umgibt, ermittelt.
In dem Beispiel wird, basierend auf einer Position jedes erkannten umgebenden Fahrzeugs, der entsprechende Wert für eine benachbarte Spur in der Ausrichtung dieser Spur ausgewählt. Die Spurausrichtung im Vektorformat wird beispielsweise extrahiert.
Die Abweichung kann mit einem Schwellenwert für eine Spurwechselmanövererkennung verglichen werden. Der Schwellenwert kann zwischen 2° und 4°, insbesondere 3°, betragen.
In dem Beispiel wird ein Spurwechselmanöver erkannt, wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen dem Fahrzeugausrichtungsparameter und der Ausrichtung der Spur den Schwellenwert überschreitet.
Die Abweichung wird in dem Beispiel für jedes Fahrzeug individuell ermittelt.
Vorzugsweise wird, wenn ein Spurwechsel erkannt wird, auch der Abschnitt erkannt, in dem dieser liegt. Wird beispielsweise das Vektorformat verwendet, wird der Abschnitt, der der Ausrichtung der Spur, in der der Spurwechsel erkannt wurde, zugeordnet ist, als der Abschnitt bestimmt, in dem der Spurwechsel liegt.
Die Ausrichtung der Spur Lane_yaw kann im Vektorformat bestimmt werden, das einen Wert für jeden von dem ersten Abschnitt 202, dem zweiten Abschnitt 204 und dem dritten Abschnitt in ihrer fortlaufenden Reihenfolge umfasst: Lane_yaw = [1°; 1,1°; 1,1°]. In diesem Beispiel ordnet der Index des Elements in dem Vektor das Element dem Abschnitt zu.
Der Fahrzeugausrichtungsparameter Vehicle_orientation des ersten Fahrzeugs 101 kann als Vehicle_orientation_1 = 1,1° bestimmt werden. Der Fahrzeugausrichtungsparameter Vehicle_orientation des zweiten Fahrzeugs 102 kann als Vehicle_orientation _2 = 15° bestimmt werden. Der Fahrzeugausrichtungsparameter Vehicle_orientation des dritten Fahrzeugs 103 kann als Vehicle_orientation_3 =1° bestimmt werden.
In diesem Beispiel wird die Abweichung deviation_x für einen Abschnitt bestimmt als $deviation_x = | V e h i c l e_o r i e n t a t i o n_x - L a n e_y a [s e g m e n t] | .$
Für das zweite Fahrzeug 102 in dem dritten Abschnitt 206 beträgt Lane_yaw 1,1°. Daraus ergibt sich, im Vektorformat, eine Abweichung deviation_2 = [0,1°; 0,1°; 13,9°]. Für das zweite Fahrzeug 102 beträgt die Abweichung deviation_2 in dem dritten Abschnitt 206 somit 13,9°. Dies übersteigt den Schwellenwert von 3°, und somit wird ein Spurwechsel für das zweite Fahrzeug 102, d. h. das erste Objekt 210, in dem dritten Abschnitt 206 erkannt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011001903 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Unterstützung eines Spurwechsels, gekennzeichnet durch Erkennen (302) eines Objekts (210) für das Fahrzeug (102) in Abhängigkeit von Eingabedaten von einem ersten Sensor und/oder in Abhängigkeit von Eingabedaten von einem zweiten Sensor, ein Erfassen (304) erster Krümmungspunkte (110) einer Spur in Abhängigkeit von Eingabedaten von dem ersten Sensor und zweiter Krümmungspunkte (112) der Spur in Abhängigkeit von Eingabedaten von dem zweiten Sensor, ein Ermitteln (306) einer Ausrichtung der Spur in Abhängigkeit von den ersten Krümmungspunkten (110) und den zweiten Krümmungspunkten (112), ein Ermitteln (308) eines dem Objekt zugewiesenen Fahrzeugausrichtungsparameters in Abhängigkeit von Eingabedaten von dem ersten Sensor und Eingabedaten von dem zweiten Sensor, ein Ermitteln (310) einer Abweichung zwischen der Ausrichtung der Spur und der Fahrzeugausrichtung für mindestens ein Fahrzeug, ein Vergleichen (312) der Abweichung mit einem Schwellenwert für eine Spurwechselmanövererkennung, ein Erkennen eines Spurwechselmanövers, wenn die Abweichung den Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Spur abschnittsweise ermittelt (306) wird, wobei eine individuelle Ausrichtung, insbesondere in einem Vektorformat, einer Vielzahl von Abschnitten basierend auf einer Verortung jedes Abschnitts auf der Spur zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Ermitteln eines Abschnitts, in dem sich das Objekt befindet, wobei die Ausrichtung der diesem Abschnitt zugeordneten Spur zum Ermitteln (310) der Abweichung ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung in Abhängigkeit von einem Gierwert für die Ausrichtung der Spur und einem Gierwert des Fahrzeugausrichtungsparameters, insbesondere in Bezug auf eine Fahrtrichtung (208), ermittelt (310) wird, und wobei der Schwellenwert ein Gierwert zwischen 2° und 4°, insbesondere 3°, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor oder der zweite Sensor ein Sensor von der Gruppe aus einem Radar-Sensor, einer Kamera und einem LiDAR-Sensor ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung von der Ausrichtung der Spur in einem Fahrzeug (101) für jedes dieses Fahrzeug (101) umgebende Fahrzeug (102, 103) basierend auf dem Ausrichtungsparameter des jeweiligen Fahrzeugs ermittelt (310) wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spurwechselmanöver erkannt wird, wenn ein Absolutwert der Differenz zwischen dem Fahrzeugausrichtungsparameter und der Ausrichtung der Spur den Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Spurwechsel erkannt wird, der Abschnitt erkannt wird, in dem der Spurwechsel liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt, der der Ausrichtung der Spur, in der der Spurwechsel erkannt wurde, zugeordnet ist, als der Abschnitt bestimmt wird, in dem der Spurwechsel liegt.
Vorrichtung zur Unterstützung eines Spurwechsels, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dafür ausgelegt ist, Eingabedaten von einer Vielzahl von Sensoren von der Gruppe aus Radarsensor, Kamera und LiDAR-Sensor zu verarbeiten und die Schritte des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.