WO2005090918A1 - Verfahren und vorrichtung zur präzisierung der fahranweisungen eines navigationssystems - Google Patents

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WO2005090918A1
WO2005090918A1 PCT/EP2005/050865 EP2005050865W WO2005090918A1 WO 2005090918 A1 WO2005090918 A1 WO 2005090918A1 EP 2005050865 W EP2005050865 W EP 2005050865W WO 2005090918 A1 WO2005090918 A1 WO 2005090918A1
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WO
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navigation system
driving instructions
lane
driving
camera system
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Application number
PCT/EP2005/050865
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Antonius Johannes Hendriks
Thorsten KÖHLER
Hans-Wilhelm Ruehl
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/36—Input/output arrangements for on-board computers
    • G01C21/3602—Input other than that of destination using image analysis, e.g. detection of road signs, lanes, buildings, real preceding vehicles using a camera
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01C21/36—Input/output arrangements for on-board computers
    • G01C21/3626—Details of the output of route guidance instructions
    • G01C21/3658—Lane guidance
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/09623—Systems involving the acquisition of information from passive traffic signs by means mounted on the vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for specifying the driving instructions of a navigation system, in particular for motor vehicles.
  • Navigation systems in vehicles have been widely used in recent years.
  • the navigation data provide a global view of the driving environment from which the behavioral instructions are generated (e.g. "turn right now”).
  • the position of the vehicle in the map data is also often not known with sufficient accuracy. As a result, the exact time of the driving instructions can in many cases not be selected correctly by the navigation system.
  • GPS position and map material information that is available to the navigation system (GPS position and map material), as well as vehicle data (odometry) such as wheel speeds, speed, steering angle and the like have been used.
  • vehicle data odometry
  • the inaccuracy of the position determination with respect to the actual driving environment can be up to 50m.
  • camera systems for driver assistance functions such as lane detection or monitoring, for blind spots and lane changes, for obstacle warnings, for pre-crash sensing, for traffic sign recognition or the like will also play an important role.
  • these camera systems allow a precise local view of the driving environment.
  • DE 199 37 489 A1 discloses the combination of an environment detection with a GPS system.
  • the generation of driving instructions is not disclosed, nor is the effect of image processing on them.
  • No. 5,922,036 AI also discloses a method in which the number of lanes and the number of one's own lane are determined by means of a camera. Driving instructions are then generated from this together with a GPS-supported navigation system.
  • a disadvantage of this method is the determination of the number of lanes, since this can sometimes not be clearly determined by the perspective projection. There is also the risk of confusing the lane markings of the outer lanes with e.g. the guardrail. Another disadvantage is the possible one
  • a junction detection system that is based on the measurement of the widening of a lane marking and additionally or alternatively the widening of the lane. This is described in great detail.
  • a track position detection which, however, does not recognize the number of tracks as in US 5,922,036 AI, but bypasses the main disadvantage and uses the type of marking. If one line is solid, the other is dashed, the vehicle is on an edge lane. If both lines are dashed, the vehicle is in a middle lane.
  • technical measures must be specified to achieve the following goals: preparation and improvement of the driving instructions and improvement of the timing of the driving instructions.
  • the present invention advantageously makes an important simplification.
  • the lane recognition and the driving instructions generated from it are essentially based on the recognized type of lane marking.
  • a lane model in particular is not required, which advantageously saves considerable computing time.
  • driving instructions can be specified essentially on the basis of turning arrows • recognized by the camera system, stop lines, crosswalks, etc. of one's own and / or on an adjacent lane.
  • zebra crossings, arrows, stop lines, intersections, road junctions, traffic lights, and the like have a defined longitude and latitude, which advantageously allow a precise comparison with a corresponding entry in a map set, as a result of which a motor vehicle is more accurate can be localized and consequently navigated more precisely.
  • the position of a crossing vehicle in the image of the camera gives an indication of the exact one Position of your own vehicle relative to a distinctive road event entered in the navigation maps or data, such as intersections, junctions, exits or the like.
  • driving instructions can essentially be specified on the basis of traffic signs, traffic lights, oncoming and cross traffic, etc. recognized by the camera system, ie, when listed, this advantageously allows driving instructions to be generated depending on the current traffic situation.
  • driving instructions can be generated that relate to the type of lane currently being traveled (straight ahead, right turn, left turn, etc.).
  • driving instructions can be generated that relate relatively to the lane number currently being used (e.g. try to change two lanes to the left).
  • unnecessary driving instructions can advantageously be suppressed for the first time. For example, if the vehicle is already in a correct lane, or if the type of lane marking does not allow maneuvers, ie no "please turn if possible" with a solid center line or the like.
  • driving instructions or reminders of a previous driving instruction can be issued for the first time as soon as a change in the lane marking allows a driving maneuver (eg "The median now allows turning” or the like) and / or as soon as the type of lane marking changes a planned maneuver allows or requires (eg "Now right on the
  • the invention also relates to a device for carrying out the methods described above, namely a navigation system which comprises:
  • a camera system that detects the driving environment, especially in the front area, of the motor vehicle
  • a computing unit in which driving instructions are generated on the basis of prepared map data, a position determination of the motor vehicle e.g. by means of GPS, odometry and / or the like, and the evaluation results of the image data recorded by the camera system.
  • the evaluation unit is part of the computing unit, the image data from the camera system preferably being transmitted to the evaluation unit via an LVDS connection.
  • an evaluation unit is provided in the camera system, which partially or completely (pre-) evaluates the captured image data, with partially or fully evaluated image data using a CAN, RS232, MOST, LIN or other suitable connection to the computing unit be transmitted.
  • the present invention is based on the knowledge of making use of the precision of the driving instructions of a navigation system, in particular for motor vehicles, of a camera system, for example the type of marking a lane (solid line, dashed line, change from solid line to dashed and vice versa) reliably detect.
  • the invention thus advantageously allows the position of a motor vehicle to be compared to markings stored in map data, such as lane changes, arrows, crosswalks, traffic lights, etc., to the map data, and thus more precise navigation than is known in the prior art.
  • a camera system consisting of a camera and an image processing computer is mounted, for example, on the windscreen in the area of the interior mirror.
  • the image area includes the course of the road in front of the vehicle with a total horizontal viewing angle of approx. 50 °.
  • the camera system recognizes its own lane, the type of lane marking, the number of existing lanes, turning arrows, stop lines, traffic signs, crosswalks, traffic lights and / or cross traffic, etc.
  • the information is sent as a message e.g. fed into the CAN bus, ie into the network hardware for data transmission in the vehicle. These messages / data are read out of the CAN by a navigation system and converted into improved driving instructions.
  • the system typically consists of: - a navigation system, which processes the map data, determines the position of the vehicle, for example using GPS and odometry, and generates driving instructions; - A camera system that detects the driving environment in the front area of the vehicle; such as
  • the navigation system must have an arithmetic unit, the camera system can have its own arithmetic unit.
  • the following cases are alternatively or cumulatively conceivable: - the camera transfers the image data to its own computing unit, the image data is evaluated on this computing unit and the results of the evaluation are transferred to the navigation computer using suitable hardware (for example CAN, RS232, MOST, LIN) , ....); - The camera transfers the image data to the navigation computer (e.g. via LVDS), the image data is evaluated on the navigation unit and incorporated into the results in the driving instructions.
  • the camera detects turn arrows on its own lane and notifies the driver of a change of lane if the turn arrow (eg straight arrow) does not match the upcoming turning maneuver ("turn right").
  • turn arrow eg straight arrow
  • a detection of the change in the type of lane marking e.g. from a solid to a dashed line
  • traffic signs e.g. stop sign, observe the right of way, priority street, ...
  • motorway exits are not recognized by widening the lane marking or the lane itself, but advantageously simply by changing from solid to dashed lines.
  • a further developed version of the system does not explicitly recognize departures, but the driving instruction can be generated simply because the type of lane marking is dashed at a certain point in time (as long as the type is solid, the instruction is suppressed). If a change of the right lane marking from a solid line to a dashed line is recognized on a freeway, the instruction "now turn right" can be given at this point.
  • this change is recognized approximately 25 to 50 m in front of the vehicle and the driving instructions are generated even earlier.
  • all markings can be used which give an indication of an intersection area. These are turning arrows, stop lines, traffic signs, crosswalks and traffic lights.
  • a comparison can be made with the information from the map data. For example, the position of crosswalks is available in map data.
  • intersection area Another indication of an intersection area is the detection of cross traffic.
  • the present invention advantageously minimizes the output of unnecessary and / or misleading driving instructions from a navigation system to the driver of a motor vehicle.
  • the current position of the vehicle in the map data of a conventional navigation system can often only be determined to within 50m using GPS (shadowing) and odometry.
  • the camera-based recognition of characteristic features such as turns, zebra stripes, stop lines, traffic signs, etc., which are recorded in the map data, enables the vehicle position to be compared in the map data for the first time, thereby making the timing of the driving instructions much more precise.
  • the present invention thus advantageously reduces the risk of accidents in road traffic.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Präzisierung der Fahranweisungen eines Navigationssystems, insb. für Kraftfahrzeuge, bei dem Daten der Fahrumgebung, insb. im Frontbereich, des Kraftfahrzeuges in das Navigationssystem eingespeist werden, welche mittels eines Kamerasystems gewonnen wurden, wobei die präzisierten Fahranweisungen z.B. im Wesentlichen auf den von dem Kamerasystem erkannten Typ (durchgezogene Linie, gestrichelte Linie, Wechsel von durchgezogener Linie auf gestrichelte und umgekehrt) der Markierung einer Fahrspur oder anderer markanten Objekte/Marken basieren. Die vorliegende Erfindung minimiert in vorteilhafter Weise die Ausgabe unnötiger und/oder irreführender Fahranweisungen eines Navigationssystems an den Fahrer eines Kraftfahrzeuges. Sie verringert zugleich in vorteilhafter Weise das Unfallrisiko im Strassenverkehr.

Description

Verfahren und. Vorrichtung zur Präzisierung der Fahranweisungen eines Navigationssystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Präzisierung der Fahranweisungen eines Navigationssystems, insb. für Kraftfahrzeuge.
NavigationsSysteme in Fahrzeugen haben in den letzten Jahre große Verbreitung gefunden. Dabei geben die Navigationsdaten eine globale Sicht auf die Fahrumgebung, aus der die Verhaltenshinweise generiert werden (z.B. "jetzt rechts abbiegen"). Auch ist die Position des Fahrzeugs in den Kartendaten oft- mals nicht mit ausreichender Genauigkeit bekannt. Als Folge davon kann der exakte Zeitpunkt der Fahranweisungen durch das NavigationsSystem in vielen Fällen nicht korrekt gewählt werden.
Ein weiteres Problem, das sich aus der zu groben Zuordnung zwischen Kartendaten und Fahrzeugposition ergibt, ist die Generierung von hilfreichen Zwischenhinweisen, die auf den eigentlichen Fahrhinweis hinführen. Beispiel: das Fahrzeug fährt auf der mittleren von drei Fahrspuren, die nächste Fahranweisung wäre: "jetzt rechts abbiegen". In diesem Beispiel wäre der Zwischenhinweis "bitte auf rechte Fahrspur wechseln" sehr hilfreich. Idealerweise käme erst nach Ausführung dieses Fahrmanövers dann die Anweisung "jetzt rechts abbiegen" .
Bisher werden im Wesentlichen Informationen ausgenutzt, die dem NavigationsSystem zur Verfügung stehen (GPS Position und Kartenmaterial) , sowie Fahrzeugdaten (Odometrie) wie Raddrehzahlen, Geschwindigkeit, Lenkwinkel und ähnliches. Die Unge- nauigkeit der Positionsbestimmung bezüglich der tatsächlichen Fahrumgebung kann bis zu 50m betragen. In zukünftigen Fahrzeugen werden neben NavigationsSystemen auch Kamerasysteme für Fahrerassistenzfunktionen wie Spurerkennung bzw. Überwachung, zum sog. Blind-Spot und Spurwechseln, zur Hinderniswarnung, zur Pre-Crash-Sensierung, zur Verkehrszeichenerkennung oder dergleichen mehr, eine wichtige Rolle spielen. Diese Kamerasysteme erlauben im Gegensatz zu den Kartendaten eine präzise lokale Sicht auf die Fahrumgebung.
Diesbezüglich ist beispielsweise aus der DE 199 37 489 AI die Kombination einer Umfelderfassung mit einem GPS System bekannt. Es wird jedoch weder die Generierung von Fahranweisungen offenbart, noch die Auswirkung der Bildverarbeitung auf diese.
Auch die US 5,922,036 AI offenbart ein Verfahren, bei dem mittels einer Kamera die Anzahl der Fahrspuren sowie die Nummer der eigenen Fahrspur bestimmt werden. Daraus wird dann zusammen mit einem GPS gestützten NavigationsSystem eine Fahranweisung generiert. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch die Bestimmung der Anzahl der Fahrspuren, da sich diese durch die perspektivische Projektion mitunter nicht eindeutig bestimmen lässt. Auch besteht die Gefahr einer Verwechselung der Spurmarkierungen der äußeren Fahrspuren mit z.B. der Leitplanke. Ein weiterer Nachteil ist die mögliche
Verdeckung äußerer Linien durch andere Fahrzeuge. Der Typ der Spurmarkierung (durchgezogen, gestrichelt) wird nicht erkannt .
Schließlich ist aus der US 6,577,334 Bl ein Verfahren bekannt, bei dem mittels einer Kamera eine Abzweigung von einem "Highway" sowie die grobe Nummer der Fahrspur erkannt wird. Dieses wird zusammen mit einem GPS gestützten Navigationssystem zur Kontrolle des Fahrzeugs (Motorsteuerung, Getriebe— Steuerung, 4WD, ABS, Aufhängung,...) benutzt. Die Generierung von Fahranweisungen wird beschrieben, jedoch nicht im Detail ausgeführt. Im Unterschied zu US 5,922,036 AI besteht die Fahrspurerkennung aus drei Komponenten:
Einer Abzweigungiserkennung, die auf der Messung der Ver- breiterung einer Spurmarkierung beruht sowie zusätzlich oder alternativ der Verbreiterung der Fahrspur. Dieses ist im Detail sehr genau beschrieben.
Einer Spurpositionserkennung, die jedoch nicht wie bei US 5,922,036 AI die Zahl der Spuren erkennt, sondern den Hauptnachteil umgeht und den Typ der Markierung benutzt . Ist eine Linie durchgezogen, die andere gestrichelt, so befindet sich das Fahrzeug auf einer Randspur. Sind beide Linien gestrichelt, so befindet sich das Fahrzeug auf ei— ner Mittelspur.
Eine Messung eines Fahrspurwechsels.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Präzisierung der Fahranweisungen eines Navigationssystems, insb. für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, das vorbenannte Nachteile vermeidet und vorbenannte Umstände zuverlässiger erkennt. Insbesondere sind technische Maßnahmen anzugeben, um folgende Ziele zu errei— chen: Vorbereitung und Verbesserung der Fahranweisungen sowie Verbesserung des Zeitpunktes der Fahranweisungen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dem Verfahren zur Präzisierung der Fahranweisungen eines Navigationssystems, insb. für Kraftfahrzeuge, werden erfindungsgemäß Daten der Fahrumgebung, insb. im Frontbereich, des Kraftfahrzeuges in das NavigationsSystem eingespeist, welche mittels eines Kamerasystems gewonnen wurden, wobei die präzisierten Fahranweisungen im Wesentlichen auf den von dem Kamerasystem erkannten Typ (durchgezogene Linie, gestrichelte Li- nie, Wechsel von durchgezogener Linie auf gestrichelte und umgekehrt) der Markierung einer Fahrspur basieren.
In Abgrenzung zu US 5, 922, 036 AI und insbesondere zu US 6,577,334 Bl wird mit der vorliegenden Erfindung vorteilhaft eine wichtige Vereinfachung vorgenommen. Die Fahrspurerkennung und die daraus generierten Fahranweisungen basieren im Wesentlichen auf dem erkannten Typus der Spurmarkierung. Dadurch ist insbesondere ein Fahrspurmodell nicht erforderlich, was vorteilhaft erheblich an Rechenzeit einspart.
Alternativ oder kumulativ hierzu lassen sich Fahranweisungen im Wesentlichen auf Basis von dem Kamerasystem erkannter Ab- •biegepfeile, Haltelinien, Zebrastreifen, etc. der eigenen und/oder auf einer benachbarten Fahrspur präzisieren.
Im Gegensatz zu nicht wechselnden Markierungen von Fahrspuren weisen Zebrastreifen, Pfeile, Haltelinien, Kreuzungen, Straßeneinmündungen, Ampeln, und dergleichen einen definierten Längen und Breitengrad auf, welcher vorteilhaft einen präzi— sen Abgleich mit einem diesbezüglichen Eintrag in einem Kartensatz erlauben, wodurch ein Kraftfahrzeug genauer lokalisierbar und infolge dessen präziser navigierbar wird.
Das bloße Erkennen eines Verkehrsschildes, eines Zebrastrei- fens, einer Ampel, einer Stopplinie oder dergleichen erlaubt also einen exakten Abgleich der Fahrumgebung des Kfz mit hinterlegten Kartendaten.
Dies gilt jedoch nicht nur für stationäre Objekte sondern auch für andere Verkehrsteilnehmer, also für sich bewegende Objekte. Beispielsweise gibt die Position eines querenden Fahrzeuges im Bild der Kamera einen Hinweis auf die exakte Position des eigenen Fahrzeuges relativ zu einer in den Navigationskarten bzw. -daten eingetragenen markanten Straßenbegebenheit wie Kreuzungen, Einmündungen, Ausfahrten oder dergleichen.
Deshalb lassen sich alternativ oder kumulativ hierzu Fahranweisungen im Wesentlichen auf Basis von dem Kamerasystem erkannter Verkehrsschilder, Ampeln, Gegen- und Querverkehr etc. präzisieren, ie aufgeführt erlaubt dies vorteilhaft die Ge- nerierung von Fahranweisungen in Abhängigkeit des aktuellen Verkehrsgeschehens .
Beispielsweise lassen sich so Fahranweisungen erzeugen, welche sich auf den aktuell befahrenen Spurtyp (geradeaus, Rechtsabbieger, Linksabbieger, etc.) beziehen.
Alternativ oder kumulativ hierzu lassen sich Fahranweisungen erzeugen, welche sich relativ auf die aktuell befahrene Spurnummer beziehen (z.B. versuchen Sie, zwei Spuren nach links zu wechseln) .
Erfindungsgemäß bevorzugt lassen sich erstmals vorteilhaft unnötige Fahranweisungen unterdrücken. Beispielsweise, wenn das Fahrzeug sich bereits auf einer richtigen Spur befindet, oder wenn die Art der Fahrbahnmarkierung ein Manöver nicht erlaubt, also kein "wenn möglich bitte wenden" bei durchgezogener Mittellinie oder dergleichen.
Alternativ oder kumulativ hierzu können erstmals Fahranwei— sungen oder Erinnerungen an eine vorhergehende Fahranweisung ausgegeben werden, sobald eine Änderung der Fahrbahnmarkierung ein Fahrmanöver erlaubt (z.B. "Der Mittelstreifen lässt jetzt ein Wenden zu" oder dergleichen) und/oder sobald der Wechsel der Art der Fahrbahnmarkierung ein vorgesehenes Manö- ver erlaubt oder erfordert (z.B. "Jetzt nach rechts auf die
Abbiegespur wechseln", nachdem rechts der Beginn einer Abbie- gespur anhand des Beginns einer unterbrochenen Linie erkannt wird) .
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung der zuvor beschriebenen Verfahren, nämlich ein Navigationssystem, welches erfindungsgemäß umfasst:
- ein Kamerasystem, welches die Fahrumgebung, insb. im Frontbereich, des Kraftfahrzeuges erfasst;
- eine Auswerteeinheit für die von der Überwachungseinheit erfassten Bilddaten;
- eine Recheneinheit, in welcher Fahranweisungen generiert werden auf Basis aufbereiteter Kartendaten, einer Positionsbestimmung des Kraftfahrzeuges z.B. mittels GPS, Odometrie und/oder dergleichen, und den Auswerteergebnissen der von dem Kamerasystem erfassten Bilddaten.
Die Mittel zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren weisen die diesbezüglich aufgeführten Vorteile auf.
In einer ersten Weiterbildung ist die Auswerteeinheit Teil der Recheneinheit, wobei die Bilddaten von dem Kamerasystem bevorzugt über eine LVDS-Verbindung an die Auswerteeinheit übertragen werden.
Alternativ oder kumulativ hierzu ist eine Auswerteeinheit im Kamerasystem vorgesehen, welche die erfassten Bilddaten teilweise oder vollständig (vor-) auswertet, wobei teilweise oder vollständig ausgewertete Bilddaten mittels einer CAN-, RS232- , MOST-, LIN- oder anderen geeigneten Verbindung an die Recheneinheit übertragen werden.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, sich der Präzisierung der Fahranweisungen eines NavigationsSystems, insb. für Kraftfahrzeuge, eines Kamerasystems zu bedienen, welche beispielsweise den Typ der Markierung einer Fahrspur (durchgezogene Linie, gestrichelte Linie, Wechsel von durchgezogener Linie auf gestrichelte und umgekehrt) zuverlässig erkenn ..
Damit erlaubt die Erfindung vorteilhaft den Abgleich der Position eines Kraftfahrzeuges zu in Kartendaten hinterlegten Markierungen wie Fahrspurwechsel, Pfeile, Zebrastreifen, Ampeln etc. zu den Kartendaten und damit ein präziseres Navigieren als im Stand der Technik bekannt.
Sie minimiert zudem in vorteilhafter Weise die Ausgabe unnötiger und/oder irreführender Fahranweisungen eines Navigationssystems an den Fahrer eines Kraftfahrzeuges im Straßenverkehr .
Zusätzliche Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand eines bevorzugten Aus ührungsbei- spieles beschrieben.
Ein Kamerasystem bestehend aus Kamera und Bildverarbeitungsrechner ist beispielsweise an der Frontscheibe im Bereich des Innenspiegels montiert. Der Bildbereich umfasst den Straßenverlauf vor dem Fahrzeug mit einem totalen horizontalen Blickwinkel von ca. 50°. Das Kamerasystem erkennt die eigene Fahrspur, den Typ der Fahrspurmarkierung, die Zahl der vorhandenen Fahrspuren, Abbiegpfeile, Haltelinien, Verkehrs— Schilder, Zebrastreifen, Ampeln und/oder den Querverkehr, etc. Die Information wird als Botschaft z.B. auf dem CAN—Bus eingespeist, also in die Netzwerkhardware zur Datenübertra— gung im Fahrzeug. Diese Botschaften/Daten werden von einem Navigationssystem aus dem CAN ausgelesen und in verbesserte Fahranweisungen umgesetzt.
Das System besteht typischerweise aus: - einem Navigationssystem, welches die Kartendaten aufbereitet, die Position des Fahrzeugs z.B. mittels GPS sowie Odometrie bestimmt und Fahranweisungen generiert; - einem Kamerasystem, welches die Fahrumgebung im Frontbereich des Fahrzeugs erfasst; sowie
- einer Kommunikation zwischen Kamerasystem und Navigationssystem mindestens in der Richtung: Kamera zu Naviga- tionssystem.
Das NavigationsSystem muss über eine Recheneinheit verfügen, das Kamerasystem kann über eine eigene Recheneinheit verfügen. Alternativ oder kumulativ sind folgende Fälle denkbar: - die Kamera überträgt die Bilddaten in eine eigene Recheneinheit, die Bilddaten werden auf dieser Recheneinheit ausgewertet und die Ergebnisse der Auswertung mit einer geeigneten Hardware auf den Navigationsrechner ü— bertragen (z.B. CAN, RS232, MOST, LIN, ....); - die Kamera überträgt die Bilddaten auf den Navigationsrechner (z.B. via LVDS) , die Bilddaten werden auf der Navigationseinheit ausgewertet und in die Ergebnisse in die Fahranweisungen eingearbeitet.
Die Vorbereitung und Verbesserung der Fahranweisungen mittels Bildauswertung durch eine Kamera ist insbesondere charakterisiert durch:
- eine Erkennung des Typs der Markierung der Fahrspur (z.B. durchgezogene Linie, gestrichelte Linie); - eine Erkennung des Wechsels einer Fahrspur auf die richtige/falsche Seite mit entsprechender Meldung;
- eine Erkennung von Abbiegepfeilen auf der eigenen Fahrspur;
- eine Erkennung von Abbiegepfeilen auf den Nachbarfahr— spuren;
- eine mögliche Erzeugung von Hinweisen, die sich auf den aktuell befahrenen Spurtyp (geradeaus, Rechtsabbieger, Linksabbieger) beziehen;
- eine mögliche Erzeugung von Hinweisen, die sich relativ auf die aktuelle befahrene Spurnummer beziehen, (z.B. "Versuchen Sie, zwei Spuren nach links zu wechseln." ) ; - eine Unterdrückung von unnötigen Hinweisen zum Spurwechsel, wenn das Fahrzeug sich bereits auf einer richtigen Spur befindet;
- ' 'eine Unterdrückung von Hinweisen, wenn die Art ' der Fahr- bahnmarkierung das Manöver nicht erlaubt (z.B. kein "Wenn möglich bitte wenden" bei durchgezogener Mittellinie) ;
- eine Ausgabe von Hinweisen oder eine Erinnerung an einen vorhergehenden Hinweis, sobald eine Änderung der Fahr— bahnmarkierung ein Manöver erlaubt (z.B. "Der Mittelstreifen lässt jetzt eine Wende zu"); und/oder
- eine Ausgabe von Hinweisen, sobald der Wechsel der Art der Fahrbahnmarkierung ein vorgesehenes Manöver erlaubt oder erfordert (z.B: "Jetzt nach rechts auf die Abbiege- spur wechseln", nachdem rechts der Beginn einer Abbiegespur anhand des Beginns einer unterbrochenen Linie erkannt wird) .
Würde z.B. die nächste Fahranweisung lauten "rechts abbiegen" und es befindet sich eine durchgezogene Linie auf der rechten Seite der Fahrspur, so ist ein Wechsel der Fahrspur nicht erlaubt und somit auch nicht erforderlich. Befindet sich jedoch eine gestrichelte Linie auf der rechten Seite, so wäre ein Wechsel auf die rechte Fahrspur möglich und sehr wahrschein— lieh auch sinnvoll. Es könnte die Meldung "auf die rechte
Fahrspur wechseln" erfolgen und erst dann die Meldung "rechts abbiegen" . Sollte nach einem Wechsel der Fahrspur in die richtige Richtung abermals eine gestrichelte Linie auf der rechten Seite erscheinen, so könnte die Aufforderung zum Fahrspurwechsel wiederholt werden.
In einer weiteren Ausbaustufe des Systems erkennt die Kamera Abbiegpfeile auf der eigenen Fahrbahn und weist den Fahrer auf einen Fahrspurwechsel hin, wenn der Abbiegepfeil (z.B. gerader Pfeil) nicht zu dem in kürze bevorstehenden Abbiegemanöver ("rechts abbiegen") passt. In einer weiteren Ausbaustufe des Systems kann zusätzlich berücksichtigt werden, welcher Abbiegpfeil auf der eigenen und den Nachbarfahrspuren vorliegt .
Die Verbesserung des Zeitpunktes von Fahranweisungen ist charakterisiert durch:
- eine Erkennung des Wechsels des Typs der Fahrspurmarkierung (z.B. von durchgezogener auf gestrichelte Linie);
- eine Erkennung des Wechsels des Typs der Fahrspurmarkie- rung insbesondere in einer Entfernung von ca. 25 bis 50m vor dem Fahrzeug;
- eine Erkennung von Abbiegpfeilen;
- eine Erkennung von Haltelinien auf der Fahrbahn;
- eine Erkennung von Verkehrsschildern (z.B. Stoppschild, Vorfahrt beachten, Vorfahrtsstraße, ... ) ;
- eine Erkennung von Zebrastreifen;
- eine Erkennung von Ampeln; und/oder
- eine Erkennung von Querverkehr.
In Abgrenzung zum eingangs zitierten Stand der Technik, insbesondere zur US 6,577,334 Bl, werden Autobahnaus ahrten nicht durch eine Verbreiterung der Spurmarkierung oder der Spur selbst erkannt, sondern vorteilhaft einfach anhand des Wechsels von durchgezogen auf gestrichelt. Eine weitergebil- dete Version des Systems erkennt Abfahrten nicht explizit, sondern die Fahranweisung lässt sich beispielsweise einfach deshalb generiert, weil der Typ der Spurmarkierung zu einem bestimmten Zeitpunkt gestrichelt ist (solange der Typ durchgezogen ist, wird die Anweisung unterdrückt) . Wird auf einer Autobahn ein Wechsel der rechten Spurmarkierung von durchgezogener Linie auf gestrichelte Linie erkannt, so kann an dieser Stelle der Hinweis "jetzt rechts abbiegen" erfolgen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Systems wird dieser Wechsel ca. 25 bis 50m vor dem Fahrzeug erkannt und die Fahranweisung noch frühzeitiger generiert. Zur Präzisierung des Anweisungs Zeitpunktes können alle Markierungen herangezogen werden, die einen Hinweis auf einen Kreuzungsbereich geben. Dies sind Abbiegepfeile, Haltelinien, ' VerkehrsSchilder, Zebrastreifen und Ampeln. Insbesondere kann ein Abgleich mit der Information aus den Kartendaten vorgenommen werden. So ist z.B. die Position von Zebrastreifen in Kartendaten verfügbar.
Ein weiterer Hinweis auf einen Kreuzungsbereich ist die De— tektion von Querverkehr.
Die vorliegende Erfindung minimiert in vorteilhafter Weise die Ausgabe unnötiger und/oder irreführender Fahranweisungen eines Navigationssystems an den Fahrer eines Kraftfahrzeuges . Die aktuelle Position des Fahrzeugs in den Kartendaten eines herkömmlichen NavigationsSystems kann mittels GPS (Abschattungen) und Odometrie oft nur auf 50m genau bestimmt werden. Durch die kamerabasierte Erkennung charakteristischer und in den Kartendaten verzeichneter Merkmale wie Abbiegungen, Zeb- rastreifen, Stopplinien, Verkehrsschilder, etc. kann erstmals ein Abgleich der Fahrzeugposition in den Kartendaten vorgenommen werden und damit der Zeitpunkt der Fahranweisungen wesentlich präzisiert werden. Die vorliegende Erfindung verringert somit in vorteilhafter Weise das Unfallrisiko im Stra— ßenverkehr.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Präzisierung der Fahranweisungen eines Navigationssystems', insb. für Kraftfahrzeuge, bei dem Da- ten der Fahrumgebung, insb. im Frontbereich, des Kraftfahrzeuges in das Navigationssystem eingespeist werden, welche mittels eines Kamerasystems gewonnen wurden, wobei die präzisierten Fahranweisungen im Wesentlichen auf den von dem Kamerasystem erkannten Typ (durchgezogene Linie, gestrichelte Linie, Wechsel von durchgezogener Linie auf gestrichelte und umgekehrt) der Markierung einer Fahrspur basieren.
2. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1, zur Präzisie- rung der Fahranweisungen eines Navigationssystems, insb. für Kraftfahrzeuge, bei dem Daten der Fahrumgebung, insb. im Frontbereich, des Kraftfahrzeuges in das Navigationssystem eingespeist werden, welche mittels eines Kamerasystems gewonnen wurden, wobei die präzisierten Fahranweisungen im Wesentlichen auf von dem Kamerasystem erkannten Abbiegepfeilen, Haltelinien, Zebrastreifen, etc. der eigenen und/oder auf einer benachbarten Fahrspur basieren.
3. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, zur Präzisierung der Fahranweisungen eines NavigationsSystems, insb. für Kraftfahrzeuge, bei dem Daten der Fahrumgebung, insb. im Frontbereich, des Kraftfahrzeuges in das Navigationssystem eingespeist werden, welche mittels ei- nes Kamerasystems gewonnen wurden, wobei die präzisierten Fahranweisungen im Wesentlichen auf von dem Kamerasystem erkannten Verkehrs schilder, Ampeln, Gegen- und Querverkehr etc. basieren.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem Fahranweisungen erzeugt werden, welche sich auf den ak- tuell befahrenen Spurtyp (geradeaus, Rechtsabbieger, Linksabbieger, etc.) beziehen.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem Fahranweisungen erzeugt werden, welche sich relativ auf die aktuell befahrene Spurnummer beziehen (z.B. versuchen Sie, zwei Spuren nach links zu wechseln) .
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem unnötige Fahranweisungen unterdrückt werden (z.B., wenn das Fahrzeug sich bereits auf einer richtigen Spur befindet) .
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem Fahranweisungen unterdrückt werden, wenn die Art der Fahrbahnmarkierung das Manöver nicht erlaubt (z.B. kein "Wenn möglich bitte wenden" bei durchgezogener Mittellinie) .
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem Fahranweisungen oder Erinnerungen an eine vorhergehende Fahranweisung ausgegeben werden, sobald eine Änderung der Fahrbahnmarkierung ein Fahrmanöver erlaubt (z.B. "Der Mittelstreifen lässt jetzt ein Wenden zu") .
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem Fahranweisungen ausgegeben werden, sobald der Wechsel der Art der Fahrbahnmarkierung ein vorgesehenes Manöver erlaubt oder erfordert (z.B. "Jetzt nach rechts auf die Abbiegespur wechseln", nachdem rechts der Beginn einer Abbiegespur anhand des Beginns einer unterbrochenen Linie erkannt wird) .
10. Navigationssystem zur Durchführung der Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend - ein Kamerasystem, welches die Fahrumgebung, insb. im Frontbereich, des Kraftfahrzeuges erfasst; - eine Auswerteeinheit für die von der Überwachungseinheit erfassten Bilddaten; - eine Recheneinheit, in welcher Fahranweisungen generiert werden auf Basis - aufbereiteter Kartendaten, einer Positionsbestimmung des Kraftfahrzeuges z.B. mittels GPS, Odometrie und/oder dergleichen, und den Auswerteergebnissen der von dem Kamerasys— tem erfassten Bilddaten.
11. Navigationssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit Teil der Recheneinheit ist .
12. Navigationssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten von dem Kamerasystem über eine LVDS-Verbindung an die Auswerteeinheit übertragen werden.
13. Navigationssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit im Kamerasystem vorgesehen ist, welche die erfassten Bilddaten teilweise oder vollständig auswerte .
14. Navigationssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass teilweise oder vollständig ausgewertete Bilddaten mittels einer CAN-, RS232-, MOST-, LIN- oder anderen geeigneten Verbindung an die Recheneinheit übertra— gen werden.
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