WO2024126640A1 - Verfahren zum bereitstellen eines anzeigbaren pfads - Google Patents

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WO2024126640A1
WO2024126640A1 PCT/EP2023/085737 EP2023085737W WO2024126640A1 WO 2024126640 A1 WO2024126640 A1 WO 2024126640A1 EP 2023085737 W EP2023085737 W EP 2023085737W WO 2024126640 A1 WO2024126640 A1 WO 2024126640A1
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WO
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vehicle
path
trajectory
determined
actual
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/085737
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian Fuchs
Dimitrios TZEMPETZIS
Fabian Nuber
Lasse SCHNEPEL
Cedric Langer
Sharad Shivajirao Bhadgaonkar
Original Assignee
Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh filed Critical Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
Publication of WO2024126640A1 publication Critical patent/WO2024126640A1/de

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • 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
    • G01C21/3626—Details of the output of route guidance instructions
    • G01C21/365—Guidance using head up displays or projectors, e.g. virtual vehicles or arrows projected on the windscreen or on the road itself
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01C21/3626—Details of the output of route guidance instructions
    • G01C21/3647—Guidance involving output of stored or live camera images or video streams

Definitions

  • the present invention relates to a method for providing a displayable path for a vehicle.
  • the present invention also relates to a computer program product, a control device and a vehicle.
  • DE 10 2017 115 991 A1 discloses a conventional method for navigating a vehicle in a garage, a parking garage or the like.
  • the method comprises a training phase during which the vehicle is manually maneuvered by a driver along a trajectory, the trajectory is stored and object features that describe objects in an area surrounding the motor vehicle are stored using at least one image from a camera.
  • the motor vehicle is maneuvered at least semi-autonomously along the recorded trajectory using the stored trajectory and the stored object features.
  • the assignment of recognized object features to stored object features can be carried out using one of the visual methods of simultaneous localization and mapping (VSLAM), "structure from motion" and/or bundle balancing.
  • VSLAM simultaneous localization and mapping
  • DE 10 2013 215 960 A1 discloses a method for determining position information of a vehicle, comprising: the step of detecting movement information of the vehicle, the step of determining a movement path of the vehicle on the basis of the movement information, and the step of automatically determining floor information of a parking level or parking ramp in a parking garage on which the vehicle is located on the basis of the movement path.
  • US 9 026 263 B2 discloses a navigation method for correctly displaying a position of a vehicle in a map display.
  • An inertial navigation system estimates a position in all six degrees of freedom.
  • the position estimate is coordinated with path data, intersection data and polygon data from a map database.
  • the data is used for a display so that a user can see the relationship between the vehicle contour, an arrangement of the navigation system in the vehicle and objects surrounding the vehicle.
  • WO 77/74976 A1 discloses a method and a device for visualizing a driving path, wherein a driving path of a vehicle that is to be expected with an unchanged steering angle is shown in a display in which at least a part of the rear driving area of a vehicle is shown. A driver is informed of the expected driving path so that he can adapt the steering angle to an obstacle that can be seen in the rear driving area.
  • US 2012/0 173 069 A1 discloses a method for navigating a vehicle using a graphic projection display.
  • the method includes monitoring a navigation status graphic representing a navigation intent displayed on the graphic projection display, monitoring a user input associated with a region of the graphic projection display, initiating a user-defined navigation instruction based on the monitored navigation status graphic and the monitored user input, and operating the vehicle in accordance with the user-defined navigation instruction.
  • one object of the present invention is to provide a method, a computer program product, a control device and/or a vehicle which determines a path according to a view of a roadway by a driver of a vehicle.
  • a method for generating a displayable path for a vehicle which has the following steps: providing a trajectory which contains a plurality of data sets, each of which indicates a position in at least three dimensions; detecting an actual position of the vehicle, in particular in at least three dimensions; determining a three-dimensional path from the actual position along the trajectory; and outputting the path to a display, in particular a display of the vehicle.
  • a "trajectory” is a preferably structured set of data sets. Each data set indicates a position in at least three dimensions. The position can be specified, for example, in the three spatial directions. In addition, the roll and/or pitch and/or yaw angle of the vehicle can be specified for each of the positions.
  • the trajectory is preferably suitable for using the data sets to display a course of a route, such as a roadway. The trajectory is usually selected by a user, an automated route finding method and/or the like before it is made available to the method. Such a data set can be referred to in technical terms as a "keyframe” or "localization keyframe".
  • a "path” can be defined as a part of the trajectory that the vehicle is to travel next.
  • the path can be additionally or alternatively defined as a part of the trajectory that the vehicle has not yet traveled.
  • the path can be additionally or alternatively defined as a part of the trajectory that follows the vehicle from the current position in the direction of travel of the vehicle.
  • the "part of the trajectory” can be the entire trajectory if the vehicle is at a beginning or starting point of the trajectory. There are cases in which several of the definitions correspond to one another.
  • the three "dimensions” are preferably understood to mean three at least approximately linearly independent directions, such as a vehicle transverse direction, a vehicle longitudinal direction and a vehicle vertical direction and/or a longitude, a latitude and a height and/or a first horizontal direction, a second horizontal direction perpendicular to the first horizontal direction and a vertical direction.
  • a "position” is preferably understood to be a location defined in at least three dimensions.
  • the method described above ensures that a) a bend in the roadway, for example at the beginning or end of a ramp, and/or b) an uphill or downhill roadway, for example a ramp or a mountain road, does not lead to a significant deviation between the displayed path and the roadway. This ultimately improves driving comfort and acceptance of a navigation system.
  • the trajectory is a trained trajectory. “Training the trajectory” means manually driving the trajectory with the vehicle and saving the trajectory.
  • the path is output during and/or shortly before an automatic re-tracing of the trained trajectory.
  • "Automatic re-tracing" of the trajectory is also referred to as a replay of the trajectory.
  • an automatic re-tracing of the trajectory is implemented on the basis of the trained trajectory.
  • the vehicle takes over the lateral guidance and in particular the longitudinal guidance of the vehicle.
  • the trajectory is trained and/or automatically tracked using at least one optical sensor.
  • the VSLAM method is used.
  • the optical sensor is, for example, a camera or a lidar.
  • training is carried out with the help of the camera, whereby a map with features is provided, in particular from a sequence of images.
  • a comparison is made with the features based on the images taken during the tracking, and a position of the vehicle relative to the trained trajectory is determined. This makes it possible to guide the vehicle along the trained trajectory.
  • the trajectory is followed backwards, in particular with the help of a reversing assistant.
  • the tracking takes place in the same direction as when training the trajectory.
  • the trajectory can be trained and/or automatically followed using at least one radar sensor and/or ultrasonic sensors.
  • a point cloud is created from the received reflections. This point cloud can be compared with the currently recorded point cloud when following the trajectory in order to automatically guide the vehicle along the trained trajectory.
  • the output path includes at least one change in direction around a vehicle transverse axis.
  • this can mean that the path includes a bend upwards or downwards.
  • the method may optionally comprise: determining an actual orientation of the vehicle about a vehicle vertical axis and about a vehicle transverse axis, wherein the three-dimensional path is determined such that a beginning of the path is parallel to the actual orientation.
  • an “alignment” is preferably understood to mean a vector which is defined by at least one angle around a vehicle's vertical axis and by an angle around a vehicle's transverse axis.
  • the alignment is preferably also defined by an angle around a vehicle's longitudinal axis. If the angle around the vehicle's longitudinal axis is not recorded, it can be assumed, for example, that the vehicle is aligned horizontally around the vehicle's longitudinal axis.
  • Detecting the actual position preferably includes: (a) detecting at least one signal from a positioning system, in particular a satellite-based positioning system, and/or detecting an inclination signal indicating the inclination of the vehicle, and (b) determining the actual position in a height dimension based on the detected signal. Because this option provides for determining height information based on sensors, the actual position is determined very precisely as a result.
  • a network of radio wave transmitters such as several WLAN routers, and/or a corresponding receiver can also be considered as a positioning system.
  • the receiver is set up, for example, to distinguish between the several radio wave transmitters and to determine its position relative to the radio wave transmitters.
  • the movement of the vehicle can be recorded and the inclination of the road can be calculated from the inclination and movement of the vehicle.
  • load change influences and/or driving surface influences and/or loading influences can be corrected. This further improves the accuracy of the actual position.
  • detecting the actual position may include detecting a tilt signal indicative of the tilt of the vehicle, wherein the actual orientation of the vehicle about the vehicle's transverse axis is determined based on the detected tilt. In this way, the actual tilt of the vehicle and/or the roadway may be used to improve the output path.
  • individual and/or all steps of the method are repeated continuously. This preferably includes that the method can be started and/or stopped. Additionally or alternatively, it can be provided that individual and/or all steps of the method are carried out repeatedly several times, in particular at predetermined times, with predetermined time intervals, in a loop and/or event-controlled. In particular, an approach and/or agreement of the actual position with a position specified by a data set of the trajectory and/or an approach to a point and/or part of the trajectory with an inclination that exceeds a preset threshold value are considered as events. This option represents preferred advantageous embodiments of the method for adapting the path during a journey of the vehicle.
  • the determination of the three-dimensional path preferably includes and/or is an updating of the three-dimensional path.
  • the proposed method can be provided to execute the proposed method multiple times.
  • the proposed method is implemented as a software method of a software library, it can be provided to call this software method multiple times.
  • the method can include capturing an image that shows an area in front of the vehicle in the direction of travel.
  • the method preferably includes creating a superimposed image by superimposing a representation of the path over the captured image, wherein outputting the path includes and/or is outputting the superimposed image.
  • This option enables, for example, easy recognition of the intended trajectory in confusing areas such as intersections.
  • the direction of travel can change along a trajectory, for example to park and/or turn a vehicle.
  • the method can be designed in such a way that the detection of the actual orientation of the vehicle around the vehicle's vertical axis includes and/or is an evaluation of a sensor signal, an evaluation of a last traveled route and/or an evaluation of the trajectory at the actual position.
  • the detection of the actual orientation of the vehicle around the vehicle's vertical axis includes and/or is an evaluation of a sensor signal, an evaluation of a last traveled route and/or an evaluation of the trajectory at the actual position.
  • the path is determined up to a preset maximum length. This can reduce the confusing representation of, for example, a meandering road. This allows a vehicle driver to very quickly recognize the path to be taken, even in complex environments.
  • the path is determined up to a maximum preset maximum angular deviation from the actual orientation of the vehicle around the vehicle's vertical axis.
  • the maximum angular deviation is determined, for example, based on a field of view of the driver, a camera or the like, preferably plus a safety reserve of, for example, up to 45°, preferably up to 20° and more preferably up to 10°.
  • the path is determined up to a preset maximum deviation from the actual position of the vehicle in the height dimension. A maximum vertical deviation of the path from the current position can therefore be set. This option makes it possible, for example, in multi-level parking garages to avoid a confusing representation of the path on a ceiling and/or under a floor or the roadway. This enables the driver to quickly and clearly identify the path to be taken.
  • the method can optionally be designed so that the actual orientation of the vehicle is determined according to an orientation of a camera which is arranged and/or intended for recording in a direction of travel of the vehicle. In this way, for example, the path can be superimposed particularly precisely on an image recorded by the camera.
  • the method can optionally be designed so that the actual orientation of the vehicle is determined by a field of view display in accordance with an orientation of a driver's field of view.
  • the orientation of the driver's field of view can be a standard value or preferably recorded at least once per trip using a sensor. In this way, for example, the path can be shown particularly precisely in a field of view display, known in technical terms as a head-up display.
  • the method may further comprise: estimating the accuracy of the determined actual position and/or the accuracy of the determined path.
  • the estimation may be based, for example, on the type and amount of data used. The longer the height is determined based on the slope information alone, the less accurate the height of the actual position becomes. This option allows this inaccuracy to be quantified by the estimate.
  • the method may also output the estimated accuracy of the path in the outputting step. For example, the estimated accuracy may be output as a color value, transparency value and/or line thickness, so that the path can be displayed more transparently, differently colored, thicker and/or thinner the lower the estimated accuracy. Fading or "blurring out" can thus inform the user of the estimated accuracy in an easily identifiable manner.
  • a computer program product which has instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the described method.
  • a computer program product such as a computer program means
  • a control device for a vehicle is further proposed, which is designed to carry out the method described.
  • the vehicle has a field of view display, in particular a field of view projection display, which is connected to the control device for displaying the path.
  • a field of view display is a display which shows information, such as the path, in the field of view of a user, in particular the driver of a vehicle.
  • Fig. 1 shows schematically a front view of a vehicle configured to carry out a method for providing a displayable path according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 2 shows schematically the vehicle of Fig. 1 in a side view on an upwardly inclined roadway
  • Fig. 3 schematically shows a flow chart of the method for providing the displayable path according to the first embodiment of the invention
  • Fig. 4 shows schematically in a side view the vehicle according to the first embodiment and a course of a trajectory in a global coordinate system
  • Fig. 5 shows schematically in a side view the vehicle according to the first embodiment and a course of a trajectory in a local coordinate system
  • Fig. 6 shows schematically in a side view the vehicle according to the first embodiment and a course of a trajectory in a global coordinate system.
  • Fig. 1 shows a vehicle 100.
  • the vehicle 100 is, for example, a passenger car or a truck.
  • the vehicle can be, for example, any land vehicle, in particular a road vehicle, in particular a powered road vehicle.
  • the vehicle 100 has a camera 102, a receiver 104, a control device 106, a field of view display 108 and a screen 108.
  • the camera 102 is arranged, for example, in a front of the vehicle 100.
  • the camera 102 is arranged, set up and/or connected, for example, to capture a roadway 110 in the direction of travel in front of the vehicle 100 and to provide a camera image of this roadway 110 or of a part of the roadway 110 located directly in front of the vehicle 100 to the control device 106.
  • the term "directly in front of the vehicle” is preferably measured by a speed of the vehicle 100, so that a camera
  • the image of a camera arranged to facilitate parking can have a different angle of view than a camera arranged to find your way and/or keep in lane in traffic and/or a parking garage.
  • the angle of view of the part of the road "immediately in front of the vehicle” can also be designed to be adaptable to the driving situation.
  • the receiver 104 is arranged, configured and/or connected to receive at least one signal, for example from a satellite-based positioning system such as GPS, GLONASS and/or GALILEO.
  • a satellite-based positioning system such as GPS, GLONASS and/or GALILEO.
  • the control device 106 is set up to carry out at least the method described later for providing a displayable path.
  • the control device 106 can represent a distributed control device network. It is also possible for some of the method steps described later to be carried out on a remote server and transmitted to the vehicle 100 via a network (not shown).
  • the control device 106 preferably contains an integrated inclination sensor that detects an inclination 112 of the vehicle 100 about a vehicle transverse axis.
  • the inclination sensor can also be implemented as a separate part and/or as an evaluation function related to other sensors.
  • an inclination 112 of a chassis 116 of the vehicle 100 does not correspond to an inclination 114 of the roadway 110.
  • a load distribution, a longitudinal acceleration and/or a compression and/or rebound can cause an angular deviation between the inclinations 112, 114.
  • the control device 106 is configured to determine the inclination 114 of the roadway by the control device 106 detecting a movement of a chassis 116 of the vehicle 100 and computationally compensating a portion of the movement of the chassis 116 in a signal indicating the inclination 112 of the chassis 116.
  • the control device 106 is preferably designed to determine height information of the vehicle using the inclination information.
  • the height information can be part of a position of the vehicle in an absolute reference system, such as "height in meters above sea level”.
  • the height information can be part of a position of the vehicle in a local coordinate system, such as "height meters relative to a starting point of the trajectory” or “height meters relative to a starting point of the journey”.
  • control device 106 may additionally use at least one further piece of information and combine it with the inclination 112, 114, such as a distance traveled, a speed, a wheel speed, a steering angle and/or a course of one of the aforementioned variables and/or the inclination 112, 114.
  • the control device 106 is configured, for example, to couple the altitude information, i.e. to calculate the altitude information by logging and tracking.
  • control device 106 is configured, for example, to correlate the altitude information, i.e. to estimate the altitude information by assigning characteristic driving maneuvers to known routes or points based on a stored map and/or the trajectory.
  • a method 120 for providing a displayable path according to the first embodiment of the invention is described below with reference to FIG. 3.
  • the method 120 is first started.
  • the control device 106 is configured to start the method 120 if a start condition exists.
  • a preferred start condition is that the vehicle speed is at most a threshold value, such as 30 km/h.
  • Another start condition is that the vehicle is in a parking garage and/or outside a public road.
  • a trajectory 122 is provided.
  • the provided trajectory 122 is preferably a trained trajectory.
  • a system of the vehicle such as an assistance system, is set up to record and save a manually driven trajectory in a training mode.
  • various sensor signals are recorded that characterize a driving state of the vehicle as clearly as possible, such as a speed, a position, a steering angle and the like.
  • sensor signals from environmental sensors of the vehicle are preferably recorded, which, for example, enable an image of the surroundings of the vehicle, in particular a position of obstacles in the surroundings. For example, by playing back the driving state of the vehicle synchronously, i.e. repeating it, the trained trajectory can be followed. To follow the specified trajectory, it is desirable to take current environmental sensor data into account.
  • the assistance system therefore receives a sensor signal indicative of the surroundings.
  • the assistance system can receive this, for example, directly from one or more of the vehicle's environmental sensors and combine several sensor signals from different environmental sensors, or the assistance system can receive the sensor signal in a preprocessed state, for example in the form of a digital environmental map in which detected obstacles are drawn in the environment.
  • the trajectory 122 can be an avoidance trajectory calculated by the vehicle along a trained trajectory.
  • the trajectory 122 can be a trajectory calculated by the vehicle in order to arrive at the trained trajectory.
  • the trajectory 122 can be a trajectory transmitted from a server to the vehicle 100.
  • the trajectory 122 contains several data sets 124. Each data set 124 specifies a position in three dimensions which the vehicle 100 will occupy when traveling along the trajectory. 122 one after the other.
  • the data records 124 are preferably discrete, so that they indicate positions that are discretely spaced from one another.
  • the trajectory 122 is loaded once from a non-volatile memory or from a server into a working memory of the control device 106. If the method 120 is carried out repeatedly or continuously, this step can then be abbreviated, such as skipped, with reference to the trajectory 122 already provided.
  • an actual position of the vehicle 100 is recorded in three dimensions.
  • an actual orientation of the vehicle 100 is determined, namely at least an actual orientation of the vehicle about a vehicle vertical axis and about a vehicle transverse axis.
  • a respective signal from several satellites is received by means of the receiver 104, and the actual position in three dimensions is determined from a transit time difference.
  • a height of the actual position is determined using one of the inclinations 112, 114 - preferably the inclination 114 of the roadway 110.
  • the actual position in a plane is determined.
  • the actual orientation of the vehicle 100 about the vehicle's vertical axis is determined based on the detected inclination 112, 114, for example with the aid of the trajectory 122.
  • the actual alignment is additionally determined around a vehicle longitudinal axis.
  • Steps S2 and S3 can be combined in whole or in part into a single step.
  • Steps S2 and S3 can be carried out in whole or in part in parallel.
  • the actual order of steps S2 and S3 can deviate from the numbering of the steps.
  • an image of the roadway 110 is captured by the camera 102.
  • the captured or recorded image reproduces a part of the roadway 110 lying in front of the vehicle 100.
  • a three-dimensional path 126 is determined, for example by calculating the path 126 by the control device 106 on the basis of the trajectory 122.
  • the path 126 is determined such that the path 126 begins at the actual position and that the path 126 leads along the trajectory 122.
  • a start of the path 126 is parallel to the actual orientation. The start of the path 126 is a part of the path 126 that begins at the actual position.
  • a next step S6 the path 126 is superimposed on the image which is recorded by the camera 102 in step S4. In this way, a superimposed image is created in this step S6.
  • the superimposed image containing the path 126 is created in step S6, the superimposed image is specifically output in step S7.
  • the display to which the superimposed image including the path 126 is output is, for example, the screen 118 in and/or on a dashboard of the vehicle 100.
  • the visual field display 108 is used to display the path 126 instead of the screen 118 in and/or on the dashboard. For this reason, capturing the image in step S4 and creating the superimposed image in step S6 can be dispensed with.
  • step S7 for example, only the path 126 is output to the visual field display 108 in order to be displayed by the visual field display 108 in the driver's field of vision.
  • a field of view of the display such as a field of view of the camera 102 or a field of view of a driver through a field of view display 108, is recorded.
  • the path 126 determined in step S5 is adapted to the field of view of the display.
  • the path 126 is adapted to the field of view of the camera 102 on the roadway 110, so that in the superimposed image the path 126 deviates particularly little from the depicted roadway 110.
  • the path 126 is adapted to the field of view of a driver through the field of view display 108 on the roadway 110, so that the path 126 displayed in the field of view deviates particularly little from the roadway 110.
  • the trajectory 122 provided in step S1 and/or the path 126 determined in step S5 can be in a global coordinate system or in a local coordinate system.
  • Fig. 4 shows the vehicle 100 on a horizontal roadway 110 in a global coordinate system, wherein the roadway 110 is bent upwards in front of the vehicle 100.
  • Fig. 5 shows the vehicle 100 on a downwardly inclined roadway 110 in a local coordinate system, wherein the roadway 110 is bent horizontally in front of the vehicle.
  • Fig. 6 shows the vehicle 100 on a horizontal roadway 110 in a global coordinate system, wherein the roadway 110 is bent horizontally in front of the vehicle.
  • the proposed method is therefore suitable for using both a global coordinate system and a local coordinate system.
  • the method 120 is designed to determine the path 126 in step S5 at most up to a first termination condition.
  • a maximum length of the path 126 from the vehicle 100 can be preset as a termination condition in order to make a display of the path 126 clear and quickly comprehensible for a user.
  • the maximum length can be up to 50 meters, preferably up to 30 meters, even more preferably up to 10 meters.
  • the maximum length can be specified by a formula depending on the speed of the vehicle 100.
  • a maximum lateral angular deviation of the path 126 from a viewing axis of the display and/or from a field of vision of the driver can be preset as a termination condition.
  • a "disappearance and reappearance" of the path 126 within the display can be avoided in order to make a display of the path 126 clear and quickly comprehensible for a user.
  • a maximum vertical angle deviation of the path 126 from a viewing axis of the display and/or from the vehicle's longitudinal axis can be preset as a termination condition. In this way, for example, in a parking garage, displaying the path "on a ceiling" can be avoided in order to make the display of the path 126 clear and quickly comprehensible for a user.
  • a maximum vertical deviation of the path 126 from the height of the actual position can be preset as a termination condition.
  • displaying the path "on a ceiling” can thus be avoided in order to make the display of the path 126 clear and quickly comprehensible for a user.
  • the path 126 can be determined up to an end of the trajectory 122. If the method is carried out continuously, the steps can be carried out individually, partially and/or all in succession and/or in parallel to one another. If the method is carried out repeatedly, the method can be carried out again or preferably with step S2.
  • the description of the embodiment contains optional features and/or advantageous developments.
  • it is possible to generate and provide a path whose display corresponds to a roadway or a representation of the roadway. This allows a driver to easily and reliably determine the path to be driven. This increases acceptance by a consumer and ultimately also improves safety.

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Abstract

Offenbart wird ein Verfahren (120) zum Bereitstellen eines Pfads (126) für ein Fahrzeug (100), aufweisend die Schritte: Bereitstellen (S1) einer Trajektorie (122), welche mehrere Datensätze (124) enthält, die jeweils eine Position in drei Dimensionen angeben; Erfassen (S2) einer Ist-Position des Fahrzeugs (100), insbesondere in drei Dimensionen; Bestimmen (S5) eines dreidimensionalen Pfads (126) von der Ist-Position entlang der Trajektorie (122); und Ausgeben (S7) des Pfads an eine Anzeige (108, 118).

Description

VERFAHREN ZUM BEREITSTELLEN EINES ANZEIGBAREN PFADS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines anzeigbaren Pfads für ein Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogrammprodukt, eine Steuereinrichtung und ein Fahrzeug.
Die DE 10 2017 115 991 A1 offenbart ein herkömmliches Verfahren zum Navigieren eines Fahrzeugs in einer Garage, einem Parkhaus oder dergleichen. Das Verfahren umfasst eine Trainingsphase, während der das Fahrzeug von einem Fahrer manuell entlang einer Trajek- torie manövriert wird, die Trajektorie gespeichert wird und anhand zumindest eines Bilds von einer Kamera Objektmerkmale, welche Objekte in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs beschreiben, gespeichert werden. In einem Betrieb wird das Kraftfahrzeug anhand der gespeicherten Trajektorie und der gespeicherten Objektmerkmale zumindest semi-autonom entlang der aufgezeichneten Trajektorie manövriert. Dabei kann die Zuordnung erkannter Objektmerkmale zu gespeicherten Objektmerkmalen mittels eines der visuellen Verfahren der simultanen Lokalisierung und Kartenerstellung (VSLAM), "Structure from Motion" und/oder Bündelausgleich durchgeführt werden.
Die DE 10 2013 215 960 A1 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen einer Positionsinformation eines Fahrzeugs, umfassend: den Schritt Erfassen einer Bewegungsinformation des Fahrzeugs, den Schritt Bestimmen einer Bewegungsbahn des Fahrzeugs auf der Grundlage der Bewegungsinformation, und den Schritt automatisches Bestimmen einer Stockwerksinformation einer Parkebene oder Parkrampe in einem Parkhaus, auf welcher sich das Fahrzeug befindet, auf der Grundlage der Bewegungsbahn.
Die US 9 026 263 B2 offenbart ein Navigationsverfahren zur korrekten Darstellung einer Lage eines Fahrzeugs in einer Kartendarstellung. Ein Inertialnavigationssystem schätzt eine Position in allen sechs Freiheitsgraden. Die Positionsschätzung wird mit Wegdaten, Kreuzungsdaten und Polygondaten aus einer Kartendatenbank abgestimmt. Die Daten werden für eine Anzeige verwendet, sodass ein Verwender die Beziehung zwischen der Fahrzeug- kontur, einer Anordnung des Navigationssystems in dem Fahrzeug und das Fahrzeug umgebenden Objekten erfassen kann.
Die WO 77 / 74976 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrwegvisualisierung, wobei ein bei einem unveränderten Lenkwinkel zu erwartender Fahrweg eines Fahrzeugs in einer Anzeige dargestellt wird, in der zumindest ein Teil das rückwärtigen Fahrraums eines Fahrzeugs dargestellt wird. Ein Fahrer wird über den zu erwartenden Fahrweg informiert, so dass er den eingeschlagenen Lenkwinkel an ein Hindernis anpassen kann, das in dem rückwärtigen Fahrraum zu erkennen ist.
Schließlich offenbart die US 2012 / 0 173 069 A1 ein Verfahren zum Navigieren eines Fahrzeugs, welches eine Grafikprojektionsanzeige nutzt. Das Verfahren enthält: Überwachen einer Navigationsstatusgrafik, welche eine Navigationsabsicht repräsentiert, welche auf der Grafikprojektionsanzeige angezeigt wird, Überwachen einer Benutzereingabe, die einem Bereich der Grafikprojektionsanzeige zugeordnet ist, Initiieren einer Benutzer-definierten Navigationsanweisung auf Basis der überwachten Navigationsstatusgrafik und der überwachten Benutzereingabe, und Betreiben des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit der Benutzer-definierten Navigationsanweisung.
Bei bekannten Verfahren und Technologien zum Erzeugen einer Pfadanzeige beispielsweise eines Navigationssystems kommt es häufig vor, dass ein in einer horizontalen Ebene berechneter Pfad von einer geneigten Fahrbahn oder von einer steiler oder flacher werdenden Fahrbahn deutlich sichtbar abweicht. In der Folge kann es sein, dass ein Verwender, dem diese Abweichung auffällt, dem berechneten Pfad weniger vertraut. Dies kann letztlich zu einer unerwünschten Abnahme einer Akzeptanz des Fahrzeugs und/oder eines Fahrassistenzsystems führen.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, eine Steuereinrichtung und/oder ein Fahrzeug vorzuse- hen, welches einen Pfad entsprechend einer Ansicht einer Fahrbahn durch einen Fahrer eines Fahrzeugs bestimmt.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Erzeugen eines anzeigbaren Pfads für ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen einer Trajektorie, welche mehrere Datensätze enthält, die jeweils eine Position in zumindest drei Dimensionen angeben; Erfassen einer Ist-Position des Fahrzeugs, insbesondere in zumindest drei Dimensionen; Bestimmen eines dreidimensionalen Pfads von der Ist-Position entlang der Trajektorie; und Ausgeben des Pfads an eine Anzeige, insbesondere einer Anzeige des Fahrzeugs.
Eine "Trajektorie" ist eine vorzugsweise strukturierte Menge an Datensätzen. Jeder Datensatz gibt eine Position in zumindest drei Dimensionen an. Die Position kann beispielsweise in den drei Raumrichtungen angegeben sein. Zusätzlich können der Roll- und/oder Nick- und/oder Gierwinkel des Fahrzeugs für jede der Positionen angegeben sein. Die Trajektorie ist vorzugsweise dazu geeignet, mittels der Datensätze einen Verlauf eines Fahrwegs, wie einer Fahrbahn, anzuzeigen. Üblicherweise wird die Trajektorie von einem Verwender, einem automatisierten Verfahren zum Routenfinden und/oder dergleichen ausgewählt, bevor sie dem Verfahren bereitgestellt wird. Ein solcher Datensatz kann fachsprachlich als "Keyframe" oder "Lokalisierungs-Keyframe" bezeichnet sein.
Ein "Pfad" kann definiert sein als ein Teil der Trajektorie, welcher durch das Fahrzeug als nächstes zu befahren ist. Der Pfad kann zusätzlich oder alternativ definiert sein als ein durch das Fahrzeug noch nicht befahrener Teil der Trajektorie. Der Pfad kann zusätzlich oder alternativ definiert sein als ein von der Ist-Position in Fahrtrichtung des Fahrzeugs an das Fahrzeug anschließender Teil der Trajektorie. In allen diesen Fällen kann der "Teil der Trajektorie" die ganze Trajektorie sein, falls das Fahrzeug sich an einem Anfang oder Startpunkt der Trajektorie befindet. Es gibt Fälle, in denen mehrere der Definitionen einander entsprechen. Unter den drei "Dimensionen" werden vorzugsweise drei zumindest näherungsweise linear unabhängige Richtungen verstanden, wie beispielsweise eine Fahrzeugquerrichtung, eine Fahrzeuglängsrichtung und eine Fahrzeughochrichtung und/oder ein Längengrad, ein Breitengrad und eine Höhe und/oder eine erste horizontale Richtung, eine zur ersten horizontalen Richtung senkrechte zweite horizontale Richtung und eine vertikale Richtung.
Unter einer "Position" wird vorzugsweise ein in zumindest drei Dimensionen festgelegter Ort verstanden.
Das vorstehend beschriebene Verfahren ermöglicht, dass a) ein Knick in der Fahrbahn, beispielsweise an einem Anfang oder einem Ende einer Rampe, und/oder b) eine aufwärts oder abwärts führende Fahrbahn, beispielsweise eine Rampe oder eine Bergstraße, nicht zu einer deutlichen Abweichung zwischen dem angezeigten Pfad und der Fahrbahn führen. Somit können letztlich ein Fahrkomfort und eine Akzeptanz eines Navigationssystems verbessert werden.
Es kann optional vorgesehen sein, dass die Trajektorie eine trainierte Trajektorie ist. „Trainieren der Trajektorie“ meint ein manuelles Abfahren der Trajektorie mit Fahrzeug und Speichern der Trajektorie.
Es kann optional vorgesehen sein, dass das Ausgeben des Pfads bei und/oder kurz vor einem automatischen Nachfahren der trainierten Trajektorie erfolgt. „Automatisches Nachfahren“ der Trajektorie wird auch als Replay der Trajektorie bezeichnet. Dabei wird auf Grundlage der trainierten Trajektorie ein automatisches Nachfahren der Trajektorie realisiert. Dabei übernimmt das Fahrzeug die Querführung und insbesondere die Längsführung des Fahrzeugs.
Es kann optional vorgesehen sein, dass die Trajektorie mit Hilfe von zumindest einem optischen Sensor trainiert und/oder automatisch nachgefahren wird. Vorzugsweise wird das VSLAM Verfahren verwendet. Der optische Sensor ist beispielsweise von einer Kamera oder einem Lidar umfasst. Beispielsweise erfolgt das trainieren mit Hilfe der Kamera, wobei insbesondere aus einer Abfolge von Bildern eine Karte mit Merkmalen (Features) bereitgestellt wird. Beim Nachfahren der Trajektorie wird anhand der beim Nachfahren aufgenommen Bilder ein Vergleich mit den Merkmalen durchgeführt und dadurch eine Position des Fahrzeugs relativ zu der trainierten Trajektorie bestimmt. Dadurch ist er möglich das Fahrzeug entlang der trainierten Trajektorie zu führen. Beispielsweise erfolgt das Nachfahren der Trajektorie rückwärts, insbesondere mit Hilfe eines Rückfahrassistenten. Alternativ erfolgt das Nachfahren in dieselbe Richtung wie beim Trainieren der Trajektorie.
Alternativ oder zusätzlich kann die Trajektorie mit Hilfe von zumindest einem Radarsensor und/oder Ultraschallsensoren trainiert und/oder automatisch nachgefahren werden. Dabei wird beim Trainieren der Trajektorie eine Punktewolke aus den empfangenen Reflexionen erstellt. Diese Punktewolke kann beim Nachfahren der Trajektorie mit der aktuell erfassten Punktewolke verglichen werden, um dadurch das Fahrzeug auf der trainierten Trajektorie automatisch zu führen.
Es kann optional vorgesehen sein, dass der ausgegebene Pfad zumindest eine Richtungsänderung um eine Fahrzeugquerachse umfasst. Beispielsweise kann das heißen, dass der Pfad einen Knick nach oben oder nach unten umfasst.
Das Verfahren kann optional umfassen: Bestimmen einer Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs um eine Fahrzeughochachse und um eine Fahrzeugquerachse, wobei der dreidimensionale Pfad derart bestimmt wird, dass ein Anfang des Pfads parallel zu der Ist-Ausrichtung.
Unter einer "Ausrichtung" wird vorzugsweise ein Vektor verstanden, welcher durch zumindest einen Winkel um eine Fahrzeughochachse und durch einen Winkel um eine Fahrzeugquerachse definiert ist. Vorzugsweise wird die Ausrichtung auch durch einen Winkel um eine Fahrzeuglängsachse definiert. Ist der Winkel um die Fahrzeuglängsachse nicht erfasst, kann beispielsweise angenommen werden, dass das Fahrzeug um die Fahrzeuglängsachse horizontal ausgerichtet ist. Das Erfassen der Ist-Position enthält vorzugsweise: (a) ein Erfassen wenigstens eines Signals eines Positionbestimmungssystems, insbesondere eines Satelliten-gestützten Positionbestimmungssystems, und/oder ein Erfassen eines die Neigung des Fahrzeugs anzeigenden Neigungssignals, und (b) ein Bestimmen der Ist-Position in einer Höhen-Dimension anhand des erfassten Signals. Weil diese Option vorsieht, eine Höheninformation Sensor-basiert zu bestimmen, wird im Ergebnis die Ist-Position sehr genau bestimmt.
Als Positionbestimmungssystem kommen auch ein Netz von Funkwellensendern, wie mehrere WLAN-Routern, und/oder ein entsprechender Empfänger in Betracht. Dabei ist der Empfänger beispielsweise dazu eingerichtet, die mehreren Funkwellensender zu unterscheiden und seine relative Position zu den Funkwellensendern zu bestimmen.
Weiterbildend kann vorgesehen sein, zusätzlich zu der Neigung des Fahrzeugs die Bewegung des Fahrzeugs zu erfassen, und aus der Neigung und der Bewegung des Fahrzeugs die Neigung der Fahrbahn zu berechnen. Somit können Lastwechseleinflüsse und/oder Fahroberflächeneinflüsse und/oder Beladungseinflüsse bereinigt werden. Dies verbessert nochmals die Genauigkeit der Ist-Position.
Gemäß einer weiteren Option kann das Erfassen der Ist-Position das Erfassen eines die Neigung des Fahrzeugs anzeigenden Neigungssignals enthalten, wobei die Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs um die Fahrzeugquerachse anhand der erfassten Neigung bestimmt wird. Auf diese Weise kann die tatsächliche Neigung des Fahrzeugs und/oder der Fahrbahn zum Verbessern des ausgegebenen Pfads herangezogen werden.
Es kann optional vorgesehen sein, dass einzelne und/oder alle Schritte des Verfahrens kontinuierlich wiederholt werden. Dies beinhaltet vorzugsweise, dass das Verfahren startbar und/oder stoppbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass einzelne und/oder alle Schritte des Verfahrens mehrmals wiederholt ausgeführt werden, wie insbesondere zu vorbestimmten Zeitpunkten, mit vorbestimmten Zeitabständen, in einer Schleife und/oder Ereignis-gesteuert. Dabei kommen insbesondere ein Annähern und/oder Übereinstimmen der Ist-Position mit einer durch einen Datensatz der Trajektorie angegebenen Position und/oder ein Annähern an einen Punkt und/oder Teil der Trajektorie mit einer einen voreingestellten Schwellwert betragsmäßig übersteigenden Neigung als Ereignisse in Betracht. Diese Option stellt bevorzugte vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zum Anpassen des Pfads während einer Fahrt des Fahrzeugs dar.
Bei den kontinuierlich und/oder mehrmals wiederholten Verfahrensschritten beinhaltet und/oder ist das Bestimmen des dreidimensionalen Pfads vorzugsweise ein Aktualisieren des dreidimensionalen Pfads. Diese Weiterbildung ermöglicht beispielsweise, einen Rechenaufwand und damit einhergehend einen Energieverbrauch zu senken.
Alternativ zu dem Wiederholen der Verfahrensschritte kann vorgesehen werden, das vorgeschlagene Verfahren mehrfach auszuführen. Beispielsweise falls das vorgeschlagene Verfahren als eine Software-Methode einer Software-Bibliothek implementiert wird, kann vorgesehen werden, diese Software-Methode mehrfach aufzurufen.
Optional kann das Verfahren enthalten: Erfassen eines Bildes, welches einen in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegenden Bereich wiedergibt. Bei dieser Option enthält das Verfahren vorzugsweise ein Erstellen eines überlagerten Bildes durch Überlagern einer Darstellung des Pfads über das erfasste Bild, wobei das Ausgeben des Pfads ein Ausgeben des überlagerten Bildes enthält und/oder ist. Diese Option ermöglicht beispielsweise eine einfache Erkennbarkeit der vorgesehenen Trajektorie in unübersichtlichen Bereichen, wie Kreuzungen. Die Fahrtrichtung kann entlang einer Trajektorie wechseln, beispielsweise um ein Fahrzeug zu parken und/oder zu wenden.
Weiters kann das Verfahren derart ausgestaltet sein, dass das Erfassen der Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs um die Fahrzeughochachse ein Auswerten eines Sensorsignals, ein Auswerten einer zuletzt gefahrenen Strecke und/oder ein Auswerten der Trajektorie an der Ist- Position enthält und/oder ist. Diese Varianten können je einzeln oder kombiniert die Erfas- sung der Ist-Ausrichtung verbessern. Im Ergebnis kann eine hohe Übereinstimmung des Pfads mit einem tatsächlichen Fahrbahnverlauf erreicht werden, sodass eine Akzeptanz durch einen Verwender nochmals verbessert wird.
Es kann optional sein, dass der Pfad höchstens bis zu einer voreingestellten maximalen Länge bestimmt wird. Somit kann eine verwirrende Darstellung beispielsweise eines mäandernden Fahrbahnverlaufs reduziert werden. Somit kann ein Fahrer eines Fahrzeugs auch in komplexen Umgebungen sehr schnell den zu fahrenden Pfad erkennen.
Es kann optional sein, dass der Pfad höchstens bis zu einer voreingestellten maximalen Winkelabweichung von der Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs um die Fahrzeughochachse bestimmt wird. Dabei wird die maximale Winkelabweichung beispielsweise anhand eines Blickfelds des Fahrers, einer Kamera oder dergleichen, vorzugsweise zuzüglich einer Sicherheitsreserve von beispielsweise bis zu 45°, bevorzugt bis zu 20° und bevorzugter bis zu 10°, bestimmt.
Es kann optional sein, dass der Pfad höchstens bis zu einer voreingestellten maximalen Abweichung von der Ist-Position des Fahrzeugs in der Höhendimension bestimmt wird. Es kann also eine maximale vertikale Abweichung des Pfads von der aktuellen Position eingestellt sein. Diese Option ermöglicht beispielsweise in Parkhäusern mit mehreren Ebenen eine verwirrende Darstellung des Pfads an einer Decke und/oder unter einem Boden bzw. der Fahrbahn zu vermeiden. Somit wird dem Fahrer ermöglicht, den zu fahrenden Pfad schnell und eindeutig zu erkennen.
Das Verfahren kann optional ausgestaltet sein, sodass die Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs entsprechend zu einer Ausrichtung einer Kamera bestimmt wird, welche zum Aufnehmen in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet und/oder vorgesehen ist. Auf diese Weise kann beispielsweise der Pfad besonders genau über ein durch die Kamera aufgenommenes Bild überlagert werden. Das Verfahren kann optional ausgestaltet sein, sodass die Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs entsprechend zu einer Ausrichtung eines Blickfelds eines Fahrers durch eine Blickfeldanzeige bestimmt wird. Die Ausrichtung des Blickfelds des Fahrers kann ein Standardwert sein oder vorzugsweise wenigstens einmal je Fahrt mittels eines Sensors erfasst werden. Auf diese Weise kann beispielsweise der Pfad besonders genau in einer Blickfeldanzeige, fachsprachlich Head-Up-Display, dargestellt werden.
Das Verfahren kann ferner aufweisen: Schätzen der Genauigkeit der bestimmten Ist-Position und/oder der Genauigkeit des bestimmten Pfads. Das Schätzen kann beispielsweise auf Grundlage der Art und Menge der verwendeten Daten vorgenommen sein. Je länger die Höhe aufgrund nur der Neigungsinformation bestimmt wird, umso ungenauer wird die Höhe der Ist-Position. Mittels dieser Option kann diese Ungenauigkeit durch die Schätzung quantifiziert werden. Das Verfahren kann darüber hinaus in dem Schritt des Ausgebens die geschätzte Genauigkeit des Pfads mit ausgeben. Beispielsweise kann die geschätzte Genauigkeit als Farbwert, Transparenzwert und/oder Strichstärke ausgegeben werden, sodass der Pfad umso transparenter, andersfarbiger, dicker und/oder dünner anzeigbar ist, je niedriger die geschätzte Genauigkeit ist. Somit kann ein Verblassen bzw. "blurring out" den Verwender über die geschätzte Genauigkeit leicht erfassbar informieren.
Um die eingangs bezeichnete Aufgabe zu lösen, wird weiters ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle aufweist, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das beschriebene Verfahren auszuführen.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen. Um die eingangs bezeichnete Aufgabe zu lösen, wird weiters eine Steuereinrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen, welche zum Ausführen des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
Um die eingangs bezeichnete Aufgabe zu lösen, wird weiters ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches die beschriebene Steuereinrichtung aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Option hat das Fahrzeug eine Blickfeldanzeige, insbesondere eine Blickfeldprojektionsanzeige, welche mit der Steuereinrichtung zum Anzeigen des Pfads verbunden ist. Eine Blickfeldanzeige ist eine Anzeige, welche eine Information, wie den Pfad, im Blickfeld eines Verwenders, insbesondere des Fahrers eines Fahrzeugs, anzeigt.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung enthalten auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen 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.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Frontalansicht eines zum Ausführen eines Verfahrens zum Bereitstellen eines anzeigbaren Pfads eingerichteten Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 zeigt schematisch das Fahrzeug der Fig. 1 in einer Seitenansicht auf einer aufwärts geneigten Fahrbahn; Fig. 3 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Bereitstellen des anzeigbaren Pfads gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 zeigt schematisch in einer Seitenansicht das Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform und einen Verlauf einer Trajektorie in einem globalen Koordinatensystem;
Fig. 5 zeigt schematisch in einer Seitenansicht das Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform und einen Verlauf einer Trajektorie in einem lokalen Koordinatensystem; und
Fig. 6 zeigt schematisch in einer Seitenansicht das Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform und einen Verlauf einer Trajektorie in einem globalen Koordinatensystem.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes angegeben ist.
Die Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 ist beispielsweise ein Personenkraftwagen oder auch ein Lastkraftwagen. Das Fahrzeug kann beispielsweise jedes Landfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, insbesondere angetriebenes Straßenfahrzeug sein. Das Fahrzeug 100 hat eine Kamera 102, einen Empfänger 104, eine Steuereinrichtung 106, eine Blickfeldanzeige 108 und einen Bildschirm 108.
Die Kamera 102 ist beispielsweise in einer Front des Fahrzeugs 100 angeordnet. Die Kamera 102 ist beispielsweise dazu angeordnet, eingerichtet und/oder verschaltet, dass sie eine Fahrbahn 110 in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 100 erfasst und ein Kamerabild dieser Fahrbahn 110 bzw. eines unmittelbar vor dem Fahrzeug 100 befindlichen T eils der Fahrbahn 110 der Steuereinrichtung 106 bereitstellt. Dabei bemisst sich der Begriff "unmittelbar vor dem Fahrzeug" vorzugsweise an einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100, sodass ein Ka- merabild einer zum erleichterten Einparken angeordneten Kamera einen anderen Blickwinkel haben kann als eine zum Wegfinden und/oder Spurhalten in einem Straßenverkehr und/oder einem Parkhaus angeordneten Kamera. Der Blickwinkel auf den Fahrbahnteil "unmittelbar vor dem Fahrzeug" kann auch anpassbar an die Fahrsituation ausgeführt sein.
Der Empfänger 104 ist zum Empfangen wenigstens eines Signals beispielsweise eines Sa- telliten-gestützten Positionsbestimmungssystems, wie GPS, GLONASS und/oder GALILEO, angeordnet, eingerichtet und/oder verschaltet.
Die Steuereinrichtung 106 ist zum Ausführen zumindest des später beschriebenen Verfahrens zum Bereitstellen eines anzeigbaren Pfads eingerichtet. Die Steuereinrichtung 106 kann stellvertretend für ein verteiltes Steuereinrichtungsnetz stehen. Weiters ist es möglich, dass ein Teil der später beschriebenen Verfahrensschritte auf einem entfernten Server ausgeführt und über ein nicht dargestelltes Netzwerk an das Fahrzeug 100 übertragen wird.
Die Steuereinrichtung 106 enthält vorzugsweise einen integrierten Neigungssensor, der eine Neigung 112 des Fahrzeugs 100 um eine Fahrzeugquerachse erfasst. Der Neigungssensor kann auch als separates Teil und/oder als Auswertefunktion bezogen auf andere Sensoren implementiert sein.
Wie es in der Fig. 2 gezeigt wird, kann es sein, dass eine Neigung 112 eines Chassis 116 des Fahrzeugs 100 nicht mit einer Neigung 114 der Fahrbahn 110 übereinstimmt. Beispielsweise können eine Beladungsverteilung, eine Längsbeschleunigung und/oder ein Ein- und/oder Ausfedern eine Winkelabweichung zwischen den Neigungen 112, 114 bewirken. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 106 dazu eingerichtet, die Neigung 114 der Fahrbahn zu bestimmen, indem die Steuereinrichtung 106 eine Bewegung eines Chassis 116 des Fahrzeugs 100 erfasst und einen Anteil der Bewegung des Chassis 116 in einem die Neigung 112 des Chassis 116 anzeigenden Signal rechnerisch ausgleicht. Die Steuereinrichtung 106 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, mittels der Neigungsinformation eine Höheninformation des Fahrzeugs zu bestimmen. Die Höheninformation kann ein Teil einer Position des Fahrzeugs in einem absoluten Bezugssystem sein, wie beispielsweise "Höhe in Metern über Normalnull". Die Höheninformation kann ein Teil einer Position des Fahrzeugs in einem lokalen Koordinatensystem sein, wie beispielsweise "Höhenmeter bezogen auf einen Startpunkt der Trajektorie" oder "Höhenmeter bezogen auf einen Startpunkt der Fahrt".
Zum Bestimmen der Höheninformation kann es sein, dass die Steuereinrichtung 106 zusätzlich wenigstens eine weitere Information heranzieht und mit der Neigung 112, 114 kombiniert, wie beispielsweise eine gefahrene Strecke, eine Geschwindigkeit, eine Raddrehzahl, einen Lenkwinkel und/oder einen Verlauf einer der vorgenannten Größen und/oder der Neigung 112, 114.
Die Steuereinrichtung 106 ist beispielsweise dazu eingerichtet, die Höheninformation zu koppeln, also die Höheninformation durch Protokollieren und Nachverfolgen zu berechnen.
Zusätzlich oder alternativ ist die Steuereinrichtung 106 beispielsweise dazu eingerichtet, die Höheninformation zu korrelieren, also die Höheninformation durch Zuordnen charakteristischer Fahrmanöver zu bekannten Strecken oder Punkten anhand einer hinterlegten Karte und/oder der Trajektorie zu schätzen.
Nachfolgend wird anhand der Fig. 3 ein Verfahren 120 zum Bereitstellen eines anzeigbaren Pfads gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Das Verfahren 120 wird zunächst gestartet. Vorzugsweise ist vorgesehen, beispielsweise die Steuereinrichtung 106 dazu eingerichtet, das Verfahren 120 zu starten, falls eine Startbedingung vorliegt. Eine bevorzugte Startbedingung ist, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit höchstens einen Schwellwert beträgt, wie beispielsweise 30 km/h. Eine andere Startbedingung ist, dass sich das Fahrzeug in einem Parkhaus und/oder außerhalb einer öffentlichen Straße befindet.
In einem ersten Schritt S1 wird eine Trajektorie 122 bereitgestellt.
Die bereitgestellte Trajektorie 122 ist vorzugsweise eine trainierte Trajektorie. Beispielsweise ist ein System des Fahrzeugs, wie beispielsweise ein Assistenzsystem, dazu eingerichtet, in einem Trainingsmodus eine manuell gefahrene Trajektorie zu erfassen und abzuspeichern. Beispielsweise werden hierbei verschiedene Sensorsignale aufgezeichnet, die einen Fahrzustand des Fahrzeugs möglichst eindeutig charakterisieren, wie eine Geschwindigkeit, eine Position, ein Lenkeinschlag und dergleichen. Zudem werden vorzugsweise Sensorsignale von Umgebungssensoren des Fahrzeugs aufgezeichnet, die beispielsweise ein Abbild der Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere eine Position von Hindernissen in der Umgebung, ermöglichen. Beispielsweise indem der Fahrzustand des Fahrzeugs zeitlich synchron abgespielt, also wiederholt, wird, kann die trainierte Trajektorie nachgefahren werden. Zum Nachfahren der vorgegebenen Trajektorie ist es erwünscht, aktuelle Umgebungssensordaten zu berücksichtigen. Daher empfängt das Assistenzsystem ein für die Umgebung indikatives Sensorsignal. Dieses kann das Assistenzsystem beispielsweise direkt von einem oder mehreren der Umgebungssensoren des Fahrzeugs empfangen und mehrere Sensorsignale unterschiedlicher Umgebungssensoren kombinieren, oder aber das Assistenzsystem empfängt das Sensorsignal bereits in einem vorverarbeiteten Zustand, beispielsweise in Form einer digitalen Umgebungskarte, in der detektierte Hindernisse in die Umgebung eingezeichnet sind. Beispielsweise kann die Trajektorie 122 eine vom Fahrzeug berechnete Aus- weichtrajektorie entlang einer trainierten Trajektorie sein. Insbesondere kann die Trajektorie 122 eine vom Fahrzeug berechnete Trajektorie sein, um zur trainierten Trajektoie zu gelangen. Weiter kann die Trajektorie 122 eine von einem Server an das Fahrzeug 100 übermittelte Trajektorie sein.
Die Trajektorie 122 enthält mehrere Datensätze 124. Jeder Datensatz 124 gibt in drei Dimensionen eine Position an, welche das Fahrzeug 100 bei einem Abfahren der Trajektorie 122 nacheinander ansteuern soll. Die Datensätze 124 sind vorzugsweise diskret, sodass sie zueinander diskret beabstandete Positionen angeben.
Vorzugsweise wird die Trajektorie 122 einmal aus einem nichtflüchtigen Speicher oder von einem Server in einen Arbeitsspeicher der Steuereinrichtung 106 geladen. Falls das Verfahren 120 wiederholt oder kontinuierlich ausgeführt wird, kann dieser Schritt dann unter Verweis auf die bereits bereitgestellte Trajektorie 122 abgekürzt, wie übersprungen, werden.
In einem anderen Schritt S2 wird eine Ist-Position des Fahrzeugs 100 in drei Dimensionen erfasst. In noch einem anderen Schritt S3 wird eine Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs 100 bestimmt, nämlich zumindest eine Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs um eine Fahrzeughochachse und um eine Fahrzeugquerachse.
Beispielsweise wird mittels des Empfängers 104 ein jeweiliges Signal von mehreren Satelliten empfangen, und wird aus einer Laufzeitdifferenz die Ist-Position in drei Dimensionen bestimmt.
Beispielsweise wird mithilfe einer der Neigungen 112, 114 - vorzugsweise der Neigung 114 der Fahrbahn 110 - eine Höhe der Ist-Position ermittelt.
Beispielsweise wird auf Grundlage der erfassten Neigung 112, 114 und der bereitgestellten Trajektorie 122 die Ist-Position in einer Ebene, wie ein Breitengrad und ein Längengrad, ermittelt.
Beispielsweise wird anhand der erfassten Neigung 112, 114 die Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs 100 um die Fahrzeughochachse bestimmt, beispielsweise unter Zuhilfenahme der Trajektorie 122.
Vorzugsweise wird die Ist-Ausrichtung zusätzlich um eine Fahrzeuglängsachse bestimmt. Die Schritte S2 und S3 können ganz oder teilweise zu einem einzigen Schritt zusammengefasst sein. Die Schritte S2 und S3 können ganz oder teilweise parallel erfolgen. Insbesondere bei den Schritten S2 und S3 kann die tatsächliche Reihenfolge von der Nummerierung der Schritte abweichen.
In einem weiteren Schritt S4 wird durch die Kamera 102 ein Bild der Fahrbahn 110 erfasst.
Infolge einer Ausrichtung der Kamera 102 zu dem Fahrzeug 100 und/oder einer Anordnung der Kamera 102 in dem Fahrzeug 100 gibt das erfasste bzw. aufgenommene Bild einen vor dem Fahrzeug 100 liegenden Teil der Fahrbahn 110 wieder.
In einem nächsten Schritt S5 wird ein dreidimensionaler Pfad 126 bestimmt, indem beispielsweise der Pfad 126 durch die Steuereinrichtung 106 auf Grundlage der Trajektorie 122 berechnet wird. Der Pfad 126 wird so bestimmt, dass der Pfad 126 an der Ist-Position beginnt, und dass der Pfad 126 die Trajektorie 122 entlangführt. Ein Anfang des Pfads 126 ist zu der Ist-Ausrichtung parallel. Der Anfang des Pfads 126 ist ein an der Ist-Position beginnende Teil des Pfads 126.
In einem nächsten Schritt S6 wird der Pfad 126 über das Bild überlagert, welches in Schritt S4 durch die Kamera 102 aufgenommen wird. Auf diese Weise wird in diesem Schritt S6 ein überlagertes Bild erstellt.
Schließlich wird in einem Schritt S7 der zuvor erstellte Pfad 126 an eine Anzeige ausgegeben.
Weil in diesem Beispiel in dem Schritt S6 das überlagerte Bild erstellt wird, welches den Pfad 126 enthält, wird in dem Schritt S7 konkret das überlagerte Bild ausgegeben. Die Anzeige, an welche das überlagerte Bild einschließlich des Pfads 126 ausgegeben wird, ist beispielsweise der Bildschirm 118 in und/oder an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs 100. Gemäß einer Variante wird zum Anzeigen des Pfads 126 statt des Bildschirms 1 18 in und/oder an dem Armaturenbrett die Blickfeldanzeige 108 zum Anzeigen des Pfads 126 verwendet. Aus diesem Grund kann auf das Erfassen des Bilds in Schritt S4 und das Erstellen des überlagerten Bilds in Schritt S6 verzichtet werden. In Schritt S7 wird beispielsweise nur der Pfad 126 an die Blickfeldanzeige 108 ausgegeben, um durch die Blickfeldanzeige 108 im Blickfeld des Fahrers angezeigt zu werden.
Vorzugsweise wird ein Blickfeld der Anzeige, wie ein Blickfeld der Kamera 102 oder ein Blickfeld eines Fahrers durch eine Blickfeldanzeige 108, erfasst. Vorzugsweise ist der in dem Schritt S5 bestimmte Pfad 126 an das Blickfeld der Anzeige angepasst. Beispielsweise ist in dem ersten Fall der Pfad 126 an das Blickfeld der Kamera 102 auf die Fahrbahn 1 10 angepasst, sodass in dem überlagerten Bild der Pfad 126 besonders wenig von der abgebildeten Fahrbahn 110 abweicht. Beispielsweise ist in dem zweiten Fall der Pfad 126 an das Blickfeld eines Fahrers durch die Blickfeldanzeige 108 auf die Fahrbahn 1 10 angepasst, sodass der in dem Blickfeld angezeigte Pfad 126 besonders wenig von der Fahrbahn 1 10 abweicht.
Die in Schritt S1 bereitgestellte Trajektorie 122 und/oder der in Schritt S5 bestimmte Pfad 126 können in einem globalen Koordinatensystem oder in einem lokalen Koordinatensystem vorliegen. Beispielsweise zeigt die Fig. 4 das Fahrzeug 100 auf einer horizontalen Fahrbahn 110 in einem globalen Koordinatensystem, wobei die Fahrbahn 110 vor dem Fahrzeug 100 aufwärts geknickt ist. Beispielsweise zeigt die Fig. 5 das Fahrzeug 100 auf einer abwärts geneigten Fahrbahn 110 in einem lokalen Koordinatensystem, wobei die Fahrbahn 110 vor dem Fahrzeug in die Horizontale genickt ist. Beispielsweise zeigt die Fig. 6 das Fahrzeug 100 auf einer horizontalen Fahrbahn 1 10 in einem globalen Koordinatensystem, wobei die Fahrbahn 110 vor dem Fahrzeug zuerst abwärts und dann in die Horizontale geknickt ist. Das vorgeschlagene Verfahren ist somit sowohl zur Verwendung eines globalen Koordinatensystems wie zur Verwendung eines lokalen Koordinatensystems geeignet.
Vorzugsweise ist das Verfahren 120 dazu ausgestaltet, in dem Schritt S5 den Pfad 126 höchstens bis zu einer ersten Abbruchbedingung zu bestimmen. Beispielsweise kann eine maximale Länge des Pfads 126 ab dem Fahrzeug 100 als eine Abbruchbedingung voreingestellt sein, um eine Anzeige des Pfads 126 für einen Verwender übersichtlich und rasch erfassbar zu gestalten. Die maximale Länge kann beispielsweise bis zu 50 Meter, vorzugsweise bis zu 30 Meter, noch bevorzugter bis zu 10 Meter betragen. Es kann beispielsweise sein, dass die maximale Länge durch eine Formel in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 vorgegeben wird.
Beispielsweise kann eine maximale seitliche Winkelabweichung des Pfads 126 von einer Blickachse der Anzeige und/oder von einem Blickfeld des Fahrers als eine Abbruchbedingung voreingestellt sein. Somit kann ein "Verschwinden und Wiederauftauchen" des Pfads 126 innerhalb der Anzeige vermieden werden, um eine Anzeige des Pfads 126 für einen Verwender übersichtlich und rasch erfassbar zu gestalten.
Beispielsweise kann eine maximale vertikale Winkelabweichung des Pfads 126 von einer Blickachse der Anzeige und/oder von der Fahrzeuglängsachse als eine Abbruchbedingung voreingestellt sein. Somit kann beispielsweise in einem Parkhaus ein Anzeigen des Pfads "an einer Decke" vermieden werden, um eine Anzeige des Pfads 126 für einen Verwender übersichtlich und rasch erfassbar zu gestalten.
Beispielsweise kann eine maximale vertikale Abweichung des Pfads 126 von der Höhe der Ist-Position als eine Abbruchbedingung voreingestellt sein. Somit kann beispielsweise in einem Parkhaus ein Anzeigen des Pfads "an einer Decke" vermieden werden, um eine Anzeige des Pfads 126 für einen Verwender übersichtlich und rasch erfassbar zu gestalten.
Es können mehrere der vorstehenden Abbruchbedingungen kombiniert werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Pfad 126 bis zu einem Ende der Trajektorie 122 bestimmt wird. Wird das Verfahren kontinuierlich ausgeführt, können die Schritte beispielsweise einzeln, teilweise und/oder alle nacheinander und/oder parallel zueinander ausgeführt werden. Wird das Verfahren wiederholt ausgeführt, kann das Verfahren von neuem oder vorzugsweise mit dem Schritt S2 neu ausgeführt werden.
Die Beschreibung der Ausführungsform enthält optionale Merkmale und/oder vorteilhafte Weiterbildungen. Mit dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, einen Pfad zu erzeugen und bereitzustellen, dessen Anzeige mit einer Fahrbahn oder einer Darstellung der Fahrbahn übereinstimmt. Somit kann ein Fahrer den zu fahrenden Pfad einfach und zuverlässig erfas- sen. Dies erhöht eine Akzeptanz durch einen Verbraucher und verbessert letztlich auch die Sicherheit.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Fahrzeug
102 Kamera 104 Empfänger
106 Steuereinrichtung
108 Blickfeldanzeige
110 Fahrbahn
112 Neigung 114 Neigung
116 Chassis
118 Bildschirm
120 Verfahren
122 Trajektorie 124 Datensatz
126 Pfad
S1 -7 Schritt

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren (120) zum Bereitstellen eines anzeigbaren Pfads (126) für ein Fahrzeug (100), aufweisend die Schritte:
Bereitstellen (S1 ) einer Trajektorie (122), welche mehrere Datensätze (124) enthält, die jeweils eine Position in drei Dimensionen angeben;
Erfassen (S2) einer Ist-Position des Fahrzeugs (100), insbesondere in drei Dimensionen;
Bestimmen (S5) eines dreidimensionalen Pfads (126) von der Ist-Position entlang der Trajektorie (122); und
Ausgeben (S7) des Pfads (126) an eine Anzeige (108, 1 18).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorie (122) eine trainierte Trajektorie ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgeben (S7) des Pfads (126) bei und/oder kurz vor einem automatischen Nachfahren der trainierten Trajektorie erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorie (122) mit Hilfe von zumindest einem optischen Sensor trainiert und/oder automatisch nachgefahren wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgegebene Pfad (126) zumindest eine Richtungsänderung um eine Fahrzeugquerachse umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, Bestimmen (S3) einer Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs (100) um eine Fahrzeughochachse und um eine Fahrzeugquerachse; wobei der dreidimensionale Pfad (126) derart bestimmt wird, dass ein Anfang des Pfads (126) parallel zu der Ist-Ausrichtung.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen (S2) der Ist-Position enthält: ein Erfassen wenigstens eines Signals eines Positionbestimmungssystems, insbesondere eines Satelliten-gestützten Positionbestimmungssystems, und/oder ein Erfassen eines die Neigung des Fahrzeugs (100) anzeigenden Neigungssignals, und ein Bestimmen einer Höhe der Ist-Position auf Grundlage des erfassten Signals.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen (S2) der Ist-Position das Erfassen eines die Neigung des Fahrzeugs (100) anzeigenden Neigungssignals enthält, wobei die Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs (100) um die Fahrzeugquerachse anhand der erfassten Neigung bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (S1 - S7) des Verfahrens kontinuierlich oder mehrmals wiederholt ausgeführt werden, wobei das Bestimmen des dreidimensionalen Pfads (126) vorzugsweise ein Aktualisieren des dreidimensionalen Pfads (126) enthält und/oder ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (120) enthält: Erfassen (S4) eines Bildes, welches einen in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (100) liegenden Bereich wiedergibt, und Erstellen (S6) eines überlagerten Bildes durch Überlagern einer Darstellung des Pfads (126) über das erfasste Bild, wobei das Ausgeben (S7) des Pfads ein Ausgeben des überlagerten Bildes enthält und/oder ist.
11 . Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist- Ausrichtung des Fahrzeugs entsprechend zu einer Ausrichtung einer zum Aufnehmen in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs (100) angeordneten und/oder vorgesehenen Kamera (102) und/oder einer Ausrichtung eines Blickfelds eines Fahrers durch eine Blickfeldanzeige
(108) bestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen (S3) der Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs (100) um die Fahrzeughochachse ein Auswerten eines Sensorsignals, ein Auswerten einer zuletzt gefahrenen Strecke und/oder ein Auswerten der Trajektorie (122) an der Ist-Position enthält und/oder ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfad (126) höchstens bis zu einer voreingestellten maximalen Länge bestimmt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfad (126) höchstens bis zu einer voreingestellten maximalen Winkelabweichung von der Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs (100) um die Fahrzeughochachse bestimmt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfad (126) höchstens bis zu einer voreingestellten maximalen Winkelabweichung von der Ist-Ausrichtung des Fahrzeugs (100) um die Fahrzeugquerachse bestimmt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pfad (126) höchstens bis zu einer voreingestellten maximalen Abweichung von der Ist- Position des Fahrzeugs (100) in der Höhendimension bestimmt wird.
17. Computerprogrammprodukt, aufweisend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (120) nach einem der Ansprüche 1 - 16 auszuführen.
18. Steuereinrichtung (106) für ein Fahrzeug (100), welche zum Ausführen des Verfahrens (120) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 eingerichtet ist.
19. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und/oder der Steuereinrichtung nach Anspruch 16 in einem Fahrzeug (100), insbesondere einem Personenkraftwagen. 20. Fahrzeug (100) aufweisend eine Steuereinrichtung (106) nach Anspruch 18.
21 . Fahrzeug (100) nach Anspruch 20, ferner aufweisend eine Blickfeldprojektionsanzeige (108), welche mit der Steuereinrichtung (106) zum Anzeigen des Pfads (126) verbunden ist.
PCT/EP2023/085737 2022-12-15 2023-12-14 Verfahren zum bereitstellen eines anzeigbaren pfads WO2024126640A1 (de)

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