CN105264586B - 用于车辆的占用地图 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆(F)的占用地图(100)，其具有多个栅格状布置的单元(Z)，其特征在于，所述占用地图(100)的单元(Z)根据所述车辆(F)的行驶情况与所述行驶情况匹配。

Description

用于车辆的占用地图
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的占用地图。此外，本发明涉及一种用于提供用于车辆的占用地图的方法。
背景技术
在现有技术中，已知用于车辆或者自动化的车辆的自动化的驾驶功能或者驾驶辅助功能(例如ACC、车道变换辅助、泊车辅助、车道保持辅助等)，它们可能取决于车辆周围环境的示出。为此目的，可以使用所谓的占用地图(英语：occupancy grid maps，参见例如：Thrun、Burgard、Fox所著的《Probabilistic Robotics》(ISBN-10：0262201623)，所述占用地图的单元可以接受限定的状态。在此，占用地图的各个单元通常朝车辆纵向轴线和横向轴线方向定向并且通常具有彼此成直角地布置的边缘区段。
所述占用地图的一个主要任务是描述车辆周围环境。根据所述描述来计划车辆行为，由此可以例如使车辆适当地对其他交通参与者做出反应。周围环境的显示能够在不同的坐标系中实现，已知的是以笛卡尔坐标或者极坐标的显示。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于车辆的改善的占用地图。
根据第一方面，所述任务借助用于车辆的占用地图来解决，所述占用地图具有多个栅格状布置的单元。所述占用地图的特征在于，所述占用地图的单元根据车辆的行驶情况与所述行驶情况匹配。由此，有利地提供占用地图的经信息优化的显示，其中仅仅计算实际上也需要的那些信息。此外，与传统的占用地图相比，甚至可以减小计算耗费。因此，与相应的行驶情况更好地匹配的数据以一种形式可供车辆使用。
根据第二方面，所述任务借助用于提供用于车辆的占用地图的方法来解决，所述方法具有以下步骤：
借助求取装置求取车辆的行驶情况；
根据行驶情况匹配占用地图的构型。
占用地图的和方法的优选实施方式是从属权利要求的主题。
根据本发明的占用地图的一种优选的实施方式的特征在于，占用地图的单元布置在以下坐标系的一个中：笛卡尔坐标、极坐标。通过这种方式方法，例如可以使传感器的描绘行为(例如借助极坐标)改善地与所使用的坐标系匹配。此外，以笛卡尔坐标的单元的计算有利地可以以小的耗费实施。
根据本发明的占用地图的另一优选的实施方式的特征在于，单元的面积在车辆的近区域中小地构造而在车辆的远区域中大地构造。通过这种方式，使单元大小与较高的速度时的行驶情况更好地匹配。
根据本发明的占用地图的另一优选的实施方式的特征在于，根据车辆的速度使单元与所述速度匹配。通过这种方式，有利地得到占用地图的与相应的具体的行驶情况尽可能好地匹配的构型。
根据本发明的占用地图的另一优选的实施方式的特征在于，单元在车辆的速度高时基本上在行驶方向上长且窄地构造而在车辆的速度低时基本上在行驶方向上短且宽地构造。通过这种方式方法，有利地得到单元的与真实的行驶情况尽可能好地匹配的构型。
根据本发明的占用地图的另一优选的实施方式的特征在于，单元的面积在车辆的速度高时大地构造而在车辆的速度低时小地构造。由此，通过有利的方式使信息需求根据行驶情况地与行驶情况匹配，其中考虑：来自占用地图的信息需求取决于车辆的当前的速度情况。
根据本发明的占用地图的另一优选的实施方式设置，单元与车辆的可驾驶的操纵匹配。通过这种方式，可以显著提高占用地图的使用价值，因为完全不检测或者生成以周围环境数据形式的不必要的信息。
根据本发明的占用地图的另一优选的实施方式的特征在于，单元与用于车辆的道路走向匹配。根据通过道路走向也同时确定行驶情况的事实，由此有利地以一种方式方法提供占用地图，其中车辆可以从占用地图尽可能好地获益。
根据本发明的占用地图的另一优选的实施方式的特征在于，占用地图的单元的数量恒定。通过这种方式方法，用于求取占用地图的计算耗费或者存储耗费与匹配过程无关地基本上始终保持恒定并且由此可以更好地被计划。
根据本发明的占用地图的另一优选的实施方式的特征在于，所述占用地图在与行驶情况相关的感兴趣的区域中具有大的单元密度。由此，在以下区域方面关注占用地图的数据提供：在所述区域中根据具体的行驶情况存在提高的信息需求。
根据本发明的方法的一种有利的扩展方案设置，实施由所述占用地图求取用于车辆的传感器装置的检测特性。由此，可以在传感器装置的开发过程中使其检测特性或者运行特性由于不同的行驶状态与车辆中的条件匹配。
以下借助其他特征和优点根据多个附图详细描述本发明。在此，所描述的或者所示的所有特征自身或者以任意组合地构成本发明的主题，而与其在权利要求中的汇总或者其引用关系无关，以及与其在说明书或者附图中的表述或者显示无关。
附图说明
附图示出：
图1：具有用于求取根据本发明的占用地图的求取装置的车辆；
图2a：用于车辆的以笛卡尔坐标的传统的占用地图；
图2b：根据本发明的用于车辆的以笛卡尔坐标的占用地图的一种实施方式；
图3a：用于车辆的以极坐标的传统的占用地图；
图3b：根据本发明的用于车辆的以极坐标的占用地图的另一实施方式；
图4：根据本发明的用于车辆的以笛卡尔坐标的占用地图的另一实施方式；
图5：根据本发明的用于车辆的占用地图的另一实施方式；
图6：根据本发明的用于车辆的占用地图的另一实施方式；
图7：根据本发明的方法的一种实施方式的流程的原理图。
具体实施方式
图1示出车辆F的示意图，其中布置有用于提供根据本发明的占用地图100的求取装置200。多个自身已知的传感器装置S1、S2、S3(例如雷达传感器、超声传感器、雷达转速传感器、摄像机等)将其车辆周围环境的数据传送到求取装置200上，所述求取装置设置用于求取占用地图100。求取装置200在此可以设置为分离的、电子的车辆控制设备或者集成到已经存在的电子控制设备(例如ACC控制设备)中。借助求取装置200到各个传感器装置S1、S2、S3的返回通道可以有利地设置，所创建的占用地图100用于修改传感器装置S1、S2、S3的检测特性，以便与车辆F的行驶情况尽可能好地匹配。此外，所述数据也可以用于传感器配置的设计。
图2a示出具有单个单元Z的传统的占用地图100，所述单个单元具有固定的大小和预给定的几何尺寸，其中单元Z布置在笛卡尔坐标系中。简化地表达，单元中的每一个可以接受两种不同的状态(“占用”或者“空闲”)，相应于相应单元Z的可驾驶性的程度。附加地，所述状态还可以与概率值关联。借助占用地图100中心的箭头应当说明车辆F的行驶方向R。
根据本发明设置，通过占用地图100的各个单元Z的适合的构造和布置使占用地图100与车辆F的分别的当前行驶情况匹配。为此，例如可以设置，在对于给定的行驶情况需要周围环境检测的高的精确度的区域中存在占用地图100的较大数量的单元Z，而在所谓的“不感兴趣的区域”中使用较少的单元Z。所述原理可以称作“注意力控制”。单元大小的匹配可以与以下参数中的一个或多个相关：对象的间距、当前的速度、道路走向、可驾驶的操纵等。
在图2b中(其中假设车辆F的比在图2a中更大的行驶速度)识别出，单元Z现在在车辆F的行驶方向上“在长度方面拉伸”而横向于行驶方向地“缩短”。由此，在更快速的行驶时前瞻距离变得更大，其中为此所基于的占用地图100在长度方面拉伸、即在沿纵向方向上延伸并且必要时同时在横向方向上压缩。
单元Z的侧面度量在车辆F的近区域中(即在与车辆F的约数米的间距中)、优选在大约厘米范围中而在车辆的远区域中(即在与车辆F的约大于100米的量级的间距中)、优选在大约米范围中构造。这意味着，单元Z在高的车辆速度时可以“长而窄”地构造，其中单元长度优选位于约1m至约2m的范围中，而单元宽度位于约50cm至约1m的范围中。
与此相反，在缓慢的行驶中(即在应当给定车辆的高的操纵能力的行驶情况中，例如在十字路口区域中、在泊车时等，例如在约5km/h与约20km/h之间的速度时)通常不需要大的前瞻距离，从而占用地图100的构型基本上可以是“短且宽”的。这例如可以由单元Z的在约10cm至约30cm的范围中的长度度量并且由单元Z的在约10cm至约30cm的范围中的宽度度量引起。但是替代地，在这种情形中单元Z在纵向方向和横向方向上的延展也可以几乎相同，这意味着，单元Z的示例性的构型在近区域中优选可以位于10cm x约10cm的量级中而在远区域中可以位于约1m x约1m的量级中。
这考虑以下情况：对于车辆F而言在高的速度时(例如在州属公路或者高速公路上的行驶时、在好的视线情况和道路情况以及密的交通流量(Verkehrsaufkommen)而无拥塞、即在约80km/h与约160km/h之间的速度范围中时)存在以下行驶情况：在所述行驶情况中侧面识别精确度不是特别重要，相反地前瞻距离或者前向识别精确度应当大地构造。此外可以识别出，在图2b的根据本发明匹配的占用地图100中的单元Z的总数量与图2a的传统的占用地图100相比保持相等。这意味着，用于创建占用地图100的计算耗费或者存储耗费保持相等而根据本发明与具体的行驶情况匹配或者被优化。
与图2a和2b结合的上述数量示例、例如用于近区域、远区域、单元宽度、单元长度、速度范围的数量示例普遍适用并且尤其适用于全部在说明书中公开的实施方式并且因此不仅仅局限于与图2a和2b结合地描述的实施方式。
图3a示出传统的占用地图100，其单元Z以极坐标布置。在图3b中存在车辆F的比在图3a中更大的行驶速度。识别出，与在图2b中类似的那样，占用地图100现在在长度方面拉伸，从而产生一种椭圆坐标系，所述椭圆坐标系又在行驶方向R上延伸并且横向于行驶方向R压缩。通过这种方式，可以有意义地处理车辆F的快速的行驶状态F，而不必须花费用于横向于车辆的行驶方向的周围环境检测的计算耗费。
图4示出根据本发明的占用地图100的另一实施方式。在所述变型方案中设置，占用地图100考虑车辆F的速度并且与车辆F的技术上或者物理上的可驾驶的操纵匹配。通过这种方式，在具有笛卡尔坐标的弯曲的坐标系中产生占用地图100，车辆F的速度越大，所述坐标系的曲率就越平。这考虑以下情况：通常必须仅仅在近区域中已知车辆F侧面的车辆周围环境，因为在高的速度时反正几乎不能够实现或者设置横向方向上的运动。在这种情形中，占用地图100在近区域中在一定程度上速度相关地“缩紧”。
随着与车辆F的距离的增加，同样可以改变占用地图100的分辨率，例如对数地(这意味着在近区域中高的精确度而在远距离中低的精确度)或者与距离成反比例地(例如根据传感器原理，其距离分辨率与距离成反比例)。
图5示出与可驾驶的操纵匹配的占用地图100的另一变型方案，这次以极坐标。
图6示出根据本发明的占用地图100的另一变型方案，其中附加地设置，可以包括道路走向或者车辆F的所计划的驾驶操纵以便确定占用地图100的适合的几何模型化。当例如已知车辆F由于道路走向或者由于所计划的拐弯操纵立刻向右行驶时，可以在所述目标区域中设置较高的精确度。这例如可以通过以下实现：沿着所计划的操纵或者沿着道路走向布置单元Z。
除二维的占用地图100以外，根据本发明的方法也可以应用于三维的占用地图，其中精确度例如也可以与路程的高度走向匹配。
图7示出根据本发明的方法的一种实施方式的原理性流程。在第一步骤400中，借助求取装置200求取车辆F的行驶情况。
在步骤401中，根据所述行驶情况匹配占用地图100的构型。
综上所述，借助本发明通过占用地图与车辆的当前行驶状态的匹配实现车辆周围环境的改善的描述。为了求取行驶状态，可以考虑不同的信息。此外，所述信息可以是以下信息中的一个或多个：
-当前的车辆速度；
-可能的车辆运动由于车辆的运动学和在驾驶动态方面可进行的操纵的限制(例如卡姆圆)；
-所使用的传感器的精确度(例如在距离方面的较不精确的测量)、
-未来的道路走向，其例如从数字地图中得出；
-车辆周围环境的对于所计划的驾驶操纵感兴趣的区域。
视为本发明的一个特别的优点的是，与具有固定地预给定的单元大小和单元布置的传统的占用地图相比，根据本发明的占用地图总是仅仅在感兴趣的区域中具有高的精确度，这可以显著降低计算需求和存储需求。例如可以预给定单元的恒定的最大数量(并且因此预给定最大的存储耗费)，其中所述单元总是如此分布，使得单元的最大密度位于感兴趣的区域中。在实现检测区域的最优覆盖时，通过根据本发明的优化甚至可以实现计算能力的降低。
根据本发明的占用地图也可以视为用于描述周围环境检测的所需要的精确度的方法，因为所述占用地图包括以下模型：借助所述模型可以对于不同的行驶情况确定在哪些区域中需要较高的精确度。
尽管根据优选的实施方式描述了本发明，但本发明绝不局限于此。
因此，本领域技术人员可以相应地改动和组合所述特征，而不偏离本发明的核心。

Claims (9)

1.一种用于车辆(F)的占用地图(100)，所述占用地图具有多个栅格状布置的单元(Z)，其中，所述占用地图(100)的单元(Z)根据所述车辆(F)的行驶情况与所述行驶情况匹配，其特征在于，所述单元(Z)的面积在所述车辆(F)的近区域中小地构造，而在所述车辆(F)的远区域中大地构造，其中，所述单元(Z)在所述车辆(F)的速度高时在行驶方向(R)上长且窄地构造而在所述车辆(F)的速度低时在行驶方向上短且宽地构造。
2.根据权利要求1所述的占用地图(100)，其特征在于，所述占用地图(100)的单元(Z)布置在以下坐标系的一个中：笛卡尔坐标、极坐标。
3.根据权利要求1或2所述的占用地图(100)，其特征在于，所述单元(Z)的面积在所述车辆(F)的速度高时大地构造而在所述车辆(F)的速度低时小地构造。
4.根据权利要求1或2所述的占用地图(100)，其特征在于，所述单元(Z)与所述车辆(F)的可驾驶的操纵匹配。
5.根据权利要求1或2所述的占用地图(100)，其特征在于，所述单元(Z)与用于所述车辆(F)的道路走向匹配。
6.根据权利要求1或2所述的占用地图(100)，其特征在于，所述占用地图(100)的单元(Z)的数量是恒定的。
7.根据权利要求1或2所述的占用地图(100)，其特征在于，所述占用地图在与所述行驶情况相关的感兴趣的区域中具有大的单元密度。
8.一种用于提供用于车辆(F)的占用地图(100)的方法，所述方法具有以下步骤：
借助求取装置(200)求取所述车辆(F)的行驶情况；
根据所述行驶情况匹配所述占用地图(100)的构型
其中，所述占用地图(100)的单元(Z)的面积在所述车辆(F)的近区域中小地构造，而在所述车辆(F)的远区域中大地构造，
其中，所述单元(Z)在所述车辆(F)的速度高时在行驶方向(R)上长且窄地构造而在所述车辆(F)的速度低时在行驶方向上短且宽地构造。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还具有以下步骤：
由所述占用地图(100)求取用于所述车辆(F)的传感器装置(S1，S2，S3)的检测特性。
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