CN105308624A - 辅助装置和用于支持车辆的驾驶员的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其用于车辆(1)的辅助装置，其包括：至少一个用于扫描所述车辆(1)的周围环境(3)的传感器(2)和至少一个控制设备(4)，所述控制设备能够交替地与所述传感器(2)交换数据，其中所述控制设备(2)具有第一存储器装置，所述第一存储器装置将扫描的周围环境存储在至少一个第一单元(5)中、尤其存储在至少一个第一网格瓦片中，其中所述第一虚拟单元(5)代表所述车辆(1)的周围环境(3)的一个部分区域，其中所述传感器(2)具有第二存储器装置，所述第二存储器装置将由所述传感器(2)获得的数据存储在至少一个第二虚拟单元(6)中、尤其存储在第二网格瓦片中，其中所述第二虚拟单元(6)代表所述传感器(2)的周围环境(3)的至少一个部分区域，其中所述第二单元(6)至少部分代表所述周围环境(3)的与所述第一单元(5)相同的区域，其中所述控制设备(4)设置用于，将所述第二单元(6)的内容集成到所述第一单元(5)中。

Description

辅助装置和用于支持车辆的驾驶员的方法

技术领域

本发明涉及一种辅助装置，尤其用于车辆的辅助装置。此外，本发明涉及一种用于支持车辆的驾驶员的方法。在此，根据本发明的方法尤其示出驾驶员辅助系统。

背景技术

驾驶员辅助系统的特征在于持续增大的自动化程度并且可以应用在多个行驶情况中。泊车系统、自动的制动系统或者车道变换系统视为对此的示例。

具有车辆的自动的纵向引导和/或自动的横向引导的驾驶员辅助系统的核心组成部分是周围环境模型，所述周围环境模型用作用于情况分析、行驶规划和/或车辆调节的数据基础。所述周围环境模型尤其应当是传感器无关的和/或功能无关的，以便限制具有不同的驾驶员辅助系统和不同的传感器的车辆的复杂性。因此，可以通过可再次使用的模块和构件降低开发耗费，这在集成构件时也简化多个供应商的合作。

由现有技术已知多种用于周围环境模型化的方法。因此，一方面已知设置对象列表，所述对象列表然而不足以示出信息的由多个辅助系统需要的细节程度。另一方面，已知占用网格。所述占用网格可以在扩展中也通过网格瓦片(GridTides)实现。在所述方法中，借助传感器来测量车辆的周围环境，以便将如此获得的数据随后作为占用值记录到由单元组成的虚拟网络中。为此，每一个传感器通常具有自身的局部单元，所述局部单元通过融合规则集成到由单元组成的全局网络中。

作为示例，图10示出，例如分配给传感器的局部网络300应当如何插入到全局网络400中。可以得知，所述网络由系统决定地具有离散化误差，使得障碍物80始终通过完整的单元301描绘。通过单元301的通常大于障碍物80的尺寸产生所述离散化误差。所述离散化误差通过局部网络300到全局网络400中的集成而增大，因为在此必须考虑融合规则。因此，局部网络300尤其可以具有与全局网络400不同的定向。由图10得知，必须设置非常大的占用区域401，以便代表各个障碍物80。然而，因此产生非常大的离散化误差，所述离散化误差对于许多辅助系统而言是不可接受的。

发明内容

根据本发明的辅助装置包括至少一个传感器，所述传感器设置用于扫描车辆的周围环境，对于所述车辆优选设置所述辅助装置。此外，根据本发明的辅助装置包括至少一个控制设备，所述至少一个控制设备与传感器连接。通过这种方式能够实现，控制设备和传感器交替地交换数据。传感器尤其可以将数据发送到控制设备上，其中优选同样设置，控制设备将数据发送到传感器上。控制设备具有第一存储器装置，所述第一存储器装置存储所扫描的周围环境的周围环境模型。为此，所扫描的周围环境存储在至少一个第一虚拟单元中，其中所述第一虚拟单元优选可以是第一网格瓦片。在此，第一虚拟单元代表车辆的周围环境的一个部分区域。因此有利地设置，可以存在多个第一单元，以便将车辆的周围环境细分成多个部分区域，其中第一单元中的每一个代表车辆的周围环境的一个自身的部分区域。根据本发明还设置，传感器具有第二存储器装置，所述第二存储器装置将由传感器获得的数据存储在至少一个第二虚拟单元中。第二虚拟单元又尤其是第二网格瓦片。第二单元代表传感器的周围环境的至少一个部分区域。尤其设置，存在多个第二单元，所述多个第二单元代表周围环境的完全绕传感器延伸的部分区域。因此能够实现，与其朝第二单元的定向无关地存储传感器的全部数据。根据本发明，第二单元至少部分代表周围环境的与第一单元相同的区域。此外，控制设备根据本发明设置用于，将第二单元的内容集成到第一单元中。因此，存储在第二单元中的数据可以在没有其他的离散化损失的情况下集成到第一单元中。因此，避免耗费且有误差的变换。

本发明还涉及一种用于支持机动车的驾驶员的方法。根据本发明的方法包括以下步骤：首先提供周围环境模型，所述周围环境模型在至少一个第一单元中描绘车辆的周围环境的至少一个部分区域。第一单元有利地是第一网格瓦片。随后，借助至少一个传感器扫描周围环境。将所测量的周围环境数据记录到第二单元中，其中第二单元优选是第二网格瓦片。最后，将第二单元的内容集成到第一单元中。在此根据本发明设置，第二单元至少部分地代表周围环境的与第一单元相同的区域。在第一步骤期间，即在提供周围环境模型期间，优选地设置提供至少一个第一单元，即使所述至少一个第一单元还不具有内容。在所述情形中，一次地通过将第二单元的内容集成到第一单元中实现数据记录到第一单元中。因此，周围环境模型也可以完全从一开始构造。

从属权利要求具有本发明的在内容方面的优选扩展方案。

有利地，存在多个第一单元和第二单元，其中第一单元的数量超过第二单元的数量。因此，可以将车辆的周围环境细分成多个部分区域，其中每一个部分区域通过第一单元代表。第二单元的数量最终代表传感器的精确度，因为传感器的检测区域通过大量的第二单元非常详细地离散化。此外，通过将多个第一单元设置为第二单元确保：每一个第二单元可以将数据记录到第一单元中。因此，可以在周围环境模型中考虑全部由传感器测量的数据。

优选地，第二单元代表与第一单元相同的区域。因此优选地，第一单元和第二单元的尺寸和定向相同。因此显著的是，绝对不需要变换规则，以便将第二单元的内容集成到第一单元中。因为存在第二单元与第一单元的明确分配，所以可以非常简单地更新各个单元内的占用信息。

在根据本发明的辅助装置的一种优选实施方式中，用于将第二单元的内容集成到第一单元中的控制设备使用压缩方法。这优选是行程长度编码。因此，可以非常小地保持数据流，其中然而来自第二单元的全部的重要的数据传送到第一单元上。这能够实现控制设备的非常有效的工作。

对此类似地，根据本发明的方法优选设置，为了将第二单元的内容集成到第一单元中使用压缩方法。所述压缩方法又优选为行程长度编码方法。

对于根据本发明的辅助装置有利地设置，使第一存储器装置和第二存储器装置相同。因此，可以非常简单地构造传感器，因为所述传感器不需要自身的存储器装置。尤其可以设置，传感器将第二单元直接集成到第一单元中，而无需显性地存储其自身。

此外，根据本发明的辅助装置优选具有确定第二单元的至少一部分的占用概率的传感器。所述占用概率是传感器可以如何准确地检测周围环境的度量。如果可以通过传感器明确地确定出障碍物位于在其检测区域中，则将值100％说明为占用概率。

本发明还涉及一种计算机程序产品，其具有程序代码，其当所述计算机程序产品在计算机上运行时实施以上所描述的方法。在此，车辆的控制设备尤其也视为计算机，在所述控制设备上运行所述计算机程序产品。

最后，本发明涉及一种车辆，所述车辆具有以上所描述的辅助装置。

附图说明

现在，根据实施例在考虑附图的情况下详细描述本发明。附图示出：

图1：周围环境模型的示意图，如其在根据本发明的一个实施例的车辆中所使用的那样；

图2：来自图1的周围环境模型的区段；

图3：环绕根据本发明的所述实施例的车辆的传感器的第二单元的分布的示意图；

图4：图3的细节图；

图5：传感器数据集成到周围环境模型中的示意性概览，如其在根据本发明的所述实施例的车辆中发生的那样；

图6：环绕根据本发明的所述实施例的车辆的第二传感器的第二单元的分布的示意图；

图7：环绕根据本发明的实施例的车辆的第三传感器的第二单元的分布的示意图；

图8：环绕根据本发明的实施例的车辆的第四传感器的第二单元的分布的示意图；

图9：根据本发明的实施例的车辆的示意图；

图10：根据现有技术的周围环境模型的示意图。

具体实施方式

首先，在不参照附图的情况下描述第一实施例。在此，通过网格瓦片实现不仅第一单元而且第二单元。借助所述网格瓦片在高性能的中央控制设备上创建全局的周围环境模型(第一网格瓦片)。在计算技术上明显不强烈地装配的各个传感器控制设备上同样借助网格瓦片(第二网格瓦片)集成借助传感器模型的测量数据，参见图2。传感器控制设备上的网格瓦片(第二网格瓦片)在此以与在全局的周围环境模型(第一网格瓦片)中的相应的网格瓦片相同的分辨率、定位和定向来定向。这能够实现到全局的网格瓦片(第一网格瓦片)中的直接集成并且避免通过变换的不必要的离散化误差。此外，通过避免变换来实现计算复杂性的降低。

在传感器控制设备上所需要的网格瓦片(第一网格瓦片)的数量和构型取决于相应的传感器系统的FOV。这随后参照图6至8详细阐述。对于相应的网格瓦片的定向，传感器控制设备得到车辆的当前位置并且传送网格瓦片(第一网格瓦片)在车辆周围环境中的明确辨识。

对于传感器控制设备的每一个时间步长实现中央控制设备上的(全局的)世界周围环境模型(第一网格瓦片)的更新，其方式是，在相应的传感器网格(第二网格瓦片)上实施具有重要的占用信息的单元的编码。在此，“重要的”意味着一种特别的状态，所述状态必须以高的优先级集成到全局的周围环境模型(第一网格瓦片)中。有利地，这是在其占用性方面具有高的可信度的单元。在一种有利的构型中，在最后的时间步的时间变化引起到中央控制设备的传输。

在一种特别有利的构型中，不仅传输原始信息中的重要信息、即在相应的第二网格瓦片中的单元位置，而且更确切地说借助已知的压缩方法来传送。在此，尤其可以设想所谓的行程长度编码，其中仅仅传输重要单元的起始位置以及相同类型的在一行/列下的单元的数量。

在另一特别有利的构型中，各个传感器控制设备可以补充其关于相关编码(Relevanzkodierung)的信息。当传输网络具有高负荷并且如此不能保证所提供的所有信息的传送时，这用于要传送的信息的最优选择。通过局部地在(传感器)控制设备层上同时存储历史信息的能力，所述历史信息不丢失并且可以在稍后的时刻当网络负荷再次降低时被传输。因此，传感器具有第二存储器装置，其中借助第二网格瓦片存储所获得的数据。

本发明的优点在于：

-高精确的周围环境模型(第一单元或者第一网格瓦片)和局部的传感器周围环境模型(第二单元或者第二网格瓦片)的集成可以在高性能的中央控制设备上运行，从而能够以所需要的时钟率实现对于路径规划、调节或者HMI的进一步分析处理。

-所述系统描述可标度的系统架构，由此抽象并且明确地描述关于网格瓦片的接口并且因此能够实现不同数量和类型的传感器的连接。

-传感器网格(第二网格瓦片)和所述传感器网格的元素与世界网格(第一网格瓦片)的明确分配避免耗费的且具有误差的变换。

-通过所描述的或者通过其他的已知的压缩方法可以实现传感器控制设备(具有第二存储器装置)和中央控制设备(具有第一存储器装置)之间的非常高性能的通信。根据本发明要强调的是，通过网格瓦片在传感器控制设备和中央控制设备之间的明确分配仅仅必须发送具有重要的占用程度的元素。

-可以更成本有利地度量传感器控制设备，因为仅仅必须计算用于传感器模型的算法。系统特定的和/或功能特定的算法在中央控制设备上运行。

-所提出的系统方案提供接口至传感器的标准化，从而所述传感器可以更简单地集成到不同传感器类型的系统中。

-在所使用的车辆网络(CAN、Flexray、以太网)上的负荷可以通过网格瓦片的使用显著降低。

-传感器网格瓦片(第二网格瓦片)至世界网格瓦片(第一网格瓦片)的明确分配能够实现世界网格(第一网格瓦片)的占用信息的有效更新，尤其信息：“障碍物”、“可行驶”、“不准确的信息”或者“未知”。

-在传感器控制设备上，尤其在第二存储器装置中必须仅仅设置如此多存储器，使得可以描绘相应的传感器系统的检测区域。另一方面，所述存储器可以通过另一有利的构型取消，其方式是，传感器控制设备借助哈希码等等从所获得的间距信息直接计算所属的网格瓦片和元素(网格瓦片的已经测量了间距信息的部分区域)的相应辨识(ID)。这意味着，传感器不强制地必须基于网格瓦片地运行，而是可以通过函数将间距值直接变换成世界网格ID(第一网格瓦片)。

-通过网格瓦片也在传感器控制设备上的使用可以实现当前测量数据与历史测量数据相关的集成并且因此例如实现在控制设备层上借助相应的传感器模型的直接的合理性验证。借助由现有技术已知的占用网格不能实现所述步骤，因为在此从以下出发：传感器非常迅速地得到网格以外的测量值并且因此在计算技术上必须实施昂贵的复制操作和/或变换操作，以便将网格再次中心化到传感器位置上。

-有利地，根据在传感器系统组合中具有最小作用距离和/或最小检测范围的传感器的最大作用距离来设计中央控制设备上的网格瓦片的大小。

图1示出高精确的周围环境模型100，所述周围环境模型存储车辆1(参见图9)的周围环境3(参见图9)的数据。周围环境3通过第一单元5代表，所述第一单元具有占用值。因此，存在自由区域102，所述自由区域通过障碍物101限制。此外，在图1中示出区段200，所述区段在图2中详细示出。

图2示出以上所描述的区段200。在此，除自由面102和障碍物101以外描绘车辆代表10。车辆代表10示出：车辆1位于何处或者车辆1相对于周围环境模型100占据哪个位置。

图3示意性示出车辆代表10。此外，图3示出车辆1的传感器2(参见图9)的检测区域7，所述车辆由车辆代表10代表。传感器2可以探测障碍物8(参见图9)，其中所述障碍物记录到第二单元6中，第二单元完全包围车辆代表10。因此，传感器2的检测区域7可以与车辆的定向无关并且因此与第二单元6相对于车辆代表10的定向无关地始终将数据记录到到第二单元6的至少一个中。因此，能够实现周围环境3通过传感器2的全面且准确的检测。

图4示出第二单元6，所述第二单元描绘传感器2的检测区域7。通过障碍物8由传感器2检测出，不能行驶第二单元6的四个部分区域61。因此，第二单元6的部分区域61标记为占用。因此，第二单元6具有当前的周围环境信息，所述当前的周围环境信息然而还没有由周围环境模型100考虑。此外能够实现，第二单元6具有先前所存储的周围环境数据，由此可以将现在探测的障碍物8与先前探测的障碍物8进行比较，以便得到测量值的合理性验证。

为了更新周围环境模型100中的第二单元6的部分区域61，也就是说，为了在周围环境模型100中考虑所识别的障碍物8，设置第二单元6的数据到周围环境模型100的相应的第一单元5中的集成。这在图5中示出。为了集成来自第二单元6的数据首先将其压缩。随后，将经压缩的数据包20集成到周围环境模型100中。为此，在图5中示出区段200，其中附加地描绘更新区域50，所述更新区域包括代表与已更新的第二单元6相同的周围环境3的第一单元5。四个部分区域61中的占用概率在图5中说明为100％、88％、78％。现在，可以将所述占用概率集成到更新区域50的第一单元5中。通过这种方式，传感器2的当前的测量值也可供周围环境模型100使用。通过第二单元6具有与第一单元5相同的尺寸以及相同的定向的事实，对于来自第二单元6的数据到第一单元5中的集成完全不必须应用变换规则。因此，所述集成可以没有误差地且非常有效地实施。

图6至8示出不同的检测区域7，所述检测区域可以通过车辆1的不同传感器2产生。因此，图6例如示出八个超声传感器，所述超声传感器分别具有检测区域7，所述检测区域由不同的第二单元6覆盖。图7示出立体摄像机的检测区域7，所述检测区域又由第二传感器6覆盖。最后，图8作为示例示出广角立体摄像机，其中在此相应的检测区域7也由第二单元6覆盖。

因此，由图6至8得知，根据本发明的周围环境模型非常灵活地工作。可以使用来自大的数量的不同传感器类型的传感器数据，以便创建周围环境模型100。为此，使第二单元6的仅仅数量和布置变化。

如已经所描述的那样，图9示出根据本发明的一个实施例的车辆1。车辆1具有传感器2，所述传感器与控制设备4连接，从而控制设备4可以实施以上所描述的步骤，以便将车辆的周围环境3内的障碍物8集成到周围环境模型100中。

由此，得到以下多个根据本发明的优点：高性能地构造存储并且处理周围环境模型100的控制设备4。通过这种方式能够实现，通过控制设备4可以实现根据周围环境模型100的进一步分析处理、例如人机接口的路径规划、调节或者实现。此外，通过系统架构能够实现，多个不同的传感器可以将数据提供给控制设备4，以便创建周围环境模型100。因为不需要变化规则，所以周围环境模型的创建没有误差且高性能地实现。所述性能可以通过压缩方法、尤其通过行程长度编码进一步改善。通过第二单元与第一单元的明确分配仅仅发送对周围环境模型300做出重要贡献的元素。

传感器2可以非常简单地构造，因为所述传感器需要仅仅一个传感器控制设备，所述传感器控制设备必须实施简单的算法。这由此发生，涉及周围环境模型100的全部的耗费的算法通过控制设备4实施。此外，本发明能够实现，建立用于传感器的统一标准，因为已经设置，不同的传感器可以使数据对周围环境模型100做出贡献。仅仅必须将第二单元的占用信息传输到控制设备4上。

通过与现有技术相比要传输的数据的减少能够实现，使在车辆中使用的网络、例如CAN、Flexray或者以太网减轻负担。

对于传感器2还有利的是，第二存储器装置必须具有仅仅对于第二单元的存储所需要的参量。此外能够实现，将第二存储器装置集成到第一存储器装置中，使得第一存储器装置和第二存储器装置相同。在所述情形中，传感器2借助哈希码等等由所得到的间距信息直接计算出要集成到周围环境模型100中的数据20。此外，每一个单元的大小可以通过传感器2的检测区域7来确定，其方式是，根据传感器2的最大检测区域来设计单元的大小，其中在多个传感器的情况下使用具有最小检测区域的传感器2的最大作用距离。

Claims (12)

1.一种尤其用于车辆(1)的辅助装置，所述辅助装置包括：

至少一个用于扫描所述车辆(1)的周围环境(3)的传感器(2)，

至少一个控制设备(4)，所述至少一个控制设备能够交替地与所述传感器(2)交换数据，

其中，所述控制设备(4)具有第一存储器装置，所述第一存储器装置将所扫描的周围环境存储在至少一个第一虚拟单元(5)中、尤其存储在至少一个第一网格瓦片中，其中，所述第一虚拟单元(5)代表所述车辆(1)的周围环境(3)的一个部分区域，

其中，所述传感器(2)具有第二存储器装置，所述第二存储器装置将由所述传感器(2)获得的数据存储在至少一个第二虚拟单元(6)中、尤其存储在第二网格瓦片中，其中，所述第二单元(6)代表所述传感器(2)的周围环境(3)的至少一个部分区域，

其中，所述第二单元(6)至少部分代表所述周围环境(3)的与所述第一单元(5)相同的区域，

其中，所述控制设备(4)设置用于将所述第二单元(6)的内容集成到所述第一单元(5)中。

2.根据权利要求1所述的辅助装置，其特征在于，存在多个第一单元(5)和多个第二单元(6)，其中，第一单元(5)的数量超过第二单元(6)的数量。

3.根据以上权利要求中任一项所述的辅助装置，其特征在于，所述第二单元(6)代表与所述第一单元(5)相同的区域，使得所述第一单元(5)和所述第二单元(6)的尺寸和定向相同。

4.根据以上权利要求中任一项所述的辅助装置，其特征在于，为了将所述第二单元(6)的内容集成到所述第一单元(5)中，所述控制设备(4)使用压缩方法、尤其行程长度编码。

5.根据以上权利要求中任一项所述的辅助装置，其特征在于，所述第一存储器装置和所述第二存储器装置相同。

6.根据以上权利要求中任一项所述的辅助装置，其特征在于，所述传感器(2)确定用于所述第二单元(6)的至少一部分(61)的占用概率。

7.一种用于支持车辆(1)的驾驶员的方法，所述方法包括以下步骤：

提供周围环境模型(100)，所述周围环境模型将所述车辆(1)的周围环境(3)的至少一个部分区域描绘在至少一个第一单元(5)、尤其第一网格瓦片中，

借助至少一个传感器(2)扫描所述周围环境(3)并且将所测量的周围环境数据记录到第二单元(6)、尤其第二网格瓦片中，

将所述第二单元(6)的内容集成到所述第一单元(5)中，

其中，所述第二单元(6)至少部分代表所述周围环境(3)的与所述第一单元(5)相同的区域。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，存在多个第一单元(5)和第二单元(6)，其中，第一单元(5)的数量超过第二单元(6)的数量。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二单元(6)代表与所述第一单元(5)相同的区域，使得所述第一单元(5)和所述第二单元(6)的尺寸和定向相同。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，为了将所述第二单元(6)的内容集成到所述第一单元(5)中使用压缩方法、尤其行程长度编码。

11.一种计算机程序产品，其包括程序代码，其用于当所述计算机程序产品在计算机上运行时实施根据权利要求7至10中任一项所述的方法。

12.一种车辆(1)，其包括根据权利要求1至6中任一项所述的辅助装置。