CN105916758A - 用于车辆的自主泊车的方法、用于执行所述方法的驾驶员辅助设备以及具有所述驾驶员辅助设备的车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明建议一种用于执行车辆(10)的自主泊车过程的方法，其中，在位于车辆内部或外部的操作者(50)的移动设备(55)与所述车辆(10)之间建立通信连接，通过所述通信连接传输用于激活所述车辆(10)的自主泊车过程的至少一个命令，其中，所述车辆在激活自主泊车过程后自主地从起始位置运动至目标位置(20)。根据本发明设置为，a)在所述车辆(10)的自主泊车过程开始前，通过所述通信连接向所述车辆(10)发送所述目标位置(20)的特征性环境信息并且将其储存在适用于此的设备中，b)进行所述自主泊车过程前和/或期间，在由所述车辆(10)的传感器系统(14)检测的环境信息与所述目标位置(20)的特征性环境信息之间的比较，并且根据所述比较计算所述自主泊车过程的轨迹(60)。
Description
背景技术
半自动泊车系统已自从数年前起进入批量生产。在这类系统中，通常沿停车位引导车辆。车辆借助侧面构建的传感器(如超声波传感器)识别可能的停车位。在操作者例如通过挂倒档激活泊车系统时，系统接管对方向盘的监控并控制车辆进入停车位。在此，操作者接管纵向控制，也就是加速，以及制动器的操作。作为后续拓展阶段，还已知如下泊车系统，在这些泊车系统中，操作者不必再加速或制动。这由泊车系统例如通过直接访问车辆的纵向导向执行器(制动器、发动机控制器)接管。
这类系统的另一已知的后续发展设置为，操作者在泊车过程开始前离开车辆并借助远程控制器，例如具有与车辆中的泊车系统无线通信的特殊软件的移动电话，从车辆外部启动和保持或结束自动泊车过程。
在所有这些已知的系统中，泊车系统借助构建的环境传感机构(如超声波传感器、倒车摄像机)或多或少前瞻性地监控(通常有效距离为50cm至5m)此前未经探测的物体是否进入到行驶通道并且在某些情况下以制动过程做出反应。
更新的发展已经涉及这样的泊车系统，它们自主学习特定停车场位于哪里，例如自家车库。在学习过程之后，操作者仅需将车辆停放在此前学习的停车场附近，所述学习过程可例如通过确定目标停车场的GPS位置或通过向车辆传送目标位置的坐标进行。下车后，操作者可借助遥控器激活泊车系统，于是车辆自主地运动到所学习的停车场(关键词：“车库泊车”或“代客泊车”)。车辆借助适当的环境传感机构(如摄像机、超声波传感器、激光扫描仪等)独立地识别此前未知的障碍，或例如基于地面标记或基于可能存在的车库壁找到准确的停车场。在此重要的是环境传感机构的使用，因为这类系统的特别优势在于，操作者不必关心GPS系统的不准确性(约1至5m)或在自动泊车过程开始前起始位置的准确保持。
例如由2013年1月29日关于DLR就所谓“代客泊车”的最新研究的互联网文章《寻找停车场不再有压力》(http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10081/151_read-6186/)已知，借助固定安装的HD摄像机检测空置的停车区域，其中，信息无线传送至车辆。操作者通过在他的智能手机上按下按钮确认目的地并且车辆自动开往所指派的停车场。因此，在此方法中使用了已经存在的外部基础设施(例如停车楼中的HD摄像机)，用以探测空置的停车区域。另外，车辆被设置用于自主行驶和泊车。
DE 10 2012 008 858 Al描述了一种方法，在该方法中，操作者利用他的车辆运作至所期望的目标位置，车辆于是存储该目标位置，然后例如操作者驾驶到其他位置。离开车辆后，操作者能够通过无线通信工具给车辆下达命令，使车辆独立地驶向此前求取的目标位置(停车区域)并停在那里。
此外，由DE 10 2009 021 014 Al已知，在例如停车楼内运动的车辆检测空置的停车区域并将此信息无线提供给其他车辆。车辆基于所传送的空置停车区域的位置和车辆中的导航系统计算出到空置停车区域的额定路线，其中，这里未提及自主泊车，而是操作者必须自己驾驶到空置停车场。
发明内容
本发明提出一种用于执行车辆的自主泊车过程的方法，其中，在位于车辆内部或外部的操作者的移动设备与所述车辆之间建立通信连接，通过所述通信连接传输用于激活所述车辆的自主泊车过程的至少一个命令，其中，车辆在激活自主泊车过程后自主地从起始位置运动至目标位置。根据本发明设置有：
a)在所述车辆的自主泊车过程开始前，通过通信连接向车辆发送所述目标位置的特征性环境信息并且将其储存在车辆适用于此的设备中，
b)在自主泊车过程前和/或期间，在由车辆的传感器系统检测的当前环境信息与所述目标位置的所述特征性环境信息之间进行比较，并且根据该比较计算自主泊车过程的轨迹。
本发明还涉及一种驾驶员辅助设备，所述驾驶员辅助设备能够与车辆的控制和传感器装置连接并且设置用于执行根据本发明的方法。此外，本发明涉及一种具有这类驾驶员辅助设备的车辆，尤其是汽车。
相应地，根据本发明设置，通过将车辆的当前环境信息与此前传送的代表泊车过程所追求的目标位置的特征性环境信息进行比较，实现车辆的自主泊车。借助比较结果计算轨迹，车辆沿着所述轨迹运动。这样计算所述轨迹，使得通过沿着所述轨迹运动，实现车辆的当前环境信息与此前传送的目标位置的特征性环境信息尽可能高的一致性。
“目标位置的特征性环境信息”尤其应理解为可测量的环境特征，例如停车场标记或停车场限界如墙壁、柱子或正在泊车的车辆。此外，目标位置的特征性环境信息也可包括其他实现目标位置的明确分配的信息，例如关于目标位置周围的物体的距离、形状、大小或颜色的信息。这些信息可以例如通过已知的数字图像处理方法从所测量的数据中求取。
优选地，所述目标位置的特征性环境信息包括至少一个数字图像，尤其是所述目标位置的数字照片。相应地，所述特征性环境信息作为图像信息以所述数字图像的像素的灰度值或颜色值的形式存在，其中，通过数字图像处理方法，例如边缘识别，可以推导出其他例如关于停车场限界的信息。该实施方式的优势在于，所述目标位置的特征性环境信息能够借助简单和广泛可用的工具——例如在许多移动设备如照相手机、智能手机或平板电脑中内置的数字摄像机得以检测。
进一步优选地，为了检测车辆的当前环境信息，所述传感器系统包括图像传感器，尤其是数字摄像机。在此，所述图像传感器尤其被构造用于按照规则的时间间隔拍摄车辆周围的(视频)数字图像。
优选地，由操作者借助移动设备检测所述特征性环境信息，并且通过所述通信连接将其传送至所述车辆。所述通信连接尤其优选是无线连接。
优选地，所述目标位置的所述特征性环境信息还包括所述目标位置的坐标和/或拍摄所述目标位置的数字图像的位置的坐标。这些坐标优选以GPS坐标的形式存在。由此以有利的方式实现，所述目标位置的所述特征性环境信息和/或由车辆的所述传感器系统检测到的当前环境信息能够在比较之前根据它们的相对位置进行转换。尤其是当环境信息以数字图像数据存在时，能够匹配图像大小以及考虑可能不同的拍摄角度，由此又实现环境信息更好的可比性。特别优选地，求取拍摄所述目标位置的所述数字图像的位置的GPS坐标与车辆的当前GPS坐标之间的相对位置，并且根据该相对位置在所述目标位置的所述数字图像和由车辆的所述传感器系统检测的所述环境图像之间进行图像转换。由此，能够有利地简化图像比较的比较算法，降低错误概率并且由此提高根据本发明的驾驶员辅助设备的可用性。
进一步优选地，可以从由车辆的传感器系统检测的当前环境信息中推断出车辆的环境中的障碍物。如果车辆在行驶于此前计算的轨迹时可能与所述障碍物碰撞，则能够中断或暂停自主泊车过程，或者相应地匹配轨迹，以便避免车辆与所述障碍物的碰撞。为了检测障碍物，可以使用所述传感器系统，借助所述传感器系统也检测根据本发明设置用于与所述目标位置的所述特征性环境信息进行比较的当前环境信息。替代地或附加地，可采用其他传感器，例如超声波传感器或雷达传感器用于障碍物识别。
优选地，所述目标位置的所述特征性环境信息显示在车辆的显示设备和/或所谓起遥控器作用的移动设备的显示装置上，从而使得不管在操作者或其他乘客在自主泊车过程期间留在车内的情况下还是在操作者从车辆外部监视自主泊车过程的情况下，都显示关于所述目标位置的信息。
相应地，根据本发明的一种特别优选的实施方式提出，通过如下方式执行自主泊车过程，即，操作者在所期望的停车地点用相应地配备有数字摄像机的移动设备，例如智能手机，拍摄所述目标位置(停车区域)的数字图像。该图像尤其与关于图像拍摄地点的GPS信息一起无线传送给所述车辆。借助构建在车辆中的环境检测系统，例如图像检测系统如前视摄像机或后视摄像机或侧视摄像机或其组合检测当前环境信息，所述当前环境信息尤其作为环境图像存在。基于由所述移动设备传送的所述目标位置的特征性环境信息与当前检测的环境信息的比较，求取至所述目标位置的轨迹，并且沿该轨迹执行自主泊车过程。
附图说明
图1示意性示出一种泊车情况，其中，采用根据本发明的用于执行车辆的自主泊车过程的方法。
图2示例性示出具有以由移动设备的摄像机拍摄的数字图像的形式的目标位置的特征性环境信息的移动设备的显示装置。
图3示例性示出由所述车辆的传感器系统检测的环境信息与所述目标位置的所述特征性环境信息之间的比较，其中，所述环境信息分别以图像数据的形式存在。
图4示出具有目标位置的特征性环境信息的移动设备的显示装置的第二示例，其中，存在多个可能的停车场待选。
具体实施方式
在图1示意性地示出的情况中，操作者50将车辆10停放在目标位置20附近的起始位置并下车。所述操作者50利用相应配备的移动设备55、例如智能手机或平板电脑在所述移动设备55的摄像机前的角度区域28中拍摄所述目标位置20的数字图像。所拍摄的数字图像包含所述目标位置20的特征性环境信息。在所述操作者50确定所述目标位置20后，所述移动设备55将所述特征性环境信息例如通过WLAN、蓝牙或其他无线传输技术无线传输至所述车辆10的根据本发明构造的驾驶员辅助设备的控制设备12并且储存在那里。所述控制设备12借助图像检测设备14检测所述车辆10周围的区域，所述图像检测设备14例如构造为视频摄像机。通过比较所述目标位置20的所传输的数字图像与当前由所述图像检测设备14检测的环境图像，计算所述车辆10与所述目标位置20之间的相对位置并求取泊车轨迹60。然后，所述车辆10自主地沿所述轨迹60朝所述目标位置20方向运动。在自主泊车过程期间，所述车辆10的驾驶员辅助设备借助所述图像检测设备14监视所述车辆10周围的直接环境，其中，可附加地使用其他环境传感器16，如超声波传感器或雷达传感器。由这样检测到的环境信息能够求取环境中的障碍40以及最终的目标位置20。此外优选地，在自主泊车过程期间以规则的时间间隔通过所述图像检测设备14拍摄当前的环境信息，并且与所储存的所述目标位置20的特征性环境信息进行比较。由此可以在自主泊车过程期间进一步细化、更正和核实所述轨迹60。
图2示例性地示出具有目标位置20的特征性环境信息的移动设备55的显示装置100，该特征性环境信息以由移动设备55的摄像机拍摄的数字图像110的形式存在。为了检测所述目标位置20的所述数字图像110，所述操作者50将所述移动设备55转向所述目标位置20的方向，从而使得所述目标位置20在所述移动设备55的所述显示装置100上可见。借助叠化在原图像110上的应指示所述目标位置20的目标标记140固定所述目标位置20。所述目标位置20要么显示在所述显示装置100的固定位置上，要么可由操作者例如通过触摸所述显示装置100确定。优选地，系统例如通过样式比较识别出所述目标位置20是车库。替代地，所述操作者能够例如通过操作栏120的相应按键告知此事。
图3示例性地示出在由所述车辆10的传感器系统检测的环境信息与目标位置的特征性环境信息之间的比较可以如何进行，其中，环境信息分别以图像数据110和150的形式存在。通过所述目标位置20(目标照片)的所述特征性环境信息110与所述车辆10的所述图像检测设备14的当前检测的环境信息150——即当前检测的环境图像的所谓“匹配”可以得出所述目标位置。“匹配”在此被理解为所述环境信息110和150的一致程度。在此，例如逐步地在X和Y方向上使所述环境图像150与所述目标照片110取得一致，并且为每一个坐标(X，Y)都构建“匹配”程度。可能地，为此必须根据所述车辆10与拍摄所述目标照片110的地点之间的相对位置对所述环境图像150和/或所述目标照片110进行图像转换，例如以180-180″′示出那样。为此，例如可以与所述目标照片110一起传输GPS信息。例如可以通过构建所述图像110和150之间在每一个位置X，Y上的所有像素亮度差的平方和得出所述一致程度。替代地，例如也可考虑颜色值。所得出的“匹配”程度或一致程度被记录在地图130中。一致性最大值、也就是最佳“匹配”的坐标(XB，YB)170表示目标位置(XZ，YZ)的方向。所述车辆10至所述目标位置20的距离例如可以借助所述图像110中水平线位置的假设来求取。为此利用车辆中摄像机的位置已知的情况(距地面高度、在车辆中的位置)。图像失真也借助摄像机镜头已知。基于此，在处理设备中存储有一个矩阵，所述矩阵对于每一个像点映射一个相对于所述车辆的位置。当该像点真实地映射地面时，该坐标于是正好有效。现在，借助边缘识别在图像中寻找物体的垂足点(Fuβpunkt)(例如借助霍夫变换寻找水平和垂直线段。位于图像最底部的水平线被假设为垂足点)。垂足点的坐标(像素)被分配给地面。针对这些像点，则借助所述矩阵已知相对于所述车辆的位置。
在图4中说明了本发明的一种优选实施方式，其中，在对所述目标位置20的所述特征性环境信息110成像的照片上部分或完全自动化地通过相应的软件进行所述目标位置20的确定，所述软件在检测所述特征性环境信息110的所述移动设备55上运行。所述移动设备55的操作者检测包括一个或多个停车场22、22′的标记25的当前图像信息。所述软件借助线识别，例如借助地点导出的图像的已知霍夫变换来求取多个可能的目标位置20、20′。所述操作者例如通过点击屏幕100或者通过定向所述移动设备55并由此定向相机来选择期望的停车位置22，直到十字光标140明确地位于所期望的停车场22的区域中。于是，所述目标位置20的已识别区域在图像110中例如通过所述停车区域22的重叠线显示23尤其突出。该选择作为目标区域20传送给车辆中的驾驶员辅助设备，然后所述车辆10如以上描述的那样自主地驶向所期望的目标位置20。
Claims (10)
1.一种用于执行车辆(10)的自主泊车过程的方法，其中，在位于车辆内部或外部的操作者(50)的移动设备(55)与所述车辆(10)之间建立通信连接，通过所述通信连接传输用于激活所述车辆(10)的自主泊车过程的至少一个命令，其中，所述车辆(10)在激活自主泊车过程后自主地从起始位置运动至目标位置(20)，
其特征在于，
a)在所述车辆(10)的自主泊车过程开始前，通过所述通信连接向所述车辆(10)发送所述目标位置(20)的特征性环境信息(110)并且将其储存在适用于此的设备(12)中，
b)在所述自主泊车过程前和/或期间，进行由所述车辆(10)的传感器系统(14)检测的当前环境信息(150)与所述目标位置(20)的所述特征性环境信息(110)之间的比较，并且根据所述比较计算所述自主泊车过程的轨迹(60)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标位置(20)的所述特征性环境信息(110)包括数字图像，尤其是所述目标位置(20)的数字照片。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了检测所述车辆(10)的所述环境信息(150)，所述传感器系统(14)包括图像传感器，尤其是数字摄像机。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，由所述操作者(50)借助移动设备(55)检测所述目标位置(20)的所述特征性环境信息(110)，并且通过所述通信连接将其传送至所述车辆(10)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标位置(20)的所述特征性环境信息包括所述目标位置的GPS坐标和/或拍摄所述目标位置的数字图像的位置的GPS坐标。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，相对于所述车辆(10)的GPS坐标求取所述拍摄所述目标位置(20)的所述数字图像(110)的位置的GPS坐标，并且根据相对位置在所述目标位置的所述数字图像(110)与由车辆的所述传感器系统(14)检测的所述环境的图像(150)之间执行图像转换。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，从由所述车辆(10)的所述传感器系统(14)检测的所述环境信息(150)和/或从由第二传感器系统(16)、尤其是超声波传感器系统检测的环境信息中推断出所述车辆(10)的环境中的障碍物(40)，并且识别所述车辆(10)与所述障碍物的可能碰撞，其中，中断或暂停所述自主泊车过程或者匹配所述轨迹(60)，以避免所述车辆(10)与所述障碍的碰撞。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标位置的所述特征性环境信息(110)显示在所述车辆(10)的显示设备上和/或所述移动设备(55)的显示设备上。
9.一种驾驶员辅助设备，所述驾驶员辅助设备能够与车辆的控制和传感器装置连接，其特征在于，所述驾驶员辅助设备设置用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
10.一种车辆，所述车辆具有根据权利要求9所述的驾驶员辅助设备。
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