CN109804419B - 用于运行半自主或自主的机动车的方法和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行半自主和/或自主的机动车(10)的方法。可以例如通过基础设施的数据服务器设备(18)提供基础设施的内部空间(20)的三维的数字高程模型(S1)，该内部空间具有至少一个能由机动车(10)通行的车道(22)。该高程模型描述基础设施内部的空间情况，通过机动车(10)的传感器装置(16)检测机动车(10)所处的基础设施区域的至少一部分表面(O)的地形(S2)。机动车(10)的控制装置(14)根据所确定的地形建立具有高程模型(S4)的区域的三维地形图(S3)。控制装置(14)根据比较结果确定机动车(10)在基础设施内部的当前位置(S5)，控制装置(14)根据所确定的当前位置和高程模型确定沿着至少一个车道(22)的行驶路线(S6)。

Description

用于运行半自主或自主的机动车的方法和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于运行半自主和/或自主的机动车的方法。半自主的驾驶模式在此被理解为机动车的半自动化，即由驾驶员辅助系统通过部分独立自主地驾驶来运行机动车(例如自动地泊车)或使用堵车辅助系统或车道保持功能来运行机动车。自主的驾驶模式是全自动化的驾驶模式，其中该驾驶也可以被称为巡航驾驶，在此持续地由驾驶员辅助系统承担对车辆的控制。
背景技术
半自主或全自主驾驶的机动车可以根据位置信号、例如GPS信号来确定方位。但是这在本身是建筑物或构成建筑物的基础设施内部是特别困难的，因为在基础设施中提出无法提供这种位置信号。传统的机动车是由驾驶员例如驶入停车楼中、停放在那里并再次驶出停车楼。而自主驾驶的机动车则必须自动地进入示例性的停车楼中并再次从中驶出，而且还必须自动地在停车楼内部确定方位。
在现有的基础设施中、例如在停车楼、车库或其它建筑物中，在缺少额外的传感器系统的情况下，巡航驾驶的机动车很难确定方位，这是因为在基础设施中例如不能进行GPS连接且通常存在多个楼层，这些楼层不能通过这种位置信号被加以区分。
从文献DE 20 2015 104 709 U1中已知一种移动通信装置，这种移动通信装置能够建立与机动车以及与基础设施接口的连接以用于与建筑物连接。通过基础设施接口可以请求描述建筑器的场景图的数据。
文献DE 10 2012 016 800 A1描述了一种借助于固定地布置在绘制成地图的环境中的位置检测传感器在绘制成地图的环境内部确定车辆位置的方法。该位置检测传感器于是引导机动车通过该被绘制成地图的环境。
文献DE 10 2014 002 150 B3描述了一种用于确定移动体的绝对位置的方法，该移动体具有光学的环境传感器，通过该环境传感器可以检测导航环境的标志。
但是存在困难的情况可能是，基础设施、即建筑物是例如具有多个楼层的停车楼，而该建筑物的车道的构造是相同的。具有摄像机检测装置的巡航驾驶的机动车所依赖的是：路牌可以被清晰地读取以及例如未被污染或例如未被错乱停放的机动车遮挡。
发明内容
因此本发明的目的是，改善对半自主或全自主驾驶的机动车的导航。
上述目的通过按独立权利要求所述的根据本发明的方法和根据本发明的设备实现。其他有利的改进方案通过从属权利要求说明。
本发明基于的思想是，将基础设施的内部空间的三维地图与非光学的传感器装置结合用于导航。即使在较差的照明条件下或在例如缺少标志的情况下机动车也能确定方位。还可以附加地使用固定布置的基础设施元件，例如紧固在建筑物室内顶部的通风管。
首先，根据本发明的用于运行半自主和/或自主的机动车的方法的特征在于，提供基础设施的内部空间的三维的数字高程模型，其中该内部空间具有至少一个可由机动车通行的车道，其中该高程模型描述了基础设施的内部的空间情况。该基础设施在此优选是建筑物。
三维的数字高程模型也可以被称为内部空间的三维的数字地图或被理解为数字的地面模型或地形模型。内部空间的数字高程模型描述基础设施的内部空间的自然的表面，而不描述位于该基础设施中的、不属于该基础设施的可运动的对象。也就是说，数字高程模型例如描述停车楼的内部表面，连同该停车楼所包括的、固定地布置的元件，例如柱子或天花板管道，但是不描述停放在其中的机动车。换言之，数字高程模型描述了基础设施的表面以及该基础设施所包括的基础设施元件，例如柱子、天花板结构或天花板管道。
通过机动车的传感器装置对机动车所处的基础设施区域的至少一部分表面的地形进行检测。被设置用于检测或感测表面和/或表面结构的设备或设备部件被理解为是传感器装置，为此该传感器装置具有至少一个传感器，例如激光扫描仪或雷达。
机动车的控制装置根据所确定的地形建立所述区域的三维地形图。被设置用于管理和产生控制信号设备或设备部件被称为控制装置，该控制装置为此可以具有控制芯片和/或控制电路板和/或微处理器和/或微控制器。
通过控制装置将所建立的地形图与高程模型相比较。根据比较结果确定机动车在基础设施内部的当前位置。虽然由控制装置确定了的地形图也可以描述作为停放着机动车的表面，但是这种偏差可能例如被控制装置在偏差的例如预定的容差范围内识别为不属于该基础设施并且予以忽略。例如对此可以提出，在比较时可以考虑地形图与高程模型的预先规定的一致性阈值，从而在例如百分之90一致的情况下就可以进行定位。根据另外的另选方案，控制装置可以例如根据所确定的地形图确定至少一个位置标记，例如天花板管道的结构或天花板管道与柱子的组合，然后可以根据该位置标记进行比较。
根据所确定的机动车在内部空间中的当前位置和高程模型确定沿至少一个车道的行驶路线。任选地还可以提出，控制装置产生用于控制机动车的相应的控制信号，并可以向导航装置、即用于辅助于机动车运行的设备或设备部件和/或向驾驶员辅助系统传输该控制信号。
由此，在建筑物中不额外安装传感器系统的情况下，实现了在建筑物内部、例如在停车楼中或在车库中导航，尤其是对巡航驾驶的机动车的导航。附加地还可以在例如较差的照明条件下或不能识别路牌内容的情况下进行导航。
有利地还实现了，可以由机动车使用现有的基础设施元件来确定方位。因此不必在例如停车楼中为巡航驾驶的机动车设置附加的引导轨道。也就是说，在基础设施内部不需要额外的建筑上的措施。通过使用三维的高程模型，机动车也可以确定方位，因为可以确定机动车当前所处的层级或楼层。通过根据本发明的方法还可以检测例如路牌的三维形状，并当例如靠近柱子或路牌停车时是有利的。
根据本发明的方法的一个特别优选的实施形式，传感器装置可以检测基础设施的至少一个固定不动的对象、所谓的基础设施元件以作为位置标记，其中根据至少一个检测的位置标记可以对所述区域的地形进行检测。由此显著改善了方位确定并进而改善了导航，因为因此也可以区分建筑物的不同楼层。基础设施的对象在此优选是基础设施的柱子或管道或天花板结构。
优选可以通过传感器装置的非光学传感器检测区域的地形，优选通过基于激光雷达和/或基于雷达和/或基于激光的传感器和/或基于超声波的传感器进行该检测。非光学传感器在此也可以被称为如下传感器：该传感器可以检测对象的表面结构和/或地形，例如是表面扫描的传感器。这构成了根据本发明的方法的特别有利的实施形式，这是因为机动车的导航与照明条件或位置标记的污染程度或例如遮挡路牌的物体无关。
如果通过从在机动车外部的基础设施的数据服务器设备接收高程模型来提供高程模型，则可以例如减轻机动车或控制装置的存储介质的负担，这是因为例如在驶入建筑物时可以下载高度模型，之后可以再删除。此外，由于机动车使用者在行驶前无需费心考虑获得对于该行驶所需的所有高程模型，因此也改善了该高程模型的可获得性。
根据预定的目的地确定行驶路线。例如，控制装置可以例如从基础设施的泊车引导系统处获得关于哪里有空停车位的信息。然后机动车可以直接驶向该空停车位。
按照根据本发明的方法的特别优选的实施形式，可以通过由机动车外部的非光学的检测设备检测基础设施的地形来提供高程模型。例如，在空置状态下测量示例性的停车楼，方式是例如通过雷达或通过超声波传感器可以建立空置的停车楼的高程模型。由此提供了特别准确的高程模型。
上述目的也可以通过一种根据本发明的控制装置实现，该控制装置优选可以具有微控制器和/或微处理器，其中控制装置被设计成，用于执行上述实施形式中的方法的涉及控制装置的方法步骤。同样也得到上述优点。
上述目的还通过一种根据本发明的机动车实现，其特征在于根据本发明的控制装置的实施形式。在此也得到上述优点。该机动车可以优选设计为汽车、例如设计为乘用车。
附图说明
参照附图通过具体实施例再次详述本发明。以下说明的实施例是本发明的优选实施形式。在实施例中，所述实施形式的所述各部分分别是本发明的可视为彼此独立的各个特征，这些特征也可以彼此独立地改进本发明并由此也可以单独地或在与示出的组合不同的组合中被视为本发明的组成部分。所述实施形式还可以通过本发明的已经描述的其他特征加以补充。在唯一的附图中功能相同的元件具有相同的附图标记。唯一的附图(图)示出：
根据本发明的方法的实施形式、根据本发明的控制装置的实施形式以及根据本发明的机动车的实施形式的示意性简图。
具体实施方式
唯一的附图借助实施例说明根据本发明的方法的原理。为此唯一的附图示出机动车10，该机动车优选可以设计为汽车、例如设计为乘用车。机动车10可以另选地包括导航装置12，该导航装置例如可以设计为导航设备。机动车10包括控制装置14和传感器装置16。该控制装置14可以例如设计为控制电路板或控制芯片并优选包括微控制器和/或微处理器15。控制装置14可以例如设计为机动车10的控制器并例如包括通信单元、即用于传输和接收信号的设备部件，通过该设备部件可以与例如机动车外部的数据服务器设备18建立数据通信连接17。数据服务器设备18可以例如包括基础设施的数据服务器。
机动车10的传感器装置16可以优选包括非光学传感器、例如基于雷达和/或基于激光雷达和/或基于超声波的传感器。在此该传感器装置可以例如布置在机动车的保险杠上或在机动车10的外壳上。另选地，传感器装置16例如可以包括基于红外线的摄像机。
唯一的附图中的机动车10例如位于停车楼中。附图在此示出示例性的停车楼的内部空间20，机动车10正沿车道22行驶。例如机动车10位于两个车道22的交叉口前面。附图还示出基础设施元件，该基础设施元件也可以被称为结构元件或内部空间设施元件。这包括固定地布置在基础设施上的所有元件，例如通风管24“和柱子24‘。
还示例性地示出了路牌24“‘，该路牌也可以被称为内部空间设施元件，但它可能例如被严重污染得以至于不能够再视觉感知该示例性的路牌24“‘的字迹。在柱子24‘附近是例如正停放着的另一机动车26。
在第一方法步骤S1中提供基础设施的内部空间的三维的数字高程模型。也就是说，提供内部空间的三维数字地图，该三维数字地图优选可以描述基础设施的内部空间20连同其基础设施元件。任选地还可以建立高程模型，方式是可以从内部例如扫描空置的建筑物，由此描述该基础设施的地形、即基础设施的内部空间20。对地形的这种检测可以优选通过机动车外部的、非光学的检测设备、例如通过扫描仪进行。相应的设备是本领域技术人员从现有技术中已知的。优选在建筑物中没有任何机动车10、26、而是仅有固定地布置在建筑物上或在建筑物中的基础设施元件24‘、24“的情况下进行对地形的这种检测。
三维的高程模型可以作为地图材料被提供给机动车10。数字高程模型优选存储在机动车外部的数据服务器设备18的存储装置(在附图中未示出)中。例如在建筑物的入口处，机动车10例如可以通过控制装置14的通信单元(在附图中未示出)与机动车外部的数据服务器设备18建立数据通信连接17，该通信单元17例如可以具有发送器和接收器。数据通信连接17可以例如是无线的通信连接，例如WLAN连接、蓝牙连接或其他类型的车-对-基础设施通信连接。可以例如规定在建筑物入口的位置作为用于传输数字高程模型的接口。可以通过位置信号、例如GPS信号确定示例性的入口并启动建立数据通信连接17以及传输数字高程模型。
能够例如在坐标系中描述内部空间20以及内部空间地形的高程模型也可以任选地在机动车的任意其他的停留地点处例如作为地图材料被下载，例如当机动车10处于使用者的车库中，然后当机动车10驶入该建筑物中时可以离线地使用存储在控制装置14或导航装置12中的高程模型。
该高程模型描述基础设施内部的空间情况。如果机动车10位于建筑物中，则传感器装置16——该传感器装置可以包括例如基于激光雷达、基于雷达和/或基于超声波的传感器——可以检测基础设施的机动车10正好所在的区域的至少一部分表面O的地形(S2)。例如，如在附图中所示(虚线)，正在检测(S2)、例如扫描天花板管道24“和柱子24‘的表面O和路牌24“‘作为位置标记。
在附图的示例中，机动车10可以例如使用间距传感器，该间距传感器例如可以布置在机动车10的保险杠上。所检测的描述表面O的地形的坐标数据可以由控制装置14例如汇总成内部空间20的该区域的三维地形图。通过建立三维地形图(S3)提供了一种方式使得能够与也描述位置标记的高程模型相比较(S4)。因此能够得出关于机动车10的当前位置的消息。通过使用非光学的传感器装置16，例如被扫描的路牌24“‘也可以给出关于当前位置的消息，即使该路牌在附图的示例中可能是脏污的。在这种情况下起决定作用的不是路牌24“‘的内容，而是路牌24“‘的三维结构。上述比较S4可以通过相应的算法实现。
在附图的示例中，控制装置14可以例如确定(S5)，机动车可以位于例如建筑物的某一地下楼层中。还可以确定(S5)，机动车10可以位于车道22的示例性的丁字路口前。
任选地可以提出，控制装置14可以从机动车外部的建筑物的数据服务器设备18——该建筑物例如可以包括泊车引导系统——获得泊车信号，该泊车信号例如可以描述地上楼层中的一个楼层中的空停车位作为目的地。这个示例性的泊车信号可以例如描述空停车位的坐标，该坐标也可以由三维的高程模型描述。根据所确定的机动车10的当前位置并根据空停车位的在三维的高程模型中的坐标可以确定(S6)行驶路线，该行驶路线沿着车道22引导并在附图的示例中可以描述，机动车10应在示例性的丁字路口处左转，以便到达该空停车位。此外所确定的行驶路线可以例如被传输给导航装置12，然后该导航装置可以基于该行程路线来控制机动车。机动车的控制和/或机动车10的导航可以根据从现有技术中已知的技术实现。
另选或附加地可以借助于根据本发明的方法还例如寻找停车楼出口并控制机动车10驶向停车楼出口。
上述实施例说明了本发明的检测基础设施的内部空间20并将该数据作为高程模型用于巡航驾驶以及任选地用于扩展的导航的原理。
根据另一实施例，可以扫描例如停车楼。例如可以一次性地扫描示例性的停车楼并可以提供该数据。由此例如巡航驾驶的机动车10可以通过例如与由机动车10通过传感器系统获取的数据相比较在停车楼中/在车库中确定方位，并寻找在例如不同楼层上的路线或寻找出口。在示例性的停车楼或示例性的车库中的可任选的接口可以是导航地图的入口和/或出口。
有利地得到：在无需在停车楼中额外安装传感器系统的情况下实现在例如停车楼或车库中的导航和巡航驾驶。
对于技术上的实现方案，可以例如通过合适的传感器系统、例如借助于雷达来扫描停车楼或车库。也可以建立停车楼的数据记录，即建立三维的数字高程模型，其中机动车10可以处理该示例性的数据记录。可以在线或离线地提供数据(S1)。为了使机动车能够在该示例性的停车楼中定位，机动车10的传感器系统可以与这些数据进行关联。也就是说，将所建立的地形图与高程模型进行比较(S4)。任选地可以算出出入示例性的停车楼或示例性的车库的路线，即确定沿着至少一个车道21的行驶路线(S6)。还可以在停车楼或车库中实现领航的应用和/或导航。

Claims (8)

1.一种用于运行半自主和/或自主的机动车(10)的方法，其特征在于：
-提供基础设施的内部空间(20)的三维的数字高程模型(S1)，该内部空间具有至少一个能由机动车(10)通行的车道(22)，其中该高程模型描述基础设施内部的空间情况，
-通过机动车(10)的传感器装置(16)检测机动车(10)所处的基础设施区域的至少一部分表面(O)的地形(S2)；
所述方法的特征还在于，由机动车(10)的控制装置(14)执行以下步骤：
-根据所检测的地形建立所述区域的三维地形图(S3)，
-将所建立的地形图与高程模型相比较(S4)，
-根据比较结果确定机动车(10)在基础设施内部的当前位置(S5)，
-根据所确定的当前位置和高程模型确定沿至少一个车道(22)的行驶路线(S6)，其中，
通过传感器装置(16)检测基础设施的至少一个固定不动的对象(24‘、24“)作为位置标记(S7)，其中根据至少一个所检测的位置标记检测所述区域的地形(S2)；
检测基础设施的柱子(24‘)或管道(24“)或天花板结构以作为基础设施的对象(24‘、24“)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过传感器装置(16)的非光学传感器检测区域的地形(S2)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过从机动车外部的基础设施的数据服务器设备(18)接收高程模型(S8)来提供高程模型(S1)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据预定的目的地确定行驶路线(S8)。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过由机动车外部的、非光学的检测设备检测基础设施的内部空间(20)的地形来提供高程模型(S1)。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过基于激光雷达和/或基于雷达和/或基于激光的传感器和/或基于超声波的传感器进行该检测。
7.一种控制装置(14)，包括微控制器和/或微处理器(15)，其中控制装置(14)被设置成，执行根据权利要求1至6中的任一项所述的方法的涉及控制装置(14)的方法步骤。
8.一种机动车(10)，其特征在于，设有根据权利要求7所述的控制装置(14)。
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