CN113748368B - 用于机动车的停泊辅助系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于机动车(1)的停泊辅助系统(2)，该停泊辅助系统具有距离传感器系统(3)，以便根据与对象(7)的侧旁距离(4)产生传感器信号。停泊辅助系统(2)的计算单元(9)基于传感器信号产生图形数据并且包含扩展现实系统(10)，以便将图形元素(11)插入到驾驶员的视场中。在此，图形元素(11)沿着竖直轴线(17)的伸展部与距离(4)的值有关。

Description

用于机动车的停泊辅助系统
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的停泊辅助系统，该停泊辅助系统包括：距离传感器系统，以便根据在机动车与机动车的周围环境中的对象之间的侧旁距离产生传感器信号；和计算单元，以便基于传感器信号产生图形数据。本发明还涉及一种用于针对机动车的泊入支持的方法、一种计算机程序和一种计算机可读的存储介质。
背景技术
在机动车的被支持的泊入时，可以使用超声传感器、光学传感器或摄像头。在已知的停泊辅助系统中，间距信息以侧旁间距指示器(Abstandsindikatoren，或称为间距指示符)的形式在机动车的信息娱乐系统上显示。机动车的驾驶员因此必须将其视线从道路移出并对准汽车内的显示器。附加地，驾驶员必须基于所显示的信息解读在机动车与可能的障碍物之间的实际距离，这可导致错误评估。两种情况都导致危及驾驶员的安全性。
在文件DE 10 2010 025 354 A1中描述了一种用于机动车的驾驶员辅助系统，该驾驶员辅助系统具有多个用于探测机动车的周围环境的摄像头，以及一个用于呈现由摄像头接收到的周围环境图像或俯视图的显示器，其中，可以在周围环境图像与俯视图之间切换。
发明内容
在该背景下，本发明的任务是，给出一种用于针对机动车的泊入支持的改进的方案，通过该改进的方案提高针对机动车驾驶员的安全性。
根据本发明，所述任务通过根据本发明的一种停泊辅助系统、一种用于泊入支持的方法、一种计算机程序以及一种计算机可读的存储介质解决。本发明具有多个有利的扩展方案和另外的实施方式。
改进的方案基于以下想法，即，借助于扩展现实系统将图形元素插入(einzublenden，亦称为淡入)驾驶员的视场中，从而图形元素沿着竖直轴线的伸展部与在机动车与机动车的周围环境中的对象之间的侧旁距离的值有关。
根据改进的方案的第一独立方面给出一种用于机动车的停泊辅助系统，该停泊辅助系统具有距离传感器系统和计算单元。距离传感器系统设置成用于，根据在机动车与机动车的周围环境中的对象之间的侧旁距离产生传感器信号。计算单元设置成用于，基于传感器信号产生图形数据。停泊辅助系统此外包含扩展现实系统(增强现实系统，英语“Augmented-Reality-System”，AR系统)。AR系统设置成用于，将图形元素插入到机动车的驾驶员的视场中，尤其是投影到AR系统或机动车的显示元件上或在显示元件上显示。在此，图形元素沿着竖直轴线的伸展部与距离的值有关。
尤其，侧旁距离可以是在平行于机动车的运动平面的平面内的间距或距离，其中，机动车的运动平面相应于如下平面，机动车可以在该平面内运动，即尤其是平行于地面的平面，机动车在该地面上运动。机动车尤其是具有纵向轴线和横向轴线。机动车的运动平面则通过如下方式定义，机动车的纵向方向和横向方向处于该运动平面内。
距离传感器系统可以例如包含摄像头系统、主动的光学传感器系统或超声传感器系统、尤其是主动的超声传感器系统。主动的光学传感器系统例如设置成用于，发出光并且检测光的被反射的份额并且基于被反射的份额确定侧旁距离。类似地，超声传感器系统可以例如设置成用于，将超声波发射到周围环境中并且检测超声波的被反射的份额并且基于此确定侧旁距离。
图形数据包括例如如下数据或信息，所述数据或信息以适合的形式存在，由此计算单元或AR系统可以基于图形数据产生图形元素并且将其插入到视场中，尤其是在显示元件上呈现。图形数据可以例如以图形数据形式或以其它适合的形式存在。
尤其，驾驶员的视场是如下空间区域，驾驶员可以在视觉上察觉该空间区域。视AR系统的设计而定，该视场可以相应于驾驶员的实际视场，即如下空间区域，驾驶员可以实际地在视觉上察觉该空间区域，而与例如其头部朝哪个方向转动无关。备选地，在其它实施方式中视场可以相应于驾驶员的名义视场，即相应于当驾驶员将其头部朝预设的、尤其是名义方向定向并且将视线沿着该方向对准时驾驶员的视场。名义方向可以例如相应于从驾驶舱内的预设的位置通过机动车的挡风玻璃朝道路上或到机动车的周围环境中的方向。
AR系统包含例如基于图形数据用于产生图形元素以及用于将图形元素插入到驾驶员的视场中所需的全部部件。尤其，AR系统也可以包含显示元件。例如计算单元也可以是AR系统的一部分。
显示元件可以例如相应于机动车的挡风玻璃或挡风玻璃的一部分。备选地，显示元件也可以构造为AR系统的单独的显示器或单独的显示面。
例如AR系统可以构造为抬头显示器或头戴式显示器。
扩展现实系统或AR系统可以理解为如下系统，借助于该系统可以通过计算机生成的附加信息或可视化对象，尤其是通过图形元素，借助于插入或叠加来补充由驾驶员获取的真实周围环境的图像。
尤其，图形元素的伸展部可以是图形元素沿着竖直轴线的长度。
尤其，竖直轴线是如下轴线，尤其当驾驶员将其视线对准图形元素或显示元件时该轴线从驾驶员角度看竖直伸延，即在驾驶员的视场中从下向上或反过来地伸延。尤其，竖直轴线相应如下轴线，当驾驶员沿行驶方向或沿平行于机动车的运动平面的方向看时，该轴线垂直于机动车的纵向轴线或横向轴线。
尤其，竖直轴线的方向偏离于在距离传感器系统与对象之间的连接轴线。
尤其，该图形元素可以是抽象的图形元素，即尤其不是真实存在的对象的呈现图。
根据改进的方案的停泊辅助系统，驾驶员有利地不必将视线从道路移出，以便可以获取图形元素或其沿着竖直轴线的伸展部和由此在机动车与对象之间的距离的值。这通过将图形元素插入到驾驶员的视场中实现。这改进驾驶员的安全性。
因为图形元素尤其是抽象的图形元素，图形元素的含义不必明确理解。尤其是，与摄像头图像相比不需要详细解读图形元素，因为图形元素的伸展部可以作为针对距离的值的指示器直观地由驾驶员获取(或理解，即erfasst)，尤其是在一定的适应阶段之后。与此相反，实际的间距将从周围环境的摄像头图像被解读并且可能难以评估。
通过将图形元素沿着竖直轴线的伸展部用作针对侧旁距离的指示器，有效地将视觉轴线从机动车的运动平面中翻出。由此可以尤其是完全呈现在距离传感器系统的直接的周围环境中的邻近区域。这因此尤其是有利的，因为AR系统，如抬头显示器或头戴式显示器可具有最小距离，其中，在最小距离内的对象无法被呈现。最小距离的范围可以例如在抬头显示器中在离机动车几米处结束，从而借助于改进的方案尤其是也可以直观地且可靠地呈现机动车的周围环境的邻近区域。
根据停泊辅助系统的至少一个实施方式，侧旁距离的值越小，图形元素沿着竖直轴线的伸展部就越小。
根据停泊辅助系统的至少一个实施方式，AR系统设置成用于，将另外的图形元素插入到驾驶员的视场中，尤其是在显示元件上呈现或投影到显示元件上。所述另外的图形元素沿着竖直轴线的伸展部在此同样与距离的值有关。在图形元素与所述另外的图形元素之间的间距与距离的值有关。
尤其，距离的值越小，在图形元素与所述另外的图形元素之间的间距就可以越小。
在不同的实施方式中，图形元素和所述另外的图形元素可以是多边形，如矩形或梯形。多边形沿着竖直轴线的伸展部则相应于多边形的相应的边长或高。
尤其，图形元素沿着竖直轴线的伸展部可以等于所述另外的图形元素沿着竖直轴线的伸展部。
通过插入所述另外的图形元素并且缩放在图形元素与距离的值之间的间距可以实现还更直观的且由此还更可靠的呈现。
根据至少一个实施方式AR系统设置成用于，将图形元素，和如有可能所述另外的图形元素，根据预设的颜色方案如此插入到视场中，使得图形元素和如有可能所述另外的图形元素的颜色与距离的值有关。
通过根据颜色方案呈现图形元素可以实现侧旁距离的还更直观且由此还更可靠的呈现。
根据至少一个实施方式，AR系统包含抬头显示器系统，以便将图形元素和如有可能所述另外的元素插入到视场中。
在这样的实施方式中，尤其是机动车的挡风玻璃可以用作显示元件。
尤其是在使用抬头显示器系统时，使改进的方案的优点特别明显，因为在借助于抬头显示器侧旁呈现距离时直接在机动车前方5至7m数量级内的区域由于抬头显示器的相应的盲区而不能被映射(abgebildet，或称为成像)。因此对于抬头显示器只有通过根据本发明使视觉轴线从侧旁平面朝竖直方向倾翻才能有意义地实现作为停泊辅助系统的使用。
根据至少一个实施方式，AR系统包含能佩戴在头部上的可视化输出设备，以便将图形元素和尤其是所述另外的图形元素插入到视场中。
可佩戴在头部上的可视化输出设备(头戴式显示器，英语“Head-mounted-Display”，HMD)尤其是所谓的AR眼镜系统，也称为数据眼镜或智能眼镜。
在这样的实施方式中，例如可固定在驾驶员头部处的显示器元件用作为用于插入图形元素的显示元件。
根据改进的方案的另一个独立方面给出一种用于针对机动车的泊入支持的方法，其中，借助于机动车的距离传感器系统根据在机动车与机动车的周围环境中的对象之间的侧旁距离产生传感器系统。借助于计算单元基于传感器系统产生图形数据。借助于机动车的扩展现实系统将图形元素插入到机动车的驾驶员的视场中，其中，将图形元素如此插入到视场中，使得图形元素的沿着竖直轴线的伸展部与距离的值有关。
根据用于泊入支持的方法的至少一个实施方式借助于扩展现实系统将另外的图形元素插入到视场中。所述另外的图形元素沿着竖直轴线的伸展部在此与距离的值有关，并且在图形元素与所述另外的图形元素之间的间距与距离的值有关。
根据改进的方案的用于泊入支持的方法的另外的实施方式直接由根据改进的方案的停泊辅助系统的不同的设计方式产生并且反之亦然。尤其，根据改进的方案的停泊辅助系统可以设置成或编程为用于，执行根据改进的方案的用于泊入支持的方法，或根据改进的方案的停泊辅助系统执行根据改进的方案的方法。
根据改进的方案的另一个独立方面给出一种机动车，该机动车具有根据改进的方案的停泊辅助系统。
根据改进的方案的另一个独立方面给出一种带有指令的计算机程序，其中，计算机程序的指令在通过根据改进的方案的停泊辅助系统，尤其是通过根据改进的方案的停泊辅助系统的计算单元实施计算机程序时促使停泊辅助系统执行根据改进的方案的方法。
根据改进的方案的另一个独立方面给出一种计算机可读的存储介质，在该计算机可读的存储介质上存储有根据改进的方案的计算机程序。
本发明也包括根据本发明的方法的扩展方案，所述扩展方案具有如已经结合根据本发明的停泊辅助系统的扩展方案所描述的特征。出于该原因，在此不再次描述根据本发明的方法的相应的扩展方案。
本发明也包括所描述的实施方式的特征的组合。
附图说明
下面描述本发明的实施例。附图中：
图1示出具有根据改进的方案的停泊辅助系统的示例性的实施方式的机动车；以及
图2示出根据改进的方案的方法的示意性的实施方式中的不同的情形。
具体实施方式
下文中阐释的实施例是本发明的优选的实施方式。在所述实施例中，实施方式的所描述的构成部分分别是单个的、应彼此独立考虑的本发明的特征，所述特征分别也彼此独立地扩展本发明并且由此也能单个地或以与所示组合不同的组合视作为本发明的组成部分。此外，所描述的实施方式也能够通过本发明的已经描述的另外的特征补充。
在附图中功能相同的元件分别设有相同的附图标记。
在图1中示出机动车1，该机动车具有根据改进的方案的停泊辅助系统2。该停泊辅助系统2具有距离传感器系统3，该距离传感器系统例如可以构造为主动的光学传感器系统，例如构造为激光雷达系统，或构造为雷达系统、超声系统或摄像头系统。在本示例中距离传感器系统3例如设计为激光雷达系统。该距离传感器系统3则设置成用于，发出光脉冲5，尤其是发出到机动车1的周围环境8中，并且探测光脉冲5的如下份额6，所述份额例如被在周围环境8内的对象7反射。基于被反射的份额6，例如被反射的份额6的强度和/或被反射的份额6的传播时间，距离传感器系统3可以产生传感器信号，该传感器信号代表在机动车1与对象7之间的侧旁距离4。
尤其，侧旁距离4是在平行于机动车的运动平面的平面内在机动车1与对象7之间的间距，其中，运动平面通过机动车1的纵向轴线16和机动车1的横向轴线15展成。
此外，停泊辅助系统2具有计算单元9以及AR系统10，该计算单元与距离传感器系统3连接或联结，以便接收传感器信号，该AR系统例如构造为抬头显示器并且同样与计算单元9联结。
AR系统10可以尤其是具有产生图像的单元，所述产生图像的单元可以基于预设的图像数据或图形数据通过产生相应的光信号来产生图像。此外，AR系统10可以包含投影面10′，所述投影面例如包含机动车1的挡风玻璃的一部分。此外，AR系统10可以具有光学单元，该光学单元设置成用于，将由图像产生单元产生的图像投影到投影面10′上。由此AR系统10可以将图像或图形元素投影到挡风玻璃的部分上并且由此投影到机动车1的驾驶员的视场中。
计算单元9或停泊辅助系统2可以可选地包含计算机可读的存储介质19，在该存储介质上例如存储有根据改进的方案的计算机程序，该计算机程序在通过计算单元9实施时促使停泊辅助系统2，实施根据改进的方案的用于泊入支持的方法。
在停泊辅助系统2的运行中，该停泊辅助系统可以为了实施根据改进的方案的用于泊入支持的方法而操控距离传感器系统3，以便确定在机动车1与对象7之间的侧旁距离4，或，基于该距离，产生传感器信号并且将其传输给计算单元9。基于传感器信号计算单元9可以产生图形数据，所述图形数据例如能够以控制指令或图形数据的形式传输给AR系统10。
AR系统10的图像产生单元可以基于图形数据产生相应的图像并且借助于光学单元朝投影面10′上将一个或多个图形元素11,12,13,14插入到驾驶员的视场中。图形元素11,12,13,14尤其是如此插入到驾驶员的视场中，使得所述图形元素沿着驾驶员的视场中的竖直轴线17的伸展部与侧旁距离4有关。
在图2中示出四个附图a)、b)、c)和d)，在所述附图中AR系统10的投影面10′分别在不同的情形下，尤其是在不同的侧旁距离4下示出，以及相应地插入的图形元素在不同的情形11,12,13,14下示出。
在图2的附图a)中示出四个以相应的间距18相互并排布置的柱状部11,12,13,14作为图形元素。例如将1m确定为侧旁距离4。图形元素11,12,13,14沿着竖直轴线17的伸展部或长度具有相应的、与1m的侧旁距离4相关联的值。
在图2的附图b)中，示出投影面10′的如下情形，在该情形中，确定侧旁距离4为0.66m。相应地，图形元素11,12,13,14沿着竖直轴线17的伸展部小于附图a)中的伸展部。
可选地，附图b)中的在各个图形元素11,12,13,14之间的间距18也可以小于附图a)中的在各个图形元素之间的间距，并且由此反映较小的侧旁距离4。
在附图c)中示出另外的情形中的投影面10′，在该另外的情形中，例如确定0.12m作为侧旁距离4。相应地，示出如下图形元素11,12,13,14，其带有沿着竖直轴线17与附图b)相比又更小的伸展部并且可选地带有相比于附图b)又缩小的相应的间距18，以便视觉上呈现较小的侧旁距离4。
在图2的附图d)中，示出投影面10′的另外的情形，在该另外的情形中，例如确定0.01m作为侧旁距离4。与此相应地，示出如下图形元素11,12,13,14，其带有沿着竖直轴线17与附图c)中相比还更小的伸展部以及可选地带有再次缩小的间距18，以便呈现再次更小的侧旁距离4。
可选地，不同的附图a)、b)、c)和d)中的图形元素11,12,13,14能够以不同的颜色或色调示出。在此，可以使用信号颜色，以便直观地还更直接地呈现由于非常小的距离的即将发生的碰撞。
例如在附图a)中图形元素11,12,13,14能够以中性颜色，例如蓝色、灰色或绿色示出。在附图b)和c)中，图形元素11,12,13,14例如能够以黄色色调或橙色色调示出。在附图d)中，图形元素11,12,13,14例如能够以红色色调示出。
根据改进的方案实现用于机动车的可靠的泊入支持。一方面可以通过将相应的信息插入到驾驶员的视场中改进驾驶员的安全性。为了可以借助于AR系统完全呈现信息的插入，测量间距所沿着的视觉轴线从侧旁平面朝着驾驶员的视场的竖直方向倾翻，从而有效地从透视图变换成俯视图。由此尤其机动车的邻近区域也可以借助于AR系统完全或几乎完全被映射。通过呈现带有沿着竖直轴线的与侧旁距离有关的伸展部的图形元素，驾驶员既不必将其图像(Bild，或称为所见图像)从行车道转开以便获取信息，也不必解读如在摄像头图像中所示出的情形。信息的理解由此更直接地且更直观，并且驾驶员因此可以更快地处理信息，这引起提高的安全性。特别是在变窄的情形下改进的方案可以有助于，实现通过驾驶员对在机动车与障碍物之间的距离的改进的评估并且在此帮助最佳地利用可用的停泊空间。
附图标记列表
1 机动车
2 停泊辅助系统
3 距离传感器系统
4 侧旁距离
5 光
6 被反射的份额
7 对象
8 周围环境
9 计算单元
10 扩展现实系统
10′ 投影面
11,12,13,14 图形元素
15 横向轴线
16 纵向轴线
17 竖直轴线
18 间距
19 存储介质。

Claims (9)

1.一种用于机动车(1)的停泊辅助系统，包括：
-距离传感器系统(3)，设置成用于，根据在所述机动车(1)与所述机动车(1)的周围环境(8)中的对象(7)之间的侧旁距离(4)产生传感器信号；以及
-计算单元(9)，设置成用于，基于所述传感器信号产生图形数据；
其特征在于，
-所述停泊辅助系统(2)包含扩展现实系统(10)，所述扩展现实系统设置成用于，将图形元素(11)插入到机动车(1)的驾驶员的视场中；并且
-所述图形元素(11)沿着竖直轴线(17)的伸展部与所述距离(4)的值有关，
其中，
-所述扩展现实系统(10)设置成用于，将另外的图形元素(12)插入到所述视场中；
-所述另外的图形元素(12)沿着所述竖直轴线(17)的伸展部与所述距离(4)的值有关；并且
-在所述图形元素(11)与所述另外的图形元素(12)之间的间距(18)与所述距离(4)的值有关。
2.根据权利要求1所述的停泊辅助系统，其特征在于，所述距离(4)的值越小，则所述伸展部就越小。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的停泊辅助系统，其特征在于，
所述扩展现实系统(10)设置成用于，将所述图形元素(11)根据预设的颜色方案如此插入到所述视场中，使得所述图形元素(11)的颜色与所述距离的值有关。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的停泊辅助系统，其特征在于，
所述扩展现实系统(10)包含抬头显示器系统，以便将所述图形元素(11)插入到所述视场中。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的停泊辅助系统，其特征在于，
所述扩展现实系统(10)包含能佩戴在头部上的可视化输出设备，以便将所述图形元素(11)插入到所述视场中。
6.一种用于针对机动车(1)的泊入支持的方法，其中，
-借助于所述机动车(1)的距离传感器系统(3)根据在所述机动车(1)与所述机动车(1)的周围环境(8)中的对象(7)之间的侧旁距离(4)产生传感器信号；并且
-基于所述传感器信号借助于计算单元(9)产生图形数据；
其特征在于，
-借助于所述机动车(1)的扩展现实系统(10)将图形元素(11)插入到所述机动车(1)的驾驶员的视场中；并且
-将所述图形元素(11)如此插入到所述视场中，使得所述图形元素的沿着竖直轴线(17)的伸展部与所述距离(4)的值有关，
其中，
-借助于所述扩展现实系统(10)将另外的图形元素(12)插入到所述视场中；
-所述另外的图形元素(12)沿着所述竖直轴线(17)的伸展部与所述距离(4)的值有关；并且
-在所述图形元素(11)与所述另外的图形元素(12)之间的间距(18)与所述距离(4)的值有关。
7.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品带有指令，所述指令在通过根据权利要求1至5中任一项所述的停泊辅助系统(2)实施所述计算机程序产品时促使所述停泊辅助系统(2)执行根据权利要求6所述的方法。
8.根据权利要求7所述的计算机程序产品，其特征在于，所述指令在通过所述停泊辅助系统(2)的计算单元(9)实施所述计算机程序产品时促使所述停泊辅助系统(2)执行根据权利要求6所述的方法。
9.一种计算机可读的存储介质，在所述计算机可读的存储介质上存储有根据权利要求7或8所述的计算机程序产品。
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