DE10114932A1 - Dreidimensionale Umfelderfassung - Google Patents

Dreidimensionale Umfelderfassung

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Abstract

Eine fahrzeugtaugliche, hochaufgelöste 3-D-Erfassung des Umfelds eines Straßenfahrzeugs mit umgebungserfassenden Sensoren ist heute nicht möglich. Je nach Anwendung bedürfen erste am Markt erhältliche Fahrerassistenzsysteme eines Kompromisses zwischen Auflösung der Abtastung und Größe des erfaßten Bereichs. Durch die neuartige Ausgestaltung einer zweidimensional entfernungsauflösenden Sensoranordnung wird es im Gegensatz zu dem bekannten möglich, ein System zu schaffen, welches installiert in einem Straßenfahrzeug komplexe, dynamische Szenario, wie beispielsweise den Straßenverkehr, aus Sicht des aktiv dynamisch agierenden Fahrzeugs erfassen und zu dessen Vorteil auswerten kann. Dabei wird mittels eines Entfernungssensors, welcher ein zweidimensionales Entfernungsprofil (Tiefenprofil) erzeugt, zum anderen aus einer Datenverarbeitung und einer Speichereinheit, welche aufeinander folgende Entfernungsprofile verarbeitet und speichert und aus einer Aneinanderreihung einer aufeinander folgenden Menge von Entfernungsprofilen ein dreidimensionales Abbild der Umgebung erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 12.
Eine fahrzeugtaugliche, hochaufgelöste 3D-Erfassung des Umfelds eines Straßenfahrzeugs mit umgebungserfassenden Sensoren ist heute nicht möglich. Je nach Anwendung bedürfen erste am Markt erhältliche Fahrerassistenzsysteme eines Kompromisses zwischen Auflösung der Abtastung und Größe des erfaßten Bereichs. So muß sich z. B. die Radarsensorik für eine ACC-Anwendung auf wenige Grad Erfassungsbereich horizontal beschränken, während sich für eine Einparkhilfefunktion bei der Erfassung der Umgebung vor, hinter und neben dem Fahrzeug mit Ultraschall nur eine geringe Reichweite und Auflösung realisieren lassen. Videobasierte Systeme bieten zwar eine hohe Auflösung jedoch keine Entfernungsinformation.
Aus der Robotik sind Infrarot-Laserscanner bekannt, welche in der Lage sind mittels beweglicher und rotierender Spiegel dreidimensional Umgebungsinformation zu erfassen. Für den Einsatz in Straßenfahrzeugen sind solche Sensoren jedoch nur bedingt geeignet, da zum einen die komplexe Mechanik für den Alltagseinsatz bei unterschiedlichsten Straßenzuständen nicht robust genug ist und zum anderen solche Sensoren auf Grund ihrer Komplexität noch relativ teuer sind.
Aus diesem Grunde werden im Automobilsektor hauptsächlich Laserscanner verwandt, welche in der Lage sind eine dünne Scheibe (2D) einer dreidimensionalen Umwelt abzutasten und ein Tiefenprofil der abgetasteten Szene zu liefern. So wird in DE 38 32 720 A1 eine Abstandsmeßeinrichtung zur berührungslosen Abstands- und Winkelerkennung von Gegenständen beschrieben. Wobei das Vorhandensein eines Gegenstandes mittels eines schmal gebündelten Infrarot-Strahls detektiert und dessen Entfernung durch eine Ultraschalleinrichtung ermittelt wird. Die Schrift US 6151539 A1 zeigt ein autonomes Fahrzeug, welches über mehrere Laserscanner zur Objektdetektion verfügt. Hierbei wird insbesondere ein Laserscannersensor zur Rückraumüberwachung des Fahrzeugs aufgezeigt, bei welchem dessen gesamter theoretischer Erfassungsbereich von 360°, durch nicht näher erläuterte Mittel, in zwei sich parallel überlagernde Erfassungsbereiche von jeweils 180° und 30° für eine sogenannte quasi­ dreidimensionale Aufnahme aufgespaltet wird.
Schneider (Schneider et al., "Millimeter Wave Imaging of Traffic Scenarios", Intelligent vehicles Symosium, Proc. IEEE, pp. 327-332) zeigt die Möglichkeit auf aus dreidimensionalen Datensätzen, hier speziell von einem hochauflösenden Radarsystem, zweidimensionale Ansichten zu generieren. Ziel hierbei ist es Fahrzeuge aufgrund Ihrer zweidimensionalen Ansicht zu klassifizieren und deren Fahrspur zu verfolgen, sowie den Straßenrand aus den zweidimensionalen Ansichten zu extrahieren. Ein ähnliches Verfahren für den Einsatz in Straßenfahrzeugen für die Erkennung des freien Fahrraums ist auch aus der nachveröffentlichten Schrift DE 10 04 9229 A1 bekannt.
Systeme um von zweidimensionalen Tiefenprofildaten unter Ausnutzung der Fahrzeugeigenbewegung auf dreidimensionale Umgebungsdaten zu gelangen, wird zum einen in den Schriften US 4 179 216 A1 und US 4 490 038 A1 für die Kontrolle von Eisenbahntunnel und den fehlerfreien Verlauf von Schienenwegen aufgezeigt und zum anderen in US 5 278 423 A1 im Zusammenhang mit der gezielten Ausbringung von Pestiziden und der Erfassung des Baumbestandes von Plantagen beschrieben. In all diesen Systemen wird in einer Datenverarbeitungseinheit durch die Aneinanderreihung einer aufeinanderfolgenden Menge von Entfernungsprofilen ein dreidimensionales Abbild der Umgebung erzeugt. Um die Abstände der einzelnen sequentiell aufgenommenen Profile zueinander zu ermitteln sind an den Rädern der die Systeme tragenden Fahrzeuge jeweils Entfernungsaufnehmer angeordnet.
Eine Vorrichtung zur Lageerfassung eines einen abtastenden Sensor tragenden landwirtschaftlichen Fahrzeugs wird in US 5 809 440 A1 beschrieben. Hierbei wird die Spur des Fahrzeugs mittels eines globalen Navigationssystems (GPS) verfolgt. Da der zur Aufnahme des Bewuchses verwandte abtastende optische Sensor jedoch keine Entfernungsinformation liefert, wird durch Aneinanderreihung der Sensorinformation nur eine zweidimensionale Kartographie des Untergrundes erreicht.
Im Zusammenhang mit einem Straßenverkehrsszenario wir in US 5 896 190 A1 ein stationäres System zur Erfassung und Klassifikation von das System passierenden Fahrzeugen aufgezeigt. Hierbei werden zur Erzeugung dreidimensionaler Daten zweidimensionalen Tiefenprofildaten eines Laserscanners zusammengefügt. Dabei befinden sich die Laserscanner an einer bekannten festen Position über der Fahrbahn und überwacht einen darunter liegenden Bereich. Hindurch fahrende Fahrzeuge werden mittels sequentieller Abtastung erfaßt, wobei das System sequentiell Tiefenprofile ausmißt. Die Geschwindigkeitsinformation um aus den zweidimensionalen Tiefenprofildaten ein bewegtes dreidimensionales Verkehrsobjekt korrekt zu rekonstruieren, wird durch die Verwendung zweier separierter vom Laserscanner erzeugter Lichtschleier gewonnen. Dabei werden die Lichtschleier im Sinne einer Lichtschranke zur Geschwindigkeitsmessung verwandt, wobei beim Eintritt eines Objekts in den ersten Lichtschleier eine Uhr gestartet und bei Eintritt des selben Objekts in den zweiten Lichtschleier die Uhr gestoppt wird. Aus dem Zeitverlauf und der bekannten Distanz zwischen beiden Lichtschleiern kann sodann auf die Geschwindigkeit des Objekts geschlossen werden und so ein für die Klassifikation der vorbeifahrenden Fahrzeuge notwendiges dreidimensionales Abbild desselben geschaffen werden.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen dienen in Bezug auf den Aspekt der dreidimensionalen Erfassung des Umfeldes der Analyse von statischen Szenarien, wie Innenwänden von Tunnelanlagen und Lage von Gleisanlagen oder Zustand des Bewuchses von Feldern oder Plantagen. Die dreidimensionale Abbilder der Umgebung werden hierbei nicht in direktem Zusammenhang mit Aktionen des den Sensor tragenden Fahrzeuges verwandt, sondern eher für Dokumentationszwecke oder spätere statistische Auswertung (Bestimmung der Bewuchsdichte oder Planung notwendiger Reparaturarbeiten) benötigt. Auch in der aus US 5 896 190 A1 bekannten Vorrichtung wird im wesentlichen ein statisches Szenario ausgewertet, indem ein fixer Punkt eines Verkehrsweges ausgeleuchtet und dort lokal auftretende Zustandsänderungen (Vorbeifahrt von Fahrzeugen) erfasst und ausgewertet werden. Aufgabe der Erfindung ist es eine neuartige Vorrichtung und ein neuartiges Verfahren zur Gewinnung von dreidimensionaler Umgebungsinformation aus zweidimensionalen Entfernungsinformationen gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 12 zu gewinnen.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen aufgezeigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung der Umgebung um ein Straßenfahrzeug, insbesondere zur Detektion von Parkflücken, besteht zum einen aus einem Entfernungssensor, welcher ein zweidimensionales Entfernungsprofil (Tiefenprofil) erzeugt, zum anderen aus einer Datenverarbeitung und einer Speichereinheit, welche aufeinander folgende Entfernungsprofile verarbeitet und speichert und aus einer Aneinanderreihung einer aufeinanderfolgenden Menge von Entfernungsprofilen ein dreidimensionales Abbild der Umgebung erzeugt. Dabei umfaßt die Vorrichtung auch ein Mittel zur Bestimmung des zurückgelegten Weges des Straßenfahrzeugs zwischen jedem einzelnen erzeugten Entfernungsprofil.
Im Rahmen dieser Anmeldung wird unter dem Begriff des zweidimensionalen Entfernungsprofils bzw. des zweidimensionalen Tiefenprofils, wie es von einem Entfernungssensor geliefert wird, dessen punktweise entfernungs-aufgelöste Abtastung einer dreidimensionalen Umgebung in einer dünnen Scheibe verstanden.
Durch diese neuartige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird es im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten, erst möglich ein System zu schaffen, welches installiert in einem Straßenfahrzeug komplexe, dynamische Szenario, wie beispielsweise den Straßenverkehr, aus Sicht des aktiv dynamisch agierenden Fahrzeugs erfassen und zu dessen Vorteil auswerten kann.
Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren im Detail erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Straßenfahrzeug, welches den senkrecht zur Fahrtrichtung stehenden Raum mittels eines Laserscanners abtastet.
Fig. 2 zeigt die Fahrspur eines sich dynamisch bewegenden Straßenfahrzeugs mit den resultierenden Strahlrichtung eines senkrecht zur Fahrtrichtung ausgerichteten Laserscanners.
Fig. 3 zeigt einen in zwei Raumrichtungen aufgespaltenen Erfassungsbereich eines zweidimensional abtastenden Laserscanner.
Fig. 4 zeigt ein Einparkszenario unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beispielhaft Zeit Fig. 1 die Integration der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung der Umgebung in einem Straßenfahrzeug (10). Dabei ist der Strahlengang (20) des Entfernungssensors so ausgerichtet, dass er den Bereich seitlich des Fahrzeuges abtastet. Dabei wird, in dem aufgezeigten Beispiel, durch den Strahlengang (20) eine senkrecht zur Fahrtrichtung und Straßenoberfläche stehende Fläche abgetastet (gescannt) und somit durch die Erstellung eines zweidimensionalen Entfernungsprofils vermessen. Durch die Bewegung des Fahrzeugs (10) werden von dem Bereich neben dem Fahrzeug in Folge regelmäßig neue Tiefenprofile erstellt, welche kombiniert zu einem dreidimensionalen Abbild führen. In dem in Fig. 1 aufgezeigten Beispiel ist der Entfernungssensor in vorteilhafter Weise in einem Rücklicht (30) des Straßenfahrzeugs (10) integriert. Die Integration des Entfernungssensors in ein bereits am Straßenfahrzeug (10) vorhandenen optischen Elementes bietet den Vorteil, dass der optische Gesamteindruck des Fahrzeugs durch die erfinderische Vorrichtung im wesentlichen nicht verändert wird. In Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung ist es denkbar den Entfernungssensor im Front-, Seiten- oder Heckbereich des Straßenfahrzeugs (10) unterzubringen. Es muss nur sichergestellt werden, dass die Möglichkeit gegeben ist, die abzutastende Umgebung unter einem Winkel nicht parallel zur Fahrtrichtung zu erfassen. Der Winkelbereich den der Entfernungssensor erfasst ist dabei von der Anwendung abhängig und wird im wesentlichen durch den Einbauort im Fahrzug und der Form des Fahrzeugs bestimmt.
Die mögliche Ausrichtung des Strahlengangs (20) beschränkt sich jedoch nicht auf die senkrecht zur Fahrtrichtung stehende Ausrichtung, sondern kann auch auf jegliche andere zu erfassende Bereiche hin ausgerichtet werden. In vorteilhafter Weise, insbesondere zur besseren Erfassung von senkrecht stehenden Objekten (beispielsweise: Pfosten, Verkehrsschildern oder Straßenbeleuchtungen) kann der Strahlengang (20) auch bezüglich der Normalen der Straßenoberfläche, vorzugsweise um 45°, geneigt werden.
Die Fahrspur (11) eines sich dynamisch bewegenden Straßenfahrzeugs (10) mit der aus der Ausrichtung des Straßenfahrzeugs (10) resultierenden Strahlrichtung (21) des Strahlengangs (20) eines senkrecht zur Fahrtrichtung ausgerichteten Laserscanners wird beispielhaft in Fig. 2 gezeigt. Das Fahrzeug (10) bewegt sich auf der Bahn (12) in Fahrtrichtung (13) wobei zu unterschiedlichsten Zeit­ punkten tn+5, . . ., tn+9 an einzelnen Meßpunkten (12) Tiefenprofile erzeugt werden. Die Strahlrichtung (21) des Entfernungssensors, welche hier beispielhaft senkrecht zur Fahrtrichtung (13) steht zeigt zu jedem einzelnen Zeitpunkt in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Fahrzeugs (10) in unterschiedlichste Richtungen. Aus diesem Grunde ist es besonders vorteilhaft wenn erfindungsgemäß die Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung des Umfeldes um ein Mittel ergänzt wird, welches zumindest in zwei Raumdimensionen die Relativlage und die Ausrichtung (Winkellage und/oder Kipp- und Nickwinkel) des Fahrzeugs innerhalb seines Umfelds erfasst. Auf diese Weise wird es gewinnbringend möglich, im Rahmend des erfindungsgemäßen Verfahrens die durch die Eigenbewegung des Fahrzeugs verursachte Variation der Ausrichtung des Entfernungssensors in bezug auf die Umgebung bei der Erzeugung des dreidimensionalen Abbildes zu korrigieren. In gewinnbringender Weise kann diese Relativlage auf Grundlage der Daten eines Radars (beispielsweise: optisches Lidar oder Millimeterwellen-Radar), einer Kameraanordnung mit zugeordneter Bildverarbeitung oder eines Navigationssystems erfasst werden.
In Fig. 3 wird eine besonders erfinderische Ausgestaltung der Vorrichtung zur Erfassung der Relativlage des Straßenfahrzeugs (10) aufgezeigt. Dabei wird der Entfernungssensor dergestalt ausgebildet, dass ein Teil des durch die Strahlen des Entfernungssensors aufgespannten Lichtfächer in eine anderen Raumbereich abgelenkt wird, als in denjenigen welcher dreidimensional durch Aneinanderreihung von Entfernungsprofilen erfasst werden soll. Auf diese erfinderische Weise verfügt der Entfernungssensor quasi über zwei unabhängige Strahlengänge (20) und (40). Mit dem Strahlengang (20) wird wie zuvor das zur Erzeugung des dreidimensionalen Abbildes der Umgebung notwendige Tiefenprofil erzeugt, während die mittels des Strahlenganges (40) gewonnene Tiefeninformation dazu benutzt wird, um die Relativlage des Straßenfahrzeugs (10) bezüglich seiner Umgebung zu ermitteln. Durch die Erfassung der Relativlage des Straßenfahrzeugs (10) bezüglich seiner Umgebung wird es möglich, die durch die Eigenbewegung des Fahrzeugs (10) verursachte dynamische Variation der Ausrichtung des Entfernungssensors bei der Erzeugung des dreidimensionalen Abbildes der Umgebung zu korrigieren.
In besonders gewinnbringender Weise, läßt sich die Ablenkung der Strahlung des Entfernungssensors durch das Einbringen zumindest eines Spiegels in dessen Strahlengang bewerkstelligen. Es ist sehr wohl auch denkbar die Strahlablenkung mit anderen Mitteln oder in Kombination mit diesen zu erzielen, wie beispielsweise Linsen oder Prismenanordnungen.
Das in Fig. 3 aufgezeigte orthogonale Ausrichtungsverhältnis zwischen den Strahlengängen (20) und (40) ist rein beispielhaft und im wesentlichen nur abhängig von Aufgabe, Einbauort und Geometrie des Straßenfahrzeugs (10). Auch der Erfassungsbereich der beiden Strahlengänge (20) und (40) ist im wesentlichen von der jeweiligen Aufgabe und nur durch den gesamt möglichen Erfassungsbereich des Entfernungssensors begrenzt. Diese Begrenzung rührt von der Tatsache her, dass beide Strahlengänge durch geeignete Optik aus dem an sich einzigen Strahlengang des Entfernungssensor hergeleitet wird. Da typischer Weise jedoch von einem gesamt möglichen Erfassungsbereich von mindestens 270° ausgegangen werden kann, sind für die erfindungsgemäße Anordnung keine wesentlichen Einschränkungen zu erwarten.
In einer gewinnbringenden Ausführungsform der Erfindung ist es denkbar, insbesondere zur Verringerung der zur Datenverarbeitung notwendigen Rechenleistung, ein Mittel vorzusehen welches die Bestimmung der Relativlage des Straßenfahrzeugs (10) bezüglich seiner Umgebung unterdrückt. Hierzu ist es auch denkbar die Bestimmung der Relativlage in Abhängigkeit einer einstellbaren Geschwindigkeit oder in Abhängigkeit der Aufgabe, für welche eine dreidimensionale Erfassung des Umfelds benötigt wird, durchzuführen. So ist beispielsweise anzunehmen, daß bei der Suche nach freiem Parkraum, durch die im allgemeinen reduzierte Fahrgeschwindigkeit und die sicherheits-technisch relativ unkritische Aufgabe, eine Auswertung der Relativlage des Straßenfahrzeuges (10) unterbleiben kann.
Der Erfindungsgegenstand kann in besonders vorteilhafter Weise mit dem Ziel der Detektion von Parklücken verwandt werden. Dabei wird durch kontinuierliche Analyse der potentielle Parkraum neben dem Straßenfahrzeug (10) erfasst. Hierbei werden freie Räume im Rahmen der Analyse der dreidimensionalen Umgebungsdaten mit den physikalischen und dynamischen Maßen des Straßenverkehrsfahrzeugs verglichen.
Unter dynamischen Maßen eines Straßenfahrzeugs werden hierbei diejenigen geometrischen Abmaße des Ausenbereichs eines solchen Fahrzeugs verstanden, welche notwendig sind um ein unfallfreies dynamisches agieren desselben zu ermöglichen (beispielsweise kann ein Fahrzeug i. a. nicht einfach Einparken indem es sich einfach quer zu seiner sonstigen Fahrtrichtung bewegt, sondern muß durch dynamisches Lenken und Gegenlenken in die Parkposition geführt werden, wodurch der notwendige Platzbedarf die physikalischen Abmaße des Straßenfahrzeugs übersteigt).
Sollte der Freiraum für das Einparken des Straßenfahrzeugs (10) ausreichend groß sein, ist es denkbar diese Tatsache dem Fahrzeugführer auf Wunsch zu signalisieren, so dass dieser das Fahrzeug parken kann oder ein autonomes Einparken des Fahrzeugs veranlassen kann. In Fig. 4 ist ein Einparkszenario unter Rückgriff auf den Erfindungsgegenstand dargestellt. Hierbei wird in vorteilhafter Weise der Abstand zur Fahrbahnbegrenzung (50) durch den Strahlengang (20) überwacht, während der Strahlengang (40) zur Lageerfassung des Fahrzeugs (10) und zur Abstandsüberwachung zum geparkten Fahrzeug (51) benutzt wird. In besonders gewinnbringender Weise ist es denkbar, insbesondere zur Nahbereichsnavigation, Sensorinformation von bereits im Straßenfahrzeug (10) vorhandenen Umgebungssensoren (52) und (53) zur Verbesserung bzw. Absicherung des Einparkens mit einzubeziehen.
Ein Entfernungssensor, wie er im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird, liefert im Rahmen seiner Abtastung über den gesamten Winkelbereich für jedes abgetastete Winkelsegment, entsprechend seiner Winkelauflösung, ein Entfernungsprofil mit mehreren, seiner Entfernungsauflösung entsprechenden, Werten. Dabei entsprechen diese Werte im allgemeinen den Intensitäten der rückgestreuten Signale und geben im ersten Ansatz Auskunft über das Vorhandensein eines Objekts innerhalb einer Entfernungszelle. Es ist nun in vorteilhafter Weise denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zur Datenreduktion, dahingehend auszugestalten, dass im wesentlichen entsprechend dem in der nachveröffentlichten Anmeldung DE 10 04 9229 A1 beschriebenen Vorgehen für jede Entfernungszelle innerhalb des vom Entfernungssensor vermessenen Bereichs nur der dort vorherrschende am höchsten erhabene Punkt gespeichert und weiterverarbeitet wird. Diesem Vorgehen liegt die Überlegung zu Grunde, dass es bei der Erkennung eines Objekts ausreichend ist dessen Höhe abzuschätzen, dessen genaue Ausbildung unterhalb dieser höchsten Erhebung aber in bezug auf eine Abschätzung des freien Fahrraums aber unerheblich ist. Entsprechend diesem Verfahren besteht das durch die Erfindung generierte dreidimensionale Abbild der Umgebung einer Vogelperspektive in welcher sich an den einzelnen Ortspunkten die maximalen Höhenwerte erheben. In der Robotik wird eine solche Darstellung auch als 2.5-dimensionale Abbildung des Raumes bezeichnet. Es ist nun in gewinnbringender Weise denkbar diese Darstellung weiter zu quantisieren und damit unter anderem die Datenmenge weiter reduziert beziehungsweise die Verarbeitungsgeschwindigkeit zusätzlich erhöht wird. Hierzu können beispielsweise, insbesondere aufgaben-spezifische Quantisierungsstufen, wie sie für Straßenfahrzeuge insbesondere bei Einparkvorgängen von hoher Relevanz sind, eingeführt werden (beispielsweise: "Kein Objekt" "Überfahrbares Objekt", "Nicht­ überfahrbares Objekt"). Ein Beispiel für ein "Überfahrbares Objekt" ist beispielsweise ein Bordstein bei der Verwendung der Erfindung beim Einparken. Die Quantisierung kann dabei beispielsweise auf der Grundlage eines Schwellwertvergleichs erfolgen.

Claims (22)

1. Vorrichtung zur dreidimensionalen Erfassung der Umgebung um Straßenfahrzeug, insbesondere zur Detektion von Parklücken, bestehend aus
einem Entfernungssensor, welcher eine Abfolge von zweidimensionalen Entfernungsprofilen erzeugt,
einer Datenverarbeitungseinheit und einer Speichereinheit, welche aufeinander folgende Entfernungsprofile verarbeitet, speichert und aus einer Aneinanderreihung einer aufeinanderfolgenden Menge von Entfernungsprofilen ein dreidimensionales Abbild der Umgebung erzeugt,
und ein Mittel zur Bestimmung des zurückgelegten Weges des Straßenfahrzeugs zwischen jedem einzelnen erzeugten Entfernungsprofil.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches Mittel vorhanden ist, welches zumindest in zwei Raumdimensionen die Relativlage und die Ausrichtung des Fahrzeugs innerhalb seines Umfelds erfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Relativlage ein Radar, insbesondere ein Millimeterwellen-Radar oder ein Lidar, vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Relativlage eine Kameraanordnung mit zugeordneter Videobildverarbeitung vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Relativlage ein Navigationssystem vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel in Verbindung mit dem Entfernungssensor vorgesehen ist, damit ein Teil des durch die Strahlen des Entfernungssensors aufgespannten Lichtfächer in eine anderen Raumbereich abgelenkt wird, als derjenige der dreidimensional durch Aneinanderreihung von Entfernungsprofilen erfasst werden soll, so dass die aus diesem Teil des Lichtfächers gewonnene Entfernungsinformation und deren Varianz über die Zeit zur Ermittlung der Relativlage herangezogen werden kann.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel für die Strahlablenkung ein Spiegel ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel vorgesehen ist, mittels welchem die Bestimmung der Relativlage unterdrückt werden kann.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Entfernungssensor so angeordnet ist, dass der Entfernungssensor so positioniert wird, dass das Entfernungsprofil um einen Winkel, vorzugsweise 45°, in Bezug auf eine auf der Fahrbahnoberfläche stehenden Normalen geneigt aufgenommen wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in einem am Straßenfahrzeug vorhandenen optischen Element integriert wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element ein Rücklicht oder ein Scheinwerfer ist.
12. Verfahren zur dreidimensionalen Erfassung der Umgebung um ein Straßenfahrzeug, insbesondere zur Detektion von Parklücken, bei welcher
mittels eines Entfernungssensors ein zweidimensionales Entfernungsprofil erzeugt wird,
mittels einer Datenverarbeitungseinheit und einer Speichereinheit, aufeinander folgende Entfernungsprofile verarbeitet, gespeichert und aus einer Aneinanderreihung einer aufeinanderfolgenden Menge von Entfernungsprofilen ein dreidimensionales Abbild der Umgebung erzeugt wird,
und durch ein Mittel der zurückgelegte Weg zwischen jedem einzelnen der erzeugten Entfernungsprofile bestimmt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in zwei Raumdimensionen die Relativlage und die Ausrichtung des Fahrzeugs innerhalb seines Umfelds erfasst wird, so dass die durch die Eigenbewegung des Fahrzeugs verursachte Variation der Ausrichtung des Entfernungssensors bei der Erzeugung des dreidimensionalen Abbildes der Umgebung korrigiert werden kann.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das die Relativlage mittels eines Radars mit zugeordneter Radarsignalverarbeitung erfasst wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das die Relativlage mittels eines Kameraanordnung mit zugeordneter Videobildverarbeitung erfasst wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des durch die Strahlen des Entfernungssensors aufgespannten Lichtfächer in eine anderen Raumbereich abgelenkt wird, als derjenige der dreidimensional durch Aneinanderreihung von Entfernungsprofilen erfasst werden soll, und dass die aus diesem Teil des Lichtfächers gewonnene Entfernungsinformation und deren Varianz über die Zeit zur Ermittlung der Relativlage herangezogen wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Relativlage nur bei Überschreiten einer einstellbaren Geschwindigkeit erfolgt und ansonsten unterbleibt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Entfernungszelle innerhalb des vom Entfernungssensor vermessenen Bereichs nur der dort vorherrschende am höchsten erhabene Punkt gespeichert und weiterverarbeitet wird, so dass sich das durch die Erfindung generierte dreidimensionale Abbild der Umgebung einer Vogelperspektive, in welcher sich an den einzelnen Ortspunkten die maximalen Höhenwerte erheben.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur weiteren Quantisierung insbesondere aufgaben-spezifische Quantisierungsstufen eingeführt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass drei aufgaben­ spezifische Quantisierungsstufen, wie "Kein Objekt" "Überfahrbares Objekt", "Nicht­ überfahrbares Objekt" eingeführt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Quantisierung auf der Grundlage eines Schwellwertvergleichs erfolgt.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion von Parklücken durch kontinuierliche Analyse des potentiellen Parkraumes neben dem Fahrzeug erfolgt, wobei freie Räume im Rahmen der Analyse der dreidimensionalen Umgebungsdaten mit den physikalischen und dynamischen Maßen des Straßenverkehrsfahrzeugs verglichen werden.
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