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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren für die Spurerfassung mit einem
Fahrerassistenzsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie
ein Fahrerassistenzsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20.
Im Bereich der Fahrerassistenzsysteme ist das dynamische Fahrgeschwindigkeitsregelsystem
ACC (ACC = Adaptive Cruise Control), zumindest für einen auf Autobahnen und
gut ausgebaute Landstraßen
begrenzten Einsatzbereich, bereits erfolgreich in eine Serienanwendung
umgesetzt. Dieses System basiert auf einer Erfassung von Objekten
in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs mit Umfeldsensoren auf Basis
von Radar (Radar = Radio Detecting and Ranging) oder Lidar (Lidar
= Light Detecting and Ranging). Aus den vorausfahrenden Fahrzeugen
wird ein so genanntes Zielobjekt identifiziert, auf das die Regelung
der Längsführung des
eigenen Fahrzeugs ausgerichtet wird. Als Zielobjekt kommen dabei
in der Regel nur Objekte in Frage, die bereits auf der Fahrspur
des eigenen Fahrzeugs fahren oder gerade auf diese einscheren. Mit
den vorstehend genannten Umfeldsensoren ist allerdings eine direkte
Detektion der die Fahrspur begrenzenden Fahrspurmarkierungen nicht
ohne weiteres möglich.
Daher wird häufig
ersatzweise ein so genannter Fahrkorridor oder Fahrschlauch geschätzt, der
den zukünftigen
Kurs des eigenen Fahrzeugs prädiziert.
Hierfür
werden in erster Linie die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs
und seine Gierrate herangezogen. Weiterhin werden Informationen
aus der Kollektivbewegung der durch Umfeldsensoren erkannten Objekte
ausgewertet. Für
den vorgenannten Einsatzbereich der Zuordnung von Objekten zu dem
geschätzten
Fahrschlauch zum Zweck der Zielauswahl hat sich diese Art der Generierung
von Spurinformationen als hinreichend erwiesen. Für komplexere
Fahrerassistenzsysteme, insbesondere für die Querführung des Fahrzeugs, haben
sich diese bekannten Verfahren als nicht ausreichend erwiesen.
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Aus
DE 103 49 631 A1 sind
ein Fahrerassistenzverfahren und eine Fahrerassistenzvorrichtung
bekannt, welche auf der Basis von Fahrspurinformationen arbeiten.
Die Fahrspurinformationen werden dabei je nach Witterungsbedingungen
aus einem von einem Videosensor aufgenommenen Bild gemessen und/oder aufgrund
von Objekten in diesem Bild geschätzt.
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Aus
DE 197 20 764 A1 ist
weiterhin ein Verfahren zur Erkennung des vorausliegenden Fahrbahnverlaufs
für Kraftfahrzeuge
bekannt, bei dem die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst
sowie durch starre, in Fahrtrichtung ausgerichtete Suchantennen über eine
Radarsensorik die Position und die Geschwindigkeit vorausbefindlicher
Objekte ermittelt werden, das eine einfache vorausschauende Fahrbahnverlaufs-Erkennung
durch spezielle Auswertung der vorhandenen Positions- und Geschwindigkeitsmessdaten
ermöglicht. Aus
den Festzielen werden durch Schwellwertvergleich der Festzielamplituden
die fahrbahnrandspezifischen Ziele ausgefiltert und durch Ordnungsfilterung
die aktuellen Distanzen zwischen Fahrzeug und Fahrbahnrand in diskreten
Winkelbereichen bestimmt. Die für
jeden Winkelbereich geschätzten
Fahrbahnranddistanzen werden als Merkmale einem Klassifikator zur
Prädiktion
des vorausliegenden Kurventyps zugeführt und als Stützwerte
für eine
Kurvenregression zur Gewinnung eines Kurvenkrümmungsparameters verwendet.
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Aus
DE 197 49 086 C1 ist
eine Vorrichtung zur Ermittlung fahrspurverlaufsindikativer Daten
bekannt, die eine Fahrspurerkennungssensorik, eine Objektpositionssensorik,
die wenigstens den Abstand eines vor dem Fahrzeug befindlichen Objekts
und dessen Richtungswinkel bezüglich
der Fahrzeugbewegungsrichtung erfasst und eine Fahrzeugeigenbewegungssensorik
beinhaltet. Erfindungsgemäß ist eine
Schätzeinrichtung vorgesehen,
der die Fahrspurerkennungsmessdaten, die Objektpositionsmessdaten
und die Fahrzeugeigenbewegungsmessdaten zugeführt werden und die in Abhängigkeit
davon die Fahrspurkrümmung
und/oder die Querposition eines jeweiligen Objekts vor dem Fahrzeug
relativ zur Fahrspur durch Schätzung
mittels eines vorgebbaren, ein dynamisches Fahrzeugbewegungsmodell
beinhaltenden Schätzalgorithmus
ermittelt. Vorzugsweise beinhaltet die Vorrichtung hierzu ein Kalman-Filter. Die Vorrichtung
wird z.B. in Straßenfahrzeugen verwendet.
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Aus
DE 103 54 650 A1 sind
eine Fahrspurvorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung von ersten Fahrspurverlaufsdaten
eines Fahrspurverlaufes für
ein erstes Fahrzeug anhand von Fahrspurdaten eines dem ersten Fahrzeug
vorausfahrenden zweiten Fahrzeugs bekannt. Es wird eine Erfassung
von Fahrspurdaten mehrerer Messpositionen des zweiten Fahrzeugs
und eine Ermittlung von zweiten Fahrspurverlaufsdaten zur Beschreibung
eines Fahrspurverlaufes des zweiten Fahrzeugs anhand der Fahrspurdaten
vorgeschlagen.
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Aus
KLOTZ, A., SPARBERT, J. und HÖTZER,
D: Lane Data Fusion for Driver Assistance Systems in 7th International
Conference an Information Fusion (Fusion 2004), 2004, ist die Verknüpfung mehrerer
Informationsquellen für
die Erzeugung möglicher
Kurshypothesen bekannt. Hierbei wird insbesondere an ACC Nachfolgesysteme
für die
Längsführung eines
Fahrzeugs gedacht. Dabei werden weitere Sensoren, wie Mono- oder
Stereo-Videosensoren und Navigationssysteme mit einer gegenüber dem
aktuellen Entwicklungsstand erweiterten Datenschnittstelle vorgeschlagen.
Die Sensordaten und die daraus ermittelten Kurshypothesen werden
bei diesem Ansatz durch Polynome dritter Ordnung beschrieben. Die
Fusion von Daten weiterer Sensoren wird durchgeführt, indem diese ebenfalls
in eine Beschreibung durch Polynome dritter Ordnung umgerechnet
werden, um dann eine vorzugsweise gewichtete Mittelwertbildung der
einzelnen Parameter der Polynome zu erhalten.
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Aktuell
sind neuartige Fahrerassistenzsysteme in der Entwicklung bzw. in
der Vorserienreife, die den Fahrer eines Fahrzeugs vor dem unbeabsichtigten
Verlassen der eigenen Fahrspur warnen (LDW = Lane Departure Warning)
oder den Fahrer bei dem Einhalten der eigenen Fahrspur unterstützen (LKS
= Lane Keeping Support). Bei diesen Systemen sind die Anforderungen
an die Qualität
der Spurinformation wesentlich höher als
bei den oben genannten Systemen für die Längsführung. Die letztgenannten Systeme
umfassen in der Regel einen Videosensor, beispielsweise eine Mono-
oder Stereokamera, mit dessen Hilfe periodisch Bilder von der vor
dem Fahrzeug liegenden Straße
aufgenommen werden und durch Auswertung dieser Bilder Fahrspurmarkierungen
erkannt und durch ein geeignetes Modell beschrieben werden.
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Weiterhin
gibt es bereits Forschungsansätze,
die die Verwendung von Präzisionsnavigationsgeräten für die Fahrzeugführung vorschlagen.
Aufgrund des extrem hohen Aufwands für die Präzisionspositionsortung und
der damit verbundenen hohen Kosten ist eine Serienanwendung derzeit
nicht in Sicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Spurführung mit
einem Fahrerassistenzsystem die Spurerkennung weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe umfasst auch die Notwendigkeit einer konsistenten
Beschreibung der Fahrspurgeometrie an sich, sofern Informationen
aus mehreren Quellen benötigt
werden, also eine Fusion von Daten mehrere Sensoren erforderlich
ist. Informationen von mehr als einem Sensor werden beispielsweise
dann benötigt,
wenn ein Videosensor, konstruktionsbedingt, die Fahrspurmarkierungen
nur in einem unmittelbar vor dem Fahrzeug liegenden Bereich der
Fahrspur erfassen kann, das Fahrerassistenzsystem aber für Zwecke
der Querführung
noch weitere Informationen benötigt.
Beispielsweise, Informationen, ob eine Kurve in Fahrtrichtung voraus
liegt, die durch einen anderen Sensor bereitgestellt werden könnten, beispielsweise
durch ein Navigationssystem in Verbindung mit einer digitalen Karte
der befahrenen Straße.
Zur Erzeugung einer integrierten und konsistenten Beschreibung der
Spurinformation aus mehreren Sensorquellen ist bisher kein geeignetes
Verfahren bekannt.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Die
Erfindung verbessert die Erfassung von Fahrspuren mit einem Fahrerassistenzsystem.
Für die
Detektierung von Fahrspuren sind Sensorsysteme mit einer Mono-Videokamera
oder einer Stereo-Videokamera geeignet. Weiterhin sind auch laserbasierte
Sensorsysteme in der Lage, Fahrspurmarkierungen und damit die Fahrspuren
zu erkennen. Die genannten Sensorsysteme sind in erster Linie für Assistenzfunktionen
wie LDW (LDW = Lane Departure Warning) oder LKS (LKS = Lane Keeping
Support) entwickelt worden. Die Assistenzfunktion LDW warnt den
Fahrer vor dem unbeabsichtigten Verlassen der eigenen Fahrspur.
Die Assistenzfunktion LKS unterstützt den Fahrer bei dem Einhalten
der eigenen Fahrspur durch aktives Eingreifen in das Brems- oder
Lenksystem oder in den Antriebsstrang des Fahrzeugs oder durch eine
Kombination dieser Maßnahmen.
Die genannten Sensorsysteme erfassen daher die Fahrspurmarkierungen
in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor dem Fahrzeug. Das erfindungsgemäße Verfahren
vermeidet die Nachteile bisher bekannter Verfahren durch die Verarbeitung
von Stützstellen
anstelle von Polynomparametern. Eine mit diesem Verfahren berechnete
und die Fahrspur repräsentierende
Ausgleichskurve erfüllt
die für
eine erfolgreiche Querführung
eines Fahrzeugs erforderlichen Voraussetzungen an die Stetigkeit
der Krümmung
und der Krümmungsänderung implizit.
Die Verarbeitung der Spurinformation auf diese Weise ist gegenüber den
bisherigen Verfahren numerisch stabiler. Bei der bekannten Verwendung
von Polynomen lässt
sich mit einer Reihe von Kombinationen der Polynomparameter nahezu
der gleiche Kurvenverlauf darstellen. Bei Rauschen in den Ursprungsdaten tendieren
die Polynomparameter daher dazu, zwischen den Parametern hin und
her zu schwingen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Instabilität sicher
vermieden. Bei einem Ausfall des die Fahrspur erkennenden Sensors,
beispielsweise dadurch, dass ein vorausfahrendes Fahrzeug die Fahrspurmarkierung zeitweise
verdeckt, bleibt die Fahrspurinformation durch Speicherung in Form
von Stützstellen
solange erhalten, bis die letzte Stützstelle abgefahren wurde.
Das heißt,
die gesamte Information aus einer Messung wird ausgenutzt. Bei den
bekannten Verfahren, die die Polynomparameter aus einer Messung
jeweils direkt verarbeiten, mussten in einem derartigen Fall die
Polynomparameter über
den Zeitraum des Sensorausfalls prädiziert werden, was zu wesentlich
größeren Unsicherheiten
führt als
mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren.
Durch die gleichzeitige Berücksichtigung
von Stützstellen
aus einem aktuellen Messvorgang und aus zeitlich zurückliegenden
Messvorgängen
erfolgt implizit eine Filterung der Daten. Das Format der Datenausgabe
ist variabel und nicht an das Format der Eingangsdaten gebunden.
Mögliche
Formate für
die Datenausgabe sind Polynome von typischerweise dritter Ordnung,
Splines oder auch eine direkte Ausgabe in Form der Stützstellen.
Das Verfahren kann entweder als eigenständiges Modul realisiert oder
auch direkt in einem Videosensor integriert werden.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 ein
Blockdiagramm eines Fahrerassistenzsystems;
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2 ein
Ablaufdiagramm;
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3 eine
Aufsicht auf einen Verkehrsraum mit einer von einem Fahrzeug befahrenen
Fahrspur;
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4 eine
Aufsicht auf einen Verkehrsraum mit Darstellung eines fahrzeugfesten
und eines ortsfesten Koordinatensystems;
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5 eine
Aufsicht auf einen Verkehrsraum mit Stützstellen in einem ortsfesten
Koordinatensystem;
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6 eine
Aufsicht auf einen Verkehrsraum mit Darstellung von Stützstellen
zu verschiedenen Zeitpunkten;
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7 eine
Aufsicht auf einen Verkehrsraum mit einer aus Stützstellen rekonstruierten Fahrspur;
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8 eine
Aufsicht auf einen Verkehrsraum mit aus unterschiedlichen Sensorsystemen
abgeleiteten Stützstellen;
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9 eine
Aufsicht auf einen Verkehrsraum mit Darstellung von Stützstellen
zu unterschiedlichen Zeitpunkten;
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10 eine
Aufsicht auf einen Verkehrsraum mit einer aus Stützstellen rekonstruierten Fahrspur.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Ein
Blockschaltbild eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fahrerassistenzsystems 1 ist
in 1 dargestellt. Die Erfindung nutzt mindestens
ein in Fahrtrichtung nach vorn gerichtetes Sensorsystem. Das Sensorsystem
für die
Spurerkennung 2 umfasst mindestens einen Videosensor für die optische
Detektion von Fahrspurmarkierungen. Das Sensorsystem 2 ist
mit einem Steuergerät 1.1 verbunden.
Das Fahrerassistenzsystem 1 kann weiterhin vorteilhaft
Einrichtungen zur Entfernungsmessung wie einen Radarsensor 3,
einen Lidarsensor 4 und einen Ultraschallsensor 5 umfassen.
Weiterhin kann das Fahrerassistenzsystem 1 ein GPS gestütztes Navigationssystem
umfassen oder mit diesem verbunden sein. Das Steuergerät 1.1 und
die Sensoren und das Navigationsgerät sind durch ein Bussystem 4,
vorzugsweise ein CAN-Bussystem, miteinander verbunden, um eine schnelle
Datenübertragung
zu ermöglichen.
Ein Spurwechsel des eigenen Fahrzeugs kann durch die Information über Position
und Ausrichtung der Fahrspurmarkierungen relativ zu dem eigenen Fahrzeug
durch die Daten des Sensorsystems für die Spurerkennung 2 detektiert
werden. Straßen
und auch die auf den Straßen
angebrachten Fahrspurmarkierungen sind i.d.R. segmentweise aus Geraden
und Kreisbögen
zusammengesetzt, wobei die Übergänge durch
so genannte Übergangsbögen gebildet
werden. Übergangsbögen sollen
durch eine allmähliche
Krümmungsänderung
einen stetigen Linienverlauf gewährleisten und
damit eine gleichmäßige Geschwindigkeit
sowie eine kontinuierliche Änderung
der bei der Kurvenfahrt auftretenden Zentrifugalbeschleunigung ermöglichen.
Derartige Übergangsbögen werden
vorteilhaft als Klothoide ausgebildet. Eine Klothoide kann durch
folgende Beziehung beschrieben werden: c(l)
= c0 + c1l (1)
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Darin
bedeuten c(l) die Krümmung
bei der Länge
l, c
0 die initiale Krümmung bei l = 0 und c
1 die Krümmungsänderung
entlang der Klothoide. Bei einer Klothoide ändert sich die Krümmung also
linear mit der Bogenlänge.
Die Krümmung
ist durch die Beziehung
c = 1R (2)definiert,
wobei R den Radius der Kurve beschreibt. Eine Klothoide eignet sich
aber nicht nur zur Beschreibung eines Übergangsbogens, sondern ebenfalls
zur Beschreibung von anderen Segmenttypen, wie einem Geradenabschnitt
oder einem Kreisbogen. Bei einem Geradenabschnitt gilt c
0 = 0, c
1 = 0. Auf
einem Kreisbogen gilt c
1 = 0 (die Krümmung ist also
konstant). Für
einen Übergangsbogen
gilt i.d.R. weiterhin, dass entweder c
0 oder die
Krümmung
an dem Ende des Übergangsbogens
gleich Null ist. Für
die weitere Verarbeitung der von dem Sensorsystem erfassten Bilddaten
ist ein Übergang
in ein kartesisches Koordinatensystem vorteilhaft. Neben den vorstehend
erwähnten
Krümmungsparametern
ist noch der laterale Abstand y
offset und
der Gierwinkel ψ des
eigenen Fahrzeugs relativ zur Mitte der Fahrspur von Interesse.
Unter der Annahme eines einfachen Lochkameramodells mit bekannten
Kameraparametern wie Brennweite f, Einbaunickwinkel α und Einbauhöhe h, können ein
Punkt auf einer Spurmarkierung und seine Abbildung P
i(x
i, y
i) in der Lochkamera
durch folgende Beziehungen beschrieben werden:
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Wobei
w die Spurbreite bezeichnet und a = ± 0,5 für die linke bzw. rechte Markierung
steht. Weiterhin sind bei dieser Modellvorstellung die trigonometrischen
Funktionen unter Annahme kleiner Winkel approximiert
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Für eine Liniendarstellung
lässt sich
dieses Modell weiter vereinfachen zu:
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Diese
Gleichung beschreibt ein kubisches Polynom zur Approximation des
Verlaufs von aus Geraden, Kreisbögen
und Klothoiden bestehenden Fahrspurmarkierungen. In diesem Modell
bezeichnet also der Parameter yoffset den
lateralen Abstand der Kamera zu der erkannten Fahrspurmarkierung.
Bei bekannten Kameraeinbauparametern und bekannter Fahrzeuggeometrie
ergibt sich hieraus direkt der Abstand der Fahrzeugmitte oder beispielsweise
auch, zusammen mit der Ausrichtung des Fahrzeugs, der Abstand der
Reifen des Fahrzeugs zu der Fahrspurmarkierung. Das bisher beschriebene
Verfahren konnte bereits mit gutem Erfolg in einem Fahrerassistenzsystem
für die
Längsführung eines
Fahrzeugs eingesetzt werden. Der Einsatz für die Querführung eines Fahrzeugs bietet
jedoch besondere Schwierigkeiten durch die mehrsegmentige Beschreibung
des Fahrspurverlaufs mittels eines Polynoms und durch Sprünge und
Rauschen in den Polynomparametern. Dies deutet an, dass die Verwendung
von Polynomen zur Beschreibung von Fahrspuren und deren Markierungen
anfällig
gegenüber
Rauschen und Parameterschwankungen ist und sich daher als wenig
robust erweist, insbesondere wenn an eine Querführung des Fahrzeugs gedacht
ist.
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Die
Erfindung löst
dieses Problem dadurch, dass aufgrund von Fahrspurmarkierungen gewonnene und
in Polynomdarstellung vorliegende Fahrspurinformationen zunächst als
Stützstellen
in einem ersten, insbesondere fahrzeugfestem Koordinatensystem beschrieben
werden. Die Stützstellen
werden dann in ein zweites, im Wesentlichen ortsfestes Koordinatensystem
transformiert. Aus den transformierten Stützstellen wird dann der Verlauf
der Fahrspur rekonstruiert.
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Wie
bereits erwähnt,
eignen sich kubische Polynome zwar vergleichsweise gut für die Erfassung
und Modellierung des Verlaufs von Fahrspurmarkierungen mit einem
videobasierten Sensorsystem. Praktische Erfahrungen legen jedoch
den Schluss nahe, dass die direkte Weiterverarbeitung der Daten,
insbesondere zur Fusion mit Informationen aus anderen Quellen, weniger
gut geeignet ist. Hauptgrund hierfür scheint die hohe Empfindlichkeit
der üblichen
Parameterschätzverfahren
gegenüber
systematischen Fehlern und Rauschen zu sein.
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Weiterhin
besitzt die Polynombeschreibung gemäß Beziehung (7) für die Modellierung
einer Fahrspurmarkierung bzw. einer Fahrspur nur Gültigkeit
in einem bestimmten Abschnitt des Polynoms, der beispielsweise durch
die folgende Beziehung gekennzeichnet ist: xstart ≤ x < xend (6)
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Der
Gültigkeitsbereich
der Polynomparameter c0, c1 ist also nicht implizit in den Parametern
enthalten, sondern muss explizit durch weitere Parameter angegeben
werden. Angenommen zwei Sensoren des Fahrerassistenzsystems erkennen
die sich vor dem Fahrzeug erstreckende Fahrspur. Nämlich Sensor
1 im Bereich von 10 ≤ x1 < 30 und Sensor 2
im Bereich von 20 ≤ x2 < 40. Die Parameter
beider Sensoren dürften also
nur im Bereich von 20 ≤ x < 30 gemittelt werden.
Für eine
erfolgreiche Fahrzeugquerführung
sind aber, abweichend von der einfacheren Fahrschlauchschätzung bei
einem Längsführungsverfahren,
zusätzliche
Bedingungen erforderlich, wie Stetigkeit der Krümmung und ggf. auch der Krümmungsänderung
an den Übergangsstellen.
Damit ist eine einfache segmentweise Mittelwertbildung nicht mehr
möglich.
Es müsste
ein beträchtlicher
zusätzlicher
Aufwand betrieben werde, um die genannten Bedingungen zu erfülen, was
wiederum für
die Qualität
der Schätzung
abträglich
wäre.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
vermeidet diese Nachteile durch die Verarbeitung von Stützstellen anstelle
von Polynomparametern. Eine auf die erfindungsgemäße Art und
Weise ermittelte Ausgleichskurve als Ergebnis der Rekonstruktion
einer Fahrspur aus Stützstellen
erfüllt
die oben schon genannten Bedingungen der Fahrzeugquerführung nach
Stetigkeit von Krümmung
und Krümmungsänderung
implizit. Die Verarbeitung von Fahrspurinformationen auf die erfindungsgemäße Art und
Weise ist im Vergleich zu bekannten Verfahren numerisch stabiler.
Bei Verwendung von Polynomen lässt
sich mit einer Reihe von Kombinationen der Parameter c0 und
c1 nahezu der gleiche Kurvenverlauf darstellen.
Bei Rauschen in den Ursprungsdaten tendieren die Polynomparameter
daher dazu, zwischen den Parametern c0 und
c1 hin und her zu schwingen. Dieses Problem
lässt sich
mit der Erfindung vermeiden. Bei Ausfall des fahrspurerkennenden
Sensors, beispielsweise dadurch, dass ein vorausfahrendes Fahrzeug
die Spurmarkierung zeitweise verdeckt, bleibt die in den Stützstellen
gespeicherte Fahrspurinformation solange erhalten, bis der letzte
Stützstelle
abgefahren ist. Das bedeutet, dass die gesamte Information aus einer
Messung ausgenutzt wird. Bei den herkömmlichen Verfahren, die Polynomparameter
jeweils direkt verarbeiten, mussten in einem derartigen Fall die
Polynomparameter über
den Zeitraum des Sensorausfalls prädiziert werden. Dies führte zu
erheblichen Unsicherheiten, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
vermieden werden.
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Durch
die gleichzeitige Berücksichtigung
von Stützstellen
aus dem aktuellen Abtastzyklus und aus vorhergehenden Abtastzyklen
der Sensoren findet vorteilhaft eine implizite Filterung der Daten
statt. Das Format der Datenausgabe ist variabel und nicht an das
Eingangsformat der Daten gebunden. Mögliche Formate für die Ausgabe
der Daten sind Polynome (typischerweise Polynome dritter Ordnung),
Splines oder auch eine direkte Ausgabe der Stützstellen selbst. Das Verfahren
kann entweder als eigenständiges
Modul realisiert werden oder auch direkt in einem Videosensor integriert
sein.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf das in 2 dargestellte
Ablaufdiagramm und die Darstellungen in 3 bis 10 detailliert
erläutert. 3 zeigt
eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum 30 mit einer insbesondere
durch nicht näher
bezeichnete Fahrspurmarkierungen begrenzten Fahrspur 31.
In dem Verkehrsraum 30 bewegt sich ein mit dem Fahrerassistenzsystem 1 ausgerüstetes Fahrzeug 33 auf
der Fahrspur 31. Dem Fahrzeug 33 ist ein erstes,
fahrzeugfestes Koordinatensystem mit den Koordinaten xFzg und
yFzg zugeordnet. Der Nullpunkt dieses ersten
Koordinatensystems kann beispielsweise in dem Schwerpunkt des Fahrzeugs 33 liegen.
Die x-Achse des Koordinatensystems verläuft parallel zu der Längsachse
des Fahrzeugs 33, die y-Achse parallel zu der Querachse
des Fahrzeugs 33. In Schritt 10 des Ablaufdiagramms
gemäß 2 werden
mit dem in 1 dargestellten Sensorsystem
für die
Spurerkennung 2 die die Fahrspur 31 begrenzenden
Fahrspurmarkierungen erfasst. Mit den von dem Sensorsystem erfassten
Daten wird gemäß der oben genannten
Beziehung (7) ein Polynom abgeleitet, das den Verlauf der Fahrspur 31 möglichst
gut approximiert. Aus den Polynomparametern werden in dem Bereich
des Verkehrsraums 30, in dem das Sensorsystem 2 Fahrspurmarkierungen
erkannt hat, also in dem vor dem Fahrzeug 33 liegenden
Bereich des Verkehrsraums 30, diskrete Stützstellen 34 mit
ihren Koordinaten in dem ersten Koordinatensystem abgeleitet. Diese
Stützstellen 34 beschreiben
nun den Verlauf der Fahrspur 31 relativ zu dem Sensorsystem 2 und,
unter Berücksichtigung
dessen bekannter Einbauposition in dem Fahrzeug 33, relativ
zu dem Fahrzeug 33 zum Zeitpunkt der Messung. Weiterhin
wird ein geeignetes Modell für
die Beschreibung der Bewegung des Fahrzeugs 33 verwendet.
Mit einem solchen Modell ist es möglich, die Position und Ausrichtung
des Fahrzeugs 33 in Bezug auf seine Position zu einem bestimmten
Anfangszeitpunkt zu schätzen.
Dieses Verfahren ist auch als Koppelnavigation bekannt. In einem
folgenden Schritt 11 des in 2 dargestellten
Ablaufdiagramms werden nun aus jeder neuen Messung die Stützstellen 34 aller
erkannten Fahrspurmarkierungen relativ zu dem Fahrzeug 33 mit
der zu dem Messzeitpunkt aktuellen Position und Ausrichtung des
Fahrzeugs 33 durch eine Koordinatentransformation in ein
zweites, im Wesentlichen ortsfestes Koordinatensystem xWelt,
yWelt umgerechnet. Hierbei wird von der
Erkenntnis ausgegangen, dass die Fahrspurmarkierungen der Fahrspur 31 in
der Regel ortsfest sind, bzw. ihre Lage zumindest innerhalb eines
für die
Erfindung relevanten Zeitintervalls in der Größenordnung einiger Sekunden,
nicht wesentlich verändern.
Die Fahrspur 31 bzw. die darauf befindlichen Stützstellen 34,
lassen sich daher durch ortsfeste Punkte in dem im Wesentlichen
ortsfesten zweiten Koordinatensystem relativ einfach beschreiben.
Im Wesentlichen ortsfest bedeutet im Rahmen dieser Erfindung, dass
der Nullpunkt des zweiten Koordinatensystems, unabhängig von
der Bewegung des eigenen Fahrzeugs 33, wenigstens temporär an einem
bestimmten Ort verharrt. Eine Variation in der Position einer ermittelten
Stützstelle 34 von
einem Zeitschritt bzw. Abtastzeitpunkt zum nächsten resultiert entweder
aus einem Fehler in der Erkennung der Fahrspur 31 oder
aus einem Schätzfehler
bei der angewandten Koppelnavigation. Solche Fehler sind jedoch
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
leicht erkennbar. Wie später
noch beschrieben, wird die Lage des Nullpunkts dieses zweiten Koordinatensystems
periodisch oder situationsangepasst verändert. Diese Situation wird
durch die in 4 dargestellte Skizze verdeutlicht. 4 zeigt
wiederum eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum 30, in dem
sich das Fahrzeug 33 fortbewegt. In 4 sind weiterhin
zwei insbesondere rechtwinklige Koordinatensysteme eingezeichnet.
Das erste Koordinatensystem mit den Achsen xFzg und
yFzg ist das oben schon erwähnte erste
fahrzeugfeste Koordinatensystem. Das zweite Koordinatensystem ist
im Wesentlichen ortsfest und hat die Achsen xWelt,
yWelt. Je nach Ausrichtung des Fahrzeugs 33 sind
die Achsen der beiden Koordinatensysteme um den Winkel ψFzg zueinander verdreht. 5 verdeutlicht
das Ergebnis dieser Koordinatentransformation. Dargestellt ist wiederum
eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum 30 mit dem sich darin
fortbewegenden Fahrzeug 33. Die Stützstellen 34 wurden
in das zweite, im Wesentlichen ortsfeste Koordinatensystem xwelt, yWelt umgerechnet
(Schritt 12 gemäß Ablaufdiagramm
in 2). Die erfassten und in das zweite Koordinatensystem
umgerechneten Stützstellen 34 werden
nun vorteilhaft eine zeitlang in einer Liste solange mitgeführt (Schritt 13 gemäß Ablaufdiagramm
in 2), bis, bedingt durch die Fortbewegung des Fahrzeugs 33,
die betreffende Stützstelle 34 von
dem Fahrzeug 33 überfahren
wurde, also räumlich
hinter dem Fahrzeug 33 liegt oder aus einem sonstigen Grund
für die
Fahrzeugführung
des Fahrzeugs 33 nicht mehr relevant ist. Dies wird im
Folgenden anhand der in 6 dargestellten Skizze erläutert, die
wiederum eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum 30 mit einem
darin befindlichen Fahrzeug 33 darstellt. Aus der Skizze
ist ersichtlich, welche Stützstellen 34 zu
jeweiligen Zeitpunkten t(k), t(k – 1, usw. berücksichtigt
werden. Die genannte Liste kann beispielsweise durch eine Speichereinrichtung
dargestellt werden, in der die Koordinaten der Stützstellen
temporär
gespeichert werden. Durch die genannten Bedingungen erfolgt somit
eine Auswahl der für
die Führung
des Fahrzeugs 33 wichtigen Stützstellen aus der Gesamtheit
aller bisher mitgeführten
Stützstellen.
Zur Einsparung von Speicherplatz oder zur Reduzierung der Rechnerleistung
kann in einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung
die Anzahl der mitgeführten
Stützstellen
verringert werden. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, zwei in einem gleichen
oder nahezu gleichen Abstand liegende Stützstellen zu einer Stützstelle
zusammenzufassen. Hierbei ist allerdings bei der Berechnung einer
Ausgleichskurve in folgenden Verfahrensschritten die mathematisch
korrekte Gewichtung des Informationsgehalts der Stützstellen
zu beachten. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, zumindest einen Teil
der bereits überfahrenen
Stützstellen
wieder zu löschen. Ebenfalls
kann eine Wichtung der Stützstellen 34 zweckmäßig sein,
beispielsweise derart, dass ältere
Stützstellen
geringer gewichtet werden als jüngere
Stützstellen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsvariante
der Erfindung (Schritt 14a in dem Ablaufdiagramm gemäß 2)
kann optional eine Vorfusion von zwei einzelnen Linien zu einer
resultierenden Linie erfolgen. Die einzelnen Linien bedeuten in
diesem Zusammenhang die die Fahrspur 31 begrenzenden Fahrspurmarkierungen. Je
nach Ausprägung
des verwendeten Sensors für
die Erfassung von Fahrspurmarkierungen, erkennt der Sensor entweder
die gesamte Fahrspur, indem er gleichzeitig die rechte und linke
Fahrspurmarkierung erfasst. Dabei wird beispielsweise aber nicht
notwendigerweise angenommen, dass die beiderseitigen Fahrspurmarkierungen
parallel zueinander verlaufen. Alternativ erfasst der Sensor die
beiderseitigen Fahrspurmarkierungen getrennt voneinander und gibt
entsprechende Ausgangssignale auch getrennt voneinander als einzelne Linien
aus. Ist letzteres der Fall und ist das Ergebnis des Verfahrens
als eine Ausgleichskurve definiert, die beispielsweise den Verlauf
der Mitte der Fahrspur beschreibt, dann ist es u.U. zweckmäßig, beide
einzeln erfassten Linien in diesem Verfahrensschritt unter Anwendung
einer einfachen Mittelwertbildung der verwendeten Polynomparameter
zu einer einzelnen resultierenden Linie vorzuverarbeiten. Dies erweist
sich insbesondere dann als zweckmäßig, wenn der Sensor 2 zur
Fehldetektion einzelner Linien neigt.
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Weiterhin
können
optional bei einer Ausführungsvariante
der Erfindung (Schritt 14b des Ablaufdiagramms in 2)
Stützstellen
benachbarter Fahrspuren, abgelegt werden, um bei einem Spurwechsel
schneller auf diese zurückgreifen
zu können.
Wenn das Sensorsystem zur Spurerkennung 2 aufgrund seiner
technischen Ausprägung
in der Lage ist, neben den Fahrspurmarkierungen der eigenen Fahrspur 31 auch
die Fahrspurmarkierungen von benachbarten Fahrspuren zu erfassen
und auszugeben, dann ist es, gemäß dieser Ausführungsform
der Erfindung, möglich,
Nachbarspuren kennzeichnende Stützstellen
ebenfalls mitzuführen und
diese beispielsweise ebenfalls temporär in einer getrennten Liste
bzw. einem getrennten Speicherbereich mitzuführen. Wenn nun ein Spurwechsel
erfolgt, der beispielsweise durch ein Überfahren einer Fahrspurmarkierung
der Fahrspur 31 durch das Fahrzeug 33 detektiert
werden kann, dann sind vorteilhaft für die Ermittlung des Verlaufs
der neuen Fahrspur für
das Fahrzeug 33 bereits Stützstellen bzw. deren Koordinaten
vorhanden, mit deren Hilfe sofort der Verlauf der neuen Fahrspur
ermittelt werden kann. Hierdurch wird ein besonders schnelles Aufschalten
des Fahrerassistenzsystems 1 auf die neue Fahrspur und
damit ein reibungsloses Umschalten bei einem Spurwechsel ermöglicht.
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Zwecks
Ressourcenschonung kann, gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung, eine Rücksetzung
des im Wesentlichen ortsfesten zweiten Koordinatensystems vorgesehen
werden (Schritt 15a gemäß Ablaufdiagramm
in 2). Auf diese Weise kann vermieden werden, dass
der Wertebereich der Stützstellen,
die relativ zu dem Ursprung dieses Koordinatensystems abgespeichert
werden, zu groß wird
und dadurch ein Überlauf
in der Zahlendarstellung der Koordinatenwerte entsteht. Die Rücksetzung
kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, dass der Nullpunkt des
ortsfesten Koordinatensystems periodisch oder auch situationsangepasst
auf eine aktualisierte Position versetzt wird, wobei die zu diesem
Zeitpunkt noch mitgeführten
Stützstellen
entsprechend transformiert werden. Zweckmäßig wird der Nullpunkt des
zweiten Koordinatensystems dabei wieder in die Nähe des Fahrzeugs 33 verlagert.
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Um
nun nach Gewinnung der Stützstellen 34 mit
dem System zur Spurerkennung 2 eine Querführung des
Fahrzeugs 33, beispielsweise mittels der Assistenzfunktion
LKS (LKS = Lane Keeping Support), zu ermöglichen, muss für das letztgenannte
System eine zweckmäßige Datenausgabe
generiert werden. Diese kann, gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, vorteilhaft ebenfalls in Gestalt eines kubischen
Polynoms erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Spline
vorgesehen sein. In einer dritten Ausführungsform kann auch direkt
eine Ausgabe der relevanten Stützstellen
erfolgen. In den Fällen
eines kubischen Polynoms oder eines Spline wird die Datenausgabe
in Gestalt einer durch die Stützstellen
gelegten Ausgleichskurve bewirkt. Hierbei ist die mathematisch korrekte
Gewichtung des Informationsgehalts der Stützstellen zu beachten. Bei
der Gewichtung der Stützstellen
für die
Berechnung der Ausgleichskurve sind weiterhin die Unsicherheiten des
verwendeten Sensorsystems bei der Messung zu beachten. So werden
beispielsweise durch einen videobasierten Sensor näher an dem
Fahrzeug 33 liegende Fahrspuren typischerweise genauer
detektiert als weiter entfernt liegende Fahrspuren. Für die Berechnung
einer vorteilhaften Ausgleichskurve werden nicht notwendigerweise
alle bisher mitgeführten
Stützstellen
herangezogen. Es kann vielmehr eine an die Art der Ausgleichskurve
angepasste Auswahl von Stützstellen
erfolgen. Bei einem kubischen Polynom kann beispielsweise keine
S-Kurve dargestellt werden. Bei Vorliegen einer S-Kurve im Verlauf
einer Fahrspur kann es daher zweckmäßig sein, nur diejenigen Stützstellen
zu berücksichtigen,
die im ersten Teil oder Anfangsbereich der S-Kurve liegen.
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Die
durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen mit der Hilfe von mitgeführten Stützstellen 34 ermittelte
Ausgleichskurve ist in 7 angedeutet. Die Skizze in 7 zeigt
wiederum eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum 30 mit einem
Fahrzeug 33. Die genannte Ausgleichskurve entspricht der
hier schematisch angedeuteten Fahrspur 31. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise
ist nunmehr der Verlauf der Fahrspur 31 in einem vor dem
Fahrzeug 33 liegenden Bereich des Verkehrsraums 30 bekannt.
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In
einer vorteilhaften weiteren Ausführungsvariante der Erfindung
können
zusätzlich
zu den Koordinaten einer Stützstelle
innerhalb des Koordinatensystems auch noch die Steigung oder die
Krümmung
der Kurve an der jeweiligen Stützstelle
für die
Ermittlung der Ausgleichskurve herangezogen werden, um so die Anpassung
an die Stützstellen
zu verbessern oder nachteilige Oszillationen der Ausgleichskurve
zwischen Stützstellen
zu vermeiden. Die Steigung ergibt sich aus der ersten Ableitung
des kubischen Polynoms gemäß Beziehung
(7) oben zu
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Für jede der
n Stützstellen
entsteht also neben der Gleichung für die Stützstelle selbst eine Gleichung für die Steigung
der Stützstelle.
Das zu lösende
Gleichungssystem vergrößert sich
also auf 2n Gleichungen. Sind nicht an allen Stützstellen die Ableitungen bekannt,
so kann das Gleichungssystem entsprechend reduziert werden. Das
resultierende Gleichungssystem lässt
sich vorteilhaft numerisch, beispielsweise mit einer QR-Zerlegung lösen. Die
Krümmung
ergibt sich entsprechend aus der zweiten Ableitung.
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Die
erfinderische Lösung
ist vorstehend bei einem lediglich zwei Fahrspuren umfassenden Verkehrsraum
erläutert.
Sie ist selbstverständlich
auch bei mehreren Fahrspuren anwendbar.
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Bei
besonders ungünstigen
Verkehrssituationen kann es vorkommen, dass ein einzelner Sensor
für die
Spurerfassung nicht mehr in der Lage ist, Fahrspurmarkierungen vollständig zu
erfassen. Diese Situation tritt beispielsweise in dichtem Verkehr
auf, wo es immer wieder zu Verdeckungen der Fahrspurmarkierungen aus
der Sicht eines die Fahrspurmarkierungen erfassenden Sensors kommt.
Zudem können
bestimmte Verläufe
und Straßenabschnitte
durch ein optisches System prinzipiell nicht erfasst werden. Hierzu
zählen
zum Beispiel Verdeckungen in Kurven oder hinter Kuppeln. Um auch
solche Situationen mit einem Fahrerassistenzsystem beherrschen zu
können,
werden gemäß einer
vorteilhaften weiteren Ausführungsform
der Erfindung ergänzende
Informationen über
den Fahrbahnverlauf sowohl von i. d. R. vorhandenen Objekte erkennenden Sensoren,
wie Radar, Video oder Lidar, als auch von einem Positionierungsystem,
wie GPS, in Verbindung mit einer digitalen Karte verwendet. Denkbar
sind auch beliebige weitere Sensortypen oder Informationsquellen, die
Informationen über
die zu befahrende Straße
oder Fahrspur liefern und deren Fahrspurbeschreibung in Stützstellen
umwandelbar ist. Wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens ist, dass
es auf diese Weise sehr einfach möglich ist, neben einer optischen
Erfassung des Fahrspurverlaufs, zusätzliche Informationen über den
Verlauf der Fahrspur aus einer oder mehreren weiteren Sensorquellen
beziehungsweise Informationsquellen direkt in das Verfahren zu integrieren.
So können
beispielsweise zusätzliche
Informationen über
die befahrene Straße
und den Straßenverlauf
aus digitalen Karten für
Navigationssysteme übernommen
werden. Diese digitalen Karten enthalten üblicherweise diskrete, den
Straßenverlauf
beschreibende Stützpunkte,
die als Stützstellen
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
direkt verarbeitet werden können.
Hierdurch lässt
sich die Spurerkennung durch einen optischen Sensor auf einen Entfernungsbereich
erweitern, der durch direkt messende Systeme auf Radar-, Lidar-
oder Videobasis prinzipiell nicht mehr erfasst werden kann. Die
höhere
Ungenauigkeit sowohl von digitalen Karten an sich als auch der Positionsbestimmung
durch Satellitennavigation gegenüber
den direkt messenden Sensoren ist hier kein grundsätzlicher
Nachteil, da es in erster Linie nur um eine generelle Beschreibung
des zu erwartenden Fahrbahnverlaufs gehen soll. Beispielsweise ist
so die Information verfügbar,
dass in einer ungefähren
Entfernung E1 eine Kurve mit einem bestimmten Kurvenradius zu erwarten
ist. Hierbei ist es nicht entscheidend, ob die Kurve beispielsweise
genau in 500m oder 510m Entfernung liegt, da diese Information zum
Beispiel nur für
die Anpassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs an die Einfahrt
der Kurve, also für
die Längsregelung
des Fahrzeugs benötigt
wird. Für
die Querregelung des Fahrzeugs, also die Kurvenfahrt selbst, werden
genauere Informationen verwertet, die mit dem direkt messenden Sensor gewonnen
werden.
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Weiterhin
können
Informationen über
die Position und die Bewegung vorausfahrender Fahrzeuge gewonnen
werden, die von einem objekterkennenden Sensor, wie beispielsweise
auf Radar-, Lidar- oder Videobasis zu diskreten Zeitpunkten gemessen
werden und die damit auch als diskrete Messpunkte vorliegen. Hierdurch
erfolgen im Wesentlichen eine Stützung
und eine Ausfallüberbrückung der
Spurverlaufsinformation in demjenigen Entfernungsbereich, in dem
der Verlauf der Fahrspur ebenfalls durch den optischen Sensor für die Erfassung
der Fahrspur detektiert wird. Zusätzlich ist eine Erweiterung
des Erfassungsbereichs möglich,
da beispielsweise ein Radarsensor i.d.R. einen größeren Erfassungsbereich
als ein optischer Sensor hat. Weiterhin sind Informationen über stehende
Objekte verfügbar,
die von den Sensoren detektiert werden, und die demzufolge auch
in Gestalt diskreter Messpunkte vorliegen.
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Wie
bei den eingangs schon beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung
werden von Sensoren gelieferte Daten in Form eines parametrischen
Kurvenverlaufs oder in anderer nicht Stützpunkt-basierter Form in eine
Anzahl geeignet gewählter
Stützstellen
umgerechnet. Die Stützstellen
können
dabei sowohl äquidistant oder
auch mit unterschiedlichen Abständen
zueinander gewählt
werden. In jedem Fall jedoch so, dass die physikalische Messung
des Sensors möglichst
gut repräsentiert
wird und nur in dem Bereich, in dem der Sensor die Fahrspur auch
gemessen hat. Weiterhin wird wiederum ein geeignetes Modell zur
Fortschreibung der Fahrzeugbewegung verwendet. Die für die Anwendung
eines solchen Modells notwendigen Sensoren sind in modernen Kraftfahrzeugen üblicherweise
vorhanden. Mit diesem Modell ist es möglich, die Position und Ausrichtung
des Fahrzeugs relativ zur Position zu einem Anfangszeitpunkt oder
früheren
Zeitpunkt in einem ortsfesten Koordinatensystems zu schätzen. Die
verwendeten Sensoren müssen
dabei so gewählt
werden, dass die Fehler der Positionsschätzung, wie aus den Sensor Fehlern
resultiert, innerhalb für
das Verfahren vertretbarer Schranken bleiben. In einem weiteren
Verfahrensschritt werden nun die Daten aller relativ zum Fahrzeug
messenden Sensoren mit der aktuellen Position und Ausrichtung des
Fahrzeugs in ein im Wesentlichen ortsfestes Koordinatensystem durch
eine Koordinatentransformation umgerechnet und eingetragen. Weiterhin
werden die Daten der für
das Fahrerassistenzsystem relevanten Straßenabschnitte von den absoluten
messenden Sensoren, zum Beispiel ein GPS-Positionierungssystem in
Verbindung mit einer digitalen Karte, beispielsweise aus einem Navigationssystem,
in das ortsfeste Koordinatensystem eingetragen. Hierzu muss ebenfalls
eine Koordinatentransformation vom Koordinatensystem des bordeigenen
Sensors in das im Wesentlichen ortsfeste Koordinatensystem durchgeführt werden.
Ist nur ein absolut messender Sensor vorhanden, dann können der
Ursprung und die Ausrichtung des eigenen ortsfesten Koordinatensystems
in vorteilhafter Weise so gewählt
werden, dass es dem GPS-Koordinatensystem
entspricht. In diesem Fall entfällt
die Koordinatentransformation dieser Schnittstellen vom bordeigenen
Koordinatensystem in das ortsfeste Koordinatensystem in jedem weiteren
Messzyklus. Weiterhin können
hierdurch Schätzfehler
der Positionsbestimmung durch die Odometrie in festen Zeitabständen durch
die absolute Positionsbestimmung des GPS-Systems korrigiert werden. Sind
mehrere in verschiedenen Koordinatensystemen absolut messende Sensoren
vorhanden, dann wird in vorteilhafter Weise eines dieser Koordinatensysteme
als eigenes ortsfestes Koordinatensystem verwendet. Dies wird im
Folgenden unter Bezug auf 8, 9 und 10 der
Zeichnung erläutert. 8 zeigt
wiederum skizzenhaft eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum 30 mit
einem Fahrzeug 33. In Bezug auf ein im Wesentlichen ortsfestes
Koordinatensystem xWelt, yWelt,
sind Stützstellen 34 eingetragen,
die aus Daten bordeigener Sensoren, insbesondere aus Daten eines
Videosensor für
die Spurerkennung, abgeleitet worden sind. Mit Bezugsziffer 35 sind
Stützstellen
bezeichnet, die beispielsweise aus der digitalen Karte eines Navigationssystems
abgeleitet worden sind. Aus diesen Stützstellen wird wiederum der
Verlauf der Fahrspur 31 rekonstruiert. Auch 9 zeigt
eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum 30 mit einem Fahrzeug 33.
Zusätzlich
ist eine Anzahl von Stützstellen 34, 35 eingetragen,
die zu unterschiedlichen Messzeitpunkten t(k), t(k – 1), usw.
ermittelt worden sind. 10 zeigt noch eine Aufsicht
auf einen Verkehrsraum 30 mit einem Fahrzeug 33 und
einer als Ausgleichskurve durch die Stützstellen 34, 35 repräsentierten
Fahrspur 31. Je nach Anforderung einer Folgefunktion des
Fahrerassistenzsystems 1 kann es in einem Anwendungsfall
zweckmäßig sein,
die in 10 dargestellte in Gestalt einer
Ausgleichskurve durch Stützstellen 34, 35 in
einem im Wesentlichen Ortsfesten Koordinatensystem Fahrspur 31 auch
wiederum in Bezug auf ein fahrzeugfestes Koordinatensystem darzustellen.
Dies wird durch eine entsprechende Transformation der die Fahrspur 31 repräsentierenden
Koordinaten aus dem ortsfesten Koordinatensystem in das fahrzeugfeste
Koordinatensystem erreicht. Oben wurde bereits erwähnt, dass
Abgesehen von Koordinaten eines Koordinatensystems den Stützstellen
auch weitere Attribute, wie insbesondere die Steigung oder die Krümmung im
Bereich der jeweiligen Stützstelle,
ggf. auch die Änderung
der Steigung oder der Krümmung,
zugeordnet werden können.
Weiterhin kann es optional zweckmäßig sein, Stützstellen
bei der Ermittlung einer die Fahrspur repräsentierenden Ausgleichskurve
unterschiedlich zu gewichten, um beispielsweise den unterschiedlichen
Informationsgehalt und/oder die Mess- oder Positionsgenauigkeit
der Stützstellen
entsprechend abzubilden.
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Die
vorstehend beschriebenen Verfahrensabläufe werden vorteilhaft mit
Funktionsmodulen realisiert, die auch Mikroprozessoren umfassen.
Wesentliche Teile der Verfahrensabläufe können daher vorteilhaft auch als
vergleichsweise leicht an eine spezielle Applikation anpassbare
Software ausgeführt
sein. Andererseits hat es sich als zweckmäßig erwiesen, spezielle Verfahrensabläufe auch
durch als Hardware ausgebildete Schaltkreise zu realisieren. Besonders
vorteilhaft lassen sich diese Schaltkreise als frei programmierbare
Logikschaltkreise (FPGA) umsetzen. Ein besonders vorteilhaftes Fahrerassistenzsystem
umfasst daher mindestens einen frei programmierbaren Logikschaltkreis.
