DE102007035219A1

DE102007035219A1 - Objektklassifizierungsverfahren und Einparkhilfesystem

Info

Publication number: DE102007035219A1
Application number: DE102007035219A
Authority: DE
Inventors: Petko Faber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-01-29
Also published as: WO2009013054A1

Abstract

Bereitgestellt wird ein Objektklassifizierungsverfahren zur Klassifizierung eines Objekts, insbesondere in einem Einparkhilfeverfahren zur Unterstützung eines Einparkvorgangs eines Fahrzeugs (1), mit den Schritten: (a) Aussenden eines Sendesignals vom Fahrzeug (1) in Richtung einer Fahrwegbegrenzung (20A...20C; 30A...30D; 40A...40F; 50A...50D); (b) Empfangen eines von der Fahrwegbegrenzung (20A...20C; 30A...30D; 40A...40F; 50A...50D) reflektierten Empfangssignals (60; 70); (c) Zählen von lokalen Maxima des Empfangssignals (60; 70) innerhalb eines zeitlichen Abschnitts (T0-T4) des Empfangssignals (60; 70); (d) Erzeugen eines Objektklassifikationssignals, welches von der Anzahl der lokalen Maxima des Empfangssignals (60; 70) innerhalb des zeitlichen Abschnitts (T0-T4) abhängt. Ein entsprechendes Einparkhilfesystem wird ebenfalls bereitgestellt.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klassifizierung von Objekten, insbesondere in einem Einparkhilfeverfahren, sowie ein Einparkhilfesystem zur Ausgabe von Einparkhinweisen an einen Fahrer eines Fahrzeugs.
Die zunehmende Verkehrsdichte und verstärkte Bebauung freier Flächen engen den Verkehrsraum insbesondere in Ballungszentren kontinuierlich ein. Der zur Verfügung stehende Parkraum wird enger und die Suche nach einer geeigneten Parklücke belastet den Fahrer zusätzlich zum immer mehr zunehmenden Verkehr. Daher wurden Systeme zur Parklückenlokalisierung und semiautonome Einparkhilfesysteme entwickelt, welche den Fahrer beim Einparken unterstützen sollen. Dem Fahrer wird dadurch die Entscheidung, ob eine vorhandene Parklücke für einen Einparkvorgang ausreicht, erleichtert oder abgenommen.
Es sind eine Reihe verschiedener Einparkhilfesysteme bekannt, darunter beispielsweise Einparkhilfesysteme mit so genannter „Parklückenvermessungsfunktion" (PLV), die mit seitlich am Fahrzeug angebrachten Sensoren die Größe einer Parklücke vermessen, an denen das Fahrzeug vorbeifährt. Erkennt das System eine Parklücke, die groß genug für das Fahrzeug ist, so wird dies dem Fahrer signalisiert. Beim anschließenden Einparkvorgang gibt das System dem Fahrer Hinweise oder Warnsignale zum Einparken.
Die DE 198 47 013 A1 offenbart ein solches Einparkhilfesystem mit Parklückenvermessungsfunktion, in dem eine Auswerteeinheit ein von einer Sensoreinrichtung ausgegebenes Abstandssignal mit einem Abstandsgrenzwert vergleicht, und ein Warnsignalgeber ein Warnsignal erzeugt, dass dem verbleibenden Rangierabstand entspricht. Somit kann dem Fahrer die verbleibende Distanz zu einem Hindernis (z. B. parkendes Auto, Bordsteinkante oder dergl.) signalisiert werden.
Bei solchen Systemen ist es wünschenswert, dass die Beschaffenheit der Fahrwegbegrenzung (z. B. die Höhe) zur Berechnung der Einparktrajektorie in Betracht gezogen wird. So kann bei einer niedrigen Fahrwegsbegrenzung, wie z. B. einem Bordstein, das Fahrzeugheck über die Fahrwegsbegrenzung ragen, wohingegen eine Kollision mit höheren Fahrwegbegrenzungen, wie z. B. Mauern oder Zäunen, ausgeschlossen werden muss. Ferner kann die Endposition des Fahrzeugs recht nah an einem Bordstein sein. Andererseits parken Fahrer erfahrungsgemäß weiter entfernt von höheren Fahrwegbegrenzungen, wie z. B. Mauern oder Zäunen, um z. B. die Beifahrertür öffnen zu können.
Um die Einparktrajektorie besser an solche Randbedingungen anpassen zu können, besteht ein Bedarf für eine verbesserte Klassifizierung (topographische Beschreibung) von Objekten bzw. seitlichen Fahrwegbegrenzungen.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Demgemäß ist ein Objektklassifizierungsverfahren zur Klassifizierung eines Objekts, insbesondere in einem Einparkhilfeverfahren zur Unterstützung eines Einparkvorgangs eines Fahrzeugs vorgesehen, welches die folgenden Schritte aufweist:

(a) Aussenden eines Sendesignals vom Fahrzeug in Richtung einer Fahrwegbegrenzung;
(b) Empfangen eines von der Fahrwegbegrenzung reflektierten Empfangssignals;
(c) Zählen von lokalen Maxima des Empfangssignals innerhalb eines zeitlichen Abschnitts des Empfangssignals; und
(d) Erzeugen eines Objektklassifikationssignals, welches von der Anzahl der lokalen Maxima des Empfangssignals innerhalb des zeitlichen Abschnitts abhängt.

Ein entsprechendes Einparkhilfesystem zur Unterstützung eines Einparkvorgangs eines Fahrzeugs weist Folgendes auf:

– eine Sensoreinrichtung, die ein Sendesignal vom Fahrzeug in Richtung einer Fahrwegbegrenzung aussendet und ein von der Fahrwegbegrenzung reflektiertes Empfangssignal empfängt; und
– eine programmgesteuerte Einrichtung, die lokale Maxima des Empfangssignals innerhalb eines zeitlichen Abschnitts des Empfangssignals zählt und die ein Objektklassifikationssignal erzeugt, welches von der Anzahl der lokalen Maxima des Empfangssignals innerhalb des zeitlichen Abschnitts abhängt.

Eine der Erfindung zugrunde liegende Idee ist es, die Anzahl der Reflexionen im Empfangssignal zu ermitteln, um daraus Rückschlüsse auf die Beschaffenheit (insbesondere die Höhe) von Objekten, die das Sendesignal reflektieren, zu schließen.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass aus dem Empfangssignal in einfacher Weise Informationen (ein Objektklassifikationssignal) über die Beschaffenheit (insbesondere die Höhe) der Fahrwegsbegrenzung erhalten werden kann. Das Objektklassifikationssignal kann in einem Speicher temporär oder dauerhaft gespeichert werden und mit anderen Informationen (z. B. Ableiten der Höhe aus Länge/Höhe des reflektierten Impulses) abgeglichen werden bzw. zu deren Plausibilisierung herangezogen werden.
Das Objektklassifikationssignal kann ferner von der Ausprägung der Maxima abhängen. Dazu ist es vorteilhaft, wenn in Schritt (c) das Empfangssignal mit einem insbesondere zeitabhängigen Schwellwert verglichen wird und lediglich diejenigen lokalen Maxima einer Hüllkurve des Empfangssignals gezählt werden, die oberhalb des Schwellwerts liegen. Somit kann berücksichtigt werden, dass Objekte, die näher am Abstandssensor sind, ein Signal mit größerer Amplitude reflektieren.
Das Objektklassifikationssignal kann einen ersten Zustand annehmen, falls das Empfangssignal innerhalb des zeitlichen Abschnitts kein oder genau ein lokales Maximum aufweist, und einen zweiten Zustand annehmen, falls das Empfangssignal innerhalb des zeitlichen Abschnitts zwei oder mehr lokale Maxima aufweist. Somit kann eine Klassifizierung des Objektes in zwei Höhen (überfahrbar und nicht überfahrbar) realisiert werden. Es ist jedoch ebenso möglich, eine Klassifizierung in drei oder mehr Höhen vorzunehmen. Der erste und der zweite Zustand unterscheiden sich voneinander und können beispielsweise durch unterschiedliche Signalpegel realisiert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung als Einparkhilfeverfahren weist das Verfahren ferner folgenden Schritt auf:

(e) Berechnen einer vom Fahrzeug für einen Einparkvorgang zu durchlaufenden Fahrtrajektorie anhand des Objektklassifikationssignals. Somit wird das ermittelte Objektklassifikationssignal zur Berechnung der zu durchlaufenden Fahrtrajektorie herangezogen. Insbesondere kann die Fahrwegbegrenzung in Abhängigkeit vom Objektklassifikationssignal als überfahrbar oder als nicht überfahrbar klassifiziert wird. Dies ermöglicht die Berechnung günstiger Fahrtrajektorien. Beispielsweise kann die Fahrtrajektorie derart berechnet werden, dass zwischen dem Fahrzeug und einer als nicht überfahrbar klassifizierten Fahrwegbegrenzung in einer Endposition des Fahrzeugs am Ende des Einparkvorgangs ein erster Mindestabstand besteht. Ferner kann die Fahrtrajektorie derart berechnet werden, dass ein Teil des Fahrzeugs während des Einparkvorgangs über eine als überfahrbar klassifizierte Fahrwegbegrenzung ragt. Außerdem kann die Fahrtrajektorie derart berechnet werden, dass während des Einparkvorgangs stets ein zweiter Mindestabstand zu einer als nicht überfahrbar klassifizierten Fahrwegbegrenzung gehalten wird.

Weiterhin bereitgestellt wird ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte des oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer Recheneinheit ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs mit einer Abstandsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A eine von den Abstandssensoren erfasste Verkehrssituation und 2B einen zur Verkehrssituation in 2A ermittelten Datensatz;
3A eine von den Abstandssensoren erfasste Verkehrssituation und 3B einen zur Verkehrssituation in 3A ermittelten Datensatz;
4A eine von den Abstandssensoren erfasste Verkehrssituation und 4B einen zur Verkehrssituation in 4A ermittelten Datensatz;
5 einen zu einer Verkehrssituation ermittelten Datensatz;
6 schematisch einen Signalverlauf (die Hüllkurve) eines Sensorsignals eines Abstandssensors in Abhängigkeit von der Zeit, im Falle einer niedrigen Fahrwegsbegrenzung;
7 schematisch einen Signalverlauf (die Hüllkurve) eines Sensorsignals eines Abstandssensors in Abhängigkeit von der Zeit, im Falle einer hohen Fahrwegsbegrenzung;
8 einen tatsächliche gemessenen Signalverlauf eines Sensorsignals eines Abstandssensors in Abhängigkeit von der Zeit, im Falle einer hohen Fahrwegsbegrenzung; und
9 ein Flussdiagramm eines Einparkhilfeverfahrens nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente – sofern nichts anderes angegeben ist – mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs mit einem Einparkhilfesystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. An einer Fahrzeugvorderseite 2 des Fahrzeugs 1 sind Abstandssensoren 3 angeordnet. An einer Fahrzeugrückseite 4 sind ebenfalls Abstandssensoren 5 angeordnet. An einer linken Fahrzeugseite 6 sind seitliche Abstandssensoren 8a und 8b vorgesehen. An einer rechten Fahrzeugseite 7 sind seitliche Abstandssensoren 9a und 9b vorgesehen. Die Abstandssensoren dienen der Messung von Abständen zu Hindernissen in der Fahrzeugumgebung. Die Abstandssensoren 3, 5, 8, 9 sind in der vorliegenden Ausführungsform als Ultraschallsensoren ausgebildet. Die Abstandssensoren 3, 5, 8, 9 liefern ihre Sensorsignale über einen Datenbus 10 an eine programmgesteuerte Einrichtung 11 (beispielsweise ein Mikroprozessor, Mikrocontroller oder dergleichen) mit einem Speicher 18 im Fahrzeug 1. Die programmgesteuerte Einrichtung 11 ermittelt anhand der von den Abstandssensoren 3, 5, 8, 9 zugeführten Sensorsignalen Abstände zu Hindernissen in der Fahrzeugumgebung und die Lage dieser Hindernisse in der Fahrzeugumgebung. Zur genauen Bestimmung der Lage der Hindernisse, kann sich die programmgesteuerte Einrichtung 11 auch das Prinzip der Triangulation zunutze machen, wobei die von den verschiedenen Sensoren ermittelten Abstandswerte miteinander abgeglichen werden.
Ferner ist die programmgesteuerte Einrichtung 11 dazu ausgelegt, eine geeignete Parklücke zu ermitteln und gegebenenfalls eine Fahrtrajektorie in diese Parklücke zu bestimmen. In diesem Sinne dient die programmgesteuerte Einrichtung 11 auch als Einparkassistent. Außerdem bestimmt sie bevorzugt auch Ausgaben an den Fahrer. Für die Ausgabe ist die programmgesteuerte Einrichtung 11 mit einem Warnsignalgeber verbunden, der als Anzeige 12 und/oder als Lautsprecher 13 ausgebildet sein kann. Die Anzeige 12 kann insbesondere als ein Bildschirm einer Navigationsanzeige in dem Fahrzeug ausgeführt sein. Ferner können Anweisungen auch über eine Anzeige in einem Kombinationsinstrument, über ein Head-Up-Display oder über LED-Anzeigen, die zusätzlich an der Armaturentafel zu montieren sind, ausgegeben werden. Mit Hilfe der Anzeige 12 bzw. dem Lautsprecher 13, können beispielsweise Hinweise ausgegeben werden, die dem Fahrer beispielsweise mitteilen, dass das Fahrzeug soeben eine ausreichend große Parklücke passiert hat. Um eine Bewegung oder auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln, kann die programmgesteuerte Einrichtung 11 ferner mit einem Geschwindigkeitssensor und/oder einem Gangsensor (nicht dargestellt) verbunden sein.
Die 2 bis 5 illustrieren verschiedene Szenarien mit unterschiedlichen Fahrwegbegrenzungen, sowie die für diese Szenarien anhand der insbesondere von den Abstandssensoren 9 empfangenen Sensorsignale ermittelten Datensätze.
Während der Vorbeifahrt senden die Abstandssensoren 9 Sendesignale in die Richtung der Fahrwegbegrenzung aus, welche an der Fahrwegsbegrenzung reflektiert werden und als Empfangssignale von den Abstandssensoren wieder empfangen werden. Dabei werden die Sendesignale periodisch mit einem Messzyklus von beispielsweise 30 ms ausgesendet. Befindet sich eine Fahrwegbegrenzung (Bordstein, Fahrzeug oder anderes „Hindernis") in der Messkeule des Sendesignals, so wird das Sendesignal daran reflektiert und resultiert in einem lokalen Maximum des Empfangssignals.
6 zeigt beispielhaft den Signalverlauf 60 der Hüllkurve eines von einem der Abstandssensoren ausgegebenen Sensorsignals in Abhängigkeit von der Zeit. Der in 6 gezeigte Verlauf des Sensorsignals entspricht dem Fall einer relativ niedrigen Fahrwegbegrenzung (also einem Objekt mit einem kleinen Rückstreuquerschnitt), wie z. B. eines Bordsteins 20B in 2B. Das von dem Bordstein 20B reflektierte Signal wird vom Abstandssensor aufgenommen, und von einem geeigneten Wandler (z. B. einem Ultraschallwandler) des Abstandssensors in ein elektrisches Sensorsignal umgewandelt. 6 zeigt einen typischen Signalverlauf der Hüllkurve dieses elektrischen Sensorsignals mit der Amplitude A über die Zeitachse T, mit einem so genannten Anfangsübersprecher 61. Ein von einem Hindernis reflektierter Echoimpuls 62 tritt zu einem Zeitpunkt T1 auf, wobei dieser Echoimpuls 62 eine bestimmte Zeitdauer bis zu einem weiteren Zeitpunkt T3 aufweist. Die Zeitpunkte T1 und T3 sind mittels eines Schwellwertes 64 definiert, welcher in 6 strichliert dargestellt ist. Der Schwellwert 64 ist als zeitabhängige Funktion definiert und nimmt näherungsweise asymptotisch mit der Zeit ab. Somit wird berücksichtigt, dass Objekte, welche nahe den Sensoren lokalisiert sind, zu Empfangssignalen führen als gleichartige Objekte, welche von den Sensoren weiter entfernt sind. Die Schwellwertfunktion 64 kann weiterhin variabel gestaltet werden und beispielsweise an die Witterungsbedingungen (Temperatur, Druck, etc.) angepasst werden.
Bei dem so genannten Echosignalverfahren entspricht die Zeitdauer vom Aussenden des Signals bis zum Auftreten des Echoimpulses 62 der Entfernung des so abgetasteten Objekts vom Sender (Abstandssensor). Die Zeit vom Aussenden des Ultraschallimpulses bis zum Auftreten des Echoimpulses 62 zum Zeitpunkt T1 entspricht somit (aufgrund der Hin- und Rücklaufzeit) der doppelten Zeit, die ein Impuls benötigt, den Weg zwischen dem Sensor und dem Hindernis zurückzulegen. Durch Lokalisieren des Beginn des Impulses zum Zeitpunkt T1 oder auch des lokalen Maximums zum Zeitpunkt T2 des Signalverlaufs 60 kann die programmgesteuerte Einrichtung 11 somit den Abstand von einem sich im Messfeld (auch Messkeule genannt) des Abstandssensors befindlichen Hindernis ermitteln. Dabei wird jedoch nicht der gesamte Signalverlauf 60 analysiert, sondern lediglich ein Zeitfenster zwischen einem Zeitpunkt T0, welcher nach dem Überschwinger 61 liegt, und einem Zeitpunkt T4, zu welchem der nächste Messzyklus beginnt.
Der Signalverlauf 60 in 6 weist lediglich ein lokales Maximum auf, welches oberhalb der Schwellwertkurve 64 liegt. Dies wird von der programmgesteuerten Einrichtung 11 als Hinweis darauf gewertet, dass es sich bei dem detektierten Objekt um ein relativ niedriges Objekt handelt, also um ein Objekt mit einer Höhe von weniger als beispielsweise 15 cm oder 20 cm.
7 zeigt beispielhaft den Signalverlauf 70 der Hüllkurve eines weiteren von einem der Abstandssensoren ausgegebenen Sensorsignals in Abhängigkeit von der Zeit. Der in 7 gezeigte Verlauf des Sensorsignals entspricht dem Fall einer relativ hohen Fahrwegbegrenzung (also einem Objekt mit einem hohen Rückstreuquerschnitt), wie z. B. eines Fahrzeugs 20A oder 20C in 2B. Wie in 7 erkennbar treten bei relativ hohen Fahrwegbegrenzungen mit einer Höhe von mindestens 20 cm (z. B. Fahrzeuge, Mauern usw.) im Empfangssignal mehrere Reflexionen auf, also mehrere lokale Maxima, welche oberhalb des Schwellwertes 74 liegen. Dies liegt unter anderem daran, dass bei höheren Objekten, das reflektierte Signal verschiedene Reflexionswege passieren kann, so z. B. Sensor-Objekt-Sensor (dies entspricht dem ersten Maximum), Sensor-Fahrweg-Objekt-Sensor, Sensor-Objekt-Fahrweg-Sensor, usw. Bei niedrigen Objekten sind die mehrfach reflektierten Signale dagegen zu schwach, um noch vom Sensor registriert bzw. als lokale Maxima detektiert zu werden. Die programmgesteuerte Einrichtung 11 kann also aus der Anzahl der empfangenen Reflexionen (Anzahl der lokalen Maxima oberhalb des Schwellwertes) Rückschlüsse auf die Höhe des Objektes ziehen.
Dies ist in den oben erwähnten 2 bis 5 näher dargestellt. Im Szenario der 2A passiert das Fahrzeug 1 nacheinander ein Fahrzeug 20A, einen Bordstein 20B und ein weiteres Fahrzeug 20C. 2B illustriert einen Datensatz, der in dieser Situation von der programmgesteuerten Einrichtung 11 erzeugt wird, und welcher die lokalen Maxima des Empfangssignals oberhalb des Schwellwertes repräsentiert. Die senkrechte Achse markiert dabei die Zeit vom Aussenden des Sendesignals bis zum Beginn des reflektierten Echoimpulses (also T1 für die erste Reflexion). Dabei entspricht der Abstand zwischen zwei horizontalen Linien einer Entfernung von 1 m (dies gilt analog auch für die folgenden 3B, 4B und 5). Die erste Reflexion eines jeden Messzykluses ist mit einer Raute gekennzeichnet, die zweite mit einem Quadrat, die dritte mit einem Dreieck und die vierte mit einem Kreuz. In den Figuren sind jeweils nur die ersten vier Reflexionen dargestellt. Wie aus der 2B erkennbar ist treten im Bereich der beiden Fahrzeuge 20A und 20C drei oder mehr Reflexionen auf, wohingegen im Bereich des Bordsteins 20B nur eine Reflexion auftritt.
Im Szenario der 3A passiert das Fahrzeug 1 nacheinander ein Fahrzeug 30A, einen Bordstein 30B, der unmittelbar vor einer kleinen Mauer angeordnet ist, ein weiteres Fahrzeug 30C sowie einen Bordstein 30D. 3B illustriert den entsprechenden Datensatz dazu. Wie in 2B werden im Bereich der Fahrzeuge 30A und 30C mehrere Reflexionen registriert, wohingegen im Bereich des Bordsteins 30D pro Messzyklus nur eine Reflexion registriert wird. Auch im Bereich des Bordsteins 30B, welcher unmittelbar vor einer kleinen Mauer angeordnet ist, werden jeweils mehrer Reflexionen registriert.
Im Szenario der 4A passiert das Fahrzeug 1 nacheinander ein Fahrzeug 40A, eine Grasnarbe 40B mit dahinter angeordneter Hecke 40C, ein weiteres Fahrzeug 40D, und eine weitere Grasnarbe 40E mit dahinter angeordneter Hecke 40F. 4B illustriert den entsprechenden Datensatz dazu. Wie in den 2B und 3B werden im Bereich der Fahrzeuge 40A und 40D pro Messzyklus mehrere Reflexionen registriert. Im Bereich der Grasnarben 40B und 40E werden ebenfalls mehrere Reflexionen registriert, wobei jedoch die zweiten und darauf folgenden Reflexionen zumeist Reflexionen von den Heckenabschnitten 40C und 40F sind.
5 zeigt einen Datensatz für ein Szenario, in welchem das Fahrzeug 1 nacheinander eine Wand 50A, ein Fahrzeug 50B, einen Bordstein 50C und ein weiteres Fahrzeug 50D passiert hat. Hierbei ist deutlich zu erkennen, dass im Bereich der Wand 50A pro Messzyklus mehrere Reflexionen registriert werden. Auch vor der Wand werden vereinzelt lokale Maxima registriert, welche jedoch von Bodenunebenheiten herrühren und somit von der programmgesteuerten Einrichtung 11 als überfahrbar klassifiziert werden.
Anhand der erzeugten Datensätze bzw. des empfangenen Sensorsignals kann die programmgesteuerte Einrichtung 11 somit eine Klassifizierung der Fahrwegbegrenzung in niedrige Objekte (z. B. Höhe h ≤ 15 cm) und hohe Objekte (z. B. Höhe h ≥ 15 cm) treffen, wobei der genaue Grenzwert der Höhe in Abhängigkeit des Typs des Fahrzeugs 1 eingestellt werden kann. Insbesondere ist es günstig, wenn der Grenzwert zur Unterscheidung so eingestellt ist, dass niedrige Objekte ohne weiteres vom Fahrzeug 1 überfahren werden können. Die erzeugten Datensätze können von der programmgesteuerten Einrichtung 11 im Speicher 18 temporär oder dauerhaft gespeichert werden und von der programmgesteuerten Einrichtung 11 zur Erstellung eines Modells der Fahrzeugumgebung herangezogen werden.
Im Rahmen der Klassifizierung der Fahrwegbegrenzung kann eine Plausibilisierung durchgeführt werden. Beispielsweise ist es möglich, eine bestimmte Anzahl ortsnah zueinander erfassten (jeweils einem Messzyklus zugeordnete) Messdaten miteinander zu vergleichen und den entsprechenden Bereich derjenigen Klasse zuzuordnen, in die die meisten Messdaten (oder mehr als ein bestimmter Prozentsatz der Messdaten) klassifiziert wurden.
Ferner können zusätzlich zur oben beschriebenen Klassifizierung anhand der Anzahl von Reflexionen auch andere Indikatoren zur Plausibilisierung herangezogen werden. So wird die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten T1 und T3 (vgl. 6 und 7) als Impulslänge 63 bezeichnet und kann, insbesondere in Verbindung mit der Amplitude 65 (in Bezug auf den Schwellwert 64) des Echoimpulses 62, Hinweise auf die Beschaffenheit des Hindernisses geben. So weisen eine geringe Impulslänge und Amplitude auf eine geringe Höhe des vermessenen Objekts hin, wohingegen eine hohe Impulslänge und Amplitude ein Hinweis auf eine große Höhe des Objekts sind.
Auf Basis der somit klassifizierten und lokalisierten Objekte bzw. Fahrwegbegrenzungen führt die programmgesteuerte Einrichtung 11 eine Interpretation der vorliegenden Szene durch und entscheidet, ob und wie ein vorliegender Parkraum für ein Einparkmanöver geeignet ist. Dabei können die gewonnenen Klassifikationsinformationen in verschiedener Weise genutzt werden.
So kann die programmgesteuerter Einrichtung 11 die Fahrtrajektorie für den Einparkvorgang beispielsweise derart berechnen, dass das Heck des Fahrzeugs 1 während des Einparkvorgangs über Objekte ragt, welche als niedrig klassifiziert wurden, und dass Kollisionen des Fahrzeugs mit Objekten, welche als hoch klassifiziert wurden, vermieden werden bzw. zu diesen ein Mindestabstand gehalten wird.
Weiterhin kann die programmgesteuerter Einrichtung 11 die Fahrtrajektorie für den Einparkvorgang beispielsweise derart berechnen, dass das Fahrzeug in seiner Endposition einen bestimmten Mindestabstand zu seitlich des Fahrzeugs 1 angeordneten als hoch klassifizierten Objekten aufweist. Somit wird sichergestellt, dass die Fahrzeugtüre auch bei einem an einer Wand oder einem Zaun geparkten Fahrzeug 1 noch geöffnet werden kann.
8 zeigt die Signalverlauf 80 (in V) eines tatsächlich vom Abstandssensor 9 gemessenen Sensorsignals (also nicht der Hüllkurve) sowie einen zeitabhängigen Schwellwert 84. Lokale Maxima in der Hüllkurve sind jeweils durch einen kleinen Kreis gekennzeichnet. Es ist deutlich zu erkennen, dass im Zeitabschnitt T0–T4 insgesamt drei lokale Maxima in der Hüllkurve vorliegen, die größer sind als der Schwellwert 84. Folglich handelt es sich bei dem erfassten Objekt um ein Objekt mit einem relativ großen Rückstreuquerschnitt (Höhe > 20 cm).
9 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen eines Einparkhilfeverfahrens zur Unterstützung eines Einparkvorgangs, welches vom oben beschriebenen Einparkhilfesystem durchgeführt werden kann.
In Schritt S1 sendet zumindest einer der seitlichen Sensoren 9 beim Vorbeifahren an einer Fahrwegbegrenzung ein Sendesignal in seitlicher Richtung (also zu der Fahrwegbegrenzung hin) aus.
In Schritt S2 empfängt der Sensor 9 das von der Fahrwegbegrenzung reflektierte Signal und leitet das Empfangssignal an die programmgesteuerte Einrichtung 11 weiter.
In Schritt S3 unterzieht die programmgesteuerte Einrichtung 11 das Empfangssignal einer Signalverarbeitung, um die Anzahl der lokalen Maxima des Empfangssignals innerhalb eines bestimmten zeitlichen Abschnitts, nämlich im Zeitfenster T0–T4 des Empfangssignals, zu zählen. Dabei berücksichtigt die programmgesteuerte Einrichtung 11 lediglich die lokalen Maxima der Hüllkurve des Empfangssignals, welche oberhalb des zeitlich variablen Schwellwertes 64, 74 liegen.
Zur Ermittlung der lokalen Maxima sind verschiedene Verfahren denkbar. Beispielsweise ist es möglich, die Hüllkurve des Empfangssignals zu differenzieren und das differenzierte Empfangssignal nach Nullstellen zu untersuchen. Jede zweite Nullstelle entspricht dabei einem lokalen Maximum. Daraufhin kann das Empfangssignal an der Stelle der ermittelten lokalen Maxima mit dem Schwellwert verglichen werden und somit die Anzahl der lokale Maxima (entspricht der Anzahl der Reflexionen), die größer als der Schwellwert sind, ermittelt werden.
Alternativ dazu ist es auch möglich, die Anzahl der Schnittpunkte zwischen der Hüllkurve des Empfangssignals und dem Schwellwert zu ermitteln, wobei lediglich diejenigen Punkte in Betracht gezogen werden, an denen die Hüllkurve des Empfangssignals eine bestimmte Mindeststeigung aufweist. Auch somit kann die Anzahl der lokale Maxima (entspricht der Anzahl der Reflexionen), die größer als der Schwellwert sind, ermittelt werden.
Die Signalverarbeitung kann analog erfolgen, es ist jedoch auch möglich, das Empfangssignal bzw. seine Hüllkurve mit der programmgesteuerten Einrichtung zunächst zu digitalisieren. Lokale Maxima können dann beispielsweise auch durch Vergleich benachbarter Werte ermittelt werden.
Zum Zählen der lokalen Maxima kann in der programmgesteuerten Einrichtung 11 ein Zähler vorgesehen sein, welcher zu Beginn der Auswertung des Empfangssignals eines Messzykluses auf Null gesetzt wird und dessen Zählwert m jedes Mal um 1 inkrementiert wird, wenn ein lokales Maximum größer dem Schwellwert identifiziert wird.
In Schritt S4 wird der Zählwert m des Zählers mit 1 verglichen. Falls der Zählwert m des Zählers kleiner oder gleich 1 ist, dann springt die Prozedur zu Schritt S5 und die programmgesteuerte Einrichtung 11 erzeugt in Schritt S5 ein Objektklassifikationssignal mit einem ersten Zustand (z. B. hoher Signalpegel). Somit repräsentiert das Objektklassifikationssignal ein Objekt, welches eine niedrige Höhe aufweist.
Falls der Zählwert m des Zählers kleiner oder gleich 1 ist, dann springt die Prozedur zu Schritt S6 und die programmgesteuerte Einrichtung 11 erzeugt in Schritt S6 ein Objektklassifikationssignal mit einem zweiten Zustand (z. B. niedriger Signalpegel). Somit repräsentiert das Objektklassifikationssignal ein Objekt, welches eine niedrige Höhe aufweist.
Das von der programmgesteuerten Einrichtung 11 erzeugte Objektklassifikationssignal kann in geeigneter Weise weiterverarbeitet werden und beispielsweise im Speicher 18 gespeichert werden. Anhand der gespeicherten Werten kann die programmgesteuerte Einrichtung 11 dann in Schritt S7 eine Klassifizierung der am Fahrbahnrand befindlichen Objekte vornehmen, wobei sie auch eine oben beschriebene Plausibilisierung durchführen kann.
In Schritt S8 führt die programmgesteuerte Einrichtung 11 dann (ggf. nach Empfang eines entsprechenden Fahrerwunsches) die Berechnung der Fahrtrajektorie durch. Hierbei berücksichtigt die programmgesteuerte Einrichtung 11 die in Schritt S7 durchgeführte Objektklassifizierung in der oben beschriebenen Weise.
In Schritt S9 gibt die programmgesteuerte Einrichtung 11 schließlich über die Anzeige 12 oder den Lautsprecher 13 Einparkhinweise auf Basis der berechneten Fahrtrajektorie aus. Nach erfolgter Ausgabe der Einparkhinweise und Abschluss des Einparkvorganges endet das Verfahren.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen beispielhaft beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Beispielsweise wurden die Abstandssensoren 3, 5, 8, 9 als Ultraschallsensoren beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, andere Typen von Sensoren (wie z. B. Radarsensoren, Lidarsensoren) zu verwenden, solange diese auf einem distanzmessenden Verfahren basieren.
Ferner erfolgt nach dem oben beschriebenen Verfahren eine Klassifizierung der seitlichen Fahrwegsbegrenzung in zwei Klassen, nämlich „niedrige Objekte" (0 oder 1 lokales Maximum bzw. Reflexion) und „hohe Objekte" (2 oder mehr lokale Maxima bzw. Reflexionen). Es ist jedoch auch möglich, dass die programmgesteuerte Einrichtung 11 eine Klassifizierung in drei oder mehr Klassen vornimmt, beispielsweise „ebenerdige Objekte" (kein lokales Maximum bzw. Reflexion, „niedrige Objekte" (1 lokales Maximum bzw. Reflexion) und „hohe Objekte" (2 oder mehr lokale Maxima bzw.
Reflexionen).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19847013 A1 [0004]

Claims

Objektklassifizierungsverfahren zur Klassifizierung eines Objekts, insbesondere in einem Einparkhilfeverfahren zur Unterstützung eines Einparkvorgangs eines Fahrzeugs (1), mit den Schritten: (a) Aussenden eines Sendesignals vom Fahrzeug (1) in Richtung einer Fahrwegbegrenzung (20A...20C; 30A...30D; 40A...40F; 50A...50D); (b) Empfangen eines von der Fahrwegbegrenzung (20A...20C; 30A...30D; 40A...40F; 50A...50D) reflektierten Empfangssignals (60; 70); (c) Zählen von lokalen Maxima des Empfangssignals (60; 70) innerhalb eines zeitlichen Abschnitts (T0–T4) des Empfangssignals (60; 70); und (d) Erzeugen eines Objektklassifikationssignals, welches von der Anzahl der lokalen Maxima des Empfangssignals (60; 70) innerhalb des zeitlichen Abschnitts (T0–T4) abhängt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (c) das Empfangssignal (60; 70) mit einem Schwellwert (64; 74) verglichen wird und lediglich diejenigen lokalen Maxima einer Hüllkurve des Empfangssignals (60; 70) gezählt werden, die oberhalb des Schwellwerts (64; 74) liegen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schwellwert (64; 74) zeitabhängig ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Objektklassifikationssignal einen ersten Zustand annimmt, falls das Empfangssignal (60; 70) innerhalb des zeitlichen Abschnitts (T0–T4) kein oder genau ein lokales Maximum aufweist, und das Objektklassifikationssignal einen zweiten Zustand annimmt, falls das Empfangssignal (60; 70) innerhalb des zeitlichen Abschnitts (T0–T4) zwei oder mehr lokale Maxima aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner folgenden Schritt aufweist: (e) Berechnen einer vom Fahrzeug (1) für einen Einparkvorgang zu durchlaufenden Fahrtrajektorie anhand des Objektklassifikationssignals.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Fahrwegbegrenzung (20A...20C; 30A...30D; 40A... 40F; 50A...50D) in Abhängigkeit vom Objektklassifikationssignal als überfahrbar oder als nicht überfahrbar klassifiziert wird, und die Fahrtrajektorie derart berechnet wird, dass zwischen dem Fahrzeug (1) und einer als nicht überfahrbar klassifizierten Fahrwegbegrenzung in einer Endposition des Fahrzeugs (1) am Ende des Einparkvorgangs ein erster Mindestabstand besteht.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Fahrwegbegrenzung (20A...20C; 30A...30D; 40A...40F; 50A...50D) in Abhängigkeit vom Objektklassifikationssignal als überfahrbar oder als nicht überfahrbar klassifiziert wird, und die Fahrtrajektorie derart berechnet wird, dass ein Teil des Fahrzeugs (1) während des Einparkvorgangs über eine als überfahrbar klassifizierte Fahrwegbegrenzung ragt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Fahrwegbegrenzung (20A...20C; 30A...30D; 40A...40F; 50A...50D) in Abhängigkeit vom Objektklassifikationssignal als überfahrbar oder als nicht überfahrbar klassifiziert wird, und die Fahrtrajektorie derart berechnet wird, dass während des Einparkvorgangs stets ein zweiter Mindestabstand zwischen dem Fahrzeug (1) und einer als nicht überfahrbar klassifizierten Fahrwegbegrenzung gehalten wird.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer Recheneinheit ausgeführt wird.
Einparkhilfesystem zur Unterstützung eines Einparkvorgangs eines Fahrzeugs (1), die Folgendes aufweist: – eine Sensoreinrichtung (3, 5, 8, 9), die ein Sendesignal vom Fahrzeug (1) in Richtung einer Fahrwegbegrenzung (20A...20C; 30A...30D; 40A...40F; 50A...50D) aussendet und ein von der Fahrwegbegrenzung (20A...20C; 30A...30D; 40A...40F; 50A...50D) reflektiertes Empfangssignal (60; 70) empfängt; – eine programmgesteuerte Einrichtung (11), die lokale Maxima des Empfangssignals innerhalb (60; 70) eines zeitlichen Abschnitts (T0–T4) des Empfangssignals (60; 70) zählt und die ein Objektklassifikationssignal erzeugt, welches von der Anzahl der lokalen Maxima des Empfangssignals (60; 70) innerhalb des zeitlichen Abschnitts (T0–T4) abhängt.
Einparkhilfesystem nach Anspruch 10, wobei die programmgesteuerte Einrichtung (11) das Empfangssignal (60; 70) mit einem Schwellwert (64; 74) vergleicht und lediglich diejenigen lokalen Maxima des Empfangssignals (60; 70) zählt, die oberhalb des Schwellwerts (64; 74) liegen.
Einparkhilfesystem nach Anspruch 11, wobei der Schwellwert (64; 74) zeitabhängig ist.
Einparkhilfesystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die programmgesteuerte Einrichtung (11) ein Objektklassifikationssignal mit einem ersten Zustand erzeugt, falls das Empfangssignal (60; 70) innerhalb des zeitlichen Abschnitts (T0–T4) kein oder ein lokales Maximum aufweist, und ein Objektklassifikationssignal mit einem zweiten Zustand erzeugt, falls das Empfangssignal (60; 70) innerhalb des zeitlichen Abschnitts (T0–T4) zwei oder mehr lokale Maxima aufweist.
Einparkhilfesystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die programmgesteuerte Einrichtung (11) ferner eingerichtet ist, eine vom Fahrzeug (1) für einen Einparkvorgang zu durchlaufenden Fahrtrajektorie anhand des Objektklassifikationssignals zu berechnen.
Einparkhilfesystem nach Anspruch 14, wobei die programmgesteuerte Einrichtung (11) die Fahrwegbegrenzung (20A...20C; 30A...30D; 40A...40F; 50A...50D) in Abhängigkeit vom Objektklassifikationssignal als überfahrbar oder als nicht überfahrbar klassifiziert, und die Fahrtrajektorie derart berechnet, dass zwischen dem Fahrzeug (1) und einer als nicht überfahrbar klassifizierten Fahrwegbegrenzung in einer Endposition des Fahrzeugs (1) am Ende des Einparkvorgangs ein erster Mindestabstand besteht.
Einparkhilfesystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei die programmgesteuerte Einrichtung (11) die Fahrwegbegrenzung (20A...20C; 30A...30D; 40A...40F; 50A...50D) in Abhängigkeit vom Objektklassifikationssignal als überfahrbar oder als nicht überfahrbar klassifiziert, und die Fahrtrajektorie derart berechnet, dass ein Teil des Fahrzeugs (1) während des Einparkvorgangs über eine als überfahrbar klassifizierte Fahrwegbegrenzung ragt.
Einparkhilfesystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die programmgesteuerte Einrichtung (11) die Fahrtrajektorie derart berechnet, dass während des Einparkvorgangs stets ein zweiter Mindestabstand zu einer als nicht überfahrbar klassifizierten Fahrwegbegrenzung besteht.
Einparkhilfesystem nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei die Sensoreinrichtung als Ultraschallsensor ausgebildet ist.