DE102009024131A1

DE102009024131A1 - Verfahren zur Ermittelung einer Fahrspur und Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug mit Mitteln zur Ermittelung einer Fahrspur

Info

Publication number: DE102009024131A1
Application number: DE102009024131A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr.-Ing. Schwarzhaupt; Istvan Dipl.-Ing. Vegh; Urs Dipl.-Ing. Wiesel; Jan Dr.-Ing. Wirnitzer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Fahrspur für ein Fahrzeug aus Aufnahmen einer Umgebung des Fahrzeuges, die mittels eines am Fahrzeug angeordneten Bildsensors (1) aufgenommen werden. Dabei wird die Plausibilität der aus den Aufnahmen des Bildsensors (1) ermittelten Fahrspur geprüft, indem aus den Aufnahmen des Bildsensors (1) Krümmungswerte (CK) einer Fahrspurkrümmung ermittelt und mit Vergleichswerten (CF) der Fahrspurkrümmung verglichen werden, die aus fahrdynamischen Daten ermittelt werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug mit Mitteln zur Ermittlung einer Fahrspur für das Fahrzeug aus Aufnahmen einer Umgebung des Fahrzeuges und eines am Fahrzeug anordenbaren Bildsensors (1) zum Aufnehmen der Umgebung des Fahrzeuges und einer Auswerteeinheit zur Ermittlung und zum Vergleichen von Krümmungswerten (CK) einer Fahrspurkrümmung aus den Aufnahmen des Bildsensors (1) und von Vergleichswerten (CF) der Fahrspurkrümmung aus fahrdynamischen Daten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittelung einer Fahrspur eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug mit Mitteln zur Ermittelung einer Fahrspur für das Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Aus der DE 103 49 631 A1 ist ein Fahrerassistenzverfahren auf der Basis von Fahrspurinformation bekannt, wobei abhängig von der Fahrspurinformation eine Fahrerinformation und/oder eine Aktion ausgelöst werden. Die Fahrspurinformation wird aus wenigstens zwei, die Fahrspur kennzeichnenden Informationen abgeleitet.
Aus der DE 103 54 290 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung der Fahrspur eines Fahrzeuges bekannt. Dabei werden Abstandsdaten mindestens eines Abstandssensors ausgewertet, wobei aus den Abstandsdaten ein seitlicher Abstand zu einem seitlich neben der Fahrspur zumindest abschnittsweise im Wesentlichen kontinuierlich verlaufenden Bezugskörper ermittelbar ist. In Abhängigkeit von den Abstandsdaten werden Fahrspurdaten ermittelt, wobei aus den Abstandsdaten Störinformationen herausgefiltert werden, die insbesondere durch im Bereich der Fahrspur vorhandene Fahrzeuge oder Diskontinuitäten eines Bezugskörpers hervorgerufen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Ermittelung einer Fahrspur eines Fahrzeuges aus Aufnahmen einer Umgebung des Fahrzeuges, die mittels eines am Fahrzeug angeordneten Bildsensor aufgenommen werden, anzugeben. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug mit verbesserten Mitteln zur Ermittelung einer Fahrspur für das Fahrzeug aus Aufnahmen einer Umgebung des Fahrzeuges und eines am Fahrzeug anordenbaren Bildsensor zum Aufnehmen der Umgebung des Fahrzeuges anzugeben.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Fahrerassistenzsystems durch die in Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Fahrspur für ein Fahrzeug aus Aufnahmen einer Umgebung des Fahrzeuges ermittelt, die mittels eines am Fahrzeug angeordneten Bildsensors aufgenommen werden. Dabei wird die Plausibilität der aus den Aufnahmen des Bildsensor ermittelten Fahrspur geprüft, indem aus den Aufnahmen des Bildsensor Krümmungswerte einer Fahrspurkrümmung ermittelt und mit Vergleichswerten der Fahrspurkrümmung verglichen werden, die aus fahrdynamischen Daten ermittelt werden.
Durch die Plausibilitätsprüfung der aus den Bildaufnahmen ermittelten Fahrspur wird getestet, ob die ermittelte Fahrspur realistisch ist. Dadurch wird vorteilhaft die Zuverlässigkeit einer derartigen Fahrspurermittelung erhöht. Insbesondere kann vorteilhaft die Qualität von Funktionen des Fahrzeuges gesteigert werden, zu deren Steuerung eine derart ermittelte Fahrspur verwendet wird, indem unplausible ermittelte Fahrspuren nicht zur Steuerung dieser Funktionen herangezogen werden. Die Plausibilitätsprüfung anhand eines Vergleiches aus den Bildaufnahmen ermittelter Krümmungswerte einer Fahrspurkrümmung mit aus fahrdynamischen Daten ermittelten Vergleichswerten der Fahrspurkrümmung hat den Vorteil, dass dadurch die Bildaufnahmen anhand von Daten, die von den Kameradaten unabhängig sind, auf Plausibilität geprüft werden können. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Plausibilitätsprüfung insbesondere gegenüber bekannten Verfahren, bei denen die Plausibilitätsprüfung anhand der Bildaufnahmen selbst, beispielsweise durch eine Bildverarbeitung dieser Aufnahmen, durchgeführt wird. Durch die Ermittelung der Vergleichswerte aus fahrdynamischen Daten geben diese Vergleichswerte ferner vorteilhaft die tatsächliche Fahrspurkrümmung sehr exakt wieder, wodurch die Qualität der Plausibilitätsprüfung weiter erhöht wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
Dabei zeigen:
1 schematisch ein Verfahren zur Plausibilitätsprüfung einer aus Bildaufnahmen ermittelten Fahrspur in einem Blockdiagramm, und
2 aus Bildaufnahmen ermittelte Krümmungswerte einer Fahrspurkrümmung und ein Toleranzband für Abweichungen der Krümmungswerte von Vergleichswerten in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Prüfung der Plausibilität einer Fahrspur eines Fahrzeuges, die aus Aufnahmen einer Umgebung des Fahrzeuges ermittelt werden, welche mittels eines an dem Fahrzeug angeordneten Bildsensors 1 aufgenommen werden.
Aus den von dem Bildsensor 1 aufgenommenen Aufnahmen werden mittels eines Kalmanfilters 2 Krümmungswerte C_K einer Fahrspurkrümmung ermittelt.
Gleichzeitig werden aus Werten einer Fahrgeschwindigkeit v und eines Lenkradwinkels δ_LW des Fahrzeuges, die von entsprechenden Sensoren des Fahrzeuges erfasst und über eine Datenverbindung 3, beispielsweise über einen so genannten CAN-Bus (CAN = Controller Area Network), bereitgestellt, mittels eines Einspurmodells 4 Vergleichswerte C_F der Fahrspurkrümmung ermittelt.
Aus den ermittelten Vergleichswerten C_F, und den Werten der Fahrgeschwindigkeit v und des Lenkradwinkels δ_LW wird mittels eines Toleranzbandkennfeldes 5 eine tolerierbare Abweichung ΔC der Krümmungswerte C_K von den Vergleichswerten C_F ermittelt.
Das von den Werten der Fahrgeschwindigkeit v und des Lenkwinkels δ_LW abhängige Toleranzbandkennfeld berücksichtigt dabei vorzugsweise wenigstens eine der folgenden Unschärfen:

– Die Krümmungswerte C_K dürfen von den Vergleichswerten C_F innerhalb der Spurbreite der Fahrspur abweichen, wenn anzunehmen ist, dass das Fahrzeug in der Fahrspur fährt. Mit Zunahme der Fahrgeschwindigkeit v wird die dabei tolerierte Abweichung kleiner.
– Die Krümmungswerte C_K können von den Vergleichswerten C_F aufgrund eines Modellfehlers des Kalmanfilters 2 und/oder des Einspurmodells 4 abweichen. Diese Modellfehler können fahrgeschwindigkeitsabhängig sein; so kann mit zunehmendem Schlupf beispielsweise der Modellfehler des Einspurmodells 4 zunehmen. Bei Geschwindigkeiten von 0 km/h ist kein Vergleich möglich.
– Aufgrund eines verspäteten Lenkeinschlags kann sich ein zeitlicher Versatz zwischen einer Änderung des Lenkradwinkels δ_LW und der Bilddateninformation ergeben.
– Die tolerierbare Abweichung ΔC kann ferner von einer Assistenzfunktion abhängig sein, der die Ermittelung der Fahrspur dient. So ist beispielsweise bei längsdynamischen Assistenzfunktionen die tolerierbare Abweichung ΔC enger zu wählen als bei querdynamischen Assistenzfunktionen.

Die tolerierbaren Abweichungen ΔC werden vorzugsweise im Versuch ermittelt und als Toleranzbandkennfeld 5 gespeichert.
In einer Plausibilitätsprüfung 6 wird schließlich geprüft, ob die aus den Aufnahmen des Bildsensor 1 ermittelten Krümmungswerte C_K um mehr als die tolerierbare Abweichung ΔC von den aus den Werten der Fahrgeschwindigkeit v und des Lenkradwinkels δ_LW ermittelten Vergleichswerten C_F abweichen. Ist dies nicht der Fall, wird die aus den Aufnahmen des Bildsensor 1 ermittelte Fahrspur als plausibel eingestuft, andernfalls als unplausibel. Das Ergebnis der Plausibilitätsprüfung 6 wird in einer Statusvariable Sta_C ausgegeben.
2 zeigt schematisch ein Ergebnis einer derartigen Plausibilitätsprüfung 6. Dargestellt sind die aus den Aufnahmen des Bildsensor 1 ermittelten Krümmungswerte C_K und die aus den Werten der Fahrgeschwindigkeit v und des Lenkradwinkels δ_LW ermittelten Vergleichswerte C_F in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit v, sowie ein Toleranzband B, innerhalb dessen die Krümmungswerte C_K als plausibel eingestuft werden. Die Begrenzungslinien des Toleranzbandes B verlaufen daher im Abstand der jeweiligen (im Allgemeinen von der Fahrgeschwindigkeit v abhängigen) tolerierbaren Abweichung ΔC oberhalb und unterhalb der Vergleichswerte C_F. In drei Bereichen I, II, III verlaufen die Krümmungswerte C_K außerhalb des Toleranzbandes B. In diesen Bereichen I, II, III werden die Krümmungswerte C_K und die aus den Aufnahmen der Kamera 1 ermittelte Fahrspur daher als unplausibel eingestuft, in den anderen Bereichen werden sie als plausibel eingestuft.
Das oben beschriebene Verfahren kann in verschiedener Weise abgewandelt werden. Zum Beispiel können mittels des Kalmanfilters 2 neben den Krümmungswerten C_K weitere Spurparameter, beispielsweise eine Fahrspurkrümmungsänderung und/oder ein Winkel zwischen einer Längsachse des Fahrzeuges und der Fahrspur, ermittelt werden. Diese weiteren Spurparameter können dann analog zu den Krümmungswerten C_K zur Prüfung der Plausibilität der aus den Aufnahmen der Kamera 1 ermittelten Fahrspur verwendet werden.
Alternativ oder zusätzlich kann statt des Einspurmodells 4 ein mehrdimensionales Kennfeld zur Ermittelung der Vergleichswerte C_F verwendet werden, wodurch der zu dieser Ermittelung benötigte Rechenaufwand reduziert wird, oder die Vergleichswerte C_F können aus bereits vorhandenen CAN-Signalen einer gefahrenen Kurvenkrümmung, beispielsweise aus einem Bremsensteuergerät und/oder einer Fahrdynamikregelung, ermittelt werden.
Ferner können als Eingangsgrößen des Toleranzbandkennfeldes 5 zusätzlich oder alternativ zu den Werten der Fahrgeschwindigkeit v und des Lenkradwinkels δ_LW auch statische und/oder wenigstens eine weitere fahrdynamische Größe, beispielsweise eine Fahrzeugquerbeschleunigung und/oder eine Gierrate des Fahrzeuges, zur Bestimmung der tolerierbaren Abweichung ΔC verwendet werden.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug weist Mittel zur Ermittelung einer Fahrspur für das Fahrzeug aus Aufnahmen einer Umgebung des Fahrzeuges und eines am Fahrzeug anordenbaren Bildsensor 1 zum Aufnehmen der Umgebung des Fahrzeuges auf, sowie eine Auswerteeinheit zur Ermittelung und zum Vergleichen von Krümmungswerten C_K aus den Aufnahmen des Bildsensor 1 und von Vergleichswerten C_F aus fahrdynamischen Daten, insbesondere aus Werten der Fahrgeschwindigkeit v und des Lenkwinkels δ_LW. Mittels der Auswerteeinheit sind dabei vorzugsweise die Ermittelung der Krümmungswerte C_K aus den Aufnahmen des Bildsensor 1 mittels eines Kalmanfilters 2, der Vergleichswerte C_F mittels eines Einspurmodells 4 oder mehrdimensionalen Kennfeldes, der tolerierbaren Abweichung ΔC mittels eines Toleranzbandkennfeldes 5 und eine Plausibilitätsprüfung 6 wie jeweils oben beschrieben durchführbar.

1: Bildsensor
2: Kalmanfilter
3: Datenverbindung
4: Einspurmodell
5: Toleranzbandkennfeld
6: Plausibilitätsprüfung
C_K: Krümmungswert
C_F: Vergleichswert
v: Fahrgeschwindigkeit
δ_LW: Lenkradwinkel
Sta_C: Statusvariable
B: Toleranzband
I: erster Bereich
II: zweiter Bereich
III: dritter Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10349631 A1 [0002]
- DE 10354290 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Ermittelung einer Fahrspur für ein Fahrzeug aus Aufnahmen einer Umgebung des Fahrzeuges, die mittels eines am Fahrzeug angeordneten Bildsensor (1) aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilität der aus den Aufnahmen des Bildsensor (1) ermittelten Fahrspur geprüft wird, indem aus den Aufnahmen des Bildsensor (1) Krümmungswerte (C_K) einer Fahrspurkrümmung ermittelt und mit Vergleichswerten (C_F) der Fahrspurkrümmung verglichen werden, die aus fahrdynamischen Daten ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als fahrdynamische Daten, aus denen die Vergleichswerte (C_F) der Fahrspurkrümmung ermittelt werden, Werte einer Fahrgeschwindigkeit (v) und eines Lenkradwinkels (δ_LW) des Fahrzeuges ermittelt und verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungswerte (C_K) aus den Aufnahmen des Bildsensor (1) mittels eines Kalmanfilters (2) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Vergleich der aus den Aufnahmen des Bildsensor (1) ermittelten Krümmungswerte (C_K) aus einem Toleranzbandkennfeld (5) eine tolerierbare Abweichung (ΔC) der Krümmungswerte (C_K) von den Vergleichswerten (C_F) in Abhängigkeit von Werten fahrdynamischer Größen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als fahrdynamische Größen des Toleranzbandkennfeldes (5) eine Fahrgeschwindigkeit (v) und/oder ein Lenkradwinkel (δ_LW) und/oder eine Fahrzeugquerbeschleunigung und/oder eine Gierrate des Fahrzeuges ermittelt und verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Aufnahmen des Bildsensor (1) ermittelte Fahrspur momentan als plausibel eingestuft wird, wenn die Abweichung des momentanen Krümmungswertes (C_K) von dem momentanen Vergleichswert (C_F) kleiner als die momentan ermittelte tolerierbare Abweichung (ΔC) ist.
Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug mit Mitteln zur Ermittelung einer Fahrspur für das Fahrzeug aus Aufnahmen einer Umgebung des Fahrzeuges und einer am Fahrzeug anordenbaren Bildsensor (1) zum Aufnehmen der Umgebung des Fahrzeuges, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinheit zur Ermittelung und zum Vergleichen von Krümmungswerten (C_K) einer Fahrspurkrümmung aus den Aufnahmen des Bildsensor (1) und von Vergleichswerten (C_F) der Fahrspurkrümmung aus fahrdynamischen Daten.