DE102009053807A1

DE102009053807A1 - Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers beim Einparken eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102009053807A1
Application number: DE102009053807A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. Krökel; Wilfried Mehr
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2009-11-18
Publication date: 2011-05-19
Also published as: DE112010002833A5; WO2011060759A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Fahrzeugs beim Einparken. Das Verfahren wird aktiviert, sobald der Fahrer den Rückwärtsgang des Fahrzeugs einstellt. Das Verfahren umfasst das Erkennen von Hindernissen (2, 4, 5) im Bereich der durch den Lenkwinkel vorgegebenen Trajektorie aus den Daten mindestens eines Umfeldsensors (1) und das Aufbringen eines korrigierenden Lenkmomentes in die Richtung, die von einem erkannten Hindernis (2, 4, 5) weg weist, um dem Fahrer das Ausweichen vor dem Hindernis (2, 4, 5) zu erleichtern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einparksystem, das den Fahrer beim Einparken in eine Parklücke unterstützt.
Die DE 102004039179 A1 zeigt eine Einparkhilfe für ein Kraftfahrzeug, bei dem die Anweisungen an den Fahrer klarer und einfacher gestaltet werden. Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass der Fahrer extra Auswahlmittel (z. B. Schalter) aktivieren und die Anweisungen des Einparkhilfesystems beachten muss.
Große Verbreitung insbesondere im asiatischen Markt haben kamerabasierte Systeme. Bei diesen Systemen liefert eine im Fahrzeugheck untergebrachte Kamera, die mit einem Weitwinkelobjektiv ausgestattet ist, ein Bild des rückwärtigen und seitlichen Raumes, das üblicherweise im Display des Navigationssystems dargestellt wird. Dieses Bild wird in der Regel zur verbesserten Darstellung rektifiziert und mit einem Overlay aus farblichen Linien versehen, die dem Fahrer den Weg in die mögliche Parklücke weisen. Zum Einparken kann sich nun der Fahrer an den Hilfslinien orientieren. Ein Beispiel eines solchen Parkassistenten zeigt EP 1160146 A2 .
Der Fahrer hat aber typischerweise Schwierigkeiten, besonders zu Beginn die richtige Orientierung über das Lenkrad zu bekommen, um das Fahrzeug zügig in die Parklücke zu manövrieren – besonders in engen Situationen.
Seit kurzem sind vollautomatische Einparkassistenten auf dem Markt. Für automatische Parkassistenten müssen Parklücken exakt vermessen, Trajektorien für mögliche Einparkwege berechnet werden und es ist ein Regelvorgang zum Einhalten der Solltrajektorie während des Einparkens erforderlich. Beispielhaft sei hierzu die DE 102007002264 A1 genannt.
Die Nachteile des unterstützten oder automatischen Einparkens nach dem Stand der Technik bestehen also darin, dass der Parkvorgang durch eine zusätzliche und in der Regel nicht intuitive Bedienung eingeleitet werden muss oder dass nur durch die Darstellung von Führungslinien die Führung des Fahrzeugs nicht automatisch in die richtige Richtung erfolgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteil zu überkommen.
Ein wesentliches Merkmal des hier beschriebenen Verfahrens ist, dass im Bereich der durch den Lenkwinkel vorgegebenen Fahrspurlinien bzw. Hilfslinien bzw. und zwischen diesen, d. h. im Bereich der durch den Lenkwinkel vorgegebenen Trajektorie nach möglichen Hindernissen gesucht wird. Diese Suche kann mit gängigen Bildverarbeitungsalgorithmen, wie dem optischen Fluss (sobald das Fahrzeug in Bewegung ist) oder mit einem Grid-basierten Ansatz durchgeführt werden.
Im Unterschied zu automatischen Einparksystemen muss keine mögliche Parklücke identifiziert werden, keine Trajektorie in die mögliche Parklücke berechnet werden und kein Regelalgorithmus, der die Abweichung von der Solltrajektorie korrigiert, durchlaufen werden. Es wird, wie oben beschrieben, lediglich nach Hindernissen gesucht.
Das zweite wesentliche Merkmal dieses Verfahrens besteht darin, dass, wenn ein Hindernis wie z. B. eine Bordsteinkante oder ein Fahrzeug erkannt wird, der Fahrer durch ein unterstützendes Lenkmoment vom diesem Hindernis weggeführt wird. Dadurch wird der Fahrer sofort in die richtige Richtung gelenkt und damit das Einparken wesentlich erleichtert.
Eine weitere wesentliche Vereinfachung besteht darin, dass zur Aktivierung der Funktion keine extra Bedienschalter erforderlich sind, sondern ausschließlich der Rückwärtsgang eingelegt werden muss. Der Fahrer muss also keine zusätzlichen Bedienvorgänge ausführen, sondern parkt wie gewohnt ein, wird aber schon durch die vorausschauende Hinderniserkennung rechtzeitig in die richtige Richtung geführt.
Das Verfahren ist ausgelegt zur Unterstützung des Fahrers beim Einparken in rückwärtige (Kopfparklücken) und seitliche Parklücken.
Das vorgeschlagene, unterstützende Lenkmoment kann vom Fahrer jederzeit übersteuert werden, um z. B. eine andere Parklücke anzufahren. Er bleibt damit jederzeit – im Gegensatz zum automatischen Einparken – in Kontrolle des Fahrzeuges.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden darin gesehen, dass der Fahrer nur sanft unterstützt wird, diese Unterstützung unter Umständen gar nicht wahrnimmt und ihm das Einparken dennoch deutlich vereinfacht wird.
Dadurch kann auch ein ungeübter Fahrer mit diesem Assistenzsystem leicht und zügig in jede passende Parklücke einparken, da bereits vorausschauend ein mögliches Hindernis erkannt wird und dadurch rechtzeitig ein korrektives Lenkmoment den Fahrer in die richtige Richtung führt. Mehrfaches Vor- und Zurückfahren wird damit vermieden. Das System ist intuitiv bedienbar, da keine Änderung am üblichen Einparkvorgang vorgenommen wird und der Einparkvorgang nicht durch extra Schalter oder Taster initiiert werden muss. Das Verfahren bietet neben dem Einparkvorgang sogar Unterstützung beim Rückwärtsfahren generell, da auch hier das Ausweichen vor potentiellen Hindernissen unterstützt wird.
Ein Algorithmus zum Einparken könnte aus folgenden Funktionsblöcken bestehen:

1. Rückwärtsgang einlegen.
2. Optional: Kamerabild im Display (z. B. Navi oder im Rückspiegel integriertes Display)
3. Hilfslinien entsprechend Lenkwinkel berechnen.
4. Optional: Hilfslinien entsprechend Lenkwinkel darstellen
5. Potentielle Hindernisse z. B. mit optischem Fluss oder Grid-basiertem Ansatz in einem über die Hilfslinien hinausgehenden Bereich erkennen.
6. Liegen die Hindernisse ausreichend außerhalb der Hilfslinien, wird kein unterstützendes Lenkmoment aufgebracht.
7. Liegt zwar ein Hindernis innerhalb der Hilfslinien, es ist jedoch ausreichend Platz zum Einparken vorhanden, wird mit Hilfe eines korrigierenden Lenkmomentes der Fahrer in die richtige Richtung geführt.
8. Liegen Hindernisse innerhalb der Hilfslinien und es ist nicht ausreichend Platz zu Einparken vorhanden, so kann z. B. durch leichten Bremseingriff oder durch eine leichte Gegenkraft bei einem Gaspedal mit einer solchen Funktionalität („Force Feedback Pedal”) oder durch leichtes Rütteln in der Lenkung (Lenkradvibration) und durch entsprechende Darstellung im Display oder eine akustische Warnung der Fahrer auf diesen Umstand aufmerksam gemacht werden.
9. Da der Fahrer die Unterstützung jederzeit übersteuern kann, kann der Fahrer den Einparkvorgang fortsetzen, um z. B. absichtlich einen Bordstein überfahren zu können.

Die zentralen Merkmale dieses Verfahrens bestehen aus:

– dem Erkennen von Hindernissen im Bereich der durch den Lenkwinkel vorgegebenen Trajektorie
– Aufbringen eines korrigierenden Lenkmomentes, um dem Hindernis auszuweichen.

Diese beiden Schritte wiederholen sich, bis der Einparkvorgang beendet ist.
Das System kann in der Richtung erweitert werden, dass, sobald der Rückwärtsgang eingelegt ist, die Kamera nach möglichen Parklücken scant, z. B. wie oben erwähnt zwei flankierende Fahrzeuge. Das System kann dann die Solltrajektorie berechnen, um dann den Fahrer noch gezielter in die gewünschte Parklücke zu führen.
Weitere Fortbildungen beziehen sich auf die Art der Hinderniserkennung im Zusammenhang mit dem rückwärtig geführten Einparken:

– Wie oben erwähnt kann die Hinderniserkennung auf Basis des optischen Flusses erfolgen, bei dem nachfolgende Bilder in einem Raster zur Deckung gebracht werden. Die Berechnung radialer Abstände zur Kamera und der Vergleich mit nachfolgenden örtlich und zeitlich versetzten Bildern liefert ein 3D-Höhenprofil, in dem auch Bordsteine gut erkannt werden können (siehe 1).
– Eine weitere Möglichkeit zur Hinderniserkennung oder zur Verbesserung der oben beschriebenen Hinderniserkennung könnte sich auf einem Grid basierten Ansatz stützen, bei dem der Bereich hinter dem Fahrzeug im der Umgebung der Führungslinien und zwischen den Führungslinien durch ein ortsfestes Gitter (Grid) aufgespannt wird. Einzelne Punkte dieses Gitters werden durch die vom Sensor erkannten Hindernisse befüllt (siehe 2)

Ein Grid-basierter Ansatz ist zunächst sensorunabhängig. Es könnte hierfür auch ein Laserscanner, ein Radarsensor oder eine Kamera bzw. Stereokamera genutzt werden. Ebenso kann auch ein aus der Fusion von z. B. Radarsensor- und Kameradaten entstandenes Signal genutzt werden.
1a zeigt ein Fahrzeug mit einem am Heck angeordneten Umfeldsensor (1), in diesem Ausführungsbeispiel einer Kamera. Das Fahrzeug steht längs auf der Fahrbahn neben einem Bordstein (2).
1b zeigt ein aus dem optischen Fluss errechnetes Höhenprofil des seitlichen und rückwärtigen Fahrzeugumfelds. Zur leichteren Orientierung ist das Fahrzeug mit dem heckseitigen Umfeldsensor dargestellt. Die weißen Markierungen stellen hier gefundene überfahrbare Bereiche (3) dar. Der relevante Bereich aus 1b ist in 1c nochmals skizziert: ein erster überfahrbarer (da ebener) Bereich (3) wird begrenzt durch den Bordstein (2), leichte Erhebung, und im Hintergrund von einem nicht überfahrbaren Bereich (4), in dem sich andere Fahrzeuge befinden. An den Bordstein (2) schließt sich ein weiterer ebener (überfahrbarer) Bereich (3) auf der linken Seite an, der schließlich von einem nicht überfahrbaren Bereich (5) nicht bestimmbarer Höhe begrenzt wird, in dem sich beispielsweise eine Hauswand befindet.
2a zeigt ein Gitter oder Grid der Breite B und Länge L mit entsprechend B × L Zellen vor einem Umfeldsensor (1), der die Koordinaten (x, y) von Hindernissen in der Umgebung eines Fahrzeugs ermittelt. 2b zeigt nun eine Repräsentation einer Fahrzeugumgebung, die in ein solches Gitter eingetragen ist. Schwarze Zellen bedeuten einen ebenen, überfahrbaren Bereich (3). Weise Zellen repräsentieren ein Hindernis, in dem gezeigten Fall handelt es sich hierbei um eine Bordsteinkante, die somit sicher erkannt werden kann.
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 102004039179 A1 [0002]
EP 1160146 A2 [0003]
DE 102007002264 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Fahrzeugs beim Einparken, das aktiviert wird, sobald der Fahrer den Rückwärtsgang des Fahrzeugs einstellt, umfassend: – Erkennen von Hindernissen (2, 4, 5) im Bereich der durch den Lenkwinkel vorgegebenen Trajektorie aus den Daten mindestens eines Umfeldsensors (1) – Aufbringen eines korrigierenden Lenkmomentes in die Richtung, die von einem erkannten Hindernis (2, 4, 5) weg weist, um dem Fahrer das Ausweichen vor dem Hindernis (2, 4, 5) zu erleichtern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Kamera als Umfeldsensor (1) vorgesehen ist und durch die Methode des optischen Flusses 3D-Höhenprofile aus den Bilddaten ermittelt werden und hieraus Hindernisse (2, 4, 5) und mögliche Parklücken (3) identifiziert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein Strahlsensor oder eine Stereokamera als Umfeldsensor (1) vorgesehen ist und aus den Sensordaten die Position von Hindernissen (2, 4, 5) ermittelt wird, wobei die Lage der Hindernisse (2, 4, 5) in ein Koordinatengitter eingetragen wird, das das Fahrzeugumfeld repräsentiert.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird, wenn ein Hindernis (2, 4, 5) im Bereich der durch den Lenkwinkel vorgegebenen Richtung liegt und der Fahrer beim Einparken unmittelbar auf eine Kollision mit dem Hindernis (2, 4, 5) zusteuert.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Warnung einen leichten Bremseingriff, eine Vibration des Lenkrads, eine leichte Gegenkraft bei einem Gaspedal mit einer solchen Funktionalität, einen Warnhinweis in einem Anzeigeelement und/oder eine akustische Warnung umfasst.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei unter Verwendung der Sensordaten eine Solltrajektorie zu einer detektierten Parklücke berechnet wird und diese Solltrajektorie dazu verwendet wird, um den Fahrer durch die Beaufschlagung von korrigierenden Lenkmomenten beim Einparken gezielt zu unterstützen.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei eine grafische Repräsentation des Fahrzeugumfelds auf einem Display im Fahrzeug dargestellt wird und auf dem Display Hilfslinien zur Darstellung von Hindernissen (2, 4, 5), möglichen Parklücken (3) und/oder Solltrajektorien einzeichnet werden.