DE102010035235A1

DE102010035235A1 - Fahrzeuggeländedetektionssystem und-verfahren

Info

Publication number: DE102010035235A1
Application number: DE102010035235A
Authority: DE
Inventors: James N. Clarkston Nickolaou
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2030-08-25
Also published as: US20110060478A1; DE102010035235B4; US8306672B2

Abstract

Es werden Verfahren und ein System zum Detektieren von Attributen eines Geländes bereitgestellt, das ein Fahrzeug umgibt. Das System umfasst mindestens einen Geländesensor, der ausgestaltet ist, um Daten zu erzeugen, die das Gelände beschreiben, und einen Prozessor, der mit dem mindestens einen Geländesensor gekoppelt ist. Der Prozessor ist ausgestaltet, um mindestens ein Attribut des Geländes auf der Grundlage von Daten zu detektieren, die durch den mindestens einen Geländesensor erzeugt werden, und ein Fahrverhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage des mindestens einen Geländeattributs anzupassen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fahrzeugerfassungssysteme und bezieht sich insbesondere auf ein Fahrzeuggeländedetektionssystem und -verfahren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fahrzeuge sind immer häufiger mit Sensoren ausgestattet, die Daten erzeugen, die die umliegende Umgebung und das umliegende Gelände beschreiben. Beispielsweise umfassen einige Fahrzeug Kamerasysteme, die Bilder des Geländes und/oder anderer Objekte in der Nähe des Fahrzeugs bereitstellen. Ferner wurden Kraftfahrzeugsensoren einer aktiven Sicherheit, wie beispielsweise Radare, verwendet, um das Vorhandensein, die Reflexionsintensität und die Positionen von Objekten auf dem Fahrzeugpfad zu detektieren. Die durch diese Sensoren erzeugten Daten können durch verschiedene Fahrzeugsysteme verwendet werden, um eine Fahrzeugsteuerung, eine Kollisionsvermeidung, eine adaptive Geschwindigkeitsregelung, eine Kollisionsverminderung und andere Merkmale einer aktiven Sicherheit bereitzustellen.
Das Leistungsvermögen vieler Sensoren wird jedoch durch bestimmte Straßen-, Wetter- und andere Umgebungsbedingungen nachteilig beeinflusst. Beispielsweise kann das Leistungsvermögen eines Fahrzeugkamerasystems durch Bedingungen erheblich verschlechtert werden, die die Sichtweite nach außen beeinträchtigen, beispielsweise plötzliche Beleuchtungsänderungen (z. B. Tunnelübergänge) oder raues Wetter (z. B. Nebel, Regen, Schnee etc.). Ferner kann das Leistungsvermögen von Kraftfahrzeugradaren durch Schmutz auf der Straße, raues Wetter und eine andere Signalbeeinträchtigung, die zu einer Fehlklassifizierung eines Radarziels oder ungenauen Positionsbestimmungen führen, verschlechtert werden.
Dementsprechend ist es erwünscht, ein System bereitzustellen, das das umliegende Gelände bei variierenden Straßen-, Wetter- und anderen Umgebungsbedingungen detektieren kann. Ferner werden andere erwünschte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen und dem vorstehenden technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer Ausführungsform wird ein System zum Detektieren von Attributen eines Geländes, das ein Fahrzeug umgibt, bereitgestellt. Das System umfasst mindestens ein Gelände, das ausgestaltet ist, um Daten zu erzeugen, die das Gelände beschreiben, und einen Prozessor, der mit dem mindestens einen Geländesensor gekoppelt ist. Der Prozessor ist ausgestaltet, um mindestens ein Attribut des Geländes auf der Grundlage von Daten zu detektieren, die durch den mindestens einen Sensor erzeugt werden, und um ein Fahrverhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage des mindestens einen Geländeattributs anzupassen.
Es wird ein Verfahren zum Detektieren von Attributen eines Geländes bereitgestellt, das ein Fahrzeug umgibt, wobei das Fahrzeug mehrere Geländesensoren aufweist. Das Verfahren umfasst, dass Daten, die die Topographie eines Geländes beschreiben, von den mehreren Geländesensoren empfangen werden, die Attribute des Geländes auf der Grundlage der empfangenen Daten detektiert werden und ein Fahrverhalten [engl.: ”handing behavior”] des Fahrzeugs auf der Grundlage der Attribute des Geländes angepasst wird.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird hierin nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente beschreiben und
1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform ist;
2 LIDAR-Daten zeigt, die durch ein oder mehrere abtastende LIDAR(e) erzeugt werden;
3 LIDAR-Daten erzeugt, die durch ein oder mehrere Flash-LIDAR(e) erzeugt werden;
4 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Geländedetektionssystems zur Verwendung in einem Fahrzeug ist;
5 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Ermitteln eines Straßenoberflächenkoeffizienten ist.
BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt nicht, die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen der Erfindung zu beschränken. Ferner besteht keine Absicht einer Einschränkung durch irgendeine ausgedrückte oder implizierte Theorie, die in dem vorstehenden technischen Gebiet, dem vorstehenden Hintergrund, der vorstehenden Kurzzusammenfassung oder der nachfolgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist. Es sei auch angemerkt, dass 1–4 lediglich darstellend sind und möglicherweise nicht maßstabsgetreu sind.
1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs 10 gemäß einer Ausführungsform. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Chassis 12, eine Karosserie 14 und vier Räder 16. Die Karosserie 14 ist an dem Chassis 12 angeordnet und umgibt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Fahrzeugs 10. Die Karosserie 14 und das Chassis 12 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Räder 16 sind jeweils in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 14 rotatorisch mit dem Chassis 12 gekoppelt.
Das Fahrzeug 10 kann ein beliebiges einer Anzahl von verschiedenen Typen von Fahrzeugen sein, wie beispielsweise eine Limousine, ein Kombi, ein Lastkraftwagen oder ein Geländewagen (SUV von sport utility vehicle) und kann einen Zweiradantrieb (2WD) (d. h. Hinterradantrieb oder Vorderradantrieb), einen Vierradantrieb (4WD), einen Dreiradantrieb (3WD) oder einen Allradantrieb (AWD) aufweisen. Das Fahrzeug 10 kann auch einen beliebigen von, oder eine Kombination von, einer Anzahl von verschiedenen Typen von Maschinen (oder Aktoren) umfassen, wie beispielsweise eine Brennkraftmaschine für eine Kraftstoffbeaufschlagung mit Benzin oder Diesel, eine ”Flex-Fuel-Vehicle”-Maschine (FFV-Maschine) (d. h. unter Verwendung eines Gemischs aus Benzin und Alkohol), eine Maschine für eine Kraftstoffbeaufschlagung mit einer gasförmigen Zusammensetzung (z. B. Wasserstoff und/oder Erdgas), oder eine Brennstoffzelle, eine Verbrennungs-/Elektromotor-Hybridmaschine und ein Elektromotor.
Das Fahrzeug 10 umfasst ferner einen Prozessor 20, einen Speicher 22, eine Anzeigeeinrichtung 24, ein Navigationssystem 26, elektronische Steuereinheiten (ECUS von electronic control units) 28, Sensoren 30 und Geländesensoren 32. wie es gezeigt ist, sind die Anzeigeeinrichtung 24, das Navigationssystem 26, die ECUs 28, die Sensoren 30 und die Geländesensoren 32 jeweils über eine Datenkommunikationsverbindung 34 mit dem Prozessor 20 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform umfasst die Datenkommunikationsverbindung 34 einen oder mehrere fahrzeugeigene Datenkommunikationsbusse, die Daten, einen Status und eine andere Information oder Signale zwischen verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10 übertragen. Die fahrzeugeigenen Datenkommunikationsbusse 34 können ein beliebiges geeignetes physikalisches oder logisches Mittel zum Verbinden von Computersystemen und Komponenten umfassen.
Der Prozessor 20 kann einen beliebigen Typ von Prozessor oder mehrere Prozessoren, einzelne integrierte Schaltkreise, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, oder eine beliebige geeignete Anzahl von Einrichtungen eines integrierten Schaltkreises und/oder Platinen umfassen, die in Kooperation arbeiten, um die Funktionen einer Verarbeitungseinheit auszuführen. Während des Betriebs führt der Prozessor 20 eine oder mehrere Anweisungen aus, die vorzugsweise in dem Speicher 22 gespeichert sind.
Der Speicher 22 kann jeder Typ von geeignetem Speicher sein, der verschiedene Typen von dynamischem Direktzugriffsspeicher (DRAM von dynamic random access memory), wie beispielsweise SDRAM, verschiedene Typen von statischem RAM (SRAM von static RAM) und verschiedene Typen von nichtflüchtigem Speicher (PROM, EPROM und Flash) umfasst. Es ist zu verstehen, dass der Speicher 22 ein einzelner Typ von Speicherkomponente sein kann oder aus vielen verschiedenen Typen von Speicherkomponenten bestehen kann. Wie oben erwähnt speichert der Speicher 22 Anweisungen zum Ausführen eines oder mehrerer Verfahren, die Ausführungsformen der Verfahren zum Ermitteln, wann ein Task an einem Fahrzeug ausgeführt werden kann, wie nachstehend beschrieben, umfassen. Ferner kann der Speicher 22 ausgestaltet sein, um verschiedene andere Daten wie nachstehend weiter beschrieben zu speichern.
Die Anzeigeeinrichtung 24 gibt in einem Anzeigebereich verschiedene Bilder (in Textform, graphisch oder symbolisch) aus. Bei einer Ausführungsform umfasst die Anzeigeeinrichtung 24 eine Touch-Screen-Anzeige zum Ausgeben einer Benutzerschnittstelle und von anderem Inhalt in Ansprechen auf Befehle, die von dem Prozessor 20 empfangen werden. Die Anzeigeeinrichtung 24 kann jedoch unter Verwendung von anderen Anzeigetypen realisiert sein, wie beispielsweise einer Flüssigkristallanzeige (LCD von liquid crystal display), einer Dünnfilmtransistoranzeige (TFT-Anzeige von thin film transistor display), einer Plasmaanzeige oder einer Leuchtdiodenanzeige (LED-Anzeige von light emitting diode display).
Das Navigationssystem 26 erzeugt Daten, die die aktuelle Position des Fahrzeugs 10 beschreiben. Bei einer Ausführungsform umfasst das Navigationssystem 26 ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS von global positioning system) und/oder eine oder mehrere Inertialmesseinheiten (IMUs von inertial measurement units) zum Ermitteln der aktuellen Koordinaten des Fahrzeugs 10 auf der Grundlage von empfangenen GPS-Signalen und/oder Koppelnavigationstechniken. Die aktuellen Koordinaten des Fahrzeugs 10 können verwendet werden, um den aktuellen Ort des Fahrzeugs 10 an einer Karte zu identifizieren, die in einer Kartendatenbank gespeichert ist.
Die ECU(s) 28 umfassen eine oder mehrere Kraftfahrzeugsteuereinheiten zum Steuern der verschiedenen Systeme des Fahrzeugs 10, wie beispielsweise eine Stabilitätssteuereinheit, eine Maschinensteuereinheit, eine Lenksteuereinheit und eine Bremssteuereinheit, um einige zu nennen. Jede ECU 28 umfasst einen oder mehrere Controller, Aktoren, Sensoren und/oder andere Komponenten, die den Betrieb, das Fahrverhalten und andere Eigenschaften des Fahrzeugs 10 steuern. Der Sensor/die Sensoren 30 detektiert/detektieren verschiedene Attribute der Umgebung, die um das Fahrzeug 10 liegt. Bei einer Ausführungsform umfassen die Sensoren 30 einen Temperatursensor, der ausgestaltet ist, um die Außentemperatur zu ermitteln, und einen Regendetektor, der ausgestaltet ist, um den angesammelten Regen an dem Fahrzeug 10 zu detektieren. Es sei angemerkt, dass alternative Ausführungsformen auch andere Typen von Sensoren umfassen können.
Die Geländesensoren 32 erzeugen Daten, die das Gelände und andere Objekte innerhalb mindestens eines Abschnitts des Bereichs beschreiben, der das Fahrzeug 10 umgibt (hierin nachfolgend der ”Zielbereich”). Bei den hierin beschriebenen Ausführungsformen umfasst der Zielbereich einen Abschnitt des Bereichs vor dem Fahrzeug 10. Es sei jedoch angemerkt, dass der Zielbereich alle oder andere Abschnitte des Bereichs, der das Fahrzeug 10 umgibt, umfassen kann. Bei einer Ausführungsform umfassen die Geländesensoren 32 mehrere verschiedene Geländeerfassungseinrichtungen, wie beispielsweise ein(e) oder mehrere Light Detection and Ranging-Einrichtungen 40 (hierin nachfolgend ”LIDAR(e)”), Kamera(s) 42 und Radar(e) 44. Es sei angemerkt, dass auch andere Geländedetektionseinrichtungen (z. B. Ultraschalle) verwendet werden können.
Die Kamera(s) 42 erzeugt/erzeugen Bilder des Zielbereichs, die Bilder einer Straße, von aufgemalten Straßenmarkierungen (z. B. Spurmarkierungen), anderen Fahrzeugen und anderen Objekten innerhalb des Zielbereichs umfassen. Bei einer Ausführungsform umfasst/umfassen die Kamera(s) 42 Stereokameras, die Bilder erzeugen, die die Höhe/Elevation und Krümmung der Oberfläche des Zielbereichs zeigen. Das Radar/die Radare 44 verwendet/verwenden Funkwellen, um das Vorhandensein und die Position von Objekten innerhalb des Zielbereichs zu erfassen.
Das/die LIDAR(e) 40 überträgt/übertragen Licht (z. B. ultraviolett, sichtbar und infrarot) an dem Zielbereich, und ein Teil dieses Lichts wird durch die Oberfläche oder andere Objekte in dem Zielbereich reflektiert/rückgestreut. Dieses reflektierte Licht wird empfangen und analysiert, um verschiedene Attribute der Oberfläche des Zielbereichs zu ermitteln. Beispielsweise kann das/können die LIDAR(e) 40 die Entfernung/Position der Oberfläche oder anderer Objekte innerhalb des Zielbereichs auf der Grundlage der Zeit ermitteln, die erforderlich ist, um das übertragene Licht zurück zu reflektieren. Ferner kann das/können die LIDAR(e) 40 den Oberflächentyp und/oder andere Eigenschaften der Oberfläche auf der Grundlage der Intensität des reflektierten Lichts detektieren.
Nun auf 2 Bezug nehmend umfasst/umfassen bei einer Ausführungsform das/die LIDAR(e) 40 (1) ein oder mehrere Abtast-LIDAR(e), das/die Daten (hierin nachfolgend ”LIDAR-Daten”) 50 erzeugt/erzeugen, die die Topographie und die Reflexionseigenschaften (oder Reflexionsintensität) der Oberfläche des Zielbereichs beschreiben. Wie es gezeigt ist, umfassen die LIDAR-Daten 50 mehrere konzentrische Abtastlinien 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, die sich über der Oberfläche des Zielbereichs erstrecken. Jede Abtastlinie entspricht einem anderen Abtastwinkel des Abtast-LIDARs/der Abtast-LIDARe 40 und beschreibt die Topographie und Reflexionsintensität der entsprechenden Positionen an der Oberfläche des Zielbereichs. Mulden, Stufen und andere Krümmungen an den Abtastlinien 60–66 identifizieren Änderungen der Elevationen der entsprechenden Positionen an der Oberfläche des Zielbereichs. Ferner kann die Reflexionsintensität der Oberfläche des Zielbereichs durch die Farbe oder Dicke der Abtastlinien 60–66 oder durch ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren dargestellt werden. Dementsprechend stellen die LIDAR-Daten 50 eine Momentaufnahme der Oberfläche des Zielbereichs dar.
In Bezug auf 1 und 2 ermittelt der Prozessor 20 die Form/Geometrie der Oberfläche des Zielbereichs auf der Grundlage von zumindest teilweise den LIDAR-Daten 50. Bei einer Ausführungsform identifiziert der Prozessor 20 im Wesentlichen glatte/flache Segmente an den Abtastlinien 60–66, die der Position einer Straße 70 oder einer anderen flachen Oberfläche in dem Zielbereich entsprechen. Der Prozessor 20 analysiert dann diese im Wesentlichen glatten/flachen Segmente der Abtastlinien 60–66, um die Form und Krümmung der detektierten Straße 70 zu detektieren. Der Prozessor 20 kann eine Kurvenanpassungstechnik und/oder andere geeignete Techniken zum Detektieren der Straße 70 und Ermitteln ihrer Form/Geometrie und Krümmung verwenden. Ferner kann der Prozessor 20 Schätzwerte der probabilistischen Dauer und Größe einsetzen, um die Straße 70 von anderen im Wesentlichen glatten/flachen Bereichen an der Oberfläche des Zielbereichs zu unterscheiden.
Ferner identifiziert der Prozessor 20 Stufen und/oder Kurven an den Abtastlinien 60–66, die Positionen eines Straßenrands 72 entsprechen. Beispielsweise kann eine konsistente Stufe an den Abtastlinien 60–66 (oder ein wesentlicher Abschnitt der Abtastlinien 60–66), die an dem Rand einer detektierten Straße positioniert ist, das Vorhandensein eines kantigen Bordsteins 72 angeben. Alternativ kann eine glattere Kurve an den Abtastlinien 60–66 (oder ein wesentlicher Abschnitt der Abtastlinien 60–66), die am Rand der detektierten Straße positioniert ist, die Position eines glatteren Straßenrands oder Bordsteins angeben.
Der Prozessor 20 kann auch Hindernisse, wie beispielsweise Schlaglöcher oder andere Fahrzeuge, auf der detektierten Straße 70 auf der Grundlage von Mulden oder einer anderen Krümmung an den Abtastlinien 60–66 detektieren. Beispielsweise kann der Prozessor 20 Mulden, Hügel und andere Abweichungen der Abtastlinien 60–66 identifizieren, die den Positionen von Schlaglöchern 74, Rüttelschwellen und anderen Abweichungen der Elevation der detektierten Straße 70 entsprechen. Ferner kann der Prozessor 20 andere Hindernisse, wie beispielsweise andere Fahrzeuge, auf der Straße 70 auf der Grundlage von zumindest teilweise der Krümmung der Abtastlinien 60–66 detektieren.
Ferner identifiziert der Prozessor 20 den Straßentyp, Straßenmarkierungen, Straßenzustände und andere Straßenoberflächenmerkmale auf der Grundlage von zumindest teilweise der Reflexionsintensitätsinformation in den LIDAR-Daten 50. Bei einer Ausführungsform identifiziert der Prozessor 20 einen Straßenoberflächentyp (z. B. Beton, Asphalt, Pflaster, Schotter, Gras, etc.) für die detektierte Straße 70 auf der Grundlage der Reflexionsintensität in den glatten/flachen Segmenten der Abtastlinien 60–66. Ferner kann der Prozessor 20 Öl, stehendes Wasser, Eis, Schnee und andere Materialien auf der detektierten Straße 70 auf der Grundlage von Abweichungen innerhalb der Reflexionsintensität detektieren. Diese Information kann verwendet werden, um den Zustand (z. B. trocken, nass, eisig, ölig, etc.) der detektierten Straße 70 zu ermitteln.
Ferner identifiziert der Prozessor 20 Spurmarkierungen, Zebrastreifen und andere aufgemalte Straßenmarkierungen auf der Grundlage von Abweichungen der Reflexionsintensität der detektierten Straße 70. Der Prozessor 20 kann die Positionen einer oder mehrerer Spuren auf der Straße 70 auf der Grundlage der Positionen dieser detektierten Spurmarkierungen ermitteln. Bei einer Ausführungsform verwendet der Prozessor 20 die Reflexionsintensitätsinformation von den LIDAR-Daten 50, um Reifenspuren, die von anderen Fahrzeugen im Wasser, Schnee, Matsch oder Eis hinterlassen werden, auf der detektierten Straße 70 zu identifizieren. Solche Reifenspuren werden als fehlende, gedämpfte oder variierende Reflexionsintensität innerhalb einer detektierten Spurposition dargestellt. Der Prozessor 20 kann Schätzwerte einer probabilistischen Dauer und Größe einsetzen, um zwischen tatsächlichen Reifenspuren und Abweichungen der Intensitätsinformation zu unterscheiden, die auf andere Ursachen zurückzuführen sind (z. B. einzelne Sensorabtastwertfehler). Das Vorhandensein solcher Reifenspuren kann verwendet werden, um den Zustand (z. B. nass, eisig oder normal) oder die detektierte Straße 70 zu ermitteln und/oder den Fahrzeugtyp (z. B. Auto, Lastwagen, Motorrad, etc.) für das Fahrzeug, das sich vor dem Fahrzeug 10 befindet, zu identifizieren.
Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen ein oder mehrere Abtast-LIDAR(e) zum Erzeugen der LIDAR-Daten 50 und Detektieren einer Topographie und verschiedener Attribute der Oberfläche des Zielbereichs verwenden, wird ein Fachmann erkennen, dass alternative Ausführungsformen LIDAR-Typen, wie beispielsweise ein oder mehrere Flash-LIDAR(e) verwenden können. Ein Flash-LIDAR verwendet einen einzelnen Streulichtimpuls zum Beleuchten des Zielbereichs und erzeugt eine unmittelbare Momentaufnahme der Oberfläche auf der Grundlage des reflektierten Lichts. Die Daten, die durch das/die Flash-LIDAR(e) erzeugt werden, können dann analysiert werden, um die Topographie und die Reflexionsintensität der Oberfläche des Zielbereichs zu detektieren.
Nun auf 3 Bezug nehmend, werden die Daten 100, die durch das/die Flash-LIDAR(e) erzeugt werden, bei einer Ausführungsform in mehrere konzentrische Bereichselemente 102, 103, 104, 105, 106 segmentiert. Jedes Bereichselement 102–106 beschreibt die Topographie und die Reflexionsintensität der entsprechenden Positionen an der Oberfläche des Zielbereichs. Wie bei den Abtastlinien 60–66 (2) identifizieren Mulden, Stufen und andere Krümmungen innerhalb der Bereichselemente 102–106 ähnliche Änderungen der Elevation der entsprechenden Position an der Oberfläche des Zielbereichs. Die Reflexionsintensität der Oberfläche des Zielbereichs kann durch die Farbe oder Dicke der Bereichselemente 102–106 oder durch eine andere geeignete Technik dargestellt werden. In Bezug auf 1 und 3 sei angemerkt, dass der Prozessor 20 die Form/Geometrie, die Krümmung, die Bordstein- und Hindernispositionen, den Oberflächentyp, den Straßenzustand, aufgemalte Straßenmarkierungen, Reifenspurpositionen und andere Attribute einer detektierten Straße unter Verwendung von Verfahren ermitteln kann, die im Wesentlichen ähnlich zu den Verfahren sind, die oben in Bezug auf die Abtastlinien 60–66 (2) beschrieben wurden.
4 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Geländedetektionssystems 109 zur Verwendung in einem Fahrzeug. Das System 109 umfasst einen Prozessor 110, Geländesensoren 112, einen Temperatursensor 114, eine Anzeigeeinrichtung 116, eine oder mehrere ECU(s) 118 und ein Navigationssystem 120. Die Geländesensoren 112 umfassen eine oder mehrere verschiedene Einrichtungen, die Daten erzeugen, die die Topographie des Geländes innerhalb eines Zielbereichs beschreiben, wie beispielsweise ein LIDAR/LIDARe 121, eine Kamera/Kameras 122 und ein Radar/Radare 124. Der Prozessor 110 detektiert verschiedene vorbestimmte Attribute (hierin nachfolgend ”Geländeattribute”) des Geländes, die eine Straßenform/-geometrie und -krümmung 130, Schlagloch-/Hindernispositionen 131, einen Straßentyp 132, Spurpositionen 133 und einen Straßenoberflächenzustand 134 umfassen.
Wie es oben beschrieben ist, kann der Prozessor 110 die Straßengeometrie/-krümmung 130 auf der Grundlage von Daten detektieren, die durch das LIDAR 121 erzeugt werden. Ferner kann der Prozessor 110 Daten von dem Navigationssystem 120, der Kamera/den Kameras 122 und dem Radar/den Radaren 124 verwenden, um die Straßengeometrie/-krümmung 130 mit erhöhter Präzision und/oder Geschwindigkeit zu detektieren. Beispielsweise kann der Prozessor 110 die Bilder analysieren, die durch die Kamera(s) 122 und das/die LIDAR(e) 121 erzeugt werden, um aufgemalte Straßenmarkierungen (z. B. Spurmarkierungen, durchgehende Linien, gestrichelte Linien, Doppellinien etc.), Straßenschilder, Objekte (z. B. andere Fahrzeuge) und andere visuelle Hinweise des Vorhandenseins, der Form/Geometrie und der Krümmung einer Straße zu identifizieren.
Ähnlich kann der Prozessor 110 die Daten von dem/den LIDAR(en) 121, der/den Kamera(s) 122 und dem/den Radar(en) 124 verwenden, um die Schlagloch-/Hindernispositionen 131, einen Straßenoberflächentyp 132, Spurpositionen 133 und einen Straßenoberflächenzustand 134 mit erhöhter Präzision und/oder Genauigkeit zu detektieren. Oben werden Verfahren zum Detektieren von Geländeattributen 131–134 auf der Grundlage der LIDAR-Daten 50 (2) bereitgestellt. Der Prozessor 110 kann auch die Bilder der Straße, die durch die Kamera(s) 122 erzeugt werden, und die Positionsdaten, die durch das/die Radar(e) 124 erzeugt werden, verwenden, um den Straßentyp, Schlaglöcher und andere Hindernisse auf der Straße, Schnee oder Eis auf der Straße, sowie andere Attribute mit erhöhter [engl.: ”increase”] Präzision und/oder Geschwindigkeit zu detektieren.
Die Verwendung von verschiedenen Geländesensoren 112 (z. B. dem/den LIDAR(en) 121, der/den Kamera(s) 122 und dem/den Radar(en) 124) ermöglicht dem System 109, unter variierenden Umgebungsbedingungen genau die Geländeattribute 130–134 zu detektieren. Beispielsweise kann der Prozessor 110 während rauen Wetters oder zu anderen Zeiten, wenn die Sichtweite gering ist, so dass das Leistungsvermögen der Kamera(s) 122 nachteilig beeinflusst wird, die Daten verwenden, die durch das/die LIDAR(e) 121 und/oder das/die Radar(e) 124 erzeugt werden, um Geländeattribute 130–134 zu detektieren. Ferner kann der Prozessor 110 die Daten verwenden, die durch das/die LIDAR(e) 121 und/oder die Kamera(s) 122 erzeugt werden, wenn eine Verschmutzung oder eine andere Signalbeeinträchtigung vorhanden ist, die das Leistungsvermögen des Radars/der Radare 124 verschlechtert.
Der Prozessor 110 erzeugt Daten und Befehlssignale für die Anzeigeeinrichtung 116, die ECU(s) 118 und das Navigationssystem 120 auf der Grundlage von zumindest teilweise den Geländeattributen 130–134. Bei einer Ausführungsform verwendet der Prozessor 110 die Attribute 130–134, um eine gewünschte Verfolgung/Trajektorie für das Fahrzeug zu ermitteln und/oder die Verfolgung/Trajektorie eines detektierten Fahrzeugs oder eines anderen Hindernisses vorherzusagen. Diese Verfolgungs-/Trajektoriedaten 140 oder darauf basierende Befehlssignale werden dann an die ECU(s) 118 übertragen, um die Aufhängung, Bremsung, Lenkung und/oder ein anderes Fahrverhalten des Fahrzeugs anzupassen. Ferner können die Verfolgungs-/Trajektoriedaten 140 oder darauf basierende Befehlssignale durch das Navigationssystem 120 verwendet werden, um die Position des Fahrzeugs oder irgendeines detektierten Fahrzeugs oder Hindernisses zu ermitteln.
Der Prozessor 110 kann auf der Grundlage der Attribute 130–134 auch Befehlssignale an die Anzeigeeinrichtung 116 und/oder die ECU(s) 118 liefern. Beispielsweise liefert der Prozessor 110 bei einer Ausführungsform Befehlssignale, die bewirken, dass die Anzeigeeinrichtung 116 eine Warnung anzeigt, wenn ein Schlagloch, eine Rüttelschwelle, ein anderes Fahrzeug oder ein anderes Hindernis in dem Zielbereich detektiert wird. Bei einer anderen Ausführungsform liefert der Prozessor 110 Befehlssignale, die bewirken, dass das Lenksystem des Fahrzeugs auf der Grundlage des Vorhandenseins von Schlaglöchern, Matsch, Eis, Wasser, anderen Fahrzeugen oder anderen Hindernissen auf einer detektierten Straße angepasst wird. Beispielsweise kann der Prozessor 110 Befehlssignale übertragen, um die Fahrzeugposition innerhalb einer detektierten Straße anzupassen, um detektierten Hindernissen auszuweichen. Der Prozessor 110 kann auch Befehlssignale übertragen, um die Bremsung, Aufhängung und/oder ein anderes Fahrverhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage eines detektierten Hindernisses anzupassen.
Bei einer Ausführungsform ermittelt der Prozessor 110 einen Straßenoberflächenkoeffizienten 142, der den Straßenoberflächenzustand auf der Grundlage des Vorhandenseins von Reifenspuren auf der detektierten Straße beschreibt. 5 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 150 zum Ermitteln eines Straßenoberflächenkoeffizienten 142. In Bezug auf 4 und 5 werden während Schritt 152 Spurpositionen auf einer detektierten Straße ermittelt. Wie oben beschrieben kann der Prozessor 110 die Spurposition (z. B. die Spurpositionen 133) auf der Grundlage der Daten detektieren, die von den Geländesensoren 112 empfangen werden (z. B. durch Detektieren der Positionen von Spurmarkierungen und anderen Straßenmarkierungen). Alternativ kann der Prozessor 110 das Vorhandensein und die Position eines anderen Fahrzeugs auf der detektierten Straße detektieren (z. B. auf der Grundlage der Daten, die durch das/die LIDAR(e) 121, die Kamera(s) 122 oder das/die Radar(e) 124 erzeugt werden) und dann die Spurposition auf der Grundlage der Position des detektierten Fahrzeugs schätzen.
Als Nächstes ermittelt der Prozessor 110, ob sich Reifenspuren an der detektierten Spurposition befinden (Schritt 154). Wie oben beschrieben kann der Prozessor 110 das Vorhandensein und die Position der Reifenspuren auf der Grundlage von Abweichungen der Reflexionsintensitätsinformation, die durch das LIDAR/die LIDARe 121 erzeugt wird, detektieren. Der Prozessor 110 kann auch Daten verwenden, die durch die anderen Geländesensoren 112 erzeugt werden, um Reifenspuren mit erhöhter Präzision und/oder Geschwindigkeit zu detektieren. Beispielsweise kann der Prozessor 110 Bilder analysieren, die durch die Kamera(s) 122 erzeugt werden, um die Reifenspuren an der detektierten Spurposition zu identifizieren. Wenn der Prozessor 110 keine Reifenspuren detektieren kann, wird ein Wert, der normalen Straßenzuständen entspricht, dem Straßenoberflächenkoeffizienten 142 zugeordnet (Schritt 156).
Alternativ ermittelt der Prozessor 110, wenn er während Schritt 154 auf der detektierten Spur Reifenspuren identifiziert, ob die Außentemperatur Schnee-, Matsch- oder eisige Straßenzustände unterstützt (Schritt 158). Bei einer Ausführungsform ermittelt der Prozessor 110 auf der Grundlage von Daten, die von dem Temperatursensor 114 empfangen werden, ob die Außentemperatur geringer als ein vorbestimmter Temperaturschwellenwert ist. In diesem Fall wird der vorbestimmte Temperaturschwellenwert kalibriert, um Frost- oder Fast-Frost-Zustände außerhalb des Fahrzeugs zu identifizieren. Wenn die Außentemperatur geringer als der vorbestimmte Temperaturschwellenwert ist, wird dem Straßenoberflächenkoeffizienten 142 ein Wert zugeordnet, der Schnee- oder eisigen Straßenzuständen entspricht (Schritt 160). Alternativ wird dem Straßenoberflächenkoeffizienten 142 ein Wert zugeordnet, der nassen Straßenzuständen entspricht (Schritt 162). Andere Sensordaten, wie beispielsweise Regensensordaten oder Scheibenwischerzustandsdaten, könnten das Vorhandensein von nassen Straßenzuständen weiter bestätigen.
Während mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorstehenden detaillierten Beschreibung dargestellt wurde, sei angemerkt, dass eine große Anzahl von Abwandlungen existiert. Es sei auch angemerkt, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und nicht den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder Ausgestaltung der Erfindung auf irgendeine Weise einschränken sollen. Vielmehr bietet die vorstehende detaillierte Beschreibung Fachleuten einen geeigneten Plan zum Realisieren der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen. Es sei angemerkt, dass verschiedene Änderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen und den rechtlichen Äquivalenten hiervon ausgeführt ist.

Claims

Geländedetektionssystem zur Verwendung in einem Fahrzeug, umfassend: mindestens einen Geländesensor, der ausgestaltet ist, um Daten zu erzeugen, die ein Gelände beschreiben, das das Fahrzeug umgibt; einen Prozessor, der mit dem mindestens einen Geländesensor gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um: mindestens ein Attribut des Geländes auf der Grundlage der Daten zu detektieren, die durch den mindestens einen Geländesensor erzeugt werden; und ein Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage des mindestens einen Geländeattributs anzupassen.
Geländedetektionssystem nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Geländesensor ein LIDAR umfasst, das ausgestaltet ist, um Daten zu erzeugen, die Abweichungen der Topographie des Geländes beschreiben.
Geländedetektionssystem nach Anspruch 2, wobei der Prozessor ferner ausgestaltet ist, um einen im Wesentlichen glatten Abschnitt des Geländes, der der Position einer Straße entspricht, basierend zumindest teilweise auf den Daten, die durch das LIDAR erzeugt werden, zu identifizieren.
Geländedetektionssystem nach Anspruch 3, wobei der Prozessor ferner ausgestaltet ist, um Abweichungen der Höhe des Geländes, die der Position eines Straßenrands entsprechen, basierend zumindest teilweise auf den Daten, die durch das LIDAR erzeugt werden, zu identifizieren.
Geländedetektionssystem nach Anspruch 3, wobei der Prozessor ferner ausgestaltet ist, um eine Krümmung der Straße basierend zumindest teilweise auf den Daten, die durch das LIDAR erzeugt werden, zu identifizieren, und/oder wobei der Prozessor ferner ausgestaltet ist, um Abweichungen der Höhe des Geländes, die Hindernissen auf der Straße entsprechen, basierend zumindest teilweise auf den Daten, die durch das LIDAR erzeugt werden, zu detektieren, wobei die Hindernisse vorzugsweise ein oder mehrere Schlaglöcher auf der Straße umfassen. und/oder ferner umfassend eine Anzeigeeinrichtung, die mit dem Prozessor gekoppelt ist, und wobei der Prozessor ferner ausgestaltet ist, um eine Warnung an der Anzeigeeinrichtung zu erzeugen, wenn Hindernisse auf der Straße detektiert werden, und/oder wobei das LIDAR ferner ausgestaltet ist, um Daten zu erzeugen, die eine Reflexionsintensität des Geländes beschreiben, und/oder wobei der Prozessor ferner ausgestaltet ist, um einen Straßentyp basierend auf der Reflexionsintensität des Geländes zu ermitteln, und/oder wobei der Prozessor ferner ausgestaltet ist, um: eine Abweichung der Reflexionsintensität des Geländes, die Spurmarkierungen auf der Straße entspricht, basierend zumindest teilweise auf den Daten, die durch das LIDAR erzeugt werden, zu detektieren; und eine Spurposition auf der Grundlage der Spurmarkierungen zu ermitteln, ferner insbesondere umfassend einen Temperatursensor, der mit dem Prozessor gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um eine Außentemperatur zu ermitteln, und wobei der Prozessor ferner ausgestaltet ist, um: Abweichungen der Reflexionsintensität der Straße, die Reifenspuren entsprechen, an der Spurposition zu identifizieren; zu ermitteln, ob die Außentemperatur geringer als ein vorbestimmter Temperaturschwellenwert ist, der eisige Straßenzustände unterstützt; zu ermitteln, dass Eis auf der Straße vorhanden ist, wenn Reifenspuren an der Spurposition vorhanden sind und die Außentemperatur geringer als der vorbestimmte Temperaturschwellenwert ist; und zu ermitteln, dass Wasser auf der Straße vorhanden ist, wenn Reifenspuren an der Spurposition vorhanden sind und die Außentemperatur nicht geringer als der vorbestimmte Temperaturschwellenwert ist, und/oder wobei der Prozessor ferner ausgestaltet ist, um Wasser, Eis, Öl und andere Materialien auf der Straße basierend zumindest teilweise auf Abweichungen der Reflexionsintensität des Geländes zu detektieren.
Geländedetektionssystem nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Geländesensor ferner eine Kamera umfasst, die mit dem Prozessor gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um Bilddaten zu erzeugen, die das Gelände beschreiben, und wobei der Prozessor ferner ausgestaltet ist, um das mindestens eine Geländeattribut des Geländes auf der Grundlage der Daten zu detektieren, die durch die Kamera und das LIDAR erzeugt werden.
Verfahren zum Detektieren von vorbestimmten Attributen eines Geländes, das ein Fahrzeug umgibt, wobei das Fahrzeug mehrere Geländesensoren aufweist und das Verfahren umfasst, dass: Daten, die die Topographie des Geländes beschreiben, von den mehreren Geländesensoren empfangen werden; die vorbestimmten Attribute auf der Grundlage der empfangenen Daten detektiert werden; und ein Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage der vorbestimmten Attribute angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die mehreren Geländesensoren ein LIDAR umfassen, das ausgestaltet ist, um Daten zu erzeugen, die Abweichungen der Topographie und der Reflexionsintensität des Geländes beschreiben, und der Schritt des Detektierens ferner umfasst, dass: die Daten analysiert werden, die durch das LIDAR erzeugt werden, um folgendes zu detektieren: im Wesentlichen glatte Abschnitte des Geländes, die [engl.: ”the”] der Geometrie einer Straße entsprechen; und Abweichungen der Höhe des Geländes, die der Position eines Straßenrands entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Detektierens ferner umfasst, dass die Daten analysiert werden, die durch das LIDAR erzeugt werden, um Abweichungen der Höhe des Geländes zu detektieren, die Hindernissen auf der Straße entsprechen, und/oder wobei: der Schritt des Empfangens ferner umfasst, dass Daten, die die Topographie und die Reflexionsintensität eines Geländes beschreiben, von dem LIDAR empfangen werden; und der Schritt des Detektierens ferner umfasst, dass: die Daten analysiert werden, die durch das LIDAR erzeugt werden, um eine Schwankung der Reflexionsintensität des Geländes zu detektieren, die Spurmarkierungen auf der basierten Straße entspricht; und eine Spurposition auf der Grundlage der Spurmarkierungen ermittelt wird, wobei das Fahrzeug ferner insbesondere einen Temperatursensor zum Ermitteln einer Außentemperatur umfasst und wobei der Schritt des Detektierens ferner umfasst, dass: Abweichungen der Reflexionsintensität der Straße, die Reifenspuren entsprechen, an der Spurposition identifiziert werden; ermittelt wird, ob die Außentemperatur geringer als ein vorbestimmter Temperaturschwellenwert ist, der eisige Straßenzustände unterstützt; ermittelt wird, dass Eis auf der Straße vorhanden ist, wenn Reifenspuren an der Spurposition vorhanden sind und die Außentemperatur geringer als der vorbestimmte Temperaturschwellenwert ist; und ermittelt wird, dass Wasser auf der Straße vorhanden ist, wenn Reifenspuren an der Spurposition vorhanden sind und die Außentemperatur nicht geringer als der vorbestimmte Temperaturschwellenwert ist.
Geländedetektionssystem zur Verwendung in einem Fahrzeug, umfassend: mehrere verschiedene Geländesensoren, die ausgestaltet sind, um Daten zu erzeugen, die die Topographie und die Reflexionsintensität eines Geländes beschreiben, das das Fahrzeug umgibt; einen Prozessor, der mit den mehreren verschiedenen Geländesensoren gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um: mindestens ein Attribut des Geländes auf der Grundlage der Daten zu detektieren, die durch die mehreren verschiedenen Geländesensoren erzeugt werden; und ein Fahrverhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage des mindestens einen Attributs des Geländes anzupassen.