-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Durchführen eines Fahrmanövers, bei dem in einem ersten Schritt die Umgebung des Kraftfahrzeugs erfasst wird und in einem zweiten Schritt anhand der erfassten Daten der Umgebung eine Trajektorie berechnet wird, entlang der das Kraftfahrzeug während des Fahrmanövers bewegt wird.
-
Stand der Technik
-
Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs sind zum Beispiel Verfahren, die den Fahrer beim Einparken des Kraftfahrzeugs oder beim Befahren enger Straßen unterstützen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf solche Verfahren, die den Fahrer bei einem Einparkmanöver in eine Parklücke unterstützen.
-
Bei Verfahren zur Unterstützung des Fahrers bei einem Einparkmanöver wird unterschieden zwischen semiautomatischen Verfahren und vollautomatischen Verfahren. Bei semiautomatischen Verfahren wird eine Trajektorie berechnet und dem Fahrer werden Anweisungen gegeben, wie dieser das Kraftfahrzeug zu bewegen hat, um entlang der Trajektorie in die Parklücke einzuparken. Demgegenüber wird bei vollautomatischen Systemen der Einparkvorgang vollständig vom Fahrassistenzsystem übernommen und das Kraftfahrzeug automatisch in die Parklücke eingeparkt.
-
Um das Kraftfahrzeug in die Parklücke zu bewegen, wird zunächst eine Bahn, entlang der das Kraftfahrzeug bewegt werden soll, eine so genannte Trajektorie, berechnet. Zur Berechnung ist es notwendig, die Geometrie der Parklücke und die Position des Kraftfahrzeuges zu kennen. Die Geometrie der Parklücke wird dabei mit geeigneten Sensoren erfasst. Anhand der von den Sensoren erfassten Daten lässt sich eine Umgebungskarte des Kraftfahrzeuges erzeugen und eine geeignete Trajektorie in die Parklücke berechnen. Das Kraftfahrzeug wird dann entlang der Trajektorie in die Parklücke bewegt.
-
Bei der Erfassung der Umgebung wird jedoch lediglich ein momentanes Bild erzeugt, so dass Objekte, die sich bewegen, nicht hinsichtlich ihrer Geschwindigkeit und Richtung erfasst werden. Aus diesem Grund wird auch während des Einparkvorganges weiterhin kontinuierlich mit Hilfe der Sensoren die Umgebung des Kraftfahrzeuges überwacht.
-
Zudem besteht bei derzeitigen Systemen die Gefahr, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges das System zum automatischen Einparken aktiviert und dann das Kraftfahrzeug verlässt, da sich dieser darauf verlässt, dass das Kraftfahrzeug ohne sein Zutun automatisch in die Parklücke eingeparkt wird. Um zu verhindern, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug verlässt und ohne Anwesenheit des Fahrers das Fahrmanöver ausgeführt wird, ist zum Beispiel aus
DE-A 10 2006 056 094 bekannt, das automatische System zur Unterstützung bei einem Fahrmanöver zu deaktivieren, sobald erkannt wird, dass der Fahrer nicht anwesend ist. Die Anwesenheit des Fahrers ist dabei notwendig, um das Fahrmanöver zu überwachen und im Falle von unvorhergesehenen Fällen eingreifen zu können.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum automatischen Durchführen eines Fahrmanövers mit einem Kraftfahrzeug umfasst folgende Schritte:
- (a) Erfassen der Umgebung des Kraftfahrzeugs mit einem ersten Erfassungssystem während der Vorbeifahrt an einer Parklücke,
- (b) Berechnen einer Trajektorie, entlang der das Kraftfahrzeug während des Fahrmanövers bewegt wird, anhand der in Schritt (a) erfassten Umgebungsdaten,
- (c) automatisches Bewegen des Kraftfahrzeugs entlang der Trajektorie zur Durchführung des Fahrmanövers, wobei die Umgebung des Kraftfahrzeugs mit einem zweiten vom ersten verschiedenen Erfassungssystem erfasst wird während sich das Kraftfahrzeug bewegt.
-
Durch die Überwachung mit zwei verschiedenen Erfassungssystemen wird eine zusätzliche Sicherheitsstufe eingebaut zur Überwachung der Umgebung des Kraftfahrzeugs während des Fahrmanövers. Die Systeme arbeiten unabhängig voneinander, eine Datenfusion, wie sie bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgt, ist nicht notwendig.
-
Als erstes Erfassungssystem zur Erfassung der Umgebung des Kraftfahrzeuges werden üblicherweise Sensoren am Kraftfahrzeug eingesetzt. Diese befinden sich im Allgemeinen im Front- und im Heckbereich des Kraftfahrzeuges. Zusätzlich ist es auch möglich, an den Seiten des Kraftfahrzeuges weitere Sensoren vorzusehen. Sensoren, die zur Erfassung der Umgebung eingesetzt werden können, sind zum Beispiel Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren, Radarsensoren oder LIDAR-Sensoren sowie optische Sensoren. Als optische Sensoren im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden auch Kameras bezeichnet, deren erfasste Bilder mit einer Bildverarbeitungssoftware ausgewertet werden. Besonders bevorzugt als Sensoren des ersten Erfassungssystems zur Erfassung der Umgebung des Kraftfahrzeugs sind Ultraschallsensoren.
-
Als Sensoren des zweiten Erfassungssystems können die gleichen Sensortypen eingesetzt werden wie für das erste Erfassungssystem. Erfindungsgemäß sind die Sensortypen des ersten Erfassungssystems und des zweiten Erfassungssystems unterschiedlich. Besonders bevorzugt als Sensoren für das zweite Erfassungssystem sind optische Sensoren, ganz besonders bevorzugt sind Kameras. Wenn als Sensoren für das erste Erfassungssystem optische Sensoren eingesetzt werden, ist es möglich, auch für das zweite Erfassungssystem optische Sensoren zu nutzen. In diesem Fall werden die vom ersten und vom zweiten Erfassungssystem erfassten Daten auf unterschiedliche Weise ausgewertet.
-
Die Sensoren zur Erfassung der Umgebung werden üblicherweise im vorderen und im hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeugs positioniert. Aufgrund der Einbaulage werden jedoch nur ein Bereich vor dem Kraftfahrzeug und hinter dem Kraftfahrzeug erfasst Die Bereiche direkt neben dem Kraftfahrzeug können durch die Sensoren aufgrund ihrer Einbaulage nicht erfasst werden. Der Erfassungsbereich im Front- bzw. Heckbereich des Kraftfahrzeugs umfasst jedoch nicht nur den Bereich, der sich unmittelbar vor dem Kraftfahrzeug befindet, sondern erstreckt sich auch noch – in Abhängigkeit von der Reichweite der Sensoren – ein Stück weit nach links und rechts über die Seiten des Kraftfahrzeugs hinaus.
-
Insbesondere um auch den Bereich neben dem Kraftfahrzeug zu erfassen, werden im vorderen Stoßfänger Sensoren positioniert, die nach links und nach rechts ihren Erfassungsbereich haben. Zusätzlich oder alternativ können auch im hinteren Stoßfänger Sensoren derart positioniert sein, dass diese einen Bereich links und rechts neben dem Kraftfahrzeug erfassen.
-
Mit Hilfe der Sensoren wird der Abstand zu Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt, indem ein Signal von den Sensoren gesendet wird, das von einem Objekt reflektiert wird. Aus der Laufzeit des Signals lässt sich der Abstand zu dem Objekt bestimmen. Die Richtung zu dem Objekt ergibt sich dabei aus den gemessenen Abständen von mindestens zwei Sensoren. Bei optischen Sensoren, insbesondere bei Kameras, wird zur Auswertung und zur Bestimmung des Abstandes eine Bildverarbeitungssoftware herangezogen.
-
Aus den mit den Sensoren erfassten Daten lässt sich eine Umgebungskarte erstellen. In der Umgebungskarte sind jeweils die Umrisse von Objekten, die zum Beispiel eine Parklücke begrenzen, erfasst. Anhand der Begrenzungen, die durch die Objekte gegeben sind, lässt sich ermitteln, ob die Parklücke geeignet ist, das Kraftfahrzeug darin zu parken. Wenn dies der Fall ist, wird eine Trajektorie bestimmt, entlang der das Kraftfahrzeug zu bewegen ist, um das Fahrmanöver, insbesondere das Einparkmanöver, durchzuführen.
-
Zur Erstellung der Umgebungskarte und zum Berechnen der Trajektorie wird üblicherweise ein Steuergerät eines Fahrassistenzsystems, zum Beispiel ein Steuergerät eines Parkassistenzsystems eingesetzt. Dem Steuergerät werden die von den Sensoren erfassten Daten übergeben, so dass das Steuergerät die Umgebungskarte bestimmt. Alternativ ist es auch möglich, die Sensoren mit geeigneten Prozessoren zu versehen, so dass die Sensoren untereinander bereits die Umgebungskarte berechnen können. Aus den Daten der Umgebungskarte wird dann mit einer geeigneten Software, die im Steuergerät hinterlegt ist, die Trajektorie bestimmt.
-
Erfindungsgemäß wird während der Durchführung des Fahrmanövers die Umgebung des Kraftfahrzeugs mit dem zweiten Erfassungssystem erfasst. Bei der Erfassung der Umgebung wird geprüft, ob sich die Umgebungskarte ändert. Bei einer Änderung der Umgebungskarte kann auf ein sich bewegendes Objekt geschlossen werden. Die optischen Sensoren des zweiten Erfassungssystems sind dabei vorzugsweise im Frontbereich, im Heckbereich und seitlich am Kraftfahrzeug, zum Beispiel im Bereich der Außenspiegel positioniert. Hierdurch ist es möglich, das gesamte Umfeld um das Kraftfahrzeug zu erfassen.
-
Mit Hilfe des Steuergeräts werden während des Fahrmanövers die Längsführung und die Querführung des Kraftfahrzeugs gesteuert. Hierzu werden zum Beispiel die Bremsen des Kraftfahrzeugs, das Fahrpedal und die Lenkung angesteuert, um das Kraftfahrzeug zu beschleunigen, abzubremsen und zu lenken.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung werden die vom ersten Erfassungssystem erfassten Daten auf ein portables Steuergerät übertragen. Durch die Verwendung des portablen Steuergerätes ist es möglich, das Fahrmanöver auch außerhalb des Kraftfahrzeugs zu überwachen. Der Fahrer muss nicht mehr notwendigerweise während des Fahrmanövers auf dem Fahrersitz sitzen.
-
Damit der Fahrer oder ein anderer Benutzer das Fahrmanöver während seiner Durchführung überwachen kann, werden auch die während des Fahrmanövers vom zweiten Erfassungssystem erfassten Daten an das portable Steuergerät übertragen. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn die erfassten Daten in Form einer Umgebungskarte auf einer Anzeigevorrichtung des portablen Steuergeräts dargestellt werden. Als Anzeigevorrichtung eignet sich dabei jeder beliebige, dem Fachmann bekannte Monitor.
-
Um sicherzustellen, dass ein Benutzer das Fahrmanöver während seiner Durchführung ständig überwacht, umfasst das portable Steuergerät einen Schalter, der während des Fahrmanövers unterbrechungsfrei betätigt werden muss. Bei einem Loslassen des Schalters wird das Fahrmanöver abgebrochen, indem das Kraftfahrzeug unmittelbar bis zum Stillstand abgebrochen wird. Um das Kraftfahrzeug zum Stillstand zu bremsen, wird vom portablen Steuergerät ein Signal an ein Steuergerät im Kraftfahrzeug, das das Fahrmanöver steuert gesendet Das Steuergerät im Kraftfahrzeug betätigt dann die Bremsen, um das Kraftfahrzeug anzuhalten.
-
Um dem Fahrer des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, das Fahrmanöver auch außerhalb des Kraftfahrzeugs zu überwachen, werden die Daten an das portable Steuergerät bevorzugt drahtlos, beispielsweise über Funk, übertragen. Zur Datenübertragung eignen sich zum Beispiel Bluetooth oder WiFi.
-
Das Fahrmanöver, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird, ist insbesondere ein Einparkmanöver. Das Einparkmanöver kann dabei entweder ein Einparkmanöver in eine Querparklücke oder ein Einparkmanöver in eine Längsparklücke sein.
-
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst ein erstes Erfassungssystem und ein zweites Erfassungssystem zur Erfassung der Umgebung des Kraftfahrzeugs, ein Steuergerät zur Bestimmung einer Trajektorie, entlang der das Fahrmanöver durchgeführt wird, und zur Steuerung des Kraftfahrzeugs während des Fahrmanövers sowie ein portables Steuergerät, mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der von dem ersten und zweiten Erfassungssystem erfassten Daten und einem Schalter, der während des Fahrmanövers kontinuierlich betätigt wird und bei Loslassen ein Signal sendet, um das Fahrmanöver abzubrechen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Die einzige Figur zeigt beispielhaft ein Einparkmanöver in eine Querparklücke mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Die einzige Figur zeigt ein Einparkmanöver eines Kraftfahrzeugs in eine Querparklücke.
-
Eine Querparklücke 1 wird üblicherweise seitlich von Objekten, beispielsweise von Fahrzeugen, Pfosten, Wänden oder Mauern oder auch Linien begrenzt In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Querparklücke 1 von einem ersten Fahrzeug 3 auf einer Seite und auf der gegenüberliegenden Seite von einem zweiten Fahrzeug 5 begrenzt.
-
Bei einer ersten Vorbeifahrt mit einem Kraftfahrzeug 7 wird die Umgebung des Kraftfahrzeugs 7 mit geeigneten Sensoren 9 eines ersten Erfassungssystems erfasst. Als Sensoren für das erste Erfassungssystem eignen sich zum Beispiel Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren, Radarsensoren, LIDAR-Sensoren oder optische Sensoren, beispielsweise Kameras. Als Sensoren für das erste Erfassungssystem besonders bevorzugt sind Ultraschallsensoren.
-
Um die Umgebung neben dem Kraftfahrzeug 7 zu erfassen und auszuwerten, ob eine geeignete Parklücke 1 vorliegt, sind Sensoren seitlich am Kraftfahrzeug 7 angebracht Bei einem ausreichend langen Abstand zwischen zwei Objekten, beispielsweise zwischen zwei Fahrzeugen 3, 5 wird von einer geeigneten Parklücke ausgegangen. Da der Abstand für eine Querparklücke kleiner ist als für eine Längsparklücke ist es zum Beispiel möglich, dass vom Benutzer des Fahrassistenzsystems, im Allgemeinem dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 7, vorgegeben wird, ob eine Querparklücke oder eine Längsparklücke gesucht wird. Wenn eine geeignete Parklücke 1 erfasst worden ist, wird anhand der erfassten Umgebungsdaten eine Umgebungskarte erstellt und eine Trajektorie 11 berechnet, entlang der das Kraftfahrzeug 7 in die Parklücke einparken kann. Die Trajektorie 11 beschreibt zum Beispiel den Weg, den der Mittelpunkt der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 7 zurücklegt. In Abhängigkeit von der Position des Kraftfahrzeugs 7 und der Geomtrie der erfassten Parklücke 1 kann das Fahrmanöver einzügig oder mehrzügig durchgeführt werden. Bei einem mehrzügigen Fahrmanöver wechseln sich üblicherweise Vorwärtsfahrzüge und Rückwärtsfahrzüge ab. Bei dem hier dargestellten Fahrmanöver umfasst die Trajektorie 11 drei Fahrzüge, einen ersten Rückwärtsfahrzug 13, einen Vorwärtsfahrzug 15 und einen zweiten Rückwärtsfahrzug 17.
-
Nach Berechnung der Trajektorie 11 wird das Kraftfahrzeug 7 automatisch entlang der Trajektorie 11 in die Parklücke 1 bewegt. Hierzu werden zum Beispiel mit einem Steuergerät im Kraftfahrzeug 7 das Fahrpedal, die Bremsen, das Getriebe beziehungsweise die Gangwahl und die Lenkung des Kraftfahrzeugs 7 angesteuert.
-
Während des Fahrmanövers wird die Umgebung des Kraftfahrzeugs 7 erfindungsgemäß mit Sensoren 19 eines zweiten Erfassungssystems erfasst. Die Sensoren 19 des zweiten Erfassungssystems können ebenfalls Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren, Radarsensoren, LIDAR-Sensoren oder optische Sensoren sein. Erfindungsgemäß werden für das erste Erfassungssystem und das zweite Erfassungssystem unterschiedliche Sensortypen eingesetzt. Bevorzugt als Sensoren für das zweite Erfassungssystem sind optische Sensoren, besonders bevorzugt Videosensoren, beispielsweise Kameras. Die Videosensoren sind vorzugsweise im Frontbereich, im Heckbereich und seitlich am Kraftfahrzeug 7 angeordnet. Hierbei ist es im Allgemeinen ausreichend, wenn ein Videosensor im Frontbereich, vorzugsweise mittig, ein Videosensor im Heckbereich, ebenfalls vorzugsweise mittig, jeweils ein Videosensor auf jeder Seite des Kraftfahrzeugs 7 angeordnet sind. Die Videosensoren im Frontbereich und im Heckbereich können zum Beispiel im Bereich der Windschutzscheibe, beispielsweise in der Halterung des Innenspiegels und im Bereich der Heckscheibe positioniert sein. Alternativ und bevorzugt werden die Videosensoren im Bereich der Stoßfänger angeordnet.
-
Die von den Sensoren 9 des ersten Erfassungssystems und den Sensoren 19 des zweiten Erfassungssystems erfassten Daten werden an ein portables Steuergerät 21 übertagen, das von einem Bediener, üblicherweise dem Fahrer 23 des Kraftfahrzeugs 7, betätigt wird. Die Daten werden vorzugsweise drahtlos übertragen, so dass eine Überwachung nicht ortsgebunden erfolgen muss. Durch die drahtlose Übertragung ist es zum Beispiel möglich, dass das Fahrmanöver vom Fahrer auch außerhalb des Kraftfahrzeugs 7 überwacht wird. Hierzu weist das portable Steuergerät 21 vorzugsweise eine Anzeigevorrichtung, beispielsweise einen Monitor, auf, auf der die von den Sensoren 9 des ersten Erfassungssystems beziehungsweise von den Sensoren 19 des zweiten Erfassungssystems erfassten Daten in Form einer Umgebungskarte dargestellt werden. Über die Anzeigevorrichtung kann sich der Fahrer über die aktuelle Situation informieren und bei Bedarf das Fahrmanöver beenden.
-
Die Umgebungskarte wird aus den erfassten Daten des ersten Erfassungssystems beziehungsweise des zweiten Erfassungssystems berechnet. Die Darstellung kann dann zum Beispiel in Form von Umrisslinien in Draufsicht erfolgen. Alternativ ist es bei einer Erfassung mit optischen Sensoren auch möglich, zum Beispiel direkt das erfasste Bild der optischen Sensoren anzuzeigen. Bevorzugt ist jedoch auch hier eine Berechnung einer Umgebungskarte und eine Darstellung in Draufsicht. Durch geeignete Bildauswertung bei optischen Sensoren ist es hier zum Beispiel möglich, die einzelnen von den optischen Sensoren erfassten Objekte zu klassifizieren und entsprechend darzustellen. So können zum Beispiel für unterschiedliche Objekte verschiedene Symbole eingesetzt werden oder es erfolgt eine Beschriftung.
-
Um sicherzustellen, dass das gesamte Fahrmanöver überwacht wird, weist das portable Steuergerät 21 einen Schalter auf, der während des gesamten Fahrmanövers betätigt werden muss. Sobald der Schalter losgelassen wird, wird das Fahrmanöver unmittelbar durch sofortiges Abbremsen Des Kraftfahrzeugs 7 zum Stillstand beendet. Durch Loslassen des Schalters kann der Fahrer 23 das Fahrmanöver auch gezielt unterbrechen, zum Beispiel, wenn plötzlich eine Gefahrensituation auftaucht, indem beispielsweise ein sich bewegendes Objekt in den zu befahrenden Bereich gelangt. Das sich bewegende Objekt kann zum Beispiel auch ein Fußgänger oder ein Radfahrer sein, der den vorgesehenen Weg des Kraftfahrzeuges 7 kreuzt.
-
Der Fahrer des Kraftfahrzeugs 7, der das Fahrmanöver überwacht kann während des Fahrmanövers im Kraftfahrzeug 7 sein oder außerhalb des Kraftfahrzeugs 7. Auch ist es möglich, dass der Fahrer das Fahrmanöver unterbricht, während der Unterbrechung aussteigt und das Fahrmanöver anschließend von außerhalb des Kraftfahrzeugs 7 weiter überwacht Dies kann zum Beispiel dann sinnvoll sein, wenn die Parklücke 1 so schmal ist, dass der Fahrer nach dem Einparken das Kraftfahrzeug 7 nicht mehr verlassen kann, da sich die Türen nicht mehr weit genug öffnen lassen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aufgrund der Möglichkeit für den Fahrer das Fahrmanöver auch außerhalb des Kraftfahrzeugs 7 zu überwachen insbesondere für Einparkmanöver. Neben Einparkmanövern können jedoch auch beliebige andere Fahrmanöver automatisch durchgeführt werden, zum Beispiel Rangierfahrten oder Fahrten durch enge Gassen oder Straßen und insbesondere auch das Ausparken aus einer Parklücke, insbesondere aus einer engen Parklücke. Um das Fahrmanöver automatisch durchführen zu können ist es dabei unabhängig vom geplanten Fahrmanöver notwendig, zunächst die Umgebung zu erfassen und anhand der erfassten Umgebung eine Trajektorie zu berechnen, entlang der das Fahrmanöver durchgeführt wird. Wenn nicht der gesamte während des Fahrmanövers zu befahrende Bereich erfasst werden kann, ist auch eine Durchführung des Fahrmanövers in einzelnen Abschnitten möglich. Hierbei wird jeweils für den bereits erfassten Bereich eine Trajektorie berechnet, während der Fahrt entlang der Trajektorie die Umgebung weiter erfasst und eine Verlängerung der Trajektorie bestimmt, bis das Fahrmanöver beendet worden ist. Bevorzugt ist es jedoch, die Umgebung, in der das Fahrmanöver durchgeführt werden soll, vollständig zu erfassen und die Trajektorie bis zum Erreichen des Zielpunktes auf einmal zu berechnen, wie dies für Einparkmanöver in Parklücken möglich ist.
-
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
-
