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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs während eines Einparkvorgangs.
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In Fahrzeugen werden Verfahren, insbesondere Parkassistenzverfahren, eingesetzt, die einen Einparkvorgang des Fahrzeuges durch einen Kraftfahrzeugführer unterstützen. Eine Unterstützung erfolgt hierbei beispielsweise durch ein automatisches Eingreifen in eine Lenkung und/oder einen Antrieb des Fahrzeuges oder durch eine visuelle und/oder akustische Ausgabe von Lenk- und/oder Antriebsempfehlungen.
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Vor einem solchen Einparkvorgang wird in der Regel eine Parklücke mittels einer geeigneten Sensorik vermessen, eine Lage des Fahrzeuges relativ zu der Parklücke bestimmt und eine Soll-Trajektorie des Fahrzeuges bestimmt, entlang welcher das Fahrzeug in die Parklücke einparken kann.
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Um ein Abweichen des Fahrzeuges von der Soll-Trajektorie zu detektieren, ist es notwendig, eine Position des Fahrzeuges insbesondere während des Einparkvorgangs zu bestimmen.
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Es sind Verfahren bekannt, die eine zweidimensionale Position des Fahrzeuges in einer Fahrbahnebene in Abhängigkeit einer Anzahl von Umdrehungen mindestens eines Rades des Fahrzeuges und einer Richtung einer Fahrzeugbewegung bestimmen können. Diese Verfahren werden u.a. als odometrische Verfahren bezeichnet.
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In odometrischen Verfahren kann es jedoch zu Ungenauigkeiten kommen, falls die Fahrbahn Unebenheiten, insbesondere Erhebungen oder Vertiefungen, aufweist. Während eines Einparkvorgangs kann es z. B. zu Ungenauigkeiten in der Positionsbestimmung kommen, falls das Fahrzeug einen Bordstein hinauffährt. Hierbei erfolgt eine Bewegung des Rades nicht in der Fahrbahnebene, sondern zum Teil senkrecht zur Fahrbahnebene, wodurch die zweidimensionale Position, die mittels des odometrischen Verfahrens bestimmt wurde, verfälscht wird.
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Aus der
DE 693 11 635 T2 ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs für ein Navigationssystem bekannt, wobei eine Anzahl von Umdrehungen mindestens eines Rades des Fahrzeugs erfasst wird, wobei in Abhängigkeit der Anzahl von Umdrehungen eine zweidimensionale Position des Fahrzeugs in einer Fahrbahnebene bestimmt wird. Weiter wird gleichzeitig ein Höhenabstand oder eine Änderung des Höhenabstandes des mindestens einen Rades von der Fahrbahnebene bestimmt, wobei die zweidimensionale Position des Fahrzeuges zusätzlich in Abhängigkeit des Höhenabstandes oder der Änderung des Höhenabstandes bestimmt wird.
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Aus der
DE 100 23 586 A1 , der
WO 2006/ 040 233 A1 sowie der
DE 101 54 341 A1 sind weitere Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeugs für Navigationssysteme bekannt.
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Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges während eines Einparkvorganges zu schaffen, welche eine verbesserte, insbesondere genauere, Bestimmung einer Position des Fahrzeuges in einer Fahrbahnebene ermöglicht.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Gegenständen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges, während eines Einparkvorganges. Hierbei wird eine Anzahl von Umdrehungen mindestens eines Rades des Fahrzeuges erfasst. Beispielsweise kann die Anzahl von Umdrehungen mittels eines Umdrehungssensors erfasst werden.
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Weiter wird eine Richtung einer Fahrzeugbewegung bestimmt. Die Richtung der Fahrzeugbewegung kann beispielsweise in Abhängigkeit eines Radlenkwinkels und/oder eines Lenkwinkels bestimmt werden. Ein Radlenkwinkel bezeichnet hierbei einen Winkel eines Rades des Fahrzeuges gegenüber einer Geradeausfahrstellung des Rades. Ein Lenkwinkel bezeichnet hierbei einen Winkel einer Lenkhandhabe, beispielsweise eines Lenkrades, gegenüber einer Geradeausfahrstellung der Lenkhandhabe. Die Geradeausfahrstellung bezeichnet einen Zustand des Fahrzeuges, in dem dieses geradeaus fährt. Weiter kann die Richtung einer Fahrzeugbewegung die Information enthalten, ob das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts fährt. Die Information, ob das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts fährt, kann auch durch Inkrementierung oder Dekrementierung der Anzahl von Umdrehungen des mindestens einen Rades enthalten sein.
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In Abhängigkeit der Anzahl von Umdrehungen und der Richtung der Fahrzeugbewegung wird eine zweidimensionale Position des Fahrzeuges in einer Fahrbahnebene bestimmt. Hierbei wird vorausgesetzt, dass Informationen wie z.B. ein Radumfang zur Berechnung einer zurückgelegten Wegstrecke aus der Anzahl von Umdrehungen vorbekannt sind.
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Streng genommen kann in Abhängigkeit der Anzahl von Umdrehungen und der Richtung der Fahrzeugbewegung nur eine zweidimensionale Positionsänderung des Fahrzeuges in der Fahrbahnebene bestimmt werden. Wird allerdings ein Referenzpunkt, z.B. eine Position des Fahrzeuges zu Beginn eines Einparkvorgangs, als bekannt vorausgesetzt, so kann die zweidimensionale Position als absolute Position bezüglich dieser Referenzposition bestimmt werden.
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Die zweidimensionale Position kann hierbei in einem kartesischen Koordinatensystem bestimmt werden, welches orthogonal zueinander stehende Achsen aufweist. Selbstverständlich sind auch andere Koordinatensysteme als Grundlage der zweidimensionalen Position des Fahrzeuges vorstellbar, die eine Position in der Fahrbahnebene repräsentieren, beispielsweise ein polares Koordinatensystem.
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Erfindungsgemäß wird gleichzeitig zur Erfassung der Anzahl von Umdrehungen und der Richtung der Fahrzeugbewegung ein Höhenabstand oder eine Änderung eines Höhenabstandes des mindestens einen Rades von der Fahrbahnebene bestimmt. Weiter wird die zweidimensionale Position des Fahrzeuges zusätzlich in Abhängigkeit des Höhenabstandes oder der Änderung des Höhenabstandes bestimmt. Der Höhenabstand bezeichnet hierbei eine Höhe des mindestens einen Rades über einer Oberfläche der Fahrbahnebene.
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Wird beispielsweise eine zunehmende Anzahl von Umdrehungen und gleichzeitig eine zunehmende Höhe des mindestens einen Rades von der Fahrbahnebene erfasst, so kann davon ausgegangen werden, dass zumindest ein Teil einer Umdrehung oder der Umdrehungen zu einer Fahrzeugbewegung senkrecht zu der Oberfläche der Fahrbahnebene beiträgt. Beispielsweise kann in einem solchen Fall davon ausgegangen werden, dass das Fahrzeug einen Bordstein hochfährt.
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Der Anteil der Anzahl von Umdrehungen, der nicht zu einer Fahrzeugbewegung in der Fahrbahnebene beiträgt, lässt sich z.B. in Abhängigkeit einer Drehgeschwindigkeit des mindestens einen Rades und einer Änderungsrate des Höhenabstandes bestimmen. Ändert sich der Höhenabstand schnell, ist also die Änderungsrate hoch, bei z.B. einer niedrigen Drehgeschwindigkeit, so kann davon ausgegangen werden, dass ein großer Teil der Anzahl von Umdrehungen des mindestens einen Rades nicht zu einer Fahrzeugbewegung in der Fahrbahnebene beiträgt. Ein Verhältnis von Änderungsrate zum Anteil der Anzahl von Umdrehungen, der nicht zu einer Fahrzeugbewegung in der Fahrbahnebene beiträgt, kann hierbei in Abhängigkeit verschiedener Drehgeschwindigkeiten gewählt werden. Liegt z.B. eine hohe Drehgeschwindigkeit vor, so kann trotz einer hohen Änderungsrate gleichzeitig eine Fahrzeugbewegung in der Fahrbahnebene erfolgen.
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In Abhängigkeit des erfassten Höhenabstandes oder der Änderung des erfassten Höhenabstandes kann somit die erfasste Anzahl von Umdrehungen um den Teil der Anzahl von Umdrehungen reduziert werden, der nicht zu einer Fahrzeugbewegung in der Fahrbahnebene beiträgt.
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Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise eine genauere Bestimmung der zweidimensionalen Position des Fahrzeuges in der Fahrbahnebene erreichen.
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Weiter wird eine Fahrzeugneigung bestimmt, wobei der Höhenabstand oder die Änderung des Höhenabstandes in Abhängigkeit der Fahrzeugneigung bestimmt wird. Hierbei kann ein Höhenabstand oder eine Änderung des Höhenabstandes indirekt über eine Fahrzeugneigung bzw. eine Änderung der Fahrzeugneigung bestimmt werden. Ändert sich die Fahrzeugneigung, beispielsweise durch Hochfahren eines von mehreren Rädern des Fahrzeugs auf einen Bordstein, so kann davon ausgegangen werden, dass ein Höhenabstand dieses Rades von der Oberfläche der Fahrabahnebene sich geändert hat. Bei vorbekannten geometrischen Abmaßen des Fahrzeuges kann aus der Fahrzeugneigung auch ein Betrag des Höhenabstandes oder der Änderung des Höhenabstandes bestimmt werden.
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Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Bestimmung eines Höhenabstandes oder einer Änderung des Höhenabstandes.
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Weiter wird zeitlich vor einem Einparkvorgang die Fahrzeugneigung als Referenzneigung bestimmt. Weiter wird die zweidimensionale Position des Fahrzeuges während des Einparkvorgangs in der Fahrbahnebene in Abhängigkeit einer Änderung der Fahrzeugneigung relativ zu der Referenzneigung bestimmt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass zu einem Zeitpunkt, der zeitlich vor einem Einparkvorgang liegt, die Fahrzeugneigung einer Neigung der Fahrbahn entspricht und somit eine Referenzneigung darstellt. Eine Änderung der Fahrzeugneigung lässt somit auf eine Bewegung des mindestens einen Rades senkrecht zu der Oberfläche der Fahrbahn schließen.
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Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein einfach zu implementierendes Verfahren zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs während eines Einparkvorgangs geschaffen. Vor einem Einparkvorgang kann beispielsweise ein Zeitpunkt liegen, an welchem ein Einparkassistenzverfahren beispielsweise durch einen Kraftfahrzeugführer aktiviert wird.
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In einer Ausführungsform wird eine Quer- und Längsbeschleunigung des Fahrzeuges erfasst, wobei die Fahrzeugneigung in Abhängigkeit der Quer- und Längsbeschleunigung des Fahrzeugs bestimmt wird. Hierbei können Beschleunigungssensoren die Quer- und Längsbeschleunigung erfassen und insbesondere in Abhängigkeit eines Anteils der Erdbeschleunigung an der Quer- und Längsbeschleunigung die Fahrzeugneigung bestimmt werden. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise in der Regel vorhandene Sensorik im Fahrzeug genutzt werden, um eine Fahrzeugneigung zu bestimmen.
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Auch kann eine Fahrzeugneigung mittels geeigneter Neigungssensoren erfasst werden, beispielsweise mittels so genannter Trägheitssensoren.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Anfahrwinkel des Fahrzeugs relativ zu einem Bordstein erfasst, wobei der Höhenabstand oder die Änderung des Höhenabstands (zusätzlich) in Abhängigkeit des Anfahrwinkels bestimmt wird. In Abhängigkeit des Anfahrwinkels kann hierbei eine genauere Bestimmung des Teils der Anzahl von Umdrehungen des mindestens einen Rades, der nicht zu einer Fahrzeugbewegung in der Fahrbahnebene beiträgt, erfolgen. Zusätzlich kann eine Höhe des Bordsteines erfasst werden, wobei in Abhängigkeit der Höhe des Bordsteines und des Anfahrwinkels ebenfalls eine verbesserte und genauere Bestimmung des Teils der Anzahl von Umdrehungen, der nicht zu einer Fahrzeugbewegung in der Fahrbahnebene beiträgt, erfolgen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform wird eine Anzahl von Umdrehungen mehrerer oder aller Räder des Fahrzeugs erfasst, wobei eine Richtung einer Fahrzeugbewegung bestimmt wird, wobei in Abhängigkeit der Anzahl von Umdrehungen mehrerer oder aller Räder und der Richtung der Fahrzeugbewegung eine zweidimensionale Position des Fahrzeugs in einer Fahrbahnebene bestimmt wird. Gleichzeitig wird ein Höhenabstand mehrerer oder aller Räder von der Fahrbahnebene bestimmt, wobei die zweidimensionale Position des Fahrzeugs zusätzlich in Abhängigkeit des Höhenabstands bestimmt wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine noch genauere Bestimmung der Position des Fahrzeuges in der Fahrbahnebene, da die Informationen mehrerer oder sogar aller Räder des Fahrzeuges ausgewertet werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position des Fahrzeuges genutzt werden. Hierbei kann in Abhängigkeit der Anzahl von Umdrehungen des mindestens einen Rades, der Richtung der Fahrzeugbewegung und in Abhängigkeit des Höhenabstandes oder der Änderung des Höhenabstandes des mindestens einen Rades eine dreidimensionale Position des Fahrzeuges bestimmt werden. Eine Position des Fahrzeuges kann hierbei eine Position des mindestens einen Rades, beispielsweise des Radmittelpunktes, oder eine Position des Fahrzeugschwerpunktes bezeichnen. Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise ebenfalls eine gewünschte Schrägstellung des Fahrzeuges beim Einparken, beispielsweise beim einseitigen Parken eines vierrädrigen Fahrzeuges auf einem Bordstein oder einem Bürgersteig, einregeln.
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Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges, insbesondere während eines Einparkvorganges. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Anzahl von Umdrehungen mindestens eines Rades des Fahrzeugs, mindestens eine Einrichtung zur Bestimmung einer Richtung einer Fahrzeugbewegung und mindestens eine Auswerteeinrichtung. Weiter kann die Vorrichtung mindestens eine Einrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugneigung umfassen. Weiter umfasst die Vorrichtung eine oder mehrere Einrichtungen zur Erfassung einer Quer- und Längsbeschleunigung des Fahrzeugs. Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise eines der vorhergehend beschriebenen Verfahren durchführen.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
- 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 2 eine schematische Übersicht über einen geplanten Einparkvorgang,
- 3 eine schematische Übersicht über eine Ermittlung einer Längsneigung,
- 4 eine schematische Übersicht über eine Ermittlung einer Querneigung,
- 5 eine schematische Übersicht über eine Durchführung eines Einparkvorgangs und
- 6 eine schematische Übersicht über einen Fahrzeugzustand mit Querneigung.
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Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Eigenschaften.
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In 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Positionsbestimmung eines Fahrzeuges 2 (siehe z.B. 2) dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Einrichtung 3 zur Erfassung einer Anzahl von Umdrehungen eines Vorderrades 4 (siehe 2) des Fahrzeuges 2. Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine Einrichtung 5 zur Bestimmung einer Richtung einer Fahrzeugbewegung und eine Auswerteeinrichtung 6. Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine Einrichtung 7 zur Erfassung einer Längsneigung und einer Querneigung Δα des Fahrzeuges 2 (siehe 6). Mittels der Einrichtung 3 zur Erfassung einer Anzahl von Umdrehungen ist eine Anzahl von Umdrehungen des Vorderrades 4 des Fahrzeuges 2 erfassbar. Mittels der Einrichtung 5 zur Bestimmung einer Richtung der Fahrzeugbewegung ist die Richtung der Fahrzeugbewegung bestimmbar. Mittels der Einrichtung 7 zur Erfassung einer Längsneigung und einer Querneigung Δα ist eine Längsneigung des Fahrzeuges 2 bezüglich einer Referenzlängsneigung β0 (siehe 3) als auch eine Querneigung Δα bezüglich einer Referenzquerneigung α0 (siehe 4) erfassbar.
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Mittels der Auswerteeinrichtung 6 ist in Abhängigkeit der Anzahl von Umdrehungen und der Richtung der Fahrzeugbewegung sowie der Längs- und Querneigung Δα eine zweidimensionale Position (x, y) des Fahrzeugs 2 bestimmbar.
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In 2 ist eine schematische Übersicht über einen geplanten Einparkvorgang dargestellt. Hierbei soll ein Fahrzeug 2 zwischen zwei weiteren Fahrzeugen 8 eingeparkt werden. Eine nicht dargestellte Einrichtung zur Berechnung einer Soll-Trajektorie 9 bestimmt eine Soll-Trajektorie 9 in Abhängigkeit einer Größe einer Parklücke sowie einer Position des Fahrzeuges 2 relativ zu der Parklücke. Hierzu kann beispielsweise mittels mindestens eines Ultraschallsensors eine Position eines Bürgersteigs 12 relativ zum dem Fahrzeug 2 bestimmt werden, wobei Echos von Ultraschallsignalen ausgewertet werden. Mittels erster Echos kann hierbei beispielsweise ein Rand des Bürgersteigs 12 und mittels zweiter, später empfangener Echos können Objekte auf dem Bürgersteig 12 bestimmt werden. Das Fahrzeug 2 fährt hierbei auf einer Oberfläche einer Fahrbahn 10, wobei ein Koordinatensystem 11 mit den kartesischen Koordinaten x, y der Fahrbahnebene 10 dargestellt ist. Weiter dargestellt ist der Bürgersteig 12, der sich über die Fahrbahnebene 10 erhebt und eine z.B. in 4 dargestellte Höhe H aufweist.
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In 3 ist eine schematische Übersicht zur Bestimmung einer Referenzlängsneigung β0 des Fahrzeuges 2 vor dem Einparkvorgang dargestellt. Die Referenzlängsneigung β0 ist hierbei parallel zu einer Oberfläche der Fahrbahnebene 10. Weiter dargestellt ist ein kartesisches Koordinatensystem mit der in 2 dargestellten x-Richtung und einer z-Richtung, die senkrecht zur Fahrbahnebene 10 orientiert ist.
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In 4 ist eine schematische Übersicht über eine Bestimmung einer Referenzquerneigung α0 dargestellt. Auch die Referenzquerneigung α0 ist parallel zur Neigung einer Fahrbahnebene 10. In 4 ist dargestellt, dass ein Bordstein 12 die Höhe H aufweist. Weiter dargestellt ist ein Koordinatensystem 11 mit einer y-Richtung und einer z-Richtung.
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In 5 ist schematisch ein Verlauf eines Einparkvorgangs eines Fahrzeuges 2 dargestellt. Hierbei ist dargestellt, dass sich das Fahrzeug 2 entlang der in 2 dargestellten Soll-Trajektorie 9 bewegt. Während des Einparkvorgangs wird eine Position (x, y) des Fahrzeuges 2 in Bezug auf das Koordinatensystem 11, insbesondere in Bezug auf dessen x-Richtung und y-Richtung, mittels der Auswerteeinrichtung 6 wie in 1 erläutert bestimmt. Hierdurch ist eine Positionsregelung des Fahrzeuges 2 bezüglich der Soll-Trajektorie 9 möglich.
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In 6 ist beispielhaft eine vorliegende Querneigung eines Fahrzeuges 2 dargestellt. Hierbei ist dargestellt, dass das Fahrzeug 2 mittels eines linken Vorderrades 4 (siehe z.B. 2) und eines linken Hinterrades auf einen Bordstein 12 auffährt, wobei in diesem Zustand eine aktuelle Querneigung α1 des Fahrzeuges 2 vorliegt. Eine Querneigung Δα kann somit als Differenz zwischen einer Referenzquerneigung α0 und der aktuell vorliegenden Querneigung α1 bestimmt werden. Aus der Querneigung Δα lässt sich eine Änderung einer Höhe des Vorderrades 4 oder der Fahrbahnebene 10, die hier der Höhe H des Bordsteines 12 entspricht, ermitteln und somit auch ein Teil der Anzahl von Umdrehungen, die zu einer Bewegung des Fahrzeuges 2 in einer z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems 11 senkrecht zu einer Fahrzeugebene 10 und nicht zu einer Bewegung des Fahrzeuges 2 in x- und/oder y-Richtung des kartesischen Koordinatensystems 11 in der Fahrzeugebene 10 beigetragen haben.
