DE102011103743A1 - Method for detecting vehicle environment e.g. underground parking space, involves determining three-dimensional (3D) environment map using collected environmental data, and determining contour of parking space based on 3D environment map - Google Patents

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Abstract

The three-dimensional (3D) environmental data of the vehicle (F) is detected and objects (O1, O2) in the vehicle environment are identified. The 3D environmental data of vehicle are recorded and a 3D environment map is determined using the collected environmental data. A contour of parking space is determined based on 3D environment map. An independent claim is included for device for detecting vehicle environment.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.The invention relates to a method for detecting the surroundings of a vehicle according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for detecting the surroundings of a vehicle according to the preamble of patent claim 5.

Aus der DE 10 2010 011 629 A1 ist ein Verfahren zur Umgebungsrepräsentation eines Fahrzeugs bekannt, bei dem Umgebungsdaten erfasst und in hierarchischen Datenstrukturen abgelegt werden und in der Umgebung Objekte erkannt werden. Dabei wird eine Relevanz der Objekte bezüglich einer Anwendung ermittelt und ein Detaillierungsgrad der hierarchischen Datenstrukturen in Bereichen erhöht, in denen Objekte mit hoher anwendungsspezifischer Relevanz erfasst werden.From the DE 10 2010 011 629 A1 a method for the environmental representation of a vehicle is known in which environmental data is captured and stored in hierarchical data structures and objects are detected in the environment. In this case, a relevance of the objects with respect to an application is determined and a level of detail of the hierarchical data structures is increased in areas in which objects with high application-specific relevance are detected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved method and an improved over the prior art device for detecting the environment of a vehicle.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the method, the object is achieved by the features specified in claim 1 and with respect to the features specified in claim 5.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei dem Verfahren zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs, insbesondere zur Detektion einer Parklücke, werden Umgebungsdaten des Fahrzeugs erfasst und Objekte in der Umgebung identifiziert.In the method for detecting the surroundings of a vehicle, in particular for detecting a parking space, environmental data of the vehicle are detected and objects in the environment are identified.

Erfindungsgemäß werden die Umgebungsdaten dreidimensional erfasst und anhand dieser erfassten Umgebungsdaten eine dreidimensionale Umgebungskarte ermittelt, wobei anhand der dreidimensionalen Umgebungskarte eine Kontur der Parklücke ermittelt wird.According to the invention, the environmental data are recorded three-dimensionally and a three-dimensional environment map is determined on the basis of this acquired environmental data, wherein a contour of the parking space is determined on the basis of the three-dimensional environment map.

Hierbei stellt die Kontur der Parklücke eine Grenze zwischen einer befahrbaren Parkfläche und einer durch Objekte, z. B. Fahrzeuge, belegten Fläche dar. Die Ermittlung dieser Kontur ermöglicht eine Unterstützung eines Fahrzeugfahrers beim Einparken und/oder um für eine automatische Parkfunktion die abzufahrende Trajektorie zu ermitteln. Mittels des Verfahrens sind dabei auch eingeschränkte Parklücken detektierbar, wie beispielsweise Tiefgaragenstellplätze, welche durch ein Lüftungsrohr insbesondere in der Höhe eingeschränkt werden. Hier kann dem Fahrzeugfahrer beispielsweise ein Hinweis gegeben werden, dass das Fahrzeug nur vorwärts einparkbar ist oder es wird eine automatische Parkfunktion aktiviert, welche anhand der ermittelten Kontur der eingeschränkten Parklücke das Fahrzeug automatisch vorwärts in die Parklücke bewegt und ein Rückwärtsparken ausschließt.Here, the contour of the parking space is a boundary between a passable parking area and a by objects such. As determined vehicles, occupied area. The determination of this contour allows support of a vehicle driver when parking and / or to determine the trajectory to be traversed for an automatic parking function. Limited parking spaces can also be detected by means of the method, such as underground parking spaces, which are restricted by a ventilation pipe, in particular in height. Here, the vehicle driver can be given an indication, for example, that the vehicle can only be parked in the forward direction or an automatic parking function is activated, which automatically moves the vehicle forward into the parking space based on the ascertained contour of the restricted parking space and excludes reverse parking.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch ein Verkehrsszenario, bei welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs, insbesondere zur Detektion einer Parklücke, durchgeführt wird, 1 1 is a schematic of a traffic scenario in which a method according to the invention for detecting the surroundings of a vehicle, in particular for detecting a parking space, is carried out;

2 schematisch eine perspektivische Ansicht einer ermittelten Kontur einer Parklücke, 2 schematically a perspective view of a determined contour of a parking space,

3 schematisch einen Ausschnitt des Verkehrsszenarios gemäß 1 mit einem Bereich, in welchem ein Detaillierungsgrad verändert wird, 3 schematically a section of the traffic scenario according to 1 with an area in which a level of detail is changed,

4 schematisch ein Belegungsgitter mit zwei verschiedenen Detaillierungsgraden und 4 schematically an occupancy grid with two different degrees of detail and

5 schematisch ein in einer eingeschränkten Parklücke parkendes Fahrzeug. 5 schematically a parked in a limited parking space vehicle.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt schematisch ein Verkehrsszenario, bei welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs, insbesondere zur Detektion einer Parklücke P, durchgeführt wird. 1 schematically shows a traffic scenario in which a method according to the invention for detecting the surroundings of a vehicle, in particular for the detection of a parking space P, is performed.

Das vorliegende Verkehrsszenario zeigt dabei ein fahrendes Fahrzeug F, welches sich zumindest mit einem Fahrzeugfrontbereich in Fahrzeuglängsrichtung parallel zu der Parklücke P befindet. Alternativ dazu wäre auch ein Szenario mit einer Parklücke quer zum fahrenden Fahrzeug möglich.The present traffic scenario shows a moving vehicle F, which is located at least with a vehicle front area in the vehicle longitudinal direction parallel to the parking space P. Alternatively, a scenario with a parking space across the moving vehicle would be possible.

Die Parklücke P wird dabei durch zwei voneinander beabstandete Objekte O1, O2, welche insbesondere ein vorderes und ein hinteres an einem Fahrbahnrand parkendes Fahrzeug darstellen, definiert.The parking space P is defined by two spaced-apart objects O1, O2, which represent in particular a front and a rear parking on a roadside vehicle.

Zur Detektion dieser Parklücke P werden zuerst Umgebungsdaten des Fahrzeugs F mittels zumindest einer in und/oder an dem Fahrzeug F angeordneten Umgebungserfassungseinheit dreidimensional erfasst, so dass die Umgebung des Fahrzeugs F entlang einer Fahrzeuglängsachse x, einer Fahrzeugquerachse y und einer Fahrzeughochachse z, insbesondere auf einer Fahrzeugseite, welche der Parklücke P zugewandt ist, erfasst wird. Die Umgebung wird dabei innerhalb eines bestimmten, in 2 zweidimensional dargestellten Erfassungsbereichs EB dreidimensional erfasst.To detect this parking space P first environment data of the vehicle F are detected by means of at least one arranged in and / or on the vehicle F environment detection unit three-dimensional, so that the environment of the vehicle F along a vehicle longitudinal axis x, a vehicle transverse axis y and a vehicle vertical axis z, in particular on a Vehicle side, which faces the parking space P is detected. The Environment is thereby within a certain, in 2 captured two-dimensional detection area EB three-dimensional.

Bei der Umgebungserfassungseinheit kann es sich beispielsweise um eine Stereokamera, einen 3D-Laserscanner und/oder um einen oder mehrere Radar- oder Ultraschallsensor(en) handeln.The environment detection unit may be, for example, a stereo camera, a 3D laser scanner and / or one or more radar or ultrasound sensor (s).

Mittels der so erfassten Umgebungsdaten wird insbesondere ein Fahrerassistenzsystem, zur Unterstützung eines Parkvorgangs des Fahrzeugs F, z. B. eine Parkhilfeeinrichtung, betrieben. Dazu ist die Umgebungserfassungseinheit mit einer Verarbeitungseinheit gekoppelt, welche in dem Fahrerassistenzsystem integriert oder mit diesem gekoppelt ist.By means of the environmental data thus acquired, in particular a driver assistance system, for supporting a parking operation of the vehicle F, z. B. a parking assistance device operated. For this purpose, the environment detection unit is coupled to a processing unit which is integrated in the driver assistance system or coupled thereto.

Die Verarbeitungseinheit erstellt aus den erfassten Umgebungsdaten eine dreidimensionale Umgebungskarte, indem sie die Umgebungsdaten in einem sogenannten dreidimensionalen Belegungsgitter G, auch als 3D Occupancy Grid bekannt, hierarchisch ablegt. Das Belegungsgitter G ist beispielsweise als dreidimensionaler Octree oder kd-tree ausgebildet.The processing unit creates a three-dimensional environment map from the acquired environment data by hierarchically storing the environment data in a so-called three-dimensional occupancy grid G, also known as a 3D occupancy grid. The occupancy grid G is designed, for example, as a three-dimensional octree or kd-tree.

Das hierarchische Belegungsgitter G weist eine vorbestimmbare Anzahl von dreidimensionalen Zellen Z auf, in denen die erfassten Umgebungsdaten abgelegt und gespeichert werden, Jede Zelle Z des Belegungsgitters G enthält beispielsweise eine Belegungswahrscheinlichkeit, die aufgrund der Umgebungsdaten an dieser Stelle berechnet wurde. Eine Akkumulierung der Umgebungsdaten in dem Belegungsgitter G ermöglicht dabei eine Identifizierung von Objekten O1, O2 sowie weitere Anwendungen, wie z. B. die Bestimmung einer Fahrspur, eine Detektion bewegter Objekte und/oder eine Eigenlokalisierung des Fahrzeugs F. Die Akkumulierung erfolgt dabei beispielsweise nach einem aus der WO 20041029877 A2 bekannten Verfahren Zur Beobachtung und Vermessung der seitlichen Umgebung eines Fahrzeugs.The hierarchical occupancy grid G has a predeterminable number of three-dimensional cells Z in which the acquired environmental data are stored and stored. Each cell Z of the occupancy grid G contains, for example, an occupancy probability which was calculated on the basis of the environmental data at this location. An accumulation of the environmental data in the allocation grid G allows identification of objects O1, O2 and other applications such. As the determination of a lane, a detection of moving objects and / or a self-localization of the vehicle F. The accumulation takes place, for example, according to one of the WO 20041029877 A2 known methods For observation and measurement of the lateral environment of a vehicle.

Die Zellen Z, in denen sich identifizierte Objekte O1, O2 oder ein Teil der identifizierten Objekte O1, O2 befindet, werden als belegte Zellen Z bezeichnet.The cells Z in which there are identified objects O1, O2 or a part of the identified objects O1, O2 are designated as occupied cells Z.

Das hierarchische Belegungsgitter G hat dabei den Vorteil, dass nicht alle Zellen Z die gleiche Größe besitzen müssen. Dies erlaubt es, das Belegungsgitter G speicherplatzeffizient abzulegen.The hierarchical allocation grid G has the advantage that not all cells Z must have the same size. This makes it possible to store the allocation grid G memory space efficient.

Die Auflösung der Umgebungskarte kann zunächst noch gering, mit beispielsweise 40 cm × 40 cm × 40 cm Zellgröße, gehalten werden.The resolution of the environment map can initially be kept low, for example, 40 cm × 40 cm × 40 cm cell size.

Um nun mittels der Umgebungskarte die Parklücke P zu detektieren und eine Kontur der Parklücke P zu ermitteln, wird die Umgebungskarte in bestimmten Zeitabständen, vorzugsweise kontinuierlich, aktualisiert. Die Verarbeitungseinheit generiert dazu Segmente S, welche in diskreten Schritten ein sogenanntes Suchfenster innerhalb der Umgebungskarte darstellen. Die Größe der Segmente kann beispielsweise entsprechend der aktuellen Zellgröße gewählt werden. Diese Segmente S werden anschließend von der Fahrzeuglängsachse x aus entlang der Fahrzeugquerachse y solange in Richtung der zu detektierenden Parklücke P verschoben, bis die Segmente auf belegte Zellen Z treffen. Die Verschiebung der Segmente S erfolgt dabei in mehreren Schritten und auf verschiedenen Ebenen der Fahrzeughochachse z, z. B. von 0 cm bis 20 cm Höhe, 21 cm bis 40 cm Höhe und 41 cm bis 60 cm Höhe.In order to detect the parking space P by means of the surroundings map and to determine a contour of the parking space P, the area map is updated at certain time intervals, preferably continuously. For this purpose, the processing unit generates segments S, which in discrete steps represent a so-called search window within the environment map. The size of the segments can be selected, for example, according to the current cell size. These segments S are subsequently displaced from the vehicle longitudinal axis x along the vehicle transverse axis y in the direction of the parking space P to be detected until the segments strike occupied cells Z. The displacement of the segments S takes place in several steps and at different levels of the vehicle vertical axis z, z. B. from 0 cm to 20 cm in height, 21 cm to 40 cm in height and 41 cm to 60 cm in height.

Damit ist eine Parklücke P, welche anhand von nicht belegten Zellen Z innerhalb der Umgebungskarte bestimmt wird, detektierbar und deren Kontur bestimmbar.This is a parking space P, which is determined based on unoccupied cells Z within the map, detectable and their contour can be determined.

2 zeigt perspektivisch eine mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens ermittelte Kontur der in 1 dargestellten Parklücke P. 2 shows in perspective a determined by means of the method described above contour in 1 represented parking space P.

Anhand dieser Kontur wird die Parklücke P bereits grob umrissen.Based on this contour, the parking space P is already roughly outlined.

Aufgrund der dynamischen Datenstruktur der Umgebungskarte kann nun ein Detaillierungsgrad in den Zellen Z erhöht werden, in denen Objekte O1, O2 mit anwendungsspezifischer Relevanz erfasst werden.Due to the dynamic data structure of the environment map, a degree of detail can now be increased in the cells Z, in which objects O1, O2 with application-specific relevance are detected.

3 zeigt dazu einen Bereich B, welcher in diesem Fall die Objekte O1, O2 und eine Fahrbahnbegrenzung, z. B. einen Bürgersteig, beinhaltet, indem anhand der zuvor ermittelten Kontur der Parklücke P die Auflösung der Umgebungskarte auf beispielsweise 5 cm × 5 cm × 5 cm Zellgröße erhöht werden soll. Die selektive Erhöhung des Detaillierungsgrads innerhalb der Umgebungskarte kann dabei mittels eines aus der eingangs genannten DE 10 2010 011 629 A1 bekannten Verfahrens erfolgen. 3 for this purpose shows a region B, which in this case the objects O1, O2 and a road boundary, z. As a sidewalk, includes by using the previously determined contour of the parking space P, the resolution of the map to be increased to, for example, 5 cm × 5 cm × 5 cm cell size. The selective increase of the level of detail within the map of the environment can be achieved by means of one of the aforementioned DE 10 2010 011 629 A1 done known method.

4 zeigt das Belegungsgitter G mit unterschiedlichen Detaillierungsgraden in dem Bereich B, wie es in 3 beschrieben ist. Die Zellen Z in diesem Bereich B sind dabei kleiner dimensioniert als die Zellen Z in einem Bereich, in welchem der Detaillierungsgrad gleich geblieben ist. 4 shows the occupancy grid G with different degrees of detail in the area B as shown in FIG 3 is described. The cells Z in this area B are dimensioned smaller than the cells Z in an area in which the level of detail has remained the same.

Darauffolgende Erfassungen der Umgebung werden demnach in ein bereichsweise verfeinertes Belegungsgitter G abgelegt und gespeichert, wodurch die erfasste Umgebung an für den Einparkvorgang relevanten Stellen und damit die Kontur der Parklücke P genauer darstellbar ist. Damit kann eine Freifläche der Parklücke P besser ausgenutzt werden.Subsequent detections of the environment are therefore stored and stored in a partially refined occupancy grid G, whereby the detected environment at relevant points for the parking process and thus the contour of the parking space P is more accurately represented. This can be a Free space of the parking space P be better utilized.

Die Kontur der Parklücke P ermöglicht dabei auch die Identifizierung einer eingeschränkten Parklücke P, wie sie beispielhaft in 5 dargestellt ist.The contour of the parking space P also allows the identification of a limited parking space P, as exemplified in 5 is shown.

Die Parklücke P ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise in einer Tiefgarage angeordnet und durch ein Lüftungsrohr in Richtung der Fahrzeughochachse nur eingeschränkt befahrbar.The parking space P is arranged in the present embodiment, for example, in an underground car park and only partially accessible by a ventilation pipe in the direction of the vehicle's vertical axis.

Hier kann dem Fahrzeugfahrer beispielsweise ein Hinweis gegeben werden, dass das Fahrzeug nur vorwärts einparkbar ist oder es wird eine automatische Parkfunktion eines Fahrerassistenzsystems aktiviert, welche anhand der ermittelten Kontur der eingeschränkten Parklücke P das Fahrzeug F automatisch vorwärts in die Parklücke P bewegt und ein Rückwärtsparken ausschließt.Here, the vehicle driver can be given an indication, for example, that the vehicle can only be parked forward or an automatic parking function of a driver assistance system is activated, which automatically moves the vehicle F forwards into the parking space P on the basis of the determined contour of the restricted parking space P and excludes reverse parking ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

  • BB
    BereichArea
    EBEB
    Erfassungsbereichdetection range
    FF
    Fahrzeugvehicle
    GG
    Belegungsgitteroccupancy grid
    O1, O2O1, O2
    Objekteobjects
    PP
    Parklückeparking lot
    SS
    Segmentesegments
    ZZ
    Zellencell
    xx
    Fahrzeuglängsachsevehicle longitudinal axis
    yy
    FahrzeugquerachseVehicle transverse axis
    zz
    FahrzeughochachseVehicle axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • WO 20041029877 A2 [0024] WO 20041029877 A2 [0024]

Claims (7)

Verfahren zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs (F), insbesondere zur Detektion zumindest einer Parklücke (P), bei dem Umgebungsdaten des Fahrzeugs (F) erfasst und Objekte (O1, O2) in der Umgebung identifiziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsdaten dreidimensional erfasst werden und anhand dieser erfassten Umgebungsdaten eine dreidimensionale Umgebungskarte ermittelt wird, wobei anhand der dreidimensionalen Umgebungskarte eine Kontur der Parklücke (P) ermittelt wird.A method for detecting the surroundings of a vehicle (F), in particular for detecting at least one parking space (P), in which environmental data of the vehicle (F) detected and objects (O1, O2) are identified in the environment, characterized in that the environment data are detected in three dimensions and a three-dimensional environment map is determined on the basis of this acquired environmental data, wherein a contour of the parking space (P) is determined on the basis of the three-dimensional environment map. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der dreidimensionalen Umgebungskarte die erfassten Umgebungsdaten in ein Belegungsgitter (G) mit einer vorbestimmbaren Anzahl von Zellen (Z) abgelegt werden.A method according to claim 1, characterized in that for determining the three-dimensional environment map, the detected environment data in an occupancy grid (G) with a pre-definable number of cells (Z) are stored. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Relevanz der identifizierten Objekte (O1, O2) ermittelt und ein Detaillierungsgrad in den Zellen (Z) erhöht wird, in denen Objekte (O1, O2) mit hoher Relevanz ermittelt werden.A method according to claim 2, characterized in that a relevance of the identified objects (O1, O2) is determined and a level of detail in the cells (Z) is increased, in which objects (O1, O2) are determined with high relevance. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Relevanz Eigenschaften und Entfernung der Objekte (O1, O2) berücksichtigt werden.A method according to claim 3, characterized in that in determining the relevance properties and distance of the objects (O1, O2) are taken into account. Vorrichtung zur Umgebungserfassung eines Fahrzeugs (F), insbesondere zur Detektion zumindest einer Parklücke (P), mit zumindest einer Umgebungserfassungseinheit zur Erfassung von Umgebungsdaten des Fahrzeugs (F) und mit zumindest einer Verarbeitungseinheit, mittels welcher Objekte (O1, O2) in der Umgebung identifiziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungserfassungseinheit die Umgebungsdaten dreidimensional erfasst und die Verarbeitungseinheit anhand dieser erfassten Umgebungsdaten eine dreidimensionale Umgebungskarte ermittelt, wobei anhand der dreidimensionalen Umgebungskarte eine Kontur der Parklücke (P) ermittelbar ist.Device for detecting the surroundings of a vehicle (F), in particular for detecting at least one parking space (P), with at least one environmental detection unit for detecting environmental data of the vehicle (F) and with at least one processing unit by means of which objects (O1, O2) in the environment are identified are, characterized in that the environment detection unit detects the environment data three-dimensional and the processing unit based on this detected environment data determines a three-dimensional map, wherein based on the three-dimensional map of a contour of the parking space (P) can be determined. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungserfassungseinheit mit der Verarbeitungseinheit gekoppelt ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that the environment detection unit is coupled to the processing unit. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit mit einer Parkhilfeeinrichtung gekoppelt ist.Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the processing unit is coupled to a parking aid device.
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