DE102012104766A1

DE102012104766A1 - Spurermittlung mittels Spurmarkierungsidentifikation für Spurzentrierung/-haltung

Info

Publication number: DE102012104766A1
Application number: DE102012104766A
Authority: DE
Inventors: Wende Zhang; Bakhtiar Brian Litkouhi; Jin-woo Lee
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2032-06-02
Also published as: US9751529B2; US20120316730A1; DE102012104766B4; CN102815299B; CN102815299A

Abstract

Ein Verfahren zum Anpassen einer Fahrzeugposition in einer Spur einer Fahrbahn. Eine an dem Fahrzeug befestigte Kamera generiert ein momentanes Bild der Spur und das Verfahren identifiziert eine momentane Spurmittellinie in dem momentanen Bild. Ein Referenzbild wird generiert und das Verfahren identifiziert eine Referenz-Spurmittellinie in dem Referenzbild. Das Verfahren berechnet anschließend einen Fehler zwischen der momentanen Spurmittellinie und der Referenz-Spurmittellinie und stellt Lenkbefehle bereit, um die Position des Fahrzeugs derart anzupassen, dass der Fehler reduziert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Feld der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System und ein Verfahren zum Ermitteln der Position eines Fahrzeugs in einer Spur einer Fahrbahn und zum Zentrieren des Fahrzeugs in der Spur und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Ermitteln der Position eines Fahrzeugs in einer Spur einer Fahrbahn und zum Zentrieren des Fahrzeugs in der Spur durch Identifizieren von Spurmarkierungen aus einer Videosequenz der Spur und Bereitstellen einer Lenkkontrolle zur Spurzentrierung.
2. Diskussion des Standes der Technik
Der Betrieb von modernen Fahrzeugen wird autonomer, d. h., die Fahrzeuge sind in der Lage, eine Fahrkontrolle mit weniger Intervention des Fahrers bereitzustellen. Geschwindigkeitsregelsysteme (Cruise control systems) existieren in Fahrzeugen seit einer Mehrzahl von Jahren, wobei der Fahrzeugführer eine bestimmte Geschwindigkeit des Fahrzeugs einstellen kann und das Fahrzeug diese Geschwindigkeit aufrecht erhält, ohne dass der Fahrer das Fahrpedal betätigt. Abstandsregelsysteme (adaptive cruise control systems) wurden kürzlich im Stand der Technik entwickelt, wobei das System nicht nur die eingestellte Geschwindigkeit aufrechterhält, sondern das Fahrzeug auch automatisch verlangsamt für den Fall, dass ein langsamer fahrendes Fahrzeug vor dem betreffenden Fahrzeug unter Verwendung verschiedener Sensoren, wie beispielsweise Radar, Lidar und Kameras, ermittelt wird. Moderne Fahrzeugkontrollsysteme können zudem autonomes Parken beinhalten, wobei das Fahrzeug automatisch die Lenkkontrolle zum Parken des Fahrzeugs bereitstellt und wobei das Kontrollsystem interveniert, falls der Fahrer harsche Lenkänderungen ausführt, die die Fahrzeugstabilität und die Spurzentrierungsfähigkeiten beeinträchtigen könnten, wobei das Fahrzeugsystem versucht, das Fahrzeug in der Nähe der Mitte der Spur zu halten. Vollständig autonome Fahrzeuge wurden gezeigt, welche in simuliertem Stadtverkehr bis zu 30 mph fahren, wobei sie sämtliche Straßenverkehrsregeln beachten.
Mit der Verbesserung der Fahrzeugsysteme werden diese autonomer werden, wobei das Ziel ein vollständig autonom gefahrenes Fahrzeug ist. Künftige Fahrzeuge werden voraussichtlich autonome Systeme zum Spurwechsel, Überholen, Abwenden vom Verkehr, dem Verkehr Zuwenden etc. einsetzen. Nachdem diese Systeme in der Fahrzeugtechnologie immer mehr verbreitet werden, wird es ebenfalls erforderlich sein, zu ermitteln, welche Rolle der Fahrer in Kombination mit diesen Systemen zum Kontrollieren der Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkung und Aufheben der autonomen Systeme spielen wird.
Beispiele semi-autonomer Fahrzeugkontrollsysteme beinhalten die US Patentanmeldung Seriennummer 12/399,317 (auf welche hierin als '317 Bezug genommen wird), angemeldet am 6. März 2009, mit dem Titel „Modellbasierte Prädiktive Kontrolle für automatisierte Spurzentrierungs-/Änderungs-Kontrollsysteme”, dem Rechtsnachfolger dieser Anmeldung übertragen und hierin mittels Bezugnahme inkorporiert, welche ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Lenkwinkelkontrolle für Spurzentrierungs- und Spuränderungs-Zwecke in einem autonomen oder semi-autonomen Fahrzeug offenbart. US Patentanmeldung Seriennummer 12/336,819, angemeldet am 17. Dezember 2008, mit dem Titel „Detektion einer Fahrerintervention während einer Drehmomentüberlagerungsoperation bei einem elektrischen Servolenkungssystem”, dem Rechtsnachfolger dieser Anmeldung übertragen und hierin mittels Bezugnahme inkorporiert, offenbart ein System und ein Verfahren zum Regeln einer Fahrzeuglenkung durch Ermitteln einer Fahrerintervention in einer Drehmomentüberlagerungsoperation.
Moderne Spurzentrierungs-/-Haltesysteme verwenden typischerweise Sicht-Systeme, um eine Spur zu ermitteln und das Fahrzeug in der Mitte der Spur zu fahren. Ein Verfahren, das die Verwendung von bildgebenden Systemen ermöglicht, erfordert ein Kalibrieren der Kamera und ein Korrelieren der Länge/des Abstands in den Bildern der Kamera mit der entsprechenden Länge/dem entsprechenden Abstand in der realen Welt. Um die Beziehung zwischen den Bildkoordinaten und den Koordinaten der realen Welt zu kennen, ist ein Abgleich des bildgebenden Systems mit der realen Welt erforderlich. Der Abgleich ist aufgrund einer Mehrzahl an Abbildverzerrungen erforderlich, einschließlich derer, die durch die Kameralinse, durch Variationen in der Befestigungsposition und durch Variationen in der Befestigungsrichtung der Kamera verursacht werden. Mit einer kalibrierten Kamera werden Informationen über die Länge/den Abstand in dem Bild in eine Länge/einen Abstand in der realen Welt übersetzt und diese Informationen werden an ein autonomes Lenkmodul weitergegeben, um Lenkbefehle zu berechnen, um das Fahrzeug in die Mitte der Spur zu lenken. Jedoch ist dieser Abgleich und die Übersetzung zwischen Bildgröße und Länge/Abstand in der realen Welt arbeitsintensiv und computertechnisch aufwendig.
Es besteht ein Bedürfnis für ein Spurzentrierungssystem und -Verfahren, welches keinen Kameraabgleich und keine Übersetzung benötigt und weiterhin eine akkurate Zentrierung des Fahrzeugs in der Spur ermöglicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Anpassen einer Fahrzeugposition in einer Spur einer Fahrbahn offenbart. Eine an dem Fahrzeug befestigte Kamera generiert ein momentanes Bild der Spur und das Verfahren identifiziert eine momentane Spurmittellinie in dem momentanen Bild. Ein Referenzbild wird generiert und das Verfahren identifiziert eine Referenz-Spurmittellinie in dem Referenzbild. Das Verfahren berechnet anschließend einen Fehler zwischen der momentanen Spurmittellinie und der Referenz-Spurmittellinie und stellt Lenkbefehle bereit, um die Position des Fahrzeugs derart anzupassen, dass der Fehler reduziert wird.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der vorliegenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Figuren ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Spurzentrierungssystem zum Zentrieren des Fahrzeugs in einer Spur einer Fahrbahn, auf welcher das Fahrzeug fährt, beinhaltet;
2 ist ein Blockdiagramm des Spurzentrierungssystems;
3 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm, welches das Spurzentrierungssystem verwenden kann, um Referenz-Spurmitten-Parameter einzustellen;
4 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm zur Verwendung durch das Spurzentrierungssystem, um einen Regelkreis bereitzustellen, der das Fahrzeug in eine bevorzugte Referenzposition auf der Spur lenkt; und
5 ist eine Serie von Bildern, welche zeigen, wie das Spurzentrierungssystem Spurmitten-Parameter identifiziert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Diskussion der Ausführungsformen der auf ein Verfahren und ein System zum Bereitstellen einer Fahrzeug-Spurzentrierung unter Verwendung einer Spurmarkierungsidentifikation gerichteten Erfindung ist lediglich exemplarischer Natur und ist in keiner Weise dazu bestimmt, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen zu beschränken.
Die vorliegende Erfindung schlägt ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Fahrzeug-Spurzentrierung und -Haltung durch Verwenden von Bildern von einer am Fahrzeug befestigten Kamera vor, welches die Fahrspur des Fahrzeugs durch Spurmarkierungsidentifikation ermittelt und anschließend diese Information zur Spurzentrierung verwendet, während das Fahrzeug entlang der Fahrbahn fährt. Das System beinhaltet zumindest eine am Fahrzeug befestigte Kamera, die Bilder der Spur aufnimmt. Das System kennzeichnet ein Bild von der Kamera als ein Referenzbild, wobei das Referenzbild die Ansicht der Spur wiedergibt, wenn das Fahrzeug in einer gewünschten Referenzlage innerhalb der Spur ist. Das System ermittelt eine Referenz-Spurmittellinie aus dem Referenzbild, welche die Mitte der Spur in dem Bild identifiziert. Das System empfängt ein momentanes Bild von der Kamera und berechnet eine momentane Spurmittellinie in dem momentanen Bild. Das System vergleicht die Referenz-Spurmittellinie und die momentane Spurmittellinie und berechnet und sendet Lenkanpassungen, um das Fahrzeug derart zu positionieren, dass die momentane Spurmittellinie zu der Referenz-Spurmittellinie passt, um das Fahrzeug in die bevorzugte Position innerhalb der Spur zu lenken. Dies eliminiert die Notwendigkeit, die Kamera mit der realen Welt abzugleichen und vereinfacht daher die Rechenanforderungen. Eine tatsächliche Kenntnis der geometrischen Spurmitte ist nicht erforderlich, da jedes Bild der Spur von der an dem Fahrzeug montierten Kamera, das als das Referenzbild identifiziert wurde, die Basis der Referenz-Spurmitte bilden kann.
1 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs 10, das ein Spurzentrierungssystem 14 zum Zentrieren des Fahrzeugs 10 in einer Spur einer Fahrbahn, auf welcher das Fahrzeug 10 fährt, beinhaltet. Das Fahrzeug 10 beinhaltet eine Kamera 12, die an dem Fahrzeug 10 befestigt ist und die Bilder der Spur an das Spurzentrierungssystem 14 bereitstellt. In weiteren Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 mehrere Kameras verwenden, einschließlich rückwärts gerichteten Kameras, wobei sämtliche der Kameras Bilder an das Spurzentrierungssystem 14 bereitstellen.
Das Spurzentrierungssystem 14 verarbeitet ein momentanes Bild von der Kamera 12, um eine momentane Spurmittellinie zu identifizieren und vergleicht diese mit einer Referenz-Spurmittellinie. Das Spurzentrierungssystem 14 befehligt ein Lenksystem 16 mit Lenkwinkelsignalen, um das Fahrzeug 10 derart in der Spur zu positionieren, dass die momentane Spurmittellinie zu der Referenz-Spurmittellinie passt.
Es gibt viele Positionen, die die Referenz-Spurmittellinie darstellen können. Die Referenz-Spurmittellinie kann die Mitte der Spur (die tatsächliche geometrische Spurmitte), ein Offset/Bias von der geometrischen Spurmitte oder ein Offset/Bias von jedem anderen Spurmerkmal wie beispielsweise einer Spurbegrenzung sein. Beispielsweise kann es der Fahrer vorziehen, dass das Fahrzeug 10 versetzt von der Spurmittellinie oder versetzt von der linken Spurmarkierung angeordnet ist.
Das Spurzentrierungssystem 14 kann die Referenz-Spurmittellinie aus einem Referenzbild oder einem Set von Referenzbildern, die die geometrische Mitte der Spur repräsentieren, ableiten. Es existieren zumindest drei unterschiedliche Referenzbildquellen/Referenzbilderquellen, welche die geometrische Mitte der Spur repräsentieren können. Beispielsweise wird in einer Ausführungsform ein Bild bereitgestellt, wenn sich das Fahrzeug in der geometrischen Mitte der Spur befunden hat. In einer weiteren Ausführungsform werden mehrere Bilder bereitgestellt, wenn sich das Fahrzeug in der geometrischen Mitte der Spur befunden hat. In einer dritten Ausführungsform werden Bilder durch Techniken maschinellen Lernens als Bilder identifiziert, die aufgenommen wurden, als sich das Fahrzeug in der geometrischen Mitte der Spur befunden hat.
Das Spurzentrierungssystem 14 kann die Referenz-Spurmittellinie aus einem Referenzbild oder einem Set von Referenzbildern, die die geometrische Mitte der Spur zuzüglich eines Bias repräsentieren, ableiten. Es gibt zumindest vier zusätzliche Referenzbildquellen/Referenzbilderquellen, welche die geometrische Mitte der Spur zuzüglich eines Bias repräsentieren können. Beispielsweise wird in einer Ausführungsform ein Bild bereitgestellt, wenn sich das Fahrzeug in der geometrischen Mitte der Spur zuzüglich eines Bias befunden hat. In einer weiteren Ausführungsform werden mehrere Bilder bereitgestellt, wenn sich das Fahrzeug in der geometrischen Mitte der Spur zuzüglich eines gewissen Bias befunden hat. In einer weiteren Ausführungsform werden Bilder durch Techniken maschinellen Lernens als ein von dem Fahrer bevorzugter Bias (gewohnheitsmäßiger Offset) von der geometrischen Mitte der Spur identifiziert. In einer vierten Ausführungsform repräsentieren Bilder eine durchschnittliche oder typische Fahrerpräferenz.
Das Spurzentrierungssystem 14 kann die Referenz-Spurmittellinie zudem auf einer Serie von Spurmitten-Parametern basieren. Die Spurmitten-Parameter werden aus einer Serie von Bildern abgeleitet und die Bilder können über eine Zeitdauer aufgenommen werden oder wenn sich das Fahrzeug 10 in einer bevorzugten Spurposition (wie durch ein anderes System oder den Fahrer angezeigt) befindet.
Das Spurzentrierungssystem 14 kann die Referenz-Spurmittellinie zudem auf einer idealen Spurmittellinie basieren, die durch Techniken maschinellen Lernens abgeleitet wurde. Das Spurzentrierungssystem 14 kann die Referenz-Spurmittellinie, die der Fahrer in unterschiedlichen Situationen vorzieht, durch Techniken maschinellen Lernens ableiten.
Die bevorzugte Spurmitte für das Fahrzeug 10 kann damit korreliert werden, wie der Fahrer in einer ähnlichen Situation fuhr, die aus einer Fahrhistorie abgerufen wird. Beispielsweise können es einige Fahrer aufgrund von Gewohnheit oder aufgrund von fahrbahnseitigen Objekten (d. h. Leitplanken, Lastkraftwagen) auf der benachbarten Fahrspur vorziehen, 10 bis 50 cm von der Spurmitte versetzt zu sein. Beispielsweise kann, falls sich ein Fahrzeug zu der rechten Seite der Fahrbahn befindet, beispielsweise ein Polizeiwagen, die Referenz-Spurmittellinie signifikant auf die linke Seite versetzt sein.
Eine Spurmittellinie (die Referenz-Spurmittellinie oder die momentane Spurmittellinie) kann durch jegliche Zahl an Parametersets definiert sein, die mathematisch eine Linie repräsentieren. Ein Set von Parametern, um mathematisch die Spurmittellinie zu definieren, ist ein Winkel φ der Linie und ein Abstand y, welcher an der unteren Begrenzungslinie des Bildes von der unteren linken Ecke bis dahin gemessen wird, wo die Spurmittellinie die untere Begrenzungslinie schneidet. Dies wäre mathematisch äquivalent zum Messen des Abstands y von jeder anderen Position auf der unteren Begrenzungslinie. Andere Sets von Parametern sind verfügbar, um mathematisch die Spurmittellinie zu definieren, welche keinen Winkel aufweisen.
2 ist ein Blockdiagramm des Spurzentrierungssystems 14, das eine mögliche, aber nicht beschränkende Implementierung zeigt. Das System 14 beinhaltet einen Präferenz-Prozessor 20, der oben beschriebenes Referenzbild/oben beschriebene Referenzbilder identifiziert und in einer Datenbank speichert. Das gewünschte Referenzbild/die gewünschten Referenzbilder werden an einen Referenzbild-Prozessor 22 bereitgestellt, der die Referenz-Spurmittellinie in jeglicher geeigneten Weise ermittelt, wie untenstehend detaillierter beschrieben wird. Die Referenz-Spurmittellinie, die ein Offset beinhalten kann, wird einem Komparator 18 bereitgestellt, der die Referenz-Spurmittellinie mit der momentanen Spurmittellinie, die aus einem momentanen Bild, das durch die Kamera 12 bereitgestellt wird, ermittelt wird, vergleicht. Die Differenz oder der Fehler zwischen der Referenz-Spurmittellinie und der momentanen Spurmittellinie wird einem Spurzentrierungs-Kontroller 24 bereitgestellt, der ein Lenkbefehl-Winkelsignal δ berechnet, um den Fehler zwischen der Referenz-Spurmittellinie und der momentanen Spurmittellinie zu reduzieren oder minimieren. In einer nicht beschränkenden Ausführungsform ermittelt der Spurzentrierungs-Kontroller 24 das Lenkwinkel-Steuersignal δ durch Minimieren einer Kostenfunktion, wobei mehrere Kostenfunktionen möglich sind (abhängig von dem Spurzentrierungs-Designkonzept), wobei ein Beispiel die Kostenfunktion J ist, die in Gleichung (1) untenstehend näher erläutert wird. Das Lenkwinkel-Steuersignal δ wird einem Lenksystem 26 bereitgestellt, das das Lenksystem 16 repräsentiert, um das Fahrzeug 10 zu veranlassen, in Richtung der gewünschten Spurposition zu lenken und den Fehler zwischen der Referenz-Spurmittellinie und der momentanen Spurmittellinie zu reduzieren. Während das Fahrzeug 10 in Richtung der gewünschten Spurposition gelenkt wird, ermittelt ein Spurermittlungs-Gerät 28, beispielsweise die Kamera 12, die sich ändernden Spurmarkierungen und bildet diese ab. Die Bilder werden einem Prozessor 30 für momentane Bilder bereitgestellt, welcher die neue momentane Spurmittellinie ermittelt, welche anschließend dem Komparator 18 bereitgestellt wird, um mit der Referenz-Spurmittellinie verglichen zu werden, um fortzufahren, den Fehler zwischen der Referenz-Spurmittellinie und der momentanen Spurmittellinie zu reduzieren.
3 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm 32, das ein Verfahren zeigt, welches das Spurzentrierungssystem verwenden kann, um die Referenz-Spurmitten-Parameter zum Ermitteln der Referenz-Spurmittellinie zu ermitteln. Das Verfahren beginnt, wenn Kasten 34 das Referenzbild/die Referenzbilder, das bzw. die als das Referenzbild/die Referenzbilder identifiziert ist/sind, in dem Präferenz-Prozessor 20 empfängt und das Referenzbild/die Referenzbilder in einer Datenbank speichert. Insbesondere können, wie oben erläutert, das Referenzbild oder die Referenzbilder als Bild identifiziert werden, wenn sich das Fahrzeug in der geometrischen Mitte der Spur zuzüglich eines gewissen Bias befunden hat, können Bilder durch Techniken maschinellen Lernens aus einem bevorzugten Bias des Fahrers von der geometrischen Mitte der Spur identifiziert werden oder können Bilder eine durchschnittliche oder typische Fahrerpräferenz kennzeichnen. Anschließend ruft der Referenzbild-Prozessor 22 das Referenzbild/die Referenzbilder aus der Datenbank ab und ermittelt die Referenz-Spurmitten-Parameter an Kasten 36, wie untenstehend näher erläutert wird. An Kasten 38 stellt das Verfahren die Referenz-Spurmitten-Parameter an den Spurmitten-Kontroller 24 bereit.
4 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm 40, das ein Verfahren zeigt, das von dem Spurzentrierungssystem 14 und insbesondere dem Kontroller 26 verwendet wird, um einen Regelkreis bereitzustellen, der das Fahrzeug 10 in die bevorzugte Referenzposition lenkt. Das Verfahren empfängt ein momentanes Spurbild, das von der Kamera 12 generiert wurde, an Kasten 42. Das momentane Bild wird an Kasten 44 verarbeitet, um die momentanen Spurmitten-Parameter zu ermitteln. Das Verfahren ruft anschließend die Referenz-Spurmitten-Parameter an Kasten 46 ab. Anschließend vergleicht das Verfahren die momentanen und die Referenz-Spurmitten-Parameter an Kasten 48, um den Lenkwinkel-Befehl δ zu berechnen, um den Fehler zwischen den Referenz-Spurmitten-Parametern und den momentanen Spurmitten-Parametern zu minimieren. Das Verfahren sendet an Kasten 50 den Lenkwinkel-Befehl δ an das Lenksystem 26. Das Verfahren wiederholt sich, beginnend mit Kasten 42, wenn ein nächstes momentanes Spurbild empfangen wird.
Das Spurzentrierungssystem 14 steuert das Fahrzeug 10 mit Lenkanpassungen zu der Position, die die Differenz zwischen den momentanen Spurmitten-Parametern und den Referenz-Spurmitten-Parametern eliminiert. Das Spurzentrierungssystem 14 kann Lenkanpassungen in jeder Zahl von geeigneten Wegen berechnen. Ein Beispiel zum Bereitstellen einer Serie von Lenkanpassungen wird in der '317 Anmeldung diskutiert, welche Lenkbefehle bereitstellt, die eine wie folgt definierte Kostenfunktion J reduzieren:
Wobei y_L,err ein Offset-Fehler ist (y_L,ref – y_L,current), φ_err ^ein Steuerkurswinkel-Fehler (φ_ref – φ_current) ist, y_L,ref und φ_ref die Referenz-Spurmitten-Parameter sind und y_L,current und φ_current die momentanen Spurmitten-Parameter sind, Q(t) und R(t) Gewichtungsfaktoren sind und δ der Lenkwinkel-Befehl ist.
Alternativ kann der Lenkwinkel-Befehl δ mit einem Lenk-Drehmoment τ oder einem Giermoment M ersetzt werden, um die Kostenfunktion J zu minimieren, abhängig von der Lenksystem-Konfiguration. Beispielsweise können gewisse Lenk-Aktuatoren lediglich einen Lenk-Drehmoment-τ-Befehl und nicht einen Lenkwinkel-Befehl δ akzeptieren. Weiterhin können bestimmte Spurzentrierungssysteme durch einen Mechanismus von differentiellem Bremsen in Verbindung mit einem Lenk-Aktuator betätigt werden, womit das Giermoment M benötigt werden kann.
5 zeigt durch eine Serie von Bildern 52, wie das Spurzentrierungssystem 14 Spurmitten-Parameter identifiziert. Bild 54 ist das Bild, das das Spurzentrierungssystem 14 von der Kamera 12 empfängt. Das Spurzentrierungssystem 14 verarbeitet das Bild 54 unter Verwendung von kamerabasierten Spurmarkierungs-Ermittlungstechniken, um Spurmarkierungen und Spurbegrenzungen wie beispielsweise eine linke Spurbegrenzung 58 und eine rechte Spurbegrenzung 60, wie sie in Bild 56 gezeigt sind, zu identifizieren. Patentanmeldung Seriennummer 12/175,631, angemeldet am 6. März 2009, mit dem Titel ”Kamerabasierte Spurmarkierungs-Ermittlung”, dem Rechtsnachfolger dieser Anmeldung übertragen und hierin mittels Bezugnahme inkorporiert, offenbart ein beispielhaftes System für diesen Zweck. Das Spurzentrierungssystem 14 verwendet die linke Spurbegrenzung 58 und die rechte Spurbegrenzung 60, um eine Spurmittellinie 64, wie sie in Bild 62 gezeigt ist, zu berechnen. Das Spurzentrierungssystem 14 berechnet die Spurmitten-Parameter, wobei φ der Winkel der Spurmittellinie 64 ist und y die Position ist, an der die Spurmittellinie 64 die untere Begrenzungslinie eines Bildes 66 schneidet. Die Begrenzungslinie ist der Rand des Bildes 66, an dem der Rand die Situation geeignet handhabt, wobei die Spurmittellinie 64 eine Seitenbegrenzung des Bildes 66 kreuzt, bevor sie den unteren Rand erreicht.
Das Spurzentrierungssystem 14 kann die Spurmitte auf jede Zahl an Berechnungen basieren. Beispielsweise kann das Spurzentrierungssystem 14 die Spurmittellinie 64 durch Konstruieren einer Linie in der Mitte zwischen der linken Spurbegrenzung 58 und der rechten Spurbegrenzung 60 berechnen. Dieses Verfahren zum Erreichen der Spurmittellinie besitzt den Vorteil, jegliche Verzerrung oder Kurven in den Spurbegrenzungen zu mildern.
Das Spurzentrierungssystem 14 verwendet den in der Serie von Bildern 52 gezeigten Arbeitsablauf, um Spurmitten-Parameter aus dem Referenzbild und dem momentanen Bild zu extrahieren. Kasten 36 verwendet den in der Serie von Bildern 52 gezeigten Arbeitsablauf, um die Referenz-Spurmitten-Parameter zu identifizieren. Kasten 44 verwendet den in der Serie von Bildern 52 gezeigten Arbeitsablauf, um die momentanen Spurmitten-Parameter zu identifizieren.
Es versteht sich von selbst, dass die obige Beschreibung zur Veranschaulichung dient und nicht zur Beschränkung. Viele alternative Ansätze oder Anwendungen, die anders als die obigen Beispiele sind, sind Fachleuten nach Lesen der obigen Beschreibung klar. Der Bereich der Erfindung sollte nicht mit Bezugnahme auf die obige Beschreibung ermittelt werden, sondern sollte vielmehr mit Bezugnahme auf die beigefügten Patentansprüche ermittelt werden, zusammen mit dem vollen Bereich von Äquivalenten, auf die sich diese Patentansprüche erstrecken. Es wird erwartet und ist auch beabsichtigt, dass Weiterentwicklungen in der hier erörterten Technik auftreten werden und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in solchen weiteren Beispielen inkorporiert werden. Insgesamt sollte es verständlich sein, dass die Erfindung modifiziert und variiert werden kann und nur durch die folgenden Patentansprüche begrenzt ist.
Die vorliegenden Ausführungsformen wurden besonders gezeigt und beschrieben, was nur zur Veranschaulichung der besten Ausführungsformen dient. Es sollte von Fachleuten verstanden sein, dass verschiedene Alternativen zu den hier beschriebenen Ausführungsformen durch Umsetzung der Patentansprüche verwendet werden können, ohne den Geist und den Bereich der Erfindung zu verlassen, und dass das Verfahren und das System innerhalb des Schutzbereichs dieser Patentansprüche und ihrer Äquivalente abgedeckt sein soll. Die vorliegende Beschreibung sollte so verstanden werden, dass alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen von hier beschriebenen Elementen umfasst sind, und die Patentansprüche können in dieser oder einer späteren Patentanmeldung auf jegliche neue und nicht naheliegende Kombination dieser Elemente angewendet werden. Darüber hinaus dienen die vorhergehenden Ausführungsbeispiele zur Veranschaulichung und kein einziges Merkmal oder Element ist wesentlich für alle möglichen Kombinationen, die in dieser oder einer späteren Patentanmeldung beansprucht werden.
Alle Begriffe in den Patentansprüchen sollten ihre breitestmögliche Bedeutung und ihre normale Bedeutung, wie sie von Fachleuten verstanden wird, haben, außer wenn hierin ein expliziter Hinweis auf das Gegenteil gemacht wird. Insbesondere sollte der Gebrauch einzelner Artikel, wie zum Beispiel ”ein”, ”der”, ”diese” etc. so verstanden werden, dass er auch auf einen oder mehrere solche bezeichneten Elemente anzuwenden ist, außer im Patentanspruch wird explizit eine Begrenzung auf das Gegenteil vorgenommen.

Claims

Verfahren zum Korrigieren einer Position eines Fahrzeugs in einer Spur einer Fahrbahn, wobei das Verfahren aufweist: – Generieren eines Referenzbildes der Spur unter Verwendung einer an dem Fahrzeug befestigten Kamera; – Identifizieren einer Referenz-Spurmittellinie in dem Referenzbild; – Generieren eines momentanen Bildes der Spur unter Verwendung der Kamera; – Identifizieren einer momentanen Spurmittellinie in dem momentanen Bild; – Berechnen eines Fehlers zwischen der momentanen Spurmittellinie und der Referenz-Spurmittellinie; und – Anpassen der Position des Fahrzeugs derart, dass der Fehler reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen der Position des Fahrzeugs ein Bereitstellen eines Lenkanpassungs-Befehlssignals an ein Lenksystem des Fahrzeugs beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren der momentanen Spurmittellinie und der Referenz-Spurmittellinie ein Identifizieren der momentanen Spurmittellinie und der Referenz-Spurmittellinie mittels Spurmitten-Parametern, die einen Winkel der Spurmittellinie und eine Position, an der die Spurmittellinie eine Randlinie des Bildes berührt, beinhalten, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren der momentanen Spurmittellinie ein Verwenden einer kamerabasierten Spurmarkierungs-Ermittlung zum Identifizieren einer linken Spurbegrenzung und einer rechten Spurbegrenzung in dem momentanen Bild und ein anschließendes Mitteln der linken und rechten Spurbegrenzungen zum Identifizieren der Spurmittellinie beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Generieren des Referenzbildes ein Generieren des Referenzbildes beinhaltet, wenn sich das Fahrzeug in einer geometrischen Mitte der Spur oder der geometrischen Mitte der Spur zuzüglich eines Bias befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Generieren des Referenzbildes ein Identifizieren des Referenzbildes durch Techniken maschinellen Lernens beinhaltet, wenn sich das Fahrzeug in einer geometrischen Mitte der Spur befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Generieren des Referenzbildes ein Identifizieren des Referenzbildes durch Techniken maschinellen Lernens, die auf einem bevorzugten Bias des Fahrers basieren, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein Ermitteln eines von dem Fahrer gewünschten Offsets relativ zu einer Mittellinie in der Spur der Fahrbahn und ein Modifizieren der Referenz-Spurmittellinie basierend auf dem Offset.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen der Position des Fahrzeugs ein Generieren einer Sequenz von Lenkwinkel-Befehlen beinhaltet, die eine Kostenfunktion J minimiert mit:
Wobei y_L,err ein Offset-Fehler ist (y_L,ref – y_L,current), φ_err ein Steuerkurswinkel-Fehler (φ_ref – φ_current) ist, y_L,ref und φ_ref die Referenz-Spurmitten-Parameter sind und y_L,current und φ_current die momentanen Spurmitten-Parameter sind, Q(t) und R(t) Gewichtungsfaktoren sind und δ ein Lenkbefehl-Winkel ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Anpassen der Position des Fahrzeugs ein Generieren einer Sequenz von Lenk-Drehmomenten oder Giermomenten anstelle von Lenkwinkel-Befehlen zum Minimieren der Kostenfunktion J beinhaltet.