DE102013217486A1

DE102013217486A1 - Method for representing an environment of a vehicle in an occupancy grid

Info

Publication number: DE102013217486A1
Application number: DE102013217486.1A
Authority: DE
Inventors: Ralph Grewe
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2015-03-05

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Repräsentation eines Umfelds eine Fahrzeugs in einem Belegungsgitter angegeben, wobei die Daten mit zumindest einem Umfelderfassungssystem erfasst werden und wobei ein wahrscheinlich gefahrener Kurs des Fahrzeugs anhand Fahrzeugsensoren, insbesondere zur Erkennung von Lenkwinkel, Fahrtrichtung des Fahrzeugs und/oder einer Blinkeraktivität, bestimmt wird. Eine Suche im Belegungsgitter nach belegten Gitterzellen, die einem Freiraum begrenzen, wird innerhalb eines Suchfensters entlang des wahrscheinlich gefahrenen Kurses durchgeführt.A method for representing an environment of a vehicle in an occupancy grid is provided, wherein the data is detected by at least one surround detection system and a likely traveled course of the vehicle using vehicle sensors, in particular for detecting steering angle, direction of travel of the vehicle and / or a turn signal activity, is determined. A search in the allocation grid for occupied grid cells which delimit a free space is carried out within a search window along the course likely to be traveled.

Description

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der Darstellung eines Fahrzeugumfelds auf der Basis von Sensorsystemen zur Umfelderfassung für ein Fahrerassistenzsystem. The invention relates to the technical field of representation of a vehicle environment on the basis of sensor systems for environment detection for a driver assistance system.

Stand der Technik sind Fahrerassistenzfunktionen für die Längsführung, z.B. ein adaptives Geschwindigkeitsregelsystem (ACC) oder ein Notbremsassistent, Systeme für die Kollisionswarnung, Kollisionsfolgeminderung oder Kollisionsverhinderung. Diese Systeme basieren auf einer Erfassung einer Umgebung vor dem Fahrzeug zur Situationsanalyse, wobei eine Liste von Objekten generiert und die Objekte über einen Zeitraum verfolgt (getrackt) werden und relevante Objekte sowie ggf. deren Eigenschaften bestimmt werden. Desweiteren sind Assistenzfunktionen zur Überwachung des toten Winkels oder zur Unterstützung bei Spurwechseln bekannt, die auf einer Überwachung des seitlichen, rückwärtigen Fahrzeugbereiches durch Sensoren beruhen, wobei auch hier eine Objektliste generiert und die Objekte über einen Zeitraum verfolgt (getrackt) und für die Bestimmung relevanter Objekte ausgewertet werden. Bekannt sind zudem gitterbasierte Umfeldmodelle, sogenannte Belegungsgitter. In einem Belegungsgitter wird das Fahrzeugumfeld in Zellen unterteilt und für jede Zelle wird eine Klassifikation „befahrbar“ oder „belegt“ gespeichert. Vorteil dieser Darstellung ist, dass für ein Fahrerassistenzsystem eine Freirauminformation zur Verfügung steht. Freiraum bedeutet, dass sich ein Fahrzeug in diesem Bereich ohne Gefahr, d.h. ohne Kollision oder ohne von der Fahrbahn abzukommen, bewegen kann. Erweiterte Belegungsgitter können eine Beschreibung von bewegten Objektenzur Verfügung stellen, z.B. indem den Zellen eine Geschwindigkeit zugeordnet wird. Belegungsgitter werden hauptsächlich für Funktionen, die auf das statische Umfeld reagieren z.B. für eine Fahrbahnrandschätzung, verwendet. Für Funktionen, die auf dynamische Objekte reagieren, wird eine Extraktion von Objekten in eine Objektliste vorgenommen, die dann einer objektbasierten Situationsanalyse und Regelung zugeführt wird. State of the art are driver assistance functions for the longitudinal guidance, e.g. an Adaptive Cruise Control (ACC) or Emergency Brake Assist, collision warning, collision following or collision avoidance systems. These systems are based on detecting an environment in front of the vehicle for situation analysis, whereby a list of objects is generated and the objects are tracked (tracked) over a period of time and relevant objects and, if necessary, their properties are determined. Furthermore, assistance functions for monitoring the blind spot or to assist in lane changes are known, which are based on monitoring the lateral, rear vehicle area by sensors, also generated here an object list and tracked the objects over a period (tracked) and for the determination of relevant objects be evaluated. Also known are grid-based environment models, so-called occupancy grid. In an allocation grid, the vehicle environment is subdivided into cells and a classification "passable" or "occupied" is stored for each cell. The advantage of this representation is that free space information is available for a driver assistance system. Free space means that a vehicle in this area is free of danger, i. can move without collision or without coming off the road. Extended coverage gratings can provide a description of moving objects, e.g. by assigning a speed to the cells. Occupancy gratings are primarily used for functions that respond to the static environment, e.g. for a lane estimate. For functions that react to dynamic objects, an extraction of objects into an object list is performed, which is then submitted to an object-based situation analysis and control.

Es ist die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ein verbessertes Umfeldmodell für Fahrerassistenzfunktionen anzugeben. It is the object of the present invention to provide an improved environment model for driver assistance functions.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Repräsentation eines Fahrzeugmfelds in einem Belegungsgitter für eine Fahrerassistenzfunktion angegeben. Die Daten des Umfelds werden mit zumindest einem Umfelderfassungssystem erfasst und es wird ein wahrscheinlich gefahrener Kurs des Fahrzeugs anhand von Fahrzeugsensoren, insbesondere zur Erkennung von Lenkwinkel, Fahrtrichtung des Fahrzeugs und/oder einer Blinkeraktivität, bestimmt. Es wird eine Suche im Belegungsgitter nach belegten Gitterzellen, die einem Freiraum begrenzen, innerhalb eines Suchfensters entlang des wahrscheinlich gefahrenen Kurses durchgeführt. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zusätzlich zu der Information "belegt" oder "befahrbar" zumindest eine weitere Information gespeichert, die angibt ob es sich um eine "bewegte" oder "unbewegte" Zelle handelt. Eine solche Information ist z.B. Entfernung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung. The object is solved by the features of the independent claims. According to the invention, a method for representing a vehicle field in an allocation grid for a driver assistance function is specified. The data of the environment are detected with at least one surroundings detection system and a likely traveled course of the vehicle is determined by means of vehicle sensors, in particular for the detection of steering angle, direction of travel of the vehicle and / or a turn signal activity. A search is made in the occupancy grid for occupied grid cells delimiting a free space within a search window along the likely traveled course. In a preferred embodiment of the invention, in addition to the information "occupied" or "passable", at least one further piece of information is stored which indicates whether it is a "moving" or "stationary" cell. Such information is e.g. Distance, speed or acceleration.

Dieses Verfahren ermöglicht es eine Assistenzfunktionen direkt, d. h. ohne eine Segmentierung und Extraktion von Objekten sowie dem Verwalten einer Liste von Objekten und der Verfolgung von Objekte über einen Zeitraum, auf einem Belegungsgitter aufzusetzen, womit ein einheitliches Umfeldmodell sowohl für bekannte Längsverkehrs-Assistenzfunktionen als auch für neuartige, auf dichten Umfeldinformationen basierende Funktionen ermöglicht wird. Das parallele Verwalten mehrerer Umfeldmodelle entfällt. This procedure allows for assistance functions directly, i. H. without segmentation and extraction of objects, as well as managing a list of objects and tracking objects over a period of time, set up on an occupancy grid, thus enabling a consistent environment model for both known long-distance assistance functions and novel functions based on dense environment information , The parallel administration of several environment models is eliminated.

Das Prinzip des Verfahrens ist in dargestellt. In einem Belegungsgitter wird ein vorausfahrendes Fahrzeug mit Hilfe von bewegten Zellen dargestellt. Das Ego-Fahrzeug sucht entlang des wahrscheinlich gefahrenen Kurses im Belegungsgitter nach einer Begrenzung des Freiraums, hier insbesondere auch nach bewegten Zellen, d.h. Zellen die eine Information über eine Geschwindigkeit oder Beschleunigung ungleich Null tragen. Wird eine Begrenzung gefunden, so können die für die Funktionen benötigten Größen bzw. Zustände wie z.B. Entfernung, Geschwindigkeit oder Beschleunigung aus den Zellen bestimmt werden. The principle of the procedure is in shown. In an allocation grid, a preceding vehicle is represented by means of moving cells. The ego vehicle searches along the probably driven course in the occupancy grid for a limitation of the free space, here in particular also for moving cells, ie cells which carry information about a speed or acceleration not equal to zero. If a limit is found, then the variables or states required for the functions, such as distance, speed or acceleration, can be determined from the cells.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird bei zumindest zwei aneinandergrenzenden, belegten und bewegten Gitterzellen die Information über den kinematischen Zustand eines durch diese Zellen repräsentierten Objekts unter Berücksichtigung der Informationen über den kinematischen Zustand aus den einzelnen Gitterzellen bestimmt. Die dem repräsentierten Objekt korrelierten Größen wie z.B. Entfernung, Geschwindigkeit, Beschleunigung können mit Hilfe verschiedener Verfahren bestimmt werden, z.B. mittels Mittelwertbildung aus den einzelnen Gitterinformationen oder einer Minimum/Maximum-Suche, bei der der Extremwert für das repräsentierte Objekt übernommen wird. In a preferred embodiment of the invention, in at least two adjacent, occupied and moved grid cells, the information about the kinematic state of an object represented by these cells is determined from the individual grid cells taking into account the information about the kinematic state. The quantities correlated to the represented object, e.g. Distance, speed, acceleration can be determined by various methods, e.g. by averaging from the individual grid information or a minimum / maximum search in which the extreme value for the represented object is adopted.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Kursprädiktion verbessert, indem belegte Zellen bei der Suche berücksichtigt werden. In diesem Zusammenhang kann eine weitere Unterteilung der statischen Bereiche des Belegungsgittern in „harte“ Begrenzungen, z.B. erhabene Objekte wie Leitplanken, die als nicht befahrbare Zellen in abgebildet werden, und „weiche“ Begrenzungen, z.B. Fahrstreifenmarkierungen, die als nicht empfohlene Zellen in abgebildet werden, sinnvoll sein. Wenn bei der Suche eine derartige Begrenzung, die eine nicht empfohlene bzw. nicht befahrbare Zelle markiert, erreicht wird, wird die Suchrichtung in geeigneter Weise geändert und die Suche fortgesetzt. Geeignet ist zunächst eine Richtung, die wieder in den freien Bereich zeigt. Desweiteren kann eine klassische Trajektorienprädiktion, z.B. über Lenkwinkel bzw. Gierrate, Informationen aus einer digitalen Karte, z.B. als Bestandteil eines Navigationssystems, oder Informationen über die Fahrerabsicht wie z.B. gesetzter Blinker oder erkannte Fahrstreifenwechselabsicht zur Richtungsbestimmung für die Suche herangezogen werden. Bei einer guten Trajektorienprädiktion kann ein nicht empfohlener Bereich bei der Suche gekreuzt werden, z.B. bei einer erkannten Fahrstreifenwechselabsicht des Fahrers. In a particular embodiment of the invention, a price prediction is improved by taking occupied cells into account in the search. In this context, a further subdivision of the static areas of the occupancy grilles into "hard" boundaries, such as raised objects such as guardrails, which are considered non-passable cells in and "soft" limits, such as lane markings, which are not recommended cells in be useful. If, in the search, such a boundary marking a non-drivable cell is reached, the search direction is appropriately changed and the search is continued. Initially, a direction is suitable that points back into the free area. Furthermore, a classic Trajektorienprädiktion, eg via steering angle or yaw rate, information from a digital map, eg as part of a navigation system, or information about the driver's intent, such as set turn signals or recognized lane change intent to determine direction for the search be used. In the case of a good trajectory prediction, a non-recommended range can be crossed in the search, for example in the case of a recognized lane change intention of the driver.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung orientiert sich die Breite des Suchfensters an einer Fahrzeugbreite, insbesondere nimmt die Breite mit einer zunehmenden Entfernung vom Fahrzeug zu, um Messungenauigkeiten auszugleichen. In a further embodiment of the invention, the width of the search window is based on a vehicle width, in particular, the width increases with increasing distance from the vehicle to compensate for measurement inaccuracies.

In einer positiven Ausgestaltung der Erfindung wird im Suchfenster und/oder auch in der unmittelbaren Umgebung des Suchfensters nach Gitterzellen mit einer Information über eine Quergeschwindigkeit gesucht, um Ein- bzw. ausscherende Fahrzeuge zu erkennen. Die Zeit, bis das Ego-Fahrzeug die Position des Suchfensters erreicht, kann mit Hilfe des Ego-Fahrzeugzustandes, z.B. Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder Lenkwinkel bzw. Lenkwinkelbeschleunigung geschätzt werden und so, falls nötig, eine Prädiktion über die zukünftige Position der relevanten bewegten Zellen vorgenommen werden. Es können z.B. Einscherer bzw. Ausscherer mit Hilfe der Quergeschwindigkeit erkannt werden. In a positive embodiment of the invention, search is made in the search window and / or in the immediate vicinity of the search window for grid cells with information about a lateral velocity to recognize incoming or ausscherende vehicles. The time until the ego vehicle reaches the position of the search window may be determined by the ego vehicle condition, e.g. Speed, acceleration and / or steering angle or steering angle acceleration are estimated and so if necessary, a prediction on the future position of the relevant moving cells are made. It can e.g. Einscherer or Ausscherberer be detected using the transverse velocity.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Suche unter Berücksichtigung mehrerer vorausliegender Objekte erfolgen. Die Suche entlang der Kursprädiktion wird weiter ausgeführt, nachdem bewegte Zellen erkannt wurden. Dazu werden die bereits ermittelten Informationen zu den bewegten Zellen gespeichert. Falls weitere bewegte Zellen gefunden werden, werden die gespeicherten Zustände mit den neu ermittelten verglichen und mit einer geeigneten Vorschrift (z.B. Minimum/Maximum) entschieden, ob die neuen Zustände übernommen oder die alten Zustände beibehalten werden. In a further embodiment of the invention, the search can take place taking into account a plurality of preceding objects. The search along the course prediction is continued after moving cells have been detected. For this purpose, the already determined information about the moving cells is stored. If further moving cells are found, the stored states are compared with the newly detected ones and a suitable prescription (e.g., minimum / maximum) is used to decide whether to accept the new states or retain the old states.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Fahrerassistenzfunktion für die Überwachung eines toten Winkels bzw. für eine Spurwechselassistenz ausgebildet. Es ist ein hochauflösendes Senorsystem zur Erfassung eines Bereichs vor dem Fahrzeug und eine relativ dazu gering auflösendes Senorsystem zur Erfassung eines Bereichs seitlich hinter dem Fahrzeug vorgesehen und die Repräsentation des Umfelds des Fahrzeugs in einem Belegungsgitter basiert auf den Daten beider Senorsysteme. Die Daten der beiden Sensorsysteme im Belegungsgitter werden fusioniert werden und in dem Fall, dass das geringauflösende Sensorsystem ein bewegtes Objekt erkennt und das hochauflösende Sensorsystem an dieser Position zuvor ein unbewegtes Objekt erkannt hat, haben die Daten des hochauflösenden Sensorsystems Vorrang. Dieses Ausgestaltung wird anhand von 3 verdeutlich. Die Suche nach relevanten Objekten, d.h. nach belegten Gitterzellen- wird in einem Suchfenster durchgeführt, dass dem für die entsprechende Funktion zu überwachenden Bereich entspricht. Für eine Totwinkelüberwachung ist ein Überwachungsbereich seitlich hinter dem Fahrzeug von Interesse, so wie in 3 dargestellt. Die Länge des Bereiches ergibt sich aus der Reichweite des Sensorsystems zur Umfelderfassung bzw. den Funktionsanforderungen. Für das Bestimmen der Zustände eines gefundenen Objektes und die Unterdrückung von Fehlmessungen können die gleichen Verfahren (Mittelung/Minimum/Maximum, minimale Anzahl relevanter Zellen) wie im Frontbereich angewendet werden. In a particular embodiment of the invention, the driver assistance function is designed for the monitoring of a blind spot or for a lane change assistance. A high-resolution sensor system for detecting an area in front of the vehicle and a relatively low-resolution sensor system for detecting an area laterally behind the vehicle is provided and the representation of the environment of the vehicle in an occupancy grid is based on the data of both sensor systems. The data from the two sensor systems in the occupancy grid will be merged, and in the event that the low resolution sensor system detects a moving object and the high resolution sensor system has previously detected a still object at that location, the data from the high resolution sensor system takes precedence. This embodiment is based on 3 clarified. The search for relevant objects, ie for occupied grid cells, is performed in a search window that corresponds to the area to be monitored for the corresponding function. For blind spot monitoring, a monitoring area to the side behind the vehicle is of interest, as in 3 shown. The length of the range results from the range of the sensor system for environment detection or the functional requirements. For determining the states of a found object and suppressing erroneous measurements, the same methods (averaging / minimum / maximum, minimum number of relevant cells) as in the front area can be used.

Vorteilhaft ist dieses Verfahren insbesondere in der Nähe von Bebauung wie z.B. Leitplanken. Durch eine Fusion der üblicherweise leistungsfähigeren Frontsensoren mit den weniger leistungsfähigen Seiten-/Hecksensoren im Belegungsgitter liegen dort von der Frontsensorik bestätigte Informationen über die statische Bebauung, die im Gitter durch belegte Zellen repräsentiert werden, vor. Wird durch die weniger leistungsfähigen Seiten-/Hecksensoren an einer Position ein bewegtes Objekt erkannt wo zuvor von den leistungsfähigeren Frontsensoren ein statisches Objekt erkannt wurde, so wird die Messung des Frontsensors als zuverlässiger eingestuft und diese Messung übernommen bzw. die falsche Messung der Seiten-/Hecksensoren unterdrückt. This method is advantageous in particular in the vicinity of buildings such as, for example, Guard rails. By merging the usually more powerful front sensors with the less powerful side / rear sensors in the occupancy grid, information about the static development, which is represented in the grid by occupied cells, is available there from the front sensor system. If a moving object is detected by the less powerful side / rear sensors at a position where a static object was previously detected by the more powerful front sensors, the measurement of the front sensor is classified as more reliable and this measurement is taken or the wrong measurement of the side / Rear sensors suppressed.

Claims

A method for representing an environment of a vehicle in an occupancy grid for a driver assistance function, the data being detected by at least one surround detection system, wherein a likely traveled course of the vehicle using vehicle sensors, in particular for detecting steering angle, direction of travel of the vehicle and / or a turn signal activity determined is characterized in that a search in the reservation grid for occupied grid cells delimiting a free space is performed within a search window along the likely traveled course.

A method according to claim 1, characterized in that at least two adjacent occupied grid cells form a complex, wherein information about the kinematic state of an object represented by these cells, taking into account the information about a kinematic state from the individual grid cells is determined.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that for the determination of the likely driven course occupied cells, wherein in these cells at least a kinematic information is deposited, which suggests a stationary cell, are taken into account.

A method according to claim 1 to 3, characterized in that the width of the search window is oriented to a vehicle width.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that searched in the search window and / or in the immediate vicinity of the search window for grid cells with information about a lateral velocity to recognize incoming or ausscherende vehicles.

Method according to one of the preceding claims, wherein the driver assistance function is designed for the monitoring of a blind spot or for a lane change assistance and a high-resolution sensor system for detecting an area in front of the vehicle and a relatively low-resolution sensor system for detecting an area laterally behind the vehicle available stands and the representation of the environment of the vehicle in an occupancy grid on the data of these sensor systems is characterized in that the data of the two sensor systems are fused in the occupancy grid and in the event that the low-resolution sensor system detects a moving object and the high-resolution sensor system at this position previously detected a non-moving object that has data from the high-resolution sensor system prioritized.

Driver assistance system comprising at least one sensor system for detecting a vehicle environment and an evaluation or control unit for controlling a driver assistance function, which is an electronic memory on which a method according to any one of the preceding claims, and a processor for carrying out a method according to one of the preceding claims.