DE102014111125A1

DE102014111125A1 - Verfahren zum Erkennen eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs mittels eines Ultraschallsensors, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014111125A1
Application number: DE102014111125.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel Schuler; Jean-Francois Bariant; Sebastian Zuther
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2016-02-11
Also published as: WO2016020347A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen zumindest eines Objekts (10) in einem Umgebungsbereich (7) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem das Kraftfahrzeug (1) an dem zumindest einen Objekt (10) vorbeibewegt wird und während des Vorbeibewegens an dem zumindest einen Objekt (10) zu einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten jeweils ein Messzyklus durchgeführt wird, wobei bei jedem Messzyklus mittels eines Ultraschallsensors (4) des Kraftfahrzeugs (1) ein Ultraschallsignal ausgesendet wird und ein Messpunkt (13, 14) bestimmt wird, der einen Positionswert umfasst, welcher eine Position des zumindest einen Objekts (10) beschreibt und welcher anhand eines Echos des Ultraschallsignals ermittelt wird, wobei die Messpunkte (13, 14) in eine Umgebungskarte (18), welche den Umgebungsbereich (7) des Kraftfahrzeugs (1) zumindest bereichsweise beschreibt, eingetragen werden, die Messpunkte (13, 14) in Abhängigkeit ihrer Positionswerte einem Cluster (15, 17) zugeordnet werden und anhand der Messpunkte (13, 14) des Cluster (15, 17) eine Line (16) bestimmt wird, welche eine Objektgrenze des zumindest einen Objekts (10) in der Umgebungskarte (18) beschreibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen zumindest eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das Kraftfahrzeug an dem zumindest einen Objekt vorbeibewegt wird und während des Vorbeibewegens an dem zumindest einen Objekt zu einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten jeweils ein Messzyklus durchgeführt wird, wobei bei jedem Messzyklus mittels eines Ultraschallsensors des Kraftfahrzeugs ein Ultraschallsignal ausgesendet wird und ein Messpunkt bestimmt wird, der einen Positionswert umfasst, welcher eine Position des zumindest einen Objekts beschreibt und welcher anhand eines Echos des Ultraschallsignals ermittelt wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug.
Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Fahrerassistenzsysteme, welche den Fahrer beim Manövrieren eines Kraftfahrzeugs und insbesondere beim Einparken des Kraftfahrzeugs in eine Parklücke unterstützen. Aus dem Stand der Technik sind bereits Fahrerassistenzsysteme bekannt, welche mit Hilfe von Abstandssensoren Parklücken bzw. freie Stellplätze erkennen können und den Fahrer beim Einparkvorgang unterstützen. Hierzu wird das Kraftfahrzeug üblicherweise an den Objekten, welche die Parklücke begrenzen, vorbeibewegt. Während des Vorbeibewegens wird zu vorbestimmten Zeitpunkten jeweils ein Messzyklus durchgeführt. Bei jedem Messzyklus wird mit dem Abstandssensor ein Signal ausgesendet und anhand eine Echos des Signals der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt bestimmt. Derartige Abstandssensoren können beispielsweise Ultraschallsensoren, Radarsensoren, Lasersensoren oder dergleichen sein.
Hierzu beschreibt die US 6,593,873 B2 ein Objekterkennungssystem für Kraftfahrzeuge. Das Objekterkennungssystem umfasst einen Radarsensor, mit dem Objekte in dem Umfeld des Kraftfahrzeugs erfasst werden können. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die von dem Objekt reflektierten Radarwellen als Punkte in ein Koordinatensystem eingetragen werden. Dabei können die Punkte in dem Koordinatensystem auch nach vorbestimmten Kriterien gruppiert werden.
Darüber hinaus ist aus der WO 2010/127650 A1 ein Verfahren zur Auswertung von Sensordaten eines Umfelderfassungssystems für ein Kraftfahrzeug bekannt. Dabei werden Detektionspunkte in ein zweidimensionales Belegungsgitter eingetragen, wobei der Zustand einer Gitterzelle belegt und damit „potenziell nicht überfahrbar“ ist, und sonst unbelegt und somit „überfahrbar“ ist. Das Belegungsgitter repräsentiert im Wesentlichen ein Fahrzeugumfeld. Die Sensordaten können beispielsweise mittels Radarsensoren, Lidarsensoren, Kamerasensoren oder Ultraschallsensoren erfasst werden.
Zudem beschreibt die DE 10 2010 033 213 A1 ein Verfahren zur Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors. Hierbei wird zu einem vorgegebenen Sendezeitpunkt ein Messsignal ausgesendet und in Reaktion auf das Messsignal mindestens ein Echosignal empfangen und ausgewertet. Zur Reduzierung der zu übertragenden Echoinformationen wird aus den zeitlichen Abständen zum definierten Sendezeitpunkt von mindestens zwei aufeinanderfolgenden empfangenen Echosignalen eine Zeitdifferenz gebildet und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Dabei werden die mindestens zwei aufeinanderfolgenden empfangenen Echosignale zu einem Echocluster mit korrespondierenden Clusterinformationen zusammengefasst, wenn die ermittelte Zeitdifferenz den Schwellwert unterschreitet.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik zahlreiche Methoden zum Clustern von Messwerten bzw. Messpunkten bekannt. Diese existierenden Verfahren sind aber nicht für das Clustern von Ultraschallmessungen zur Objektextraktion im Bereich von Fahrerassistenzsystemen entwickelt und optimiert worden, sondern finden üblicherweise in anderen Bereichen Einsatz, in denen deutlich mehr Rechenleistung zur Verfügung steht. Zudem liegen üblicherweise andere Arten von Datensätzen vor, bei denen die Clusterung andere Ziele verfolgt. Beispiele hierfür können Anwendungen im Bereich der Medizin, der Biologie, der Wirtschaft, des Internets oder dergleichen sein.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie zumindest ein Objekt in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Ultraschallsensors zuverlässiger und mit einer geringeren Rechenleistung erkannt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erkennen zumindest eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird das Kraftfahrzeug an dem zumindest einen Objekt vorbeibewegt und während des Vorbeibewegens an dem zumindest einen Objekt wird zu einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten jeweils ein Messzyklus durchgeführt. Bei jedem Messzyklus wird mittels eines Ultraschallsensors des Kraftfahrzeugs ein Ultraschallsignal ausgesendet. Zudem wird bei jedem Messzyklus ein Messpunkt bestimmt, der einen Positionswert umfasst, welcher eine Position des zumindest einen Objekts beschreibt und welcher anhand eines Echos des Ultraschallsignals ermittelt wird. Darüber hinaus werden die Messpunkte in eine Umgebungskarte, welche den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zumindest bereichsweise beschreibt, eingetragen. Ferner werden die Messpunkte in Abhängigkeit ihrer Positionswerte einem Cluster zugeordnet. Zudem wird anhand der Messpunkte des Clusters eine Linie bestimmt, welche eine Objektgrenze des zumindest einen Objekts in der Umgebungskarte beschreibt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das zumindest eine Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs mit geringem Rechenaufwand erkannt werden kann, wenn die Messpunkte des Ultraschallsensors geclustert und einer Objektgrenze zugeordnet werden. Hierbei erfolgt das Clustern der Messpunkte der einzelnen Messzyklen in Abhängigkeit von den jeweiligen Positionswerten, die den Messpunkten zugeordnet sind. Die Messpunkte werden in eine virtuelle Umgebungskarte eingetragen, die sich beispielsweise über zwei Raumrichtungen erstrecken kann. Die Umgebungskarte kann zumindest einen Bereich der Umgebung des Kraftfahrzeugs abbilden. Die Karte kann beispielsweise ein kartesisches Koordinatensystem umfassen. Somit können die jeweiligen Messpunkte anhand ihrer Positionswerte in der Umgebungskarte räumlich dargestellt werden. Anhand der räumlichen Lage der jeweiligen Messpunkte kann beurteilt werden, ob die einzelnen Messpunkte jeweils ein zuverlässiges Messergebnis zeigen, welches den Abstand des Kraftfahrzeugs zu dem zumindest einen Objekt beschreibt. Als das zumindest eine Objekt sollen insbesondere Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erkannt werden, die eine Parklücke begrenzen. Solche Objekte können geparkte Fahrzeuge oder Bereiche davon sein. Ein solches Objekt kann auch eine Parkflächenmarkierung sein. Weiterhin kann ein solches Objekt ein Bordstein, eine Wand oder eine sonstige Begrenzung sein.
Einige der Messpunkte können in Abhängigkeit von ihren Positionswerten bzw. ihrer räumlichen Anordnung in der Umgebungskarte zu einem Cluster zusammengefasst werden. Diese Messpunkte können zusammengehörige Messpunkte sein, deren Messunsicherheit einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Messpunkte, deren Messunsicherheit den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, können für das Clustern nicht berücksichtigt werden. Dabei kann es auch der Fall sein, dass nur ein einziger Messpunkt einem Cluster zugeordnet wird. Das Cluster kann also einen Bereich in der Umgebungskarte beschreiben, der zumindest einen Messpunkt umfasst. Anhand der Messpunkte in dem Cluster wird eine Linie bestimmt. Durch die Messpunkte in dem Cluster wird also eine Linie gelegt. Diese Linie kann nun einer Objektgrenze des zumindest einen Objekts im Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zugeordnet werden. Somit wird durch die Linie beispielsweise eine Außenfläche des zumindest einen Objekts repräsentiert, die dem Kraftfahrzeug bzw. dem Ultraschallsensor zugewandt ist. Somit kann mit geringem rechentechnischen Aufwand das zumindest eine Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erkannt werden.
Bevorzugt wird zum Bestimmen der Linie eine Gerade mittels eines Regressionsverfahrens bezüglich der Messpunkte in dem Cluster ausgerichtet. Hierbei können bekannte lineare orthogonale Regressionsverfahren verwendet werden. Weiterhin können anschließend diverse Nachbearbeitungsverfahren und/oder Filterverfahren verwendet werden, um die Präzision und/oder Qualität der Geraden zur Annäherung von realen Objekten zu erhöhen. Insbesondere wird die Gerade bezüglich von zumindest zwei Messpunkten des Clusters ausgerichtet. Mit anderen Worten wird als die Linie eine Gerade durch die Messpunkte in dem Cluster gelegt. Es wird also eine Regressionslinie durch die Messpunkte in dem Cluster gelegt. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs, die beispielsweise eine Parklücke begrenzen, üblicherweise rechteckförmig bzw. quaderförmig ausgebildet sind. Derartige Objekte können beispielsweise Parkflächen für Kraftfahrzeuge, Bordsteine oder Wände sein. Wenn vorliegend eine Gerade in der Karte ermittelt wird, kann davon ausgegangen werden, dass diese eine Objektgrenze beschreibt. Somit kann das zumindest eine Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs und mit geringem Rechenaufwand erkannt werden. Alternativ dazu kann es auch vorgesehen sein, dass eine Polylinie in Abhängigkeit von den Messpunkten in der Umgebungskarte bestimmt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird zum Zuordnen der Messpunkte zu dem Cluster ein aktueller Messpunkt, welcher bei einem aktuellen Messzyklus ermittelt wird, in die Umgebungskarte eingetragen, ein Bereich in der Umgebungskarte wird vorbestimmt, welchen den aktuellen Messpunkt umgibt und es wird überprüft, ob zumindest ein bestehender Messpunkt, der bei einem Messzyklus zu einem vorhergehenden Zeitpunkt erfasst wurde, innerhalb des vorbestimmten Bereichs angeordnet ist. Vorliegend kann also auch die Historie von Messzyklen berücksichtigt werden. Hierbei kann dem Aspekt Rechnung getragen werden, dass es bei auf Ultraschallsensortechnologie basierten Fahrerassistenzsystemen aufgrund der begrenzten Rechenleistung der derzeit üblicherweise nicht möglich ist, bei jeder neuen Messung neue Cluster zu bilden. Daher kann es vorgesehen sein, dass nicht alle Messpunkte in der Umgebungskarte neu geclustert werden, sondern aktuelle bzw. neue Messpunkte bestehenden Clustern iterativ hinzugefügt werden. Wenn es aufgrund der aktuellen Messpunkte nötig sein sollte, können bestehende Cluster auch aufgeteilt (gesplittet) oder auch zumindest zwei bestehende Cluster verbunden (gemerged) werden. Vorliegend können die Messergebnisse bzw. Messpunkte vergangener Messzyklen berücksichtigt werden. Wenn ein neuer Messpunkt in der Karte bzw. in der Umgebungskarte aus einer aktuellen Messung generiert wird, wird um diesen Punkt ein vorbestimmter Bereich gelegt. Dieser Bereich kann auch als „Clusterung-Box“ bezeichnet werden. Dieser Bereich kann als Suchumgebung verwendet werden, um bereits existierende Messpunkte zu finden. Der Vorteil hiervon ist, dass nicht alle Messpunkte in der Umgebungskarte miteinander verglichen werden müssen, sondern nur Messpunkte in der Nähe der aktuellen Messpunkte. Dies ergibt beispielsweise einen erheblichen Laufzeitvorteil. Auf diese Weise können Messpunkte mittels einer Steuereinrichtung eines Fahrerassistenzsystems bearbeitet werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein weiteres Cluster bestimmt wird, welchem der aktuelle Messpunkt zugeordnet wird, falls ein Auffinden des zumindest einen bestehenden Messpunktes innerhalb des vorbestimmten Bereichs unterbleibt. Mit anderen Worten kann ein neues Cluster erstellt werden, wenn innerhalb des vorbestimmten Bereichs kein weiterer bzw. bestehender Messpunkt aufgefunden wird. In diesem Fall kann dem aktuellen Messpunkt ein eigenes Cluster zugeordnet werden. Diesem weiteren Cluster können dann weitere Messpunkte, die zu zukünftigen Zeitpunkten in Messzyklen bestimmt werden, hinzugefügt werden. Somit können auf den aktuellen Messpunkt zukünftig folgende Messpunkte auf einfache Weise verarbeitet werden. Wenn zwei voneinander getrennte Cluster in der Umgebungskarte vorhanden sind, kann anhand ihrer räumlichen Anordnung zueinander ermittelt werden, ob sie einem einzigen Objekt zugeordnet sind. Ist dies der Fall, können die Linien in den Clustern derart bestimmt werden, dass sie im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn davon ausgegangen wird, dass das Objekt in der Realität im Wesentlichen quaderförmig bzw. in einer zweidimensionalen Umgebungskarte im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist. Die rechteckförmige Annäherung ist insbesondere ausreichend genau zum Zweck des automatischen Einparkens und erlaubt beispielsweise sehr schnelle Algorithmen, die ohne die Abstrahierung von Objekten mit Linien sondern mit reinen Messpunkten länger dauern würden.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass falls innerhalb des vorbestimmten Bereichs zumindest ein bestehendes Cluster mit einem bestehenden Messpunkt angeordnet ist, ein Abstand zu dem einen bestehenden Messpunkt ermittelt wird und der aktuelle Messpunkt dem bestehenden Cluster zugeordnet wird, falls der ermittelte Abstand einen vorbestimmten ersten Schwellenwert unterschreitet. Wenn innerhalb des Bereichs ein weiterer Messpunkt aufgefunden wird, der zu einem Cluster gehört, wird insbesondere eine euklidische Distanz zu dem bestehenden Messpunkt von dem aktuellen Messpunkt aus berechnet und mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen. Ist die euklidische Distanz unterhalb des Schwellenwerts, kann der aktuelle Messpunkt dem bestehenden Cluster hinzugefügt werden. Falls der ermittelte Abstand den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, kann ein neues Cluster gebildet werden, dem der aktuelle Messpunkt zugeordnet wird. Wenn der aktuelle Messpunkt einen geringen Abstand zu dem bestehenden Messpunkt aufweist, kann davon ausgegangen werden, dass der aktuelle Messpunkt und der bestehende Messpunkt die gleiche Objektgrenze beschreiben. Somit können diese einem gemeinsamen Cluster zugeordnet werden und somit einfacher verarbeitet werden.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass falls innerhalb des vorbestimmten Bereichs zumindest ein bestehendes Cluster mit zumindest zwei bestehenden Messpunkten angeordnet ist, ein Abstand von dem aktuellen Messpunkt zu einer anhand der zumindest zwei bestehenden Messpunkte bestimmten Linie ermittelt wird und der aktuelle Messpunkt dem bestehenden Cluster zugeordnet wird, falls der ermittelte Abstand einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert unterschreitet. In dem bestehenden Cluster können sich zumindest zwei bestehende Messpunkte befinden. Weiterhin kann durch die bestehenden Messpunkte die Linie bzw. Regressionslinie gelegt sein. Vorliegend kann der Abstand von dem aktuellen Messpunkt bzw. die orthogonale Distanz zwischen dem Messpunkt und der Linie bestimmt wird, Ist die Distanz unterhalb des Schwellenwerts, kann der aktuelle Messpunkt dem Cluster hinzugefügt werden. Ansonsten wird für den aktuellen Messpunkt ein neues Cluster gebildet. Anhand des Abstands des aktuellen Messzyklus zu der Regressionslinie der bereits bestehenden Messpunkte kann auf einfache Weise ermittelt werden, ob der aktuelle Messpunkt dem bestehenden Cluster zugeordnet werden soll.
In einer weiteren Ausführungsform wird, falls innerhalb des vorbestimmten Bereichs zumindest zwei bestehende Cluster mit jeweils zumindest zwei bestehenden Messpunkten angeordnet sind, die Zuordnung des aktuellen Messpunktes zu einem ersten oder einem zweiten der zumindest zwei bestehenden Cluster anhand einer Orientierung der Linie in dem ersten und/oder dem zweiten bestehenden Cluster bezüglich des aktuellen Messpunktes bestimmt. Wenn in dem vorbestimmten Bereich mehrere bestehende Cluster, die jeweils zumindest zwei bestehende Messpunkte umfassen, angeordnet sind und der jeweilige Abstand der Linien der bestehenden Cluster zu dem aktuellen Messpunkt den vorbestimmten Schwellenwert unterschreiten, kann der Verlauf der jeweiligen Linien der bestehenden Cluster zum Zuordnen des aktuellen Messpunktes zu einem der Cluster verwendet werden. Anhand der jeweiligen Linien in den bestehenden Clustern kann eine Objektgrenze des zumindest einen Objekts, welches beispielsweise einem jeweiligen Cluster zugeordnet ist, abgeschätzt werden. Anhand der relativen Lage des aktuellen Messpunktes zu den Linien kann nun bestimmt werden, zu welcher der Linien der aktuelle Messpunkt gehörig ist. Somit kann das Objekt zuverlässig erkannt werden.
Bevorzugt wird, falls innerhalb des vorbestimmen Bereichs zumindest zwei bestehende Cluster angeordnet sind und der ermittelte Abstand zu dem einen bestehenden Messpunkt und/oder zu der Linie den ersten und/oder den zweiten Schwellenwert unterschreitet, die Zuordnung des aktuellen Messpunktes zu einem der bestehenden Cluster in Abhängigkeit von einer Entfernung des aktuellen Messpunktes zu den bestehenden Clustern bestimmt. Wenn mehrere Cluster in dem vorbestimmten Bereich angeordnet sind, wobei der Abstand des zumindest einen bestehenden Messpunktes bzw. der Linie den jeweiligen Schwellenwert unterschreitet, wird die Entfernung bzw. der Abstand des aktuellen Messpunktes zu den jeweiligen Clustern herangezogen. Anhand der räumlichen Lage des aktuellen Messpunktes zu den bestehenden Clustern kann innerhalb der Karte auf einfache Weise die Zugehörigkeit des aktuellen Messpunktes zu den bestehenden Clustern ermittelt werden.
In einer Ausführungsform werden bei jedem Messzyklus zumindest zwei Echos des Ultraschallsignals erfasst und anhand einer zeitlichen Dauer zwischen dem Empfangen eines ersten der zumindest zwei Echos und eines zweiten der zumindest zwei Echos wird für den Messpunkt ein Höhenwert bestimmt, welcher eine Höhe des zumindest einen Objekts beschreibt. Wenn ein zweites Echo des Ultraschallsignals innerhalb einer vorbestimmten zeitlichen Dauer nach dem ersten Echo auftritt, kann davon ausgegangen werden, dass das zumindest eine Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs eine vorbestimmte Höhe aufweist. Wenn ein zweites Echo des Ultraschallsignals vorhanden ist bzw. innerhalb einer kurzen zeitlichen Dauer auf das erste Echo folgt, kann es sich bei dem zumindest einen Objekt beispielsweise um ein geparktes Kraftfahrzeug handeln. Somit kann das zumindest eine Objekt anhand der Echos der Ultraschallsignale klassifiziert werden. Wird das zweite Echo nicht innerhalb einer vorbestimmten zeitlichen Dauer empfangen, kann kein Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs vorhanden sein oder es befindet sich ein verhältnismäßig niedriges Objekt, wie beispielsweise ein Bordstein, in dem Umgebungsbereich. Auf diese Weise kann das zumindest eine Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs klassifiziert werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zumindest zwei bestehende Cluster zu einem zusammengefassten Cluster in Abhängigkeit von den Höhenwerten der Messpunkte der zumindest zwei bestehenden Cluster verbunden werden. Wenn die Höhenwerte der Messpunkte in den beiden Clustern ähnlich sind, kann davon ausgegangen werden, dass die beiden Cluster ein Objekt derselben Höhe beschreiben. Somit kann davon ausgegangen werden, dass die beiden Cluster Objektgrenzen eines einzigen Objekts beschreiben. Somit können diese Cluster zusammengefügt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird ein voraussichtlicher Fahrschlauch des Kraftfahrzeugs ermittelt und in der Karte angezeigt, wobei eine Abmessung und/oder eine Lage des vorbestimmten Bereichs angepasst wird, falls der aktuelle Messpunkt innerhalb des Fahrschlauchs angeordnet ist. Mit anderen Worten kann in der Karte ein Streifen markiert werden, der die zukünftige Fahrt des Kraftfahrzeugs beschreibt. Wenn sich der aktuelle Messpunkt außerhalb des Fahrschlauchs befindet, kann davon ausgegangen werden, dass sich das zumindest eine Objekt in einem seitlichen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs befindet. In diesem Fall kann der vorbestimmte Bereich in einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs bzw. parallel zu dem voraussichtlichen Fahrschlauch angeordnet werden. Auf diese Weise können seitlich zu dem Kraftfahrzeug liegende Objekte optimal detektiert werden. Falls sich der aktuelle Messpunkt innerhalb des Fahrschlauchs befindet, kann der vorbestimmte Bereich in einem Bereich vor dem Kraftfahrzeug in der Karte angeordnet werden. Somit können Objekte, die vor dem Kraftfahrzeug liegen, optimal erfasst werden.
Bevorzugt wird eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs beim Ermitteln des aktuellen Messpunktes bestimmt und die Abmessung und/oder die Lage des vorbestimmten Bereichs wird in Abhängigkeit von der bestimmten Geschwindigkeit angepasst. Beispielsweise kann die Breite und/oder die Länge des vorbestimmten Bereichs in der Umgebungskarte geschwindigkeitsabhängig angepasst werden. Hiermit kann berücksichtigt werden, dass die Messpunkte weiter streuen, wenn sich das Kraftfahrzeug schneller bewegt. Diesem Aspekt kann beispielsweise durch die geschwindigkeitsabhängige variable Breite des vorbestimmten Bereichs Rechnung getragen werden.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Objektgrenze des zumindest einen Objekts dem Fahrer des Kraftfahrzeugs signalisiert wird. Die Objektgrenze kann dem Fahrer beispielsweise auf einer Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs angezeigt werden. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass mehrere Objektgrenzen bestimmt werden und dem Fahrer angezeigt werden. Anhand der Objektgrenzen kann auch die Lage eines oder mehrerer Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs bestimmt und dem Fahrer angezeigt werden. Insbesondere wird das zumindest eine Objekt und/oder die zumindest eine Objektgrenze relativ zu der Position des Kraftfahrzeugs angezeigt. Somit kann der Fahrer beim Manövrieren des Kraftfahrzeugs und insbesondere beim Einparken des Kraftfahrzeugs unterstützt werden.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Steuereinrichtung, welche zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Das Fahrerassistenzsystem dient insbesondere zum Unterstützen des Fahrers beim Einparken des Kraftfahrzeugs in eine Parklücke. Beispielsweise kann das Fahrerassistenzsystem anhand des zumindest einen erkannten Objekts eine Fahrtrajektorie ermitteln, entlang der das Kraftfahrzeug zumindest semi-autonom manövriert wird.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
Die in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Anordnung des Kraftfahrzeugs zu einem Objekt sowie bestehenden Messpunkte und einen aktuellen Messpunkt, welche mittels eines Ultraschallsensors des Kraftfahrzeugs ermittelt wurden;
3 eine Anordnung gemäß 2 in einer weiteren Ausführungsform;
4 eine Umgebungskarte der Umgebung des Kraftfahrzeugs in der ein aktueller Messpunkt und ein bestehender Messpunkt eingetragen sind.
5 eine Karte gemäß 4 in einer weiteren Ausführungsform;
6 eine Mehrzahl von bestehenden Messpunkten, die mit dem Ultraschallsensor erfasst wurden und die in mehrere Cluster eingeteilt sind; und
7 eine Mehrzahl von bestehenden Messpunkten die in zwei Cluster eingeteilt sind, wobei den bestehenden Messpunkten der beiden Cluster jeweils einer Linie zugeordnet ist.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst wiederum eine Steuereinrichtung 3, die beispielsweise durch ein Steuergerät (Electronic Control Unit, ECU) des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein kann. Darüber hinaus umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 mehrere Ultraschallsensoren 4.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 acht Ultraschallsensoren 4. Dabei sind vier Ultraschallsensoren 4 in einem Frontbereich 5 des Kraftfahrzeugs 1 und vier Ultraschallsensoren 4 in einem Heckbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Mit Hilfe der Ultraschallsensoren 4 kann zumindest ein Objekt 9 in einem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst werden.
Darüber hinaus umfasst das Kraftfahrzeug 1 eine Anzeigeeinrichtung 8, die als Bildschirm bzw. als Display ausgebildet sein kann, und die in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist. Die Steuereinrichtung 3 ist mit den Ultraschallsensoren 4 zur Datenübertragung verbunden. Entsprechende Datenleitungen sind vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung 3 mit der Anzeigeeinrichtung zur Datenübertragung verbunden. Somit kann die Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung 8 mit der Steuereinrichtung gesteuert werden.
Das Fahrerassistenzsystem 2 kann zudem dazu ausgelegt sein, eine aktuelle Position des Kraftfahrzeugs 1 zu ermitteln. Hierzu können die Signale eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems berücksichtigt werden. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs 1 mittels Odometrie bestimmt wird. Zu diesem Zweck können beispielsweise die Anzahl der Radumdrehungen zumindest eines Rades des Kraftfahrzeugs 1 und/oder ein Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs 1 ermittelt werden. Auf diese Weise kann auch die Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs 1 bestimmt werden. So kann beispielsweise ein voraussichtlicher Fahrschlauch 11 des Kraftfahrzeugs 1 berücksichtigt werden, welcher eine Bahn für die zukünftige Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 beschreibt. Der Fahrschlauch 11 ist vorliegend durch die beiden Linien 12 begrenzt. Weiterhin kann anhand der aktuellen Position des Kraftfahrzeugs 1 und des Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 10, der mit zumindest einem Ultraschallsensor 4 bestimmt wird, eine relative Lage des Kraftfahrzeugs 1 zu dem Objekt 10 ermittelt werden.
Weiterhin kann die Steuereinrichtung 3 dazu ausgebildet sein, eine Fahrtrajektorie des Kraftfahrzeugs 1 zu berechnen, welche eine kollisionsfreie Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 an dem Objekt 10 vorbei beschreibt. Hierzu können auch die äußeren Abmessungen des Kraftfahrzeugs 1 berücksichtigt werden, die beispielsweise in einer Speichereinheit der Steuereinrichtung 3 hinterlegt sind. Mittels des Fahrerassistenzsystems 2 kann das Kraftfahrzeug 1 semi-autonom entlang der Fahrtrajektorie bewegt werden. In diesem Fall wird die Lenkung von dem Fahrerassistenzsystem 2 übernommen. Der Fahrer betätigt weiterhin das Gaspedal und die Bremse. Alternativ dazu kann das Kraftfahrzeug auch autonom entlang der Fahrtrajektorie bewegt werden. Hierbei steuert das Fahrerassistenzsystem 2 auch den Antrieb und die Bremse des Kraftfahrzeugs 1.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung des Kraftfahrzeugs 1 zu dem Objekt 10. Das Objekt 10 in dem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 ist vorliegend durch ein geparktes Fahrzeug gebildet. Das geparkte Fahrzeug kann beispielsweise auf einer Parkfläche zum Querparken abgestellt sein. Neben dem Objekt 10 bzw. dem geparkten Fahrzeug kann sich beispielsweise ein freier Stellplatz befinden, in dem das Kraftfahrzeug eingeparkt werden soll. Um den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 beim Einparken zu Unterstützen und/oder um eine Kollision mit dem Objekt 10 zu vermeiden, muss das Objekt 10 im Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs erkannt und vermessen werden.
Um das Objekt 10 im Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 zu erkennen, wird das Kraftfahrzeug 1 an dem Objekt 10 vorbeibewegt. Dabei wird zu aufeinanderfolgenden vorbestimmten Zeitpunkten mit zumindest einem der Ultraschallsensoren 4 jeweils ein Messzyklus durchgeführt. Bei einem Messzyklus sendet der Ultraschallsensor 4 ein Ultraschallsignal aus. Dieses Ultraschallsignal wird von dem Objekt 10 reflektiert und von dem Ultraschallsensor 4 wieder empfangen. Mit dem Ultraschallsensor 4 wird also ein Echo des Ultraschallsignals empfangen. Anhand der Laufzeit des Ultraschallsignals, also der Zeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des Echos des Ultraschallsignals, kann der Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug 1 bzw. dem Ultraschallsensor 4 und dem Objekt 10 bestimmt werden. Bei jedem Messzyklus wird also ein Messpunkt gewonnen, der einen Positionswert umfasst. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass ein Messpunkt durch die Signale mehrerer Ultraschallsensoren 4 ermittelt wird. Dies kann beispielsweise durch Trilateration von Kreissektoren, die die Ultraschallsignale der jeweiligen Ultraschallsensoren 4 approximieren, erreicht werden.
Üblicherweise ist es der Fall, dass von dem Ultraschallsensor 4 mehrere Echos empfangen werden. Beispielsweise können von dem Ultraschallsensor 4 zumindest zwei Echos empfangen werden. Anhand von zumindest zwei Echos des Ultraschallsignals kann mit einer hohen Wahrscheinlichkeit auf eine Höhe des Objekts 10 rückgeschlossen werden. Ist ein zweites Echo vorhanden bzw. wird das zweite Echo innerhalb einer vorbestimmten zeitlichen Dauer nach dem ersten Echo empfangen, kann davon ausgegangen werden, dass das Objekt 10 in dem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 eine vorbestimmte Höhe aufweist. Wenn das zweite Echo vorhanden ist bzw. innerhalb einer kurzen zeitlichen Dauer auf das erste Echo folgt, kann es sich bei dem Objekt 10 beispielsweise um ein geparktes Fahrzeug handeln. Falls das zweite Echo nicht empfangen wird oder erst nach einer vorbestimmten zeitlichen Dauer empfangen wird, kann davon ausgegangen werden, dass es sich um ein niedriges Objekt, wie beispielsweise einen Bordstein handelt. Somit kann für jeden Messpunkt 13, 14, der bei einem Messzyklus ermittelt wird, zusätzlich ein Höhenwert, der die Höhe des Objekts beschreibt, bestimmt werden.
Die Messpunkte, die in den einzelnen Messzyklen bestimmt werden, können anhand ihres Positionswerts in eine Karte bzw. Umgebungskarte eingetragen werden. Der Ursprung dieser Umgebungskarte kann sich in einem Fahrzeugkoordinatensystem befinden, das sich in einem Bereich des Kraftfahrzeugs 1 befindet. Vorliegend befindet sich der Ursprung des Koordinatensystems auf dem Mittelpunkt der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 1. Das Fahrzeugkoordinatensystem umfasst die beiden Koordinatenachsen x und y. Das Fahrzeugkoordinatensystem wird aus Sicht eines Weltkoordinatensystems bei der Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 mitbewegt.
Vorliegend sind die Messpunkte 13, 14 bezüglich des realen Objekts 10 dargestellt. Dabei sind bestehende Messpunkte 14 gezeigt, die bei früheren Messzyklen ermittelt wurden und in die Umgebungskarte eingetragen wurden. Diese bestehenden Messpunkte 14 sind anhand ihres jeweiligen Positionswerts, also anhand ihrer räumlichen Anordnung zu einem Cluster 15 zusammengefasst. Weiterhin ist – wie nachfolgen näher erläutert – durch die bestehenden Messpunkte 14 eine Linie 16 gelegt. Die Linie 16 soll eine Objektgrenze des Objekts 10 repräsentieren. Vorliegend werden also bestehende Messpunkte 14, die in der Vergangenheit bestimmt wurde, weiterhin berücksichtigt.
Weiterhin ist in 2 ein aktueller Messpunkt 13 gezeigt, der bei einem aktuellen Messzyklus ermittelt wird und in die Karte eingetragen wird. Fraglich ist nun, ob der aktuelle Messpunkt 13 dem bestehenden Cluster 15 zugeordnet wird. Im Vergleich hierzu zeigt 3 die Anordnung des Kraftfahrzeugs 1 zu dem Objekt zu einem späteren Zeitpunkt. Hierbei wurde der aktuelle Messpunkt 13 gemäß 2 bereits dem bestehenden Cluster 15 zugeordnet. Weiterhin wurden drei weitere bestehende Messpunkte 14 ermittelt, die einem weiteren Cluster 17 zugeordnet wurden. Die Zuordnung aktueller Messpunkte 13 zu einem bestehenden Cluster, das Bilden weiterer Cluster und das Zusammenfassen von Clustern 15, 17 wird nachfolgend näher erläutert.
4 zeigt eine Umgebungskarte 18 in einer ersten Ausführungsform. In die Umgebungskarte 18 ist ein bestehender Messpunkt 14 eingetragen, der einem bestehenden Cluster 15 zugeordnet ist. Weiterhin ist in die Umgebungskarte 18 ein aktueller Messpunkt 13 eingetragen. Wenn ein aktueller Messpunkt 13 in die Umgebungskarte 18 eingetragen wird, wird um den aktuellen Messpunkt herum ein vorbestimmter Bereich 19 bzw. eine sogenannte „Clustering-Box“ bestimmt. Diese ist insbesondere parallel oder vertikal zur Fahrtrichtung angeordnet, anhängig davon, ob sich der aktuelle Messpunkt 14 innerhalb des Fahrschlauchs 11 befindet oder nicht. Dieser vorbestimmte Bereich 19 dient als Suchumgebung, um bestehende Messpunkte 14, also bereits existierende Messpunkte, zu finden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird für den vorbestimmten Bereich 19 eine Rechteckform verwendet, weil es hiermit am schnellsten möglich ist, zu prüfen, ob bestehende Messpunkte 14 in der Umgebungskarte 18 vorhanden sind oder nicht. Wird in dem vorbestimmten Bereich 19 kein bestehender Messpunkt ermittelt, wird ein weiteres Cluster 17 ermittelt, dem der aktuelle Messpunkt 13 zugeordnet wird.
In dem Beispiel gemäß 3 wird in dem vorbestimmten Bereich 13 ein bestehender Messpunkt 14 aufgefunden, der einem Cluster 15 zugeordnet ist. Vorliegend ist also ein einziger bestehender Messpunkt 14 dem bestehenden Cluster 15 zugeordnet. In diesem Fall wird der Abstand zwischen dem aktuellen Messpunkt 13 und dem bestehenden Messpunkt 14 bestimmt. Insbesondere wird die euklidische Distanz zwischen dem aktuellen Messpunkt 13 und dem bestehenden Messpunkt 14 ermittelt. Die euklidische Distanz wird in diesem Fall verwendet, da sie die geometrisch korrekte Distanz der Messpunkte 13, 14 zueinander darstellt. Der Abstand 20 wird mit einem vorbestimmten ersten Schwellenwert verglichen. Ist der Abstand 20 kleiner als der vorbestimmte erste Schwellenwert, wird der aktuelle Messpunkt 13 dem bestehenden Cluster 15 zugeordnet.
Falls der Abstand 20 größer als der vorbestimmte erste Schwellenwert ist, wird für den aktuellen Messpunkt 13 ein weiteres Cluster 17 gebildet.
Werden in dem vorbestimmten Bereich 19 ausschließlich bestehende Cluster 15 gefunden, die jeweils nur einen bestehenden Messpunkt 14 aufweisen, hängt die Zuordnung des aktuellen Messpunktes 13 davon ab, wie viele bestehende Cluster 15 einen geringeren Abstand 20 als der Schwellenwert aufweisen. Wenn der Abstand 20 zu den jeweiligen bestehenden Messpunkten 14 der bestehenden Cluster 15 größer als der erste Schwellenwert ist, wird für den aktuellen Messpunkt 13 ein weiteres Cluster 17 gebildet. Wenn der Abstand 20 zu dem bestehenden Messpunkt 14 nur eines bestehenden Clusters kleiner als der erste Schwellenwert ist, wird der aktuelle Messpunkt 13 diesem bestehenden Cluster 15 zugeordnet. Ansonsten werden unter allen bestehenden Clustern 15 zwei bestehende Cluster 15 ausgewählt, bei denen der Abstand 20 am geringsten ist.
Weiterhin werden die jeweiligen Höhenwerte der bestehenden Messpunkte 14 dieser beiden Cluster 15 ermittelt. Sind die jeweiligen Höhenwerte der bestehenden Messpunkte 14 gleich oder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs 19, werden die beiden bestehenden Cluster 15 zusammengefasst und der aktuelle Messpunkt 13 wird dem zusammengefassten Cluster hinzugefügt. Falls sich die Höhenwerte der bestehenden Messpunkte 14 der beiden bestehenden Cluster 15 unterscheiden, wird der aktuelle Messpunkt 13 dem bestehenden Cluster der zwei bestehenden Cluster 15 zugeordnet, bei welchem der Abstand 20 zu dem bestehenden Messpunkt 14 am geringsten ist.
5 zeigt eine Umgebungskarte 18 in einer weiteren Ausführungsform. Vorliegend sind in die Umgebungskarte 18 fünf bestehende Messpunkte 14 eingetragen, die einem bestehenden Cluster 15 zugeordnet sind. Weiterhin ist durch die bestehenden Messpunkte 14 in dem bestehenden Cluster 15 eine Linie 16 gelegt. Die Linie 16 ist vorliegend als Gerade ausgebildet, die anhand eines Regressionsverfahrens bestimmt wurde. Anhand der Linie 16 bzw. der Geraden wird eine Objektgrenze des Objekts 10 bestimmt. Dabei wird die Erkenntnis berücksichtigt, dass die Objekte 10, die üblicherweise eine Parklücke begrenzen, üblicherweise geparkte Kraftfahrzeuge, Bordsteine, Wände, Parkflächenbegrenzungen, Parkflächenmarkierungen oder dergleichen sind. Diese Objekte 10 weisen üblicherweise eine quaderförmige Gestalt auf oder können als quaderförmig angenommen werden. Somit kann deren Objektgrenze in der zweidimensionalen Umgebungskarte 18 durch die Linie 16 repräsentiert werden.
Werden in dem vorbestimmten Bereich 19 mehrere bestehende Messpunkte 14 gefunden, die einem bestehenden Cluster 15 zugeordnet sind, so wird der Abstand 21 des aktuellen Messpunktes 13 zu der Linie 16 bzw. zu einer Verlängerung der Linie 16 ermittelt. Mit anderen Worten wird eine orthogonale Distanz des aktuellen Messpunktes 13 zu der Linie 16 bzw. der Clusterlinie bestimmt. Der Abstand 21 wird mit einem vorbestimmten zweiten Schwellenwert verglichen. Ist der Abstand kleiner als der vorbestimmte zweite Schwellenwert, wird der aktuelle Messpunkt 13 zu dem bestehenden Cluster 15 hinzugefügt. Falls der ermittelte Abstand 21 größer als der vorbestimmte zweite Schwellenwert ist, wird ein weiteres Cluster 17 gebildet, welchem der aktuelle Messpunkt 13 zugeordnet wird.
Der Abstand 21 bzw. die orthogonale Distanz wird in diesem Fall verwendet, um die in den allermeisten Fällen rechteckförmigen bzw. quaderförmigen Objekte 10, die für eine Parklückenerkennung relevant sind, an den Objektecken trennen zu können, um das geforderte Ziel mit jeweils einem Cluster pro Objektseite erreichen zu können.
Werden in dem vorbestimmten Bereich 19 ausschließlich bestehende Cluster 15 aufgefunden, die mehrere bestehende Messpunkte 14 und eine durch die bestehenden Messpunkte 14 gelegte Linie 16 aufweisen, erfolgt die Zuweisung eines aktuellen Messpunktes 13 abhängig davon, ob der Abstand 21 zwischen dem aktuellen Messpunkt 13 und der Linie 16 unterhalb eines der vorbestimmten Schwellenwerte liegt. Ist der Abstand 21 zu allen Linien 16 der bestehenden Clustern 15 größer als einer der jeweiligen Schwellenwerte, wird für den aktuellen Messpunkt 13 ein neues Cluster 17 gebildet, dem der aktuelle Messpunkt 13 zugeordnet wird. Wenn der Abstand 21 zu der Linie 16 eines bestehenden Clusters 15 unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt, wird der aktuelle Messpunkt diesem bestehenden Cluster 15 zugeordnet.
Wenn der Abstand 21 zwischen dem aktuellen Messpunkt 13 und der Linie 16 für mehrere bestehende Cluster unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt, werden zwei bestehende Cluster 15 ausgewählt, bei denen der Abstand 21 am geringsten ist. Befindet sich der aktuelle Messpunkt 13 innerhalb eines Segments einer der Linien 16 der bestehenden Cluster 15, wird er zu demjenigen bestehenden Cluster 15 hinzugefügt, in dessen Segment er liegt. Somit kann beispielsweise ein Übernanderwachsen von Clustern verhindert werden. Befindet sich der aktuelle Messpunkt 13 zwischen den Segmenten der Linien der beiden bestehenden Clustern 15, wird der aktuelle Messpunkt 13 demjenigen Cluster 15 zugeordnet, zu dem der geringste Abstand 21 besteht. Dies wird insbesondere durchgeführt, wenn die Höhenwerte der bestehenden Messpunkte 14 der bestehenden Cluster 15 unterschiedlich sind. Falls die Höhenwerte der jeweiligen bestehenden Messpunkte 14 der beiden bestehenden Cluster 15 gleich sind oder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, so wird nach einem eigens hierfür entwickelten Verfahren entschieden, ob die bestehenden Cluster 15 zusammengefügt werden.
Werden in dem vorbestimmten Bereich 19 mehrere bestehende Cluster 15 aufgefunden, die sowohl einen als auch mehrere bestehende Messpunkte 14 enthalten, so wird zuerst geprüft, welche der bestehenden Cluster 15, die nur einen bestehenden Messpunkt 14 aufweisen, zu dem aktuellen Messpunkt 13 einen geringeren Abstand 20 als der vorbestimmte erste Schwellenwert aufweisen und bei welchem der Cluster, die eine Linie 16 aufweisen, der Abstand zwischen dem aktuellen Messpunkt 13 und der Linie 16 geringer als der vorbestimmte zweite Schwellenwert ist. Dann wird der aktuelle Messpunkt 13 nach folgendem Verfahren einem der bestehenden Cluster 15 zugeordnet: Ist keines der bestehenden Cluster unterhalb der Distanzschwelle, wird der aktuelle Messpunkt einem weiteren Cluster 17 zugewiesen. Ist ausschließlich ein bestehendes Cluster 15 mit nur einem bestehenden Messpunkt 14 unterhalb des Schwellenwerts, wird der aktuelle Messpunkt diesem bestehenden Cluster 15 zugewiesen. Sind ausschließlich bestehende Cluster 15 mit nur einem bestehenden Messpunkt 14 unterhalb des Schwellenwerts, werden die zwei bestehenden Cluster 15, die den geringsten Abstand 20 zu dem aktuellen Messpunkt 13 aufweisen, ausgewählt und es wird das zuvor beschriebene Verfahren durchgeführt anhand dessen überprüft wird, ob die beiden bestehenden Cluster 15 zusammengefasst werden.
Ist ausschließlich ein bestehendes Cluster 15 mit zumindest zwei bestehenden Messpunkten 14 und einer Linie 16 unterhalb des Schwellenwerts, wird der aktuelle Messpunkt 13 diesem Cluster 15 zugewiesen. Sind ausschließlich bestehende Cluster 15 mit zumindest zwei bestehenden Messpunkten 14 und einer jeweiligen Linie 16 unterhalb des Schwellenwerts, wird der aktuelle Messpunkt 13 demjenigen bestehenden Cluster 15 zugeordnet, das den geringsten Abstand zu dem aktuellen Messpunkt 13 aufweist. Sind sowohl bestehende Cluster 15 mit nur einem bestehenden Messpunkt 14 als auch bestehende Cluster 15 mit zumindest zwei bestehenden Messpunkten 14 und einer Linie 16 unterhalb des Schwellenwerts, werden je zwei bestehende Cluster 15, die jeweils einen bestehenden Messpunkt 14 aufweisen und zwei bestehende Cluster 15, die zumindest zwei bestehende Messpunkte 14 aufweisen und entsprechend dem bereits erwähnten Verfahren weiter entschieden.
Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass eine Abmessung und/oder eine Position des vorbestimmten Bereichs 19 angepasst werden kann. Hierzu kann überprüft werden, ob sich ein aktueller Messpunkt 13 und/oder ein bestehender Messpunkt 14 innerhalb des Fahrschlauchs 11 des Kraftfahrzeugs 1 befindet. Zu diesem Zweck kann der Fahrschlauch 11 in die Karte eingetragen werden. Wenn sich ein Messpunkt 13, 14 innerhalb des Fahrschlauchs 11 kann eine Abmessung des vorbestimmten Bereichs 19 angepasst werden. Insbesondere kann die Breite des vorbestimmten Bereichs 19 geschwindigkeitsabhängig angepasst werden. Hierzu kann zusätzlich die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 beim Durchführen der jeweiligen Messzyklen und somit beim Bestimmen der jeweiligen Messpunkte 13, 14 ermittelt werden. Hierbei wird berücksichtigt, dass die Messpunkte 13, 14 weiter streuen, wenn sich das Kraftfahrzeug 1 schneller bewegt. Diesem Aspekt kann durch die Anpassung der Abmessung des vorbestimmten Bereichs 19 Rechnung getragen werden. Weiterhin kann die Ausrichtung bzw. Orientierung des vorbestimmten Bereichs 19 derart angepasst werden, dass der vorbestimmte Bereich 19 parallel zu dem Kraftfahrzeug 1 in der Umgebungskarte 18 angeordnet wird, falls sich die Messpunkte 13, 14 außerhalb des Fahrschlauchs 11 befinden. Auf diese Weise können Objekte 10, die seitlich zu dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet sind, optimal erfasst werden.
Für den Fall, dass sich die Messpunkte 13, 14 außerhalb des Fahrschlauchs 11 in der Umgebungskarte 18 befinden, wird die Abmessung des vorbestimmen Bereichs 18 nicht verändert. Die Ausrichtung bzw. Orientierung des vorbestimmten Bereichs 18 kann so verändert werden, dass dieser orthogonal zur parallelen Fahrzeugrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise können Objekte 10 vor dem Kraftfahrzeug 1 optimal erfasst werden.
Die 6 und 7 zeigen Beispiele für bestehende Messpunkte 14, die zu mehreren unterschiedlichen bestehenden Clustern 15 zusammengefasst sind. In 6 sind die Linien, die wie zuvor beschrieben mittels eines Regressionsverfahrens durch die bestehenden Messpunkte 14 gelegt sind, zusätzlich mit Pfeilen versehen. Somit ist ersichtlich anhand welcher Reihenfolge die bestehenden Cluster 15 gebildet werden. Hierbei ist insbesondere zu erkennen, dass die bestehenden Cluster 15 so eingeteilt werden, dass die Linien 16 im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass Messpunkte 13, 14, die keinem der Cluster 15 zugeordnet werden, mit einem speziellen Filterverfahren aus der Umgebungskarte 18 entfernt werden.
7 zeigt ein weiteres Beispiel bei dem anhand der Linien 16 der bestehenden Cluster 15 die Grenzen eines Abbilds 22 des Objekts 10 bestimmt sind. Dieses Abbild 22 kann dem Fahrer beispielsweise auf der Anzeigeeinrichtung 8 des Kraftfahrzeugs 1 dargestellt werden. Dabei kann ihm auch die Lage des Abbilds 22 zu einem Abbild des Kraftfahrzeugs 1 dargestellt werden. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das Abbild, das die Objektgrenzen des Objekts 10 beschreibt, dazu verwendet wird, eine Fahrtrajektorie zu bestimmen, entlang welcher das Kraftfahrzeug 1 zumindest semi-autonom manövriert wird. Auf diese Weise kann der Fahrer beim Einparken des Kraftfahrzeugs 1 unterstützt werden.
Das hier beschriebene Cluster-Verfahren ist speziell auf die Bedürfnisse von automatischen Einparksystemen, die auf Ultraschallsensoren 4 basieren, angepasst. Durch das Verfahren kann eine bessere Approximation von relevanten Objekten 10, wie vor allem Fahrzeugen oder Bordsteinen, im Vergleich zu bekannten Verfahren erreicht werden. Zudem kann der Rechenbedarf bzw. der Ressourcenbedarf reduziert werden.
Vorliegend werden die Messpunkte 13, 14 der jeweiligen Seiten bzw. Objektgrenzen des Objekts 10 getrennt voneinander geclustert und über die Cluster werden Linien 16 bzw. Geraden berechnet, die die Grenzen des Objekts 10 approximieren. Mit diesen Linien 16 bzw. Geraden, die die Seiten des Objekts 10 repräsentieren, kann eine Parklückenerkennung mit weniger Ressourcenbedarf und höherer Genauigkeit ermöglicht werden. Bei dem Verfahren werden zum Clustern zudem die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und die Lage der Messpunkte 13, 14 relativ zu dem Kraftfahrzeug zur Steigerung der Effizienz der Clusterbildung verwendet. Weiterhin können auch die in der Vergangenheit ermittele Höhenwerte der Cluster 15, 17 beim Zusammenfügen oder Aufteilen der Cluster 15, 17 berücksichtigt werden. Ebenso kann neben den Positionen der Messpunkte 13, 14, bei der Richtungsbestimmung der Regressionsgeraden verwendet wird, auch die gemessene Richtung der Messpunkte 13, 14 verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6593873 B2 [0003]
WO 2010/127650 A1 [0004]
DE 102010033213 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Erkennen zumindest eines Objekts (10) in einem Umgebungsbereich (7) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem das Kraftfahrzeug (1) an dem zumindest einen Objekt (10) vorbeibewegt wird und während des Vorbeibewegens an dem zumindest einen Objekt (10) zu einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten jeweils ein Messzyklus durchgeführt wird, wobei bei jedem Messzyklus mittels eines Ultraschallsensors (4) des Kraftfahrzeugs (1) ein Ultraschallsignal ausgesendet wird und ein Messpunkt (13, 14) bestimmt wird, der einen Positionswert umfasst, welcher eine Position des zumindest einen Objekts (10) beschreibt und welcher anhand eines Echos des Ultraschallsignals ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte (13, 14) in eine Umgebungskarte (18), welche den Umgebungsbereich (7) des Kraftfahrzeugs (1) zumindest bereichsweise beschreibt, eingetragen werden, die Messpunkte (13, 14) in Abhängigkeit ihrer Positionswerte einem Cluster (15, 17) zugeordnet werden und anhand der Messpunkte (13, 14) des Cluster (15, 17) eine Line (16) bestimmt wird, welche eine Objektgrenze des zumindest einen Objekts (10) in der Umgebungskarte (18) beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Linie (16) eine Gerade mittels eines Regressionsverfahrens bezüglich der Messpunkte (13, 14) in dem Cluster (15, 17) ausgerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zuordnen der Messpunkte (13, 14) zu dem Cluster (15, 17) ein aktueller Messpunkt (13), welcher bei einem aktuellen Messzyklus ermittelt wird, in die Umgebungskarte (18) eingetragen wird, ein Bereich (19) in der Umgebungskarte (18) vorbestimmt wird, welcher den aktuellen Messpunkt (13) umgibt und überprüft wird, ob zumindest ein bestehender Messpunkt (14), der bei einem Messzyklus zu einem vorhergehenden Zeitpunkt erfasst wurde, innerhalb des vorbestimmten Bereichs (19) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Cluster (17) bestimmt wird, welchem der aktuelle Messpunkt (13) zugeordnet wird, falls ein Auffinden des zumindest einen bestehenden Messpunktes (14) innerhalb des vorbestimmten Bereichs (19) unterbleibt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass falls innerhalb des vorbestimmten Bereichs (19) zumindest ein bestehendes Cluster (15) mit einem bestehenden Messpunkt (14) angeordnet ist, ein Abstand (20) zu dem einen bestehende Messpunkt (14) ermittelt wird und der aktuelle Messpunkt (13) dem bestehenden Cluster (15) zugeordnet wird, falls der ermittelte Abstand (20) einen vorbestimmten ersten Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass falls innerhalb des vorbestimmten Bereichs (19) zumindest ein bestehendes Cluster (15) mit zumindest zwei bestehenden Messpunkten (14) angeordnet ist, ein Abstand (21) von dem aktuellen Messpunkt (13) zu einer anhand der zumindest zwei bestehenden Messpunkte (14) bestimmten Linie (16) ermittelten wird und der aktuelle Messpunkt (13) dem bestehenden Cluster (15) zugeordnet wird, falls der ermittelte Abstand (21) einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass falls innerhalb des vorbestimmten Bereichs (19) zumindest zwei bestehende Cluster (15) mit jeweils zumindest zwei bestehenden Messpunkten (14) angeordnet sind, die Zuordnung des aktuellen Messpunktes (13) zu einem ersten oder einem zweiten der zumindest zwei bestehenden Cluster (15) anhand einer Orientierung der Linien (16) in dem ersten und/oder dem zweiten bestehenden Cluster (15) bezüglich des aktuellen Messpunktes (13) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass falls innerhalb des vorbestimmten Bereichs (19) zumindest zwei bestehende Cluster (15) angeordnet sind und der ermittelte Abstand (20, 21) zu dem einen bestehenden Messpunkt (14) und/oder einer Linien (16) den ersten und/oder den zweiten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, die Zuordnung des aktuellen Messpunktes (13) zu einem der bestehenden Cluster (15) in Abhängigkeit von einer Entfernung des aktuellen Messpunktes (13) zu den bestehenden Clustern (15) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Messzyklus zumindest zwei Echos des Ultraschallsignals erfasst werden und anhand einer zeitlichen Dauer zwischen dem Empfangen eines ersten der zumindest zwei Echos und eines zweiten der zumindest zwei Echos für den Messpunkt (13, 14) ein Höhenwert, welcher eine Höhe des zumindest einen Objekts (10) beschreibt, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei bestehende Cluster (15) zu einem zusammengefassten Cluster in Abhängigkeit von den Höhenwerten der Messpunkte (13, 14) der zumindest zwei bestehenden Cluster (15) verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein voraussichtlicher Fahrschlauch (11) des Kraftfahrzeugs (1) ermittelt wird und in der Umgebungskarte (18) angezeigt wird, wobei eine Abmessung und/oder eine Lage des vorbestimmten Bereichs (19) angepasst wird, falls der aktuelle Messpunkt (13) außerhalb des Fahrschlauchs (11) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1) beim Ermitteln des Messpunktes (13, 14) bestimmt wird und die Abmessung und/oder eine Lage des vorbestimmten Bereichs (19) in Abhängigkeit von der bestimmten Geschwindigkeit angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektgrenze des zumindest einen Objekts (10) einem Fahrer des Kraftfahrzeugs (1) signalisiert wird.
Fahrerassistenzsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Steuereinrichtung (3), welche zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 14.