DE102014208006A1

DE102014208006A1 - Verfahren zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102014208006A1
Application number: DE102014208006.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Aeberhard; Sebastian Rauch; Bernhard Seidl; Maximilian Dömling
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-11-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs, wobei eine Umfeldkarte des Fahrzeugs erstellt wird, wobei Erfassungsbereichsdaten mindestens eines Sensorsystems, insbesondere eines Radarsystems, eines Lasersystem, eines Ultraschallsystem, oder eines, insbesondere optischen oder Infrarot-, Kamerasystems, empfangen werden, wobei die Erfassungsbereichsdaten in die Umfeldkarte eingetragen werden, und wobei eine Erfassungsfläche ermittelt wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Umfelderfassungseinheit, welche eine Empfangseinrichtung zum Empfang von Erfassungsbereichsdaten mindestens eines Sensorsystems aufweist, und welche dazu eingerichtet ist, das Verfahren zur Umfelderfassung auszuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs, eine Umfelderfassungseinheit, ein Fahrerassistenzsystem und ein Fahrzeug.
Zunehmend wünschen Fahrer, beim Führen von Fahrzeugen durch Fahrerassistenzsysteme entlastet zu werden. Dabei werden folgende Automatisierungsgrade unterschieden, mit denen unterschiedliche Anforderungen an die Fahrerassistenzsysteme einhergehen.
"Driver Only" bezeichnet einen Automatisierungsgrad, bei dem der Fahrer dauerhaft, d.h. während der gesamten Fahrt, die Längsführung, d.h. das Beschleunigen bzw. das Verzögern, und die Querführung, d.h. das Lenken, übernimmt. Sofern das Fahrzeug ein Fahrerassistenzsystem aufweist, greift dieses nicht in die Längs- oder Querführung des Fahrzeuges ein. Beispiele für Fahrerassistenzsysteme, die nicht in die Längs- oder Querführung des Fahrzeuges eingreifen sind unter anderen Lichtassistenzsysteme, mit welchen Scheinwerfer situations-, witterungs- und/oder helligkeitsabhängig gesteuert werden können, Abstandswarner, welche, insbesondere beim Einparken, vor nicht sichtbaren Hindernissen warnen, Regenassistenzsysteme, welche in Abhängigkeit der Wasserbenetzung oder Verschmutzung der Windschutzscheibe die Scheibenwischer aktivieren, ein Aufmerksamkeitsassistenz, welcher beispielsweise in Abhängigkeit der Pupillenbewegungen des Fahrers das Einlegen einer Pause empfiehlt, ein Spurwechselassistent, welcher den Fahrer vor einem Spurwechsel ohne vorherige Aktivierung der Richtungswechselanzeiger (Blinker) warnt, wie er beispielsweise in der EP 1 557 784 A1 beschrieben ist, eine Verkehrszeichenassistent, der den Fahrer auf Verkehrszeichen, insbesondere Geschwindigkeitsbegrenzungen, hinweist, ein Totwinkel-Assistent, der den Fahrer auf Verkehrsteilnehmer im toten Winkel des Fahrzeuges aufmerksam macht oder ein Rückfahrkamerasystem, welches dem Fahrer Informationen über den hinter dem Fahrzeug liegenden Bereich liefert und welches beispielsweise in der EP 1 400 409 A2 beschrieben ist. Weitere Assistenzsysteme sind unter anderem in der WO 2007/104625 A1 beschrieben.
"Assistiert" bezeichnet einen Automatisierungsgrad, bei dem der Fahrer dauerhaft entweder die Quer- oder die Längsführung des Fahrzeuges übernimmt. Die jeweils andere Fahraufgabe wird in gewissen Grenzen von einem Fahrerassistenzsystem übernommen. Dabei muss der Fahrer das Fahrerassistenzsystem dauerhaft überwachen und muss jederzeit zur vollständigen Übernahme der Fahrzeugführung bereit sein. Beispiele für solche Fahrerassistenzsysteme sind unter der Bezeichnung "Adaptive Cruise Control" und "Parkassistent" bekannt. Die Adaptive Cruise Control kann in Grenzen die Längsführung des Fahrzeugs übernehmen und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter Berücksichtigung des Abstands zu einem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer regeln. Ein entsprechendes Radarsystem ist z.B. aus der WO 2008/040341 A1 bekannt. Der Parkassistent unterstützt das Einparken in Parklücken, indem er das Lenken übernimmt, wobei die Vor- und Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs jedoch weiter vom Fahrer übernommen wird. Ein entsprechender Parkassistent ist zum Beispiel in der EP 2 043 044 B1 beschrieben.
"Teilautomatisiert" bezeichnet einen Automatisierungsgrad, bei welchem ein Fahrerassistenzsystem sowohl die Quer- als auch die Längsführung des Fahrzeugs für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen übernimmt. Wie bei einer assistierten Fahrzeugführung muss der Fahrer das Fahrerassistenzsystem dauerhaft überwachen und zu jedem Zeitpunkt in der Lage sein, die Fahrzeugführung komplett zu übernehmen. Ein Beispiel für ein Fahrerassistenzsystem, mit dem ein teilautomatisierte Fahrzeugführung ermöglicht wird, ist unter dem Namen Autobahnassistent bekannt. Der Autobahnassistent kann die Längs- und Querführung des Fahrzeugs in der spezifischen Situation einer Autobahnfahrt bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit übernehmen. Der Fahrer muss allerdings jederzeit prüfen, ob der Autobahnassistent zuverlässig arbeitet, und zur sofortigen Übernahme, z.B. aufgrund einer Übernahmeaufforderung durch das Fahrerassistenzsystem, der Fahrzeugführung bereit sein.
Auch bei einem als "hochautomatisiert" bezeichneten Automatisierungsgrad übernimmt ein Fahrerassistenzsystem sowohl die Quer- als auch die Längsführung des Fahrzeugs für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen. Im Unterschied zur teilautomatisierten Fahrzeugführung muss der Fahrer das Fahrerassistenzsystem nicht mehr dauerhaft überwachen. Sofern das Fahrerassistenzsystem selbstständig eine Systemgrenze erkennt und demgemäß eine sichere Fahrzeugführung durch das Fahrerassistenzsystem nicht mehr gewährleistet ist, fordert das Fahrerassistenzsystem den Fahrer auf, die Fahrzeugführung zu übernehmen.
Als Beispiel für ein Fahrerassistenzsystem zur hochautomatisierten Fahrzeugführung ist ein Autobahn-Chauffeur denkbar. Ein Autobahn-Chauffeur könnte auf Autobahnen die automatische Längs- und Querführung des Fahrzeugs bis zu einer gewissen Geschwindigkeitsgrenze übernehmen, wobei der Fahrer den Autobahn-Chauffeur nicht zu jeder Zeit überwachen müsste. Sobald der Autobahn-Chauffeur eine Systemgrenze erkennen würde, z.B. eine nicht beherrschte Mautstelle oder unvorhergesehene Baustelle, würde er den Fahrer auffordern, innerhalb einer gewissen Zeitspanne die Fahrzeugführung zu übernehmen.
Auch bei einem als "vollautomatisiert" bezeichnet einen Automatisierungsgrad übernimmt das Fahrerassistenzsystem die Quer- und Längsführung des Fahrzeuges, dies allerdings vollständig in einem definierten Anwendungsfall. Der Fahrer muss das Fahrerassistenzsystem nicht überwachen. Vor dem Verlassen des Anwendungsfalles fordert das Fahrerassistenzsystem den Fahrer mit einer ausreichenden Zeitreserve zur Übernahme der Fahraufgabe auf. Leistet der Fahrer dieser Aufforderung nicht folge, wird das Fahrzeug in einen risikominimalen Systemzustand versetzt. Sämtliche Systemgrenzen werden vom Fahrerassistenzsystem erkannt und das Fahrerassistenzsystem ist in allen Situationen in der Lage, einen risikominimalen Systemzustand einzunehmen. Ein Beispiel für ein Fahrerassistenzsystem, welches ein "vollautomatisiertes" Fahren ermöglicht, könnte ein Autobahnpilot sein. Dieser könnte bis zu einer oberen Geschwindigkeitsgrenze auf Autobahnen sowohl die Längs- als auch die Querführung des Fahrzeuges übernehmen. Der Fahrer müsste den Autobahnpiloten dabei nicht überwachen und könnte sich anderen Tätigkeiten, beispielsweise der Vorbereitung einer Besprechung, widmen und die Reisezeit somit bestmöglich nutzen. Sobald die Autobahn verlassen werden muss, würde der Autobahnpilot den Fahrer zur Übernahme auffordern. Reagiert der Fahrer auf diese Aufforderung nicht, so würde der Autobahnpilot das Fahrzeug herunterbremsen und es bevorzugt auf einen Parkplatz oder Seitenstreifen lenken, wo es bis zum Stillstand abgebremst und angehalten werden würde. Ein Verfahren zum vollautomatisierten Verfahren ist beispielsweise in der US 8457827 B1 vorgeschlagen worden.
Sobald eine ständige Überwachung des Fahrerassistenzsystems nicht mehr vorgesehen ist, d.h. beim teil- oder hochautomatisierten Fahren, müssen relevante Objekte, z.B. andere Verkehrsteilnehmer oder Verkehrszeichen, mit hoher Zuverlässigkeit erkannt werden, die mit bisherigen, beispielsweise aus der WO 2013/087067 A1 bekannten Verfahren, und von bisherigen Fahrerassistenzsystemen nicht immer gewährleistet werden kann.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Umfelderfassung, eine Umfelderfassungseinheit, ein Fahrerassistenzsystem und ein Fahrzeug anzugeben, mit welchem leichter ein hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Umfelderfassung gemäß Patentanspruch 1, eine Umfelderfassungseinheit gemäß Patentanspruch 8, ein Fahrerassistenzsystem gemäß Patentanspruch 9 sowie einem Fahrzeug gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den auf Patentanspruch 1 rückbezogenen Patentansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Ein Verfahren zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs, wobei eine Umfeldkarte des Fahrzeugs erstellt wird, wobei Erfassungsbereichsdaten mindestens eines Sensorsystems empfangen werden, wobei die Erfassungsbereichsdaten angeben, ob ein Objekt in einem bestimmten Bereich des Umfeldes des Fahrzeug erfassbar ist, d.h. ob das Sensorsystem ein Objekt in dem Bereich erfassen könnte, wobei die Erfassungsbereichsdaten in die Umfeldkarte eingetragen werden und wobei ein Erfassungsfläche ermittelt wird, kann es ermöglichen, die Einschätzung der Fahrsituation zu verbessern.
Die Erfassungsbereichsdaten können beispielsweise von einem Radarsystem, einem Lasersystem, einem Ultraschallsystem oder einem Kamerasystem empfangen werden. Radarsysteme können auch bei Niederschlägen oder im Nebel Objekte erfassen. Ein Lasersystem ist beispielsweise in der WO 2012/139796 A1 beschrieben Lasersysteme können sich durch eine besonders hohe Reichweite des Erfassungsbereichs auszeichnen. Die Erfassungsgenauigkeit von Ultraschallsensoren, wie sie beispielsweise in der WO 2013/072167 A1 beschrieben sind, kann im Nahbereich besonders hoch sein. Kamerasysteme können eine gegenüber anderen Sensorsystemen höhere Auflösung aufweisen. Infrarotkamerasysteme können es ermöglichen lebende Objekte von unbelebten Objekten zu unterscheiden. Kamerasysteme können zu Stereo-Kamerasystemen kombiniert werden, um eine Abstandsinformation zu erhalten.
Nach einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens werden Erfassungsbereichsdaten des Sensorsystems empfangen, welche einen physikalischen Erfassungsbereich angeben. Unter einem physikalischen Erfassungsbereich kann ein Erfassungsbereich verstanden werden, der durch die Art des Sensorsystems bedingt ist. Der Erfassungsbereich des Sensorsystems kann beispielsweise in der Reichweite limitiert sein. Ebenso kann ein Erfassungswinkel des Sensorsystems limitiert sein. Kamerasysteme können beispielsweise eine besonders hohen Erfassungswinkel und eine geringe Reichweite aufweisen und Lasersysteme eine hohe Reichweite und einen geringen Erfassungswinkel. Die Berücksichtigung eines physikalischen Erfassungsbereichs ermöglicht eine besonders einfache und schnelle Ermittlung eines Erfassungsbereichs, indem Objekte grundsätzlich erfassbar sind.
In einer anderen Weiterbildung des Verfahrens werden Erfassungsbereichsdaten des Sensorsystems empfangen, welche einen situativen Erfassungsbereich angeben. Auf diese Weise kann der Erfassungsbereich, in dem Objekte sicher erfassbar sind, genauer angegeben werden. Beispielsweise kann der situative Erfassungsbereich eines Sensorsystems aufgrund von Witterungsbedingungen oder Verschmutzung eingeschränkt sein. Durch die Berücksichtigung dieser Einschränkungen kann die Zuverlässigkeit, dass ein Objekt in der Erfassungsfläche erkannt werden kann verbessert werden. Ebenso kann der situative Erfassungsbereich eines Sensorsystems dadurch eingeschränkt sein, dass ein Objekt im physikalischen Erfassungsbereich des Sensorsystems die Erfassbarkeit von – bezogen auf das Sensorsystem – weiter hinten liegenden, weiteren Objekten herabsetzt oder unmöglich macht. Der situative Erfassungsbereich kann dabei als gridbasierter Erfassungsbereich angegeben werden, d.h. es wird die Flächenausdehnung des situativen Erfassungsbereichs angegeben. Alternativ kann der situative Erfassungsbereich aber auch angegeben werden, indem eine Projektionsfläche eines Objektes von einem physikalischen Erfassungsbereich abgezogen wird. Auf diese Weise kann die Menge der vom Sensorsystem empfangenen Erfassungsbereichsdaten verringert werden.
Ferner kann ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens vorsehen, dass Erfassungsbereichsdaten des Sensorsystems empfangen werden, welche eine Wahrscheinlichkeit angeben, dass ein Objekt erfasst werden kann. Die Angabe einer Wahrscheinlichkeit kann zu einer besseren Nutzbarkeit der Sensordaten führen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Fahrassistent auch dann ein teil- oder hochautomatisiertes Fahren ermöglicht, wenn eine vorgegebene Mindestwahrscheinlichkeit überschritten wird, mit der ein Objekt in der Erfassungsfläche erkannt werden kann.
Weiter kann eine Ausgestaltung des Verfahrens vorsehen, das Erfassungsbereichsdaten eines Sensorsystems des Fahrzeugs oder eines anderen Fahrzeugs empfangen werden. Der Empfang von Erfassungsbereichsdaten des Fahrzeugs, d.h. des eigenen Fahrzeugs, kann es auf besonders einfache Weise ermöglichen, die Erfassungsbereichsdaten in die Umfeldkarte des Fahrzeugs einzutragen. Die Verwendung von Erfassungsbereichsdaten eines anderen Fahrzeugs kann die Erfassung von Objekten ermöglichen, die von anderen Objekten verdeckt sind, und auf diese Weise die Erfassungsfläche zu vergrößern.
Zu diesem Zweck können die Erfassungsbereichsdaten von dem Sensorsystem des anderen Fahrzeugs über eine Funkverbindung, insbesondere über eine Wifi- oder Mobilfunkverbindung, empfangen werden.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird eine Konturlinie der Erfassungslinie ermittelt. Eine Konturlinie kann eine besonders speichersparende Repräsentation der Erfassungsfläche ermöglichen. Darüber hinaus kann eine Konturlinie ggf. eine besonders einfache Nutzung der Erfassungsfläche durch ein Fahrerassistenzsystem gewährleisten.
Ferner kann ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens vorsehen, dass erste Erfassungsbereichsdaten eines ersten Sensorsystems und zweite Erfassungsbereichsdaten eines zweiten Sensorsystems empfangen werden, dass die ersten Erfassungsbereichsdaten und die zweiten Erfassungsbereichsdaten zu fusionierten Erfassungsdaten fusioniert werden, dass die fusionierten Erfassungsbereichsdaten in die Umfeldkarte eingetragen werden, dass aus den fusionierten Erfassungsbereichsdaten eine erste Erfassungsfläche ermittelt wird, wobei in der ersten Erfassungsfläche ein Objekt mit einer höheren Wahrscheinlichkeit und/oder einer höheren Redundanz erfassbar ist, und dass aus den fusionierten zweiten Erfassungsbereichsdaten eine zweite Erfassungsfläche ermittelt wird, wobei in der zweiten Erfassungsfläche ein Objekt mit einer niedrigeren Wahrscheinlichkeit und/oder einer niedrigeren Redundanz erfassbar ist. Mit diesem Ausführungsbeispiel kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass Objekte in Fahrtrichtung des Fahrzeuges, beispielsweise andere Verkehrsteilnehmer, mit einer höheren Wahrscheinlichkeit erkannt werden müssen als Objekte seitlich des Fahrzeuges, beispielsweise Verkehrsschilder. Bei in Fahrtrichtung des Fahrzeuges erkannten Objekten kann die Gefahr eines Unfalls bestehen. Hingegen sind die Folgen eines versehentlichen Nichterfassens eines Verkehrsschildes typischerweise weniger gravierend. Aus ähnlichen Gründen kann für bestimmte Erfassungsflächen eine höhere Redundanz gefordert werden, d.h. dass auch bei Ausfall eines (oder mehrerer) Sensorsysteme eine Mindestanzahl an Sensorsystemen das Erfassen eines Objektes in der Erfassungsfläche ermöglicht. Sofern beispielsweise vollautomatisiert gefahren wird, kann bei Ausfall eines Sensorsystems mit Hilfe des bzw. der verbleibenden Sensorsysteme das Fahrzeug noch in einen risikominimalen Zustand überführt werden.
Weiter kann gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens, die Konturlinie und/oder die Erfassungsfläche in ein Straßenmodell projetziert werden.
Eine Umfelderfassungseinheit, welche eine Empfangseinrichtung zum Empfang von Erfassungsbereichsdaten mindestens eines Sensorsystems aufweist, und welche dazu eingerichtet ist, eines der voranstehend beschriebenen Verfahren durchzuführen, kann als Modul für ein Fahrzeug bereitgestellt werden.
Ein übergeordnetes Fahrerassistenzsystem kann eine Erfassungsfläche und/oder eine Konturlinie von einer Umfelderfassungseinheit empfangen und mindestens einen Betriebsparameter des Fahrzeugs basierend auf der Erfassungsfläche und/oder der Konturlinie regeln. Wenn die Erfassungsfläche aufgrund von Niederschlägen oder Nebel nicht sehr weit vor das Fahrzeug reicht, kann das Fahrerassistenzsystem zum Beispiel die Geschwindigkeit des Fahrzeugs so regeln, dass das Fahrzeug bei einer Vollbremsung innerhalb der Erfassungsfläche zum Stillstand kommt. Ebenso ist es denkbar, dass das Fahrerassistenzsystem den Abstand zum vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer vergrößert. Auf diese Weise kann ggf. ein weiterer Bereich der Nebenfahrbahn erfasst werden, um einen sicheren Überholvorgang zu ermöglichen.
Ein Fahrzeug mit mindestens einem Sensorsystem zur Erfassung des Umfelds des Fahrzeugs sowie einer voranstehend beschriebenen Umfelderfassungseinheit und/oder eine voranstehend beschriebenen Fahrerassistenzsystems kann es erlauben, den Fahrer beim Führen des Fahrzeuges zu entlasten. Insbesondere kann ein solches Verfahren ggf. hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren ermöglichen.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. In der Zeichnung zeigt beispielhaft:
1 ein Fahrzeug mit einem Sensorsystem, einer Umfelderfassungseinheit und einem Fahrerassistenzsystem;
2 ein Fahrzeug mit einem Sensorsystem und einem erfassten Objekt;
3 ein drittes Fahrzeug mit mehreren Sensorsystemen;
4 die Extraktion einer Konturlinie;
5 ein Fahrzeug;
6 eine Umfeldkarte;
7 eine Fahrsituation;
8 eine Umfeldkarte;
9 eine Umfeldkarte; und
10 eine Umfeldkarte.
1 zeigt ein Fahrzeug 101 mit einem Sensorsystem 102. Bei dem Sensorsystem 102 kann es sich beispielsweise um ein Radarsensorsystem handeln. Das Sensorsystem 102 kann einen physikalischen Erfassungsbereich 103 haben, der durch einen Erfassungswinkel 104 und eine Erfassungsreichweite 105 begrenzt werden kann. Der Erfassungsbereich 103 kann auch auf andere Weise begrenzt sein, beispielsweise können neben der Hauptkeule, auch Nebenkeulen eines Radarsystems einen Erfassungsbereich 103 vorgeben. Der Erfassungswinkel 104 und die Erfassungsreichweite 105 sind dabei durch die Art des Sensorsystems 102 begrenzt. Im vorliegenden Fall liegt der Erfassungsbereich 103 des Sensorsystems 102 vor dem Fahrzeug 101. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass ein Sensorsystem den Bereich seitlich oder auch hinter dem Fahrzeug 101 erfasst. Weiter weist das Fahrzeug 101 eine Umfelderfassungseinheit 106, mit welcher Erfassungsbereichsdaten des Sensorsystems 102 empfangen werden können. Ein Fahrerassistenzsystem 107 ist weiter dazu eingerichtet, basierend auf einer von der Umfelderfassungseinheit zur Verfügung gestellten Erfassungsfläche mindestens einen Betriebsparameter des Fahrzeugs 101, z.B. dessen Geschwindigkeit, zu regeln.
In der 2 ist ein Fahrzeug 201 dargestellt, welches ebenfalls ein Sensorsystem 202 aufweist. Der physikalische Erfassungsbereich 203 des Sensorsystems 202 ist aufgrund der Art des Sensorsystems 202 durch einen Erfassungswinkel 204 und eine Erfassungsreichweite 206 limitiert. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Situation können jedoch nicht im gesamten physikalischen Erfassungsbereich 203 Objekte sichtbar erfasst werden. Nur im situativen Erfassungsbereich 207 möglich. Der situative Erfassungsbereich 207 kann beispielsweise durch eine verringerte Erfassungsreichweite 208 gekennzeichnet sein. Die verringerte Erfassungsreichweite kann insbesondere die Folge einer Verschmutzung des Sensorsystems 202, von Niederschlägen, Spritzwasser oder Nebel sein. Zudem kann ein Teilbereich 209 des physikalischen Erfassungsbereichs 203 von einem Objekt 210 verdeckt sein.
Der situative Erfassungsbereich 207 kann dabei als gridbasierter Erfassungsbereich und/oder als projizierter Erfassungsbereich angegeben werden. Bei einem gridbasierten Erfassungsbereich wird eine Umfeldkarte des Fahrzeugs erstellt und für jede Teilfläche der Umfeldkarte angegeben, ob ein Objekt in der entsprechenden Teilfläche erfassbar ist. Bei einem projizierten Erfassungsbereich wird vom physikalischen Erfassungsbereich 203 ausgegangen und es werden von einem erfassten Objekt 210 verdeckte Teilbereiche 209 von dem physikalischen Erfassungsbereich 203 abgezogen. Der verdeckte Teilbereich 209 kann dabei als Projektion des erfassten Objektes 210 aufgefasst werden.
In der 3 ist ein Fahrzeug 301 abgebildet, welches drei Sensorsysteme 302, 303 und 304 aufweist. Die Sensorsysteme 302, 303, 304 unterscheiden sich in ihren physikalischen Erfassungsbereichen 305, 306, 307. Im Rahmen des Verfahrens zur Umfelderfassung werden entsprechende Erfassungsbereichsdaten von den Sensorsystemen empfangen und fusioniert in eine erstellte Umfeldkarte 308 des Fahrzeugs eingetragen. Die Fusionierung der Erfassungsbereichsdaten kann dabei dadurch geschehen, dass die Erfassungsbereichsdaten addiert werden. Mit anderen Worten wird für jeden Teilbereich der Umfeldkarte 308, d.h. jede Zelle der Umfeldkarte 308, der Erfassungswert um Eins erhöht, wenn die entsprechende Zelle im Erfassungsbereich des Sensors liegt. Nachdem die Erfassungsbereichsdaten von allen Sensorsystemen, d.h. im vorliegenden Fall von den drei Sensorsystemen 302, 303, 304, empfangen wurden, weist der Erfassungswert jeder Zelle der Umfeldkarte 308 einen Wert im Intervall von 0 bis n auf, wobei n der Anzahl der Sensorsysteme entspricht.
In der Umfeldkarte 308 können somit eine erste Erfassungsfläche 309, innerhalb derer drei Sensorsysteme ein Objekt erfassen können, eine zweite Erfassungsfläche 310, innerhalb derer zwei Sensorsysteme ein Objekt erfassen können und eine dritte Erfassungsfläche 311, innerhalb derer nur ein Sensorsystem ein Objekt erfassen kann, unterschieden werden.
Wie in 4 gezeigt, können von einer ersten Erfassungsfläche 401, einer zweiten Erfassungsfläche 402 und einer dritten Erfassungsfläche 403 jeweils eine erste Konturlinie 404, eine zweite Konturlinie 405 und eine dritte Konturlinie 406 abgeleitet werden.
In der 5 ist eine Fahrzeug 501 dargestellt, welches ein Sensorsystem 502 aufweist, um den Bereich des Umfelds des Fahrzeugs 501 sensorisch zu erfassen. Das Sensorsystem 502 kann beispielsweise ein Kamerasystem sein, welches einen Bereich vor dem Fahrzeug 501 erfasst, und welches dazu eingerichtet sein kann. Fahrstreifenmarkierungen, vorausfahrende Verkehrsteilnehmer oder andere Objekte auf oder neben der Fahrbahn zu erkennen.
Die vom Sensorsystem 502 erfassten Sensordaten werden, gegebenenfalls nach einer Vorverarbeitung wie beispielsweise einer Plausibilisierung, Assoziierung und Fusionierung der Ausgaben mehrerer einzelner, unterschiedlicher Sensoren des Sensorsystems 502 an eine Umfelderfassungseinheit 503 ausgegeben.
Die Umfelderfassungseinheit 503 ist dazu eingerichtet, basierend auf den empfangenen Sensordaten, eine Umfeldkarte, z.B. in Form einer Gitterkarte, zu erstellen, welche die Umgebung des Fahrzeugs 501 beschreibt. Die Umgebung des Fahrzeugs 1 wird hierzu in eine Vielzahl von aneinander angrenzenden Zellen unterteilt, wodurch ein auch als "Grid" bezeichnetes Gitter gebildet wird. Basierend auf empfangenen Sensordaten kann jeder Zelle des Gitters ein Informationswert zugewiesen werden, um ein Modell des Umfelds des Fahrzeugs 501 zu erstellen. Die den Zellen zugewiesenen Informationswerte können insbesondere Belegungsinformationen sein, welche anzeigen, ob die Zelle, beziehungsweise der von der Zelle repräsentierte Bereich des Umfelds, als belegt oder frei erkannt wurde, um eine Gitterkarte in Form einer Belegungskarte zu erstellen. Die Belegungsinformationen können als binäre Information, d.h. als 0 oder 1, oder als Wahrscheinlichkeitswerte im Bereich zwischen 0 und 1 gespeichert werden. Die Wahrscheinlichkeitswerte geben eine Wahrscheinlichkeit an, mit der die entsprechende Zelle, beziehungsweise der von der Zelle repräsentierte Bereich des Umfelds, belegt ist.
Insbesondere um die für teilautomatisiertes und/oder hochautomatisiertes Fahren geforderte Betriebssicherheit zu erhöhen, können in die Umfeldkarte auch Erfassungsbereichsdaten eingetragen werden, d.h. den Zellen werden neben den Belegungsinformationen auch Erfassungsbereichsinformationen zugeordnet. Die Erfassungsbereichsdaten können dabei von einem Sensorsystem empfangen werden und geben an, ob ein bestimmter Bereich im Umfeld des Fahrzeugs von dem Sensorsystem beobachtbar ist, d.h. ob ein Objekt in dem bestimmten Bereich erfassbar ist. Die Erfassungsbereichsinformationen können dabei insbesondere als binäre Information, d.h. als 0 oder 1, oder als Wahrscheinlichkeitswerte im Bereich zwischen 0 und 1 gespeichert werden. Es ist ebenfalls möglich, die Erfassungsbereichsdaten verschiedener Sensorsysteme zu fusionieren und die fusionierten Erfassungsbereichsdaten in die Umfeldkarte einzutragen. Damit kann ggf. eine Information darüber gewonnen werden, von wie vielen Sensorsystemen ein Objekt in einem bestimmten Bereich des Umfeldes erfassbar ist. Weiter kann durch mehrere Sensorsysteme die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass in einem bestimmten Bereich ein Objekt erfassbar ist.
Die von der Umfelderfassungseinheit 503 erstellte Umfeldkarte kann an verschiedene Fahrerassistenzsysteme ausgegeben werden. In der 5 ist hier beispielsweise ein Spurhalteassistent 504 dargestellt, welcher basierend auf der von der Umfelderfassungseinheit 503 erstellten und ausgegebenen Umfeldkarte eine Objekterkennung zur Erkennung von Fahrspurmarkierungen ausführen und basierend durch eine Erkennung des Verlaufs der Fahrspur des Fahrzeugs 501 ausführen kann. Die Information über die erkannte Fahrspur kann vom Spurhalteassistenten 504 wiederum der Umfelderfassungseinheit 503 zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise um es der Umfelderfassungseinheit 503 zu erlauben, die Umfeldkarte an den Verlauf der Fahrspur anzupassen, beispielsweise die Anordnung und Abmessung der einzelnen Zellen zu verändern.
Das Fahrzeug 501 kann ferner eine Odometrieeinheit 505 aufweisen, welche dazu eingerichtet sein kann, Informationen über die Position, Ausrichtung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs 501 bereitzustellen. Optional kann auch ein Navigationsgerät 506 vorgesehen sein, welches basierend auf Daten einer digitalen Straßenkarte Informationen zu einem Straßentyp, einer Fahrbahnbreite, der Anzahl an Fahrspuren oder einem Fahrspurverlauf bereitstellen kann. Diese Informationen können von der Umfelderfassungseinheit 503 dazu verwendet werden, um zu bestimmen, ob und gegebenfalls wie eine Umfeldkarte an das aktuelle Umfeld des Fahrzeugs angepasst werden soll. Auch eine aus den in die Umfeldkarte eingetragenen Erfassungsbereichsdaten ermittelte Erfassungsfläche kann ggf. Kriterien für eine Anpassung der Umfeldkarte angeben. Insbesondere kann ggf. auf eine Repräsentation von Bereichen verzichtet werden, welche nicht oder mit nur einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit erfassbar sind, und auf diese Weise die Anzahl der benötigten Zellen verringert werden.
6 zeigt ein Gitter 601 mit einer Vielzahl von Zellen 602. Jede der Zellen 602 repräsentiert einen quadratischen Bereich im Umfeld des Fahrzeugs 603. Die Zellen 602 sind in regelmäßigen Zeilen und Spalten angeordnet, wobei die Anzahl der Zellen 602 einer Zeile der Anzahl der Zellen 602 in einer Spalte entspricht. Es ergibt sich somit ein quadratisches Gitter 601, welches einen entsprechenden quadratischen Bereich im Umfeld des Fahrzeugs 603 repräsentiert. Die Zellen 602 können beispielsweise jeweils einem quadratischen Bereich des Umfeld mit 4 cm Kantenlänge entsprechen. Ferner kann das quadratische Gitter 601 aus 1 000 mal 1 000 Zellen aufgebaut sein. Es ist somit beispielsweise möglich einen quadratischen Bereich mit einer Kantenlänge von 40 m im Umfeld des Fahrzeugs 603 mit einer Umfeldkarte in Form eines Gitters 601 abzubilden.
Die Umfeldkarte ist im vorliegenden Fall weltfest gewählt. Das Fahrzeug 603 bewegt sich folglich relativ zur Umfeldkarte. Zellen 602 hinter dem Fahrzeug 603, welche auf Grund der Fahrzeugbewegung aus dem Sichtbereich des Fahrzeugs 603 wandern, werden entfernt und als neue Zellen 602 an entsprechende gegenüberliegende Stellen des Gitters 601 neu eingefügt werden. Dies kann einerseits zeilen- oder spaltenweise erfolgen. Anderseits können Zellen 602 auch einzeln entfernt und neu eingefügt werden. Auf diese Weise kann das Gitter 601, d.h. die Umfeldkarte, mit der Bewegung des Fahrzeugs 603 mitwandern.
Insbesondere auf deutschen Autobahnen werden Fahrzeuge häufig mit sehr hohen Geschwindigkeiten bewegt, die beispielsweise 200 km/h weit überschreiten können. Um eine zuverlässige Funktion von Fahrerassistenzsystemen auch für diese Fahrsituation gewährleisten zu können, ist eine größere Vorausschauweite von z.B. 80 m, 100 m oder mehr wünschenswert, die entsprechend in der Umfeldkarte abgebildet werden sollte. Dies gilt insbesondere dann, wenn im Rahmen von teilautomatisierten und/oder hochautomatisiertem Fahren dem Fahrer ausreichend Zeit zur Übernahme der Fahrfunktion zur Verfügung gestellt werden soll bzw. ausreichend Zeit dafür bestehen muss, dass Fahrzeug in einen risikominimalen Zustand zu überführen.
In der 7 ist eine Fahrsituation dargestellt, in der sich ein Fahrzeug 701 auf einer dreispurigen Fahrbahn 702 einer Autobahn in eine Richtung 705 bewegt. Die einzelnen Fahrspuren der Fahrbahn 702 sind durch Fahrspurmarkierungen 703 markiert. Die Linien 704 stellen Fahrbahnbegrenzungen dar. Allgemein ist denkbar, dass die Fahrbahn 702 zusätzlich oder alternativ auf andere Weise begrenzt sein kann. Beispielsweise kann der Verlauf der Fahrbahn 702 auch durch Kartenmaterial vorgegeben sein. Auch aus der Bewegung anderer Fahrzeuge kann beispielsweise bei mehrspurigen Fahrbahnen ohne Fahrspurmarkierungen ggf. auf den Fahrbahnverlauf geschlossen werden.
Eine einfache Vergrößerung des in 6 dargestellten und oben beschriebenen Gitters 601 zur Anpassung an die Fahrsituation gemäß 7 und eine dementsprechend erhöhte Vorausschauweite würde eine wesentliche Erhöhung der benötigten Zellen implizieren, im Fall des quadratischen Gitters 601 mit dem Quadrat des Vergrößerungsfaktors.
Indem die Repräsentation des Umfelds, d.h. die Umfeldkarte, des Fahrzeugs 801 gemäß 8 durch ein an die Fahrsituation angepasstes Gitter 802 angepasst wird, kann die Anzahl der benötigten Zellen 803 geringer bleiben. Wie in der 8 gezeigt, kann für die Fahrsituation der 8 ein Gitter 802 verwendet werden, welches nicht quadratisch ist, sondern im Wesentlichen entlang der Fahrbahn 804, beziehungsweise einer Fahrspur, insbesondere der Fahrspur des Fahrzeugs 801, aufgebaut ist. Das Gitter 802 kann beispielsweise wie gezeigt als rechteckiges Gitter 802 konfiguriert sein, wobei das Gitter 802 im Wesentlichen entlang des Verlaufs der Fahrspur 805 orientiert ist, so dass die Längskanten der Zellen 803 im Wesentlichen parallel zum Verlauf der Fahrspur ausgerichtet sind.
Die Information über den Verlauf der Fahrspur kann dabei von einem in der 8 nicht dargestellten Navigationsgerät basierend auf Kartenmaterial oder von einer ebenfalls nicht in der 8 dargestellten Fahrbahnerkennungseinrichtung basierend auf Sensordaten bereitgestellt werden. Sofern der Informationsfluss über den Verlauf der Fahrspur unterbrochen wird, z.B. weil das Navigationsgerät keine Kartendaten für den befahrenen Bereich aufweist oder der Spurhalteassistent die Fahrspurmarkierungen 806 nicht mehr sicher erkennen kann, kann der letzte ermittelte Fahrspurverlauf verwendet werden, um den zukünftigen Fahrspurverlauf zu extrapolieren. Alternativ kann ausgehend vom letzten aktuellen Fahrspurverlauf die Krümmung schrittweise bis auf Null reduziert werden. Falls durch die Umstände angezeigt, kann gleichzeitig die Vorausschauweite entsprechend angepasst werden.
In Längsrichtung der Fahrspur kann die Auflösung der Gitterkarte vermindert werden. Entsprechend können die Zellen 803, bzw. der von jeder Zelle 803 repräsentierte Bereich des Umfelds, ebenfalls rechteckig ausgebildet sein. Die längere Seite des repräsentierten rechteckigen Bereichs kann beispielsweise eine Länge von 16 cm aufweisen und die kürzere eine Länge von nur 4 cm. Auf diese Weise kann die Vorausschauweite erhöht werden, ohne dass die Anzahl der Zellen notwendigerweise erhöht werden muss. Wird die Länge der von den Zellen 803 repräsentierten Bereiche in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 801 gewählt, so kann automatisch die Vorausschauweite an die Geschwindigkeit angepasst werden.
Da das Fahrzeug 801 sich im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Gitters 902 und damit parallel zur Längsausrichtung der Zellen 803 bewegt, ist eine Änderung der Auflösung in seitlicher Richtung nicht notwendigerweise erforderlich.
Seitlich des Fahrzeugs 801 mag es ausreichen, dass das Gitter 802 lediglich den Bereich der Fahrbahn bis zu den ersten lateralen Hindernissen abdeckt. Bei den lateralen Hindernissen kann es sich um Straßenränder handeln, die durch Leitplanken, Leitpfosten, Bordsteine, Grasnarben, etc. markiert sein können. Ein derart begrenztes Gitter 802 kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn die von der Umfelderfassungseinheit bereitgestellt Umfeldkarte nur Fahrerassistenzsystemen zur Verfügung gestellt werden soll, die keine Information über Geschehen abseits der Fahrbahn benötigen. Ein solches Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise ein Spurhalteassistent sein. Ebenfalls kann ein begrenztes Gitter 802 sinnvoll sein, wenn die Erfassungsfläche, innerhalb derer Objekte mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit erkannt werden können, begrenzt ist.
Für andere Anwendungen, z.B. simultanes Lokalisieren und Karten erstellen ("Simultaneous Localization and Mapping", SLAM) mag es zusätzlich notwendig sein, über die Hindernisse hinaus zu beiden Seiten der Fahrbahn 804 einen zusätzlichen Bereich zu erfassen. Dabei kann es sich um einen zusätzlichen Streifen von 3 m oder 5 m Breite jenseits des ersten lateralen Hindernisses handeln, um zum Beispiel Gebäude oder andere Landmarken, die zur Lokalisierung dienen können, in der Umfeldkarte abbilden zu können.
Insgesamt ist typischerweise eine begrenzte Breite von 20 m, 30 m oder 40 m in seitlicher Erstreckung des Fahrzeugs ausreichend, um die relevanten Objekte erfassen zu können. In Richtung quer zum Verlauf der Fahrbahn 804 kann somit eine eher hohe Auflösung von beispielsweise 4 cm gewählt werden.
Zur voranstehend beschriebenen Anpassung des Gitters 802 durch Änderung der Länge und/oder Breite der Zellen 803, bzw. der von den Zellen 803 repräsentierten Bereiche des Umfelds des Fahrzeugs 801, kann die Umfelderfassungseinheit ggf. ausgehend von einer ersten Umfeldkarte mit einem ersten Gitter eine entsprechende Umfeldkarte mit einem zweiten Gitter berechnen. Hierzu kann das zweite Gitter der aktuellen Umfeldkarte überlagert und können basierend auf den Informationen der aktuellen Umfeldkarte die entsprechenden Werte für die neue Umfeldkarte berechnet werden. Auf diese Weise ist es möglich in einem Aktualisierungszyklus von der aktuellen Umfeldkarte zur neuen Umfeldkarte zu wechseln.
Alternativ kann die Anpassung auch sukzessive erfolgen, beispielsweise derart, dass hinter dem Fahrzeug 801 aus dem Sichtbereich fallende Zellen 803 der aktuellen Umfeldkarte entfernt werden und im Sichtbereich vor dem Fahrzeug 801 neue Zellen 803 mit entsprechend geänderter Geometrie gemäß dem angepassten, zweiten Gitter angefügt werden.
Sofern die Anpassung durch eine ganzzahlige Vervielfachung, z.B. Halbierung, oder eine ganzzahlige Teilung, z.B. Halbierung, der Länge und/oder Breite der Zellen 803 vorgenommen wird, kann der Aufwand und/oder die Fehleranfälligkeit bei der Umrechnung verringert werden. So können bei einer Verdopplung der Zellenlänge zwei in Längsrichtung (oder Querrichtung) aneinander grenzende Zellen 803 zu einer neuen Zelle zusammengefasst und bei einer Halbierung der Zellenlänge die Zellen 803 in jeweils zwei neue Zellen aufgespalten werden. Bei aufeinanderfolgenden Anpassungen kann insbesondere in jedem Anpassungsschritt die Länge und/oder die Breite der Zellen 803 verdoppelt (oder halbiert werden), beispielsweise von 4 cm auf 8 cm auf 16 cm auf 32 cm Länge bzw. Breite.
Eine Winkeländerung, insbesondere als Drehung der Ausrichtung, d.h. der Längsachse, des Gitters 802 kann ebenfalls in diskreten Schritten vorgenommen werden. Unter einer diskreten Winkeländerung kann dabei verstanden werden, dass zwischen mindestens zwei Zeilen des Gitters 802 eine Winkelversatz um eine ganzzahlige Anzahl von Zellen 803 erzielt wird. Bei einem Winkelversatz von einer Zelle kann, sofern das Verhältnis von Länge zu Breite der Zelle 1:1 (2:1; 4:1) beträgt, ein Winkel von 45° (22,5°; 11,23°) erzielt werden. Einer Änderung der Krümmung kann folglich auf einfache Weise zeilenweise Verschiebung der Inhalte der Zellen nach rechts oder links Rechnung getragen werden.
Es ist ebenfalls denkbar, dass in einer Umfelderfassungseinheit zwei Umfeldkarten mit jeweils unterschiedlichem Gitter erstellt werden. Beispielsweise kann einer ersten Umfeldkarte ein quadratisches, hochauflösendes erstes Gitter zugrunde liegen und einer zweiten Umfeldkarte ein langgezogenes, an eine Fahrspur angepasstes zweites Gitter. In diesem Fall kann je nach Fahrsituation und Fahrerassistenzsystem die jeweils geeignetere Umfeldkarte herangezogen werden und die Umrechnung als mögliche Fehlerquelle ausgeschlossen werden. Dies kann insbesondere bei höheren Automatisierungsgraden, beispielsweise beim teilautomatisierten, hochautomatisierten oder vollautomatisierten Fahren, wünschenswert sein, bei dem die Verbesserung der Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit gegenüber dem durch die parallele Bereitstellung zweier Umfeldkarten bedingten Zuwachs an Speicher- und Rechenzeitbedarf höher wiegt.
Die Umfeldkarte muss nicht zwangsläufig rechteckige Form haben, wie es in der 8 gezeigt ist, sondern kann auch andere Abmessungen haben. In der 9 ist ein Abschnitt einer dreispurigen Fahrbahn 901 einer Autobahn im Bereich einer Kurve dargestellt. In diesem Fall kann als Geometrie der Zellen 902, bzw. Geometrie der von den Zellen repräsentierten Bereiche des Umfelds, auch ein Parallelogramm gewählt werden. Die Zellen 902 können dabei in Längsrichtung von zwei parallelen, sich im Wesentlichen entlang des örtlichen Verlaufs der Fahrbahn 901 erstreckenden Kanten begrenzt werden. Der Berechnungsaufwand bei einer Bewegung des Fahrzeugs 903 entlang der Fahrspur 904 kann somit wesentlich reduziert werden. In vergleichbarer Weise können auch Zellen in Form von Trapezen verwendet werden, um den Verlauf der Fahrspur 904 abschnittsweise anzunähern.
Darüber hinaus kann die Anzahl der Zellen in Quer- oder Längsrichtung variiert werden. So kann die Anzahl der Zellen in Querrichtung erhöht werden, wenn sich die Anzahl von Fahrspuren, z.B. durch Auf- oder Abfahrten der Fahrbahn, erhöht oder wenn eine Fahrspur entfällt, z.B. wenn eine Fahrbahn aufgrund einer Baustelle gesperrt wird. Wenn in diesem Fall die Anzahl der Zellen in Längsrichtung des Fahrspurverlaufs verringert wird, kann die Gesamtanzahl der Zellen und mithin der Speicherbedarf und/oder der Rechenaufwand konstant gehalten werden.
Die Anzahl der Zellen in Quer- oder Längsrichtung kann auch variiert werden, wenn es mehrere zukünftige Möglichkeiten der Bewegung des Fahrzeugs gibt. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn sich eine Fahrbahn in zwei Fahrbahnen teilt.
Eine weitere Vereinfachung der Verwaltung und Handhabung von Zellen einer Umfeldkarte kann erreicht werden, wenn die Zellen in Gruppen von Blöcken B zusammengefasst und gemeinsam verwaltet werden.
Die 10A bis 10C zeigen unterschiedliche Konfigurationen von Gittern 1001, die jeweils durch eine Vielzahl von Blöcken B1 bis B10 (gemeinschaftlich mit B zeichnet) gebildet werden. Jeder Block B umfasst eine Vielzahl von Zellen 1002, Die Blöcke B können nach Art einer Matrix gebildet sein, wobei die Zellen 1002 jedes Block B in eine ganzzahlige Anzahl von n Reihen und eine ganzzahlige Anzahl von m Spalten aufgeteilt sind. Die Zellen 1002 jedes Blocks können insbesondere jeweils die gleiche Geometrie aufweisen, mit anderen Worten beschreiben sie jeweils einen Bereich des Umfelds Fahrzeugs 1003 von gleicher Geometrie.
Jeder Block B hat eine weltfeste Position. Aus dem abzudeckenden Bereich des Umfelds fallende Blöcke B werden gelöscht und an einer neu abzudeckenden Position des Umfelds wieder eingefügt. Je nach Richtung, Richtungsänderung und/oder Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1003 und/oder nach Breite der Fahrbahn 1004 werden die Blöcke B dabei nicht nur an der hinteren Grenze des Sichtbereichs, sondern auch seitlich entfernt und seitlich oder an der vorderen Grenze des Sichtbereichs neu angesetzt. Werden beispielsweise die 10A bis 10C als eine Folge von Gitterkonfigurationen betrachtet, die zu unterschiedlichen Zeiten im Verlauf einer Drehung des Fahrzeuges um 90 Grad nach links auftreten, so werden Blöcke beispielsweise im Verlauf der Drehung vom rechten Rand des Sichtbereichs entfernt und an den linken Rand des Sichtbereichs neu angefügt. Der Sichtbereich kann dabei insbesondere basierend auf einer oben beschriebenen Erfassungsfläche gewonnen werden. Wie in der 10B dargestellt, können die Blöcke B dabei relativ zueinander versetzt angeordnet werden, beispielsweise um eine, zwei oder mehr Zellenreihen oder -spalten.
Um eine entfernungsabhängige Auflösung zu realisieren, können weiter für verschiedene Entfernungen Blöcke B mit unterschiedlichen Zellengrößen verwendet werden, wobei weiter entfernte Blöcke B eine gröbere Auflösung haben. Im Beispiel könnten die Blöcke B1 bis B4 eine Auflösung von 16 cm haben, während die Blöcke B5 bis B10 jeweils eine Auflösung von 8 cm haben könnten.
Die Blöcke B können insbesondere so angeordnet werden, dass sie den Verlauf der Fahrspur möglichst gut annähern. Auf diese Weise kann ein möglichst größer Bereich des für das Führen des Fahrzeugs 1003 relevanten Umfelds durch die aus den entsprechend angeordneten Blöcken B gebildete Umfeldkarte abgebildet werden, während andere Bereiche des Umfelds, wie etwas Bereiche seitlich der ersten lateralen Hindernisse, die von untergeordneter Relevanz oder irrelevant sind, nicht oder nur zu einem geringen Teil abgebildet werden.
Die Anordnung der Zellen 1002 in Blöcken B kann auch zur Übertragung der Umfeldkarte an Fahrerassistenzsysteme genutzt werden. So kann die Übertragungsreihenfolge der Blöcke B beispielsweise an die Anforderungen des jeweiligen Fahrerassistenzsystems angepasst werden. Zum Beispiel könnten zunächst die nahe am Fahrzeug 1003 liegenden Blöcke B5 bis B8, danach die entfernten Blöcke B1 bis B4 und schließlich die hinter dem Fahrzeug liegenden Blöcke B9, B10 übertragen werden.
Für einige Fahrerassistenzsysteme kann es auch sinnvoll sein, entfernte Blöcke früher im Zyklus zu übertragen, damit früh auf eine weit im voraus liegende Fahrsituation reagiert werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn nahe am Fahrzeug 1003 nur noch geringe Änderungen zu erwarten sind bzw. auf diese Änderungen nicht mehr reagiert werden kann. Beispielsweise kann bei einem sich mit 200 km/h bewegenden Fahrzeug nicht mehr auf einen Greifvogel reagiert werden, der in 10m vor das Fahrzeug fliegt. Gleichwohl kann ein Fahrerassistenz einen Greifvogel berücksichtigen der in 150m auf der Fahrbahn liegt.
Für jeden Block können weiter Informationen über die Position und Ausrichtung des Blocks B im weltfesten Koordinatensystem übertragen werden sowie gegebenenfalls zusätzlich Informationen über die Anzahl und/oder die Anordnung der Zellen 1002 innerhalb des Blocks B und/oder über die Größe und Geometrie der Zellen 1002 des Blocks B. Auf diese Weise kann es einem Fahrerassistenzsystem erleichtert werden, die entsprechenden Informationen des Blocks B bereits direkt nach Empfang auszuwerten, ohne die Übertragung der vollständigen Umfeldkarte abzuwarten.
Bei der Bockweisen Darstellung kann weiter für jeden Block B eine Information darüber zu speichern, ob eine Modifikation der Messung des Sensorsystems oder eine Modifikation der Erfassbarkeit aufgetreten ist. Falls ein Block B nicht modifiziert wurde, d.h. keine der Zellen 1002 des Blocks eine Änderung erfahren hat, kann ggf. der mit einer Neuberechnung der Situation verbundene Aufwand, d.h. Rechenaufwand, Speicherzeit, Übertragungskapazität, reduziert werden.
Eine Umfelderfassungseinheit kann wie vorstehend beschrieben durch eine geeignete Wahl von Zellengröße, Zellengeometrie und Gitterkonfiguration eine an die jeweilige Fahrsituation angepasste Umfeldkarte eines Fahrzeugs bereitstellen, welche insbesondere unterschiedliche gewünschte Vorausschauweiten berücksichtigen. Zudem kann die Umfelderfassungseinheit berücksichtigen, welche Bereiche überhaupt von Sensorsystemen erfasst werden können.
Basierend auf der Umfeldkarte kann ein Fahrerassistenzsystem ggf. ein teil-, hoch- oder vollautomatisiertes Fahren ermöglichen und den Fahrer beim Führen des Fahrzeugs entlasten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1557784 A1 [0003]
EP 1400409 A2 [0003]
WO 2007/104625 A1 [0003]
WO 2008/040341 A1 [0004]
EP 2043044 B1 [0004]
US 8457827 B1 [0008]
WO 2013/087067 A1 [0009]
WO 2012/139796 A1 [0013]
WO 2013/072167 A1 [0013]

Claims

Verfahren zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs (101), wobei eine Umfeldkarte des Fahrzeugs erstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Erfassungsbereichsdaten mindestens eines Sensorsystems (102), insbesondere eines Radarsystems, eines Lasersystem, eines Ultraschallsystem, oder eines, insbesondere optischen oder Infrarot-, Kamerasystems, empfangen werden, dass die Erfassungsbereichsdaten angeben, ob ein Objekt in einem bestimmten Bereich des Umfeldes des Fahrzeug (101) erfassbar ist, dass die Erfassungsbereichsdaten in die Umfeldkarte eingetragen werden, und dass eine Erfassungsfläche ermittelt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Erfassungsbereichsdaten einen physikalischen Erfassungsbereich und/oder einen situativen Erfassungsbereich, insbesondere ein gridbasierter Erfassungsbereich und/oder ein projizierter Erfassungsbereich, angeben.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Erfassungsbereichsdaten eine Wahrscheinlichkeit angeben, dass ein Objekt erfasst werden kann.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei Erfassungsbereichsdaten eines Sensorsystems (102) des Fahrzeuges (101) oder eines Sensorsystems eines anderen Fahrzeuges empfangen werden.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei eine Konturlinie der Erfassungsfläche ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei erste Erfassungsbereichsdaten eines ersten Sensorsystems und zweite Erfassungsbereichsdaten eines zweiten Sensorsystems empfangen werden, wobei die ersten Erfassungsbereichsdaten und die zweiten Erfassungsbereichsdaten zu fusionierten Erfassungsbereichsdaten fusioniert werden, wobei die fusionierten Erfassungsbereichsdaten in die Umfeldkarte eingetragen werden, wobei aus den fusionierten Erfassungsbereichsdaten eine erste Erfassungsfläche ermittelt wird, wobei in der ersten Erfassungsfläche ein Objekt mit einer höheren Wahrscheinlichkeit und/oder einer höheren Redundanz erfassbar ist, und wobei aus den fusionierten Erfassungsbereichsdaten eine zweite Erfassungsfläche ermittelt wird, wobei in der zweiten Erfassungsfläche ein Objekt mit einer niedrigeren Wahrscheinlichkeit und/oder einer niedrigeren Redundanz erfassbar ist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei die Konturlinie oder die Erfassungsfläche in ein Straßenmodell projetziert wird.
Umfelderfassungseinheit (503) dadurch gekennzeichnet, dass die Umfelderfassungseinheit (503) eine Empfangseinrichtung zum Empfang von Erfassungsbereichsdaten mindestens eines Sensorsystems (502) aufweist, und dass die Umfelderfassungseinheit (503) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 11 auszuführen.
Fahrerassistenzsystem (504), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (504) dazu eingerichtet ist, eine Erfassungsfläche und/oder eine Konturlinie von einer Umfelderfassungseinheit (503) nach Patentanspruch 8 zu empfangen, und dass das Fahrerassistenzsystem (504) dazu eingerichtet ist, mindestens einen Betriebsparameter eines Fahrzeugs, insbesondere dessen Geschwindigkeit und/oder dessen Abstand zu einem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer, basierend auf der Erfassungsfläche und/oder der Konturlinie zu regeln.
Fahrzeug (501) mit mindestens einem Sensorsystem (502) zur Erfassung des Umfelds des Fahrzeug sowie einer Umfelderfassungseinheit nach Patentanspruch 8 und/oder einem Fahrerassistenzsystem nach Patentanspruch 9.