DE102014211450A1

DE102014211450A1 - Spurüberwachung mit elektronischem Horizont

Info

Publication number: DE102014211450A1
Application number: DE102014211450.0A
Authority: DE
Inventors: Peter G. Joh; Dorian Jack Spero; Matt Y. Rupp; Thomas E. Pilutti; Brian Wolski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2014-12-24
Also published as: CN104240536B; CN104240536A; US20140379164A1; RU2572939C9; RU2014125124A; US8996197B2; RU2572939C1

Abstract

Eine Vorrichtung für ein Fahrzeug, das auf einer Spurmarkierungen aufweisenden Straße betrieben wird, enthält einen optischen Sensor, der optische Daten der Straße bereitstellt. Ein erstes Spurenmodell wird in einem elektronischen Speicher als Reaktion auf detektierte Spurenmarkierungen in den optischen Daten gespeichert. Ein System mit elektronischem Horizont verfolgt eine Position des Fahrzeugs und stellt als Reaktion auf die Position Straßendaten bereit. Ein zweites Spurenmodell ist als Reaktion auf die Straßendaten in dem elektronischen Speicher gespeichert. Ein Konfidenzprüfmittel vergleicht eine Abweichung zwischen dem ersten und zweiten Spurenmodell mit einer Schwelle, um ein Konfidenzniveau zu bestimmen. Ein Ausgabeselektor wählt das erste Spurenmodell, wenn Spurenmarkierungen in den optischen Daten detektiert werden, und wählt das zweite Spurenmodell, falls die Spurenmarkierungen in den optischen Daten nicht detektiert wurden und das Konfidenzniveau größer als ein vorbestimmtes Niveau ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Überwachung einer Stelle einer Straßenspur relativ zu einem Fahrzeug und insbesondere verbesserte Spurendetektion zu Zeiten, wenn optische Identifikatoren nicht vorliegen.
Automatische Spurendetektion und -überwachung ist zur Unterstützung verschiedener Fahrerassistenzsysteme, wie zum Beispiel einem Spurenabweichungswarnsystem oder einem Spurenbeibehaltungsassistenzsystem nützlich. Der in herkömmlichen Spurendetektionssystemen verwendete Hauptsensor ist ein sichtbasierter Sensor, zum Beispiel ein auf einer optischen Kamera basierter Sensor. Ein Spurendetektionsalgorithmus detektiert Spurenmarkierungen, wie aufgemalte Spurenlinien oder Oberflächenmerkmale, die einer Straßenkante entsprechen, und schätzt daraufhin eine seitliche Position innerhalb der Spur eines Fahrzeugs, die Spurbreite und den Fahrzeugorientierungswinkel mit Bezug auf die Spur.
Derzeit verwendete Bildverarbeitungstechnologien in Spurendetektionsalgorithmen sind ausreichend fortgeschritten, um verschiedene Arten von Spurenmarkierungen und Straßenkanten in einem breiten Umfang von Bedingungen zu detektieren. Die Spurmarkierungen auf Straßenoberflächen können jedoch noch immer schwer zu detektieren sein. Sie können abgetragen oder von Schmutz verdeckt sein. Viele andere mögliche Hindernisse können verursachen, dass das optische System die Spurenposition nicht detektiert, wie zum Beispiel Schatten, Brücken, Regen und Schnee. In derartigen Fällen können sich Lücken in der Darstellung der verfolgten Spur bilden. Wenn dem optischen System die Spur verloren geht, ist das Spurenabweichungswarn-/Spurenbeibehaltungsassistenzsystem deaktiviert, so dass auf Basis ungenauer oder fehlender Informationen keine Maßnahmen getroffen werden.
Es wäre wünschenswert, etwaige fehlende Spurmarkierungen zu schätzen oder zu ergänzen, um die Gesamtsystemverfügbarkeit zu verbessern. Wenn mehrere Spurengrenzen verfolgt werden und die Markierungen für eine Grenze zeitweise verschwinden, rekonstruiert man bekanntlich die fehlende Grenze mit einer festgelegten Offset-Distanz von der detektierten Grenze. Trotzdem treten noch immer Fälle auf, bei denen das kamerabasierte System keine gültige Ausgabe erzeugen kann.
Eine weitere Möglichkeit zur Spurenverfolgung liegt in der Verwendung einer Geopositionsbestimmung zum Orten einer Fahrzeugposition und Korrelieren dieser Position auf eine digitale Karte, die die Straße darstellt. Geographische Koordinaten werden in der Regel mit einer Bord-GPS-Empfangseinheit und/oder einem Koppelnavigationssystem auf der Basis von Ausgaben von Inertialsensoren im Fahrzeug gemessen. Zusätzlich zur aktuellen Position können diese Systeme außerdem eine momentane Fahrzeuggeschwindigkeit und einen momentanen Fahrwinkel bereitstellen.
Kartendatenbanken wurden für den Großteil der Straßen im Land erstellt, womit es theoretisch möglich ist, die Spurenanordnung des Fahrzeugs zu bestimmen. Geometrische und Attributeninformationen über die Straße an den übereinstimmenden Koordinaten für das Fahrzeug können in der Digitalkartendatenbank nachgeschlagen werden. Die Sammlung dieser Straßeninformationen um ein Fahrzeug herum nennt man Electronic Horizon (EH — elektronischer Horizont). Bei einem typischen EH-System bestehen Straßen aus vielen Straßensegmenten (auch Bindeglieder genannt), für die die geometrischen und Attributinformationen für die Straße definiert sind. Die geometrischen Informationen eines Straßensegments enthalten Längengrad, Breitengrad, Höhe, horizontale Krümmung und Anstieg entlang der Straße. Die Straßenattributsinformationen können Straßenschilder, Anzahl von Spuren, Straßenfunktionsklasse (zum Beispiel Autobahn, Auffahrtsstraße, Fernstraße), Art der Spurmarkierungen, gepflastert/ungepflastert und geteilt/ungeteilt enthalten.
Obwohl die Anzahl von Spuren dargestellt werden kann, stellt die Kartendatenbank in der Regel aufgrund des bedeutenden Anstiegs im Volumen von Daten, die dargestellt werden müssten, nicht die Koordinaten individueller Spuren direkt dar. Stattdessen stellen die Bindeglieder eine eindimensionale Wegstrecke dar, die in der Regel der Mittenlinie der Straße entspricht. Selbst in dem Fall, dass eine Digitalkartendatenbank tatsächliche Spurenabgrenzungen für eine jeweilige Straße direkt darstellt, haben Probleme mit sporadischen Positionsfehlern und unterbrochener Verfügbarkeit des Geopositionsbestimmungssystems die Verlässlichkeit dieser Systeme eingeschränkt.
Folglich wurden auf optischer Kamera basierende Spurenüberwachungssysteme in der Regel den auf GPS basierenden vorgezogen.
Die vorliegende Erfindung verwendet ein System auf optischer Basis als Hauptdetektor und verwendet ein Geopositionsbestimmungssystem als Sicherungsdatenquelle, wenn optische Daten nicht zur Verfügung stehen, wobei die Gültigkeit der Geopositionsbestimmungsdaten unter Verwendung einer Offset-Einstellung, die zu Zeiten, zu denen die optischen Daten zur Verfügung stehen, abgeleitet wurde, verbessert wird.
Bei einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung für ein Fahrzeug, das auf einer Spurmarkierungen aufweisenden Straße betrieben wird, einen optischen Sensor, der optische Daten der Straße bereitstellt. Ein erstes Spurenmodell wird in einem elektronischen Speicher als Reaktion auf detektierte Spurenmarkierungen in den optischen Daten gespeichert. Ein System mit elektronischem Horizont verfolgt eine Position des Fahrzeugs und stellt als Reaktion auf die Position Straßendaten bereit. Ein zweites Spurenmodell ist als Reaktion auf die Straßendaten in dem elektronischen Speicher gespeichert. Ein Konfidenzprüfmittel vergleicht eine Abweichung zwischen dem ersten und zweiten Spurenmodell mit einer Schwelle, um ein Konfidenzniveau zu bestimmen. Ein Ausgabeselektor wählt das erste Spurenmodell, wenn Spurenmarkierungen in den optischen Daten detektiert werden, und wählt das zweite Spurenmodell, falls die Spurenmarkierungen in den optischen Daten nicht detektiert wurden und das Konfidenzniveau größer als ein vorbestimmtes Niveau ist.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs mit einem Spurendetektionssystem auf optischer Basis.
2 zeigt ein Diagramm von relativen Positionen eines Fahrzeugs und eine Wegstrecke einer Straße aus einer Digitalkartendatenbank.
3 zeigt eine Ableitung einer kürzesten Distanz zwischen einer Fahrzeugposition und einer Wegstrecke.
4 zeigt eine Beziehung zwischen einer aktiv detektierten Spurengrenze von einem optischen System zu einer Wegstrecke, die mittels Geopositionsbestimmung bestimmt wurde.
5 zeigt die Verschiebung einer Wegstrecke zur Übereinstimmung mit einer optisch detektierten Spur.
6 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Vorrichtung der Erfindung.
7 zeigt ein Fließschema eines bevorzugten Verfahrens der Erfindung.
Nunmehr mit Bezug auf 1 bewegt sich ein Fahrzeug 10 entlang einer Straße 11 in einer Spur, die von aufgemalten Spurenlinien 12 und einer Straßenkante 13 begrenzt ist. Das Fahrzeug 10 enthält ein Kamerasystem 14, welches mit einem Spurenüberwachungsmodul 15 gekoppelt ist, welches ein Mustererkennungsmittel zur Detektion von Spurenmarkierungen, wie zum Beispiel Spurenlinien 12 und Straßenkante 13, enthalten kann, um die Position des Fahrzeugs 10 relativ zu einer detektierten Spur zu überwachen. Informationen, die die relative Position des Fahrzeugs 10 und die Kanten von detektierten Spuren um das Fahrzeug 10 herum betreffen, werden einem Spurenabweichungswarnsystem 16 bereitgestellt, welches in dem Fall, dass ein Fahrzeug 10 aus seiner Spur zu wandern beginnt, eine Fahrerwarnung erzeugen kann. Ein weiterer Typ von Fahrerassistenzsystem, das von Spurenpositionsinformationen abhängt, ist die adaptive Geschwindigkeitsregelung, wobei die Zielfahrzeugsauswahl durch die Verwendung von EH und kamerabasierten Spureninformationen verbessert ist. Allgemein steuert das Fahrerassistenzsystem als Reaktion auf das automatisch erzeugte Spurenmodell einen Fahrerassistenzparameter (zum Beispiel die Erzeugung einer Warnung oder Verstellung einer Fahrzeugsollgeschwindigkeit), der die Positionen des ausgestatteten Fahrzeugs und der es umgebenden Fahrzeuge gemäß den detektierten Spuren meldet.
Bei der vorliegenden Erfindung werden in einer Digitalkartendatenbank dargestellte Straßensegmente zur Ableitung eines sekundären Spurenverfolgungsmodells verwendet, welches zu Zeiten verwendet werden kann, zu denen ein optisch abgeleitetes primäres Spurenmodell nicht mehr zur Verfügung steht. Wie in 2 gezeigt, weist das Fahrzeug 10 momentane geographische Koordinaten gemäß einer Ost-West-Breitengradlinie 20 und einer Nord-Süd-Längengradlinie 21 auf. Das Fahrzeug 10 fährt auf einer Straße mit einer Wegstrecke 22, die in einer Digitalkartendatenbank als mehrere Segmente zwischen mehreren aufeinanderfolgenden Punkten 23 oder durch eine mathematische Gleichung, die die Straßenform darstellt, dargestellt wird. Für jeden Punkt auf einer Wegstrecke 22 wird eine Krümmung der Straße an dem jeweiligen Punkt zusammen mit den geographischen Koordinaten des Punkts gespeichert. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung kann es wünschenswert sein, eine Reihe von interpolierten Punkten 24–26 zwischen aufeinanderfolgenden Punkten 23 zu erzeugen, um eine gewünschte Genauigkeit einer dargestellten Wegstrecke zu erhalten. Die Positionen der Punkte 24–26 werden gemäß einem vorbestimmten Abstand, wie zum Beispiel ungefähr einem Meter, erzeugt und gemäß der Krümmung an den benachbarten Punkten 23 berechnet. Zwischen jedem der Punkte 24–26 folgt die Wegstrecke einer geraden Linie, um die unten beschriebenen Berechnungen zu erleichtern.
Um eine relative Position des Fahrzeugs 10 mit Bezug auf die Wegstrecke 22 zu identifizieren, wird der Punkt auf der Wegstrecke 22, die dem Fahrzeug 10 am nächsten liegt, bestimmt, wie in 3 gezeigt ist. Das Fahrzeug 10 befindet sich an Koordinaten (x₀, y₀) (zum Beispiel von einer GPS-Einheit erhalten) und die zwei am nahesten liegenden (interpolierten) Punkte 27 und 28 auf der Wegstrecke 22 haben Koordinaten (x_i, y_i) bzw. (x_j, y_j). Die Punkte 27 und 28 sind durch den vorbestimmten Abstand p getrennt. Die Distanz d_EH wird gemäß der folgenden Formel bestimmt: d_EH = ((x_j – x_i)·(y₀ – y_i) – (x₀ – x_i)·(y_j – y_i))/p. Die Distanz d_EH gibt die seitliche Offset-Distanz zwischen dem Fahrzeug 10 und der von einer Karte abgeleiteten Wegstrecke 22 an, die, obwohl sie nicht einer bestimmten Spurengrenze entspricht, parallel zu allen Spuren laufen sollte. Die Wegstrecke 22 zwischen den Punkten 27 und 28 weist weiterhin eine Orientierungsrichtung auf, die als Winkel ϕ_EH dargestellt ist, der mit Bezug auf Norden gemessen wird. Der Orientierungswinkel ϕ_EH kann gemäß der folgenden Formel abgeleitet werden:
Die oben stehenden Berechnungen zur Bestimmung der Distanz und des Winkels werden vorzugsweise periodisch durchgeführt. Zum Beispiel kann jede Iteration nach Abfahren einer vorbestimmten Distanz, wie zum Beispiel einem Meter, ausgelöst werden.
Jedes Mal, wenn die tatsächliche Spurengrenze von dem optischen Erfassungssystem aktiv detektiert wird, kann ein Offset zwischen der detektierten Spurenanordnung und der von der Karte abgeleiteten Wegstrecke bestimmt werden, wie in 4 gezeigt ist. Das optische System stellt eine erste Spurenmodelldarstellung bereit, die vorzugsweise eine Spuren-Offset-Distanz d_Lane und eine Orientierung ϕ_LANE (ebenfalls mit Bezug auf Norden gemessen) enthält. Die Spurenorientierung ϕ_LANE kann vorzugsweise als Reaktion auf eine tatsächliche Fahrzeugorientierung φ_GPS, die aus dem GPS-Navigations- oder Koppelnavigationssystem abgeleitet wird, und einem Spurenfahrwinkel θ_LANE zwischen dem Fahrweg des Fahrzeugs und der Kante der Spur bestimmt werden. Falls die Winkel ϕ_EH und ϕ_LANE ungefähr gleich sind, und falls die Wegstrecke 22 einen konsistenten Abstand von der Abgrenzung der detektierten Spur beibehält, kann der Wegstrecke 22 zur Rekonstruktion einer Spurabgrenzung eine ausreichend hohe Konfidenz zugeteilt werden, wenn das optische System nicht in der Lage ist, eine gültige Ausgabe zu erzeugen.
In 4 stellt eine Linie 30 ein Spurenbild relativ zum Fahrzeug 10 dar, das von dem optischen Spurenüberwachungssystem abgeleitet wird. Die Detektion kann zum Beispiel auf der Anwesenheit von aufgemalten Spurenlinien 31 basieren. Durch Kombinieren des Orientierungswinkels mit Bezug auf den Spurenaufbau aus dem Sichtsystem mit einer tatsächlichen Fahrzeugorientierungsrichtung, die aus dem GPS und/oder Koppelnavigationssystem bestimmt wurde, wird eine absolute Spurenorientierung ϕ_LANE bestimmt. Ein Unterschied zwischen den Winkeln ϕ_EH und ϕ_LANE wird berechnet und die Differenz mit einer Schwelle Δϕ verglichen. Falls die Differenz weniger als Δϕ ist, kann den Electronic-Horizon-Daten eine hohe Konfidenz zugeteilt werden, solang die Trennungsdistanz zwischen der sichtbasierten Spurengrenze und der EH-abgeleiteten Wegstrecke auch ausreichend konsistent geblieben ist. Mit anderen Worten muss eine Varianz des Offsets über eine Reihe von aufeinanderfolgenden Messungen ausreichend klein sein. Falls die Beträge jeder dieser Unstimmigkeiten zwischen den zwei Spurenmodellen unter einer jeweiligen Schwelle liegen, besteht ein Konfidenzniveau zur verlässlichen Erzeugung der Spurengrenze aus der EH-abgeleiteten Wegstrecke.
Die Varianz wird vorzugsweise als ein sich bewegender Durchschnitt der Differenz zwischen den Distanzen d_EH und d_LANE berechnet. Vorzugsweise kann der Durchschnitt die Form entweder einer statistischen Varianz σ² oder einer Standardabweichung σ annehmen. Die Konfidenz ist hoch, falls die Varianz unter einer jeweiligen Schwelle liegt, und die Konfidenz ist gering, falls sie über der Schwelle liegt. Bei einer Ausführungsform wird ein Konfidenzniveau mittels einer Zählung verfolgt, die über eine Reihe von periodischen Messungen angesammelt wurde. Die Zählung verfolgt eine aufeinanderfolgende Anzahl von Proben, bei denen die Varianz unter der Schwelle liegt. Sobald die aufeinanderfolgende Zählung eine vorbestimmte Zahl erreicht (d.h eine Konfidenzsschwelle), kann die Wegstrecke verlässlich dazu verwendet werden, eine Spurengrenze im Fall einer ausfallenden optischen Detektion zu rekonstruieren. Ansonsten kann die Spur nicht detektiert werden.
5 zeigt einen Prozess der Verschiebung einer Wegstrecke 22, um sie in ein zweites Spurenmodell auf der Basis von Straßendaten aus der Kartendatenbank umzuwandeln, das gemäß der letzten Leistung der optisch detektierten Spurenposition verbessert wird. Somit ist die Wegstrecke 22 um eine Distanz Δd verschoben, die als die Distanz zwischen d_EH und der letzten gültigen Spuren-Offset-Distanz d_Lane von dem optischen Verfolgungssystem berechnet wurde. Insbesondere wird die Wegstrecke 22 entlang der Linie 33, die die kürzeste Distanz zwischen der Wegstrecke 22 und dem Fahrzeug 10 aufweist, verschoben (d.h. seitlich verschoben), so dass die gleiche Orientierung ϕ_EH beibehalten wird. Sofern kein Spurenwechsel detektiert wird, wird die Verschiebungsdistanz Δd zur Umwandlung der Wegstrecke in das zweite Spurenmodell verwendet, während das Fahrzeug die gleiche Straße abfährt, bis entweder die optische Detektion wiedergewonnen und gültig wird oder die Konfidenz unter eine Schwelle fällt.
6 zeigt eine bevorzugte Vorrichtung der Erfindung, wie sie in einem Fahrzeug realisiert ist. Ein Sichtspurenverfolgungssystem 40 (d.h. auf optischer Basis) stellt einem Spureninformationsselektor 41 ein erstes Spurenmodell bereit, das in seinem Speicher gespeichert ist. Der Selektor 41 gibt dem optisch basierten Spurenmodell Priorität, so dass es jedes Mal automatisch ausgewählt wird, wenn das Sichtsystem 40 anzeigt, dass es eine gültige Ausgabe bereitstellt. Die Fahrzeugvorrichtung enthält ferner ein herkömmliches GPS-Navigationssystem 42 zur Bereitstellung momentaner Fahrzeugkoordinaten, Geschwindigkeit, und Orientierung an einen Kalman-Filterblock 43. Das Fahrzeug enthält Kopplungsnavigationssensoren 44, wie Inertialsensoren, Beschleunigungsmesser, Gierratensensoren, Radgeschwindigkeitssensoren, Lenkradwinkelsensoren und andere Sensoren zum Erhalt unabhängiger Werte für die Fahrzeugposition, Geschwindigkeit und Orientierung, die auch dem Kalman-Filter 43 bereitgestellt werden. Wie im Stand der Technik bekannt ist, integriert der Kalman-Filter 43 die Positions-, Geschwindigkeits- und Orientierungsinformationen aus dem GPS-System 42 und dem Kopplungsnavigationssystem 44 und stellt deren optimale Schätzungen bereit. Ein aus einer Position, Geschwindigkeit und Orientierung bestehender Fahrzeugzustand aus dem Kalman-Filter 43 wird in einen Distanz- und Winkelrechner 45 eingegeben, der auch mit einer Digitalkartendatenbank 46 verbunden ist. Auf Basis der Fahrzeugkoordinaten wird eine Straße identifiziert und die entsprechende Wegstrecke wird aus der Kartendatenbank 46 abgerufen, um die Offset-Distanz und die Winkelorientierung für die Wegstrecke im Rechner 45 zu finden. Die resultierende Wegstrecke wird zusammen mit dem ersten Spurenmodell aus dem Sichtsystem 40 und dem Fahrzeugzustand aus dem Kalman-Filter 43 in ein Konfidenzprüfmittel 47 eingegeben. Das Konfidenzprüfmittel 47 vergleicht Unstimmigkeiten zwischen dem optisch basierten Spurenmodell und der über Karten bestimmten Wegstrecke mit einer oder mehreren Schwellen, um ein Konfidenzniveau zu bestimmen.
Ein Virtuelle-Spuren-Generator 48 empfängt das Konfidenzniveau aus dem Konfidenzprüfmittel 47, die Wegstrecke und Offset-Distanz aus dem Rechner 45 und das erste Spurenmodell aus dem Sichtsystem 40. Auf Basis der Offset-Distanz verschiebt der Virtuelle-Spuren-Generator 48 die Wegstrecke, so dass sie mit dem zuvor bestimmten Offset zwischen dem Fahrzeug und der Spurengrenze aus dem Sichtsystem 40 zusammenfällt.
Das zweite Spurenmodell auf der Basis der verfolgten Fahrzeugposition und Straßendaten aus der Kartendatenbank wird von dem Speicher des Generators 48 einem Eingang des Spurenselektors 41 bereitgestellt. Das Konfidenzniveau wird auch dem Spurenselektor 41 bereitgestellt, so dass, wenn das erste Spurenmodell aus dem Sichtsystem 40 die Gültigkeit verliert, der Selektor 41 das Konfidenzniveau prüft und dann die virtuell erzeugte Spur des zweiten Spurenmodells nur ausgibt, falls die Konfidenz hoch ist. Ansonsten gibt es kein Spurenmodell aus. Jedwede Spurenmodelldaten, die aus dem Selektor 41 ausgegeben werden, werden in Anwendungen 50 eingekoppelt, wie zum Beispiel einem Spurenabweichungswarnsystem.
7 fasst ein bevorzugtes Verfahren der Erfindung zusammen, welches mit dem Schritt 61 beginnt. Bei Schritt 62 wird überprüft, um zu bestimmen, ob das Spurenüberwachungssystem an ist. Falls nicht, endet der Prozess bei Schritt 63. Ansonsten wird bei Schritt 64 das ausgestattete Fahrzeug lokalisiert (zum Beispiel mittels einer GPS-Empfangseinheit). Ein Orientierungswinkel des ausgestatteten Fahrzeugs wird in Schritt 65 erhalten, und in Schritt 66 werden auf der Basis von Straßenformpunkten, die als eine Wegstrecke für die Straße aus einer digitalen Karte spezifiziert sind, interpolierte Straßenformpunkte erzeugt. Bei Schritt 67 wird die kürzeste Distanz d_EH aus dem Ursprung (d.h. der Fahrzeugposition x₀, y₀) zur stückweisen geraden Wegstrecke, die die Straßenformpunkte verbindet, sowie der Orientierungswinkel ϕ_EH berechnet.
Zur Übereinstimmung wird in Schritt 68 die Konfidenz für die von einer Karte abgeleitete Wegstrecke überprüft und aktualisiert. Zum Beispiel kann eine Konfidenzzahl erhalten werden. Falls die Übereinstimmungsbedingungen für die Orientierung und die Offset-Distanzen eingehalten werden, wie oben in Verbindung mit 4 beschrieben, wird die Konfidenznummer inkrementiert. Ansonsten wird die Konfidenzzahl dekrementiert. Die Konfidenzzahl kann vom Bereich zwischen null und einer vorbestimmten positiven ganzen Zahl eingeschränkt sein. Eine Konfidenzniveauschwelle kann als eine weitere positive ganze Zahl innerhalb des Bereichs definiert sein. Somit kann die Konfidenz als hoch definiert sein, wenn die Konfidenzzahl über der vorbestimmten Schwelle liegt, und ansonsten als nicht hoch definiert sein.
In Schritt 70 wird überprüft, um zu bestimmen, ob die sichtbasierten Spureninformationen zur Verfügung stehen. Falls sie zur Verfügung stehen, werden in Schritt 71 die sichtabgeleiteten Spureninformationen ausgegeben, und es wird für die nächste Iteration zum Schritt 62 zurückgekehrt.
Falls in Schritt 70 die Sichtinformationen nicht zur Verfügung stehen, wird in Schritt 72 überprüft, um zu bestimmen, ob die Übereinstimmungskonfidenz hoch ist. Falls nicht, werden keine Spureninformationen an die Anwendungen ausgegeben und es wird zum Schritt 62 zurückgekehrt. Falls die Übereinstimmungskonfidenz hoch ist, wird bei Schritt 73 die virtuelle Spur des zweiten Spurenmodells erzeugt. Auf Wunsch wird bei Schritt 74 überprüft, um zu bestimmen, ob sich das ausgestattete Fahrzeug noch immer innerhalb der Zielstraße oder Spur befindet. Falls nicht, wird für die nächste Iteration zu Schritt 62 zurückgekehrt, ohne ein Spurenmodell auszugeben (und die Konfidenzzahl kann vorzugsweise zum Anfang zurückgesetzt werden). Ansonsten werden bei Schritt 75 die Virtuelle-Spuren-Informationen des zweiten Spurenmodells auf der Basis von von einer Karte abgeleiteten Informationen ausgegeben, bevor zu Schritt 62 zurückgekehrt wird.
Wie hier verwendet, kann die Übereinstimmungskonfidenz (d.h. Ähnlichkeit zwischen den zwei Spurenmodellen) gemäß verschiedener alternativer Tests oder Schwellen charakterisiert werden. Da die aus jedem Modell abgeleitete Orientierung gleich sein sollte, kann der Unterschied mit einer Schwelle verglichen werden. Da die seitliche Offset-Distanz vom Fahrzeug zur Spurengrenze und vom Fahrzeug zur Kartenwegstrecke oft nicht die gleiche ist, sondern stattdessen eine Differenz aufweist, die im Wesentlichen konstant bleiben sollte, wird eine Varianz oder Standardabweichung, die von der Differenz über Zeit aufgewiesen wird, in der gezeigten Ausführungsform dargestellt.

Claims

Vorrichtung für ein Fahrzeug, das auf einer Spurmarkierungen aufweisenden Straße betrieben wird, die Folgendes umfasst: einen optischen Sensor, der optische Daten der Straße bereitstellt; ein erstes Spurenmodell, das in einem elektronischen Speicher als Reaktion auf detektierte Spurenmarkierungen in den optischen Daten gespeichert wird, ein System mit elektronischem Horizont, das eine Position des Fahrzeugs verfolgt und als Reaktion auf die Position Straßendaten bereitstellt. ein zweites Spurenmodell, das als Reaktion auf die Straßendaten in dem elektronischen Speicher gespeichert ist; ein Konfidenzprüfmittel, das eine Abweichung zwischen dem ersten und zweiten Spurenmodell mit einer Schwelle vergleicht, um ein Konfidenzniveau zu bestimmen; und einen Ausgabeselektor, der das erste Spurenmodell wählt, wenn Spurenmarkierungen in den optischen Daten detektiert werden, und das zweite Spurenmodell wählt, falls die Spurenmarkierungen in den optischen Daten nicht detektiert wurden und das Konfidenzniveau größer als ein vorbestimmtes Niveau ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein Fahrerassistenzsystem umfasst, das einen Fahrerassistenzparameter steuert, wobei das Fahrerassistenzsystem mit dem Ausgabeselektor gekoppelt ist und den Assistenzparameter als Reaktion auf die Modellausgabe durch den Ausgabeselektor einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Elektronischer-Horizont-System eine Kartendatenbank enthält, die die Straße als mehrere Segmente entlang einer Wegstrecke darstellt, und wobei das zweite Spurenmodell durch seitliche Verschiebung der Wegstrecke gemäß einer Distanz zwischen der Wegstrecke und dem ersten Spurenmodell eine Virtuelle-Spuren-Abgrenzung erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Elektronischer-Horizont-System aus einem GPS-Navigationssystem besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Elektronischer-Horizont-System aus einem Koppelnavigationssystem besteht.
Verfahren zur Detektion einer Spurenposition eines Fahrzeugs auf einer Straße, das die folgenden Schritte umfasst: Beibehalten eines ersten Spurenmodells auf der Basis von optischen Sensordaten; Beibehalten eines zweiten Spurenmodells auf der Basis einer überwachten Fahrzeugposition und einer Kartendatenbank; Auswerten einer Ähnlichkeit der Modelle; Auswählen eines aktiven Spurenmodells als Reaktion darauf, ob in den optischen Sensordaten Spurenmarkierungen detektiert werden und ob die Ähnlichkeit über einer vorbestimmten Ähnlichkeit liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das erste Spurenmodell eine Spurenorientierung und eine Spurenmarkierungs-Offset-Distanz enthält, wobei das zweite Spurenmodell eine Wegstreckenorientierung und eine Virtuell-Offset-Distanz enthält, und wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Erhalten einer Wegstrecke, die die Straße von der Kartendatenbank darstellt; Bestimmen eines Punkts auf der Wegstrecke, der dem Fahrzeug am nahesten liegt; Bestimmen der Wegstreckenorientierung als Reaktion auf eine Richtung der Wegstrecke am nahesten Punkt; Bestimmen einer seitlichen Offset-Distanz zwischen dem Fahrzeug und dem nahesten Punkt; Bestimmen der Virtuell-Offset-Distanz durch Verschiebung der Wegstrecke gemäß einer Differenz zwischen der seitlichen Offset-Distanz der Wegstrecke und der Straßenmarkierungs-Offset-Distanz des ersten Spurenmodells.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Auswertens einer Ähnlichkeit Folgendes umfasst: Überwachen einer Differenz zwischen der seitlichen Offset-Distanz und dem Spurenmarkierungs-Offset für mehrere Zeitproben; Bestimmen einer Varianz unter den mehreren überwachten Differenzen; und Detektieren einer Ähnlichkeit über der vorbestimmten Ähnlichkeit, falls die Differenz zwischen der Wegstreckenorientierung und der Spurenorientierung weniger als eine erste Schwelle ist und falls die Varianz weniger als die zweite Schwelle ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Auswertens einer Ähnlichkeit Folgendes umfasst: Überwachen einer Differenz zwischen der seitlichen Offset-Distanz und dem Spurenmarkierungs-Offset für mehrere Zeitproben; Bestimmen einer Varianz unter den mehreren überwachten Differenzen; Imkrementieren einer Ähnlichkeitszählung, falls die Differenz zwischen der Wegstreckenorientierung und der Spurenorientierung weniger als eine erste Schwelle ist und falls die Varianz weniger als die zweite Schwelle ist; und Detektieren einer Ähnlichkeit über der vorbestimmten Ähnlichkeit, falls die Ähnlichkeitszählung über einer dritten Schwelle liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das erste Spurenmodell mittels einer Mustererkennung beibehalten wird, um Spurenmarkierungen in den optischen Sensordaten, die aufgemalte Spurenlinien und Straßenkanten enthalten, zu identifizieren.