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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der Umgebung eines Fahrzeugs nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen von Menschen oder Tieren mittels einer derartigen Vorrichtung.
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Vorrichtungen zur Erfassung der Umgebung eines Fahrzeugs sind so weit aus dem Stand der Technik bekannt. Typischerweise handelt es sich bei derartigen Vorrichtungen um eine Ansammlung von Umgebungssensoren, wie beispielsweise Radar, Lidar, Laserscanner, Ultraschallsensoren oder optische Sensoren, insbesondere Kameras. Diese werden heute so eingesetzt, dass sie die gesamte Umgebung eines Fahrzeugs, also einen Winkel von 360° um das Fahrzeug, mehr oder weniger effizient und genau erfassen können. Derartige Vorrichtungen können für zahlreiche Hilfs- und Assistenzsysteme in dem Fahrzeug genutzt werden. Insbesondere dienen sie zur Unterstützung des Fahrers oder zur Realisierung eines autonomen oder teilautonomen Fahrens mittels des Fahrzeugs.
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Beispielhaft kann hierzu auf die
EP 0 913 751 A1 hingewiesen werden, welche ein autonomes Fahrzeug und ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Fahrzeugs zeigt. Dabei sind unterschiedliche Sensoren in dem Fahrzeug verbaut, um so über Abstandssensoren, Radarsensoren und Laserscanner sowie Ultraschallsensoren und Kameras ein möglichst vollständiges Bild der Umgebung des Fahrzeugs zu erhalten. Ein vergleichbarer Aufbau ist ergänzt um Details zur Fahrerassistenz auch aus der
WO 2015/032508 A1 bekannt. In beiden Anmeldungen ist prinzipiell erwähnt, dass Wärmebild- oder IR-Kameras im Frontbereich des Fahrzeugs eingesetzt werden können, um beispielsweise im Rahmen einer Überwachung der Fahrstrecke vor dem Fahrzeug Menschen oder Tiere – vor allem bei Dunkelheit – erkennen zu können.
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In der Praxis ist nun so, dass die gesamte Umfeldsensorik für eine 360°-Erfassung typischerweise auf Kamerabildern, Ultraschallsensoren und Radarsensoren basiert. Insbesondere beim Einsatz zum Rangieren eines Fahrzeugs bzw. zum automatisierten oder teilautomatisierten Einparken des Fahrzeugs spielen derartige Umfeldsensoren eine entscheidende Rolle. Im Falle, dass ein statisches Hindernis erkannt wird, kann beispielsweise über einen Notbremsassistent eine Notbremsung eingeleitet werden, sodass eine Kollision sicher verhindert werden kann. In der Praxis ist es nun so, dass das Erkennen von Personen, welche als Fußgänger im Bereich um das Fahrzeug unterwegs sind, problematisch sein kann. Typischerweise werden Fußgänger anhand einer typischen Form beispielsweise des Rumpfes und der Arme erkannt. Ist ein Fußgänger teilweise verdeckt, dann kann eine solche Erkennung nicht oder nicht ausreichend sicher durchgeführt werden. In diesem Fall wird der Fußgänger lediglich als statisches Objekt erfasst, sodass eine potenzielle Ansteuerung eines Fahrerassistenzsystems, wie beispielsweise eines Notbremsassistenten, eben nicht darauf reagieren kann, dass es sich hierbei um eine Person handelt, sondern dass er dies in der Art eines statischen Objekts klassifiziert. Da ein Fußgänger oder auch beispielsweise ein Tier sich jedoch bewegen können, kann eine solche Fehlklassifizierung als statisches Objekt zu einer unerwünschten Reaktion, typischerweise zu einem viel zu harten Abbremsen oder ähnlichem führen, da beispielsweise außerordentlich schnell reagiert werden muss, wenn das vermeintlich statische Objekt seine Position in Richtung des Fahrzeugs bzw. in den geplanten Fahrkorridor ändert.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche den Stand der Technik weiterbilden und insbesondere die oben genannten Nachteile vermeiden oder zumindest abmildern.
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Erfindungsgemäß wird dies durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung von Menschen oder Tieren mittels dieser Vorrichtung ist im Anspruch 5 angegeben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass diese wenigstens eine Art von Umgebungssensoren, wie Radar, Ultraschallsensoren, optische Sensoren Lidar, oder Laserscanner umfasst, welche so in dem Fahrzeug angeordnet sind, dass sie das gesamte Umfeld des Fahrzeugs erfassen. Es ist über diese Sensoren also eine 360°-Erfassung möglich. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass Sensoren zur Erfassung von Wärmestrahlen vorgesehen sind, welche erfindungsgemäß ebenfalls so in dem Fahrzeug angeordnet sind, dass sie das gesamte Umfeld um das Fahrzeug herum erfassen.
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Diese Sensoren zur Erfassung von Wärmestrahlen können insbesondere als Wärmebildkameras, und hier vorzugsweise als Nahfeldwärmebildkameras, ausgebildet sein.
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Über die Sensoren zur Erfassung von Wärmestrahlung lassen sich Personen oder auch Tiere, wobei das primäre Ziel die zuverlässige Erfassung von Fußgängern ist, sicher und zuverlässig erfassen. Ist beispielsweise ein Fußgänger bereits durch einen andersartigen Sensor wie beispielsweise einen Radarsensor als „Objekt” erfasst, dann kann, auch wenn der Fußgänger teilweise verdeckt ist und von einer Kamera nicht als Person erkannt werden kann, über die Sensoren zur Erfassung von Wärmestrahlung eine Einordnung des erfassten „Objekts” als Fußgänger sicher und zuverlässig vorgenommen werden. Das „Objekt” wird also nun als Fußgänger erkannt, welcher sich beispielsweise auf das Fahrzeug zu, von diesem weg oder quer zum Fahrkorridor des Fahrzeugs bewegen könnte. Eine solche sichere, schnelle und einfache Verifikation, dass es sich bei dem „Objekt”, aufgrund der von ihm ausgesandten Wärmestrahlung um einen Menschen oder ein Tier handelt, ist für die Steuerung von außerordentlichem Vorteil, da sie eine unterschiedliche Reaktion auf statische Objekte und dynamische Objekte wie insbesondere Fußgänger ermöglicht.
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Die Sensoren zur Erfassung von Wärmestrahlung können dabei an dem Fahrzeug vorne, im Bereich der Seitenspiegel und/oder am Heck, vorzugsweise im Bereich der Kofferraumklappe, ausgebildet sein. Selbstverständlich ist eine Kombination mit anderen Sensoren, insbesondere eine Kombination mit anderen optischen Sensoren, möglich, sodass im Rahmen einer Bildverarbeitung durch eine Überlagerung der Daten unterschiedlicher Sensoren die Zuverlässigkeit der Erfassung weiter erhöht werden kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun vorgesehen, dass mittels einer Vorrichtung in einer der genannten Ausführungsvarianten ein Mensch oder ein Tier, als ein Wärmestrahlung abgebendes typischerweise dynamisch bewegliches Objekt erkannt wird, wozu ergänzend zu wenigstens einem der Umfeldsensoren ein Ergebnis der Sensoren zur Erfassung von Wärmestrahlung ausgewertet wird. Somit lässt sich durch die Kombination der Daten von wenigstens zwei Sensoren, von denen einer die Wärmestrahlung erfasst, sicher und zuverlässig ein Mensch oder ein Tier erkennen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es dabei vorgesehen, dass das Verfahren bei einem Notbremssystem zum Einsatz kommt, um so im Idealfall unterschiedlich auf statische Objekte oder dynamische „Objekte” in Form von Menschen oder Tieren reagieren zu können. Ein solcher Einsatz kann insbesondere bei Rangiervorgängen sinnvoll sein, da insbesondere hier mit Menschen zu rechnen ist, welche vor oder hinter dem zum Einparken bereiten Fahrzeug vorbeigehen oder ähnliches.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dabei vorsehen, dass bei durch die Vorrichtung erkanntem Mensch und/oder Tier eine frühzeitige Verringerung der Anfahrgeschwindigkeit in Richtung der Position auf den Mensch/das Tier zu erfolgt. Eine solche frühzeitige Verringerung der Anfahrgeschwindigkeit bedeutet dabei im Sinne der Erfindung, dass diese entsprechend früher erfolgt, als wenn statische Objekte beispielsweise über Radar oder Ultraschallsensoren erkannt worden sind. Bei derartigen statischen Objekten muss nicht davon ausgegangen werden, dass diese sich, insbesondere in Richtung des Fahrzeugs oder in einem geplanten Fahrkorridor des Fahrzeugs hinein bewegen. Deshalb reicht es hier aus, mit der gewählten Geschwindigkeit weiterzufahren. Im Falle eines erkannten Menschen oder eines Tiers muss immer damit gerechnet werden, dass dieser, auch wenn er im Augenblick eine andere Bewegungsrichtung aufweist, seine Bewegungsrichtung schlagartig ändert und so eine Richtung einnimmt, welche zu einer potenziellen Kollision mit dem Fahrzeug führen könnte. Aus diesem Grund ist es besonders sinnvoll, in diesem Fall die Geschwindigkeit bereits vorzeitig zu reduzieren, um so aus der bereits reduzierten Geschwindigkeit heraus effizienter, schneller und – soweit zeitlich möglich – sanfter abbremsen zu können.
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Ergänzend oder alternativ hierzu kann es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee auch vorgesehen ein, dass bei erkanntem Mensch oder Tier eine Vorbereitung der Bremseinrichtungen des Fahrzeugs in der Art erfolgt, dass dieses schneller bremsen kann. So kann beispielsweise schon ein entsprechender Druck auf die die Bremseinrichtungen bewegenden Kolben gegeben werden, um so im Falle der Notwendigkeit sehr schnell zu bremsen und eine verkürzte Bremszeit zu realisieren.
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Neben der erhöhten Sicherheit insbesondere für den Menschen oder das Tier, welches von der Umfeldsensorik und den Sensoren zur Erfassung von Wärmestrahlung in dem Fahrzeug erkannt worden sind, erhöht sich auch der Komfort für den Fahrer, da typischerweise differenzierter beim Abbremsen, beispielsweise über einen Notbremsassistenten, reagiert werden kann. Hierdurch werden sehr scharfe und schnelle Bremsmanöver in ihrer Gesamtanzahl reduziert, sodass sich für den Nutzer des Fahrzeugs ein angenehmeres Fahrgefühl einstellt.
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Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens ergeben sich ferner aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben ist.
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Die einzige beigefügte Figur zeigt ein beispielhaft angedeutetes Fahrzeug 1 von oben.
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Das Fahrzeug 1 soll beispielhaft als Personenkraftwagen ausgebildet sein. Das Fahrzeug 1 verfügt über zahlreiche Umgebungssensoren. Diese Umgebungssensoren sind beispielsweise Radarsensoren 2 im Front- und Heckbereich des Fahrzeugs 1, Ultraschallsensoren 3, welche beispielhaft innerhalb von Scheinwerfern 7 an den vier Ecken des Fahrzeugs 1 gezeigt sind. Ferner sind zwei derartige Ultraschallsensoren 3 im Bereich von angedeuteten Seitenspiegeln 6 angeordnet. Darüber hinaus soll das Fahrzeug 1 über optische Sensoren im Form von Kameras 4 verfügen, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wiederum im Front- und Heckbereich des Fahrzeugs 1 sowie seitlich, hier in einem Bereich vor den Seitenspiegeln 6, angeordnet sind. Die einzelnen Kameras 4 können dabei jeweils als Kameras oder Stereokameras ausgebildet sein. All diese Umfeldsensoren dienen dazu, das Umfeld des Fahrzeugs 1 vollständig zu erfassen, sodass eine 360°-Erfassung um das gesamte Fahrzeug 1 herum, also in der gesamten Blattebene der Darstellung in der Figur, erzielt werden kann.
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Gerade bei Rangiervorgängen im niedrigen Geschwindigkeitsbereich, wie beispielsweise beim Einparken, ist die direkte Umgebung des Fahrzeugs nur schwer einsehbar. Über eine solche 360°-Erfassung des Umfelds sollen Kollisionen mit statischen Hindernissen oder auch Personen, insbesondere im Rangierbetrieb des Fahrzeugs 1, beispielsweise bei automatisierten oder teilautomatisierten Park-Systemen, verhindert werden. Fußgänger sind dabei, insbesondere wenn sie teilweise verdeckt sind, außerordentlich schwer als solche zu klassifizieren. Deshalb ist es bisher üblich, dass lediglich ein Objekt erkannt wird. Eine differenzierte Reaktion des Fahrzeugs 1 auf beispielsweise statische Objekte einerseits und Fußgänger andererseits, welche sehr schnell von statischen zu dynamischen Objekten werden können, ist daher nicht möglich. Durch den aktiven Schutz aufgrund der 360°-Erfassung lassen sich bei erkannten Objekten Notbremsungen durchführen, wobei gemäß dem Stand der Technik auf dynamische Objekte genau so reagiert werden muss wie auf statische Objekte, da diese aus den oben genannten Gründen typischerweise nicht zu unterscheiden sind. Bei einem erkannten Objekt erfolgt deshalb typischerweise eine sehr späte und harte Notbremsung, die immer in der gleichen Art und Weise ausgeführt wird.
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Bei dem Fahrzeug 1 hier ist es nun vorgesehen, dass zusätzlich zu den bereits angesprochenen Umfeldsensoren 2, 3, 4 Sensoren 5 zur Erfassung von Wärmestrahlung vorgesehen sind. Auch diese Sensoren 5, welche insbesondere als Wärmebildkameras ausgestaltet sein können, sind so an dem Fahrzeug 1 positioniert, dass sie die gesamte Umgebung des Fahrzeugs 1 erfassen. Beispielhaft ist in der Figur daher jeweils eine Wärmebildkamera 5 im Frontbereich und im Heckbereich sowie im Bereich der beiden Seitenspiegel 6 angeordnet. Durch diesen Aufbau ist man nun in der Lage, über die Wärmebildkameras 5 ergänzend zur Umfelderfassung aufgrund der bekannten Sensoren 2, 3, 4 eine vollständige Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs 1 über die Wärmebildkameras 5 zu erreichen. Über die Wärmebildkameras 5 kann dabei Wärmestrahlung der jeweiligen Objekte erfasst werden. Tiere und Menschen, wobei im speziellen Fokus der Erfassung vor allem Fußgänger liegen sollen, ergeben so eine andere Wärmeabstrahlung als typischerweise statische Objekte. Über diese Wärmeabstrahlung kann, auch wenn der Fußgänger teilweise durch andere Objekte verdeckt ist, eine sehr sichere und zuverlässige Qualifikation des „Objekts” als Fußgänger erfolgen.
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Ist ein solcher Fußgänger im Bereich des Fahrzeugs 1 erkannt worden, dann kann dieser also frühzeitig als solcher klassifiziert werden. Hierdurch kann eine frühzeitige Einleitung der Notbremsung durchgeführt werden, beispielsweise in dem im Vorfeld bereits die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 verlangsamt und/oder die Bremseinrichtungen auf ein schnelles Abbremsen vorbereitet werden. Dies ist bei Fußgängern prinzipiell sinnvoll und notwendig, da diese ihre Bewegungsrichtung schnell ändern können, und so schnell in den potenziellen Fahrkorridor des Fahrzeugs 1 eindringen könnten. Bei statischen Hindernissen muss dies nur mit einer sehr viel geringeren Wahrscheinlichkeit erwartet werden. Die Notbremsung lässt sich also bei der Klassifikation des „Objekts” als Fußgänger entsprechend auf diesen ausrichten, sodass einerseits eine höhere Sicherheit für den Fußgänger erzielt wird und andererseits die Notbremsung entsprechend komfortabler appliziert ist, da sie beispielsweise aus einer sehr viel geringeren Geschwindigkeit heraus erfolgt. Damit kann die Anzahl der tatsächlich erlebten harten Notbremsungen für den Fahrer auf ein Minimum reduziert werden, was dessen Komfort erhöht. Im Umkehrschluss ist es dann auch möglich, durch das Fehlen von Wärmestrahlung auszuschließen, dass es sich um einen Mensch oder ein Tier handelt. Das erkannte Objekt kann also als statisches Objekt zuverlässiger qualifiziert werden. Dem Fahrzeug 1 bzw. seinem Fahrer kann dann bei solchen statischen Objekten erlaubt werden, näher und zügiger an diesen vorbeizufahren, als an einem Mensch oder Tier, was ebenfalls einen Vorteil hinsichtlich des Fahrempfindens darstellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0913751 A1 [0003]
- WO 2015/032508 A1 [0003]
