DE102016118497A1

DE102016118497A1 - Ermittlung einer virtuellen Fahrspur für eine von einem Kraftfahrzeug befahrene Straße

Info

Publication number: DE102016118497A1
Application number: DE102016118497.7A
Authority: DE
Inventors: Emilie WIRBEL; Charles-Henri Quivy
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2018-03-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) für eine von einem Kraftfahrzeug (1) befahrene Straße (6) durch eine Fahrspurermittlungsvorrichtung (2) des Kraftfahrzeugs (1), mit einem a) Erfassen (20) zumindest eines sich auf der Straße (6) bewegenden Objekts (5a–5e) durch eine Erfassungseinrichtung (3) der Fahrspurermittlungsvorrichtung (2), einem b) Ermitteln (21) einer Trajektorie (8a–8e) des erfassten Objekts (5a–5e) durch eine Recheneinrichtung (7) der Fahrspurermittlungsvorrichtung (2), einem c) Auswerten (26) der erfassten Trajektorie (8a–8e) durch die Recheneinrichtung (7) und einem d) Bestimmen (32) der zumindest einen virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) für die Straße (6) anhand des Verlaufs der ausgewerteten Trajektorie (8a–8e) durch die Recheneinrichtung (7), um eine Fahrspurermittlung zu verbessern. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Fahrspurermittlungsvorrichtung (2) für das Kraftfahrzeug (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur für eine von einem Kraftfahrzeug befahrene Straße durch eine Fahrspurermittlungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft auch eine Fahrspurermittlungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur einer von dem Kraftfahrzeug befahrenen Straße, mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen zumindest eines sich auf der Straße bewegenden Objekts.
Im Bereich von Kraftfahrzeugen, welche einen Fahrer des Kraftfahrzeugs mit jedweder Form einer Spurhalteassistenzfunktion unterstützen, ist es entscheidend, dass der Spurhalteassistenzfunktion eine stabile und genaue Abschätzung eines künftigen Fahrweges, auf welchem sich das Kraftfahrzeug bewegen soll, bereitgestellt wird. Dies gilt für einfache Spurhalteassistenzfunktionen, die bei einem Verlassen einer Fahrspur einer von dem Kraftfahrzeug befahrenen Straße eine Warnung ausgeben, wie für komplexe Spurhalteassistenzfunktionen, die das Kraftfahrzeug selbstständig oder autonom in einer Kraftfahrzeug-Querrichtung steuern. Typischerweise ist der künftige Fahrweg durch Linien einer Fahrspurmarkierung vorgegeben: Das Kraftfahrzeug soll zwischen den Linien fahren und entsprechend dem durch die Linien vorgegebenen Verlauf der Straße folgen. Die etablierten Methoden oder Algorithmen zur Fahrspurermittlung stellen den entsprechenden Spurhalteassistenzfunktionen eine Information über eine zu folgende Fahrspur und damit einen künftigen Fahrweg basierend auf der Detektion der Fahrspurmarkierung und einer entsprechenden Abschätzung des Verlaufs der Fahrspur zur Verfügung.
Allerdings gibt es eine Reihe von Situationen, in welchen es nicht sinnvoll ist, den künftigen Fahrweg basierend auf der Erkennung von Straßenmarkierungen oder Fahrspurmarkierungen vorzugeben oder abzuschätzen. Dies ist beispielweise in einem Stau der Fall. Dort sind die Fahrspurmarkierungen oft von Fahrzeugen in der Umgebung des Kraftfahrzeugs verdeckt, die entweder dem Kraftfahrzeug sehr nah sind oder beispielsweise gerade eine Fahrspur wechseln. Auch an Baustellen oder anderen von der Normalsituation abweichenden Situation, in denen nicht den durch die Fahrspurmarkierungen vorgegebenen Fahrspuren gefolgt werden sollte, etwa einem Pannenfahrzeug am Straßenrand, von dem es einen Sicherheitsabstand einzuhalten gilt, ist das Vorgeben eines Fahrweges für das Kraftfahrzeug anhand einer Fahrspurermittlung, welche auf der Erkennung von Fahrspurmarkierungen basiert, problematisch. Dies gilt auch im Fall von verwitterten oder verschmutzten Fahrspurmarkierungen, die oft selbst für Menschen schwer zu erkennen sind. Auch bei ungünstigen Wetterbedingungen wie bei Regen oder Schnee oder Nebel kann die Fahrspurmarkierung schwer zu detektieren sein. Selbstverständlich gibt es auch Straßen oder Straßenabschnitte, beispielsweise Kreuzungen, ohne Fahrspurmarkierungen.
In all den genannten Situationen ist es nötig, übergangsweise einen sicheren Fahrweg, eine virtuelle Fahrspur zu ermitteln, bis entweder wieder eine Normalsituation mit erkennbarer Fahrspurmarkierung eintritt oder der Fahrer die Kontrolle über das Kraftfahrzeug übernimmt. Bekannte Methoden zur Fahrspurermittlung beenden in derartigen Situationen eine Spurhalteassistenzfunktion schätzen einen Fahrweg basierend auf den letzten noch erkannten Fahrspurmarkierungen ab (dead reckoning estimation) oder folgen einfach einem vorherfahrenden Fahrzeug (platooning) oder schalten auf eine alternative Ermittlung des Fahrwegs um, bei welcher der freie, also befahrbare Platz in der Umgebung des Kraftfahrzeugs detektiert wird.
In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der DE 10 2014 004 418 A1 ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrbahn bekannt, bei welchem Objekte ermittelt und klassifiziert werden, und anhand von an die Fahrbahn angrenzenden stationären Objekten ein vorausliegender Pfad der Fahrbahn sowie die eigene Fahrspur auf der Fahrbahn ermittelt wird.
Aus der DE 10 2010 010 489 A1 ist ein Spurhaltesystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher Fahrbahnrand- und Fahrspurmarkierungen sowie Fahrbahnränder, Objekte und Fahrzeuge auf den Nachbarspuren der befahrenen Fahrspur erfasst werden. Bei einem Unterschreiten eines Eingriffsabstandes durch den seitlichen Abstand des Kraftfahrzeugs zu einem Fahrzeug auf der Nachbarspur oder einem anderen Objekt wird dabei das Lenksystem mit einem Lenkmoment beaufschlagt, dessen Stärke von der Größe des seitlichen Abstands abhängt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrspurermittlung zu verbessern und insbesondere die beschriebenen Probleme bei dem Abschätzen eines künftigen Fahrweges für ein Kraftfahrzeug zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Das im Folgenden beschriebene Verfahren zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur legt für Steuerung des Kraftfahrzeug in einer Kraftfahrzeug-Querrichtung basierend auf den Trajektorien von Objekten, welche das Kraftfahrzeug umgeben, eine virtuelle Fahrspur fest. Die virtuelle Fahrspur kann dabei mit einer durch die Fahrspurmarkierungen vorgegebenen realen Fahrspur übereinstimmen, muss dies aber nicht. Dadurch, dass die virtuelle Fahrspur anhand der das Kraftfahrzeug umgebenden Objekte ermittelt oder bestimmt wird, entspricht die virtuelle Fahrspur einer von den anderen Verkehrsteilnehmern genutzten effektiven Fahrspur. Durch das Ermitteln der virtuellen Fahrspur der von dem Kraftfahrzeug befahrenen Straße wird der künftige Fahrweg auf der Straße festgelegt, welchem das Kraftfahrzeug mit der größten Wahrscheinlichkeit befahren sollte, um die Straße sicher zu befahren.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur einer Straße durch eine Fahrspurermittlungsvorrichtung, welche beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems ist, eines die Straße befahrenden Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug kann bei dem Befahren auch in einem Fahrmodus auf der Straße stehen, beispielsweise in einem Stau. Insbesondere kann es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein zumindest teilautonom fahrendes, also ein teilautonom fahrendes oder ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug handeln.
Ein erster Schritt ist dabei ein Erfassen zumindest eines sich auf der Straße bewegenden Objektes durch eine Erfassungseinrichtung der Fahrspurermittlungsvorrichtung. Die Erfassungseinrichtung kann dabei beispielsweise einen Laserscanner und/oder eine Kamera und/oder einen Radarsensor und/oder einen Ultraschallsensor und/oder weitere Abstands- und/oder Positionserkennungssensoren umfassen. Für das Erfassen können auch Daten unterschiedlicher Modalitäten und/oder Sensoren kombiniert und fusioniert werden. Das sich bewegende Objekt kann insbesondere ein Fahrzeug umfassen oder sein. Es kann aber auch eine Fläche und/oder eine Kante und/oder einen Punkt und/oder ein anderes Segment eines Objektes umfassen oder sein, welches in der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch die Erfassungseinrichtung erfasst wird. Ein weiterer Schritt ist ein Ermitteln einer jeweiligen Trajektorie des zumindest einen erfassten Objektes durch eine Recheneinrichtung der Fahrspurermittlungsvorrichtung. Die Trajektorie des Objekts kann dabei auch direkt aus Rohdaten der Erfassungseinrichtung ermittelt werden. In diesem Falle ist vorteilhafterweise ein Erkennen und/oder Klassifizieren des Objektes als solches nicht erforderlich. Es folgt als weiterer Schritt ein Auswerten der zumindest einen ermittelten Trajektorie durch die Recheneinrichtung. Schließlich erfolgt ein Bestimmen oder Festlegen der zumindest einen virtuellen Fahrspur der Straße, bevorzugt von zwei oder drei virtuellen Fahrspuren der Straße, anhand des Verlaufs der zumindest einen ausgewerteten Trajektorie durch die Recheneinrichtung. Das Bestimmen der zumindest einen virtuellen Fahrspur kann dabei ein Bestimmen eines Verlaufs und/oder einer Breite der virtuellen Fahrspur umfassen. Es können auch mehrere virtuelle Fahrspuren bestimmt werden. Insbesondere kann es sich bei der virtuellen Fahrspur der Straße um die von dem Kraftfahrzeug befahrene Fahrspur handeln oder eine zu dieser Fahrspur benachbarte Fahrspur.
Das vorgeschlagene Verfahren basiert somit auf der Trajektorie des das Kraftfahrzeug umgebenden Objektes, insbesondere des sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bewegenden anderen Fahrzeugs. Es beruht dabei auf der Annahme, dass das andere Objekt oder die anderen Objekte zumindest mehrheitlich einem konsistenten Weg folgen. Dadurch können die eigene, augenblicklich befahrene virtuelle Fahrspur des Kraftfahrzeugs und/oder die zu der eigenen Fahrspur benachbarten virtuellen Fahrspuren, welche der Trajektorie oder den Trajektorien entsprechen, berechnet werden. Dies erfolgt unter der Annahme, dass sich das Objekt einem bekannten und in der Recheneinrichtung hinterlegten Verhaltensmodell entsprechend verhält. Dabei kann ein Objekt, das sich nicht entsprechend diesem Verhaltensmodell verhält, herausgefiltert werden, wie weiter unten noch beschrieben wird.
Das hat den Vorteil, dass eine Fahrspur ermittelt wird, ohne dass dabei auf Fahrbahnmarkierungen zurückgegriffen werden muss. Zugleich wird eine Fahrspur und damit ein Fahrweg für das Kraftfahrzeug vorgegeben, welcher mit den jeweiligen Fahrwegen des zumindest einen Objekts in der Umgebung des Kraftfahrzeugs konsistent ist. Dadurch funktioniert das Verfahren auch, wenn keinerlei Straßenmarkierungen vorhanden sind, solange sich zumindest ein Fahrzeug in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindet. Im Gegensatz zu den bekannten Nachfahr-Algorithmen (Platooning) ist es auch nicht erforderlich, dass ständig ein Fahrzeug direkt vor dem eigenen Kraftfahrzeug fährt. Dabei können durch die vorgeschlagene Architektur auch eine große Vielzahl von verschiedenen Objekten berücksichtigt werden, welche beispielsweise auch identifiziert und/oder klassifiziert werden können. Den Objekten können insbesondere unterschiedliche Bedeutungen zugeordnet werden, je nachdem, um was für ein Objekt es sich handelt, beispielsweise ein Fahrzeug oder eine Infrastrukturelement oder weitere Objekte, und je nachdem, welche Position das Objekt relativ zum eigenen Kraftfahrzeug hat, beispielsweise vor oder hinter oder seitlich des Kraftfahrzeugs. Schließlich kann das Verfahren auf unterschiedlichen logischen Ebenen der Repräsentation der Umgebung des Kraftfahrzeugs und der das Kraftfahrzeug umgebenden Objekte angewandt oder durchgeführt werden. So kann das Ermitteln der Trajektorie sowohl auf einer Objektebene, in welcher Objekte als solche erkannt und gegebenenfalls klassifiziert sind, erfolgen, als auch auf einer Merkmalsebene, in welcher Merkmale wie beispielsweise Kanten oder Flächen oder Segmente oder Punkte repräsentiert sind, ohne notwendigerweise einem spezifischen Objekt zugeordnet zu sein, erfolgen, als auch auf der Ebene der Rohdaten ermittelt werden, beispielsweise als Ausgangssignal eines Lasers der eine jeweilige Punktinformation zur Verfügung stellt. Schließlich ist die bestimmte oder festgelegte virtuelle Fahrspur basierend auf den anderen Fahrzeugen festgelegt, was sicherstellt, dass die virtuelle Fahrspur und damit ein vorgeschlagener Fahrweg entlang der virtuellen Fahrspur konsistent mit den Fahrwegen der anderen Kraftfahrzeuge oder des anderen Kraftfahrzeugs ist und dadurch auch weniger unfallträchtig, also sicherer. Dadurch, dass die virtuelle Fahrspur auf der Trajektorien damit unter Berücksichtigen der effektiven Fahrspuren oder Fahrspuren, auf welchen sich das andere Fahrzeug bewegt, basiert, werden die eingangs beschriebenen Probleme der bekannten Methoden zur Fahrspurermittlung gerade in den genannten Situationen vermieden. Schließlich ist das Verfahren robust gegenüber verrauschten Trajektorien und einem vorübergehenden Datenmangel.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Erfassen des sich bewegenden Objektes ein richtungsunabhängiges oder omnidirektionales Erfassen ist. Insbesondere ist damit ein sich bewegendes Objekt vor und/oder seitlich und/oder hinter dem Kraftfahrzeug erfassbar beziehungsweise wird ein sich bewegendes Objekt vor und/oder seitlich und/oder hinter dem Kraftfahrzeug erfasst. Es kann also vorgesehen sein, dass das sich bewegende Objekt oder Fahrzeug, welches erfasst wird, vor und/oder seitlich und/oder hinter dem eigenen Kraftfahrzeug angeordnet ist.
Das hat den Vorteil, dass ein Objekt oder alle Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs unabhängig von der genauen Relation des Objekts zu dem eigenen Kraftfahrzeug für das Bestimmen der virtuellen Fahrspur genutzt werden können. Dies ist beispielsweise bei dem sogenannten Platooning, also einem automatischen oder vollautomatischen Kolonnenfahren von Kraftfahrzeugen, nicht der Fall, da dort nur ein vor dem eigenen Kraftfahrzeug herfahrendes Fahrzeug erfasst wird. Dadurch wird im geschilderten Verfahren ein größeres Maß an Robustheit und/oder Übereinstimmung des eigenen Fahrwegs gemäß der virtuellen Fahrspur und den Fahrwegen der umgebenden Fahrzeuge erreicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Erfassen des sich bewegenden Objektes auf einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs beschränkt ist, welcher in der Kraftfahrzeug-Querrichtung durch einen vorgebbaren oder vorauswählbaren Maximalabstand des erfassten oder erfassbaren Objekts zu dem eigenen Kraftfahrzeug begrenzt ist. Insbesondere kann der Maximalabstand weniger als zwei Spurbreiten, weniger als eineinhalb Spurbreiten oder einer Spurbreite entsprechen. Insbesondere kann der Umgebungsbereich in einer Kraftfahrzeug-Längsrichtung dabei ohne artifizielle Beschränkung vorgegeben sein, beispielsweise mit der durch die Erfassungseinrichtung bestimmten maximalen Erstreckung. Die Spurbreiten sind dabei vorgegebene Spurbreiten, welche sich beispielsweise aus jeweils geltenden Verkehrsverordnungen ergeben.
Das hat den Vorteil, dass Fahrzeuge, welches sich nicht auf der eigenen Fahrspur und auch nicht auf den zur eigenen Fahrspur direkt benachbarten Nachbarfahrspuren bewegen, ignoriert werden. Damit wird eine erforderliche Rechenkapazität verringert. Überdies ist für das Bestimmen der eigenen virtuellen Fahrspur, also der virtuellen Fahrspur, auf welcher oder an welche der künftige Fahrweg des eigenen Kraftfahrzeugs angepasst wird und angeordnet ist, nur eine Information über die jeweils direkt benachbarten Fahrspuren hilfreich. Damit ist das Verfahren so besonders effizient ohne zu einem schlechteren Ergebnis zu führen. Es kann also dem sich bewegenden Objekt entweder die eigene virtuelle Fahrspur oder eine rechte oder linke virtuelle Nachbarfahrspur der eigenen virtuellen Fahrspur zugewiesen werden, beziehungsweise das Objekt oder, falls es sich um mehrere Objekte handelt, die Objekte und deren Trajektorien jeweils einer der drei virtuellen Fahrspuren zugeordnet werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Auswerten der Trajektorie ein Überprüfen von Trajektorienpunkten (und bei einer Mehrzahl von Objekten oder Fahrzeugen alternativ oder ergänzend ein Überprüfen von Trajektorien) auf eine Konsistenz mit dem Verlauf der Trajektorie (bei einer Mehrzahl von Objekten oder Fahrzeugen alternativ oder ergänzend auf eine Konsistenz mit dem Verlauf einer und/oder mehrerer anderer Trajektorien) umfasst, und inkonsistente Trajektorienpunkte in der ausgewerteten Trajektorie gelöscht werden (und/oder bei einer Mehrzahl von Objekten die ausgewertete Trajektorie) gelöscht wird. Unter einer inkonsistenten Trajektorie oder einem inkonsistenten Trajektorienpunkt ist hier ein Trajektorienpunkt oder eine Trajektorie mit einem negativen Überprüfungsergebnis zu verstehen. Gelöschte Trajektorienpunkte oder Trajektorien werden bei dem Bestimmen der virtuellen Fahrspur oder dem vorläufigen Bestimmen, welches weiter unten spezifiziert ist, nicht mehr genutzt oder berücksichtigt. Somit können beispielsweise Ausreißer gelöscht werden, sodass die ausgewertete Trajektorie sodann keine Ausreißer mehr aufweist. Beispielsweise können so Spurwechsel oder Schlangenlinien innerhalb einer Fahrspur erkannt und gelöscht werden, welche ansonsten bei einem beibehalten in der Trajektorien und entsprechend einem Mitberücksichtigen bei dem Bestimmen der virtuellen Fahrspur die festgelegte virtuelle Fahrspur verfälschen würden. Fährt somit ein Fahrzeug über einen längeren Zeitraum in einer Nachbarspur seitlich des eigenen Kraftfahrzeugs und wechselt sodann die Fahrspur, so kann der Spurwechsel bei dem Festlegen der virtuellen Fahrspur unberücksichtigt bleiben. Auch ein Fahrer, welcher beispielsweise aus Langeweile oder anderen Gründen innerhalb seiner Fahrspur einige Kurven oder Schlangenlinien fährt, verschlechtert somit, da die Trajektorie im Bereich dieser Kurven oder Schlangenlinien gelöscht werden kann, nicht das Gesamtergebnis. Bei dem Überprüfen auf Konsistenz kann auch eine weitere Information, zum Beispiel über ein oder mehrere statische Objekte wie Leitplanken, berücksichtigt werden. Damit können beispielsweise Trajektorien, welche vermeintlich durch eine Leitplanke hindurch verlaufen, gelöscht werden, da hier offensichtlich ein Fehler vorliegt.
Das hat den Vorteil, dass die Zuverlässigkeit des Verfahrens erhöht wird und gefährliche Fehler vermieden werden. Gerade bei einem Verkehrsstau ist diese Art der Filterung besonders nützlich, da dort Fahrzeuge oft und abrupt eine Fahrspur wechseln oder sich gerade Motorräder zwischen den Fahrspuren bewegen. Ein Berücksichtigen dieser Trajektorien oder Teile von Trajektorien kann hier potentiell zu gefährlichen Fehlern bei dem Festlegen der virtuellen Fahrspur führen. Das Auswerten der erfassten Trajektorie dient hier auch dem Reduzieren der Datendimension und somit dem Steigern der Qualität der ermittelten virtuellen Fahrspur.
Dabei kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Überprüfen unter Nutzung eines statistischen Algorithmus zur Identifikation von Ausreißern und/oder Fehlern erfolgt. Insbesondere kann dies unter Nutzung eines random-sample-consensus-Algorithmus, der auch als RANSAC-Algorithmus bekannt ist, erfolgen. Dieser wohlbekannte Algorithmus kann im Deutschen mit der Bedeutung „Übereinstimmung mit einer zufälligen Stichprobe“ übersetzt werden. Alternativ oder ergänzend kann das Überprüfen unter Nutzung eines sogenannten Maximum-Likelihood-artigen Schätzers, eines sogenannten M-Schätzers, erfolgen, der im Vergleich zu einem ursprünglichen Maximum-Likelihood-Schätzer robuster gegenüber Ausreißern oder Fehlern ist.
Die genannten statistischen Methoden haben sich hier als besonders vorteilhaft erwiesen. Gerade die Betrachtung der jeweiligen Trajektorien mit einer Vielzahl von Trajektorienpunkten ermöglicht hier das sinnvolle Anwenden der genannten statistischen Methoden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Auswerten der Trajektorie ein vorläufiges Bestimmen einer vorläufig bestimmten oder festgelegten virtuellen Fahrspur umfasst sowie insbesondere ein Überprüfen der Trajektorienpunkte und/oder der Trajektorie auf eine Konsistenz mit der vorläufig bestimmten virtuellen Fahrspur umfasst. Es können hier auch mehrere, bevorzugt zwei oder drei, virtuelle Fahrspuren vorläufig bestimmt werden. Bei mehreren sich bewegenden Objekten erfolgt dabei ein Auswerten der ermittelten Trajektorien, welches entsprechend auch ein Überprüfen der Trajektorienpunkte der Trajektorien und/oder der Trajektorien auf eine Konsistenz mit der oder den vorläufig bestimmten virtuellen Fahrspuren umfasst. Insbesondere werden inkonsistente Trajektorienpunkte in der ausgewerteten Trajektorie oder die ausgewertete Trajektorie beziehungsweise die ausgewerteten Trajektorien gelöscht. Gelöschte Trajektorienpunkte oder Trajektorien werden also nicht mehr bei dem Bestimmen oder vorläufigen Bestimmen der virtuellen Fahrspur oder virtuellen Fahrspuren genutzt oder berücksichtigt. Unter einem inkonsistenten Trajektorienpunkt oder einer inkonsistenten Trajektorie kann hier wieder ein Trajektorienpunkt und/oder eine Trajektorie mit einem negativen Überprüfungsergebnis verstanden werden. Dabei kann bei dem vorläufigen Bestimmen auch eine weitere Information, beispielsweise über ein oder mehrere statische Objekte wie Leitplanken, berücksichtigt werden.
Die vorläufige Fahrspur kann dabei auch mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erstellt werden.
Das hat den Vorteil, dass bereits anhand der vorläufig bestimmten virtuellen Fahrspur Ausreißer und Inkonsistenzen zuverlässig identifiziert werden können und somit Objekte oder Trajektorien von Objekten, welche nicht mit der Basisannahme, dass Fahrzeuge auf den ihnen zugeordneten Fahrspuren fahren, übereinstimmen. Damit können Fahrspurwechsel oder Schlangenlinien oder ein Fahren zwischen den Spuren besonders zuverlässig detektiert werden. Entsprechend wird das eigene Kraftfahrzeug in einem automatisierten Fahrmodus beispielsweise nicht dem vorausfahrenden Fahrzeug folgen, wenn dies die Fahrspur wechselt oder in Schlangenlinien fährt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Bestimmen und/oder das vorläufige Bestimmen in Abhängigkeit zumindest einer bezüglich der jeweiligen Trajektorie oder bezüglich dem der Trajektorie zugeordneten Objekt hinterlegten Annahme erfolgt. Insbesondere kann dies unter der Annahme erfolgen, dass die Trajektorie des Objekts oder Fahrzeugs in einer jeweiligen dem Objekt oder der Trajektorie zugeordneten Fahrspur verläuft, beispielsweise in einer Mitte oder einem Mittenbereich einer Fahrspur. Die Annahme kann dabei für unterschiedlich klassifizierte Objekte unterschiedlich getroffen werden, beispielsweise kann für ein als Motorrad identifiziertes oder klassifiziertes Objekt angenommen werden, dass die Trajektorie eher rechts in der Fahrspur verläuft und/oder für ein als Automobil identifiziertes oder klassifiziertes Objekt angenommen werden, dass die Trajektorie eher mittig in der Fahrspur verläuft
Umfasst das Verfahren auch ein Erfassen von einem oder mehreren stationären Objekten, also beispielsweise von Straßenschildern und/oder Verkehrskegeln und/oder Leitplanken, wie dies weiter unten spezifiziert ist, kann analog auch eine entsprechende Annahme für das stationäre Objekt getroffen werden. Insbesondere kann das Bestimmen und/oder das vorläufige Bestimmen dann auch in Abhängigkeit der für das stationäre Objekt hinterlegten Annahme erfolgen. Beispielsweise kann so angenommen werden, dass das stationäre Objekt am Rand einer Fahrspur angeordnet ist.
Das hat den Vorteil, dass die vorläufig bestimmte und auch die endgültig bestimmte oder festgelegte virtuelle Fahrspur besonders sicher und genau festgelegt werden kann. Die Fahrspur kann so beispielsweis derart festgelegt werden, dass sie mit allen erfassten Objekten, den sich bewegenden Objekten und beispielsweise auch den stationären Objekten, konsistent ist, sodass sich beispielsweise entsprechend Fahrzeuge in einem Mittelbereich der zugeordneten virtuellen Fahrspur sich bewegen und die stationären Objekte jeweils einen Rand der virtuellen Fahrspur begrenzen. Kann die Fahrspur nicht derart festgelegt werden, dass sie mit allen erfassten Objekten, das heißt den für das Objekt oder die Objekte hinterlegten Annahmen konsistent ist, so kann die Fahrspur derart festgelegt werden, dass ein Maß für die Verletzung der Annahmen minimiert wird. Auch die so resultierende virtuelle Fahrspur ist besonders sicher und genau festgelegt,
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von sich auf der Straße bewegenden Objekten, insbesondere Fahrzeugen, erfasst wird, für welche die jeweilige Trajektorie ermittelt wird, und entsprechend eine Mehrzahl von Trajektorien ausgewertet und für das Bestimmen und/oder das vorläufige Bestimmen der virtuellen Fahrspur berücksichtigt wird. Damit können beispielsweise ausgehend von einer oder mehreren jeweiligen Trajektorie bereits eine jeweilige oder mehrere jeweilige vorläufige virtuelle Fahrspuren bestimmt werden. Aus jeder Trajektorie kann so separat eine eigene hypothetische virtuelle Fahrspur bestimmt werden. Die separaten virtuellen Fahrspuren können als vorläufig bestimmte virtuelle Fahrspuren beispielsweise wiederum gegenseitig auf Konsistenz oder Übereinstimmungen überprüft werden. Aus den separaten virtuellen Fahrspuren können beispielsweise auch die eine oder mehrere virtuelle Fahrspuren über eine Mittelung ermittelt werden.
Das hat den Vorteil, dass eine durch die Mehrzahl der sich bewegenden Objekte zur Verfügung stehende Informationen voll ausgeschöpft werden kann und überdies aufgrund der verbesserten Statistik die virtuelle Fahrspur genauer bestimmt werden kann. Gerade, wenn die weiter oben beschriebenen Konsistenzprüfungen und Filterungen bereits durchgeführt wurden und virtuelle Fahrspuren ausgewählt sind, welche konsistent zu dem für jede Trajektorie hinterlegten Verhaltensmodell sind, kann so ausgehend von den individuellen Trajektorien jeweils separat eine vorläufige virtuelle Fahrspur bestimmt werden, wie dies im Folgenden ausgeführt ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass die Fahrspur derart bestimmt oder festgelegt wird, dass ein globales Maß für eine Verletzung, beispielsweise eine graduelle Verletzung, der für die jeweilige Trajektorie und damit für die sich bewegenden Objekte und/oder für zumindest ein stationäres Objekt hinterlegten Annahmen durch die bestimmte oder festgelegte virtuelle Fahrspur minimiert wird. Dafür kann bei dem Bestimmen der Fahrspur zunächst zumindest eine oder aber eine Mehrzahl von hypothetischen virtuellen Fahrspuren angenommen werden, für welche das jeweilige globale Maß berechnet wird. Aus der Vielzahl von hypothetischen virtuellen Fahrspuren kann sodann die Fahrspur mit dem geringsten Wert für das globale Maß als die festgelegte oder die bestimmte virtuelle Fahrspur gewählt werden. Die hypothetische Fahrspur kann dabei die vorläufig bestimmte oder vorläufige virtuelle Fahrspur, welcher weiter oben beschrieben ist, sein.
Das hat den Vorteil, dass die objektiv beste virtuelle Fahrspur ausgewählt wird, welche insgesamt mit dem Verhalten der anderen Verkehrsteilnehmer, also den Trajektorien der Objekte, am besten in Einklang zu bringen ist. Damit wird eine besonders große Zuverlässigkeit und Genauigkeit der virtuellen Fahrspur im Sinne einer großen Übereinstimmung mit der effektiven Fahrspur oder den effektiven Fahrspuren erreicht.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass für zumindest eine Trajektorie, bevorzugt mehrere oder alle der Trajektorien, und/oder eine virtuelle Fahrspur eine Annahme vorgegeben wird, die sich auf zumindest eine andere Trajektorie und damit dem dieser zugeordneten Objekt und/oder ein stationäres Objekt und/oder eine andere virtuelle Fahrspur bezieht. Die Annahme kann dabei insbesondere einen Abstand der Trajektorien untereinander umfassen, beispielsweise einen Mindestabstand oder einem Abstand, welcher einer vorgegebenen Abstandsverteilung entspricht. Die Annahme wird damit für das der Trajektorie zugeordnete, sich bewegende Objekt beziehungsweise bevorzugt mehreren oder allen der sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bewegenden Objekte und damit für die jeweiligen Trajektorien vorgegeben. So kann beispielsweise vorgegeben sein, dass der Abstand Trajektorien zueinander jeweils ein Vielfaches, insbesondere ein ganzzahliges Vielfaches, der vorgegebenen Spurbreite, bevorzugt mir einer vorgegebenen Unschärfe, sein soll.
Das hat den Vorteil, dass die Robustheit und Genauigkeit im Vergleich zu der zuletzt genannten Optimierung nochmals wesentlich erhöht wird, welche sich auf die jeweils einzelnen Objekte bezieht, da zusätzliche Randbedingungen, welche für ein einzelnes Objekt und eine einzelne Trajektorie nicht formuliert werden können, berücksichtigt werden. So sind Fahrzeuge in der eigenen Fahrspur sowie in den beiden Nachbarfahrspuren typischerweise in einem konstanten Abstand seitlich zueinander angeordnet, nämlich der Spurbreite. Dies kann in der genannten Annahme bezüglich eines Abstandes der Trajektorien untereinander berücksichtigt werden. Überdies kann so auch berücksichtigt werden, dass die Trajektorien parallel zueinander, also mit einer gleichen Krümmung und/oder einer gleichen Ausrichtung verlaufen sollen. Dies ist hilfreich, um die virtuelle Fahrspur konsistent mit den Objekten bestimmen zu können und dabei beispielsweise einen zeitweisen Mangel an Daten auszugleichen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das sich bewegende Objekt oder die sich bewegenden Objekte durch die Recheneinrichtung klassifiziert wird oder werden. Insbesondere kann das sich bewegende Objekt als ein gewöhnliches Fahrzeug, als ein Einsatzfahrzeug oder als ein Motorrad klassifiziert werden, also als zu einer der genannten Gruppen gehörig. Bei dem Ermitteln der virtuellen Fahrspur, also dem Ermitteln der Trajektorie und/oder dem Auswerten der Trajektorie und/oder dem Bestimmen der virtuellen Fahrspur und/oder dem vorläufigen Bestimmen der virtuellen Fahrspur wird dabei die Gruppe des zur Trajektorie gehörigen Objektes berücksichtigt. Insbesondere können als Einsatzfahrzeuge und/oder Motorräder klassifizierte Objekte oder deren Trajektorien bei dem Ermitteln der virtuellen Fahrspur ignoriert, also nicht berücksichtigt werden.
Das hat den Vorteil, dass Ausreißer der Trajektorien oder der Trajektorienpunkte, also Trajektorienpunkte oder Trajektorien, welche nicht der Annahme oder dem Verhaltensmodell entsprechen, aussortiert werden können, und somit einerseits eine verfälschende Berücksichtigung beispielsweise eines zwischen zwei Fahrspuren fahrenden Motorrads bei dem Bestimmen der virtuellen Fahrspur unterbunden wird und andererseits gegebenenfalls sogar über weitere Annahmen zusätzliche Information über die Fahrspuren gewonnen werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass zusätzlich zu dem sich bewegenden Objekt auch zumindest ein (also ein oder mehrere stationäre Objekte) stationäres Objekt erfasst wird, insbesondere eine Leitplanke und/oder ein Verkehrskegel und/oder ein Verkehrsschild und/oder eine Straßenmarkierung, und das Auswerten der Trajektorie und/oder das Bestimmen der virtuellen Fahrspur und/oder das vorläufige Bestimmen der virtuellen Fahrspur in Abhängigkeit, also unter Berücksichtigung des erfassten stationären Objekts oder einer diesem zugeordneten Information erfolgt. Dies kann über eine Abschätzung einer virtuellen Fahrspur wie aus dem Stand der Technik bekannt realisiert werden, bevorzugt aber indem für das stationäre Objekt eine Quasitrajektorie ermittelt wird, welche den Punkten, an welchen das stationäre Objekt bereits in der Vergangenheit erfasst wurde, entspricht. Damit können auf einfache Weise auch stationäre Elemente wie beispielsweise Leitplanken, in einem Bereich, in dem das stationäre Objekt in einer Gegenwart nicht erfasst wird, berücksichtigt werden und auf einfache Weise, nämlich analog zu den Trajektorien der sich bewegenden Objekte in dem vorgeschlagenen Verfahren berücksichtigt werden. Dabei kann, wie weiter oben bereits beschrieben, für eine entsprechende Quasitrajektorie ebenfalls eine jeweilige Annahme hinterlegt sein, beispielsweise dass sich diese am Rand einer virtuellen Fahrspur befindet. Damit jeweils eine besonders genau passende Annahme getroffen werden kann, kann insbesondere vorgesehen sein, dass das stationäre Objekt klassifiziert oder identifiziert wird.
Das hat den Vorteil, dass die virtuelle Fahrspur mit einer besonders großen Genauigkeit festgelegt werden kann und die Quasitrajektorien überdies eine hohe Zuverlässigkeit in ihren Eigenschaften aufweisen. Nichtsdestotrotz kann auch für die jeweilige Quasitrajektorie eine Konsistenzprüfung eine Konsistenzprüfung erfolgen, um unerwünschte Effekte zu vermeiden. So kann beispielsweise eine Leitplanke, welche vor dem eigenen Kraftfahrzeug detektiert wird oder eine Leitplanke, deren Position in unrealistischer Weise oszilliert, als inkonsistent erkannt und gelöscht werden. Dies ist beispielsweise hilfreich, um ungewünschte Infrastrukturelemente sowie beispielsweise Brücken herauszufiltern. Das hat den Vorteil, dass die Anzahl der berücksichtigten Trajektorien beziehungsweise Quasitrajektorien nochmals steigt, wodurch allein aus statistischen Gründen die Genauigkeit des Verfahrens zunimmt. Überdies kann gerade durch die Verlässlichkeit der stationären Objekte, beispielsweise ihrer gemäß einschlägigen Verkehrsvorschriften eindeutig in Relation zu der Straße oder den Fahrspuren bestimmten Anordnung, auch eine besonders zuverlässige Bestimmung der virtuellen Fahrspur erfolgen.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim dem Auswerten der Trajektorie und/oder bei dem Bestimmen der virtuellen Fahrspur und/oder dem vorläufigen Bestimmen der virtuellen Fahrspur eine Annahme über die virtuelle Fahrspur berücksichtigt wird, insbesondere eine Annahme über die Breite der virtuellen Fahrspur und/oder eine Annahme über eine räumliche Relation der virtuellen Fahrspur zu einer anderen, beispielsweise einer weiteren virtuellen, durch das Verfahren festgelegten Fahrspur. Beispielsweise kann so angenommen werden, dass die Fahrspuren parallel verlaufen und/oder eine gleiche Krümmung aufweisen und/oder in einem gleichen Winkel zu dem Kraftfahrzeug verlaufen.
Das hat den Vorteil, dass die Genauigkeit nochmals erhöht wird. Gerade da eine Fahrspur im Allgemeinen bestimmten fest vorgegebenen Vorgaben folgt, so beispielsweise einen Mindest-Krümmungsradius aufweist oder eine den gesetzlichen Vorgaben des jeweiligen Landes entsprechende Breite aufweist, kann so anhand dieser festen Vorgaben in besonders vorteilhafter Weise zu der Genauigkeit und der Zuverlässigkeit des vorgestellten Verfahrens beigetragen werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Fahrspurermittlungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur für eine von dem Kraftfahrzeug befahrene Straße, mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen zumindest eines sich auf der Straße bewegenden Objektes. Die Fahrspurermittlungsvorrichtung weist auch eine Recheneinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Trajektorie des erfassten Objekts zu ermitteln, sowie dazu, die erfasste Trajektorie auszuwerten, und dazu, zumindest eine virtuelle Fahrspur für die Straße anhand des Verlaufs der ausgewerteten Trajektorie zu bestimmen.
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Fahrspurermittlungsvorrichtung entsprechen hier Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des Verfahrens zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur für eine Straße.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Fahrspurermittlungsvorrichtung.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Kraftfahrzeug mit einer beispielhaften Ausführungsform einer Fahrspurermittlungsvorrichtung;
2 ein beispielhaftes Szenario, anhand dessen eine beispielhafte Ausgestaltung eines Verfahrens zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur erläutert wird;
3 ein weiteres beispielhaftes Szenario, anhand dessen ein beispielhafter Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur erläutert wird;
4 ein anderes beispielhaftes Szenario, anhand dessen ein weiterer beispielhafter Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur erläutert wird; und
5 ein schematisches Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einer beispielhaften Fahrspurermittlungsvorrichtung 2 dargestellt. Die Fahrspurermittlungsvorrichtung 2 weist hier eine Erfassungseinrichtung 3 auf, welche vorliegend zumindest eine Kamera, hier vier Kameras 4a, 4b, 4c, 4d aufweist. Die Erfassungseinrichtung 3 dient dabei zum Erfassen zumindest eines sich auf der Straße bewegenden Objekts 5a, welches vorliegend als in einer Fahrtrichtung F schräg vor dem Kraftfahrzeug 1 auf der Straße 6 fahrendes weiteres Fahrzeug ausgebildet ist.
Die Fahrspurermittlungsvorrichtung 2 umfasst auch eine Recheneinrichtung 7, welche dazu ausgelegt ist, eine Trajektorie 8a des erfassten Objekts 5a zu ermitteln, sowie dazu die erfasste Trajektorie 8a auszuwerten, und dazu zumindest eine virtuelle Fahrspur 9b für die Straße 6 anhand des Verlaufs der ausgewerteten Trajektorie 8a zu bestimmen.
2 zeigt ein beispielhaftes Szenario, anhand dessen eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur für eine von einem Kraftfahrzeug befahrene Straße erläutert wird. Das Szenario ist dabei aus einer Vogelperspektive dargestellt.
Das Kraftfahrzeug 1 ist dabei von mehreren sich bewegenden Objekten 5a bis 5e umgeben, die vorliegend als sich bewegende Fahrzeuge ausgeführt sind. Für jedes der Objekte 5a bis 5e ist vorliegend eine entsprechende Trajektorie 8a bis 8e dargestellt, welche für die jeweiligen Objekte 5a bis 5e ermittelt wurde. Die jeweiligen Objekte 5a bis 5e können dabei vor, hinter oder seitlich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Im gezeigten Beispiel ist hier ein erstes Objekt 5a seitlich in einer Fahrtrichtung F des Kraftfahrzeugs 1 links vor dem Kraftfahrzeug 1 erfasst. Ein zweites Objekt 5b ist hier in der Fahrtrichtung F links neben dem Kraftfahrzeug 1 erfasst. Ein drittes Objekt 5c ist im gezeigten Beispiel in der Fahrtrichtung F direkt vor dem Kraftfahrzeug 1 erfasst und ein viertes Objekt 5d direkt hinter dem Kraftfahrzeug 1. Überdies ist auch ein fünftes Objekt 5e in der Fahrtrichtung F rechts vor dem Kraftfahrzeug erfasst. Die jeweiligen zugeordneten Trajektorien 8a bis 8e repräsentieren Positionen, an welchen die Objekte 5a bis 5e in der Vergangenheit erfasst wurden und sind in der Recheneinrichtung 7 (1) hinterlegt und werden jeweils aktualisiert, beispielsweise fortlaufend aktualisiert. Zu diesem Zweck können die Objekte 5a bis 5e über aus dem Stand der Technik bekannte Algorithmen detektiert und verfolgt werden.
Zusätzlich sind im gezeigten Beispiel auch stationäre Objekte 10a bis 10c detektiert oder erfasst. Dabei handelt es sich bei einem ersten stationären Objekt 10a im gezeigten Beispiel um ein Straßenschild, welches an einem in Fahrtrichtung F von dem Kraftfahrzeug 1 aus betrachtet linken Straßenrand angeordnet ist. Als zweites und drittes stationäres Objekt 10b, 10c sind vorliegend jeweils eine Leitplanke erfasst, welche an einem vom Fahrzeug aus in Fahrtrichtung betrachtet linken beziehungsweise rechten Rand der Straße 6 angeordnet sind. Dem dritten Objekt 10c ist dabei eine Quasitrajektorie 11c zugeordnet, welche analog zu den Trajektorien 8a bis 8d durch eine in der Vergangenheit detektierte Position des stationären Objekts 10c bestimmt ist.
Für jedes Objekt 5a bis 5e, 10a bis 10c und damit für jede der Trajektorien 8a bis 8e und die Quasitrajektorie 11c ist dabei gemäß einem Verhaltensmodell eine Annahme hinterlegt. So ist vorliegend für die Trajektorien 8a bis 8e der sich bewegenden Objekte 5a bis 5e als Annahme hinterlegt, dass diese in einer Mitte einer jeweiligen virtuellen Fahrspur 9a bis 9c verläuft. Als Annahme für die stationären Objekte 10a bis 10c und somit auch für die Quasitrajektorie 11c ist vorliegend hinterlegt, dass diese sich an einem Rand einer jeweiligen virtuellen Fahrspur 9b, 9c befindet beziehungsweise entlang des entsprechenden Randes verläuft.
Im gezeigten Beispiel sind die Trajektorien 8a bis 8e bereits durch die Recheneinrichtung 7 ausgewertet und somit vorliegend im Rahmen einer Überprüfung der Konsistenz der jeweiligen Trajektorien 8a bis 8e um Ausreißer und Fehler bereinigt worden. Die Trajektorien 8a bis 8e verlaufen daher vorliegend bis auf eine vorgebbare und hier vernachlässigbare Abweichung parallel zu der Fahrtrichtung F.
Im gezeigten Beispiel wurden vorliegend anhand der Trajektorien 8a bis 8e und hier auch der Quasitrajektorie 11c und den stationären Objekten 10a bis 10c drei virtuelle Fahrspuren 9a bis 9c für die Straße 6 bestimmt oder festgelegt. Vorliegend wurden so eine mittlere virtuelle Fahrspur 9a, die das Kraftfahrzeug 1 befährt, eine sich in der Fahrtrichtung F links an die mittlere Fahrspur 9a anschließende linke Fahrspur 9b sowie eine sich in der Fahrtrichtung F rechts an die mittlere Fahrspur 9a anschließende rechte Fahrspur 9c bestimmt.
Zusätzlich zu den bereits genannten Annahmen über Position und Verlauf der virtuellen Fahrspuren 9a bis 9c können bei dem Bestimmen der virtuellen Fahrspuren 9a bis 9c noch weitere Annahmen berücksichtigt werden. Ein solches Beispiel ist anhand von 2 weiter unten erläutert. Auch jeweilige Abstände dac, dae, dab, dbd, dce zwischen den Trajektorien 8a bis 8e, bei welchen es sich jeweils um mittlere oder gemittelte Abstände handeln kann, können dabei ausgewertet werden und so genutzt werden, um beispielsweise eine Fahrspurbreite oder Breite B der jeweiligen virtuellen Fahrspuren festzulegen. So ist beispielsweise bei der Verteilung der jeweiligen Abstände dac, dae, dab, dbd, dce eine Verteilung vorhanden, bei welcher sich Maxima bei ganzzahligen Vielfachen der Breite B der virtuellen Fahrspuren 9a bis 9c ergeben, nämlich vorliegend bei der Breite B und dem Doppelten der Breite B.
Vor dem Festlegen der endgültigen virtuellen Fahrspuren 9a bis 9c können auch basierend auf den einzelnen Trajektorien 8a bis 8e vorläufige virtuelle Fahrspuren bestimmt werden. So kann beispielsweise unter der Annahme, dass die erste Trajektorie 8a in der Mitte einer ersten virtuellen Fahrspur verläuft, diese erste virtuelle Fahrspur bereits vorläufig festgelegt werden. Desgleichen können für die weiteren Trajektorien 8b bis 8e und gegebenenfalls auch die Quasitrajektorie 8c sowie die Objekte 10a bis 10c einzelne vorläufige virtuelle Fahrspuren vorläufig festgelegt werden. Ausgehend von diesen einzeln prognostizierten virtuellen Fahrspuren kann in Kenntnis der jeweiligen Annahmen für die Trajektorien 8a bis 8e, die Quasitrajektorie 11c und die Objekte 10a bis 10c ein Kompromiss berechnet werden, bei welchem eine Abweichung zwischen den jeweiligen einzeln prognostizierten virtuellen Fahrspuren und den schließlich festgelegten virtuellen Fahrspuren 9a bis 9c minimiert wird. Dabei können auch die jeweiligen Eigenschaften der unterschiedlichen Annahmen, beispielsweise ob sie sich auf ein stationäres oder ein sich bewegendes Objekt beziehen, berücksichtigt werden. Diese Abweichung kann durch ein globales Maß quantifiziert werden, welches eine Verletzung der für die jeweiligen Trajektorien 8a bis 8c beziehungsweise die Quasitrajektorie 11c sowie die Objekte 10a bis 10c hinterlegten Annahmen quantifiziert. Dabei können auch zusätzliche Annahmen vorgegeben werden, welche sich insbesondere auf andere Trajektorien oder entsprechende Objekte, beispielsweise die stationären Objekte beziehen. Beispielsweise kann so zusätzlich als Annahme oder Bedingung hinterlegt sein, dass die virtuellen Fahrspuren 9a bis 9c parallel verlaufen sollen.
Im gezeigten Beispiel werden die festgelegten virtuellen Fahrspuren 9a bis 9c durch gestrichelte Linien markiert. Die virtuellen Fahrspuren 9a bis 9c verlaufen dabei vorliegend konsistent mit allen detektierten Objekten und mit den entsprechenden Trajektorien 8a bis 8e: Sämtliche als Fahrzeuge ausgeführten Objekte 5a bis 5e bewegen sich hier in einem mittleren Bereich der entsprechenden festgelegten virtuellen Fahrspur 9a bis 9c und die stationären Objekte, beispielsweise die Leitplanke 10c mit der Quasitrajektorie 11c, begrenzt die zugehörige virtuelle Fahrspur 9c. So wurde die mittlere virtuelle Fahrspur 9a vorliegend so festgelegt oder bestimmt, dass das dritte und das vierte Objekt 5c, 5d mit ihren jeweiligen Trajektorien 8c, 8d in einem mittleren Bereich der mittleren Fahrspur 9a fahren. Die linke virtuelle Fahrspur 9b wurde hier derart festgelegt, dass die ersten beiden Objekte 5a, 5b die Mitte der linken Fahrspur 9b befahren und diese an ihrem in Fahrtrichtung F linken Rand von den beiden stationären Objekten 10a und 10b begrenzt wird. Die rechte virtuelle Fahrspur 9c wurde im gezeigten Beispiel derart festgelegt, dass das fünfte als Fahrzeug ausgeführte Objekt 5e in einer Mitte dieser rechten Fahrspur 9c fährt und diese an ihrer in Fahrtrichtung F rechten Seite von der als Leitplanke ausgeführten Objekte 10c mit der zugeordneten Quasitrajektorie 11c begrenzt wird. Zugleich sind die drei Fahrspuren vorliegend gleich breit und verlaufen parallel zueinander. Die linke virtuelle Fahrspur und die rechte virtuelle Fahrspur 9b, 9c schließen sich hier dabei direkt an die mittlere Fahrspur 9a an.
Somit kann im vorliegenden Fall festgestellt werden, dass das eigene Kraftfahrzeug 1 im Augenblick aller Wahrscheinlichkeit etwas zu weit rechts auf der virtuellen Fahrspur 9a und somit vermutlich auch auf der real auf der Straße 6 möglicherweise vorgegebenen Fahrspur fährt.
Das Verfahren basiert dabei vorliegend darauf, Objekte 5a bis 5e, 10a bis 10c zu berücksichtigen oder auszuwerten, welche sich entsprechend der jeweiligen Annahmen für Fahrzeuge oder stationäre Objekte verhalten. Die Annahme ist hier beispielsweise, dass Objekte 5a bis 5e, welche als Fahrzeuge ausgeführt sind, ihren jeweiligen realen Fahrspuren, und damit auch der virtuellen Fahrspur 9b, 9a, 9c folgen und sich in der Mitte ihrer jeweiligen virtuellen Fahrspur 9a bis 9c aufhalten. Sodann wird hier darauf basierend die genaue Position der eigenen, also mittleren virtuellen Fahrspur 9a aus den auf ihre Konsistenz hin überprüften Trajektorienpunkten oder Trajektorien 8a bis 8e bestimmt, und auch den Objekten 5a bis 5e entsprechend die virtuellen Fahrspuren 9a bis 9c bestimmt.
Wie erreicht werden kann, dass die mit den Annahmen konsistenten Objekte ausgewählt werden, soll im Folgenden anhand von 3 erläutert werden.
In 3 ist ein weiteres beispielhaftes Szenario dargestellt, anhand dessen ein beispielhafter Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform für ein Verfahren zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur erläutert wird. Gezeigt ist hier das Kraftfahrzeug 1 sowie zwei weitere Kraftfahrzeuge als sich bewegende Objekte 5a, 5b aus einer Vogelperspektive. Ebenfalls eingezeichnet sind die zu den beiden Objekten 5a, 5b gehörigen Trajektorien 8a, 8b. Im gezeigten Beispiel sind nun auch jeweilige Trajektorienpunkte 12a, 12a’ der ersten Trajektorie 8a sowie 12b sowie 12b’ der zweiten Trajektorie 8b dargestellt. Die jeweilige Trajektorie 8a, 8b umfasst dabei sämtliche entsprechende Trajektorienpunkte 12a, 12a’, 12b, 12b’.
Vorliegend ist nun das erste Objekt 5a, welches sich zunächst, also in einem ersten Bereich 13 der Straße 6, parallel zu dem Kraftfahrzeug 1 fortbewegt. In dem Bereich 13 bewegt sich somit das erste Objekt 5a hier konsistent zu der Annahme, dass sich sich bewegende Objekte in der Mitte einer Fahrspur bewegen. In einem zweiten Bereich 13’ ändert jedoch das sich bewegende Objekt 5a vorliegend die Bewegungsrichtung, hier offensichtlich im Rahmen eines Fahrspurwechsels. Die Trajektorienpunkte 12a’, welche die Trajektorie 8a in dem zweiten Bereich 13’ bilden, werden daher vorliegend als Ausreißer erkannt. Dies kann beispielsweise mit dem bekannten RANSAC-Algorithmus oder ähnlichen Algorithmen zum Identifizieren von Ausreißern erfolgen. Entsprechend werden die Trajektorienpunkte 12a’ als inkonsistente Trajektorienpunkte erkannt und vorliegend gelöscht beziehungsweise nicht für das Bestimmen der virtuellen Fahrspuren 9a, 9b berücksichtigt.
Auch in der Trajektorie 8b des zweiten Objekts 5b, welches sich in dem gezeigten Beispiel vor dem Kraftfahrzeug 1, offensichtlich auf derselben Fahrspur, bewegt, werden vorliegend in zwei Bereichen 14’, 14’’ inkonsistente Trajektorienpunkte 12b‘, welche von dem durch die in einem anderen Bereich 14 vorhandenen Trajektorienpunkte 12b bestimmten Verlauf der zweiten Trajektorie 8b nicht entsprechen, als inkonsistente Trajektorienpunkte 12b‘ erkannt und entsprechend ebenfalls gelöscht beziehungsweise nicht für das Bestimmen der virtuellen Fahrspuren 9a, 9b berücksichtigt. Vorliegend können die inkonsistenten Trajektorienpunkte 12b’ beispielsweise aus einem Mangel an Präzision bei dem Erfassen des Objekts 5b stammen oder durch eine nicht geradlinige Fortbewegung des zweiten Objekts 5b verursacht sein.
Entsprechend sind in den ausgewerteten Trajektorien 8a, 8b vorliegend nur noch die konsistenten Trajektorienpunkte 12a, 12b enthalten, welche zu der Annahme bezüglich des mittigen Verlaufs der Trajektorien 8a, 8b auf den jeweiligen virtuellen Fahrspuren 9a, 9b passen. Das geschilderte Vorgehen erhöht die Verlässlichkeit und Genauigkeit der festgelegten virtuellen Fahrspuren 9a, 9b.
In 4 ist ein anderes beispielhaftes Szenario dargestellt, anhand dessen ein weiterer beispielhafter Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur erläutert wird.
Im gezeigten Beispiel bewegt sich ein erstes Objekt 5a mit einer ersten Trajektorie 8a in Fahrtrichtung F schräg links vor dem Kraftfahrzeug 1. Ein zweites Fahrzeug bewegt sich als zweites Objekt 5b mit einer Trajektorie 8b schräg rechts vor dem Kraftfahrzeug 1. Gerade vor dem Kraftfahrzeug 1 bewegt sich vorliegend kein Objekt. Daher kann im gezeigten Beispiel die eigene mittlere virtuelle Fahrspur 9a nicht direkt anhand einer Trajektorie bestimmt werden, wie dies beispielsweise bei dem in 1 gezeigten Szenario der Fall ist. Für die linke virtuelle Fahrspur 9b und die rechte virtuelle Fahrspur 9c ist das Bestimmen jedoch über die beiden Trajektorien 8a und 8b möglich. Da vorliegend bei dem Bestimmen der virtuellen Fahrspuren 9a bis 9c eine Annahme über die virtuellen Fahrspuren berücksichtigt wird, nämlich vorliegend eine Annahme über die Breite B der virtuellen Fahrspuren 9a bis 9c, sowie des Weiteren vorliegend dass die Fahrspuren 9a bis 9c direkt aneinander angrenzen, kann im gezeigten Beispiel aus den beiden Trajektorien 8a und 8b nicht nur die linke und die rechte Fahrspur 9b, 9c festgelegt werden, sondern auch die mittlere Fahrspur 9a.
In 5 ist ein schematisches Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur dargestellt. Auf ein Erfassen 20 eines sich auf der Straße bewegenden Objektes in seiner Position erfolgt hier das Ermitteln 21 einer Trajektorie des erfassten Objekts durch eine Recheneinrichtung 7 der Fahrspurermittlungsvorrichtung 2. Dabei erfolgt vorliegend zunächst ein Überprüfen 22, ob das erfasste Objekt bereits zuvor erfasst wurde. Ist dies der Fall, so erfolgt hier ein Hinzufügen 23 der neuen Position zu der hinterlegten Trajektorie. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt hier das Initialisieren 24 einer neuen Trajektorie. In beiden Fällen erfolgt vorliegend als nächster Schritt ein Bereitstellen 25 der Trajektorie.
Als nächstes erfolgt sodann das Auswerten 26 der erfassten Trajektorie. Dieses umfasst hier zunächst ein Bewerten oder Überprüfen 27 der Trajektorienpunkte im Hinblick eine Konsistenz mit dem Verlauf der Trajektorie, mit einem anschließenden Vergleichen 28 eines Ergebnisses des Überprüfens 27 mit einer Referenz. Für die Trajektorienpunkte, deren Ergebnis mit der Referenz nicht übereinstimmt, die inkonsistenten Trajektorienpunkte, erfolgt im gezeigten Beispiel ein Löschen 29. Für die Trajektorienpunkte, deren Ergebnis mit der Referenz übereinstimmt, die konsistenten Trajektorienpunkte, folgt im gezeigten Beispiel ein vorläufiges Bestimmen 30 einer vorläufigen Fahrspur. Die Schritte 20 bis 30 sind mit einem Rahmen 35 versehen, da sie vorliegend für jedes der erfassten Objekte 5a bis 5e (1) beziehungsweise jede der Trajektorien 8a bis 8e (1) parallel durchgeführt werden.
An das parallel für jedes der erfassten Objekte erfolgende vorläufige Bestimmen schließt sich hier das Bestimmen 32 der virtuellen Fahrspur 9a bis 9c (2) anhand der Vielzahl der vorläufig bestimmten Fahrspuren an. Dabei erfolgt ein Minimieren 31 eines globalen Maßes für eine Verletzung der für die jeweiligen einzelnen Trajektorien hinterlegten Annahmen durch eine festgelegte endgültige virtuelle Fahrspur. Schließlich erfolgt hier das Löschen 33 der vorläufig bestimmten Fahrspuren und damit das Festlegen der endgültigen virtuellen Fahrspur. Es schließt sich vorliegend ein Aktualisieren 34 der Trajektorien an, welches durch die Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs 1 bedingt ist. Darauf folgt hier erneut das Erfassen 20 der jeweiligen Objekte.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014004418 A1 [0005]
DE 102010010489 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) für eine von einem Kraftfahrzeug (1) befahrene Straße (6) durch eine Fahrspurermittlungsvorrichtung (2) des Kraftfahrzeugs (1), mit den Schritten: a) Erfassen (20) zumindest eines sich auf der Straße (6) bewegenden Objekts (5a–5e) durch eine Erfassungseinrichtung (3) der Fahrspurermittlungsvorrichtung (2); b) Ermitteln (21) einer Trajektorie (8a–8e) des erfassten Objekts (5a–5e) durch eine Recheneinrichtung (7) der Fahrspurermittlungsvorrichtung (2); c) Auswerten (26) der ermittelten Trajektorie (8a–8e) durch die Recheneinrichtung (7); d) Bestimmen (32) der zumindest einen virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) für die Straße (6) anhand des Verlaufs der ausgewerteten Trajektorie (8a–8e) durch die Recheneinrichtung (7).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen (20) des sich bewegenden Objekts (5a–5e) ein richtungsunabhängiges Erfassen (20) ist, insbesondere das sich bewegende Objekt (5a–5e) vor und/oder seitlich und/oder hinter dem Kraftfahrzeug (1) erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen (20) des sich bewegenden Objekts (5a–5e) auf einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs (1) beschränkt ist, welcher in einer Fahrzeugquerrichtung durch einen vorgebbaren Maximalabstand begrenzt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten der Trajektorie (8a–8e) ein Überprüfen (27) von Trajektorienpunkten (12a, 12a’, 12b, 12b’) auf eine Konsistenz mit dem Verlauf der Trajektorie (8a–8e) umfasst und inkonsistente Trajektorienpunkte (12a’, 12b’) in der ausgewerteten Trajektorie (8a–8e) gelöscht werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Überprüfen (27) unter Nutzung eines statistischen Algorithmus‘ zur Identifikation von Ausreißern und/oder Fehlern erfolgt, insbesondere unter Nutzung eines random-sample-consensus-Algorithmus und/oder eines Maximum-Likelihood-artigen Schätzers.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten (26) der Trajektorie (8a–8e) ein vorläufiges Bestimmen (30) einer virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) sowie insbesondere ein Überprüfen der Trajektorienpunkte (12a, 12a’, 12b, 12b’) oder der Trajektorie (8a–8e) auf eine Konsistenz mit der vorläufig bestimmten virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) umfasst, und wiederum insbesondere inkonsistente Trajektorienpunkte (12a’, 12b’) in der ausgewerteten Trajektorie (8a–8e) gelöscht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (32) und/oder das vorläufige Bestimmen (30) in Abhängigkeit einer bezüglich der Trajektorie (8a–8e) hinterlegten Annahme erfolgt, insbesondere der Annahme, dass die Trajektorie (8a–8e) in einer Mitte oder einem Mittenbereich einer jeweiligen virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) verläuft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von sich auf der Straße (6) bewegenden Objekten (5a–5e) erfasst wird, für welche die jeweilige Trajektorie (8a–8e) ermittelt wird, und entsprechend eine Mehrzahl von Trajektorien (8a–8e) ausgewertet und für das Bestimmen (32) und/oder das vorläufige Bestimmen (30) der virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuelle Fahrspur (9a, 9b, 9c) derart bestimmt wird, dass ein globales Maß für eine Verletzung der für die jeweiligen Trajektorien (8a–8e) hinterlegten Annahmen durch die bestimmte virtuelle Fahrspur (9a, 9b, 9c) minimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest eine Trajektorie (8a–8e) oder virtuelle Fahrspur (9a, 9b, 9c) eine Annahme vorgegeben wird, die sich auf zumindest eine andere Trajektorie (8a–8e) und/oder ein stationäres Objekt (10a, 10b, 10c) bezieht, wobei die Annahme insbesondere einen Abstand (dac, dae, dbd, dce) der Trajektorien (8a–8e) untereinander umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sich bewegende Objekt (5a–5e) durch die Recheneinrichtung (7) klassifiziert wird, insbesondere als zu einer der folgenden Gruppen gehörig: gewöhnliche Fahrzeuge, Einsatzfahrzeuge, Motorräder; und bei dem Ermitteln der virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) die Gruppe des zur Trajektorie (8a–8e) gehörigen Objekts (5a–5e) berücksichtigt wird, insbesondere ein als Einsatzfahrzeug und/oder Motorrad klassifiziertes Objekt bei dem Ermitteln der Fahrspur (9a, 9b, 9c) ignoriert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem sich bewegenden Objekt (5a–5e) auch zumindest ein stationäres Objekt (10a, 10b, 10c) erfasst wird, insbesondere eine Leitplanke und/oder ein Verkehrskegel und/oder ein Verkehrsschild und/oder eine Straßenmarkierung, und das Auswerten der Trajektorie (8a–8e) und/oder das Bestimmen (32) und/oder das vorläufige Bestimmen (32) der virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) in Abhängigkeit des erfassten stationären Objekts (5a–5e) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Auswerten der Trajektorie (8a–8e) und/oder bei dem Bestimmen (32) und/oder dem vorläufigen Bestimmen (30) der virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) eine Annahme über die virtuelle Fahrspur (9a, 9b, 9c) berücksichtigt wird, insbesondere eine Annahme über eine Breite (B) der virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) und/oder eine Annahme über eine räumliche Relation der virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) zu einer anderen virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c).
Fahrspurermittlungsvorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), zum Ermitteln einer virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) einer von dem Kraftfahrzeug (1) befahrenen Straße (6), mit – einer Erfassungseinrichtung (3) zum Erfassen (20) zumindest eines sich auf der Straße (6) bewegenden Objekts (5a–5e); gekennzeichnet, durch – eine Recheneinrichtung (7), welche dazu ausgelegt ist, eine Trajektorie (8a–8e) des erfassten Objekts (5a–5e) zu ermitteln, sowie dazu, die erfasste Trajektorie (8a–8e) auszuwerten, und dazu, zumindest eine virtuellen Fahrspur (9a, 9b, 9c) für die Straße (6) anhand des Verlaufs der ausgewerteten Trajektorie (8a–8e) zu bestimmen.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Fahrspurermittlungsvorrichtung (2) nach Anspruch 14.