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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung von reflektierten Laserstrahlen eines Lidar-Sensors.
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Lidar-Sensoren, welche mit Laserstrahlen und einer Auswertung der reflektierten Laserstrahlen die Umgebung abtasten, um so beispielsweise Informationen für ein Fahrerassistenzsystem in einem Fahrzeug zu sammeln, sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt. Über die reflektierten Laserstrahlen lassen sich beispielsweise Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs erfassen. Diese Informationen können insbesondere für Systeme zur Unterstützung des Fahrens oder für autonome Fahrsysteme, vorzugsweise ergänzend zu Daten anderer Umgebungssensoren, eingesetzt werden.
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Die
JP 2007 070 801 A beschreibt ein Fahrzeug mit einem Sensor zur Abgabe von Laserlicht und einer Einrichtung zur Auswertung der reflektierten elektromagnetischen Wellen. In dem dort beschriebenen System spielt ein Reflektionskörper vorgegebener Geometrie, welcher im Bereich einer Straße ortsfest montiert ist, eine entscheidende Rolle. Durch die Ausgestaltung unterschiedlicher Oberflächen zur Reflektion der Strahlung ist es dabei möglich, aus zwei reflektierenden Flächen im Winkel zueinander reflektierten Strahlen festzustellen, ob ein Objekt direkt oder in der Reflektion erkannt worden ist. Hierdurch lässt sich beispielsweise im Bereich einer Kreuzung, wie es in der genannten JP-Schrift beschrieben ist, „um die Ecke” sehen, um so auch Fahrzeuge über den Sensor erfassen zu können, welche sich außerhalb des direkten Sichtbereichs des Lidar-Sensors befinden. Der beschriebene Aufbau ist dabei außerordentlich komplex, weil er die speziellen Reflektionsvorrichtungen mit den in einem exakten Winkel zueinander angeordneten Reflektionsflächen benötigt, was einen flächendeckenden Einsatz schwierig macht, da ein enormer Aufwand zum Aufrüsten von Infrastruktur notwendig ist.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Auswertung von reflektierten Laserstrahlen eines Lidar-Sensors dahingehend zu verbessern, dass einfach und effizient reflektierte Laserstrahlen des Lidar-Sensors genutzt werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt einen Lidar-Sensor, welcher gleichzeitig die reflektierten Laserstrahlen, welche von Objekten in der Umgebung entsprechend reflektiert werden, auswerten kann. Prinzipiell kann diese Funktionalität dabei auf mehrere elektronische Bauteile, welche örtlich nicht unmittelbar beieinander liegen, aufgeteilt sein. Zur Vereinfachung wird nachfolgend jedoch immer von einem Lidar-Sensor gesprochen. Selbstverständlich können dabei auch mehrere Lidar-Sensoren entsprechend vorhanden sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt ein erstes reflektiertes Signal eines ersten Objekts in der Umgebung des Lidar-Sensors, welches über die reflektierte Strahlung verortet wird. Ein zweites reflektiertes Signal von einer Oberfläche dieses ersten verorteten Objekts wird dann einem zweiten Objekt in der Umgebung des Lidar-Sensors zugeordnet, wenn dessen Verortung eine Position vom Lidar-Sensor aus gesehen hinter dem ersten bereits verorteten Objekt ergibt. Es wird also durch das Anmessen des erkannten Zielobjekts, welches eine Doppelreflektion ermöglicht, dessen Position und der Reflex entsprechend erfasst. Bei Kenntnis des Reflexes und der bekannten Tatsache, dass es sich dabei um eine Reflektion am bereits verorteten ersten Objekt handelt, lässt sich dann die Position des reflektierten zweiten Objekts entsprechend ermitteln.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist es daher vorgesehen, dass über die virtuelle Position des zweiten Objekts hinter dem ersten Objekt und die bekannte Position des ersten Objekts die tatsächliche Position des zweiten Objekts ermittelt wird. Hierdurch ist es möglich, die Position des zweiten Objekts zu ermitteln, auch wenn dieses außerhalb des Sichtbereichs der ausgesendeten Laserstrahlen des Lidar-Sensors liegt. Man kann also mit dem Lidar-Sensor praktisch „um die Ecke” sehen. Anders als im eingangs genannten Stand der Technik ist hierfür kein eigenes Reflektionsobjekt notwendig, sondern es kann die Doppelreflektion auf einem in der Umgebung ohnehin vorhandenen und durch den Lidar-Sensor erfassten Objekt genutzt werden. Dies macht die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vollständig unabhängig von jeglicher Infrastruktur. Es kann daher sehr flexibel eingesetzt werden.
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Beispielsweise kann der Lidar-Sensor gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee in einem Fahrzeug zur Umgebungserfassung genutzt werden. Das Fahrzeug ist damit in der Lage, frühzeitig entsprechende Verkehrssituationen zu erkennen, beispielsweise die im eingangs genannten Stand der Technik um die Ecke einer Kreuzung „zu schauen”, ohne dass hierfür besondere Reflektionsvorrichtungen mit speziell zueinander ausgerichteten Reflektionsflächen notwendig sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee kann es daher vorgesehen sein, dass als erstes Objekt ein am Straßenverkehr teilnehmendes Objekt, insbesondere ein Fahrzeug, genutzt wird. Insbesondere solche Fahrzeuge eignen sich ideal, um einerseits selbst erkannt zu werden, da insbesondere beim Einsatz in einem Fahrzeug der Lidar-Sensor genau hierauf ausgelegt ist. Außerdem treten auf dem Fahrzeug gerne Doppelreflektionen auf. Diese sind prinzipiell unerwünscht und werden im Stand der Technik häufig über Plausibilitätsprüfungen etc. herausgerechnet. Genau diese Doppelreflektionen lassen sich nun bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch nutzen, um Bereiche einzusehen, welche bisher durch den Sensor so nicht einsehbar sind.
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Als zweites Objekt können dabei wiederum am Straßenverkehr teilnehmende Objekte, wie insbesondere Fahrzeuge oder ähnliches, erkannt werden, es können gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee jedoch insbesondere auch Infrastrukturobjekte als zweites Objekt erkannt werden. Über eine solche Erkennung von Infrastrukturobjekten als zweites Objekt lassen sich, insbesondere ergänzend zur Erkennung von Fahrzeugen als zweites Objekt, vielfältige neue Anwendungen für die Sensorik des Lidar-Sensors erschließen. So können gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee anhand von als zweitem Objekt erkannten Infrastrukturobjekten Freiflächen, wie Parklücken, erkannt werden. Beispielsweise kann ein Fahrzeug, welches innerhalb einer Stadt einer Straße mit parkenden Fahrzeugen entlang fährt, durch eine entsprechende Doppelreflektion auf einem auf der gegenüberliegenden Fahrbahn parkenden Fahrzeug eine weit vor dem Fahrzeug liegende Parklücke erkennen, welche weder für die das Fahrzeug nutzende Person noch für die Umfeldsensorik einsehbar ist. Über eine solche anhand der Doppelreflektion an einem anderen fahrenden oder insbesondere parkenden Fahrzeug erkannten Parklücke lässt sich beispielsweise ein Assistenzsystem zur optimierten Parkplatzsuche weiter verbessern, sodass eine sehr komfortable Parkplatzsuche möglich wird. Darüber hinaus ist es möglich, bei Vorhandensein entsprechender Objekte mit einer Doppelreflektion, vergleichbar wie im eingangs genannten Stand der Technik, enge Kreuzungen besser einzusehen und es können selbst Bewegungen zwischen parkenden Fahrzeugen, ähnlich der Erkennung einer Parklücke, erkannt werden, sodass beispielsweise eine Frühwarnung bei zwischen den Fahrzeugen spielenden Kindern ermöglicht wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher dargestellt ist.
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Die einzige beigefügte Figur zeigt eine Draufsicht auf ein Verkehrsszenario, anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden soll.
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Eine mit 1 bezeichnete Fahrbahn, mit zwei Fahrspuren, soll beispielsweise durch eine Stadt führen. Entlang den Rändern der Fahrbahn 1 sind jeweils in Fahrtrichtung (unten nach rechts; oben nach links) mehrere Fahrzeuge geparkt. Diese geparkten Fahrzeuge sind jeweils mit dem Bezugszeichen 2 versehen. Ein mit 3 bezeichnetes fahrendes Fahrzeug befindet sich beispielsweise auf Parkplatzsuche. Es verfügt über einen mit 4 bezeichneten Lidar-Sensor. Dieser kann, wie es durch die mit 5 bezeichneten Linien angedeutet ist, in einem bestimmten Bereich Laserstrahlen aussenden und kann die reflektierten Laserstrahlen entsprechend aufnehmen und auswerten. Die strichpunktiert angedeuteten und mit 6 bezeichneten reflektierten Laserstrahlen zeigen ihm beispielsweise ein in diesem Fall parkendes Fahrzeug 2 als erstes durch den Lidar-Sensor 4 erfasstes Objekt an. Das entsprechende geparkte Fahrzeug 2 ist daher zusätzlich mit dem Bezugszeichen 7 für das erste Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs 3 gekennzeichnet. Im Bereich dieses Objekts 7 kommt es nun zu einer Doppelreflektion. Die mit 8 bezeichneten strich-zwei-punktiert angedeuteten Laserstrahlen werden ebenfalls von dem Fahrzeug 7 reflektiert. Über den Lidar-Sensor 4 bzw. seine Auswerteelektronik wird nun erkannt, dass ein hiermit korrelierendes zweites Objekt 9 in der Umgebung des Fahrzeugs 3 hinter dem Fahrzeug 7 liegen müsste. Diese virtuelle Position des Objekts 9 ist gestrichelt eingezeichnet und das Objekt an dieser virtuellen Position ist mit dem Bezugszeichen 9' versehen. Bei dem ersten von dem Lidar-Sensor 4 erkannten Objekt 7 handelt es sich also um ein parkendes Fahrzeug 2, bei dem zweiten Objekt 9, welches von dem Lidar-Sensor erkannt worden ist, handelt es sich um eine Doppelreflektion beispielsweise eines Abschnitts einer Bordsteinkante an der virtuellen Position, an welcher das virtuelle Objekt 9' eingezeichnet ist. Aus der Kenntnis des verorteten ersten Objekts 7 und der Tatsache, dass die virtuelle Position des Objekts 9' von dem Lidar-Sensor 4 aus gesehen hinter diesem ersten verorteten Objekt 7 liegt, kann erkannt werden, dass es sich um eine Doppelreflektion handelt. Aus diesem Wissen kann nun die tatsächliche Position des Objekts 9, also der Bordsteinkante, an der durchgezogen eingezeichneten Stelle, welche entsprechend mit dem Bezugszeichen 9 versehen ist, auf der Fahrbahn 1 erkannt werden. Nun kann aus der Tatsache, dass hier für ein längeres Stück der Fahrbahn eine Bordsteinkante als zweites Objekt 9' erkannt worden ist, auf eine Freifläche bzw. das Vorhandensein einer freien Parklücke rückgeschlossen werden, welche von dem Lidar-Sensor 4 direkt nicht einsehbar gewesen wäre. Über das erfindungsgemäße Verfahren kann also sehr einfach und effizient unter Ausnutzung der prinzipiell unerwünschten Doppelreflektionen von Laserstrahlen eines Lidar-Sensors 4 ein über den Lidar-Sensor 4 nicht direkt erkennbares Objekt 9 erkannt und bezüglich seiner Position erfasst werden.
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Die aktive Sensorik des Lidar-Sensors 4 kann also, wenn auch mit geringfügig eingeschränkter Genauigkeit, aufgrund der Reflektion an einer nicht ideal geeigneten Fläche, um die Ecke schauen und so beispielsweise die Parklücke erkennen, wie es in der Darstellung der Figur angedeutet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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