DE102017100259A1

DE102017100259A1 - System und verfahren zum rückwärtseinparken eines fahrzeugs senkrecht zur fahrbahn

Info

Publication number: DE102017100259A1
Application number: DE102017100259.6A
Authority: DE
Inventors: Larry Dean Elie; Douglas Scott Rhode
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2017-07-13
Also published as: GB201700417D0; CN106960589A; GB2548197A; RU2016150394A; US20170197615A1; MX2017000415A

Abstract

Ein Verfahren zum Parken eines Fahrzeugs auf einem Parkplatz beinhaltet Erzeugen von Lenkbefehlen für das Fahrzeug, während es sich auf dem Parkplatz befindet, basierend auf einem Besetzungsraster und plenoptischen Kameradaten. Das Besetzungsraster gibt besetzte Bereiche und unbesetzte Bereiche um das Fahrzeug herum an und wird aus Kartendaten, die Parkstellen relativ zu einem im Parkplatz enthaltenen topologischen Merkmal definieren, abgeleitet. Die plenoptischen Kameradaten definieren mehrere Tiefenkarten und entsprechende Bilder, die das topologische Merkmal, das während der Bewegung des Fahrzeugs aufgenommen wurde, beinhalten. Der Lenkbefehl wird erzeugt, so dass das Fahrzeug einem Rückwärtspfad senkrecht zur Fahrbahn in eine der Stellen folgt, ohne in einen besetzten Bereich einzutreten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und ein Verfahren zum Rückwärtseinparken eines Fahrzeugs senkrecht bzw. quer zur Fahrbahn, d.h. zum perpendikularen oder rechtwinkligen Rückwärtseinparken.
HINTERGRUND
Fahrzeuge können autonome Fahrsysteme beinhalten, die Sensoren zum Erfassen von Objekten außerhalb des Fahrzeugs beinhalten. Diese Sensoren (wie etwa Ultraschall, RADAR oder LIDAR) können teuer und/oder ungenau sein.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Parken eines Fahrzeugs auf einem Parkplatz Erzeugen von Lenkbefehlen für das Fahrzeug, während es sich auf dem Parkplatz befindet, basierend auf einem Besetzungsraster und Daten einer plenoptischen Kamera. Das Besetzungsraster gibt besetzte Bereiche und unbesetzte Bereiche um das Fahrzeug herum an und wird aus Kartendaten, die Parkstellen relativ zu einem auf dem Parkplatz enthaltenen topologischen Merkmal definieren, abgeleitet. Die plenoptischen Kameradaten definieren mehrere Tiefenkarten und entsprechende Bilder, die das topologische Merkmal, das während der Bewegung des Fahrzeugs aufgenommen wurde, beinhalten. Der Lenkbefehl wird erzeugt, so dass das Fahrzeug einem Rückwärtspfad senkrecht bzw. quer zur Fahrbahn in eine der Stellen bzw. Parklücken folgt, ohne in einen besetzten Bereich einzutreten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Lenkbefehle für ein Fahrzeug auf einem Parkplatz zu erzeugen. Die Lenkbefehle basieren auf einem Besetzungsraster, das besetzte und unbesetzte Bereiche um das Fahrzeug herum angibt und das von Kartendaten, die Parkstellen relativ zu einem topologischen Merkmal des Parkplatzes definieren, abgeleitet wird, und plenoptischen Kameradaten, die Tiefenkarten und entsprechende Bilder, die das topologische Merkmal beinhalten, definieren, so dass das Fahrzeug einem Rückwärtspfad senkrecht bzw. quer zur Fahrbahn in eine der Stellen bzw. Parklücken folgt.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren Erzeugen von Lenkbefehlen für ein Fahrzeug auf einem Parkplatz. Die Lenkbefehle basieren auf einem Besetzungsraster, das besetzte und unbesetzte Bereiche um das Fahrzeug herum angibt und das von Kartendaten, die Parkstellen relativ zu einem auf dem Parkplatz enthaltenen topologischen Merkmal definieren, abgeleitet wird, und plenoptischen Kameradaten, die Tiefenkarten und entsprechende Bilder, die das topologische Merkmal beinhalten, definieren, so dass das Fahrzeug einem Rückwärtspfad senkrecht bzw. quer zur Fahrbahn in eine der Stellen bzw. Parklücken folgt, ohne in einen besetzten Bereich einzutreten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeugs.
2 ist eine schematische Darstellung einer plenoptischen Kamera.
3 ist ein Blockdiagramm für ein beispielhaftes System für das Rückwärtseinparken senkrecht zur Fahrbahn.
4 ist ein Datenabhängigkeitsdiagramm des Systems für das Rückwärtseinparken senkrecht zur Fahrbahn.
5 ist eine beispielhafte Besetzungskarte für ein Fahrzeug, das versucht, auf einem Parkplatz zu parken.
6 ist eine beispielhafte Steuerstrategie zum Betrieb des Systems für das Rückwärtseinparken senkrecht zur Fahrbahn.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden vorliegend Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und dass andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder minimiert sein, um Einzelheiten besonderer Komponenten darzustellen. Daher sollen vorliegend offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Art und Weise einzusetzen ist. Für einen Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Es könnten jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen ein System und ein Verfahren für den autonomen Parkdienst unter Verwendung plenoptischer Kameras und spezifisch zum Rückwärtseinparken eines Fahrzeugs senkrecht zur Fahrbahn bereit. Allgemein verwendet das Parkdienstsystem plenoptische Kameras (auch als Lichtfeldkameras bekannt), um Bilder außerhalb eines Fahrzeugs zu erhalten. Das Fahrzeug kann unter Verwendung dieser Bilder verfügbare Parkstellplätze identifizieren und das Fahrzeug zum Parken im verfügbaren Stellplatz steuern. Das Parksystem ist dazu konfiguriert, eine plenoptische Kamera zu verwenden, um Bilder außerhalb des Fahrzeugs zu erhalten und Tiefenkarten und Bilder der Umgebung zu erzeugen. Nach der Erzeugung der Tiefenkarten und der Bilder sendet die plenoptische Kamera die Tiefenkarten zur Fahrzeugsteuerung. Die Tiefenkarten ermöglichen der Steuerung, den Abstand zwischen dem Fahrzeug und Objekten um das Fahrzeug herum, wie etwa Bordsteine, Fußgänger, andere Fahrzeuge und dergleichen, zu bestimmen. Die Steuerung verwendet die empfangenen Tiefenkarten und Bilder und Kartendaten, um ein Besetzungsraster zu erzeugen. Das Besetzungsraster unterteilt den Bereich um das Fahrzeug herum in mehrere unterscheidbare Gebiete und klassifiziert jedes Gebiet, basierend auf Daten, die von der plenoptischen Kamera empfangen werden, als entweder besetzt (z.B. durch ein ganzes Objekt oder einen Teil eines Objekts) oder unbesetzt. Die Steuerung identifiziert dann einen gewünschten Parkstellplatz auf eine aus einer Vielfalt von unterschiedlichen Weisen und steuert, unter Verwendung der Besetzungskarte, das Fahrzeug, so dass es zum gewünschten Parkstellplatz navigiert und in diesem parkt, indem es durch die in der Besetzungskarte identifizierten unbesetzten Gebiete fährt.
Mit Bezug auf 1 beinhaltet ein beispielhaftes Fahrzeug 20 ein Triebwerk 21 (wie etwa einen Motor und/oder eine Elektromaschine), das ein Drehmoment zu angetriebenen Rädern 22 liefert, die das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts bewegen. Der Antrieb kann durch einen Fahrer des Fahrzeugs über ein Gaspedal oder, in einem autonomen (oder semi-autonomen) Fahrmodus, durch eine Fahrzeugsteuerung 50 gesteuert werden. Das Fahrzeug 20 beinhaltet ein Bremssystem 24 mit Bremsscheiben 26 und Bremssatteln 28. (Alternativ dazu könnte das Fahrzeug Trommelbremsen aufweisen.) Das Bremssystem 24 kann durch den Fahrer über das Bremspedal oder durch die Steuerung 50 gesteuert werden. Das Fahrzeug 20 beinhaltet ebenfalls ein Lenksystem 30. Das Lenksystem 30 kann ein Lenkrad 32 und eine Lenkwelle 34, die das Lenkrad und eine Lenkzahnstange 36 (oder ein Lenkgetriebe) miteinander verbindet, beinhalten. Die Vorderräder 22 sind über Spurstangen 40 mit der Lenkzahnstange 36 verbunden. Ein Lenksensor 38 kann in der Nähe der Lenkwelle 34 angeordnet sein, um einen Lenkwinkel zu messen. Der Lenksensor 38 ist dazu konfiguriert, ein Signal an die Steuerung 50 auszugeben, das den Lenkwinkel angibt. Das Fahrzeug 20 beinhaltet außerdem einen Geschwindigkeitssensor 42, der an den Rädern 22 oder im Getriebe angeordnet sein kann. Der Geschwindigkeitssensor 42 ist dazu konfiguriert, ein Signal an die Steuerung 50 auszugeben, das die Geschwindigkeit des Fahrzeugs angibt. Ein Giersensor 44 steht in Kommunikation mit der Steuerung 50 und ist dazu konfiguriert, ein Signal auszugeben, das die Gierung des Fahrzeugs 20 angibt.
Das Fahrzeug 20 beinhaltet einen Fahrgastraum mit einer Anzeige 46, die in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 50 steht, Die Anzeige 46 kann ein Touchscreen sein, der sowohl Informationen für die Mitfahrer des Fahrzeugs anzeigt als auch als eine Eingabe fungiert. Ein Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass viele verschiedene Anzeigen und Eingabeeinrichtungen verfügbar sind und dass die vorliegende Offenbarung nicht auf Touchscreens eingeschränkt ist. Ein Audiosystem 48 ist im Fahrgastraum angeordnet und kann einen oder mehrere Lautsprecher zum Bereitstellen von Informationen und Unterhaltung für den Fahrer und/oder die Mitfahrer beinhalten. Das System 48 kann auch ein Mikrofon zum Empfangen von Eingaben beinhalten.
Das Fahrzeug 20 beinhaltet auch ein Sichtsystem zum Erfassen von Bereichen außerhalb des Fahrzeugs. Das Sichtsystem kann mehrere unterschiedliche Sensorarten wie etwa Kameras, Ultraschallsensoren, RADAR, LIDAR und Kombinationen davon beinhalten. Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Sichtsystem mindestens eine plenoptische Kamera 52. Bei einer Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeug 20 eine einzelne plenoptische Kamera 52 (auch als eine Lichtfeldkamera bekannt), die sich an einem hinteren Ende des Fahrzeugs befindet. Alternativ dazu kann das Fahrzeug 20 mehrere plenoptische Kameras beinhalten, die sich an verschiedenen Seiten des Fahrzeugs befinden.
Plenoptische Kameras weisen eine Reihe von Brennpunkten auf, die ermöglichen, dass der Blickpunkt in einem Bild verschoben werden kann. Plenoptische Kameras sind in der Lage, eine Tiefenkarte des Sichtfeldes der Kamera zu erzeugen und Bilder aufzunehmen. Eine Tiefenkarte stellt Tiefenschätzungen für Pixel in einem Bild von einem Referenzblickpunkt bereit. Die Tiefenkarte wird benutzt, um eine räumliche Darstellung zu repräsentieren, die den Abstand von Objekten von der Kamera und die Abstände zwischen Objekten im Sichtfeld angibt. Ein Beispiel der Verwendung einer Lichtfeldkamera zum Erzeugen einer Tiefenkarte wird in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2015/0049916 von Ciurea et al. offenbart, deren gesamter Inhalt hiermit unter Bezugnahme aufgenommen wird. Die Kamera 52 kann unter anderem das Vorhandensein verschiedener Objekte im Sichtfeld der Kamera detektieren, eine Tiefenkarte und Bilder basierend auf den im Sichtfeld der Kamera 52 detektierten Objekten erzeugen, das Vorhandensein eines in das Sichtfeld der Kamera eintretenden Objekts detektieren und eine Oberflächenvariation einer Straßenoberfläche und von umgebenden Bereichen detektieren.
Mit Bezug auf 2 kann die plenoptische Kamera 52 ein Kameramodul 54 mit einem Array von Bildgebern 56 (d.h. individuellen Kameras) und einen Prozessor 58, der dazu konfiguriert ist, Bilddaten vom Kameramodul 54 zum Synthetisieren von Bildern auszulesen und zu verarbeiten, beinhalten. Das veranschaulichte Array beinhaltet 9 Bildgeber, es können jedoch mehr oder weniger Bildgeber im Kameramodul 54 enthalten sein. Das Kameramodul 54 ist mit dem Prozessor 58 verbunden. Der Prozessor ist dazu konfiguriert, mit einer oder mehreren unterschiedlichen Arten von Speicher 60 zu kommunizieren, der Bilddaten speichert und maschinenlesbare Anweisungen enthält, die durch den Prozessor zum Durchführen verschiedener Prozesse, einschließlich Erzeugen von Tiefenkarten, benutzt werden.
Jeder der Bildgeber 56 kann ein Filter beinhalten, das zum Aufnehmen von Bilddaten hinsichtlich eines spezifischen Teils des Lichtspektrums verwendet wird. Beispielsweise können die Filter jede der Kameras auf das Detektieren eines spezifischen Spektrums von Nahinfrarotlicht oder auf einen ausgewählten Teil des sichtbaren Lichtspektrums einschränken.
Das Kameramodul 54 kann Ladungssammelsensoren beinhalten, die durch Umwandeln der gewünschten elektromagnetischen Frequenz in eine Ladung arbeiten, die zu der Intensität der elektromagnetischen Frequenz und der Zeit, die der Sensor der Quelle ausgesetzt ist, proportional ist. Ladungssammelsensoren weisen jedoch typischerweise einen Ladungssättigungspunkt auf. Wenn der Sensor den Ladungssättigungspunkt erreicht, kann ein Sensorschaden auftreten und/oder Informationen bezüglich der elektromagnetischen Frequenzquelle können verloren gehen. Um einen potentiellen Schaden an den Ladungssammelsensoren auszuräumen, kann ein Mechanismus (z.B. Verschluss) verwendet werden, um die Aussetzung gegenüber der elektromagnetischen Frequenzquelle proportional zu verringern oder die Zeitdauer zu steuern, die der Sensor einer elektromagnetischen Frequenzquelle ausgesetzt ist. Es wird jedoch ein Kompromiss eingegangen, indem die Empfindlichkeit des Ladungssammelsensors im Austausch für eine Schadensvermeidung am Ladungssammelsensor verringert wird, wenn ein Mechanismus verwendet wird, um die Aussetzung gegenüber der elektromagnetischen Frequenzquelle zu verringern. Diese Verringerung der Empfindlichkeit kann als eine Verringerung des dynamischen Bereichs des Ladungssammelsensors bezeichnet werden. Der dynamische Bereich bezieht sich auf die Menge an Informationen (Bits), die durch den Ladungssammelsensor während einer Aussetzungsperiode gegenüber der elektromagnetischen Frequenzquelle erhalten werden kann.
Das Sichtsystem steht zum Steuern der Funktion verschiedener Komponenten in elektrischer Kommunikation mit der Steuerung 50. Die Steuerung kann über einen seriellen Bus (z.B. Controller Area Network (CAN)) oder über dedizierte elektrische Leitungen kommunizieren. Die Steuerung beinhaltet allgemein eine beliebige Anzahl von Mikroprozessoren, ASICs, ICs, Speicher (z.B. FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) und Softwarecode, die zusammenwirken, um eine Reihe von Betriebsvorgängen durchzuführen. Die Steuerung umfasst zudem vorbestimmte Daten oder „Nachschlagetabellen“, die auf Berechnungen und Testdaten basieren und im Speicher gespeichert sind. Die Steuerung kann mit anderen Fahrzeugsystemen und Steuerungen über eine oder mehrere verdrahtete oder drahtlose Fahrzeugverbindungen unter Verwendung von üblichen Busprotokollen (z.B. CAN und LIN) kommunizieren. Wie vorliegend verwendet, kann sich ein Verweis auf „eine Steuerung“ auf eine oder mehrere Steuerungen beziehen. Die Steuerung 50 empfängt Signale vom Sichtsystem und beinhaltet einen Speicher, der maschinenlesbare Anweisungen zur Verarbeitung der Daten vom Sichtsystem enthält. Die Steuerung 50 ist programmiert, Anweisungen an mindestens eine Anzeige 46, ein Audiosystem 48, das Lenksystem 30 und das Bremssystem 24 und das Triebwerk 21 auszugeben, um das Fahrzeug autonom zu betreiben.
3 veranschaulicht ein Beispiel eines autonomen Parksystems 62. Das System 62 beinhaltet eine Steuerung 50 mit mindestens einem Prozessor 64, der mit dem Hauptspeicher 66, der einen Satz von Anweisungen 68 speichert, in Kommunikation steht. Der Prozessor 64 ist dazu konfiguriert, mit dem Speicher 66 zu kommunizieren, auf den Satz von Anweisungen 68 zuzugreifen und den Satz von Anweisungen 68 auszuführen, was bewirkt, dass das Parksystem 62 beliebige der vorliegend beschriebenen Verfahren, Prozesse und Merkmale durchführt.
Der Prozessor 64 kann eine beliebige geeignete Verarbeitungseinrichtung oder ein Satz von Verarbeitungseinrichtungen sein, wie etwa ein Mikroprozessor, eine Plattform auf Mikrocontrollerbasis, eine geeignete integrierte Schaltung oder eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, die dazu konfiguriert sind, den Satz von Anweisungen 68 auszuführen. Der Hauptspeicher 66 kann eine beliebige geeignete Speichereinrichtung sein, wie etwa unter anderem unbeständiger Speicher (z.B. RAM), beständiger Speicher (z.B. Plattenspeicher, FLASH-Speicher usw.), unveränderlicher Speicher (z.B. EPROMs) und Nurlesespeicher.
Das System 62 beinhaltet eine oder mehrere plenoptische Kameras 52, die mit der Steuerung 50 in Kommunikation stehen. Das System 62 beinhaltet zudem eine Kommunikationsschnittstelle 70, die eine verdrahtete und/oder drahtlose Netzwerkschnittstelle aufweist, so dass eine Kommunikation mit einem externen Netzwerk 86 ermöglicht wird. Das externe Netzwerk 86 kann eine Ansammlung eines oder mehrerer Netzwerke sein, einschließlich standardbasierten Netzwerken (3G, 4G, universelle mobile Telekommunikationssysteme (UMTS), GSM (R) Association, WiFi, GPS, Bluetooth und andere), die zum Zeitpunkt des Einreichens dieser Anmeldung verfügbar sind oder die möglicherweise in der Zukunft entwickelt werden. Des Weiteren kann das externe Netzwerk ein öffentliches Netzwerk, wie etwa das Internet, oder ein privates Netzwerk, wie etwa ein Intranet, oder eine Kombination davon sein.
Bei manchen Ausführungsformen kann der Satz von Anweisungen 68, die im Speicher 66 gespeichert und zum Ermöglichen der Funktionalität des Systems 62 ausführbar sind, über das externe Netzwerk 86 von einem externen Server heruntergeladen werden. Des Weiteren kann das Parksystem 62 bei manchen Ausführungsformen mit einem Zentralbefehlsserver über das externe Netzwerk 86 kommunizieren. Beispielsweise kann das Parksystem 62 Bildinformationen, die durch die Kameras 52 erhalten werden, zum Zentralbefehlsserver durch Steuern der Kommunikationsschnittstelle 70 kommunizieren, so dass die Bilder über das Netzwerk 86 zum Zentralbefehlsserver übermittelt werden. Das Parksystem 62 kann auch jegliche erzeugten Kartendaten zum Zentralbefehlsserver kommunizieren.
Das Parksystem 62 ist auch dazu konfiguriert, über einen oder mehrere Kommunikationsbusse mit mehreren Fahrzeugkomponenten und Fahrzeugsystemen zu kommunizieren. Beispielsweise kann die Steuerung 50 mit Eingabeeinrichtungen 72, Ausgabeeinrichtungen 74, einem Plattenlaufwerk 76, einem Navigationssystem 82 und einem Fahrzeugsteuersystem 84 kommunizieren. Die Eingabeeinrichtungen 72 können beliebige geeignete Eingabeeinrichtungen beinhalten, die es einem Fahrer oder Mitfahrer des Fahrzeugs ermöglichen, Modifikationen oder Aktualisierungen für Informationen, die durch das Parksystem 62 referenziert werden, einzugeben. Die Eingabeeinrichtungen können zum Beispiel den Steuerknopf, ein Armaturenbrett, eine Tastatur, einen Scanner, eine Digitalkamera zur Bildaufnahme und/oder optischen Befehlserkennung, einen Touchscreen, eine Audioeingabeeinrichtung, Tasten, eine Maus oder ein Touchpad beinhalten. Die Ausgabeeinrichtungen 74 können Instrumentengruppenausgaben, eine Anzeige (z.B. Anzeige 46) und Lautsprecher (wie etwa Lautsprecher 48) beinhalten.
Das Plattenlaufwerk 76 ist zum Aufnehmen eines computerlesbaren Mediums 78 konfiguriert. Das Plattenlaufwerk 76 nimmt das computerlesbare Medium 78 auf, auf dem ein oder mehrere Sätze von Anweisungen 80, wie etwa die Software zum Betreiben des Parksystems 62, eingebettet sein können. Weiterhin können die Anweisungen 80 ein oder mehrere der Verfahren oder der Logik, wie sie vorliegend beschrieben werden, verwirklichen. Die Anweisungen 80 können sich vollständig oder zumindest teilweise im Hauptspeicher 66 und/oder im computerlesbaren Medium 78 und/oder im Prozessor 64 während der Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor befinden.
Obwohl das computerlesbare Medium als ein einzelnes Medium dargestellt ist, beinhaltet der Begriff „computerlesbares Medium“ ein einzelnes Medium oder Multimedia, wie zum Beispiel eine zentralisierte oder verteilte Datenbank und verknüpfte Caches und Server, die einen oder mehrere Anweisungssätze speichern. Der Begriff „computerlesbares Medium“ beinhaltet auch jedes greifbare Medium, das in der Lage ist, einen Satz von Anweisungen für die Ausführung durch den Prozessor zu speichern, zu codieren oder zu führen, oder das bewirkt, dass ein Computer ein oder mehrere der vorliegend beschriebenen Verfahren oder eine oder mehrere der vorliegend beschriebenen Operationen durchführt.
Mit Bezug auf 4 ist die plenoptische Kamera 52 dazu konfiguriert, Objekte in ihrem Sichtfeld zu detektieren und eine Tiefenkarte und ein Bild des Sichtfelds zu erzeugen. Die Kamera 52 erzeugt die Tiefenkarten 88 und die Bilder 90 periodisch, wodurch ein Datenstrom von Tiefenkarten und Bildern mit einer vordefinierten Frequenz erzeugt wird. Der Datenstrom wird zur Steuerung 50 zur Weiterverarbeitung gesendet. Die Steuerung 50 empfängt zudem Kartendaten 92 einschließlich einer Karte, die Merkmale eines bestimmten geographischen Bereichs angibt. Die Steuerung erzeugt ein Besetzungsraster 94 basierend auf dem Datenstrom von der Kamera 52 und den Kartendaten 92. Um das Besetzungsraster 94 zu erzeugen, bestimmt die Steuerung die Position des Fahrzeugs auf der Karte 92, indem sie Daten, die von der plenoptischen Kamera 52 erhalten werden, mit identifizierbaren Merkmalen, die auf der Karte 92 angegeben sind, vergleicht. Sobald die Steuerung die Position des Fahrzeugs auf der Karte bestimmt, unterteilt die Steuerung die Bereiche rundherum um das Fahrzeug in Gebiete oder Raster und bestimmt einen Zustand für jedes Gebiet. Beispielzustände beinhalten besetzt oder unbesetzt. Ein Besetzt-Zustand gibt an, dass sich ein Objekt in diesem Gebiet befindet und dass das Fahrzeug nicht sicher durch dieses Gebiet fahren kann. Die Steuerung analysiert die besetzten und unbesetzten Gebiete, um fahrbare Bereiche 96 und Parkpositionen 98 zu bestimmen.
5 veranschaulicht ein Beispiel der Erzeugung eines Besetzungsrasters eines Parkplatzes, in dem das Fahrzeug 100 versucht, zu parken. Der Parkplatz kann einen zugeordneten Parkmanager 102 aufweisen, der einen Computer und einen Sender zum Kommunizieren mit dem Fahrzeug 100 beinhaltet. Der Parkmanager 102 kann eine Karte des Parkplatzes zum Fahrzeug 100 senden. Die Karte beinhaltet topologische Merkmale (z.B. Bordsteine, Gebäude, Bäume, Lampen, Leitplanken, Schilder, Straßenmobiliar, Straßenmarkierungen und dergleichen) und Parkstellen relativ zu den Merkmalen. Die Karte und der Parkplatz können künstliches Straßenmobiliar (Parkplatz) und zugeordnete Identifikatoren (Karte) beinhalten, die als Identifikatoren verwendet werden, damit das Fahrzeug unterstützt wird, sich selbst auf der Karte aufzufinden.
Das Fahrzeug 100 beinhaltet eine oder mehrere plenoptische Kameras 104. Bei der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeug 100 verschiedene plenoptische Kameras, die eine 360°-Sicht um das Fahrzeug 100 herum liefern. Wie oben beschrieben, nehmen die plenoptischen Kameras 104 Bilder dieses Bereichs um das Fahrzeug herum auf. Unter Verwendung dieser Daten erzeugt eine Fahrzeugsteuerung 106 ein Besetzungsraster 108. Die Lampenpfosten 110 und 112 sind möglicherweise manche der identifizierbaren Merkmale, die durch die Steuerung 106 zum Bestimmen der Position des Fahrzeugs 100 auf der Karte verwendet werden.
Das Besetzungsraster 108 ist in mehrere Zonen oder Gebiete 114 unterteilt. Jede Zone 114 kann einen eigenen Zustand besitzen, wie etwa besetzt oder unbesetzt. Die Zonen weisen einen Besetzt-Zustand auf, wenn ein Objekt innerhalb mindestens eines Teils der Zone 114 detektiert wird. Die Zonen weisen einen Unbesetzt-Zustand auf, wenn keine Objekte innerhalb der Zonen vorhanden sind. Basierend auf den Zuständen der Zonen ist die Steuerung in der Lage, einen oder mehrere fahrbare Pfade für das Fahrzeug 100 zu bestimmen.
Der Fahrer des Fahrzeugs 100 oder der Parkmanager kann die Parkstelle auswählen, in der das Fahrzeug 100 parken wird. Bei dem veranschaulichten Beispiel wird das Fahrzeug 100 im Parkstellplatz 116 parken, da er der einzige verbleibende verfügbare Parkstellplatz ist. Der Parkstellplatz 116 ist durch ein Paar von Seitenparklinien 118 und eine Vorderparklinie 120 abgegrenzt. Die Parklinien können in den Kartendaten enthalten sein oder können auf das Besetzungsraster unter Verwendung der plenoptischen Kameras, die im Gegensatz zu RADAR-Sensoren in der Lage sind, gestrichene Linien auf der Fahrbahn zu detektieren, eingetragen werden. Falls das Fahrzeug 100 ein vollautonomes Fahrzeug ist, kann das Fahrzeug selbst zum Stellplatz 116 fahren und sich selbst automatisch einparken. Oder das Fahrzeug 100 ist möglicherweise nur ein semi-autonomes Fahrzeug, wobei in diesem Fall der Fahrer das Fahrzeug zum Parkstellplatz 116 navigieren wird, wobei zu diesem Zeitpunkt das Fahrzeug übernehmen und sich selbst autonom oder semi-autonom rückwärts, senkrecht zur Fahrbahn auf dem Stellplatz 116 einparken wird.
6 ist eine Steuerstrategie zum Einparken eines Fahrzeugs (wie etwa Fahrzeug 100) senkrecht zur Fahrbahn. Bei Arbeitsvorgang 152 kann entweder die Fahrzeugsteuerung oder der Fahrer (oder Mitfahrer) eine Initialisierung des Systems für das Rückwärtseinparken senkrecht zur Fahrbahn anfordern.
Bei Arbeitsvorgang 154 werden mögliche Parkpositionen identifiziert. Die Parkpositionen können entweder durch die Steuerung oder durch einen Fahrer des Fahrzeugs identifiziert oder durch einen Parkmanager des Parkplatzes zugewiesen werden. Bei einer Ausführungsform identifiziert die Steuerung mögliche Parkpositionen unter Verwendung der Daten, die durch die plenoptische Kamera geliefert werden.
Bei Arbeitsvorgang 156 wird eine der beim Arbeitsvorgang 154 identifizierten Parkpositionen als die Parkstelle ausgewählt. Die Parkposition kann entweder durch den Fahrer oder die Fahrzeugsteuerung ausgewählt werden. Bei einer Ausführungsform zeigt eine Fahrzeuganzeige dem Fahrer mögliche Parkpositionen an, der dann über eine Benutzerschnittstelle, wie etwa ein Touchscreen, eine Parkstelle wählt. Bei einer anderen Ausführungsform wählt die Fahrzeugsteuerung die Parkstelle. Die Fahrzeugsoftware kann einen Einstufungsalgorithmus beinhalten, den die Steuerung verwendet, um die Parkstelle zu wählen.
Bei Arbeitsvorgang 158 berechnet die Steuerung eine Position des Fahrzeugs. Die Position des Fahrzeugs kann wie oben unter Bezugnahme auf 5 beschrieben berechnet werden. Bei Arbeitsvorgang 160 identifiziert die Steuerung Objekte unter Verwendung von Kartendaten und/oder Kameradaten. Die Kartendaten können zum Identifizieren von statischen Objekten, wie etwa Bordsteinen und Lampenpfosten, verwendet werden und die Kamera kann dynamische Objekte, wie etwa sich bewegende Fahrzeuge und Fußgänger, sowie statische Objekte, wie etwa ein geparktes Auto, Bordsteine und Lampenpfosten, identifizieren. Das Besetzungsraster kann während des Arbeitsvorgangs 160 erzeugt werden oder kann vor der Initialisierung des Parksystems erzeugt werden.
Wenn die Parkstelle gewählt ist, wird bei Arbeitsvorgang 162 ein Pfad von der gegenwärtigen Fahrzeugposition zur ausgewählten Stelle berechnet. Der Pfad kann unter Verwendung des Besetzungsrasters berechnet werden. Die gegenwärtige Position des Fahrzeugs sowie die ausgewählte Parkstelle sind auf dem Besetzungsraster bekannt. Die Steuerung ist mit den Fahrbeschränkungen des Fahrzeugs (wie etwa Wendekreis, Fahrzeugabmessungen, Bodenfreiheit und dergleichen) programmiert und berechnet einen Pfad durch die unbesetzten Zonen des Besetzungsrasters basierend auf den Fahrbeschränkungen. Der Pfad beinhaltet sowohl Positionsinformationen als auch Geschwindigkeitsinformationen. Bei Arbeitsvorgang 164 bestimmt die Steuerung, ob ein Pfad bei Arbeitsvorgang 162 gefunden wurde. Falls die Steuerung bei Arbeitsvorgang 162 nicht in der Lage war, einen Pfad zu berechnen, wird der Pfad bei Arbeitsvorgang 170 als „ungeeignet oder dergleichen“ gekennzeichnet und die Steuerung geht zu Arbeitsvorgang 154 zurück und zusätzliche Parkpositionen werden identifiziert. Falls ein geeigneter Pfad gefunden wurde, geht die Steuerung zu Arbeitsvorgang 166 über.
Bei Arbeitsvorgang 166 erzeugt die Steuerung Lenk-, Brems- und/oder Antriebsbefehle für das Fahrzeug basierend auf dem berechneten Pfad, um das Fahrzeug an der ausgewählten Stelle zu parken. Abhängig von der Ausführungsform kann das Fahrzeug sowohl die Lenkung als auch den Antrieb und das Bremsen automatisch steuern oder nur die Lenkung steuern und dem Fahrer ermöglichen, den geeigneten Antrieb und das geeignete Bremsen zu bestimmen.
Die Lenk-, Brems- und/oder Antriebsbefehle basieren auf einem Besetzungsraster, das besetzte Bereiche und unbesetzte Bereiche um das Fahrzeug herum angibt. Die Befehle können zusätzlich auf Kartendaten, die Parkstellen relativ zu einem im Parkplatz enthaltenen topologischen Merkmal definieren, und plenoptischen Kameradaten, die mehrere Tiefenkarten und entsprechende Bilder definieren, basieren.
Bei einer Ausführungsform wird die Fahrzeugbewegung unter Verwendung von Positions- und Ausrichtungszustandsschätzungen (POSE) gesteuert. Es ist angemessen, anzunehmen, dass das Parkmanöver mit geringen Geschwindigkeiten, deutlich innerhalb der Einschränkungen der Reifenhaftung stattfindet. Bei geringen Geschwindigkeiten kann eine relativ einfache pfadverfolgende Steuerung die Lenk-, Antriebsstrang- und Bremssystemeingaben berechnen, damit das Fahrzeug einem gewünschten Pfad folgt. Ein derartiger Algorithmus verwendet den Kursfehler und den seitlichen Offset, um eine gewünschte Fahrzeugpfadkrümmung zu berechnen. Beispielsweise kann der Pfad unter Verwendung der folgenden Gleichung 1 berechnet werden: U_κ = κ_r + k_ηδ_η + k_ψδ_ψ (1) wobei U_κ = geforderte Fahrzeugpfadkrümmung, κ_r gewünschte Pfadkrümmung, k_η = seitliche Pfadoffsetzunahme, δ_η = seitlicher Pfadoffset, k_ψ Kursfehlerzunahme und δ_ψ = Kursfehler.
Unter Verwendung der obigen Gleichung wird eine geforderte Fahrzeugpfadkrümmung berechnet. Bei geringen Geschwindigkeiten erzeugt jede Lenkradposition eine einzigartige Fahrzeugpfadkrümmung. Die Lenkradposition, die der geforderten Pfadkrümmung entspricht, wird zum Fahrzeuglenksystem, wie etwa eine elektrische Servolenkung (EPAS), gesendet. Das EPAS-Lenksystem verwendet einen Elektromotor und ein Positionssteuersystem, um den gewünschten Lenkradwinkel zu erzeugen. Unter Verwendung dieser Gleichungen kann das Fahrzeug an der ausgewählten Stelle geparkt werden, ohne in einen besetzten Bereich des Besetzungsrasters einzutreten.
Der Fahrzeugpositionsfehler entlang des Pfads (δs) wird zur Antriebssteuerung verwendet, um eine geforderte Geschwindigkeit (U_v) zu berechnen. Indem eine ähnliche Methode wie oben befolgt wird, kann die Gleichung 2 zum Berechnen von U_v verwendet werden: U_ν = V_r + k_sδ_s (2) wobei V_r = gewünschte Pfadgeschwindigkeit, k_s = longitudinale Pfadfehlerzunahme und δ_s = longitudinaler Pfadfehler.
Die geforderte Änderung in der Geschwindigkeit wird verwendet, um eine geforderte Fahrzeugbeschleunigung zu berechnen. Die geforderte Fahrzeugbeschleunigung wird durch die Fahrzeugmasse skaliert, um ein Raddrehmoment zu berechnen. Das Raddrehmoment wird durch den Fahrzeugantriebsstrang und/oder das Bremssystem erzeugt. Dies gilt sowohl für herkömmliche (Benzin), hybride (Benzin-Elektro) als auch Elektrofahrzeuge.
Bei Arbeitsablauf 168 bestimmt die Steuerung, ob sich das Fahrzeug an der gewünschten Position befindet. Falls ja, endet die Schleife, falls nein, geht die Steuerung zum Arbeitsablauf 158 zurück und das Fahrzeug versucht, das Fahrzeug in der beim Arbeitsvorgang 156 ausgewählten Position zu parken.
Obwohl oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen, durch die Ansprüche erfassten Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke dienen eher der Beschreibung als der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen so beschrieben worden sein könnten, dass sie Vorteile gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer erwünschter Eigenschaften bereitstellen bzw. diesen vorzuziehen sind, verstehen Durchschnittsfachleute, dass Kompromisse hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale oder Eigenschaften eingegangen werden können, um verlangte Eigenschaften des Gesamtsystems zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Diese Eigenschaften können unter anderem Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Verfahren zum Parken eines Fahrzeugs auf einem Parkplatz, das Folgendes umfasst: Erzeugen von Lenkbefehlen für das Fahrzeug, während es sich auf dem Parkplatz befindet, basierend auf einem Besetzungsraster, das besetzte und unbesetzte Bereiche um das Fahrzeug herum angibt und das von Kartendaten, die Parkstellen relativ zu einem auf dem Parkplatz enthaltenen topologischen Merkmal definieren, abgeleitet wird, und plenoptischen Kameradaten, die mehrere Tiefenkarten und entsprechende Bilder, die das topologische Merkmal beinhalten, das während einer Bewegung des Fahrzeugs aufgenommen wurde, definieren, so dass das Fahrzeug einem Rückwärtspfad senkrecht zur Fahrbahn in eine der Stellen folgt, ohne in einen besetzten Bereich einzutreten.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Erzeugen von Antriebsbefehlen für das Fahrzeug auf dem Parkplatz basierend auf dem Besetzungsraster umfasst, so dass das Fahrzeug dem Rückwärtspfad senkrecht zur Fahrbahn folgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das ferner Erzeugen von Bremsbefehlen für das Fahrzeug auf dem Parkplatz basierend auf der Besetzungskarte umfasst, so dass das Fahrzeug dem Rückwärtspfad senkrecht zur Fahrbahn folgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Fahrzeug ferner eine plenoptische Kamera umfasst, die am Fahrzeug befestigt und dazu konfiguriert ist, die plenoptischen Kameradaten zu erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner Empfangen der Kartendaten von einem Parkmanagersystem, das dem Parkplatz zugeordnet ist, umfasst.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Lenkbefehle für ein Fahrzeug auf einem Parkplatz basierend auf einem Besetzungsraster, das besetzte und unbesetzte Bereiche um das Fahrzeug herum angibt und das von Kartendaten, die Parkstellen relativ zu einem topologischen Merkmal des Parkplatzes definieren, abgeleitet wird, und plenoptischen Kameradaten, die Tiefenkarten und entsprechende Bilder, die das topologische Merkmal beinhalten, definieren, zu erzeugen, so dass das Fahrzeug einem Rückwärtspfad senkrecht zur Fahrbahn in eine der Stellen folgt.
Fahrzeug nach Anspruch 6, das ferner eine plenoptische Kamera umfasst, die am Fahrzeug befestigt und dazu konfiguriert ist, die plenoptischen Kameradaten an die Steuerung auszugeben.
Fahrzeug nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, das ferner ein Navigationssystem in Kommunikation mit der Steuerung umfasst und dazu konfiguriert ist, die Kartendaten von einem Parkmanagersystem, das dem Parkplatz zugeordnet ist, zu empfangen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, das ferner ein Navigationssystem in Kommunikation mit der Steuerung umfasst und dazu konfiguriert ist, die Kartendaten von einem globalen Positionierungssystem zu empfangen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 9, das ferner ein Lenksystem umfasst, das einen Lenksensor beinhaltet, der dazu konfiguriert ist, ein Lenkwinkelsignal auszugeben, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, die Lenkbefehle basierend auf dem Lenkwinkelsignal zu erzeugen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 10, das ferner ein Triebwerk und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der zum Ausgeben eines Geschwindigkeitssignals konfiguriert ist, umfasst, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, Antriebsbefehle für das Triebwerk basierend auf dem Besetzungsraster und dem Geschwindigkeitssignal zu erzeugen, so dass das Fahrzeug dem Rückwärtspfad senkrecht zur Fahrbahn folgt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 11, das ferner ein Bremssystem umfasst, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, Befehle für das Bremssystem basierend auf dem Besetzungsraster zu erzeugen, so dass das Fahrzeug dem Rückwärtspfad senkrecht zur Fahrbahn folgt.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die plenoptische Kamera ferner ein Array von Bildgebern, die zum Aufnehmen von Bildern von Objekten in einem Sichtfeld der Kamera konfiguriert sind, und einen Prozessor, der zum Erzeugen von Tiefenkarten basierend auf den Bildern und zum Ausgeben der Tiefenkarten an die Steuerung konfiguriert ist, beinhaltet.
Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei das Triebwerk ein Motor oder eine Elektromaschine ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Erzeugen von Lenkbefehlen für ein Fahrzeug auf einem Parkplatz basierend auf einem Besetzungsraster, das besetzte und unbesetzte Bereiche um das Fahrzeug herum angibt und das von Kartendaten, die Parkstellen relativ zu einem auf dem Parkplatz enthaltenen topologischen Merkmal definieren, abgeleitet wird, und plenoptischen Kameradaten, die Tiefenkarten und entsprechende Bilder, die das topologische Merkmal beinhalten, definieren, so dass das Fahrzeug einem Rückwärtspfad senkrecht zur Fahrbahn in eine der Stellen folgt, ohne in einen besetzten Bereich einzutreten.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner Erzeugen von Antriebsbefehlen für das Fahrzeug basierend auf dem Besetzungsraster umfasst, so dass das Fahrzeug dem Rückwärtspfad senkrecht zur Fahrbahn folgt.
Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, das ferner Erzeugen von Bremsbefehlen für das Fahrzeug basierend auf dem Besetzungsraster umfasst, so dass das Fahrzeug dem Rückwärtspfad senkrecht zur Fahrbahn folgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Fahrzeug ferner eine plenoptische Kamera umfasst, die am Fahrzeug befestigt und dazu konfiguriert ist, die plenoptischen Kameradaten zu erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, das ferner Empfangen der Kartendaten von einem Parkmanagersystem, das dem Parkplatz zugeordnet ist, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das topologische Merkmal aus mehreren topologischen Merkmalen besteht.