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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aktualisieren einer Landmarkenkarte durch Befahren eines Bereichs mit einem Fahrzeug, Aufnehmen des Bereichs von dem Fahrzeug aus unter Gewinnung von Bereichsdaten, Ermitteln einer Landmarke aus den Bereichsdaten und Lokalisieren des Fahrzeugs anhand der Landmarke und der Landmarkenkarte. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Veränderung einer Landmarke für ein Lokalisieren eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung zum Aufnehmen eines Bereichs von dem Fahrzeug aus unter Gewinnung von Bereichsdaten und eine Lokalisierungseinrichtung zum Gewinnen von Fahrzeugpositionsdaten des Fahrzeugs in dem Bereich aufweist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Fahrerassistenzsystem sowie ein korrespondierendes Fahrzeug.
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Landmarken sind Orientierungspunkte, mit denen eine Lokalisierung durchgeführt werden kann, sofern deren exakte Position bekannt ist. Als Landmarken können markante Gebäude, aber auch Barrieren, Zäune, Straßenmarkierungen, Verkehrsampeln, Verkehrszeichen, Fahrspuren und viele vertikale Objekte dienen. In einer Landmarkenkarte können solche Landmarken geografisch zusammengefasst sein, damit sie für eine Lokalisierung verwendet werden können.
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Generell ist es möglich, die eigene Position anhand einer Landmarke zu bestimmen, die man sieht beziehungsweise die irgendeine Art Objekterkennungssystem einschließlich Sensoren und Signalverarbeitung aufnimmt. Wenn beispielsweise das Objekterkennungssystem eine Kirche detektiert und eine Karte zur Verfügung steht, welche die Position der Kirche beschreibt, ist es möglich zu bestimmen, wo man ist. Diese Art der eigenen Positionsbestimmung kann als landmarkenbasierte Eigenlokalisation bezeichnet werden. Wie erwähnt, kann die Karte mit der Kirche und anderen Landmarken als Landmarkenkarte bezeichnet werden. Diese Landmarkenkarte kann im Fahrzeug oder „remote“ auf einem externen Server gespeichert werden.
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Eine landmarkenbasierte Eigenlokalisation liefert eine präzise Position und Richtung des eigenen Fahrzeugs, indem die Landmarken aus aktueller Wahrnehmung beziehungsweise aus Echtzeitaufnahmen mit denjenigen aus präzisen Landmarkenkarten abgeglichen werden. Dies kann für hochautomatisierte Fahrzeuge verwendet werden.
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1 beschreibt eine bekannte Struktur zur Eigenlokalisierung, die auf einem Landmarkenvergleich basiert. Eine Sensoreinrichtung 1 besitzt einen oder mehrere Sensoren S1 bis S5 und so weiter. Unter diesen Sensoren kann sich eine Frontkamera, eine Rundumsichtkamera, ein Laserscanner, ein Radar, ein Ultraschallsensor und dergleichen befinden. Sie überwachen einen Bereich um das Fahrzeug und liefern entsprechende Bereichsdaten 2. Eine Analyseeinrichtung 3 analysiert die Bereichsdaten 2 und gewinnt daraus Landmarken L1 bis L7 und so weiter. Eine solche Landmarke kann beispielsweise eine Fahrspur, ein Verkehrszeichen, eine Verkehrsampel, eine Straßenmarkierung, eine Barriere und so weiter sein. Entsprechende Landmarkendaten 4 werden an eine Vergleichseinrichtung 5 geliefert, die die tatsächlich aufgenommenen Landmarken L1 bis L7 mit kartographierten Landmarken L1' bis L7' und so weiter vergleicht. Diese kartographierten Landmarken L1' bis L7' und so weiter stammen von einer Datenbank 6, die sich innerhalb oder außerhalb des eigenen Fahrzeugs befindet. Speziell kann also lokal in dem Fahrzeug eine Landmarkenkarte gespeichert sein und/oder es befindet sich eine Landmarkenkarte auf einem externen Server, der über eine drahtlose Kommunikation erreichbar ist. Die Datenbank 6 liefert ein entsprechendes Signal 7 der kartographierten Landmarken L1' bis L7' und so weiter an die Vergleichseinrichtung 5.
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Aufgrund des Vergleichs der tatsächlich aufgenommenen Landmarken L1 ... und der kartographierten Landmarken L1' ... liefert die Vergleichseinrichtung 5 ein entsprechendes Vergleichssignal 8 an eine Lokalisierungseinrichtung 9. Diese ermittelt auf der Basis des Vergleichssignals 8 die Position und/oder Ausrichtung des eigenen Fahrzeugs 10 und liefert ein entsprechendes Positionssignal 11. Auf diese Weise kann die Position und/oder Richtung des eigenen Fahrzeugs 10 aktualisiert werden.
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Die präzise Landmarkenkarte in der Datenbank 6 kann von einem Provider zur Verfügung gestellt werden. Der Kartenprovider erzeugt die präzise Karte mit seinem eigenen speziellen Kartierungssystem. Dabei können die Landmarken zentimetergenau angegeben sein. Wenn sich jedoch eine Landmarke ändert, kann dies die Genauigkeit der Eigenlokalisierung herabsetzen, da es zu einer Diskrepanz zwischen der Wahrnehmung der Sensoreinrichtung und der präzisen Landmarkenkarte der Datenbank 6 kommt. Eine solche Diskrepanz kann entstehen, wenn beispielsweise neue Verkehrsampeln installiert werden, Fahrspuren entfernt werden oder die Positionen von Verkehrszeichen geändert werden.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2013 211 696 A1 ist ein Verfahren zum Vervollständigen oder Aktualisieren einer digitalen Straßenkarte einer geografischen Region bekannt. Ein digitales Bild eines Streckenabschnitts wird mittels einer Kamera eines Fahrzeugs erfasst. Weiterhin wird die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs in Breitenrichtung des Streckenabschnitts oder eine Eigenschaft des Streckenabschnitts anhand des Bilds mittels einer Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt. Die geografische Position wird an eine Servereinrichtung übermittelt, die die digitale Straßenkarte aktualisiert.
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Darüber hinaus offenbart die Druckschrift
WO 2015/155133 A1 ein System zur autonomen Fahrzeugführung, welches so ausgebildet ist, dass eine zumindest eingeschränkte oder zeitlich begrenzte Fahrzeugführung auch dann noch möglich ist, wenn ein Teil der Komponenten des Systems ausfällt. Mit einer Kamera werden Landmarken wie Leitplanken, Leitpfosten oder Verkehrszeichen erkannt, was eine besonders genaue Positionsbestimmung ermöglicht. Dies gilt insbesondere dann, wenn dem System die genauen Standorte der Landmarken bekannt sind. Hierfür kann eine geeignete Karte oder Datenbank vorhanden sein.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, das Aktualisieren von Landmarkenkarten zu verbessern. Dazu sollen ein entsprechendes Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitgestellt werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird demnach ein Verfahren zum Aktualisieren einer Landmarkenkarte bereitgestellt. Eine Landmarkenkarte entspricht vorzugsweise einer digitalen Landkarte, in der die Positionen von Landmarken eingetragen sind. Um nun eine solche Landmarkenkarte zu aktualisieren, wird ein tatsächlicher Bereich, zum Beispiel eine Straße, ein Platz oder dergleichen, mit dem Fahrzeug befahren. Von dem Fahrzeug aus wird der Bereich unter Gewinnung von Bereichsdaten aufgenommen. Hierzu werden vorzugsweise fahrzeuginterne Sensoren eingesetzt, wie beispielsweise eine Kamera des Fahrzeugs. In dem Bereich werden Fahrzeugpositionsdaten des Fahrzeugs gewonnen. Die Position des Fahrzeugs kann beispielsweise durch GPS-Daten ermittelt werden. Die so gewonnen Fahrzeugpositionsdaten dienen dazu, den aufgenommenen Bereich einer tatsächlichen geografischen Position zuzuordnen.
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In vorteilhafter Weise erfolgt nun ein Ermitteln einer gegenüber der Landmarkenkarte veränderten Anwesenheit oder Abwesenheit einer Landmarke in den Bereichsdaten auf der Basis der Fahrzeugpositionsdaten. Es werden also die Bereichsdaten hinsichtlich Landmarken analysiert. Wird die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Landmarke in den Bereichsdaten mit Bezug auf die Fahrzeugpositionsdaten festgestellt, so kann die Landmarkenkarte in Bezug auf diese Landmarke aktualisiert werden. Hat sich die Anwesenheit oder Abwesenheit de Landmarke gegenüber der vorliegenden Landmarkenkarte nicht verändert, so ist eine Aktualisierung der Landmarkenkarte nicht notwendig. In vorteilhafter Weise wird also darauf abgestellt, ob sich die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Landmarke verändert hat. Nur eine solche Veränderung erfordert die Aktualisierung der Landmarkenkarte. Auf diese Weise kann der Prozess der Aktualisierung der Landmarkenkarte vereinfacht und das entsprechende Datenaufkommen reduziert werden.
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Vorzugsweise wird bei dem Ermitteln der gegenüber der Landmarkenkarte veränderten Anwesenheit oder Abwesenheit eine entsprechende Klassifikation durchgeführt. Es wird also eine Landmarke als anwesend klassifiziert, wenn sie in den Bereichsdaten, die vom Fahrzeug aufgenommen wurden, tatsächlich vorhanden ist. Wird eine Landmarke in den Bereichsdaten nicht gefunden, ist aber in der Landmarkenkarte eingetragen, so wird diese in der Realität nicht gefundene Landmarke als abwesend klassifiziert. Eine derartige Klassifikation erleichtert die weitere Datenverarbeitung.
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In einer Weiterbildung erfolgt das Aufnehmen des Bereichs durch einen oder mehrere Sensoren des Fahrzeugs, insbesondere eine Kamera, einen Radar und/oder einen Lidar. Natürlich können für das Aufnehmen des Bereichs auch andere Sensoren, wie Ultraschallsensoren, Laserscanner und dergleichen, eingesetzt werden. Wesentlich ist lediglich, dass der eine oder die mehreren Sensoren in der Lage sind, geeignete (Bild-)Daten über Landmarken zu sammeln. Damit können aktuelle Daten über den vom Fahrzeug befahrenen Bereich gesammelt werden.
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Die Fahrzeugpositionsdaten können, wie oben bereits erwähnt wurde, durch ein GPS-System ermittelt werden. Alternativ kann zum Gewinnen der Fahrzeugpositionsdaten des Fahrzeugs die Landmarke oder eine weitere Landmarke aus den Bereichsdaten ermittelt und mit der Landmarkenkarte verglichen werden. Es wird somit das Fahrzeug anhand einer oder mehrerer Landmarken lokalisiert. Gegebenenfalls kann auch eine Groblokalisierung mittels eins GPS-Systems und eine Feinlokalisierung mithilfe der einen oder der mehreren Landmarken erfolgen. Dies bedeutet, dass jegliche Kombination von Lokalisierungsmethoden möglich ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung repräsentiert die und/oder die weitere Landmarke mindestens eine aus der Gruppe von Fahrspur, Verkehrsampel, Verkehrszeichen, Fahrbahnmarkierung und Bordstein. Bei einer Landmarke kann es sich aber auch, wie eingangs erwähnt, um ein beliebiges vertikales Objekt, wie etwa ein Gebäude, einen Baum, einen Zaun, eine Brücke oder dergleichen handeln. Die unmittelbar auf oder an der Straße liegenden Landmarken eignen sich in besonderer Weise zur Lokalisierung von Fahrzeugen im Straßenverkehr. Besonders wertvoll sind dabei Landmarken, die sich nur in geringer Entfernung vom Fahrzeug befinden, sodass sie von dem Fahrzeug gut aufgenommen und zu einer hochgenauen Lokalisierung verwendet werden können.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung beinhalten die Positionsdaten eine Position und eine Ausrichtung des Fahrzeugs. Um die Landmarken vom Fahrzeug aus lokalisieren zu können, ist unter Umständen die genaue Ausrichtung des Fahrzeugs notwendig. Wenn die Ausrichtung des Fahrzeugs nicht bekannt ist, müssen zumindest eine weitere Landmarke und die Fahrzeugposition vorliegen, um eine genaue Lokalisierung der Landmarken vornehmen zu können.
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Die Aktualisierung der Landmarkenkarte kann prinzipiell im Fahrzeug vorgenommen werden. Alternativ kann die ermittelte, gegenüber der Landmarkenkarte veränderte Anwesenheit oder Abwesenheit der Landmarke an einen Karten-Provider übermittelt werden. Somit kann der Karten-Provider mit Informationen versorgt werden, ob eine individuelle Landmarke noch existiert oder nicht. Auch kann er Informationen darüber erhalten, ob zusätzliche Landmarken hinzugekommen sind. Die Aktualisierung muss aber nicht einzeln für jede Landmarke vorgenommen werden. Vielmehr kann auch eine aktualisierte Landmarkenkarte bezüglich des aufgenommenen Bereichs, in dem sich das Fahrzeug befindet, an den Karten-Provider geschickt werden. Damit kann unter Umständen eine Vielzahl an Landmarken beim Provider mit einer einzigen Datenübermittlung aktualisiert werden.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Befahren des Bereichs mit dem Fahrzeug autonom. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug zumindest momentan nicht von einem Fahrer, sondern automatisch gesteuert wird. Da beim autonomen Fahren ohnehin der Umgebungsbereich des Fahrzeugs aufgenommen beziehungsweise registriert wird, können die dabei erfassten Landmarken auch dazu genutzt werden, eine Landmarkenkarte im Fahrzeug oder bei einem Provider zu aktualisieren.
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Die registrierten beziehungsweise nicht registrierten Landmarken können entsprechend klassifiziert werden. Bei der Klassifikation können ferner neben den Klassen der veränderten Anwesenheit und der veränderten Abwesenheit gegenüber einer vorliegenden Landmarkenkarte auch die Klasse einer unveränderten Anwesenheit und die Klasse einer Fehl-Ermittlung verwendet werden. Auf diese Weise kann jegliches Analyseergebnis einer von vier Klassen zugeordnet werden. Eine erste Klasse betrifft eine Landmarke, die in der Landmarkenkarte verzeichnet ist und die auch tatsächlich detektiert wird. Eine zweite Klasse bezieht sich auf Landmarken, die nicht in der Landmarkenkarte verzeichnet sind und die neu aufgenommen werden. Eine dritte Klasse betrifft Landmarken, die zwar in der Landmarkenkarte eingetragen sind, die aber in der Realität nicht mehr existieren und somit auch nicht von der Sensorik des Fahrzeugs aufgenommen wurden. Schließlich bezieht sich eine vierte Klasse auf Landmarken, die in der Landmarkenkarte nicht enthalten sind und von der Sensorik des Fahrzeugs nur vorübergehend detektiert werden (Fehldetektion). Eine derartige Klassifikation kann zur Aktualisierung von Landmarkenkarten zuverlässig eingesetzt werden.
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Das Aktualisieren der Landmarkenkarte kann in dem Fahrzeug erfolgen, wobei dazu zusätzlich eine externe Landmarkenkarte verwendet wird, welche von dem Fahrzeug über eine drahtlose Kommunikation geladen wird. Es wird also eine Landmarkenkarte in das Fahrzeug geladen und dort anhand der um das Fahrzeug aufgenommenen Landmarken aktualisiert. Gegebenenfalls kann die so aktualisierte Landmarkenkarte wieder über eine drahtlose Kommunikationsverbindung an einen Provider oder einen anderen Empfänger übermittelt werden.
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Besonders bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Aktualisierung einer Landmarkenkarte für ein Fahrerassistenzsystem verwendet werden. Viele Fahrerassistenzsysteme sind auf eine genaue Positionsbestimmung des Fahrzeugs angewiesen. Daher sind entsprechend aktuelle Landmarkenkarten, die eine sehr exakte Positionsbestimmung und/oder Ausrichtungsbestimmung des Fahrzeugs erlauben, für Fahrerassistenzsysteme besonders wertvoll. Somit ist es auch von Vorteil, wenn die Fahrerassistenzsysteme selbst ihre Landmarkenkarten auf die genannte Weise aktualisieren können.
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Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Veränderung einer Landmarke für ein Lokalisieren eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung aufweist:
- - eine Sensoreinrichtung zum Aufnehmen eines Bereichs von dem Fahrzeug aus unter Gewinnung von Bereichsdaten und
- - einer Lokalisierungseinrichtung zum Gewinnen von Fahrzeugpositionsdaten des Fahrzeugs in dem Bereich,
- - wobei die Analyseeinrichtung der Vorrichtung zum Ermitteln einer gegenüber der Landmarkenkarte veränderten Anwesenheit oder Abwesenheit einer Landmarke in den Bereichsdaten mit Bezug auf die Fahrzeugpositionsdaten ausgebildet ist und
- - eine Datenverarbeitungseinrichtung der Vorrichtung zum Aktualisieren der Landmarkenkarte in Bezug auf die Landmarke oder zum Bereitstellen entsprechender Aktualisierungsdaten ausgebildet ist.
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Die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgestellten Variationsmöglichkeiten und Vorteile gelten analog auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln einer Veränderung einer Landmarke, welche für ein Lokalisieren eines Fahrzeugs verwendet werden kann. Die geschilderten Verfahrensmerkmale sind in diesem Fall als funktionelle Merkmale der Vorrichtung zu sehen.
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Wie bereits dargestellt wurde, kann ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung ausgestattet sein. Alternativ kann ein Fahrzeug auch mit dem erwähnten Fahrerassistenzsystem versehen sein.
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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 abweichen.
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In den beigefügten Figuren zeigen:
- 1 eine präzise Eigenlokalisierung auf der Basis mehrerer Landmarkenübereinstimmungen zwischen einer genauen Landmarkenkarte und vom Fahrzeug aufgenommener Landmarken;
- 2 eine beispielhafte Klassifikation von Landmarken im Bereich eines Fahrzeugs; und
- 3 ein Beispiel einer präzisen Lokalisierung auf der Basis einer selektiven Messaktualisierung mithilfe einer vervollständigten Landmarkenkarte.
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Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
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Fahrzeuge beziehungsweise Fahrerassistenzsysteme arbeiten zur eigenen Lokalisierung oftmals mit Landmarkenkarten. Diese gilt es, stets aktuell zu halten. Hierzu kann beispielsweise ein Online-Lokalisierungs- und -Kartenmanagementsystem für hochautomatisierte Fahrzeuge auf der Basis eines Landmarkenabgleichsklassifizierers bereitgestellt werden.
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Der Landmarkenabgleichsklassifizierer kann beispielsweise Landmarkenabgleichsvorgänge in vier Typen klassifizieren. Diese Typen werden im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 näher vorgestellt. Basierend auf dem klassifizierten Typ kann ein Online-Lokalisierungsalgorithmus die Eigenposition (gegebenenfalls inklusive Ausrichtung) schätzen. Das Kartenmanagementsystem kann damit eine temporäre Landmarkenkarte erzeugen und Änderungen in der Landmarkenkarte an einen Karten-Provider berichten.
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In einem konkreten Beispiel befährt das Fahrzeug 10 einen Bereich 12. Das Fahrzeug 10 besitzt beispielsweise eine Kamera zum Aufnehmen von Bildern beziehungsweise Videodaten des Bereichs 12. Diese Bilder beziehungsweise Videodaten stellen Bereichsdaten von dem Bereich 12 dar.
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Das Fahrzeug 10 lokalisiert sich selbst und gewinnt dabei Fahrzeugpositionsdaten. Dieses Lokalisieren erfolgt beispielsweise mittels eines in das Fahrzeug 10 integrierten GPS-Systems und/oder anhand von Landmarken in dem Bereich 12, der vom Fahrzeug 10 aus aufgenommen wird.
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Das Fahrzeug 10 verfügt über eine Landmarkenkarte, in der Landmarken 13 bis 19 eingetragen sind. Es handelt sich beispielsweise um eine digitale Landmarkenkarte, die in einem Speicher des Fahrzeugs 10 abgespeichert und/oder online von einem Server erhalten wird. Die Landmarkenkarte zeigt in der Regel nicht nur die Positionen der Landmarken, sondern auch deren Typ und gegebenenfalls deren Ausdehnungen.
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Das Fahrzeug 10 nimmt mit seiner Sensorik (insbesondere einer oder mehreren Kameras) den Bereich 12 auf und ein geeigneter Analysealgorithmus beziehungsweise eine entsprechende Analyseeinrichtung extrahiert aus den vom Fahrzeug 10 gewonnenen Bereichsdaten die aktuell tatsächlich vorhandenen Landmarken 20 bis 27. Der Analysealgorithmus gewinnt zu diesen erfassten Landmarken 20 bis 27 gegebenenfalls deren Position und optional ebenfalls weitere Daten wie Typ, Ausdehnung et cetera.
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Um nun eine Aktualisierung der Landmarkenkarte vornehmen zu können, werden die Landmarken 14 bis 19, die sich in dem interessierenden, auf der Basis der Fahrzeugpositionsdaten ermittelten, Kartenbereich befinden, mit den tatsächlich ermittelten Landmarken 20 bis 27 verglichen. Dabei wird vorzugsweise nur derjenige Kartenausschnitt aus der Landmarkenkarte verglichen, der dem von der Sensorik des Fahrzeugs 10 erfassten Bereich 12 entspricht. Im Rahmen dieses Vergleichs kann ein Abgleich der kartierten Landmarken 14 bis 19 und der tatsächlich erfassten Landmarken 20 bis 27 erfolgen. Für diesen Abgleich wird günstigerweise eine Klassifikation der einzelnen Landmarkenvergleichsvorgänge durchgeführt. Eine Analyseeinrichtung beziehungsweise Abgleichsvorrichtung kann diesen Abgleich der Landmarken in dem Fahrzeug 10 durchführen.
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Für diese Klassifikation der Landmarkenvergleichsvorgänge können vier Klassen vorgesehen sein:
- a) Klasse „normal“: In diese Klasse wird ein Landmarkenvergleichsvorgang beziehungsweise eine Landmarke klassiert, wenn die jeweilige Landmarke in der präzisen Landmarkenkarte existiert und von der Sensorik des Fahrzeugs 10 auch detektiert wird.
- b) Klasse „neu“: In diese Klasse wird ein Landmarkenvergleichsvorgang beziehungsweise eine Landmarke klassiert, wenn sie in der präzisen Landmarkenkarte nicht vorhanden ist, aber von der Sensorik des Fahrzeugs 10 durchgängig detektiert wird.
- c) Klasse „gelöscht“: In diese Klasse wird ein Landmarkenvergleichsvorgang beziehungsweise eine Landmarke klassiert, wenn die entsprechende Landmarke in der präzisen Landmarkenkarte vorhanden ist, aber durch die Sensorik des Fahrzeugs 10 nicht detektiert wird.
- d) Klasse „Ausreißer“: In diese Klasse wird ein Landmarkenvergleichsvorgang beziehungsweise eine Landmarke klassiert, wenn ihre entsprechende Landmarke auf der präzisen Landmarkenkarte nicht vorhanden ist, aber durch die Sensorik des Fahrzeugs 10 vorübergehend detektiert wird.
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In dem Beispiel von Fig. 2 können die Landmarken 21 bis 25 der Klasse „normal“ zugeordnet werden, da die korrespondierenden Landmarken 14 bis 18 in der Landmarkenkarte ebenfalls existieren. Die Landmarke 26 käme in die Klasse „neu“, da ihr Pendant in der Landmarkenkarte fehlt. Demgegenüber käme die Landmarke 19 der Landmarkenkarte in die Klasse „gelöscht“, da dort von der Sensorik des Fahrzeugs 10 keine Landmarke mehr wahrgenommen wurde. Die beiden detektierten Landmarken 20 und 27 hingegen kämen in die Klasse „Ausreißer“, da sie nur temporär detektiert wurden und keine entsprechenden Pendants in der Landmarkenkarte existieren. Mithilfe dieser Klassifikation ist es möglich, eine einfache Aktualisierung der Landmarkenkarte vorzunehmen. Insbesondere müssen nur die beiden Landmarken 19 und 26 entsprechend geändert werden. Die übrigen, bereits existierenden Landmarken werden hierdurch indirekt bestätigt. Eine Aktualisierung der Landmarke 13 erfolgt nicht, da sie außerhalb des Wahrnehmungsbereichs 12 der Sensorik des Fahrzeugs 10 liegt.
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Nachfolgend werden eine Online-Lokalisierung und ein Kartenmanagement auf der Basis der Klassifikation der Landmarkenvergleichsvorgänge näher dargestellt. Hierzu präsentiert 3 eine Gesamtarchitektur der Online-Lokalisierung und des Kartenmanagementsystems auf der Basis eines entsprechenden Klassifizierers. Nach dem Zuordnen der kartierten und detektierten Landmarken zueinander klassiert der Klassifizierer die Landmarkenvergleichsvorgänge in die vier Typen: „normal“, „neu“, „gelöscht“ und „Ausreißer“.
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Entsprechend der in 3 dargestellten Architektur werden wie in der Architektur von 1 eine Sensoreinrichtung 1 und eine Analyseeinrichtung 3 bereitgestellt. Es wird auf die Beschreibung von 1 verwiesen. Dies gilt auch für diejenigen Elemente, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in 1. Speziell verfügt die Sensoreinrichtung 1 also über eine Mehrzahl von Sensoren S1 bis S5 und so weiter. Die damit erzeugten Bereichsdaten 2 werden der Analyseeinrichtung 3 zugespielt, die daraus eine oder mehrere Landmarken L1 bis L7 und so weiter extrahiert.
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Die Vergleichseinrichtung 5 vergleicht die detektierten Landmarken L1 bis L7 und so weiter mit kartierten Landmarken L1' bis L7' und so weiter. Das jeweils resultierende Vergleichsergebnis wird einer Klassierung K unterzogen. Für die Klassierung stehen die oben genannten Klassen „normal“ no, „neu“ ne, „gelöscht“ ge und „Ausreißer“ ou zur Verfügung.
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Eine Datenverarbeitungs- beziehungsweise Lokalisierungseinrichtung 9 nimmt die Landmarken der Klasse „normal“ no auf und führt damit einen üblichen Aktualisierungsprozess für die Eigenlokalisierung des Fahrzeugs 10 aus und liefert dem Fahrzeug 10 ein entsprechendes Positionssignal 11.
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Für Landmarken der Klasse „neu“ ne kann ein partieller Online-SLAM-Algorithmus 28 (Simultaneously localization and mapping) durchgeführt werden, bei dem eine gleichzeitige Lokalisierung und Kartierung erfolgen kann. Dieser Algorithmus wird angewandt, um die Schätzungsqualität für die Fahrzeugpositionsdaten zu verbessern und gleichzeitig eine neue Landmarkenkarte beziehungsweise neu kartierte Landmarken 29 zu erstellen. Nach der Erzeugung der neuen kartierten Landmarken 29 wird die entsprechende Karteninformation von einem Kartenprovider 30 beziehungsweise eine Cloud für automatisiertes Fahren übermittelt, um über die neu erzeugten Landmarken zu informieren. Für das partielle Online-SLAM-Verfahren 28 können sogenannte Rao-Blackwellzied-Partikelfilter (RBPFs), wie etwa ein FastSLAM-Algorithmus und ein UFastSLAM-Algorithmus, eingesetzt werden, weil die Lokalisierung und der Kartierungsprozess zumindest theoretisch unabhängig voneinander sind. Der Unterschied zwischen einem normalen Online-SLAM und einem partiellen Online-SLAM besteht darin, dass letzterer die präzise Landmarkenkarte eines Karten-Providers und die lokale Landmarkenkarte gleichzeitig für den Abgleich der Landmarken nutzt.
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Die Information der Landmarken aus der Klasse „gelöscht“ wird nicht verwendet, um die Lokalisierung des Fahrzeugs zu aktualisieren. Diese Information wird lediglich dem Karten-Provider zur Verfügung gestellt, um über die Abwesenheit der betreffenden Landmarke zu informieren. Landmarken der Klasse „Ausreißer“ bleiben gänzlich ungenutzt, d.h. ihre Information wird ignoriert.
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Der Landmarkenvergleichsklassifizierer zum Klassieren der Landmarkenvergleiche beziehungsweise Landmarken kann auf der Basis von zwei Methoden arbeiten: Klassifizierer auf der Basis von überwachtem Lernen und Klassifizierer auf der Basis statistischer Distanz. Bei dem überwachten Lernen handelt es sich um ein maschinelles Lernen, wobei das Training auf Wahrscheinlichkeiten von Landmarkenübereinstimmungen basiert. Es können Support-Vektor-Maschinen, neuronale Netze, Entscheidungsbäume und dergleichen verwendet werden. Bei der Klassifikation auf der Basis statistischer Distanz wird ein statistischer Test für jede Messung durchgeführt und es kann beispielsweise die Mahalanobis-Distanz ermittelt werden.
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Mit der vorgestellten Vorrichtung beziehungsweise dem vorgestellten Verfahren kann somit eine Landmarkenkarte komfortabel und mit geringem Prozessaufwand aktualisiert werden, wenn ein Fahrzeug eine neue oder eine gelöschte Landmarke detektiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013211696 A1 [0008]
- WO 2015/155133 A1 [0009]
