DE102017109944A1

DE102017109944A1 - Automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule

Info

Publication number: DE102017109944A1
Application number: DE102017109944.1A
Authority: DE
Inventors: Conor McHale; Senthil Kumar Yogamani
Original assignee: Connaught Electronics Ltd
Current assignee: Connaught Electronics Ltd
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2018-11-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule (14) für ein Fahrzeug (10), mit den Schritten: Aktivieren einer Ausrichtung mit einer Tanksäule (14) in einer Tankstelle (12), Erkennen mindestens einer Tanksäule (14) in der Umgebung des Fahrzeugs (10), Berechnen einer Trajektorie (16) zum Bewegen des Fahrzeugs (10) von einer Ist-Position zu einer mit der Tanksäule (14) ausgerichteten Betankungsposition (19) und Bewegen des Fahrzeugs (10) entlang der Trajektorie (16) in die Betankungsposition (19). Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Assistenzsystem (20) für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule für ein Fahrzeug (10), wobei das Assistenzsystem (20) für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule dazu geeignet ist, das vorstehende Verfahren auszuführen. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug (10) für eine automatische Ausrichtung des Fahrzeugs (10) mit einer Tanksäule (14), das das vorstehende Assistenzsystem (20) für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule für ein Fahrzeug.
Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein Assistenzsystem für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule für ein Fahrzeug, wobei das Assistenzsystem für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule dazu geeignet ist, das vorstehend erwähnte Verfahren auszuführen.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug zur automatischen Ausrichtung des Fahrzeugs mit einer Tanksäule, das das vorstehend erwähnte Assistenzsystem für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule aufweist.
Heutzutage werden Fahrzeuge von den Herstellern mit immer mehr Fahrassistenzsystemen ausgerüstet, die einen Fahrer des Fahrzeugs bei unterschiedlichen Fahr- und Verkehrssituationen unterstützen. Solche Fahrassistenzsysteme weisen, um nur einige zu nennen, Assistenzsysteme zum automatischen Einparken, für eine Spurabweichungswarnung, eine Kollisionswarnung und eine Geschwindigkeitsregelung auf.
Eine häufige Aufgabe beim Fahren mit einem Fahrzeug ist das Auftanken. In Abhängigkeit vom Fahrzeugtyp, von der zurückgelegten Strecke, Fahrbedingungen, Umgebungsbedingungen oder anderen ist das Auftanken eine Aufgabe, die für die meisten Fahrzeuge mindestens alle zwei Wochen, manchmal sogar zwei oder mehrmals pro Woche erforderlich ist. Auftanken bezeichnet in der direkten Bedeutung des Ausdrucks das Auffüllen eines Kraftstofftanks des Fahrzeugs mit Kraftstoff. Diese Aufgabe erfordert das Fahren des Fahrzeugs in eine Tankstelle, die typischerweise mehrere Tanksäulen aufweist, wobei jede der Tanksäulen typischerweise mehrere Kraftstoffarten über verschiedene Kraftstoffschläuche ausgibt. Beispielsweise kann eine einzige Tanksäule verschiedene Arten von Benzin und Diesel bereitstellen. Daher muss das Fahrzeug vor dem Auftanken mit einer geeigneten Tanksäule ausgerichtet werden.
Beim Auftanken sind im Laufe der Zeit für viele Fahrzeugfahrer häufig verschiedenartige Probleme aufgetreten. Zunächst kann eine ungeeignete Tanksäule ausgewählt werden, so dass das Fahrzeug bei einer ausgewählten Tanksäule nicht aufgetankt werden kann. Daher muss das Fahrzeug versetzt werden. Zweitens wird es von vielen Fahrern als unangenehm betrachtet, wenn sich die Tanksäule an der falschen Seite des Fahrzeugs befindet, d.h. wenn ein Tankdeckel des Fahrzeugs und die Tanksäule sich auf entgegengesetzten Seiten des Fahrzeugs befinden, weil es schwer ist, den Kraftstoffschlauch quer über das Fahrzeug zu führen. Außerdem wird, selbst wenn die korrekte Tanksäule ausgewählt worden ist, das Fahrzeug manchmal an einer ungeeigneten Position bezüglich der Tanksäule gestoppt, z.B. wenn das Fahrzeug zu nahe an der Tanksäule oder an einer Plattform gestoppt wird, wo sich die Tanksäule befindet. Das gleiche trifft auf eine Platzierung des Fahrzeugs zu weit weg von der Tanksäule zu. Daher kann das Auftanken aufgrund von Handhabungsproblemen des Kraftstoffschlauchs schwierig sein.
Ähnliche oder sogar die gleichen Probleme treten auf, wenn das Fahrzeug einen von Benzin oder Diesel verschiedenen „Kraftstoff“ verwendet. Es sind auch Fahrzeuge bekannt, die komprimiertes Erdgas (CNG), Flüssigerdgas (LNG), flüssiges Propangas (LPG), auch Autogas genannt, oder Wasserstoff (H2) verwenden. Es können auch andere Arten herkömmlicher Kraftstoffe verwendet werden, seien es flüssige Kraftstoffe oder gasförmige Kraftstoffe.
Ferner treten ähnliche oder sogar die gleichen Probleme auf, wenn das Fahrzeug ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb ist, z.B. ein Fahrzeug, das nur einen Elektromotor hat, oder ein Fahrzeug mit einem Elektromotor und zusätzlich einem Verbrennungsmotor. Der letztgenannte Antrieb wird auch als Hybridantrieb bezeichnet. Solche Fahrzeuge haben typischerweise Batterien zum Speichern elektrischer Energie. Das Aufladen der Batterie erfordert das Bewegen des Fahrzeugs zu einer Ladestation und das Verbinden der Ladestation über ein Ladekabel mit dem Fahrzeug, d.h. einen Vorgang, der dem Auftanken eines Tanks eines Fahrzeugs mit herkömmlichem Antrieb über einen Kraftstoffschlauch einer Tanksäule entspricht.
In diesem Zusammenhang ist aus der JP 2006 347 483 A bekannt, eine Fahrzeugumgebungsüberwachungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Automobil, an einer vorgegebenen Stoppposition leicht zu stoppen. Die Fahrzeugumgebungsüberwachungsvorrichtung weist eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes der Umgebung eines Kraftstoffeinfüllstutzens eines Automobils, eine Bildverarbeitungseinheit zum Verarbeiten des durch die Kamera aufgenommenen Bildes, eine Steuereinheit zum Steuern eines am Automobil vorgesehenen Abbremsmechanismus (Bremsenmechanismus), und eine Informationseinheit zum Informieren eines Insassen im Automobil, wie beispielsweise eines Fahrer, auf. Die Bildverarbeitungseinheit erfasst eine Identifizierungsmarkierung, die in dem durch die Kamera aufgenommenen Bild enthalten und in der Nähe einer Tanksäule einer Tankstelle installiert ist, und spezifiziert die Stoppposition des Automobils derart, dass sich die Kraftstoffeinfüllöffnung vor der Tanksäule befindet.
Bei diesem Verfahren ist es nachteilig erforderlich, eine Identifizierungsmarkierung an der Tanksäule bereitzustellen. Eine solche Identifizierungsmarkierung kann leicht beschädigt oder entfernt werden, so dass die Tanksäule nicht erkannt werden kann. Der Erfolg des Verfahrens hängt von einer korrekten Platzierung der Identifizierungsmarkierung ab. Tanksäulen ohne eine derartige Identifizierungsmarkierung können überhaupt nicht erkannt werden. Außerdem muss ein Fahrer des Fahrzeugs die Ausrichtung des Fahrzeugs bezüglich der Tanksäule durchführen, was unter Berücksichtigung anderer Fahrzeuge auf dem Gelände der Tankstelle ziemlich kompliziert sein kann, und insbesondere unter Berücksichtigung von Kunden der Tankstelle, die sich kreuz und quer an Fahrzeugen vorbei bewegen, die sich auf dem Gelände der Tankstelle befinden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule für ein Fahrzeug, ein automatisches Assistenzsystem für eine automatische Ausrichtung des Fahrzeugs mit einer Tanksäule und ein Fahrzeug für eine automatische Ausrichtung des Fahrzeugs mit einer Tanksäule bereitzustellen, das das vorstehende automatische Assistenzsystem für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule aufweist, wodurch eine einfache und effiziente Ausrichtung des Fahrzeugs mit der Tanksäule sowie und eine erhöhte Sicherheit innerhalb des Geländes einer Tankstelle ermöglicht werden, die die mindestens eine Tanksäule bereitstellt.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule für ein Fahrzeug angegeben, mit den Schritten: Aktivieren einer Ausrichtung mit einer Tanksäule an einer Tankstelle, Erkennen mindestens einer Tanksäule in der Umgebung des Fahrzeugs, Berechnen einer Trajektorie zum Bewegen des Fahrzeugs von einer Ist-Position zu einer mit der Tanksäule ausgerichteten Betankungsposition, und Bewegen des Fahrzeugs entlang der Trajektorie in die Betankungsposition.
Erfindungsgemäß ist außerdem ein Assistenzsystem für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule für ein Fahrzeug angegeben, wobei das Assistenzsystem für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule dazu geeignet ist, das obige Verfahren auszuführen.
Weiter ist erfindungsgemäß ein Fahrzeug für eine automatische Ausrichtung des Fahrzeugs mit einer Tanksäule angegeben, das das obige automatische Assistenzsystem für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule aufweist.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, eine automatische Ausrichtung des Fahrzeugs mit der mindestens einen Tanksäule durchzuführen. Sobald das Fahrzeug auf das Gelände der Tankstelle aufgefahren ist, führt das Assistenzsystem für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule einen Erkennungsvorgang aus, um die Tanksäule in der Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Die Umgebung des Fahrzeugs kann sich z.B. auf das Gelände der Tankstelle beziehen. Basierend auf der erkannten Position der Tanksäule wird die Trajektorie für das Fahrzeug zum Erreichen der Betankungsposition berechnet, an der das Betanken des Fahrzeugs ermöglicht wird. In der Betankungsposition kann ein manueller oder ein automatischer Betankungsvorgang gestartet werden.
Falls mehrere Tanksäulen auf dem Gelände der Tankstelle in der Umgebung des Fahrzeugs erkannt werden, kann eine Fahrerinteraktion angefordert werden, um eine Tanksäule aus den mehreren Tanksäulen auszuwählen. Alternativ wird bei der Berechnung der Trajektorie automatisch eine Tanksäule aus den verfügbaren Tanksäulen ausgewählt.
Herkömmliche Fahrzeuge sind heute mit mindestens einigen Umgebungssensoren ausgestattet, darunter Kameras, Stereokameras, LIDAR-basierte Sensoren, insbesondere Laserscanner, Radar, Ultraschallsensoren und andere. Diese Umgebungssensoren können an verschiedenen Positionen in oder am Fahrzeug montiert werden, beispielsweise in oder an den Front- und/oder Rückspiegeln, mittig am Fahrzeug, seitlich am Fahrzeug, an einem vorderen Bereich des Fahrzeugs und an seiner Heckseite.
Die berechnete Trajektorie zeigt eine Bewegung des Fahrzeugs von einer Ist-Position zur Betankungsposition an. Sie kann eine unidirektionale Bewegung oder eine multidirektionale Bewegung anzeigen, wenn beispielsweise die Betankungsposition nicht mit einer unidirektionalen Bewegung erreicht werden kann.
Die Tanksäule ist häufig zwischen zwei Fahrspuren angeordnet, so dass sie von zwei gegenüberliegenden Seiten aus zugänglich ist. Daher weist der Schritt zum Berechnen einer Trajektorie zum Bewegen des Fahrzeugs von einer Ist-Position zu einer mit der Tanksäule ausgerichteten Betankungsposition vorzugsweise das Auswählen einer Seite der Tanksäule, die verfügbar und leicht erreichbar ist, als Betankungsposition auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden üblicherweise Umgebungssensoren verwendet, die eine Frontkamera, Kameras an den Rückspiegeln und Ultraschallsensoren aufweisen, wenn das vorstehende Verfahren ausgeführt wird. Außerdem weist das Fahrzeug vorzugsweise zusätzlich einen LIDAR-basierten Sensor, insbesondere einen Laserscanner, zum Ausführen des vorstehenden Verfahrens auf.
Die Tanksäule bezeichnet eine Tanksäule, die typischerweise herkömmlichen Kraftstoff bereitstellt, d.h. verschiedene Arten von Benzin oder Diesel. Allerdings treten ähnliche oder sogar die gleichen Probleme auf, wenn das Fahrzeug einen von Benzin oder Diesel verschiedenen Kraftstoff verwendet. Es sind auch Fahrzeuge bekannt, die komprimiertes Erdgas (CNG), Flüssigerdgas (LNG), flüssiges Propangas (LPG), auch Autogas genannt, oder Wasserstoff (H₂) verwenden. Es können jedoch auch andere Arten herkömmlicher Kraftstoffe verwendet werden, seien es flüssige Kraftstoffe oder gasförmige Kraftstoffe.
Ferner treten ähnliche oder sogar die gleichen Probleme auf, wenn das Fahrzeug ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb ist, z.B. ein Fahrzeug, das nur einen Elektromotor hat, oder ein Fahrzeug mit einem Elektromotor und zusätzlich einem Verbrennungsmotor. Der letztgenannte Antrieb wird auch als Hybridantrieb bezeichnet. Solche Fahrzeuge haben typischerweise Batterien zum Speichern elektrischer Energie. Das Aufladen der Batterie erfordert das Bewegen des Fahrzeugs zu einer Ladestation und das Verbinden der Ladestation über ein Ladekabel mit dem Fahrzeug, d.h. einen Vorgang, der dem Auftanken eines Fahrzeugs mit herkömmlichem Antrieb ähnlich ist.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Aktivieren einer Ausrichtung mit einer Tanksäule das Auswählen einer Tankstelle zum Betanken des Fahrzeugs und das autonome Bewegen des Fahrzeugs zur Tankstelle auf. Wenn daher das Erfordernis zum Betanken des Fahrzeugs erfasst wird, wählt entweder der Fahrer des Fahrzeugs eine geeignete Tankstelle aus, z.B. unter Berücksichtigung der Restfahrstrecke, von Kraftstoffpreisen, bevorzugter Kraftstoffanbieter oder dergleichen. Alternativ wählt das Fahrzeug eine geeignete Tankstelle automatisch aus. Ein reibungsloser Übergang von einer Fahrt des Fahrzeugs zum Betanken kann durch eine automatische Ausrichtung des Fahrzeugs mit der Tanksäule erfolgen.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Bewegen des Fahrzeugs entlang der Trajektorie in die Betankungsposition ein autonomes Bewegen des Fahrzeugs in die Betankungsposition auf. Daher bewegt sich das Fahrzeug nach dem Aktivieren des Verfahrens zum automatischen Ausrichten mit einer Tanksäule autonom entlang der Trajektorie zu der erfassten Tanksäule. Dies bietet eine maximale Unterstützung bei der Ausrichtung des Fahrzeugs mit der Tanksäule, da keine weitere Interaktion des Fahrers erforderlich ist. Das Fahrzeug, genauer gesagt das automatische Assistenzsystem für eine Ausrichtung mit einer Tanksäule, übernimmt die Steuerung der Lenkung und der Beschleunigung des Fahrzeugs. Die Beschleunigung beinhaltet eine mögliche Verzögerung, d.h. ein Abbremsen.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum autonomen Bewegen des Fahrzeugs in die Betankungsposition ein Anwenden mindestens einer Sicherheitseinrichtung aus einer Gruppe umfassend eine Fußgängerfassung, eine 3D-Objekterfassung hinsichtlich Sicherheitsmerkmalen und eine Ultraschallhinderniserfassung auf. Daher führt das Fahrzeug eine autonome Bewegung zur Betankungsposition unter Berücksichtigung zusätzlicher Sicherheitsbetrachtungen aus. Insbesondere bewegen sich auf dem Gelände von Tankstellen häufig Fußgänger hin und her, z.B. zwischen Fahrzeugen und einem Laden oder Büro, fahren häufig Fahrzeuge in die Tankstelle ein oder verlassen sie, und dergleichen. Am wichtigsten ist in diesem Zusammenhang die Bereitstellung einer 3D-Objekterfassung in Verbindung mit Sensoren zum Erfassen einer Kollision, so dass das Fahrzeug im Falle einer möglichen Kollision mit einem Objekt stoppt, um die Kollision zu vermeiden. Die mindestens eine Sicherheitseinrichtung wird vorzugsweise als ein Computer-Vision-Algorithmus implementiert.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum autonomen Bewegen des Fahrzeugs in die Betankungsposition zusätzliche Schritte zum Verwenden einer Spiegelkamera zum Erfassen der Tanksäule und zum Berechnen einer Reststrecke zum Erreichen der Betankungsposition auf. Das Fahrzeug weist mindestens eine Spiegelkamera an der Seite seines Tankdeckels auf, d.h. eine Rückansicht-Spiegelkamera, so dass die Position des Tankdeckels bezüglich der Tanksäule detailliert überwacht werden kann, insbesondere eine Position bezüglich eines Kraftstoffschlauchs zum Zuführen von Kraftstoff zum Fahrzeug. Die Spiegelkameras stellen eine Seitenansicht bereit, die detaillierte Information in Bezug auf eine seitliche Ausrichtung des Fahrzeugs bereitstellen kann, auch wenn der Tankdeckel nicht sichtbar ist. Es genügt im Allgemeinen, eine relative Position des Tankdeckels in Bezug auf die jeweilige Spiegelkamera zu kennen. Daher wird ein Abstand zwischen der Spiegelkamera auf der Seite des Tankdeckels und dem Tankdeckel ein festgelegter Messwert sein, und ein Abstand von der Spiegelkamera zum Kraftstoffschlauch muss berechnet werden. Außerdem kann vorzugsweise ein Schwellenabstand definiert werden, um das Fahrzeug von der Tanksäule beabstandet zu halten.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Erkennen mindestens einer Tanksäule in der Umgebung des Fahrzeugs ein Erkennen von an der mindestens einen Tanksäule verfügbaren Kraftstoffarten auf, und der Schritt zum Berechnen einer Trajektorie zum Bewegen des Fahrzeugs von einer Ist-Position zu einer Betankungsposition weist ein Berechnen der Trajektorie unter Berücksichtigung der für das Fahrzeug benötigten Kraftstoffart und der an der mindestens einen Tanksäule bereitgestellten Kraftstoffarten auf. Nicht alle Tanksäulen geben die für das Fahrzeug benötigte Kraftstoffart ab. Daher ist die Ausrichtung des Fahrzeugs mit einer Tanksäule, die nicht die korrekte Kraftstoffart für das Fahrzeug abgibt, für den Fahrer nicht vorteilhaft. Darüber hinaus könnte, falls das Fahrzeug mit einer Tanksäule ausgerichtet würde, die nicht die richtige Kraftstoffart abgibt, dies die Gefahr des Betankens mit einer falschen Kraftstoffart erhöhen. Das Erfassen der Kraftstoffart kann auf der Basis einer Sicht erfolgen, d.h. einer Objekterfassung, z.B. beim Passieren einer Tanksäule. Alternativ kann die an der Tanksäule verfügbare Kraftstoffart z.B. als Teil von Karteninformation oder von Information bereitgestellt werden, die durch die Tankstelle interaktiv bereitgestellt wird.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Berechnen einer Trajektorie zum Bewegen des Fahrzeugs von einer Ist-Position zu einer Betankungsposition ein Berechnen der Betankungsposition unter Berücksichtigung einer Position eines Kraftstoffschlauchs auf, der die für das Fahrzeug erforderliche Kraftstoffart bereitstellt. Dies ermöglicht eine detailliertere Ausrichtung des Fahrzeugs, weil typische Tanksäulen mehrere Kraftstoffschläuche aufweisen, die seitlich an der Tanksäule oder nebeneinander entlang einer Seitenwand bereitgestellt werden können, die dem Fahrzeug in der Betankungsposition zugewandt ist. Die mehreren Kraftstoffschläuche geben typischerweise verschiedene Kraftstoffarten ab, z.B. Benzin und Diesel, so dass die Ausrichtung mit dem korrekten Schlauch nicht nur einen Komfort für den Fahrer erhöht, sondern auch ein Sicherheitsmerkmal bereitstellt, durch das vermieden wird, dass das Fahrzeug mit einer falschen Kraftstoffart betankt wird. Das Erfassen der Kraftstoffart, die an einem Kraftstoffschlauch bereitgestellt wird, kann auf der Basis einer Sicht, d.h. einer Objekterfassung, z.B. beim Passieren einer Tanksäule, erfolgen. Alternativ kann die an einer Tanksäule an einem Kraftstoffschlauch verfügbare Kraftstoffart z.B. als Teil von Karteninformation oder als Information bereitgestellt werden, die durch die Tankstelle interaktiv bereitgestellt wird.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Berechnen einer Trajektorie zum Bewegen des Fahrzeugs von einer Ist-Position zu einer Betankungsposition ein Berechnen der Betankungsposition unter Berücksichtigung einer Position eines Tankdeckels des Fahrzeugs auf. Der Tankdeckel ist das wichtigste Teil des Fahrzeugs hinsichtlich der Ausrichtung mit der Tanksäule. Daher ist es wünschenswert, dass der Tankdeckel des Fahrzeugs so genau wie möglich bezüglich der Tanksäule positioniert ist. Wenn die Position des Tankdeckels nicht bestimmt werden kann, z.B. wenn der Tankdeckel sich außerhalb des Sichtfeldes der Umgebungssensoren des Fahrzeugs befindet, ist es wichtig, dass die Position der Umgebungssensoren relativ zum Tankdeckel gut bekannt ist. Wenn keine Tanksäule an der Seite des Fahrzeugs verfügbar ist, wo sich der Tankdeckel befindet, berechnet das Verfahren eine Trajektorie zum Ausrichten des Fahrzeugs mit dem Tankdeckel auf der der Seite der Tanksäule gegenüberliegenden Seite.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Anwenden eines maschinellen Lernalgorithmus zum Lernen einer Struktur der Tanksäule auf, und der Schritt zum Erkennen mindestens einer Tanksäule weist ein Erkennen der gelernten Struktur der Tanksäule auf. Die Struktur der Tanksäule ist zum Erkennen der Tanksäule und zum Bestimmen ihrer Position wesentlich. Es gibt jedoch verschiedene Typen von Tanksäulen. Trotzdem haben die Tanksäulen in der ganzen Welt eine ähnliche Struktur, so dass der maschinelle Lernalgorithmus trainiert werden kann, um eine Tanksäule in einem durch eine Kamera des Fahrzeugs bereitgestellten Bild zu identifizieren und hervorzuheben. Daher könnte der maschinelle Lernalgorithmus dem automatischen Assistenzsystem für eine Ausrichtung mit einer Tanksäule des Fahrzeugs lehren, wie die Tanksäulenstruktur aussieht, um einen Überblick über das Objekt zu geben, mit dem es ausgerichtet werden soll. Der maschinelle Lernalgorithmus kann für das Trainieren mehrere Bilder und Umrisse von Tanksäulen auf der ganzen Welt nutzen.
Noch bevorzugter werden zwei maschinelle Lernalgorithmen zum Klassifizieren einer Szene und zum Erfassen der Tanksäule vorgeschlagen. Der Szenenklassifizierungsschritt dient als Trigger für den Rest des Systems, um Energie zu sparen und die Gesamtgenauigkeit zu erhöhen. Vorzugsweise wird ein auf einem rekurrenten neuronalen Netz basierender Szenenklassifikator verwendet, der ein überwachtes Lernen durch eine Sammlung visueller Daten für mehrere Tanksäulen bereitstellt.
Außerdem wird bevorzugt ein bestimmter Objekterfassungsalgorithmus zum Erfassen der mindestens einen Tanksäule verwendet. Noch weiter bevorzugt wird ein Convolutional Neural Network für verschiedene Arten von Tanksäulen verwendet. Eine Lage der Tanksäule bezüglich der Umgebungssensoren ist ein wichtiger Parameter für die Erfassung. Daher wird vorgeschlagen, eine Bank von Detektoren zum Identifizieren der Lage und zum Anpassen des Klassifikatortyps zu verwenden, um unterschiedliche Objektausrichtungen zu erfassen.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Erkennen mindestens einer Tanksäule ein Ausführen eines Computer-Vision-Algorithmus zum Erkennen der mindestens einen Tanksäule auf. Herkömmliche Fahrzeuge werden im Zuge der Ausrichtung der Industrie hin zu fahrerunterstützten Fahrzeugen immer häufiger mit Kameras im Frontspiegel und/oder in den Rückspiegeln ausgestattet. Beispielsweise könnten die Frontkamera und beide Spiegelkameras zusammen mit Ultraschallsensoren und LIDAR verwendet werden, um das Fahrzeug mit der Tanksäule auszurichten.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Erkennen mindestens einer Tanksäule ein Erfassen einer Objektgrenze der Tanksäule innerhalb einer 3D-Objekterfassung und ein Erzeugen eines Begrenzungsrahmens um die Tanksäule auf. Der Begrenzungsrahmen stellt eine Position der Tanksäule bereit. Die Position kann in einer 2D-Karte markiert werden, die Positionen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs bereitstellt.
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist der Schritt zum Berechnen einer Trajektorie zum Bewegen des Fahrzeugs von einer Ist-Position zu einer mit der Tanksäule ausgerichteten Betankungsposition ein Festlegen eines Mindestabstands zwischen dem Fahrzeug und der Tanksäule auf. Das Ausrichten des Fahrzeugs mit der Tanksäule erfordert das Berechnen der Trajektorie unter Berücksichtigung eines Abstandes zwischen dem Fahrzeug und der Tanksäule und einer Umgebung. Die Umgebung stellt Information bezüglich möglicher Trajektorien bereit, insbesondere in Bezug auf Hindernisse, die bei der Planung der Trajektorie zum Bewegen des Fahrzeugs derart, dass niemand und nichts zu Schaden kommt, berücksichtigt werden müssen.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und deutlich. Einzelne Merkmale, die in den Ausführungsformen offenbart sind, können allein oder in Kombination einen Aspekt der vorliegenden Erfindung bilden. Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können von einer Ausführungsform auf eine andere Ausführungsform übertragen werden.
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Assistenzsystem für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform;
2 eine schematische Ansicht eines Modells des Assistenzsystems für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule gemäß der ersten Ausführungsform;
3 eine perspektivische Ansicht einer Tankstelle mit verschiedenen Tanksäulen und einer Trajektorie zum Ausrichten des Fahrzeugs der ersten Ausführungsform mit der Tanksäule; und
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule für ein Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform.

Die 1 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einem Assistenzsystem 20 für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform.
Wie in 1 im Detail dargestellt ist, weist das Assistenzsystem 20 für eine Ausrichtung mit einer Tanksäule eine zentrale Verarbeitungseinrichtung 50 und mehrere Umgebungssensoren 52, 54, 56, 58 auf. Die Umgebungssensoren 52, 54, 56, 58 weisen zwei seitlich angeordnete Rückansicht-Spiegelkameras 52, eine Frontkamera 54, die auf eine Vorderseite des Fahrzeugs 10 gerichtet ist, einen Laserscanner 56, der an der Vorderseite des Fahrzeugs 10 angeordnet ist, und Ultraschallsensoren 58 auf, die an der Vorder- und an einer Rückseite des Fahrzeugs 10 angeordnet sind. Die zentrale Verarbeitungseinrichtung 50 ist über einen Kommunikationsbus 60 mit den Spiegelkameras 52, der Frontkamera 54, dem Laserscanner 56 und den Ultraschallsensoren 58 verbunden.
Das Fahrzeug 10 ist ein Fahrzeug 10 des Verbrennungstyps, das einen Tankdeckel 62 zum Betanken aufweist. Der Tankdeckel 62 ist seitlich am Fahrzeug 10 angeordnet.
Ein Modell des Assistenzsystems 20 für eine Ausrichtung mit einer Tanksäule ist in 2 dargestellt. Demgemäß weist das Assistenzsystem 20 für eine Ausrichtung mit einer Tanksäule ein zentrales Verarbeitungsmodul 22 auf, das ein Tankstellenklassifizierungsmodul 24 und ein Tanksäulenklassifizierungsmodul 26 aufweist. Das Tankstellenklassifizierungsmodul 24 und das Tanksäulenklassifizierungsmodul 26 führen eine Klassifizierung einer Tankstelle 12 bzw. einer Tanksäule 14 aus, die beide in 3 dargestellt sind.
Das zentrale Verarbeitungsmodul 22 interagiert mit einem Sicherheitsmerkmalmodul 30, das ein 3D-Objekterfassungsmodul 32, ein Fußgängererfassungsmodul 34 und ein Ultraschallerfassungsmodul 36 aufweist. Die Module 32, 34, 36 führen eine 3D-Objekterfassung, eine Fußgängerfassung bzw. eine Ultraschallhinderniserfassung aus.
Das zentrale Verarbeitungsmodul 22 ist ferner mit einem Tanksäulenumrisserfassungsmodul 40, einem Fahrzeugausrichtungsmodul 42 und einem Schlauchausrichtungsmodul 44 verbunden, die eine Tanksäulenerfassung, eine Ausrichtung des Fahrzeugs 10 mit der Tanksäule 14 und eine Kraftstoffschlauchausrichtung ausführen. Ein Fahrzeugstoppzustandmodul 48 schließt die Ausrichtung des Fahrzeugs 10 an der Tanksäule14 ab.
Als nächstes wird ein Verfahren für eine automatische Ausrichtung eines Fahrzeugs 10 mit einer Tanksäule 14 unter Bezug auf 4 beschrieben.
Das Verfahren beginnt mit S100, der sich auf die Anwendung eines maschinellen Lernalgorithmus zum Lernen einer Struktur der Tanksäule 14 bezieht. Dies ermöglicht das Lernen verschiedenartiger Tanksäulen 14, die von verschiedenen Anbietern, in verschiedenen Ländern oder dergleichen bereitgestellt werden. Der maschinelle Lernalgorithmus lehrt das Assistenzsystem 20 für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule, wie die Struktur einer Tanksäule 14 aussieht. Der maschinelle Lernalgorithmus wird mit mehreren Bildern und Umrissen von Tanksäulen 14 auf der ganzen Welt trainiert.
Außerdem wird ein maschineller Lernalgorithmus zum Klassifizieren eine Szene mit einer Tankstelle 12 und zum Erfassen der Position der Tanksäulen 14 an der Tankstelle 12 ausgeführt. Die maschinellen Lernalgorithmen verwenden auf einem rekurrenten neuronalen Netz basierende Szeneklassifikatoren, die ein überwachtes Lernen durch Sammeln visueller Daten über mehrere Tanksäulen 14 ermöglichen.
Der Schritt S110 bezieht sich auf das Aktivieren der Ausrichtung des Fahrzeugs 10 mit der Tanksäule 14 an der Tankstelle 12. Das Verfahren beginnt bereits, wenn das Erfordernis zum Betanken des Fahrzeugs 10 entweder durch den Fahrer des Fahrzeugs 10 oder durch das Fahrzeug 10 selbst erfasst wird. Daher wählt der Fahrer eine geeignete Tankstelle 14, z.B. unter Berücksichtigung der Restfahrstrecke, von Kraftstoffpreisen, der bevorzugten Kraftstoffanbieter oder dergleichen aus, oder das Fahrzeug 10 führt eine Auswahl der Tankstation 12 aus. Es können verfügbare Kartendaten verwendet werden, um die Tankstelle 12 auszuwählen, indem z.B. Tankstellen 12 in der Nähe als eine mögliche Auswahl zum Betanken des Fahrzeugs 10 angezeigt werden. Wenn das Fahrzeug 10 autonome Fahrfähigkeiten aufweist, kann sich das Fahrzeug 10 autonom zur ausgewählten Tankstelle 12 bewegen. Die weiteren Schritte werden ausgeführt, wenn das Fahrzeug 10 auf das Gelände der Tankstelle 12 auffährt. Der Aktivierungsschritt S110 aktiviert das zentrale Verarbeitungsmodul 22, das die jeweiligen Schritte ausführt.
Gemäß Schritt S120 werden Tanksäulen 14 in der Umgebung des Fahrzeugs 10 erkannt, indem die gelernte Struktur der Tanksäule 14 erkannt wird. Die Tanksäule 14 wird basierend auf einer Sicht, d.h. einer Objekterfassung, unter Verwendung der Umgebungssensoren 52, 54, 56, 58 des Fahrzeugs 10 erfasst. Daher wird ein Computer-Vision-Algorithmus ausgeführt.
Insbesondere führt die zentrale Verarbeitungseinrichtung 50 eine Erfassung der Tanksäule 14 in Einzelbildern, die durch die Frontkamera 54 bereitgestellt werden, von denen eines beispielsweise in 3 dargestellt ist, unter Verwendung eines spezifischen Objekterfassungsalgorithmus aus. Der Schritt wird im Tanksäulenumrisserfassungsmodul 40 ausgeführt. Objektgrenzen der Tanksäule 14 werden unter Verwendung einer 3D-Objekterfassung und Erzeugen eines Begrenzungsrahmens 18 um die Tanksäule 14 erfasst. Der Begrenzungsrahmen 18 stellt eine Position der Tanksäule 14 bereit, die in einer 2D-Karte markiert ist, die Positionen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs 10 darstellt. Außerdem werden Kraftstoffarten erfasst, die an den beiden Tanksäulen 14 der Tankstelle 12 verfügbar sind, wie in 3 dargestellt ist, und über einzelne Kraftstoffschläuche bereitgestellt werden. Ein korrekter Kraftstoffschlauch der Tanksäule 14 wird basierend auf der für das Fahrzeug 10 benötigten Kraftstoffart ausgewählt. Da unterschiedliche Lagen der Tanksäule 14 relativ zu den Umgebungssensoren 52, 54, 56, 58 betrachtet werden, wird eine Bank von Detektoren zum Identifizieren der Lage und zum Anpassen des Klassifikatortyps verwendet, um die verschiedenen möglichen Ausrichtungen der Tanksäule 14 zu erfassen.
Schritt S130 bezieht sich auf die Berechnung einer Trajektorie 16 zum Bewegen des Fahrzeugs 10 von seiner Ist-Position zu einer mit der Tanksäule 14 ausgerichteten Betankungsposition 19. Bei der Berechnung der Trajektorie 16 wird eine Tanksäule 14 aus den verfügbaren Tanksäulen 14 automatisch ausgewählt.
Wenn sich die Tanksäule 14 zwischen zwei Fahrspuren befindet und von zwei gegenüberliegenden Seiten aus zugänglich ist, wird eine Seite der Tanksäule 14 als Betankungsposition 19 gewählt. Die detaillierte Betankungsposition 19 wird unter Berücksichtigung der für das Fahrzeug 10 benötigten Kraftstoffart und der an den beiden Tanksäulen 14 verfügbaren Kraftstoffarten und einer Position des Kraftstoffschlauchs berechnet, an dem die für das Fahrzeug 10 benötigte Kraftstoffart bereitgestellt wird. Außerdem wird bei der Bestimmung der Betankungsposition 19 und der Berechnung der Trajektorie 18 zur Betankungsposition 19 eine Position des Tankdeckels 62 des Fahrzeugs 10 berücksichtigt.
Die berechnete Trajektorie 16 zeigt eine Bewegung des Fahrzeugs 10 von seiner Ist-Position zur Betankungsposition 19 an. Sie zeigt eine unidirektionale Bewegung oder eine multidirektionale Bewegung an, z.B. wenn die Betankungsposition 19 nicht durch eine unidirektionale Bewegung erreichbar ist.
Bei der Berechnung der Trajektorie 18 zum Bewegen des Fahrzeugs 10 von seiner Ist-Position zur mit der Tanksäule 14 ausgerichteten Betankungsposition 19 wird ein Mindestabstand zwischen dem Fahrzeug 10 und der Tanksäule 14 festgelegt.
Die Umgebungssensoren 52, 54, 56, 58 stellen Umgebungsinformationen bezüglich Hindernissen bereit, die bei der Planung der Trajektorie 18 zum Bewegen des Fahrzeugs 10 derart, dass niemand und nichts zu Schaden kommt, berücksichtigt werden müssen.
Gemäß Schritt S140 bewegt sich das Fahrzeug 10 autonom entlang der Trajektorie 16 in die Betankungsposition 19. Daher übernimmt das Assistenzsystem 50 für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule die Steuerung der Lenkung und der Beschleunigung des Fahrzeugs 10 einschließlich der Steuerung der Bremsen zum Erzeugen einer Verzögerung. Die Bewegung wird durch das Schlauchausrichtungsmodul 42 gesteuert.
Während sich das Fahrzeug 10 autonom entlang der Trajektorie 16 bewegt, werden verschiedene Sicherheitsfunktionen, wie beispielsweise eine Fußgängererfassung, eine 3D-Objekterfassung und eine Ultraschallhinderniserfassung ausgeführt. Die Funktionen werden durch das 3D-Objekterfassungsmodul 32, das Fußgängererfassungsmodul 36 bzw. das Ultraschallerfassungsmodul 38 bereitgestellt.
Wenn das Fahrzeug 10 fast seine Betankungsposition 19 erreicht hat, wird die Spiegelkamera 52 an der Seite des Tankdeckels 62 verwendet, um die Tanksäule 14 zu erfassen. Das Schlauchausrichtungsmodul 44 berechnet eine Reststrecke bis zum Erreichen der Betankungsposition 19 basierend auf einer durch die Spiegelkamera 52 bereitgestellten Seitenansicht. Basierend auf detaillierter Information bezüglich einer seitlichen Ausrichtung des Fahrzeugs 10 mit dem korrekten Kraftstoffschlauch wird ein Abstand zwischen der Spiegelkamera 52 auf der Seite des Tankdeckels 62 bestimmt, um eine detaillierte Position des Kraftstoffschlauchs bezüglich des Tankdeckels 62 zu berechnen. Basierend auf diesem Abstand wird durch das Schlauchausrichtungsmodul 44 eine Feinpositionierung für die Ausrichtung des Fahrzeugs 10 mit der Tanksäule 14 ausgeführt.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
12: Tankstelle
14: Tanksäule
16: Trajektorie
18: Begrenzungsrahmen
19: Betankungsposition
20: Assistenzsystem für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule
22: zentrales Verarbeitungsmodul
24: Tankstellenklassifizierungsmodul
26: Tanksäulenklassifizierungsmodul
30: Sicherheitsmerkmalmodul
32: 3D-Objekterfassungsmodul
34: Fußgängererfassungsmodul
36: Ultraschallerfassungsmodul
40: Tanksäulenumrisserfassungsmodul
42: Fahrzeugausrichtungsmodul
44: Schlauchausrichtungsmodul
46: Fahrzeugstoppzustandmodul
50: zentrale Verarbeitungseinrichtung
52: Rückansicht-Spiegelkamera, Umgebungssensor
54: Frontkamera, Umgebungssensor
56: LIDAR, Laserscanner, Umgebungssensor
58: Ultraschallsensor, Umgebungssensor
60: Kommunikationsbus
62: Tankdeckel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

JP 2006347483 A [0009]

Claims

Verfahren für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule (14) für ein Fahrzeug (10), mit den Schritten: Aktivieren einer Ausrichtung mit einer Tanksäule (14) an einer Tankstelle (12); Erkennen mindestens einer Tanksäule (14) in der Umgebung des Fahrzeugs (10); Berechnen einer Trajektorie (16) zum Bewegen des Fahrzeugs (10) von einer Ist-Position zu einer mit der Tanksäule (14) ausgerichteten Betankungsposition (19); und Bewegen des Fahrzeugs (10) entlang der Trajektorie (16) in die Betankungsposition (19).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Aktivieren der Ausrichtung mit einer Tanksäule (14) das Auswählen einer Tankstelle (12) zum Betanken des Fahrzeugs (10) und das autonome Bewegen des Fahrzeugs (10) zur Tankstelle (12) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bewegen des Fahrzeugs (10) entlang der Trajektorie (16) in die Betankungsposition (19) ein autonomes Bewegen des Fahrzeugs (10) in die Betankungsposition (19) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum autonomen Bewegen des Fahrzeugs (10) in die Betankungsposition (19) ein Anwenden mindestens eines Sicherheitsmerkmals aus der Gruppe umfassend eine Fußgängererfassung, eine 3D-Objekterfassung und eine Ultraschallhinderniserfassung auf.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum autonomen Bewegen des Fahrzeugs (10) in die Betankungsposition (19) zusätzliche Schritte zum Verwenden einer Spiegelkamera (52) zum Erfassen der Tanksäule (14) und zum Berechnen einer Reststrecke zum Erreichen der Betankungsposition (19) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erkennen mindestens einer Tanksäule (14) in der Umgebung des Fahrzeugs (10) ein Erkennen von an der mindestens einen Tanksäule (14) verfügbaren Kraftstoffarten aufweist; und der Schritt zum Berechnen einer Trajektorie (16) zum Bewegen des Fahrzeugs (10) von einer Ist-Position zu einer Betankungsposition (19) ein Berechnen der Trajektorie (16) unter Berücksichtigung der für das Fahrzeug (10) benötigten Kraftstoffart und der an der mindestens einen Tanksäule (14) verfügbaren Kraftstoffarten aufweist.
Verfahren nach einem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Berechnen einer Trajektorie (16) zum Bewegen des Fahrzeugs (10) von einer Ist-Position zu einer Betankungsposition (19) ein Berechnen der Betankungsposition (19) unter Berücksichtigung einer Position des Kraftstoffschlauchs aufweist, der die für das Fahrzeug (10) benötigte Kraftstoffart bereitstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Berechnen einer Trajektorie (16) zum Bewegen des Fahrzeugs (10) von einer Ist-Position zu einer Betankungsposition (19) ein Berechnen der Betankungsposition unter Berücksichtigung einer Position eines Tankdeckels (62) des Fahrzeugs (10) aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Anwenden eines maschinellen Lernalgorithmus zum Lernen einer Struktur einer Tanksäule (14) aufweist; und der Schritt zum Erkennen mindestens einer Tanksäule (14) ein Erkennen der gelernten Struktur der Tanksäule (14) aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erkennen mindestens einer Tanksäule (14) ein Ausführen eines Computer-Vision-Algorithmus zum Erkennen der mindestens einen Tanksäule (14) aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erkennen mindestens einer Tanksäule (14) ein Erfassen einer Objektgrenze der Tanksäule (14) innerhalb einer 3D-Objekterfassung und ein Erzeugen eines Begrenzungsrahmens (18) um die Tanksäule (14) aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Berechnen einer Trajektorie (16) zum Bewegen des Fahrzeugs (10) von einer Ist-Position zu einer mit der Tanksäule (14) ausgerichteten Betankungsposition (19) ein Festlegen eines Mindestabstands zwischen dem Fahrzeug (10) und der Tanksäule (14) aufweist.
Assistenzsystem (20) für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule für ein Fahrzeug (10), wobei das Assistenzsystem (20) für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule dazu geeignet ist, das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
Fahrzeug (10) für eine automatische Ausrichtung des Fahrzeugs (10) mit einer Tanksäule (14) mit dem Assistenzsystem (20) für eine automatische Ausrichtung mit einer Tanksäule nach Anspruch 13.