DE102017216063B3 - Verfahren zur Fahrspurerkennung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Erfassen einer Fahrspur (4), mit den Schritten:
(S100) Auswerten eines Fahrspurdatensatzes (FD) zum Erfassen einer sprunghaften Änderung (I) der Fahrspur (4),
(S200) Teilen des Fahrspurdatensatzes (FD) in einen neuen Fahrspurdatensatz (NFD) repräsentativ für eine neue Fahrbahnbegrenzung (8) und einen alten Fahrspurdatensatz (AFD) repräsentativ für eine alte Fahrbahnbegrenzung (6),
(S300) Bestimmen eines Differenz-Datensatzes (DD) zwischen dem alten Fahrspurdatensatz (AFD) und dem neuen Fahrspurdatensatz (NFD), und
(S400) Aufaddieren des Differenz-Datensatzes (DD) auf den neuen Fahrspurdatensatz (NFD) zum Bilden eines Ausgangsdatensatzes (AD), wobei der Differenz-Datensatz (DD) mit einer Mehrzahl von Gewichtsfaktoren (GF) gewichtet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrspurerkennung. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen eines derartigen Verfahrens sowie eine Vorrichtung zur Spurerkennung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung.
  • Fahrspurerkennung bezeichnet das automatisierte Identifizieren der eigenen Fahrspur und der Nachbarspuren von Straßenfahrzeugen. Auf der Grundlage von Umgebungsmerkmalen, wie Fahrbahnmarkierungen, werden Informationen gewonnenen, die in Fahrerassistenzsystemen oder Systemen autonomer Fahrzeuge weiterverarbeitet werden. Bei der Fahrspurerkennung wird zunächst über Sensoren ein Bild der Umgebung gewonnen, aus dem anschließend über einen Algorithmus (häufig mit Mitteln der Bildverarbeitung) versucht wird, die eigene Fahrspur zu berechnen und ggf. auch Nachbarspuren.
  • Zum Bestimmen einer Fahrspur werden Objekte, wie z.B. Fahrbahnbegrenzungen, wie z.B. Seitenlinien, herangezogen. Jedoch kann es im Betrieb zu einem Wechsel von einem Objekt zu einem anderen Objekt kommen, wie einem Wechsel von einer linken Seitenlinie zu einer rechten Seitenlinie. Dies kann zu einem ungewollten sprunghaften Lenkeinschlag zur Spuranpassung führen, wenn der Wechsel von der linken Seitenlinie zu der rechten Seitenlinie einen sprunghaften Charakter aufweist.
  • In der DE 10 2013 105 046 A1 wird ein Verfahren zum Auswählen einer Zielfahrspur zur Fahrspurführung in einem Fahrzeug-Fahrspurführungssystem gezeigt, wobei auch plötzliche Sprünge der Abstände zu den Fahrspurmarkierungen ausgewertet werden. Allerdings können sich dabei sprunghafte Lenkeinschläge zur Spuranpassung ergeben.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ungewollte, sprunghafte Lenkeinschläge zur Spuranpassung zu verhindern.
  • Erfindungsgemäß werden bei einem Verfahren zum Erfassen einer Fahrspur mit den Schritten:
    • Auswerten eines Fahrspurdatensatzes zum Erfassen einer sprunghaften Änderung der Fahrspur,
    • Teilen des Fahrspurdatensatzes in einen neuen Fahrspurdatensatz repräsentativ für eine neue Fahrbahnbegrenzung und einen alten Fahrspurdatensatz repräsentativ für eine alte Fahrbahnbegrenzung,
    • Bestimmen eines Differenz-Datensatzes zwischen dem alten Fahrspurdatensatz und dem neuen Fahrspurdatensatz, und
    • Aufaddieren des Differenz-Datensatzes auf den neuen Fahrspurdatensatz zum Bilden eines Ausgangsdatensatzes, wobei der Differenz-Datensatz mit einer Mehrzahl von Gewichtsfaktoren gewichtet wird.
  • Der Fahrspurdatensatz weist z.B. eine Mehrzahl von Daten auf, die eine Fahrspur in Fahrtrichtung beschreiben. Z.B. können die Daten äquidistant angeordnete Punkte entlang dem Fahrweg zugeordnet sein und an verschiedene Punkte den Fahrweg hinsichtlich seines Verlaufs beschreiben. Z.B. können die Daten für jeden der Punkte Informationen über einen lateralen Offset, einen Winkelwert, eine Krümmung und eine Krümmungsrate der Fahrspur aufweisen.
  • Auf eine sprunghafte Änderung der Fahrspur wird geschlossen, wenn innerhalb einer vorbestimmten Wegstrecke in Fahrtrichtung sich die Fahrspur mit einer Größe ändert, die größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist.
  • Auf die erfasste sprunghafte Änderung hin wird der Fahrspurdatensatz in einen neuen Fahrspurdatensatz repräsentativ für eine neue Fahrbahnbegrenzung und einen alten Fahrspurdatensatz repräsentativ für eine alte Fahrbahnbegrenzung geteilt und ein Differenz-Datensatz zwischen dem alten Fahrspurdatensatz und dem neuen Fahrspurdatensatz gebildet.
  • Bevor der Differenz-Datensatz auf den neuen Fahrspurdatensatz zum Bilden eines Ausgangsdatensatzes aufaddiert wird, wird der Differenz-Datensatz mit einer Mehrzahl von Gewichtsfaktoren gewichtet um so einen weichen, insbesondere sprungfreien, Übergang von dem alten Fahrspurdatensatz auf den neuen Fahrspurdatensatz zu gewährleisten. So wird verhindert, dass es zu einem ungewollten sprunghaften Lenkeinschlag zur Spuranpassung kommt.
  • Gemäß einer Ausführungsform nehmen die Werte der Gewichtsfaktoren in Fahrrichtung der Fahrspur ab. So wird ein besonders weicher Übergang ohne Sprünge erreicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform nehmen die Werte der Gewichtsfaktoren linear ab. So können die Werte der Gewichtsfaktoren besonders einfach bestimmt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Fahrspurdatensatz im Bereich der sprunghaften Änderung in den neuen Fahrspurdatensatz und den alten Fahrspurdatensatz geteilt. So wird sichergestellt, dass nur die relevanten Daten weiterverarbeitet werden, was zu einem besonders rechnerressourcenschonenden Verfahren führt.
  • Ferner gehören zur Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen eines derartigen Verfahrens sowie eine derartige Vorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung.
  • Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
    • 1 zeigt ein der Erfindung zugrundeliegendes Szenario.
    • 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Erfassen einer Fahrspur.
    • 3 zeigt einen Verfahrensablauf bei Betrieb der in 1 gezeigten Vorrichtung.
    • 4 zeigt Details des in 3 dargestellten Verfahrensablaufs.
    • 5 zeigt weitere Details des in 3 dargestellten Verfahrensablaufs.
    • 6 zeigt weitere Details des in 3 dargestellten Verfahrensablaufs.
    • 7 zeigt in schematischer Darstellung Datensätze repräsentativ für Fahrspuren.
  • Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen.
  • Dargestellt ist ein Szenario, bei dem sich ein Kraftfahrzeug 2, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein PKW, entlang einer Fahrspur 4 in Fahrtrichtung FR fortbewegt.
  • Das Kraftfahrzeug 2 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Fahrerassistenzsystem (FAS; englisch Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) auf. Unter Fahrerassistenzsystemen werden dabei elektronische Zusatzeinrichtungen in Kraftfahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen verstanden.
  • Bei dem Fahrerassistenzsystem handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen Spurhalteassistenten (auch Spurassistentoder Lane Keeping Assist für den aktiven Spurhalteassistent mit Lenkunterstützung), der den Fahrer dauerhaft dabei unterstützt, in der Spur zu bleiben,
  • Dem Spurhalteassistenten ist eine Vorrichtung 10 zum Erfassen der Fahrspur 4 zugeordnet. Die Vorrichtung 10 erfasst zum Bestimmen der Fahrspur 4 Objekte, wie z.B. Fahrbahnbegrenzungen 6, 8. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei einer ersten der Fahrbahnbegrenzungen 6 um eine in Fahrtrichtung FR linke Seitenlinie und bei einer zweiten der Fahrbahnbegrenzungen 8 um eine in Fahrtrichtung FR rechte Seitenlinie.
  • Dabei endet an einer bestimmten Position die linke Fahrbahnbegrenzung 6, während an dieser Position die rechte Fahrbahnbegrenzung 8 beginnt. Somit kommt es im Betrieb der Vorrichtung 10 zu einem Wechsel von einer linken Seitenlinie zu einer rechten Seitenlinie. Dies kann zu einem ungewollten sprunghaften Lenkeinschlag zur Spuranpassung führen, da der Wechsel von der ersten Fahrbahnbegrenzungen zu der zweiten Fahrbahnbegrenzung 8 einen sprunghaften Charakter mit einer Änderung I aufweist.
  • Um ungewollte, sprunghafte Lenkeinschläge zur Spuranpassung zu verhindern weist gemäß einem Ausführungsbeispiel die Vorrichtung 10 weitere Komponenten auf, die anhand der 2 erläutert werden.
  • Die Vorrichtung 10 zum Erfassen einer Fahrspur 4 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Auswerteeinrichtung 12, eine Bearbeitungseinrichtung 14, eine Analyseeinrichtung 16 und eine Addiereinrichtung 18 auf.
  • Dabei ist die Auswerteeinrichtung 12 zum Auswerten eines Fahrspurdatensatzes FD zum Erfassen der sprunghaften Änderung I der Fahrspur 4 ausgebildet. Z.B. ist die Auswerteeinrichtung 12 dazu ausgebildet, auf eine sprunghafte Änderung der Fahrspur 4 zu schließen, wenn innerhalb einer vorbestimmten Wegstrecke in Fahrtrichtung FR sich die Fahrspur 4 mit einer Größe ändert, die größer als ein vorbestimmter Grenzwert ist.
  • Die Bearbeitungseinrichtung 14 ist zum Teilen des Fahrspurdatensatzes FD in einen neuen Fahrspurdatensatz NFD repräsentativ für die neue Fahrbahnbegrenzung 8 und einen alten Fahrspurdatensatz AFD repräsentativ für die alte Fahrbahnbegrenzung 6 ausgebildet.
  • Die Analyseeinrichtung 16 ist zum Bestimmen eines Differenz-Datensatzes DD zwischen dem alten Fahrspurdatensatz AFD und dem neuen Fahrspurdatensatz NFD ausgebildet.
  • Die Addiereinrichtung 18 ist zum Aufaddieren des Differenz-Datensatzes DD auf den neuen Fahrspurdatensatz NFD zum Bilden eines Ausgangsdatensatzes AD ausgebildet, wobei der Differenz-Datensatz DD mit einer Mehrzahl von Gewichtsfaktoren GF gewichtet wird.
  • Die Vorrichtung 10, die Auswerteeinrichtung 12, die Bearbeitungseinrichtung 14, die Analyseeinrichtung 16 und/oder die Addiereinrichtung 18 können hierzu Hard- und/oder Softwarekomponenten aufweisen.
  • Es wird nun unter zusätzliche Bezugnahme auf die 3 bis 7 der Betrieb der Vorrichtung 10 erläutert.
  • In einem ersten Schritt S100 wird der Fahrspurdatensatz FD ausgewertet, um eine sprunghafte Änderung I der Fahrspur 4 zu erfassen. Anhand der 4 ist zu erkennen, dass zumindest einer der Werte des Fahrspurdatensatzes FD an der Position P1 eine sprunghaften Änderung I aufweist, die ihre Ursache in dem Wechsel von der alten Fahrbahnbegrenzung 6 zu der neuen Fahrbahnbegrenzung 8 hat.
  • In einem weiteren Schritt S200 wird der Fahrspurdatensatz FD in den neuen Fahrspurdatensatz FD repräsentativ für die neue Fahrbahnbegrenzung 8 und den alten Fahrspurdatensatz AFD repräsentativ für die alte Fahrbahnbegrenzung 6 an der Position P1, an der die sprunghafte Änderung I liegt, geteilt.
  • Der Fahrspurdatensatz FD weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Daten auf, die die Fahrspur 4 in Fahrtrichtung FR beschreiben. Hierbei handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um Werte über einen lateralen Offset, einen Winkelwert, eine Krümmung und eine Krümmungsrate der Fahrspur 4. Die Werte können äquidistanten Punkten entlang der Fahrspur 4 in Fahrtrichtung FR zugeordnet sein.
  • Z.B. kann der Fahrspurdatensatz FD das Format einer Matrix aufweisen, wobei in jeder Spalte jeweils Werte für einen lateralen Offset x1,1 ... x1,n x1,m ... x1z, einen Winkelwert x2,1 ... x2,n x12m ... x2z, eine Krümmung x3,1 ... x3,n x3,m ... x3z und eine Krümmungsrate x4,1 ... x4,n x4,m ... x4z untereinander angeordnet sind und jede Spalte der Matrix jeweils einem Punkt entlang der Fahrspur 4 in Fahrtrichtung FR zugeordnet ist.
  • Der neue Fahrspurdatensatz NFD und der alte Fahrspurdatensatz AFD hingegen können im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils das Format einer Matrix aufweisen, wobei in den jeweiligen Spalten jeweils Werte für einen jeweiligen lateralen Offset x1,1 x1,n im Fall des alten Fahrspurdatensatzes bzw. x1,m x1z, im Fall des neuen Fahrspurdatensatzes NFD, einen Winkelwert x2,1 ... x2,n im Fall des alten Fahrspurdatensatzes bzw. x2,m x2z, im Fall des neuen Fahrspurdatensatzes NFD, eine Krümmung x3,1 ... x3,n im Fall des alten Fahrspurdatensatzes bzw. x3,m x3z, im Fall des neuen Fahrspurdatensatzes NFD und eine Krümmungsrate x4,1 ... x4,n im Fall des alten Fahrspurdatensatzes bzw. x4,m x4z, im Fall des neuen Fahrspurdatensatzes NFD untereinander angeordnet sind.
  • In einem weiteren Schritt S300 wird der Differenz-Datensatz DD zwischen dem alten Fahrspurdatensatzes AFD und dem neuen Fahrspurdatensatz NFD an der Position P1 gebildet.
  • Hierzu werden die letzte Spalte des alten Fahrspurdatensatzes AFD x1,n, x2,n, x3,n, x4,n und die erste Spalte des neuen Fahrspurdatensatzes NFD x1,m, x2,m, x3,m, x4,m elementweise voneinander subtrahiert.
  • Entsprechend weist der Differenz-Datensatzes im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Format eines Vektors bzw. einer einspaltigen Matrix mit den Elementen d1, d2, d3, d4 auf.
  • In einem weiteren Schritt S400 wird der Differenz-Datensatz DD auf den neuen Fahrspurdatensatz NFD zum Bilden des Ausgangsdatensatzes AD mit den Elementen a1m, ... a1,z a2,m ... a2,z, ... a3,m ... a3,z, a4,m ... a4,z elementweise aufaddiert. Dabei wird der Differenz-Datensatz DD mit einer Mehrzahl von Gewichtsfaktoren GF elementweise gewichtet, deren Werte g1,m bis g4,z in Fahrrichtung FR der Fahrspur 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel spaltenweise in der Richtung von g1,m nach g1, z linear abnehmen.
  • Die jeweiligen Werte g1,m bis g4,z der Gewichtsfaktoren GF nehmen ausgehend von ihrem Maximalwert an der Position P1 bis auf den Wert Null an der vorbestimmten Position P2 ab, so dass mit Erreichen der Position P2 ein Überblendungsvorgang zum Überblenden des alten Fahrspurdatensatzes ADF und des neuen Fahrspurdatensatzes NFD abgeschlossen ist.
  • Mit anderen Worten, die Werte g1,m bis g4, z können das Format einer Matrix aufweisen, wobei in jeder Spalte jeweils Werte angeordnet sind, die einem lateralen Offset x1,m ... x1,z, einem Winkelwert x2,m ... x2,z, einer Krümmung x3,m ... x3,z und einer Krümmungsrate x4,m ... x4,z des neuen Fahrspurdatensatzes NFD zugeordnet sind und jede Spalte der Matrix jeweils einem Punkt entlang der Fahrspur 4 in Fahrtrichtung FR im Bereich der neuen Fahrbahnbegrenzung 8 zugeordnet ist.
  • Dabei nehmen im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Werte der Gewichtsfaktoren GF in Fahrrichtung der Fahrspur 4 z.B. linear ab, d.h. in einer Matrix z.B. spaltenweise von links nach rechts.
  • Ferner kann der Ausgangsdatensatz AD das Format einer Matrix aufweisen, wobei in jeder Spalte jeweils Werte für einen lateralen Offset a1,m ... a1,z, einen Winkelwert a2,m ... a2,z, eine Krümmung a3,m ... a3,z und eine Krümmungsrate a4,m ... a4,z untereinander angeordnet sind und jede Spalte der Matrix jeweils einem Punkt entlang der Fahrspur 4 in Fahrtrichtung FR im Bereich der neuen Fahrbahnbegrenzung 8 zugeordnet ist.
  • Dabei können die Werte der Gewichtsfaktoren GF durch Bilden einer Ausgleichsgeraden unter Heranziehung des Differenz-Datensatzes DD und des Abstandes zwischen den beiden Positionen P1 und P2 bestimmt werden. Abweichend von einer Ausgleichsgeraden können auch andere Funktionen zum Bestimmen einer Ausgleichsfunktion verwendet werden, wie z.B. Sinusfunktionen oder Polynomfunktionen.
  • Auf diese Weise kann ein weicher, insbesondere sprungfreier, Übergang von dem alten Fahrspurdatensatz ADF auf den neuen Fahrspurdatensatz NFD gewährleistet werden So wird verhindert, dass es zu einem ungewollten, sprunghaften Lenkeinschlag zur Spuranpassung kommt. Dabei werden Änderungen der Fahrspur 4, die während des Übergangs von der alten Fahrspurdatensatz AFD auf die neue Fahrspurdatensatz NFD auftreten, voll berücksichtigt, da der Differenz-Datensatz DD auf den neuen Fahrspurdatensatz NFD aufaddiert wird. Dies erlaubt es, auch bei dynamischen Änderungen des neuen Fahrspurdatensatz NFD der neuen Fahrspur 4 zu folgen und trotzdem keinen sprunghaften Lenkeinschlag beim Wechsel des Fahrspurdatensatzes zu haben.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Kraftfahrzeug
    4
    Fahrspur
    6
    alte Fahrbahnbegrenzung
    8
    neue Fahrbahnbegrenzung
    10
    Vorrichtung
    12
    Auswerteeinrichtung
    14
    Bearbeitungseinrichtung
    16
    Analyseeinrichtung
    18
    Addiereinrichtung
    AD
    Ausgangsdatensatz
    AFD
    alter Fahrspurdatensatz
    DD
    Differenz-Datensatz
    FD
    Fahrspurdatensatz
    FR
    Fahrtrichtung
    GF
    Gewichtsfaktoren
    I
    Änderung
    NFD
    neuer Fahrspurdatensatz
    S100
    Schritt
    S200
    Schritt
    S300
    Schritt
    S400
    Schritt

Claims (10)

  1. Verfahren zum Erfassen einer Fahrspur (4), mit den Schritten: (S100) Auswerten eines Fahrspurdatensatzes (FD) zum Erfassen einer sprunghaften Änderung (I) der Fahrspur (4), (S200) Teilen des Fahrspurdatensatzes (FD) in einen neuen Fahrspurdatensatz (NFD) repräsentativ für eine neue Fahrbahnbegrenzung (8) und einen alten Fahrspurdatensatz (AFD) repräsentativ für eine alte Fahrbahnbegrenzung (6), (S300) Bestimmen eines Differenz-Datensatzes (DD) zwischen dem alten Fahrspurdatensatz (AFD) und dem neuen Fahrspurdatensatz (NFD), und (S400) Aufaddieren des Differenz-Datensatzes (DD) auf den neuen Fahrspurdatensatz (NFD) zum Bilden eines Ausgangsdatensatzes (AD), wobei der Differenz-Datensatz (DD) mit einer Mehrzahl von Gewichtsfaktoren (GF) gewichtet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Werte der Gewichtsfaktoren (GF) in Fahrrichtung (FR) der Fahrspur (4) abnehmen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Werte der Gewichtsfaktoren (GF) linear abnehmen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Fahrspurdatensatz (FD) im Bereich der sprunghaften Änderung (I) in den neuen Fahrspurdatensatz (NFD) und den alten Fahrspurdatensatz (AFD) geteilt wird.
  5. Computerprogrammprodukt zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
  6. Vorrichtung (10) zum Erfassen einer Fahrspur (4), aufweisend eine Auswerteeinrichtung (12) zum Auswerten eines Fahrspurdatensatzes (FD) zum Erfassen einer sprunghaften Änderung (I) der Fahrspur (4), einer Bearbeitungseinrichtung (14) zum Teilen des Fahrspurdatensatzes (FD) in einen neuen Fahrspurdatensatz (NFD) repräsentativ für eine neue Fahrbahnbegrenzung (8) und einen alten Fahrspurdatensatz (AFD) repräsentativ für eine alte Fahrbahnbegrenzung (6), einer Analyseeinrichtung (16) zum Bestimmen eines Differenz-Datensatzes (DD) zwischen dem alten Fahrspurdatensatz es (AFD) und dem neuen Fahrspurdatensatz (NFD), und eine Addiereinrichtung (18) zum Aufaddieren des Differenz-Datensatzes (DD) auf den neuen Fahrspurdatensatz (NFD) zum Bilden eines Ausgangsdatensatzes (AD), wobei der Differenz-Datensatz (DD) mit einer Mehrzahl von Gewichtsfaktoren (GF) gewichtet wird.
  7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei die Werte der Gewichtsfaktoren (GF) in Fahrrichtung (FR) der Fahrspur (4) abnehmen.
  8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei die Werte der Gewichtsfaktoren (GF) linear abnehmen.
  9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei die Vorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, den Fahrspurdatensatz (FD) im Bereich der sprunghaften Änderung (I) in den neuen Fahrspurdatensatz (NFD) und den alten Fahrspurdatensatz (AFD) zu teilen.
  10. Kraftfahrzeug (2) mit einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9.
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