DE102018210361A1

DE102018210361A1 - Method for determining a relative pose between a vehicle and a target object

Info

Publication number: DE102018210361A1
Application number: DE102018210361.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Jäger; Alexander Banerjee
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: DE102018210361B4; WO2020001885A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln einer Relativpose zwischen einem Zielobjekt (1) und einem Fahrzeug (2), wobei das Fahrzeug (2) eine Erfassungseinrichtung (10.1, 10.2, 10.3) zum Erfassen eines Merkmals eines Objekts (1) in der Fahrzeugumgebung aufweist, umfassend das Übermitteln (I) der Grobpose (P, α) des Zielobjekts (1) an das Fahrzeug (2), das Heranfahren (II) an das Zielobjekt (1) auf Basis der übermittelten Grobpose (P, α), das Erfassen (III) eines Merkmals des Zielobjekts (1) mit der Erfassungseinrichtung (10.1, 10.2, 10.3) des Fahrzeugs (2), und das Ermitteln (IV) einer Relativpose zwischen dem Zielobjekt (1) und dem Fahrzeug (2) auf Basis des mit der Erfassungseinrichtung (10.1, 10.2, 10.3) des Fahrzeugs (2) erfassten Merkmals des Zielobjekts (1).The invention relates to a method for determining a relative pose between a target object (1) and a vehicle (2), the vehicle (2) having a detection device (10.1, 10.2, 10.3) for detecting a feature of an object (1) in of the vehicle environment, comprising the transmission (I) of the rough pose (P, α) of the target object (1) to the vehicle (2), the approach (II) to the target object (1) based on the transmitted rough pose (P, α) , the detection (III) of a feature of the target object (1) with the detection device (10.1, 10.2, 10.3) of the vehicle (2), and the determination (IV) of a relative pose between the target object (1) and the vehicle (2) Basis of the feature of the target object (1) detected with the detection device (10.1, 10.2, 10.3) of the vehicle (2).

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln einer Relativpose zwischen einem Zielobjekt und einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Merkmals des Zielobjekts aufweist. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Steuereinrichtung zum Ausführen des Verfahrens und auf ein Nutzfahrzeug mit solch einer Steuereinrichtung.The present invention relates to a method for determining a relative pose between a target object and a vehicle, the vehicle having a detection device for detecting a feature of the target object. Furthermore, the present invention relates to a control device for executing the method and to a commercial vehicle with such a control device.

Stand der TechnikState of the art

Bei einer Wechselbrücke handelt es sich um einen austauschbaren Ladungsträger, der im intermodularen Verkehr eingesetzt werden kann. Die Wechselbrücke kann ausklappbare Stützen umfassen, die ein Absetzen und Aufnehmen der Wechselbrücke vom Lastkraftwagen ohne zusätzliche Hilfsmittel ermöglichen. Wechselbrücken sind auch als Wechselbehälter, Wechselaufbau, Wechselpritsche und Wechselkoffer bekannt. Die Wechselbrücke kann einen Planenverdeck-, Tautliner-, Koffer- oder sonstigen Aufbau aufweisen. Lastkraftwagen zur Aufnahme von Wechselbrücken können ein Wechselfahrgestell umfassen, auf dem die Wechselbrücke aufgenommen werden kann. Hierfür wird die auf den Stützen abgestellte Wechselbrücke mit dem Lastkraftwagen unterfahren und anschließend angehoben, um ein Einklappen der Stützen zu ermöglichen. Das Unterfahren einer abgestellten Wechselbrücke mit einem Lastkraftwagen ist schwierig und führt häufig zu Beschädigungen. Die DE 10 2006 035 929 A1 schlägt deshalb ein automatisiertes Unterfahren einer Wechselbrücke vor.A swap body is an interchangeable load carrier that can be used in intermodular transport. The swap body can include fold-out supports that allow the swap body to be set down and picked up from the truck without additional aids. Swap bodies are also known as swap bodies, swap bodies, swap bodies and swap bodies. The swap body can have a tarpaulin cover, tautliner, case or other structure. Trucks for holding swap bodies can include a swap body on which the swap body can be mounted. For this purpose, the swap body parked on the supports is driven under by the truck and then raised to enable the supports to be folded in. Driving under a parked swap body with a truck is difficult and often leads to damage. The DE 10 2006 035 929 A1 therefore suggests automated underpassing of a swap body.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln einer Relativpose zwischen einem Zielobjekt und einem Fahrzeug. Unter der Pose eines Objekts wird die Kombination aus der Position und der Orientierung des Objekts verstanden. The present invention relates to a method for determining a relative pose between a target object and a vehicle. The pose of an object is the combination of the position and orientation of the object.

Die Pose bestimmt damit eindeutig die Lage des Objekts im Raum. Das Zielobjekt kann eine Wechselbrücke oder ein beliebiges anderes Objekt sein. Das Fahrzeug kann ein Nutzfahrzeug sein, beispielsweise ein Lastkraftwagen oder ein Lastzug. Unter einem Lastzug wird die Kombination aus einem Lastkraftwagen und mindestens einem Anhänger verstanden. Alternativ kann das Fahrzeug auch ein Personenkraftwagen oder ein sonstiges Fahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein automatisiertes beziehungsweise autonomes Fahrzeug, beispielsweise ein Level-2, Level-3, Level-4 oder Level-5 fähiges Fahrzeug sein.The pose clearly determines the position of the object in space. The target object can be a swap body or any other object. The vehicle can be a commercial vehicle, for example a truck or a truck. A truck is the combination of a truck and at least one trailer. Alternatively, the vehicle can also be a passenger car or another vehicle. The vehicle can be an automated or autonomous vehicle, for example a Level 2, Level 3, Level 4 or Level 5 capable vehicle.

Das Fahrzeug umfasst eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Merkmals eines Objekts. Die Erfassungseinrichtung kann ferner zum Erfassen des vollständigen Objekts ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, dass eine Vielzahl von Merkmalen des Objekts erfasst werden kann. Merkmale eines Objekts können einzelne Teile, Abschnitte oder Bereiche des Objekts sein. Die Erfassungseinrichtung kann mindestens eine Kamera, ein Radar, ein LIDAR und/oder eine sonstige Einrichtung zum Erfassen eines Merkmals eines Objekts in der Umgebung des Fahrzeugs aufweisen. Beispielsweise weist die Erfassungseinrichtung drei Kameras, Radars und/oder LIDARS oder eine Kombination dieser auf. Beispielsweise können mit der Erfassungseinrichtung der Abstand und/oder die Orientierung eines Teils eines Objekts und/oder des gesamten Objekts relativ zum Fahrzeug erfasst werden. Die Erfassungseinrichtung kann eine berührungslose Erfassung eines Objektsmerkmals oder mehrerer Objektmale ermöglichen. Bei der Erfassungseinrichtung kann es sich um eine Nahfelderfassungseinrichtung handeln, die ausgebildet ist, um Merkmale eines Objekts und/oder eines gesamten Objekts in der nahen Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen.The vehicle includes a detection device for detecting a feature of an object. The detection device can also be designed to detect the complete object. It is also conceivable that a large number of features of the object can be recorded. Features of an object can be individual parts, sections or areas of the object. The detection device can have at least one camera, a radar, a LIDAR and / or another device for detecting a feature of an object in the surroundings of the vehicle. For example, the detection device has three cameras, radars and / or LIDARS or a combination of these. For example, the distance and / or the orientation of a part of an object and / or the entire object relative to the vehicle can be detected with the detection device. The detection device can enable non-contact detection of an object feature or several object times. The detection device can be a near-field detection device that is designed to detect features of an object and / or an entire object in the vicinity of the vehicle.

Das Verfahren umfasst das Übermitteln der Grobpose des Zielobjekts an das Fahrzeug. Unter einem Übermitteln einer Information an das Fahrzeug kann das Zuführen einer Information zu dem Fahrzeug verstanden werden, die außerhalb des Fahrzeugs gewonnen wurde. Die Übermittlung kann berührungslos erfolgen. Unter einer Grobpose wird eine Pose des Zielobjekts verstanden, die mit einer verhältnismäßig hohen Unsicherheit belegt ist. Die Unsicherheit kann dabei eine Größenordnung aufweisen, die ein sicheres Einfahren in einen Aufnahmeraum des Objekts auf Basis der übermittelten Grobpose nicht ermöglicht. Die Grobpose kann dem Fahrzeug von dem Zielobjekt selbst und/oder von einem separaten System, beispielsweise einem Logistiksystem übermittelt werden. Die Grobpose kann beispielsweise der Pose eines Stellplatzes, auf dem das Zielobjekt abgestellt ist, entsprechen. Alternativ kann die Grobpose der Pose des Zielobjekts zum Zeitpunkt des Abstellens auf einem Stellplatz entsprechen.The method comprises transmitting the rough pose of the target object to the vehicle. A transmission of information to the vehicle can be understood as the supply of information to the vehicle that was obtained outside the vehicle. The transmission can take place without contact. A rough pose is understood to mean a pose of the target object which is associated with a relatively high degree of uncertainty. The uncertainty can be of a magnitude that does not allow a safe entry into a recording space of the object on the basis of the transmitted rough pose. The rough pose can be transmitted to the vehicle by the target object itself and / or by a separate system, for example a logistics system. The rough pose can correspond, for example, to the pose of a parking space on which the target object is parked. Alternatively, the rough pose may correspond to the pose of the target object when it is parked on a parking space.

Das Verfahren umfasst ferner das Heranfahren an das Zielobjekt auf Basis der übermittelten Grobpose. Unter einem Heranfahren an das Zielobjekt wird eine Annäherung des Fahrzeugs an das Zielobjekt verstanden. Die Annäherung des Fahrzeugs an das Zielobjekt kann eine Annäherung hinsichtlich der Position und/oder Orientierung sein. Im Rahmen einer Ausführungsform kann die Annäherung derart sein, dass nach dem Heranfahren ein Merkmal des Zielobjekts mit der Erfassungseinrichtung des Fahrzeugs erfasst werden kann. Ferner umfasst das Verfahren das Erfassen mindestens eines Merkmals des Zielobjekts mit der Erfassungseinrichtung des Fahrzeugs. Hier können auch mehrere Merkmale des Zielobjekts oder das gesamte Zielobjekt mit der Erfassungseinrichtung erfasst werden. Hinsichtlich der Ausbildung der Erfassungseinrichtung wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.The method also includes approaching the target object on the basis of the transmitted rough pose. Approaching the target object means an approach of the vehicle to the target object. The approach of the vehicle to the target object can be an approximation with regard to the position and / or orientation. In the context of an embodiment, the approximation can be such that a feature of the target object can be detected with the detection device of the vehicle after the approach. Furthermore, the method comprises capturing at least one feature of the target object with the Detection device of the vehicle. Here, several features of the target object or the entire target object can also be recorded using the detection device. With regard to the design of the detection device, reference is made to the above statements.

Darüber hinaus umfasst das Verfahren das Ermitteln einer Relativpose zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug auf Basis des mit der Erfassungseinrichtung des Fahrzeugs erfassten Merkmals des Zielobjekts. Das Bestimmen der Relativpose zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug kann erfolgen, indem mit der Erfassungseinrichtung die Pose des Zielobjekts relativ zum Fahrzeug erfasst wird. Alternativ oder zusätzlich kann über die Erfassungseinrichtung die Absolutpose des Zielobjekts und durch Kenntnis der Absolutpose des Fahrzeugs die Relativpose zwischen diesem und dem Zielobjekt ermittelt werden.In addition, the method comprises determining a relative pose between the target object and the vehicle on the basis of the feature of the target object detected with the detection device of the vehicle. The relative pose between the target object and the vehicle can be determined by using the detection device to detect the pose of the target object relative to the vehicle. Alternatively or additionally, the absolute pose of the target object and the relative pose between this and the target object can be determined via the detection device and by knowing the absolute pose of the vehicle.

Durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auf effiziente und präzise Art und Weise die Relativpose zwischen dem Fahrzeug und dem Zielobjekt bestimmt werden. Durch die Übermittlung der Grobpose des Zielobjekts an das Fahrzeug und das Heranfahren an das Zielobjekt muss die Erfassungseinrichtung erst im nahen Umfeld des Zielobjekts betrieben werden. Wird die Erfassungseinrichtung im nahen Umfeld des Zielobjekts betrieben, werden neben Merkmalen des Zielobjekts nur wenige oder gar keine Merkmale von weiteren Objekte mit der Erfassungseinrichtung erfasst. Damit ist zur Bestimmung der Relativpose keine aufwendige Detektion von Merkmalen des Zielobjekts in einer Vielzahl von mit der Erfassungseinrichtung erfassten Objektmerkmalen notwendig.The method of the present invention enables the relative pose between the vehicle and the target object to be determined in an efficient and precise manner. By transmitting the rough pose of the target object to the vehicle and driving up to the target object, the detection device first has to be operated in the vicinity of the target object. If the detection device is operated in the immediate vicinity of the target object, in addition to features of the target object, only a few or no features of other objects are detected by the detection device. In order to determine the relative pose, no complex detection of features of the target object in a plurality of object features detected by the detection device is necessary.

Das Erfassen des Merkmals des Zielobjekts kann das Auswählen des Merkmals des Zielobjekts aus mehreren mit der Erfassungseinrichtung detektierten Objektmerkmalen umfassen. Im Rahmen dieser Ausführungsform wird demnach aus den mit der Erfassungseinrichtung detektierten Objektmerkmalen das Merkmal des Zielobjekts ausgewählt. Diese Auswahl kann auf Basis der übermittelten Grobpose des Zielobjekts erfolgen. Aufgrund der Kenntnis über die Grobpose des Zielobjekts können leicht nicht relevante Objekte, Teilobjekte und/oder Objektmerkmale aus den detektieren Daten aussortiert werden.The detection of the feature of the target object can include the selection of the feature of the target object from a plurality of object features detected by the detection device. In the context of this embodiment, the characteristic of the target object is accordingly selected from the object characteristics detected by the detection device. This selection can be made on the basis of the transmitted rough pose of the target object. Based on the knowledge of the rough pose of the target object, non-relevant objects, subobjects and / or object features can easily be sorted out from the detected data.

Das Zielobjekt kann einen Aufnahmeraum mit Begrenzungseinrichtungen, zwischen denen das Fahrzeug in den Aufnahmeraum einfahren kann, aufweisen. Der Aufnahmeraum kann ein abgeschlossener Raum mit einer einzigen Öffnung zum Herein- und Herausfahren sein. Ebenso kann der abgeschlossene Raum zwei Öffnungen aufweisen, die ein Hindurchfahren durch das Objekt mit dem Fahrzeug ermöglichen. Ferner kann der Aufnahmeraum ein grundsätzlich offener Raum sein, der beispielsweise nur durch drei, vier oder mehrere Stützen definiert wird, zwischen den Stützen jedoch offen ist. Der Aufnahmeraum kann so ausgebildet sein, dass nur ein Teil des Fahrzeugs oder das gesamte Fahrzeug in diesen hineinfahren kann. Die Stützen des offenen Raums und/oder die Wände des geschlossenen Raums können Begrenzungseinrichtungen darstellen.The target object can have a recording space with delimitation devices between which the vehicle can enter the recording space. The recording room can be a closed room with a single opening for driving in and out. Likewise, the enclosed space can have two openings which allow the vehicle to drive through the object. Furthermore, the receiving space can be a basically open space, which is defined, for example, only by three, four or more supports, but is open between the supports. The receiving space can be designed such that only a part of the vehicle or the entire vehicle can drive into it. The supports of the open space and / or the walls of the closed space can represent limiting devices.

Das Verfahren kann das Erstellen einer Trajektorie zum Einfahren zwischen den Begrenzungseinrichtungen in den Aufnahmeraum des Zielobjekts umfassen. Unter einer Trajektorie wird eine Bahnkurve, ein Pfad beziehungsweise ein Weg verstanden. Die Trajektorie kann auf Basis der ermittelten Relativpose zwischen dem Fahrzeug und dem Zielobjekt erstellt werden. Ferner kann das Verfahren das automatisierte Einfahren zwischen den Begrenzungseinrichtungen in den Aufnahmeraum des Zielobjekts entlang der erstellten Trajektorie umfassen. Bei einem automatisierten Einfahren wird der eigentliche Einfahrvorgang automatisiert, also ohne Eingriff eines Fahrers durchgeführt. Ein Fahrer kann jedoch den Einfahrvorgang aktiv einleiten, unterbrechen und/oder überwachend tätig sein. Im Rahmen dieser Ausführungsform kann ein automatisiertes und präzises Einfahren in einen Aufnahmeraum effizient realisiert werden. So kann auf effiziente Art und Weise eine Beschädigung des Fahrzeugs und/oder des Zielobjekts während des Einfahrens vermieden werden.The method can include the creation of a trajectory for entry between the delimiting devices into the receiving space of the target object. A trajectory is understood to be a path curve, a path or a path. The trajectory can be created on the basis of the determined relative pose between the vehicle and the target object. Furthermore, the method can include the automated entry between the delimitation devices into the receiving space of the target object along the created trajectory. In the case of automated retraction, the actual retraction process is automated, that is to say it is carried out without driver intervention. However, a driver can actively initiate, interrupt and / or monitor the entry process. In the context of this embodiment, an automated and precise entry into a recording space can be efficiently implemented. In this way, damage to the vehicle and / or the target object during the run-in can be avoided in an efficient manner.

Das Verfahren kann ferner das Feststellen umfassen, ob die erstellte Trajektorie zum Einfahren in das Zielobjekt durch das Fahrzeug befahrbar ist. Im Rahmen dieser Ausführungsform erfolgt die Feststellung der Befahrbarkeit nach dem Erstellen der Trajektorie. Die Trajektorie kann demnach zunächst unabhängig von der Befahrbarkeit, die anschließend übergeprüft werden kann, erstellt werden. Da sich das Fahrzeug beim Erstellen der Trajektorie aufgrund des zuvor erfolgten Heranfahrens bereits im Nahumfeld des Zielobjekts befindet, ist das Vorhandensein von Drittobjekten, welche die erstellte Trajektorie blockieren, unwahrscheinlich. Demnach ist es in den meisten Fällen möglich, eine Trajektorie auf hocheffiziente Weise ohne Berücksichtigung von Drittobjekten zu erstellen.The method can further include determining whether the created trajectory can be driven on by the vehicle to enter the target object. In the context of this embodiment, the passability is determined after the trajectory has been created. The trajectory can therefore first be created independently of the accessibility, which can then be checked. Since the vehicle is already in the immediate vicinity of the target object when the trajectory is created due to the previous approach, the presence of third-party objects that block the created trajectory is unlikely. This means that in most cases it is possible to create a trajectory in a highly efficient manner without considering third-party objects.

Das Heranfahren an das Zielobjekt kann das Ermitteln der Fahrzeugpose mittels eines Trackingsystems umfassen. Das Trackingsystem kann einen GPS-Sensor aufweisen. Ferner kann das Trackingsystem mit Sensoren zum Erfassen der Fahrzeugdynamik verbunden sein, beispielsweise mit einem Sensor zur Fahrtgeschwindigkeitserfassung und/oder einem Sensor zum Erfassen des Lenkwinkels. Das Trackingsystem kann ein RTK-System sein und/oder auf einem Kalman-Filter basieren. Mittels des Trackingsystems kann die Pose des Fahrzeugs zu jedem Zeitpunkt mit hoher Genauigkeit ermittelt werden, selbst wenn vereinzelt kein GPS-Signal empfangen wird.Approaching the target object can include determining the vehicle pose using a tracking system. The tracking system can have a GPS sensor. Furthermore, the tracking system can be connected to sensors for detecting the vehicle dynamics, for example with a sensor for driving speed detection and / or a sensor for detecting the steering angle. The tracking system can be an RTK system and / or based on a Kalman filter. The vehicle's pose can be closed using the tracking system can be determined at any time with high accuracy, even if occasionally no GPS signal is received.

Das automatisierte Einfahren in den Aufnahmeraum des Zielobjekts kann ferner das Zuführen von Daten des Zielobjekts, die mit der Erfassungseinrichtung während des Einfahrens erfasst werden, zum Trackingsystem umfassen. Auf Basis der zugeführten Daten kann mittels des Trackingsystems die Relativpose zwischen dem Fahrzeug und dem Zielobjekt überprüft werden. Durch das Tracking ist dies auch dann möglich, wenn eine gemessene Information eines Teilobjekts beziehungsweise eines Objektmerkmals wegfällt, weil dieses beispielsweise nicht mehr im Erfassungsbereich der Erfassungseinrichtung liegt. Die Daten anderer Objektmerkmale und/oder der Bewegungszustand des Fahrzeugs erlauben nämlich, dass die Relativpose dieser Teilobjekte weiterhin bestimmt werden kann.The automated entry into the receiving space of the target object can further include the supply of data of the target object, which are recorded with the detection device during the entry, to the tracking system. On the basis of the supplied data, the relative pose between the vehicle and the target object can be checked using the tracking system. This is also possible through the tracking if a measured piece of information of a partial object or an object feature is omitted, because this is no longer within the detection range of the detection device, for example. The data of other object characteristics and / or the state of motion of the vehicle namely allow the relative pose of these sub-objects to be determined further.

Im Rahmen einer Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das automatisierte Einfahren in eine Wechselbrücke mit einem Nutzfahrzeug. Die Wechselbrücke stellt demnach ein Zielobjekt dar und weist einen Aufnahmeraum auf. Der Aufnahmeraum der Wechselbrücke ist der durch die Stützen der Wechselbrücke, welche Begrenzungseinrichtungen darstellen, definierte Raum. Durch das automatisierte Unterfahren einer Wechselbrücke gemäß der vorliegenden Erfindung können auf einfache Art und Weise Beschädigungen der Wechselbrücke und des Fahrzeugs beim Aufpritschen vermieden werden.In the context of one embodiment, the present invention relates to the automated entry into a swap body with a commercial vehicle. The swap body therefore represents a target object and has an accommodation space. The receiving space of the swap body is the space defined by the supports of the swap body, which represent boundary devices. By automatically driving under a swap body according to the present invention, damage to the swap body and the vehicle when it is being sprinkled can be avoided in a simple manner.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Steuereinrichtung für ein Fahrzeug, die eingerichtet ist, um das Verfahren nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Unter einer Einrichtung der Steuereinrichtung zum Ausführen eines Verfahrens wird die spezifische Programmierung der Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens verstanden. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Nutzfahrzeug mit solch einer Steuereinrichtung. Hinsichtlich des Verständnisses der einzelnen Merkmale und deren Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.The invention further relates to a control device for a vehicle, which is set up to carry out the method according to one of the previously described embodiments. A device of the control device for executing a method is understood to mean the specific programming of the device for executing the method. Furthermore, the invention relates to a commercial vehicle with such a control device. With regard to the understanding of the individual features and their advantages, reference is made to the above explanations.

Figurenlistelist of figures

1 shows method steps of a method for automated entry into an object with a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2-6 are representations to explain the individual process steps of the process in detail 1 ,

Detaillierte Beschreibung einer AusführungsformDetailed description of an embodiment

1 zeigt Verfahrensschritte eines Verfahrens zum automatisierten Einfahren in ein Objekt 1 mit einem Fahrzeug 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei dem Fahrzeug 2 um ein autonom betreibbares Nutzfahrzeug und bei dem Objekt 1 um eine Wechselbrücke, wie in 3 gezeigt. Die Wechselbrücke umfasst vier Stützbeine 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4, welche im ausgeklappten Zustand eine Bodengruppe 3 der Wechselbrücke 1 tragen. Auf der Bodengruppe 3 ist in dieser Ausführungsform ein Wechselcontainer vorgesehen. Die ausgeklappten Stützbeine 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 begrenzen seitlich einen Aufnahmeraum 4 der Wechselbrücke 1. Der Aufnahmeraum 4 der Wechselbrücke 1 wird nach oben hin durch die Bodengruppe 3 begrenzt. Wie in 2 und 3 gezeigt, sind die vier Stützbeine 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 in einer Draufsicht auf die Wechselbrücke 1 in einem Rechteckmuster angeordnet. Ferner umfasst die Bodengruppe 3 einen nicht gezeigten Zentriertunnel. 1 shows method steps of a method for automated entry into an object 1 with a vehicle 2 according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the vehicle is 2 an autonomously operable commercial vehicle and the property 1 around a swap body, as in 3 shown. The swap body has four support legs 5.1 . 5.2 . 5.3 and 5.4 which, when unfolded, is a floor assembly 3 the swap body 1 wear. On the floor pan 3 an interchangeable container is provided in this embodiment. The extended support legs 5.1 . 5.2 . 5.3 and 5.4 delimit a recording space on the side 4 the swap body 1 , The recording room 4 the swap body 1 is going up through the floor pan 3 limited. As in 2 and 3 shown are the four support legs 5.1 . 5.2 . 5.3 and 5.4 in a top view of the swap body 1 arranged in a rectangular pattern. Also includes the floor pan 3 a centering tunnel, not shown.

Das Nutzfahrzeug 2 umfasst ein Fahrerhaus 6 und ein Trägersystem 7 zum darauf Aufnehmen der Wechselbrücke 1. Das Trägersystem 7 ist in Fahrtrichtung hinter dem Fahrerhaus 6 angeordnet. Das Trägersystem 7 umfasst in dieser Ausführungsform mehrere Zentrierrollen 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 zum Eingreifen in den Zentriertunnel der Wechselbrücke 1. Zum Aufnehmen der Wechselbrücke 1 auf dem Trägersystem 7 wird mit dem Nutzfahrzeug 2 rückwärts in den Aufnahmeraum 4 zwischen den Stützen 5.1 und 5.2 eingefahren. Dabei greifen die Zentrierrollen 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 des Trägersystems 7 in den Zentriertunnel der Wechselbrücke 1 ein, sodass eine beabsichtigte Relativausrichtung von Wechselbrücke 1 und Fahrzeug 2 herbeigeführt wird. Ist die Wechselbrücke vollständig unterfahren worden, wird das Trägersystem 7 zum Aufnehmen der Wechselbrücke 1 angehoben. Dies kann beispielsweise mittels einer Luftfederung des Fahrzeugs 2 geschehen. Anschließend werden die vier Stützen 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 der Wechselbrücke 1 eingeklappt.The commercial vehicle 2 includes a cab 6 and a carrier system 7 for picking up the swap body 1 , The carrier system 7 is behind the cab in the direction of travel 6 arranged. The carrier system 7 comprises several centering rollers in this embodiment 8.1 . 8.2 . 8.3 and 8.4 for reaching into the centering tunnel of the swap body 1 , To accommodate the swap body 1 on the carrier system 7 is with the commercial vehicle 2 backwards into the recording room 4 between the supports 5.1 and 5.2 retracted. The centering rollers grip 8.1 . 8.2 . 8.3 and 8.4 of the carrier system 7 into the centering tunnel of the swap body 1 so that an intended relative alignment of swap body 1 and vehicle 2 is brought about. When the swap body has been completely undershot, the carrier system becomes 7 to accommodate the swap body 1 raised. This can be done, for example, by means of air suspension in the vehicle 2 happen. Then the four supports 5.1 . 5.2 . 5.3 and 5.4 the swap body 1 collapsed.

Der Lastkraftwagen 2 umfasst ferner einen GPS-Sensor 9 zur Positionsermittlung sowie eine Nahfeldsensorik zur Erfassung von Objektmerkmalen im Fahrzeugumfeld. Die Nahfeldsensorik weist in dieser Ausführungsform drei Kameras 10.1, 10.2 und 10.3 auf. Zwei Kameras 10.1 und 10.2 sind an der Rückseite der Fahrerkabine 6 oberhalb des Trägersystems 7 angebracht, wobei an jeder Fahrzeugseite eine Kamera vorgesehen ist. Die Kameras 10.1 und 10.2 können direkt neben dem Fahrerhaus 6, hinter dem Fahrerhaus 6, auf dem Dach oder auf dem Leiterrahmen hinter dem Fahrerhaus 6 befestigt sein. Ferner ist eine Kamera 10.3 in Querrichtung mittig am Fahrzeugheck vorgesehen. Mittels der drei Kameras 10.1, 10.2 und 10.3 können Merkmale von Objekten, beispielsweise Wechselbrücken, in der Umgebung des Fahrzeughecks ermittelt werden.The truck 2 also includes a GPS sensor 9 for position determination and a near-field sensor system for recording object features in the vehicle environment. The near field sensor system has three in this embodiment cameras 10.1 . 10.2 and 10.3 on. Two cameras 10.1 and 10.2 are at the rear of the cab 6 above the carrier system 7 attached, with a camera is provided on each side of the vehicle. The cameras 10.1 and 10.2 can be right next to the cab 6 , behind the cab 6 , on the roof or on the ladder frame behind the cab 6 be attached. There is also a camera 10.3 provided in the transverse direction in the center of the rear of the vehicle. Using the three cameras 10.1 . 10.2 and 10.3 features of objects, for example swap bodies, can be determined in the vicinity of the rear of the vehicle.

Ferner umfasst das Fahrzeug 2 eine Steuereinrichtung 11, die eingerichtet ist, um das im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Verfahren zum automatisierten Einfahren in den Aufnahmeraum 4 der Wechselbrücke 1 auszuführen. Die Steuereinrichtung 11 umfasst ferner ein Trackingsystem, mittels dem auf Basis des GPS-Sensors 9, der Nahfeldsensorik 10.1, 10.2 und 10.3 und weiteren Sensoreinrichtungen die Pose des Fahrzeugs 2 im Raum und relativ zu Objekten in der Fahrzeugumgebung erfasst werden kann.The vehicle also includes 2 a control device 11 which is set up to do so with reference to 1 described method for automated entry into the recording room 4 the swap body 1 perform. The control device 11 also includes a tracking system, based on the GPS sensor 9 , the near-field sensor system 10.1 . 10.2 and 10.3 and other sensor devices the pose of the vehicle 2 in space and relative to objects in the vehicle environment.

In einem ersten Schritt I des Verfahrens wird die grobe Pose einer aufzunehmenden Wechselbrücke 1 an das Fahrzeug 2 übermittelt. Die grobe Pose der Wechselbrücke 1 ist im Rahmen dieser Ausführungsform aus einem Logistiksystem bekannt. In dem Logistiksystem sind eine Vielzahl von Stellplätzen für Wechselbrücken mit deren jeweiligen Position P₁ , P₂ und P₃ und Orientierung α₁ , α₂ und α₃ in einer Datenbank hinterlegt, wie in 2 gezeigt. Die in dem Logistiksystem hinterlegten Positionen befinden sich dabei jeweils im Umfeld des Eingangs des Zentriertunnels einer auf dem jeweiligen Stellplatz abgestellten Wechselbrücke.In a first step I The procedure becomes the rough pose of a swap body 1 to the vehicle 2 transmitted. The rough pose of the swap body 1 is known in the context of this embodiment from a logistics system. The logistics system includes a large number of parking spaces for swap bodies with their respective positions P ₁ . P ₂ and P ₃ and orientation α ₁ . α ₂ and α ₃ stored in a database, as in 2 shown. The positions stored in the logistics system are located in the vicinity of the entrance to the centering tunnel of a swap body parked on the respective parking space.

Aus dem Logistiksystem ist ferner bekannt, welche Wechselbrücke das Fahrzeug aufnehmen soll und auf welchem Stellplatz die aufzunehmende Wechselbrücke abgestellt ist. Die Position P₂ und Orientierung α₂ des entsprechenden Stellplatzes werden an das Fahrzeug 2 übermittelt. Die Steuereinrichtung 11 des Nutzfahrzeugs 2 ist eingerichtet, um die übermittelte Grobpose der Wechselbrücke 1 zu empfangen.It is also known from the logistics system which swap body the vehicle should accommodate and on which parking space the swap body to be accommodated is parked. The position P ₂ and orientation α ₂ of the corresponding parking space are attached to the vehicle 2 transmitted. The control device 11 of the commercial vehicle 2 is set up to convey the rough pose of the swap body 1 to recieve.

In einem Folgeschritt II wird das Fahrzeug 2 auf Basis der übermittelten groben Pose der Wechselbrücke 1 rückwärts so an diese herangefahren, dass es vor dem Eingang des Aufnahmeraums 4 angeordnet ist und die Stützen 5.1 und 5.2 mit der Nahfeldsensorik erfasst werden können. Hierfür wird die Fahrzeugpose des Fahrzeug 2 über ein GPS-Trackingsystem bestimmt. Neben dem GPS-Signal werden dem Trackingsystem in dieser Ausführungsform auch die Fahrgeschwindigkeit, welche über die Raddrehzahlen bestimmt wird, sowie der Lenkwinkel zugeführt. Das Trackingsystem leitet auf Basis dieser Größen mit Hilfe eines kinematischen Modells des Fahrzeugs 2 eine gesamthafte Positions- und Orientierungsinformation ab.In a subsequent step II becomes the vehicle 2 based on the transmitted rough pose of the swap body 1 backwards so that it is in front of the entrance of the recording room 4 is arranged and the supports 5.1 and 5.2 can be detected with the near-field sensor system. For this the vehicle pose of the vehicle 2 determined via a GPS tracking system. In addition to the GPS signal, the tracking system, which is determined via the wheel speeds, and the steering angle are also supplied to the tracking system in this embodiment. The tracking system guides on the basis of these variables with the help of a kinematic model of the vehicle 2 a complete position and orientation information.

In einem Folgeschritt III wird, wie in 4 gezeigt, die Nahfeldsensorik in Betrieb genommen und das Umfeld um das Fahrzeugheck herum mit den drei Kameras 10.1, 10.2 und 10.3 erfasst. Wie aus 4 ersichtlich, detektiert die Nahfeldsensorik in diesem Beispiel eine Vielzahl von Stützen unterschiedlicher Wechselbrücken. Die Stützen stellen Objektmerkmale dar. Auf Basis der in Schritt I übermittelten Grobpose werden die Stützen 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 ermittelt, welche zu der Wechselbrücke 1 gehören, die durch das Fahrzeug 2 aufzunehmen ist. Genauer gesagt wird hierzu ein Koordinatensystem gebildet, dessen Ursprung an der mit der Grobpose übermittelten Position angeordnet ist und dessen Abszisse in Richtung der mit der Grobpose übermittelten Orientierung verläuft. Der Verlauf der Ordinate ergibt sich aus der Randbedingung eines rechtshändigen Koordinatensystems. Im Anschluss werden, wie in 5 gezeigt, zunächst die Stützen ausgewählt, welche den geringsten Senkrechtabstand zur Abszisse des Koordinatensystems aufweisen. Gibt es mehrere Stützen mit demselben Abstand zur Abszisse, wie beispielshaft in 5 durch die Stützen 5.2 und 12.2 beziehungsweise 5.1 und 12.1 gezeigt, werden in einem Folgeschritt von diesen jene Stützen 5.1 und 5.2 mit dem geringeren Senkrechtabstand zur Ordinate ausgewählt.In a subsequent step III will, as in 4 shown, the near-field sensor system was put into operation and the environment around the rear of the vehicle with the three cameras 10.1 . 10.2 and 10.3 detected. How out 4 As can be seen, the near-field sensor system detects a large number of supports from different swap bodies in this example. The supports represent object features. Based on the in step I The supports are transmitted as a rough pose 5.1 . 5.2 . 5.3 and 5.4 determines which to the swap body 1 belong by the vehicle 2 is to be recorded. More precisely, a coordinate system is formed for this purpose, the origin of which is arranged at the position transmitted with the rough pose and the abscissa runs in the direction of the orientation transmitted with the rough pose. The course of the ordinate results from the boundary condition of a right-handed coordinate system. Subsequently, as in 5 shown, first selected the columns that have the smallest vertical distance to the abscissa of the coordinate system. If there are several columns with the same distance to the abscissa, as in example in 5 through the supports 5.2 and 12.2 respectively 5.1 and 12.1 these supports are shown in a subsequent step 5.1 and 5.2 selected with the smaller perpendicular distance to the ordinate.

Auf Basis der mit der Nahfeldsensorik erfassten Stützen 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 der Wechselbrücke 1 wird anschließend in einem Schritt IV die Relativpose von Fahrzeug 2 und Wechselbrücke 1 ermittelt. Hierzu wird ein neues Koordinatensystem gebildet, indem zunächst die Mittelpunkte M₁ und M₂ zwischen den zuvor erfassten Stützen 5.1 und 5.2 beziehungsweise 5.3 und 5.4 der Wechselbrücke 1 bestimmt werden, wie in 6 gezeigt. Anschließend wird eine Mittellinie zwischen den Mittelpunkten gebildet, welche die Abszisse des neuen Koordinatensystems darstellt. Die Abszisse des neuen Koordinatensystems stellt die exakte Orientierung α_2e der Wechselbrücke 1 dar. Die Abszisse verläuft in positive Richtung von M₁ zu M₂ . Die Ordinatenrichtung wird ebenfalls über die Randbedingung eines rechthändigen Koordinatensystems bestimmt. Der Ursprung P_2e des Koordinatensystems, welcher die exakte Position der Wechselbrücke 1 darstellt, wird bei einen senkrechten Abstand d von M₂ festgelegt, sodass dieser vor dem Zentriertunnel der Wechselbrücke 1 angeordnet ist.Based on the supports detected with the near-field sensor system 5.1 . 5.2 . 5.3 and 5.4 the swap body 1 is then in one step IV the relative pose of the vehicle 2 and swap body 1 determined. For this purpose, a new coordinate system is formed by first the center points M ₁ and M ₂ between the previously recorded columns 5.1 and 5.2 respectively 5.3 and 5.4 the swap body 1 be determined as in 6 shown. A center line is then formed between the center points, which represents the abscissa of the new coordinate system. The abscissa of the new coordinate system provides the exact orientation α _2e the swap body 1 The abscissa runs in the positive direction of M ₁ to M ₂ , The direction of the ordinate is also determined by the boundary condition of a right-handed coordinate system. The origin P _2e of the coordinate system, which is the exact position of the swap body 1 represents, at a vertical distance d from M ₂ fixed so that this in front of the centering tunnel of the swap body 1 is arranged.

Auf Basis dieser exakten Pose der Wechselbrücke 1 wird eine Relativpose zwischen der Wechselbrücke 1 und dem Fahrzeug 2 ermittelt. Ausgehend von der ermittelten Relativpose wird in einem Schritt V eine Trajektorie zum Einfahren in den Aufnahmeraum 4 mit dem Nutzfahrzeug 2 erstellt. Die Trajektorie wird so bestimmt, dass das Nutzfahrzeug 2 rückwärts mit dem Trägersystem 7 die Wechselbrücke 1 unterfährt. In anderen Worten wird mit dem Trägersystem 7 in den Aufnahmeraum 4 zwischen den Stützen 5.1 und 5.2 beziehungsweise 5.3 und 5.4 eingefahren.Based on this exact pose of the swap body 1 becomes a relative pose between the swap body 1 and the vehicle 2 determined. Based on the determined relative pose in one step V a trajectory to enter the recording room 4 with the commercial vehicle 2 created. The trajectory is determined so that the commercial vehicle 2 backwards with the carrier system 7 the swap body 1 moves below. In other words, with the carrier system 7 in the recording room 4 between the supports 5.1 and 5.2 respectively 5.3 and 5.4 retracted.

In einem Folgeschritt VI wird überprüft, ob die Trajektorie durch das Nutzfahrzeug befahrbar ist. Im Rahmen dieses Überprüfungsschritts wird ermittelt, ob die Trajektorie durch Hindernisse, beispielsweise durch Stützen weiterer Wechselbrücken, blockiert wird. Ebenso wird überprüft, ob die Trajektorie Lenkwinkel erfordert, welche durch den Lastkraftwagen nicht realisiert werden können. Kommt der Überprüfungsschritt VI zu dem Ergebnis, dass die Befahrbarkeit nicht gegeben ist, werden die Schritte V und VI zum Planen und Überprüfen einer Trajektorie wiederholt, bis eine befahrbare Trajektorie erstellt wurde. In a subsequent step VI it is checked whether the trajectory is passable by the commercial vehicle. As part of this checking step, it is determined whether the trajectory is blocked by obstacles, for example by supporting further swap bodies. It is also checked whether the trajectory requires steering angles that cannot be realized by the truck. Then comes the review step VI The steps become the result that the passability is not given V and VI to plan and check a trajectory repeatedly until a trajectory that can be driven on has been created.

Sobald in Schritt VI eine befahrbare Trajektorie erstellt wurde, wird das Nutzfahrzeug in Schritt VII autonom in den Aufnahmeraum 4 zwischen den Stützen 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 eingefahren. Das Einfahren erfolgt so, dass die Zentrierrollen 8.1-8.4 des Trägersystems 7 in den Zentriertunnel der Wechselbrücke 1 eingeführt werden und anschließend ein Aufladen der Wechselbrücke 1 auf das Fahrzeug 2, wie oben beschrieben, möglich wird. Während des Einfahren wird die Relativpose zwischen Fahrzeug 2 und Wechselbrücke 1 regelmäßig überprüft. Die Überprüfung erfolgt dabei mittels des Trackingsystems, dem auch mit der Nahfeldsensorik erfasste Daten der Wechselbrücke 1 zugeführt werden.Once in step VI A drivable trajectory was created, the commercial vehicle is in step VII autonomously in the recording room 4 between the supports 5.1 . 5.2 . 5.3 and 5.4 retracted. The retraction takes place so that the centering rollers 8.1-8.4 of the carrier system 7 into the centering tunnel of the swap body 1 be introduced and then charging the swap body 1 on the vehicle 2 as described above. During the retraction the relative pose between the vehicle 2 and swap body 1 checked regularly. The check is carried out by means of the tracking system, the data of the swap body also recorded with the near field sensor system 1 be fed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wechselbrückeswap
22: Fahrzeugvehicle
33: Bodengruppeunderbody
44: Aufnahmeraumaccommodation space
5.1, 5.2, 5.3, 5.45.1, 5.2, 5.3, 5.4: StützenSupport
66: Fahrerkabinecab
77: Trägersystemcarrier system
8.1, 8.2, 8.3, 8.48.1, 8.2, 8.3, 8.4: Zentrierrolleflipper
99: GPS-SensorGPS sensor
10.1, 10.2, 10.310.1, 10.2, 10.3: Kameracamera
1111: Steuereinrichtungcontrol device
12.1, 12.212.1, 12.2: StützenSupport
P₁, P₂, P₃ P ₁ , P ₂ , P ₃: Grobe Position WechselbrückeRough position swap body
α₁, α₂, α₃ α ₁ , α ₂ , α ₃: Grobe Orientierung WechselbrückeRough orientation swap body
P_2e, α_2e P _2e , α _2e: Exakte Pose WechselbrückeExact swap body pose
M₁, M₂ M ₁ , M ₂: Mittelpunkt Focus
II: Übermitteln Grobpose ZielobjektSubmit rough pose target object
IIII: Heranfahren an ZielobjektApproach the target object
IIIIII: Erfassen Merkmal ZielobjektCapture characteristic of target object
IVIV: Ermitteln Relativpose zwischen Zielobjekt und FahrzeugDetermine the relative pose between the target object and the vehicle
VV: Erstellen TrajektorieCreate trajectory
VIVI: Überprüfen TrajektorieCheck trajectory
VIIVII: Automatisiertes Einfahren in ZielobjektAutomated entry into the target object

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102006035929 A1 [0002]

Claims

Method for determining a relative pose between a target object (1) and a vehicle (2), the vehicle (2) having a detection device (10.1, 10.2, 10.3) for detecting a feature of an object (1) in the vehicle environment, comprising transmitting ( I) the rough pose (P ₂ , α ₂ ) of the target object (1) to the vehicle (2); Approach (II) to the target object (1) on the basis of the transmitted rough pose (P ₂ , α ₂ ); Detecting (III) a feature of the target object (1) with the detection device (10.1, 10.2, 10.3) of the vehicle (2); and determining (IV) a relative pose between the target object (1) and the vehicle (2) on the basis of the feature of the target object (1) detected by the detection device (10.1, 10.2, 10.3) of the vehicle (2).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the detection (III) of the feature of the target object (1) comprises selecting the feature of the target object (1) from a plurality of object features detected by the detection device (10.1, 10.2, 10.3) on the basis of the transmitted rough pose (P ₂ , α ₂ ) of the target object (1).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target object (1) has a receiving space (4) with boundary devices (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) between which the vehicle (1) can enter the receiving space (4) and the method further comprises creating (V) a trajectory for entering the target object (1) on the basis of the determined relative pose; and automated entry (VII) between the delimitation devices (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) into the receiving space (4) of the target object (1) along the created trajectory.

Procedure according to Claim 3 , characterized in that the method further comprises determining (VI) whether the created trajectory for driving into the target object (1) is passable by the vehicle (2); and creating (V) an alternative trajectory if it is determined that the created trajectory is impassable.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the approach (II) to the target object (1) comprises determining the vehicle pose by means of a tracking system.

Procedure according to Claim 3 or 4 and after Claim 5 , characterized in that the automated retraction (VII) comprises feeding data of the target object (1) captured by the detection device (10.1, 10.2, 10.3) to the tracking system during retraction; and checking the relative pose between the vehicle (2) and the target object (1) by means of the tracking system on the basis of the supplied data.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target object (1) is a swap body with supports (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) as limiting devices, and the vehicle (2) is a commercial vehicle.

Control device (11) for a commercial vehicle (2), which is set up to carry out the method according to one of the preceding claims.

Commercial vehicle (2) with a control device (11) Claim 8 ,