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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kartieren einer Parkumgebung, wobei die Parkumgebung eine zentrale Einrichtung und eine Vielzahl von ortsfesten Sensoreinrichtungen aufweist und wobei die Parkumgebung eingerichtet ist, ein Fahrzeug unter Verwendung einer digitalen Karte zu einer Zielposition in der Parkumgebung zu führen. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Parkumgebung, welche zur Verwendung mit dem Verfahren eingerichtet ist.
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Stand der Technik
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Moderne Fahrzeuge sind mit Fahrerassistenzsystemen ausgestattet, um den Fahrer eines Fahrzeugs bei der Durchführung verschiedener Fahrmanöver zu unterstützen. Dabei sind im Stand der Technik automatische und semiautomatische Systeme bekannt. Bei automatischen Systemen wird das durchzuführende Fahrmanöver automatisch vom Fahrerassistenzsystem sowohl hinsichtlich der Längsführung als auch hinsichtlich der Querführung des Fahrzeugs durchgeführt. Hierbei wird unter Längsführung das Beschleunigen bzw. Abbremsen des Fahrzeugs verstanden und unter Querführung wird die Lenkung des Fahrzeugs verstanden. Bei einem semi-automatischen System führt der Fahrer des Fahrzeugs entweder die Längsführung durch und die Querführung wird vom Fahrerassistenzsystem übernommen, oder die Querführung wird vom Fahrer des Fahrzeugs durchgeführt und die Längsführung wird vom Fahrerassistenzsystem übernommen.
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Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, um einem Fahrzeug in einer Parkumgebung eine Zielposition zuzuweisen, das Fahrzeug automatisiert ohne das Eingreifen eines Fahrers zu der Zielposition zu führen und das Fahrzeug an der Zielposition abzustellen. Derartige Verfahren sind als automatisiertes Valet-Parking (AVP) bekannt. Zum Führen der Fahrzeuge während ihrer automatischen Fahrt zur Zielposition wird eine hochgenaue digitale Karte der Parkumgebung benötigt.
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Aus
DE 10 2014 224 104 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs und eines Parkplatzes bekannt. Der Parkplatz umfasst fahrzeugexterne Überwachungseinrichtungen, welche mobile Objekte innerhalb des Parkplatzes detektieren und deren Position bestimmen. Über eine Kommunikationsschnittstelle werden eine digitale Karte des Parkplatzes, eine Zielposition und die Positionen der mobilen Objekte an Fahrzeuge gesendet. Anschließend wird das Fahrzeug autonom zu der Zielposition geführt.
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DE 10 2012 016 800 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lokalisierung eines Fahrzeugs in einer kartierten oder kartierbaren Umgebung. Als Karte der Umgebung werden vorhandene CAD-Architektenpläne verwendet oder die Umgebung wird vermessen, so dass aus einer kartierbaren Umgebung eine kartierte Umgebung entsteht. Über einen oder mehrere Positionserfassungssensoren einer in der Umgebung angeordneten Sensoreinrichtung kann die Position mindestens einer vorbestimmten Komponente eines Fahrzeugs bestimmt werden. Beispielsweise werden die Positionen der vier Reifen eines Fahrzeugs bestimmt. Die bestimmte Position wird über ein globales Koordinatensystem angegeben, welches für alle Positionserfassungssensoren gültig ist. Die Positionserfassungssensoren sind so angeordnet, dass sich der Sichtbereich von wenigstens zwei Sensoren in einem vorbestimmten Bereich überschneidet.
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DE 10 2015 201 209 A1 beschreibt ein Valet-Parking System, bei dem Fahrzeuge in einem Parkraum zu einem zugewiesenen Stellplatz geführt werden. In dem Parkraum sind Sensoren vorgesehen, welche die Fahrzeuge lokalisieren und deren Positionen mit einer vorhandenen digitalen Karte synchronisieren. Die digitale Karte ist in einer zentralen Steuereinheit abgespeichert. Die digitale Karte wird fortlaufend mit den durch die Sensoren des Parkraums erfassten Informationen und gegebenenfalls mit Informationen von Umfeldsensoren der Fahrzeuge aktualisiert. Die zentrale Steuereinheit ist eingerichtet, Trajektorien zum Führen der Fahrzeuge so zu planen, dass Bereiche, in denen es zu Überschneidungen von Trajektorien kommt, so angeordnet sind, dass diese Bereiche durch die Sensoren mit hoher Genauigkeit überwacht werden können.
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Nachteilig am bekannten Stand der Technik ist, dass eine Erstellung der hochgenauen digitalen Karte der Parkumgebung aufwändig ist und spezialisierte Technik zu deren Erstellung erforderlich ist. Insbesondere eine spätere Neuvermessung bei baulichen Veränderungen wird dadurch erschwert.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Verfahren zum Kartieren einer Parkumgebung vorgeschlagen, wobei die Parkumgebung eine zentrale Einrichtung und eine Vielzahl von ortsfesten Sensoreinrichtungen aufweist, wobei die Parkumgebung eingerichtet ist, ein Fahrzeug unter Verwendung einer digitalen Gesamtkarte und unter Verwendung der Vielzahl von Sensoreinrichtungen zu einer Zielposition in der Parkumgebung zu führen. Ferner ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtungen derart angeordnet sind, dass sich jeweils Sichtfelder mindestens zweier Sensoreinrichtungen zumindest teilweise überlappen, wobei in einem überlappenden Sichtfeld zumindest zwei markante Merkmale der Parkumgebung sichtbar sind und die Sensoreinrichtungen eingerichtet sind, sowohl bewegliche Objekte als auch die unbewegliche Parkumgebung selbst zu erfassen.
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Für das Erstellen der digitalen Gesamtkarte ist in einem ersten Schritt a) vorgesehen, dreidimensionalen Karten für jede der Sensoreinrichtungen zu erstellen, wobei die dreidimensionalen Karten jeweils einen in dem Sichtfeld der jeweiligen Sensoreinrichtung sichtbaren Teilbereich der Parkumgebung umfassen.
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In einem nachfolgenden Schritt b) werden die dreidimensionalen Karten zu der digitalen Gesamtkarte der Parkumgebung zusammengeführt, wobei die einzelnen dreidimensionalen Karten unter Verwendung der jeweils mindestens zwei markanten Merkmale in jedem der überlappenden Sichtfelder zur Deckung gebracht werden. Die so erstellte digitale Gesamtkarte wird dann zur automatischen Führung von Fahrzeugen in der Parkumgebung verwendet.
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Die Sensoreinrichtungen umfassen jeweils mindestens einen Sensor, welcher eingerichtet ist, in einem Sichtfeld die Umgebung dreidimensional zu erfassen. Die Sensoreinrichtung kann dazu genau einen Sensor umfassen oder mehrere, beispielsweise zwei Sensoren, umfassen. In dem Sichtfeld nimmt die Sensoreinrichtung sowohl bewegliche Objekte als auch die unbewegliche Parkumgebung selbst wahr. Als unbewegliche Parkumgebung werden insbesondere eine Fahrbahn, Parkflächen, Wände, Decken, Säulen, Verkehrsschilder und alle anderen Objekte angesehen, welche ortsfest und dauerhaft in der Parkumgebung angeordnet sind. Als bewegliche Objekte werden neben sich momentan bewegenden Objekten wie fahrende Fahrzeuge und Fußgänger auch Objekte angesehen, welche sich momentan nicht bewegen, jedoch nur temporär abgestellt sind und nicht fest mit der Parkumgebung verbunden sind. Somit werden insbesondere auch geparkte Fahrzeuge als bewegliche Objekte angesehen.
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Als Vorbereitung für die Durchführung des Verfahrens werden die einzelnen Sensoreinrichtungen derart verteilt in der Parkumgebung angeordnet, dass die Sichtfelder der Sensoreinrichtungen den gesamten zur automatischen Führung von Fahrzeugen genutzten Parkraum der Parkumgebung abdecken. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Sichtfelder von jeweils zwei Sensoreinrichtungen teilweise überlappen, wobei in dem gemeinsamen, sich überlappenden Sichtfeld der beiden Sensoreinrichtungen zwei markante Merkmale der Parkumgebung für beide Sensoreinrichtungen sichtbar sind.
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Als ein markantes Merkmal ist jede Struktur geeignet, welche von einem Sensor der Sensoreinrichtungen leicht identifiziert werden kann. Bei Sensoren, welche auf Basis von Videobildern arbeiten, sind beispielsweise kräftige Kontraste wie helle Fahrbahnmarkierungen auf dunklem Untergrund besonders geeignet. Bei Sensoren, welche räumliche Strukturen erfassen, sind beispielsweise klare geometrische Strukturen wie Säulen und Ecken, beispielsweise bei zwei aufeinandertreffenden Wänden, besonders geeignet.
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Bevorzugt sind die markanten Merkmale ausgewählt aus Wänden, Ecken, Pfosten, Säulen, Parkplatzmarkierungen, Fahrbahnmarkierungen, Schildern, Lampen, Stützbalken, Bordsteine, Türen, Fenster, Warnbaken, Feuerlöscher, Rohre, Leitplanken, Pflanzkübel und Kombinationen mehrerer dieser Merkmale.
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Im Schritt a) des Verfahrens wird unter Verwendung von Daten, die die Sensoren einer jeden Sensoreinrichtung über die Parkumgebung liefern, für jede der Sensoreinrichtungen eine dreidimensionale Karte erstellt. Diese dreidimensionale Karte umfasst bevorzugt alles, was sich innerhalb des Sichtfeldes der betreffenden Sensoreinrichtung befindet, insbesondere auch alle markanten Merkmale. Die dreidimensionale Karte umfasst bevorzugt ein Höhenprofil der Parkumgebung. Das Erstellen der dreidimensionalen Karte erfolgt bevorzugt unter Verwendung einer Recheneinrichtung, welche je nach Ausführungsform in den Sensoreinrichtungen angeordnet sein kann oder Teil der zentralen Einrichtung sein kann. Alternativ kann ein Cloudcomputing-Dienst die Recheneinrichtung bereitstellen. Die zentrale Einrichtung verarbeitet die erstellten dreidimensionalen Karten der Sensoreinrichtungen weiter. Entsprechend ist vorgesehen, dass die Vielzahl der Sensoreinrichtungen mit der zentralen Einrichtung in Verbindung steht, beispielsweise über eine kabellose oder kabelgebundene Datenverbindung.
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Die Sensoreinrichtungen umfassen für das Erstellen der dreidimensionalen Karten bevorzugt jeweils mindestens einen Sensor, welcher eingerichtet ist, in einem Sichtfeld die Umgebung dreidimensional zu erfassen. Im Sichtfeld einer Sensoreinrichtung erkannte Objekte und Strukturen werden dabei dreidimensional erfasst, das heißt, dass insbesondere deren Lage relativ zu der Sensoreinrichtung und deren Höhenausdehnung bestimmt wird und in der dreidimensionalen Karte eingetragen wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, bei Verwendung von LiDAR-Sensoren die gesamte Umgebung im Sichtfeld durch eine Punktwolke zu repräsentieren, wobei jeder Punkt der Wolke einen Punkt auf einem Objekt oder einer Struktur repräsentiert. Ist beispielsweise die Verwendung einer Stereokamera vorgesehen, kann die gesamte Umgebung im Sichtfeld durch ein Grid dargestellt werden, wobei jedem Gitterpunkt eine x,y-Koordinate und eine Höhenausdehnung zugeordnet wird. Des Weiteren werden bevorzugt die geometrischen Abmessungen und die Art von Objekten bzw. Strukturen bestimmt und in der dreidimensionalen Karte eingetragen.
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Die dreidimensionalen Karten sind jeweils bevorzugt als topografische Karten ausgestaltet, welche die dreidimensionale Struktur des im Sichtfeld der jeweiligen Sensoreinrichtung liegenden Teils der Parkumgebung abbildet.
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Die zentrale Einrichtung umfasst bevorzugt eine Recheneinrichtung, welche eingerichtet ist, gemäß Schritt b) die einzelnen dreidimensionalen Karten zu einer digitalen Gesamtkarte der Parkumgebung zusammenzuführen. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, die dreidimensionalen Karten an einen Cloud-Computing Dienst zu übermitteln, der das Zusammenführen der dreidimensionalen Karten durchführt und die erstellte digitale Gesamtkarte zurück an die zentrale Einrichtung übermittelt.
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Für das Zusammenführen werden in den einzelnen dreidimensionalen Karten die Positionen der markanten Merkmale bestimmt, welche in den jeweiligen Sichtfeldern der Sensoreinrichtungen liegen. Zumindest zwei markante Merkmale liegen jeweils in einem überlappenden Bereich, der von jeweils zwei Sensoreinrichtungen einsehbar ist. Jede der beiden Sensoreinrichtungen kann für die markanten Merkmale eine Position in einem lokalen Koordinatensystem der Sensoreinrichtung erstellen. Da die markanten Merkmale sich jeweils an einem bestimmten Punkt in der Parkumgebung befinden, kann nachfolgend eine Transformation der beiden dreidimensionalen Karten in ein einheitliches globales Koordinatensystem erfolgen. Nach dieser Transformation können die Daten der einzelnen dreidimensionalen Karten der digitalen Gesamtkarte hinzugefügt werden. Nach Abschluss des Zusammenführens enthält die digitale Gesamtkarte ein vollständiges Abbild der durch die Sichtfelder der Sensoreinrichtungen erfassten Parkumgebung und nutzt ein einheitliches globales Koordinatensystem.
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Bevorzugt erfolgt nach dem Zusammenführen zu einer digitalen Gesamtkarte eine Auswertung, um insbesondere die Position von Stellplätzen und befahrbare Verkehrswege zu identifizieren. Diese verarbeiteten bzw. extrahierten Informationen werden der digitalen Gesamtkarte bevorzugt als zusätzliche Daten oder Schichten hinzugefügt, so dass diese leicht für das Führen von Fahrzeugen zur Verfügung stehen.
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Bevorzugt werden befahrbare Bereiche in der digitalen Gesamtkarte identifiziert und es werden der digitalen Gesamtkarte Befahrbarkeitsinformationen zugeordnet, welche Angaben über die identifizierten befahrbaren Bereiche enthalten. Diese befahrbaren Bereiche stellen diejenigen Flächen in der Parkumgebung dar, welche durch Fahrzeuge sicher befahren werden können. Die Befahrbarkeitsinformationen können insbesondere Informationen über eine Durchfahrtshöhe umfassen. Des Weiteren kann vorgesehen sein, Objekte, welche befahrbare Bereiche zur Seite oder in der Höhe begrenzen, zu erkennen und ebenfalls im Rahmen der Befahrbarkeitsinformationen der digitalen Gesamtkarte zuzuordnen. Befahrbare Bereiche begrenzende Objekte sind ortsfeste und mit der Parkumgebung verbundene Objekte wie beispielsweise Mauern, Wände, Pfeiler, Bordsteine, Pflanzkübel und Hecken.
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Bevorzugt werden Parkplatzmarkierungen in der digitalen Gesamtkarte erkannt, und es werden unter Verwendung der erkannten Parkplatzmarkierungen Stellplätze identifiziert. Der digitalen Gesamtkarte werden anschließend bevorzugt Stellplatzinformationen zugeordnet, welche Angaben über die identifizierten Stellplätze enthalten. Diese Angaben können insbesondere Daten zur Größe und der aktuellen Belegung des jeweiligen Stellplatzes umfassen.
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Bevorzugt werden Verkehrszeichen umfassend Verkehrsschilder, Ampeln und/oder Fahrbahnmarkierungen in der digitalen Gesamtkarte erkannt und es werden Informationen über zulässige Fahrstrecken, Haltelinien und/oder Vorfahrtsberechtigungen in der Parkumgebung aus den erkannten Verkehrszeichen extrahiert. Bevorzugt werden der digitalen Gesamtkarte anschließend Fahrstreckeninformationen zugeordnet, welche die Informationen über zulässige Fahrstrecken enthalten.
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Fahrbahnmarkierungen umfassen beispielsweise Begrenzungslinien, Parkplatzmarkierungen, Fahrspurmarkierungen, Haltelinien oder Pfeile, welche die zulässige Fahrtrichtung angeben. Des Weiteren können Verkehrsschilder beispielsweise angeben, ob eine Durchfahrt durch bestimmte Bereiche gestattet ist, welche Verkehrsteilnehmer Vorfahrt haben oder die zulässige Fahrtrichtung anzeigen. Neben den Verkehrszeichen ist es möglich, zusätzlich auch Befahrbarkeitsinformationen, welche grundsätzlich durch ein Fahrzeug sicher zu befahrende Bereiche angeben, zu berücksichtigen.
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Bevorzugt umfasst die digitale Gesamtkarte und/oder umfassen die jeweiligen dreidimensionalen Karten ein Höhenprofil, beispielsweise in Form eines zweidimensionalen Gitter mit einer Vielzahl von Gitterpunkten, wobei jedem Gitterpunkt eine Position, eine Objekthöheninformation und eine Durchfahrtshöhe zugeordnet ist und wobei die Objekthöheninformation die Höhe einer an der Position des Gitterpunkts vorhandenen Struktur des Parkraums angibt. Eine Struktur ist hierbei beispielsweise der Boden bzw. die Fahrbahn, eine Säule, eine Wand, ein Bordstein oder ein sonstiger Bestandteil der Parkumgebung. Durch die Objekthöheninformationen können insbesondere auch ein Verlauf von Rampen und die Position von Begrenzungen eines befahrbaren Bereichs in der digitalen Gesamtkarte und/oder den einzelnen dreidimensionalen Karten gekennzeichnet werden. Die Durchfahrtshöhe gibt insbesondere an, in welcher Höhe sich an der Position des Gitterpunkts ein nach oben begrenzendes Objekt wie eine Decke oder ein Stützbalken befindet.
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Bevorzugt werden in der digitalen Gesamtkarte den Gitterpunkten Befahrbarkeitsinformationen, Stellplatzinformationen und/oder Fahrstreckeninformationen zugeordnet, welche die dem jeweiligen Gitterpunkt zugeordnete Position der Parkumgebung betreffen.
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Bevorzugt wird das Verfahren zumindest einmal zu einem Zeitpunkt durchlaufen, an dem die Parkumgebung frei von parkenden Fahrzeugen und anderen beweglichen Objekten ist. Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, durch einen Vergleich von mehreren Datensätzen, welche zu unterschiedlichen Zeitpunkten durch die Sensoreinrichtungen erfasst wurden, bewegliche Objekte zu identifizieren und durch ein entsprechendes Zusammenführen von dreidimensionalen Karten, welche zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst wurden, eine digitale Gesamtkarte zu erstellen, welche keine beweglichen Objekte enthält.
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Bevorzugt werden die Schritte a) und b) des Verfahrens wiederholt ausgeführt, um Änderungen in der Parkumgebung zu erkennen und die digitale Gesamtkarte zu aktualisieren. Ein wiederholtes Ausführen kann beispielsweise periodisch mit einem festgelegten Zeitintervall erfolgen. Da die Sensoreinrichtungen dauerhaft aktiv sind, um Fahrzeuge in der Parkumgebung zu führen, kann auch ein fortlaufendes, ständiges Durchlaufen der Schritte a) und b) erfolgen. Insbesondere können die Schritte a) und b) immer dann durchlaufen werden, wenn durch die Sensoreinrichtungen neue Sensordaten zur Verfügung stehen. Dies erlaubt eine Aktualisierung oder Kontrolle der digitalen Gesamtkarte in Echtzeit.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, die Schritte a) und b) unterschiedlich häufig zu durchlaufen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass durch die Sensoreinrichtungen stündlich dreidimensionale Karten erstellt werden, welche einmal täglich zu einer aktualisierten Gesamtkarte zusammengeführt werden. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtungen den jeweils sichtbaren Teil der Parkumgebung auf Änderungen überprüfen und eine Neuerstellung der dreidimensionalen Karte immer dann erfolgt, wenn eine Veränderung festgestellt wurde.
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Die Parkumgebung ist eingerichtet, unter Verwendung der digitalen Gesamtkarte sowie der Vielzahl von Sensoreinrichtungen Fahrzeuge in der Parkumgebung zu führen. Dazu werden bevorzugt Fahrzeuge von einem Abgabebereich automatisiert zu einem Stellplatz in der Parkumgebung geführt und dort abgestellt. Wird das Fahrzeug wieder von seinem Fahrer benötigt, wird das Fahrzeug von dem Stellplatz zu einem Abholbereich geführt.
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Bevorzugt ist eine Recheneinrichtung der Parkumgebung, welche beispielsweise Teil der zentralen Einrichtung ist, eingerichtet, eine Trajektorie zu planen, mit der ein Fahrzeug automatisiert innerhalb der Parkumgebung geführt werden kann. Eine Trajektorie stellt dabei eine Bahnkurve dar, der das Fahrzeug folgen kann. Für das Erstellen der Trajektorie wird die digitale Gesamtkarte Parkumgebung verwendet. Die Trajektorie wird an das Fahrzeug übermittelt und das Fahrzeug folgt dieser Trajektorie automatisch ohne einen Eingriff durch einen Fahrer.
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In weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass unter Verwendung der Sensoreinrichtungen eine fortlaufende Überwachung der Parkumgebung auf bewegliche Hindernisse erfolgt, wobei die beweglichen Hindernisse bei der Planung der Trajektorien berücksichtigt werden können.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine Parkumgebung umfassend eine zentrale Einrichtung und eine Vielzahl von ortsfesten Sensoreinrichtungen bereitzustellen. Die Parkumgebung ist dabei eingerichtet, ein Fahrzeug unter Verwendung einer digitalen Gesamtkarte sowie der Vielzahl von Sensoreinrichtungen zu einer Zielposition in der Parkumgebung zu führen, und die Vielzahl von ortsfesten Sensoreinrichtungen ist mit der zentralen Einrichtung verbunden und eingerichtet, sowohl bewegliche Objekte als auch die unbewegliche Parkumgebung selbst zu erfassen.
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Ferner ist die Parkumgebung eingerichtet, eines der hierin beschriebenen Verfahren zum Kartieren einer Parkumgebung auszuführen. Daher gelten im Zusammenhang mit den Verfahren beschriebene Merkmale entsprechend für die Parkumgebung und umgekehrt im Zusammenhang mit der Parkumgebung beschriebene Merkmale gelten auch entsprechend für die Verfahren.
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Die Parkumgebung ist bevorzugt als ein Parkhaus, eine Tiefgarage oder eine offene Parkfläche ausgestaltet.
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Die Sensoreinrichtungen umfassen jeweils mindestens einen Sensor, welcher eingerichtet ist, in einem Sichtfeld die Umgebung dreidimensional zu erfassen. Die Sensoreinrichtung kann dazu genau einen Sensor umfassen oder mehrere, beispielsweise zwei Sensoren, umfassen. In dem Sichtfeld nimmt die Sensoreinrichtung sowohl bewegliche Objekte als auch die unbewegliche Parkumgebung selbst wahr.
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Bevorzugt umfassen die Sensoreinrichtungen jeweils mindestens einen Sensor, der ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend LiDAR-Sensoren, Monokameras, Stereokameras, Time-of-Flight Sensoren und Kombinationen mehrerer dieser Sensoren. Des Weiteren sind die Sensoreinrichtungen eingerichtet, mit der Kommunikationseinrichtung der zentralen Einrichtung drahtlos oder drahtgebunden zu kommunizieren.
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Die Sensoreinrichtungen werden verwendet, um für jede der Sensoreinrichtungen eine dreidimensionale Karte zu erstellen, welche jeweils den im Sichtfeld der jeweiligen Sensoreinrichtung sichtbaren Teilbereich der Parkumgebung repräsentiert. Das Erstellen der dreidimensionalen Karte erfolgt durch eine Recheneinheit, welche beispielsweise Teil der jeweiligen Sensoreinrichtung oder Teil der zentralen Einrichtung sein kann. Alternativ kann die Recheneinheit in Form eines Cloudcomputing-Dienstes bereitgestellt sein. Aus den von den Sensoren der Sensoreinrichtungen gewonnen Daten wird bevorzugt ein Höhenprofil erstellt. Aus dem Höhenprofil der dreidimensionalen Karte kann sowohl die Belegung von Parkplätzen bestimmt als auch die Position eines Fahrzeugs relativ zu den Parkplatzbegrenzungen (z.B. Markierungen, Pfosten, Wände) bestimmt werden.
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Die zentrale Einrichtung umfasst eine Recheneinheit sowie eine Kommunikationseinrichtung. Die Kommunikationseinrichtung ist eingerichtet, drahtlos oder drahtgebunden mit der Vielzahl von Sensoreinrichtungen zu kommunizieren. Die Recheneinheit ist bevorzugt eingerichtet, mehrere dreidimensionale Karten, welche jeweils einen Teilbereich der Parkumgebung repräsentieren, zu einer digitalen Gesamtkarte mit einem globalen Koordinatensystem zusammenzuführen.
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Des Weiteren ist die Recheneinheit bevorzugt eingerichtet, Fahrzeugen einen der Stellplätze der Parkumgebung als Zielposition zuzuordnen und ausgehend von einer Startposition, beispielsweise dem Abgabebereich, eine Trajektorie zu der Zielposition zu planen. Bei der Planung der Trajektorie wird die digitale Gesamtkarte verwendet. Die geplante Trajektorie wird dann an das Fahrzeug übermittelt, beispielsweise über eine drahtlose Verbindung unter Verwendung der Kommunikationseinrichtung.
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Bevorzugt wird das Fahrzeug bei dem Folgen einer Trajektorie fortlaufend durch die zentrale Einrichtung unter Verwendung der Sensoreinrichtungen überwacht. Dabei werden bevorzugt dieselben Sensoren verwendet, welche für das Erstellen der dreidimensionalen Karte verwendet werden.
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Das Fahrzeug verfügt bevorzugt über Aktuatoren für das Übernehmen einer Längsführung und einer Querführung und ist zur Verwendung im Zusammenhang mit der Parkumgebung eingerichtet. Nach Empfang einer Trajektorie von der zentralen Einrichtung der Parkumgebung folgt das Fahrzeug dieser Trajektorie selbsttätig zu einer Zielposition.
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Vorteile der Erfindung
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Das vorgeschlagene Verfahren erlaubt eine automatische dreidimensionale Kartierung einer Parkumgebung unter Verwendung von Sensoreinrichtungen, welche bei einer automatischen Führung des Fahrzeugs in der Parkumgebung das Fahrzeug überwachen. Das Anordnen von zusätzlichen Sensoren speziell für ein Kartographieren der Parkumgebung ist nicht erforderlich. Des Weiteren kann vorteilhafterweise auf das Verwenden von speziellen Vermessungssystemen oder das Beauftragen von Dritten für die Vermessung bzw. Kartographierung verzichtet werden.
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Da die Sensoren für die Vermessung bzw. Kartierung der Parkumgebung dauerhaft verfügbar sind, kann eine einmal erstellte digitale Gesamtkarte fortlaufend kontrolliert und bei Erkennen von baulichen Veränderungen auch umgehend aktualisiert werden. Aufwändige und zeitintensive Neuvermessungen mit speziellen Vorrichtungen sind nicht erforderlich.
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Eine regelmäßige Überprüfung und Kontrolle der digitalen Gesamtkarte erlaubt eine schnelle Reaktion auf Baustellen und Veränderungen in der Verkehrsführung beispielsweise durch ein liegengebliebenes Fahrzeug. Wird das Verfahren fortlaufend durchgeführt, ist eine Aktualisierung der digitalen Gesamtkarte in Echtzeit möglich.
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Aus dem Höhenprofil der erstellten dreidimensionalen Karte kann sowohl die Belegung von Parkplätzen als auch die Position des auf dem Parkplatz befindlichen Fahrzeugs relativ zu den Parkplatzbegrenzungen (z.B. Markierungen, Pfosten, Wände) bestimmt werden. Damit kann die Größe eines freien Parkplatzes bestimmt werden und die Parkplatzzuordnung der Größe des zu parkenden Fahrzeugs angepasst werden.
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Des Weiteren können die Sensoreinrichtungen zur Überwachung von in der Parkumgebung geführten Fahrzeugen verwendet werden, so dass hierfür keine separaten Sensoreinrichtungen erforderlich sind.
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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Parkumgebung.
- Die Figur stellt den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Figur zeigt schematisch ein Beispiel für eine Parkumgebung 10, welche als ein Parkdeck eines Parkhauses ausgestaltet ist. Die Parkumgebung 10 umfasst eine Vielzahl von Stellplätzen 14, eine zentrale Einrichtung 100 und eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen 18. Die zentrale Einrichtung 100 umfasst eine Recheneinrichtung 110 und eine Kommunikationseinrichtung 112.
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Die Parkumgebung 10 ist eingerichtet, ein Fahrzeug 200 ausgehend von einem Abgabebereich 12 zu einem der Stellplätze 14 zu führen und dort abzustellen. Wird das Fahrzeug 200 wieder benötigt, wird es von der Parkumgebung 10 zu einem Abholbereich 16 geführt. Dabei verlässt ein Fahrer des Fahrzeugs 200 das Fahrzeug 200 nach einem Abstellen im Abgabebereich 12 und nimmt es später im Abholbereich 16 wieder entgegen.
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Für eine automatische Fahrt innerhalb der Parkumgebung 10 verfügt das Fahrzeug 200 über eine Steuereinrichtung 202, welche entsprechende Aktuatoren für die Längs- und die Querführung des Fahrzeugs 200 ansteuert. Die Steuereinrichtung 202 folgt dabei einer Trajektorie, die ihr von der Parkumgebung 10 zur Verfügung gestellt wird. Beispielsweise wird diese Trajektorie mittels der Kommunikationseinrichtung 112 der zentralen Einrichtung 100 an das Fahrzeug 200 übermittelt.
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Um die Trajektorie zu planen, benötigt die Parkumgebung 10 eine digitale Gesamtkarte der Parkumgebung 10. Die digitale Gesamtkarte wird unter Verwendung der Sensoreinrichtungen 18 erstellt.
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Die Sensoreinrichtungen 18 umfassen jeweils mindestens einen Sensor, welcher eingerichtet ist, in einem Sichtfeld 20 die Parkumgebung 10 dreidimensional zu erfassen. In dem Sichtfeld 20 nimmt die Sensoreinrichtung 18 sowohl bewegliche Objekte als auch die unbewegliche Parkumgebung 10 selbst wahr. Die unbewegliche Parkumgebung 10 umfasst insbesondere alle Objekte der Parkumgebung 10, welche ortsfest sind und dauerhaft in der Parkumgebung 10 angeordnet sind. Die unbewegliche Parkumgebung 10 gemäß dem in der Figur dargestellten Beispiel umfasst Wände 22, Säulen 24, Parkplatzmarkierungen 26 und Fahrbahnmarkierungen 28.
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Das Fahrzeug 200 wird als bewegliches Objekt angesehen, auch wenn es auf einem der Stellplätze 14 abgestellt wird.
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Die Sensoreinrichtungen 18 sind derart verteilt in der Parkumgebung 10 angeordnet, dass die Sichtfelder 20 der Sensoreinrichtungen 18 den gesamten zur automatischen Führung von Fahrzeugen 200 genutzten Parkraum der Parkumgebung 10 abdecken. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Sichtfelder 20 von jeweils zwei Sensoreinrichtungen 18 teilweise überlappen, wobei in dem gemeinsamen, sich überlappenden Sichtfeld 20 der beiden Sensoreinrichtung 18 zwei markante Merkmale der Parkumgebung 10 für beide Sensoreinrichtungen 18 sichtbar sind. Im in der Figur dargestellten Beispiel sind die Wände 22, die Säulen 24, die Parkplatzmarkierungen 26 und die Fahrbahnmarkierungen 28 als markante Merkmale geeignet.
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Im Schritt a) des Verfahrens wird unter Verwendung von Daten, die die Sensoren einer jeder Sensoreinrichtung 18 über die Parkumgebung 10 liefern, für jede der Sensoreinrichtungen 18 eine dreidimensionale Karte erstellt. Diese dreidimensionale Karte umfasst alles, was sich innerhalb des Sichtfeldes 20 der betreffenden Sensoreinrichtung 18 befindet. Die Daten der Sensoren werden in dem Beispiel der Figur drahtlos an die zentrale Einrichtung 100 übertragen und dort zu den dreidimensionalen Karten weiterverarbeitet. Anschließend führt die zentrale Einrichtung 100 gemäß Schritt b) die einzelnen dreidimensionalen Karten zu einer digitalen Gesamtkarte der Parkumgebung 10 zusammen.
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Für das Zusammenführen werden in den einzelnen dreidimensionalen Karten die Positionen der markanten Merkmale bestimmt, welche in den jeweiligen Sichtfeldern 20 der Sensoreinrichtungen 18 liegen. Zumindest zwei markante Merkmale liegen jeweils in einem überlappenden Bereich, der von jeweils zwei Sensoreinrichtungen 18 einsehbar ist. Jede der beiden Sensoreinrichtungen 18 kann für die markanten Merkmale eine Position in einem lokalen Koordinatensystem der Sensoreinrichtung 18 bestimmen. Da die markanten Merkmale sich jeweils an einem bestimmten Punkt in der Parkumgebung 10 befinden, kann nachfolgend eine Transformation der beiden dreidimensionalen Karten in ein einheitliches globales Koordinatensystem erfolgen. Nach dieser Transformation können die Daten der einzelnen dreidimensionalen Karten der digitalen Gesamtkarte hinzugefügt werden. Nach Abschluss des Zusammenführens enthält die digitale Gesamtkarte ein vollständiges Abbild der durch die Sichtfelder 20 der Sensoreinrichtungen 18 erfassten Parkumgebung 10 und nutzt ein einheitliches globales Koordinatensystem. Die digitale Gesamtkarte kann nun zur Führung des Fahrzeugs 200 verwendet werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014224104 A1 [0004]
- DE 102012016800 A1 [0005]
- DE 102015201209 A1 [0006]
