DE102018214971A1 - Verfahren zur Erstellung einer Karte eines Umfelds eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung einer Karte eines Umfelds eines Fahrzeugs (10), wobei das Fahrzeug (10) mindestens einen Sensor (12) umfasst. In einem Schritt a) des Verfahrens erfolgt ein Erfassen von ersten Daten durch das Fahrzeug (10), wobei die ersten Daten zumindest eine Position des Fahrzeugs (10) und Angaben zur Art des mindestens einen Sensors (12) umfassen. In einem nachfolgenden Schritt b) erfolgt ein Übermitteln der ersten Daten an eine zentrale Einrichtung (100) durch das Fahrzeug (10). Anschließend erfolgt in einem Schritt c) eine Auswahl von Perzeptionsparametern durch die zentrale Einrichtung (100) unter Berücksichtigung der ersten Daten, welche in einem Schritt d) an das Fahrzeug (10) gesendet werden. In einem Schritt e) erfolgt ein erfolgt ein Empfangen der ausgewählten Perzeptionsparameter durch das Fahrzeug (10) und ein Konfigurieren des mindestens einen Sensors (12) unter Verwendung der ausgewählten Perzeptionsparameter und in einem nachfolgenden Schritt f) erfolgt ein Erfassen des Umfelds des Fahrzeugs (10) durch den mindestens einen Sensor (12), wobei Rohdaten aufgezeichnet werden und die Rohdaten unter Verwendung der ausgewählten Perzeptionsparameter durch das Fahrzeug (10) gefiltert werden. In einem Schritt g) werden zweite Daten an die zentrale Einrichtung (100) durch das Fahrzeug (10) übermittelt, wobei die zweiten Daten das erfasste Umfeld repräsentieren, und es erfolgt anschließend ein Erstellen und/oder Aktualisieren einer Karte basierend auf den zweiten Daten durch die zentrale Einrichtung (100).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung einer Karte eines Umfelds eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug mindestens einen Sensor umfasst und wobei bei dem Verfahren Daten erfasst und an eine zentrale Einrichtung übermittelt werden. Weitere Aspekte der Erfindung umfassen eine zentrale Einrichtung sowie ein Fahrzeug, welche zur Verwendung mit dem Verfahren eingerichtet sind.
  • Stand der Technik
  • Die Erfassung des Fahrzeugumfelds unter Verwendung von Sensoren wie Radarsensoren und Videokameras ist ein fundamentaler Bestandteil moderner Fahrerassistenzsysteme und automatisierter Fahrzeugsysteme. Um präzise Daten über das Fahrzeugumfeld bereitstellen zu können, müssen die Sensoren in der Lage sein, viele verschiedene Objekttypen, wie beispielsweise Verkehrszeichen und Bordsteine in einer Vielzahl von möglichen Umgebungsbedingungen zu erfassen.
  • Aus DE 10 2016 103251 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs bekannt. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, mindestens einen Datensatz unter Verwendung einer Datenverarbeitungseinrichtung zu erzeugen, wobei der mindestens eine Datensatz einen aktuellen und/oder zukünftigen Zustand der Umgebung beschreibt. In Abhängigkeit von dem mindestens einen Datensatz wird von einer Steuereinrichtung ein Steuersignal zur Steuerung eines Betriebszustands des Sensors und/oder zur Steuerung einer Datenverarbeitung von Sensordaten des Sensors erzeugt. Durch Auswerten des Datensatzes durch die Datenverarbeitungseinrichtung können beispielsweise Objekte oder ein Wetterzustand auf einer Fahrbahn ermittelt werden. In Abhängigkeit der ermittelten Objekte bzw. des Wetterzustandes kann der Betriebszustand des Sensors und/oder das Verarbeiten der Sensordaten der Steuereinrichtung angepasst werden. Bei dem Sensor kann es sich beispielsweise um einen Radarsensor handeln.
  • Aus DE 10 2015 211467 B3 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors bekannt. Die Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs wird adaptiv eingestellt, wobei ein Störschwellenwert zur Ausblendung einer Störung vorgegeben wird. Dabei wird der Störschwellenwert während des Betriebs einer vorgegebenen Funktion eines Assistenzsystems ermittelt. Bei der adaptiven Anpassung wird sichergestellt, dass der Ultraschallsensor in einem wichtigen Bereich nicht so unempfindlich eingestellt wird, dass die Ausführbarkeit des Assistenzsystems gefährdet ist.
  • Aus DE 10 2014 011108 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems bekannt. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, in Abhängigkeit von Parkbereichsinformationen die Erfassung von Sensordaten durch einen Sensor anzupassen, indem ein Erfassungsparameter des Sensors oder ein Verarbeitungsparameter angepasst wird. Beispielsweise ist es möglich, Schwellenwerte bei der Verarbeitung von Sensordaten anzupassen. Als Sensor kann beispielsweise ein Radarsensor oder ein Ultraschallsensor verwendet werden. Die Parkbereichsinformationen können aus einer vorgegebenen Karte entnommen werden.
  • Nachteilig an den bekannten Verfahren ist, dass eine gezielte Vorgabe optimaler Parameter zur Erfassung des Umfelds nicht möglich ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird ein Verfahren zur Erstellung einer Karte eines Umfelds eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Fahrzeug mindestens einen Sensor umfasst. In einem ersten Schritt a) des Verfahrens ist vorgesehen, erste Daten durch das Fahrzeug zu erfassen, wobei die ersten Daten zumindest eine Position des Fahrzeugs und Angaben zur Art des mindestens einen Sensors umfassen. In einem nachfolgenden Schritt b) werden die ersten Daten durch das Fahrzeug an eine zentrale Einrichtung übermittelt. Anschließend erfolgt in einem Schritt c) eine Auswahl von Perzeptionsparametern durch die zentrale Einrichtung unter Berücksichtigung der ersten Daten. Anschließend werden in einem Schritt d) die ausgewählten Perzeptionsparameter durch die zentrale Einrichtung an das Fahrzeug gesendet. In einem nachfolgenden Schritt e) werden die ausgewählten Perzeptionsparameter durch das Fahrzeug empfangen und es erfolgt ein Konfigurieren des mindestens einen Sensors unter Verwendung der ausgewählten Perzeptionsparameter. Anschließend erfolgt in einem Schritt f) ein Erfassen des Umfelds des Fahrzeugs durch den mindestens einen Sensor, wobei Rohdaten aufgezeichnet werden und die Rohdaten unter Verwendung der ausgewählten Perzeptionsparameter durch das Fahrzeug gefiltert werden. In einem sich anschließenden Schritt g) werden zweite Daten durch das Fahrzeug an die zentrale Einrichtung übermittelt, wobei die zweiten Daten auf den Rohdaten basieren und das erfasste Umfeld repräsentieren. In einem nachfolgenden Schritt h) erfolgt ein Erstellen und/oder ein Aktualisieren einer Karte basierend auf den zweiten Daten durch die zentrale Einrichtung.
  • Das vorgeschlagene Verfahren kann einmalig durchlaufen werden oder mehrmals durchlaufen werden. Insbesondere ist es möglich, dass das Verfahren während des Betriebs eines Fahrzeugs, insbesondere bei einer Fahrt des Fahrzeugs, fortlaufend durchlaufen wird, wobei insbesondere fortlaufend eine Position des Fahrzeugs bestimmt wird, eine zentrale Einrichtung übertragen wird, die Perzeptionsparameter des Fahrzeugs unter Verwendung von durch die zentrale Einrichtung ausgewählten Perzeptionsparametern angepasst wird, das Umfeld erfasst wird und Daten, welche da Umfeld repräsentieren an die zentrale Einrichtung übermittelt werden. Entsprechend ist es bevorzugt, wenn die zentrale Einrichtung die Karte fortlaufend aktualisiert, wenn neue Daten vorliegen.
  • Im Schritt a) des Verfahrens wird durch das Fahrzeug zunächst dessen eigene Position bestimmt. Hierbei ist es zunächst völlig ausreichend, wenn die Position des Fahrzeugs nur grob bestimmt werden kann. Für eine grobe Bestimmung der Position ist eine Angabe ausreichend, die bis auf 100 m, bevorzugt bis auf 50 m und besonders bevorzugt bis auf 10 m genau ist. Eine derartige Positionsbestimmung kann beispielsweise durch das Auswerten von Funksignalen von Kommunikationseinrichtungen, wie beispielsweise der Auswertung von Signalen von Mobilfunkbasisstationen oder WLAN-Basisstationen erfolgen. Bevorzugt erfolgt zusätzlich oder alternativ eine Bestimmung der Fahrzeugposition unter Verwendung eines Satellitennavigationssystems wie GPS, wobei dann eine genauere Bestimmung der Fahrzeugposition mit einer Genauigkeit von besser als 20 m, bevorzugt besser als 10 m und besonders bevorzugt besser als 5 m bevorzugt ist.
  • Des Weiteren ist bevorzugt, eine Ausrichtung des Fahrzeugs zu bestimmen, beispielsweise unter Verwendung eines elektronischen Kompasses, oder durch Auswerten eines Verlaufs von nacheinander bestimmten Positionen des Fahrzeugs, während sich dieses bewegt.
  • Entsprechend ist es bevorzugt, dass die ersten Daten eine mittels Satellitennavigation übermittelte Fahrzeugposition und/oder eine Ausrichtung des Fahrzeugs umfassen. Die Kombination aus Fahrzeugposition und Ausrichtung des Fahrzeugs ergibt eine geschätzte Pose des Fahrzeugs.
  • Die ersten Daten umfassen zudem Angaben zur Art des mindestens einen Sensors. Diese Angaben können beispielsweise Angaben zum Typ des Sensors oder auch eine Seriennummer des Sensors umfassen, um diesen genau identifizieren zu können. Des Weiteren ist es denkbar, als Angaben zur Art des mindestens einen Sensors den Typ des Fahrzeugs oder eine eindeutige Kennzeichnung für das Fahrzeug zu übermitteln, wobei dann der zentralen Einrichtung eine Datenbank zur Verfügung gestellt wird, welche Angaben zur Art der den jeweiligen Fahrzeugen bzw. Fahrzeugtypen zugeordneten Sensoren umfasst.
  • Im Schritt b) des Verfahrens werden die Daten an eine zentrale Einrichtung übermittelt. Eine Übermittlung von Daten zwischen dem Fahrzeug und der zentralen Einrichtung kann über jedes dem Fachmann gebräuchliche Verfahren erfolgen. Insbesondere sind drahtlose Kommunikationsverfahren wie Mobilfunk, z.B. GSM, UMTS, LTE sowie WLAN oder Bluetooth geeignet. Besonders bevorzugt wird eine mobile Internetverbindung eingesetzt, wobei dann dementsprechend die zentrale Einrichtung ebenfalls mit dem Internet verbunden ist.
  • Im Schritt c) des Verfahrens erfolgt eine Auswahl von Perzeptionsparametern durch die zentrale Einrichtung. Die zentrale Einrichtung berücksichtigt dabei die zuvor übermittelten ersten Daten, welche zumindest Angaben zur Art des Sensors und zum Ort enthalten, an dem sich das Fahrzeug und damit der Sensor befinden.
  • Bevorzugt umfasst die zentrale Einrichtung eine Karte, welche für verschiedene Arten von Sensoren optimale Perzeptionsparameter für verschiedene Orte vorhält. Dadurch ist es möglich, an den jeweiligen Ort und damit an die an dem jeweiligen Ort vorliegenden Umweltbedingungen angepasste Perzeptionsparameter auszuwählen. Die optimalen Perzeptionsparameter können beispielsweise unter Berücksichtigung von Erfahrungen mit der Sensordatenverarbeitung festgelegt werden. Bevorzugt werden die Perzeptionsparameter automatisiert ermittelt, wobei dazu beispielweise Machine-Learning-Verfahren eingesetzt werden können.
  • Die Perzeptionsparameter umfassen insbesondere Sensorparameter für den mindestens einen Sensor sowie Filterparameter für eine Filterung der von dem Sensor erfassten Rohdaten. Hierdurch ist es möglich, insbesondere abhängig von dem Ort, an dem sich das Fahrzeug befindet, optimale Sensorparameter und Filterparameter vorzugeben. So ist es beispielsweise für eine präzise Erfassung der Umgebung vorteilhaft, in geschlossenen Umgebungen, beispielsweise Tunnels, Parkhäusern, Tiefgaragen oder engen Häuserschluchten andere Sensorparameter und Filterparameter vorzugeben als in eher offenen Umgebungen wie beispielweise Landstraßen und Autobahnen.
  • Die zentrale Einrichtung verfügt für das Auswählen der optimalen Perzeptionsparameter über eine Karte, in der für verschiedene Arten von Sensoren und für verschiedene Orte jeweils optimale Perzeptionsparameter abgelegt sind. Die zentrale Einrichtung wählt aus der Karte den für die ersten Daten spezifizierten Sensor für den darin spezifizierten Ort jeweils die dort hinterlegten optimalen Perzeptionsparameter aus.
  • Neben dem Ort des Fahrzeugs kann auch die Ausrichtung des Fahrzeugs für die Auswahl der Perzeptionsparameter wichtig sein. So können beispielsweise durch Kenntnis der Ausrichtung des Fahrzeugs unterschiedliche Perzeptionsparameter vorgegeben werden, je nachdem ob das Fahrzeug beispielsweise bergauf oder bergab fährt. Des Weiteren ist es denkbar, in Kombination mit der Kenntnis über die aktuelle Tageszeit die Perzeptionsparameter auch vom Sonnenstand und der Ausrichtung des Fahrzeugs zur Sonne abhängig zu machen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem Sensor um einen optischen Sensor handelt.
  • Die Sensorparameter, welche in den Perzeptionsparametern enthalten sind, sind bevorzugt auf die jeweilige Art des Sensors abgestimmt. Beispielsweise im Fall eines Radarsensors können die Sensorparameter Angaben zu einem Radarquerschnitt umfassen. Im Falle eines Ultraschallsensors können die Sensorparameter beispielsweise einen Störschwellenwert umfassen.
  • In der zentralen Einrichtung können auch als Rückfallmaßnahme Standardwerte für die verschiedenen Arten von Sensoren hinterlegt werden, falls für die jeweilige Fahrzeugposition oder Ausrichtung des Fahrzeugs noch keine optimierten Perzeptionsparameter hinterlegt sind.
  • Bevorzugt umfassen die ersten Daten zusätzlich Angaben zu aktuellen Umweltbedingungen an der Position des Fahrzeugs und/oder die zentrale Einrichtung bezieht Angaben zu aktuellen Umweltbedingungen an der Position des Fahrzeugs über einen Wetterdienst.
  • Durch den mindestens einen Sensor des Fahrzeugs sowie gegebenenfalls unter Verwendung weiterer Sensoren, welche dem Fahrzeug zugeordnet sind, kann das Fahrzeug Angaben zu aktuellen Umweltbedingungen erfassen. Derartige Umweltbedingen können beispielsweise die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Helligkeit, Niederschlag oder Angaben zum Fahrbahnzustand sein. Alternativ oder zusätzlich kann die zentrale Einrichtung über eine Verbindung zu einem Wetterdienst derartige Umweltinformationen für den Ort, an dem sich das Fahrzeug derzeit befindet, über einen externen Dienstleister, wie beispielsweise einen Wetterdienst, beziehen.
  • Diese Angaben zu aktuellen Umweltbedingungen werden bevorzugt ebenfalls dafür herangezogen, optimale Perzeptionsparameter auszuwählen. So ist es beispielsweise vorteilhaft, für einen optischen Sensor bei Tag andere Sensorparameter einzusetzen als bei Nacht. Des Weiteren werden viele Sensortypen durch Niederschlag, wie beispielsweise Regen oder Schnee eingeschränkt, so dass angepasste Sensorparameter und/oder Filterparameter vorteilhaft auf das Messergebnis wirken.
  • Bevorzugt wählt die zentrale Einrichtung die Perzeptionsparameter derart aus, dass diese insbesondere für eine Kartenerstellung geeignet sind, wobei die Auswahl abhängig von der Position des Fahrzeugs, der Ausrichtung des Fahrzeugs und/oder den aktuellen Umweltbedingungen erfolgt.
  • Für eine Kartenerstellung geeignete Perzeptionsparameter ermöglichen eine hohe Detektionsrate für ausgewählte statische, also unbewegliche Objekte, welche sich besonders gut für das Erstellen bzw. Aktualisieren einer Karte eignen. Solche statischen Objekte, welche für die Erstellung der Karte des Umfelds des Fahrzeugs verwendet werden, sind insbesondere Verkehrszeichen wie Verkehrsschilder oder Ampeln und die Fahrbahn begrenzende Objekte, wie beispielsweise Bordsteine, Bäume, Leitplanken, Mülleimer und dergleichen. Je nach Umweltbedingungen wie Beispielsweise Wetter und Ausrichtung des Fahrzeugs können die optimalen Perzeptionsparameter variieren. Dabei werden insbesondere die Sensorparameter und/oder die Filterparameter für eine zuverlässige Detektion dieser statischen Objekte angepasst.
  • Nach der Auswahl der optimalen Perzeptionsparameter durch die zentrale Einrichtung werden diese gemäß Schritt d) des Verfahrens an das Fahrzeug gesendet. Für die Verbindung zwischen der zentralen Einrichtung und dem Fahrzeug wird bevorzugt das gleiche Verbindungsverfahren ausgewählt wie für den Schritt b), bei dem die ersten Daten an die zentrale Einrichtung übermittelt werden. Bevorzugt verfügt das Fahrzeug über eine mobile Internetverbindung, so dass die ausgewählten Perzeptionsparameter über das Internet an das Fahrzeug gesendet werden können.
  • Im Schritt e) des Verfahrens wird der mindestens eine Sensor des Fahrzeugs unter Verwendung der erhaltenen ausgewählten Perzeptionsparameter konfiguriert. Im Fall eines Radarsensors kann so beispielsweise ein Radarquerschnitt eingestellt werden und im Fall eines Ultraschallsensors kann beispielsweise ein Störschwellenwert eingestellt werden.
  • Im nachfolgenden Schritt f) des Verfahrens wird das Umfeld des Fahrzeugs unter Verwendung des mindestens einen Sensors erfasst. Das Fahrzeug kann dabei stehen oder sich bewegen. Durch den mindestens einen Sensor werden dabei Rohdaten aufgezeichnet, welche im Anschluss gefiltert werden.
  • Durch eine Filterung werden bevorzugt Störquellen herausgefiltert. Bei aktiven Sensoren, wie beispielsweise Radar, LiDAR oder Ultraschallsensoren, können solche Störquellen beispielsweise ausgesandte Signale von Sensoren anderer Fahrzeuge sein. Des Weiteren enthalten die Rohdaten immer ein gewisses Grundrauschen, welches abhängig von der Umgebung ist, in der sich das Fahrzeug gerade befindet. Des Weiteren können Störungen durch Umwelteinflüsse wie Regen, Schnee oder Nebel verursacht werden, wobei beispielsweise bei Einsatz eines LiDAR-Sensors der dabei verwendete Laserstrahl durch Wassertropfen in der Luft reflektiert werden kann und somit Störungen verursachen kann.
  • Durch den Schritt des Filterns werden gefilterte Rohdaten erhalten, welche insbesondere darauf zugeschnitten werden, eine Objektbildung bzw. eine Aggregation der Daten zu ermöglichen. Bei der Objektbildung bzw. Aggregation werden in den gefilterten Rohdaten Objekte erkannt. Die gefilterten Rohdaten umfassen je nach Art des Sensors beispielsweise eine Position relativ zum Fahrzeug, an dem ein Signal des Sensors reflektiert worden ist.
  • Im Rahmen der Objektbildung bzw. Aggregation werden die gefilterten Rohdaten zu Objekten zusammengefasst. Dabei werden alle Rohdaten, die Daten zu einem bestimmten Objekt im Umfeld des Fahrzeugs repräsentieren, diesem Objekt zugeordnet. Bei derartigen Objekten kann es sich um statische Objekte handeln, welche sich nicht bewegen und ortsfest sind, oder um dynamische Objekte handeln, welche in Bewegung sind.
  • Da für das Erstellen einer Karte eines Umfelds insbesondere die statischen Objekte relevant sind, ist es bevorzugt, für eine weitere Bearbeitung lediglich die statischen Objekte zu verwenden. In alternativen Ausführungsformen werden bevorzugt sowohl statische als auch dynamische Objekte verwendet.
  • Dynamische bzw. bewegliche Objekte können beispielsweise Fußgänger oder andere Fahrzeuge sein. Statische bzw. unbewegliche Objekte, welche für die Erstellung der Karte des Umfelds des Fahrzeugs verwendet werden, sind insbesondere Verkehrszeichen wie Verkehrsschilder oder Ampeln und die Fahrbahn begrenzende Objekte, wie beispielsweise Bordsteine, Bäume, Leitplanken, Mülleimer und dergleichen. Im Fall von Sensoren, wie beispielsweise Radarsensoren, welche auch für den Untergrund spezifische Sensordaten liefern können, wird auch die Straße selbst als ein Objekt angesehen, welches bei der Erstellung der Karte des Umfelds berücksichtigt wird. Beispielsweise können mit Radarsensoren Informationen gewonnen werden, die für bestimmte Abschnitte einer Straße charakteristisch sind.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass vor einem Übermitteln der zweiten Daten ein Erkennen von Objekten in den gefilterten Rohdaten durch das Fahrzeug selbst erfolgt. In dieser Variante wird somit ein Aggregieren bzw. eine Objektbildung durchgeführt, bevor die zweiten Daten an die zentrale Einrichtung übermittelt werden. Die zweiten Daten umfassen dann erkannte Objekte.
  • Alternativ oder zusätzlich dazu ist es bevorzugt, dass ein Erkennen von Objekten in den gefilterten Rohdaten durch die zentrale Einrichtung erfolgt. Dementsprechend erfolgt das Erkennen von Objekten in diesem Fall nach dem Übermitteln der zweiten Daten an die zentrale Einrichtung. Die zweiten Daten umfassen dann die gefilterten Rohdaten.
  • Somit umfassen die zweiten Daten bevorzugt gefilterte Rohdaten und/oder erkannte Objekte. Auch in Ausführungsformen, bei denen ein Erkennen von Objekten bereits durch das Fahrzeug durchgeführt wird, kann vorgesehen sein, nicht nur Informationen über die bekannten Objekte in die zweiten Daten aufzunehmen, sondern auch die gefilterten Rohdaten. Soll keine weitere Auswertung der Rohdaten durch die zentrale Einrichtung erfolgen, kann selbstverständlich auch auf das Einbeziehen der gefilterten Rohdaten in den zweiten Daten verzichtet werden.
  • Die Übermittlung der zweiten Daten an die zentrale Einrichtung erfolgt bevorzugt unter Verwendung des gleichen Übertragungsverfahrens, welches auch für das Übermitteln der ersten Daten verwendet wird.
  • Im Schritt h) des Verfahrens erfolgt ein Erstellen und/oder Aktualisieren einer Karte eines Umfelds basierend auf den zweiten Daten durch die zentrale Einrichtung. Die zweite Einrichtung verwendet dazu Informationen, welche aus erkannten Objekten extrahiert werden. Beispielsweise kann durch das Erkennen von eine Fahrbahn begrenzende Objekten, wie beispielsweise Bordsteinen, der Verlauf einer Straße rekonstruiert werden, und aus erfassten Verkehrszeichen, wie Verkehrsschildern oder Ampeln, kann eine Verkehrsführung ermittelt werden, welche insbesondere die zulässige Fahrtrichtung auf den jeweils erkannten Fahrspuren umfassen kann. Des Weiteren umfasst die Karte bevorzugt Informationen, wie die Position, Lage, Größe und dergleichen der erkannten Objekte.
  • Bevorzugt wirkt bei dem Verfahren zum Erstellen bzw. Aktualisieren einer Karte eine Vielzahl von Fahrzeugen mit, so dass sich in kurzer Zeit und mit geringem Aufwand große Gebiete kartographieren lassen. Des Weiteren kann durch die Mitwirkung von vielen Fahrzeugen erreicht werden, dass die Karte regelmäßig aktualisiert wird, und somit die in der Karte erhaltenen Angaben über das Umfeld aktuell sind.
  • Die durch die zentrale Einstellung erstellte Karte ist insbesondere dafür geeignet, eine sichere Route bzw. Trajektorie zur Führung eines Fahrzeugs von einem Startort zu einem Zielort zu planen. Insbesondere für eine automatisierte Führung des Fahrzeugs im Rahmen einer autonomen Fahrfunktion, bei der das Fahrzeug sowohl eine Längsführung, also das Beschleunigen und Bremsen, als auch eine Querführung, also das Lenken, übernimmt, ist neben präzisen Karten auch eine genaue Lokalisierung des Fahrzeugs erforderlich. Häufig reicht hierfür eine Bestimmung der Position des Fahrzeugs mithilfe eines Satellitennavigationssystems alleine nicht aus. Stattdessen kann vorgesehen sein, dass ein Fahrzeug zunächst seine Position grob mithilfe eines Satellitennavigationssystems bestimmt und an die zentrale Einrichtung überträgt. Das Fahrzeug kann dann einen Ausschnitt der Karte erhalten, welche insbesondere die von anderen Fahrzeugen zuvor erkannten Objekte enthält. Durch ein Vergleichen von Angaben zu Objekten, die das Fahrzeug mit eigenen Sensoren ermittelt, mit den in der Karte abgespeicherten Informationen zu diesen Objekten kann dann die Position des Fahrzeugs exakt bestimmt werden.
  • Daher ist bei dem Verfahren zusätzlich bevorzugt vorgesehen, dass die erstellte Karte einem Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs bereitgestellt wird, wobei zumindest ein Ausschnitt der Karte durch die zentrale Einrichtung an das Fahrzeug gesendet wird. Der durch die zentrale Einrichtung übertragene Ausschnitt der Karte wird dabei bevorzugt durch die vom Fahrzeug im Rahmen der ersten Daten ermittelte Fahrzeugposition festgelegt.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine zentrale Einrichtung bereitzustellen, welche eine Kommunikationseinrichtung umfasst. Die zentrale Einrichtung ist dazu eingerichtet, die von der zentralen Einrichtung auszuführenden Schritte eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Dementsprechend gelten die im Rahmen eines der Verfahren beschriebenen Merkmale entsprechend für die zentrale Einrichtung und umgekehrt gelten die im Rahmen der zentralen Einrichtung beschriebenen Merkmale entsprechend für die Verfahren.
  • Die zentrale Einrichtung ist bevorzugt als eine Servereinrichtung ausgestaltet, beispielsweise als ein Cloudserver. Die zentrale Einrichtung umfasst eine Kommunikationseinrichtung, welche eingerichtet ist, erste Daten und zweite Daten von Fahrzeugen zu empfangen sowie ausgewählte Perzeptionsparameter an ein Fahrzeug zu senden. Die Kommunikationseinrichtung ist dementsprechend bevorzugt eingerichtet, über eine drahtlose Verbindung, wie beispielsweise eine Mobilfunkverbindung, WLAN oder Bluetooth, mit einem Fahrzeug zu kommunizieren. Des Weiteren ist es denkbar, dass die Kommunikationseinrichtung eingerichtet ist, eine Internetverbindung herzustellen und die zentrale Einrichtung entsprechend mit Fahrzeugen kommuniziert, welche über eine mobile Internetverbindung verfügen.
  • Die zentrale Einrichtung kann dazu ausgestaltet sein, die im Rahmen des Verfahrens erstellte Karte einem Fahrzeug oder anderen Anwendern zugänglich zu machen, beispielsweise über das Internet. Des Weiteren kann die zentrale Einrichtung dazu ausgestaltet sein, mit anderen Dienstleistern zu kommunizieren, beispielsweise mit Anbietern von Wetterdaten. Eine derartige Kommunikation kann beispielsweise ebenfalls über das Internet erfolgen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, ein Fahrzeug umfassend mindestens einen Sensor und eine Kommunikationseinheit bereitzustellen. Das Fahrzeug ist dazu eingerichtet, die durch das Fahrzeug auszuführenden Schritte eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Dementsprechend gelten im Rahmen eines der im Verfahren beschriebenen Merkmale entsprechend für das Fahrzeug und umgekehrt gelten die im Rahmen des Fahrzeugs beschriebenen Merkmale entsprechend für die Verfahren.
  • Der mindestens eine Sensor ist bevorzugt ausgewählt aus einem Radarsensor, einem Ultraschallsensor, einem LiDAR-Sensor, einem optischen Sensor, wie beispielsweise einer Videokamera, oder Kombinationen mehrerer dieser Sensoren.
  • Bevorzugt umfasst das Fahrzeug mehr als einen Sensor, wobei dabei mehrere Sensoren der gleichen Art eingesetzt werden können und/oder das Fahrzeug verschiedene Sensorarten aufweisen kann. Beispielsweise kann das Fahrzeug über einen nach vorne ausgerichteten Radarsensor und über um das Fahrzeug herum verteilt zwölf Ultraschallsensoren verfügen. Der mindestens eine Sensor ist dabei eingerichtet, Daten über das Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen. Dabei werden insbesondere Objekte im Umfeld des Fahrzeugs durch den jeweiligen Sensor erkannt.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug über weitere Sensoren verfügt, welche zum Erkennen von Umweltbedingungen eingerichtet sind, wie beispielsweise einem Thermometer zum Erfassen einer Temperatur, einem Hygrometer zum Erfassen einer Luftfeuchtigkeit oder einem Regensensor zum Erfassen von Niederschlägen.
  • Die Kommunikationseinheit des Fahrzeugs ist insbesondere für eine drahtlose Kommunikation mit der zentralen Einrichtung ausgestaltet. Beispielsweise ist die Kommunikationseinheit eingerichtet, über eine Mobilfunkverbindung, wie beispielsweise GSM, UMTS oder LTE, WLAN oder per Bluetooth zu kommunizieren. Bevorzugt ist die Kommunikationseinheit eingerichtet, eine Internetverbindung herzustellen, und über diese Internetverbindung mit der zentralen Einrichtung zu kommunizieren.
  • Vorteile der Erfindung
  • Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Erstellung einer Karte eines Umfelds eines Fahrzeugs wird mindestens ein Sensor dieses Fahrzeugs verwendet, um Daten zu erfassen, die das Umfeld repräsentieren, und an eine zentrale Einrichtung zu übermitteln. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass zunächst eine Position des Fahrzeugs grob bestimmt und an die zentrale Einrichtung übermittelt wird. Diese wählt dann für diesen Ort geeignete Sensorparameter und Filterparameter aus, die an das Fahrzeug übertragen werden. Dadurch ist sichergestellt, dass der mindestens eine Sensor des Fahrzeugs stets mit optimalen Parametern betrieben wird, um einerseits Seite präzise und empfindlich genug zu sein, um alle relevanten Objekte in der Umgebung erkennen zu können, und andererseits Fehldetektionen aufgrund von Störungen zu vermeiden.
  • Bei der Erfassung des Umfelds des Fahrzeugs durch den mindestens einen Sensor werden neben Daten, die tatsächliche Objekte in der Umgebung repräsentieren, auch Rauschen und andere Störungen empfangen. Dieses Grundrauschen der Umgebung sowie gegebenenfalls andere Störungen wie Signale von den Sensoren anderer Fahrzeuge, müssen zuverlässig ausgeblendet bzw. herausgefiltert werden. Erfindungsgemäß wird hierzu zunächst der Sensor optimal konfiguriert, sodass er an die aktuell vorliegenden Umgebungsbedingungen, welche insbesondere orts- und witterungsabhängig sein können, angepasst ist. Hierdurch kann das Auftreten von Fehldetektionen bereits deutlich reduziert werden. Die vom Sensor gelieferten Rohdaten werden anschließend einer Filterung unterzogen, wobei das verwendete Filter ebenfalls an die aktuell vorliegenden Umgebungsbedingungen angepasst wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Qualität der erhaltenen gefilterten Daten optimal für eine weitere Verarbeitung ist.
  • In einer Variante des Verfahrens wird vorteilhafterweise eine Objekterkennung bzw. Aggregierung der Daten bereits durch das Fahrzeug durchgeführt. Bei dieser Objekterkennung bzw. Aggregierung der Daten werden Sensordaten, welche zu einem einzigen Objekt gehören, zusammengefasst und die Objekte werden erkannt. In diesem Fall muss anschließend nur noch eine geringere Datenmenge übertragen werden, um das Ergebnis als zweite Daten an die zentrale Einrichtung zurückzumelden. Alternativ dazu können die gefilterten Rohdaten an die zentrale Einrichtung übertragen werden, wobei in diesem Fall zwar ein größeres Datenvolumen anfällt, aber in der Regel eine höhere Rechenleistung für die Auswertung zur Verfügung steht.
  • In jedem Fall stehen der zentralen Einrichtung für das Erstellen der Karte hochwertige Daten zur Verfügung, welche Angaben über die im Umfeld des Fahrzeugs erkannten Objekte umfassen. Durch das Auswerten dieser Daten, bei dem beispielsweise eine Objektklassifizierung ausgeführt werden kann und somit die Objekte genau bestimmt werden können, kann anschließend eine Karte erstellt bzw. eine vorhandene Karte aktualisiert werden. Da im Verfahren bevorzugt nicht ein einzelnes Fahrzeug mitwirkt, sondern eine Vielzahl von Fahrzeugen kann in kurzer Zeit ein weites Gebiet kartographiert werden und bereits kartographierte Bereiche können häufig aktualisiert werden, so dass die Karte stets aktuell ist.
  • Die so erstellte Karte ist insbesondere dazu geeignet, ein Fahrzeug bei der Navigation sowie bei der Bestimmung seiner genauen eigenen Position zu unterstützen. Hierzu kann in vorteilhaften Ausführungsformen des Verfahrens vorgesehen sein, dass nach Übermittlung einer groben Position des Fahrzeugs ein entsprechender Ausschnitt der Karte an das Fahrzeug übermittelt wird. Das Fahrzeug kann dann einfach durch einen Vergleich der in der Karte enthaltenen Objekte mit den durch Sensoren des Fahrzeugs ermittelten Objekten seine exakte Position feststellen.
  • Figurenliste
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Fahrzeug bei der Erfassung des Umfelds.
    • Die Figur stellt den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
  • 1 zeigt ein Fahrzeug 10, welches auf einer Straße 20 fährt und sich einer Kreuzung 22 nähert. Das Fahrzeug 10 umfasst einen Sensor 12, der mit einem Steuergerät 14 verbunden ist. Das Steuergerät 14 wiederum weist eine Verbindung zu einer Kommunikationseinheit 16 auf. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weißt das Fahrzeug 10 lediglich einen Sensor 12 auf, in anderen Ausführungsformen können selbstverständlich mehrere Sensoren 12 angeordnet werden.
  • Während das Fahrzeug 10 entlang der Straße 20 fährt, erfasst das Steuergerät 14 die ungefähre Position des Fahrzeugs 10 unter Verwendung eines Satellitennavigationssystems. Diese ungefähre Position wird während der Fahrt ständig aktualisiert, wobei das Fahrzeug 10 durch einen Vergleich mehrerer dieser ungefähren Positionen auch seine Fahrtrichtung ermittelt. Die auf diese Weise ermittelte aktuelle Position und Ausrichtung des Fahrzeugs 10 wird zusammen mit einer Angabe zum Typ des Sensors 12 als erste Daten an eine zentrale Einrichtung 100 übermittelt.
  • Die zentrale Einrichtung 100 umfasst eine Recheneinrichtung 102 sowie eine Kommunikationseinrichtung 104. Die Kommunikationseinrichtung 104 ist zur Kommunikation mit der entsprechenden Kommunikationseinheit 16 des Fahrzeugs 10 eingerichtet. Nach Empfangen der ersten Daten, welche durch das Fahrzeug 10 übermittelt wurden, wählt die Recheneinrichtung 102 optimale Perzeptionsparameter aus, mit denen der Sensor 12 für die Umgebung, in der sich das Fahrzeug 10 befindet, optimal konfiguriert werden kann. Im vorliegenden Fall befindet sich das Fahrzeug 10 auf einer Straße 20, welche eng ist, und erhält entsprechend durch die zentrale Einrichtung 100 an diese Situation angepasste Parameter. Zum Ausführen dieser Auswahl umfasst die Recheneinrichtung 102 eine Karte, für die abhängig vom Ort des Fahrzeugs 10 für den Sensor 12 des Fahrzeugs 10 optimale Perzeptionsparameter hinterlegt sind. Die ausgewählten Perzeptionsparameter werden unter Verwendung der Kommunikationseinrichtung 104 an das Fahrzeug 10 gesendet.
  • Das Fahrzeug 10 empfängt die Perzeptionsparameter und konfiguriert anschließend seinen Sensor 12 entsprechend mit in den Perzeptionsparametern enthaltenen Sensorparametern. Unter Verwendung des optimal konfigurierten Sensors 12 wird nun eine Erfassung des Umfelds des Fahrzeugs 10 ausgeführt. Ist der Sensor 12 beispielsweise als Radarsensor ausgeführt, so werden Radarsignale ausgesendet und von Objekten in der Umgebung reflektierte Echos wieder empfangen. In dem in 1 dargestellten Beispiel werden insbesondere Echos von einer Bordsteinkante 26, einem Verkehrsschild 24 und einem weiteren Fahrzeug 28 empfangen. Des Weiteren erhält der Radarsensor charakteristische Echosignale von der Straße 20 selbst. Die auf diese Weise vom Sensor 12 empfangenen Rohdaten werden im Anschluss durch das Steuergerät 14 gefiltert, wobei ein Filter über in den Perzeptionsparametern enthaltene Filterparameter eingestellt wird.
  • In einer Ausführungsform werden anschließend die gefilterten Rohdaten als zweite Daten unter Verwendung der Kommunikationseinheit 16 an die zentrale Einrichtung 100 übertragen. Die Recheneinrichtung 102 der zentralen Einrichtung 100 führt anschließend eine Objekterkennung bzw. Aggregation der erhaltenen gefilterten Rohdaten durch, wobei Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs 10 erkannt werden. Die erkannten Objekte werden anschließen einer Karte eines Umfelds, welche in der Recheneinrichtung 102 abgelegt ist, hinzugefügt.
  • Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass bereits das Steuergerät 14 die Objekterkennung bzw. Aggregation der Daten durchführt, so dass nur noch Daten über die erkannten Objekte als zweite Daten unter Verwendung der Kommunikationseinheit 16 an die zentrale Einrichtung 100 übertragen werden müssen.
  • Durch die zentrale Einrichtung 100 wird unter Verwendung von Daten zu den erkannten Objekten eine Umfeldkarte erstellt bzw. aktualisiert. Dabei kann vorgesehen sein, eine Unterscheidung zwischen statischen Objekten, also unbeweglichen Objekten, und dynamischen Objekten bzw. beweglichen Objekten auszuführen. Bewegliche Objekte sind ungeeignet, um beispielsweise als Landmarke zu dienen, und können daher nicht für eine Positionsbestimmung oder zur Unterstützung einer Routenführung eingesetzt werden. Das weitere Fahrzeug 28 bewegt sich in der in 1 dargestellten Situation und wird daher als dynamisches Objekt erkannt und bei der Erstellung der Karte nicht berücksichtigt.
  • Objekte, welche eine Fahrbahn begrenzen, wie die in 1 dargestellte Bordsteinkante 26, können herangezogen werden, um Angaben zum Verlauf einer Fahrbahn zu erhalten. Wenn, wie beispielsweise bei der Verwendung eines Radarsensors, auch direkt Daten zu der Straße 20 erfasst werden können, können auch diese Daten direkt zur Erstellung der Karte herangezogen werden. Werden Verkehrszeichen, wie beispielsweise das in 1 dargestellte Verkehrsschild 24, erkannt, können diese ausgewertet werden, um weitere Angaben zur Verkehrsführung zu erhalten, beispielsweise zur zulässigen Fahrtrichtungen oder dergleichen.
  • In weiteren Ausführungsformen des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zusätzlich ein Ausschnitt der erstellten Karte durch die zentrale Einrichtung 100 an das Fahrzeug 10 übermittelt wird. Dieser Ausschnitt wird abhängig von der zuvor übermittelten ungefähren Position des Fahrzeugs 10 ermittelt. Das Fahrzeug 10 kann unter Verwendung der erhaltenen Karte Positionen von Objekten, die über den Sensor 12 erkannt wurden, mit in der Karte eingetragenen Positionen vergleichen und daraus seine Position exakter bestimmen, als dies beispielsweise nur unter Verwendung von Satellitnavigation möglich wäre. Des Weiteren können die mit der Karte erhaltenen Daten beispielsweise für eine automatische Führung des Fahrzeugs 10 von einer Startposition zu einer Zielposition verwendet werden.
  • 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 des menschlichen Handelns liegen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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    • DE 102015211467 B3 [0004]
    • DE 102014011108 A1 [0005]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Erstellung einer Karte eines Umfelds eines Fahrzeugs (10), wobei das Fahrzeug (10) mindestens einen Sensor (12) umfasst, umfassend die Schritte: a) Erfassen von ersten Daten durch das Fahrzeug (10), wobei die ersten Daten zumindest eine Position des Fahrzeugs (10) und Angaben zur Art des mindestens einen Sensors (12) umfassen, b) Übermitteln der ersten Daten an eine zentrale Einrichtung (100) durch das Fahrzeug (10), c) Auswahl von Perzeptionsparametern durch die zentrale Einrichtung (100) unter Berücksichtigung der ersten Daten, d) Senden der ausgewählten Perzeptionsparameter an das Fahrzeug (10) durch die zentrale Einrichtung (100), e) Empfangen der ausgewählten Perzeptionsparameter durch das Fahrzeug (10) und Konfigurieren des mindestens einen Sensors (12) unter Verwendung der ausgewählten Perzeptionsparameter und f) Erfassen des Umfelds des Fahrzeugs (10) durch den mindestens einen Sensor (12), wobei Rohdaten aufgezeichnet werden und die Rohdaten unter Verwendung der ausgewählten Perzeptionsparameter durch das Fahrzeug (10) gefiltert werden, g) Übermitteln von zweiten Daten an die zentrale Einrichtung (100) durch das Fahrzeug (10), wobei die zweiten Daten auf den Rohdaten basieren, und h) Erstellen und/oder Aktualisieren einer Karte basierend auf den zweiten Daten durch die zentrale Einrichtung (100).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Daten eine mittels Satellitennavigation ermittelte Fahrzeugposition und/oder eine Ausrichtung des Fahrzeugs (10) umfassen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Daten Angaben zu aktuellen Umweltbedingungen an der Position des Fahrzeugs (10) umfassen und/oder dass die zentrale Einrichtung (100) Angaben zu aktuellen Umweltbedingungen an der Position des Fahrzeugs (10) über einen Wetterdienst bezieht.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswahl der Perzeptionsparameter gemäß Schritt c) durch die zentrale Einrichtung (100) für eine Kartenerstellung geeignete Perzeptionsparameter abhängig von der Position des Fahrzeugs (10), der Ausrichtung des Fahrzeugs (10) und/oder den aktuellen Umweltbedingungen ausgewählt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein Erkennen von Objekten in den gefilterten Rohdaten durch das Fahrzeug (10) erfolgt und dass die zweiten Daten gefilterte Rohdaten und/oder erkannte Objekte umfassen.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Daten die gefilterten Rohdaten umfassen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erkennen von Objekten in den gefilterten Rohdaten durch die zentrale Einrichtung erfolgt (100).
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erstelle Karte einem Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs (10) bereitgestellt wird, wobei zumindest ein Ausschnitt der Karte, durch die zentrale Einrichtung (100) an das Fahrzeug (10) gesendet wird.
  9. Zentrale Einrichtung (100) umfassend eine Recheneinrichtung (102) und eine Kommunikationseinrichtung (104), dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Einrichtung (100) zur Ausführung der von der zentralen Einrichtung auszuführenden Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
  10. Fahrzeug (10) umfassend mindestens einen Sensor (12) und eine Kommunikationseinheit (16), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) zur Ausführung der durch das Fahrzeug (10) auszuführenden Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
  11. Fahrzeug (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (12) ausgewählt ist aus einem Radarsensor, einem Ultraschallsensor, einem LiDAR-Sensor, einem optischen Sensor oder einer Kombination mehrerer dieser Sensoren.
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