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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Parkassistenzsystem, ein Computerprogramprodukt, ein Parkassistenzsystem für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem Parkassistenzsystem.
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Es sind Parkassistenzsysteme bekannt, die dazu eingerichtet sind, eine mit einem Fahrzeug gefahrene Fahrstrecke zu lernen und die gelernte Fahrstrecke autonom nachzufahren. Dies kann insbesondere bei wiederkehrenden Situationen, wie dem Einparken eines Fahrzeugs in einer Garage, vorteilhaft sein.
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Ein Problem hierbei können Hindernisse sein, wie beispielsweise ein Garagentor, das auf der gelernten Fahrstrecke liegt. Das Parkassistenzsystem muss dann in der Lage sein, zu erkennen, ob das Garagentor geöffnet oder geschlossen ist, um eine Kollision zu vermeiden.
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DE 10 2014 018 187 B4 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs in einem Betriebsmodus während eines teilautonomen oder vollautonomen Parkvorgangs, in dem das Fahrzeug auf einer Fahrstrecke entlang einer vorgegebenen Trajektorie bewegt wird, welche in einem dem Betriebsmodus vorangehenden Anlernmodus vorab ermittelt wird, indem die Trajektorie zumindest einmal abgefahren und abgespeichert wird.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, den Betrieb eines Fahrzeugs zu verbessern.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Parkassistenzsystem vorgeschlagen, wobei das Parkassistenzsystem zum wenigstens teilautonomen Fahren des Fahrzeugs entlang einer mittels eines Trainingsverfahrens trainierten Trajektorie eingerichtet ist, wobei an einer Position entlang der Trajektorie ein bewegbares Hindernis angeordnet ist. Das Trainingsverfahren umfasst in einem ersten Schritt a1) ein Erfassen und Speichern eines ersten Teilstücks der zu trainierenden Trajektorie, wobei das erste Teilstück eine Startposition mit einer Zwischenstoppposition vor dem bewegbaren Hindernis verbindet, in einem zweiten Schritt a2) ein Erfassen und Speichern eines optischen Sensorsignals des Hindernisses, wenn sich das Hindernis in einer Sperrposition befindet, in der eine Weiterfahrt für das Fahrzeug durch das Hindernis blockiert ist, in einem dritten Schritt ein a3) Erfassen und Speichern eines weiteren optischen Sensorsignals des Hindernisses, wenn sich das Hindernis in einer Entsperrposition befindet, in der die Weiterfahrt für das Fahrzeug durch das Hindernis nicht blockiert ist, und in einem vierten Schritt a4) ein Erfassen und Speichern eines zweiten Teilstücks der zu trainierenden Trajektorie, wobei das zweite Teilstück die Zwischenstoppposition mit einer Zielposition verbindet, wobei entlang des zweiten Teilstücks das Hindernis in der Entsperrposition passiert wird. Das Verfahren umfasst ferner in einem ersten Schritt b1) ein Fahren des Fahrzeugs von einem Startpunkt, der einer Position entlang des erfassten ersten Teilstücks der Trajektorie entspricht, entlang des erfassten ersten Teilstücks zu der Zwischenstoppposition, in einem zweiten Schritt b2) ein Erfassen eines aktuellen optischen Sensorsignals des Hindernisses, in einem dritten Schritt b3) ein Vergleichen des erfassten aktuellen optischen Sensorsignals des Hindernisses mit wenigstens einem der gespeicherten optischen Sensorsignale, und in einem vierten Schritt b4) ein Fahren des Fahrzeugs entlang des erfassten zweiten Teilstücks von der Zwischenstoppposition zu der Zielposition in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs.
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Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass mit einer hohen Sicherheit festgestellt werden kann, ob das Hindernis die Weiterfahrt des Fahrzeugs entlang der trainierten Trajektorie blockiert oder nicht. Dies basiert vor allem darauf, dass die tatsächliche Position des Hindernisses beim Nachfahren der Trajektorie durch das Parkassistenzsystem anhand des optischen Sensorsignals durch den Vergleich mit den gespeicherten optischen Sensorsignalen sehr genau feststellbar ist. Insbesondere werden bei dem Training zwei optische Sensorsignale des Hindernisses in unterschiedlichen Positionen erfasst, wodurch eine Erkennung der aktuellen Position des Hindernisses verbessert ist.
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Das Parkassistenzsystem ist insbesondere zum teilautonomen oder vollautonomen Fahren des Fahrzeugs eingerichtet. Unter teilautonomem Fahren wird beispielsweise verstanden, dass das Parkassistenzsystem eine Lenkvorrichtung und/oder eine Fahrstufenautomatik steuert. Unter vollautonomem Fahren wird beispielsweise verstanden, dass das Parkassistenzsystem zusätzlich auch eine Antriebseinrichtung und eine Bremseinrichtung steuert. Das Parkassistenzsystem kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann das Parkassistenzsystem zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann das Parkassistenzsystem als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Insbesondere kann das Parkassistenzsystem als Teil eines übergeordneten Steuerungssystems des Fahrzeugs, wie beispielsweise eine ECU (Engine Control Unit), ausgebildet sein.
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Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen oder auch ein Lastkraftwagen. Das Fahrzeug umfasst insbesondere eine Anzahl an Sensoreinheiten, die zum Erfassen des Fahrzustands des Fahrzeugs und zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs eingerichtet sind. Beispiele für derartige Sensoreinheiten des Fahrzeugs sind Bildaufnahmeinrichtungen, wie eine Kamera, ein RADAR oder auch ein LIDAR, Ultraschallsensoren, ein Ortungssensor, Radwinkelsensoren und/oder Raddrehzahlsensoren. Die Sensoreinheiten sind jeweils zum Ausgeben eines Sensorsignals eingerichtet, beispielsweise an das Parkassistenzsystem, welches das teilautonome oder vollautonome Fahren in Abhängigkeit der erfassten Sensorsignale durchführt.
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Zum Trainieren der Trajektorie wird das Parkassistenzsystem beispielsweise in einen Trainingsmodus versetzt. Der Nutzer, insbesondere der Fahrzeugführer, kann den Trainingsmodus starten und beenden. Insbesondere fährt der Nutzer das Fahrzeug während des Trainings manuell entlang der gewünschten Trajektorie. Das Parkassistenzsystem kann den Nutzer dabei beispielsweise durch visuelle oder akustische Signale durch das Trainingsverfahren führen.
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Wenn das Training durch den Nutzer gestartet wurde, erfasst das Parkassistenzsystem das erste Teilstück der Trajektorie. Beispielsweise zeichnet das Parkassistenzsystem hierzu Sensorsignale von den Sensoreinheiten des Fahrzeugs auf. Dies ermöglicht eine spätere Erkennung, an welcher Position der Trajektorie sich das Fahrzeug befindet, indem aktuelle Sensorsignale mit den aufgezeichneten Sensorsignalen verglichen werden. Das erste Teilstück der Trajektorie verbindet die Startposition, an der sich das Fahrzeug beim Starten des Trainings befindet, mit der Zwischenstoppposition.
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Die Zwischenstoppposition entspricht einer Halteposition für das Fahrzeug vor einem bewegbaren Hindernis. Dort hält der Nutzer das Fahrzeug an. Die Zwischenstoppposition ist eine Position, in der eine der Sensoreinrichtungen des Fahrzeugs das optische Sensorsignal des Hindernisses erfassen kann. Das heißt, dass eine Entfernung von dem Hindernis und eine relative Ausrichtung des Fahrzeugs zu dem Hindernis entsprechend gewählt werden. In der Zwischenstoppposition befindet sich das Hindernis vorzugsweise frontal vor dem Fahrzeug, wobei kleinere Abweichungen, beispielsweise bis zu 45°, von einer frontalen Position tolerierbar sind.
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Wenn sich das Fahrzeug in der Zwischenstoppposition befindet, was beispielsweise durch eine Eingabe des Nutzers bestätigt werden kann, werden die optischen Sensorsignale des Hindernisses in der Sperrposition und in der Entsperrposition erfasst und gespeichert. Das Erfassen wird vorzugsweise durch eine Eingabe des Benutzers ausgelöst. Beispielsweise ist das Hindernis zunächst in der Sperrposition. Der Nutzer kann dann das Erfassen des optischen Sensorsignals des Hindernisses in der Sperrposition auslösen. Anschließend versetzt der Nutzer das Hindernis in die Entsperrposition und löst das Erfassen des optischen Sensorsignals des Hindernisses in der Entsperrposition aus. Die erfassten optischen Sensorsignale werden von dem Parkassistenzsystem entsprechend gespeichert. Das jeweilige optische Sensorsignal ist beispielsweise ein digitales Bild des Bereichs vor dem Fahrzeug, in dem das Hindernis angeordnet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass dies auch den Fall umfasst, bei dem das Hindernis in der Entsperrposition auf dem Bild nicht zu sehen ist, weil es beispielsweise im Boden versenkt ist oder dergleichen. Für eine hohe Zuverlässigkeit ist kann es vorteilhaft sein, wenn sich während des Trainings keine sonstigen beweglichen Gegenstände in dem durch das optische Sensorsignal erfassten Bereich befinden.
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Das jeweilige optische Sensorsignal des Hindernisses ist insbesondere ein Bild. Das heißt, dass das optische Sensorsignal insbesondere nur Farb- und/oder Helligkeitsunterschiede enthält. Sonstige Informationen, wie beispielsweise eine Abstandinformation, einen Maßstab oder dergleichen sind in dem optischen Sensorsignal insbesondere nicht enthalten.
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Nachdem die optischen Sensorsignale der beiden Situationen erfasst und gespeichert wurden, wird das zweite Teilstück der Trajektorie erfasst. Hierzu fährt der Nutzer das Fahrzeug entlang der gewünschten Trajektorie von der Zwischenstoppposition vorbei an dem Hindernis, das sich nun in der Entsperrposition befindet, zu einer Zielposition, wie beispielsweise einem Parkplatz, auf dem der Nutzer das Fahrzeug abstellen und parken möchte. Das Erfassen des zweiten Teilstücks erfolgt entsprechend dem ersten Teilstück.
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Sollten mehrere Hindernisse entlang der Trajektorie durchfahren werden müssen, dann wird die Erfassung der optischen Sensorsignale wie vorstehend beschrieben für jedes der Hindernisse ausgeführt. Entsprechend wird in diesem Fall ein zusätzliches Teilstück, das die Zwischenstoppposition vor einem ersten Hindernis mit der Zwischenstoppposition vor einem zweiten Hindernis verbindet, erfasst werden.
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Eine einmal trainierte Trajektorie kann durch das Parkassistenzsystem teilautonom oder vollautonom nachgefahren werden. Hierzu bewegt der Nutzer das Fahrzeug auf einen Startpunkt, der einer Position auf dem erfassten ersten Teilstück entspricht. Der Startpunkt muss nicht identisch mit der Startposition sein, die beim Trainieren der Trajektorie gewählt wurde. Anhand des erfassten ersten Teilstücks ist das Parkassistenzsystem in der Lage, zu erkennen, an welcher Position entlang des ersten Teilstücks sich das Fahrzeug befindet, und kann entsprechend den verbleibenden Teil des ersten Teilstücks bis zu der Zwischenstoppposition fahren.
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Auf der Zwischenstoppposition stoppt das Parkassistenzsystem das Fahrzeug und erfasst ein optisches Sensorsignal des Hindernisses. Durch einen Vergleich mit den erfassten optischen Sensorsignalen während des Trainings kann das Parkassistenzsystem erkennen oder ermitteln, ob sich das Hindernis in der Sperrposition oder in der Entsperrposition befindet. Vorzugsweise wird das aktuelle optische Sensorsignal mit beiden gespeicherten Sensorsignalen unabhängig voneinander verglichen. Wenn ermittelt wird, dass sich das Hindernis in der Sperrposition befindet, dann wird das Nachfahren der Trajektorie unterbrochen. Wenn ermittelt wird, dass sich das Hindernis in der Entsperrposition befindet, wird das erfasste zweite Teilstück nachgefahren und das Fahrzeug auf die Zielposition gefahren.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt a2) ein Erfassen und Speichern eines ersten optischen Sensorsignals des Hindernisses in einer ersten Sperrposition, in der das Hindernis vollständig in der Sperrposition ist, und ein Erfassen und Speichern eines zweiten optischen Sensorsignals des Hindernisses in einer zweiten Sperrposition, in der das Hindernis in einer Zwischensperrposition zwischen der ersten Sperrposition und der Entsperrposition ist.
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Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das optische Sensorsignal für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Sperrpositionen erfasst und gespeichert wird, wodurch bei einem späteren Vergleich mit einem aktuellen Sensorsignal eine verbesserte Ermittlung, insbesondere mit einer höheren Zuverlässigkeit, der aktuellen Position des Hindernisses möglich ist.
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Darunter, dass das Hindernis vollständig in der Sperrposition ist, wird insbesondere verstanden, dass das Hindernis in einer vorbestimmten geschlossenen Position ist. Die vorbestimmte geschlossene Position entspricht dabei insbesondere einer Position, in der das Hindernis beispielsweise durch eine Verriegelung verriegelt werden kann.
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Unter der Zwischensperrposition wird insbesondere verstanden, dass das Hindernis nicht vollständig in der Sperrposition ist, es das Fahrzeug aber dennoch an der Weiterfahrt hindert. Dies kann beispielsweise bei einem nur teilweise geöffneten Garagentor der Fall sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt a3) ein Erfassen und Speichern eines dritten optischen Sensorsignals des Hindernisses in einer ersten Entsperrposition des Hindernisses, in der das Hindernis vollständig in der Entsperrposition ist, und ein Erfassen und Speichern eines vierten optischen Sensorsignals des Hindernisses in einer zweiten Entsperrposition des Hindernisses, in der das Hindernis in einer Zwischenentsperrposition zwischen der Sperrposition und der ersten Entsperrposition ist.
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Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das optische Sensorsignal für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Entsperrpositionen erfasst und gespeichert wird, wodurch bei einem späteren Vergleich mit einem aktuellen Sensorsignal eine verbesserte Ermittlung, insbesondere mit einer höheren Zuverlässigkeit, einer aktuellen Position des Hindernisses möglich ist.
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Darunter, dass das Hindernis vollständig in der Entsperrposition ist, wird insbesondere verstanden, dass das Hindernis in einer vorbestimmten geöffneten Position ist. Die vorbestimmte geöffnete Position entspricht dabei insbesondere einer Position, in der das Hindernis beispielsweise einen maximal möglichen Durchgang freigibt.
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Unter der Zwischenentsperrposition wird insbesondere verstanden, dass das Hindernis nicht vollständig in der Entsperrposition ist, es das Fahrzeug aber dennoch nicht an der Weiterfahrt hindert. Dies kann beispielsweise bei einem nur teilweise geöffneten Garagentor der Fall sein.
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In Ausführungsformen des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass während eines Überführens des Hindernisses von der Sperrposition, insbesondere von der vollständigen Sperrposition, in die Entsperrposition, insbesondere in die vollständige Entsperrposition, kontinuierlich optische Sensorsignale erfasst und gespeichert werden, beispielsweise wird ein Video aufgezeichnet. Beispielsweise kann ein Nutzer in dem Video einen Abschnitt, das heißt ein Intervall von Bildern, auswählen, auf denen das Hindernis in einer Position ist, in der es die Weiterfahrt des Fahrzeugs nicht blockiert. Diese Bilder werden entsprechend mit der Entsperrposition assoziiert. Die verbleibenden Bilder des Videos werden daher mit der Sperrposition assoziiert. Damit ist für jede mögliche Position des Hindernisses ein optisches Sensorsignal erfasst und gespeichert und der entsprechenden Kategorie (Sperrposition/Entsperrposition) zugeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst die zu trainierende Trajektorie eine Mehrzahl an bewegbaren Hindernissen, wobei bei dem Trainingsverfahren die Schritte a2) und a3) für jedes der Hindernisse der Mehrzahl durchgeführt werden.
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Für jedes der Hindernisse existiert hierbei eine separate Zwischenstoppposition, auf der das Fahrzeug angehalten wird, um das optische Sensorsignal des jeweiligen Hindernisses zu erfassen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Trainingsverfahren zum Trainieren der Trajektorie bei einer Mehrzahl unterschiedlicher Umgebungsbedingungen durchgeführt, wobei die in den Schritten a2) und a3) erfassten optischen Sensorsignale für jede der Umgebungsbedingungen der Mehrzahl getrennt gespeichert werden.
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Unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen werden insbesondere unterschiedliche Beleuchtungssituationen, wie Tag, Nacht, oder Dämmerung, sowie unterschiedliche Jahreszeiten, wie Winter, Frühling, Sommer, Herbst, verstanden. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da ein jeweiliges optisches Sensorsignal des Hindernisses in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen unterschiedliche Charakteristika aufweisen kann. Das Parkassistenzsystem kann daher bei den unterschiedlichen Umgebungsbedingungen mit einer verbesserten Zuverlässigkeit ermitteln, in welcher Position sich das Hindernis befindet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Trainingsverfahren zum Trainieren der Trajektorie zu einer Mehrzahl unterschiedlicher Zeitpunkte durchgeführt, wobei die in den Schritten a2) und a3) erfassten optischen Sensorsignale für jeden der Zeitpunkte der Mehrzahl getrennt und zusammen mit einem Zeitstempel des Zeitpunkts gespeichert werden.
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Bei dem Vergleich des aktuellen Sensorsignals kann beispielsweise eine zusätzliche Information, insbesondere eine Zeitinformation, erfasst werden, wobei in Abhängigkeit der erfassten Zeitinformation diejenigen gespeicherten optischen Sensorsignale für den Vergleich herangezogen werden, deren Zeitstempel bezüglich der Uhrzeit und/oder der Jahreszeit am nächsten kommt. Alternativ hierzu können auch Tageszeitbereiche und/oder Jahreszeitbereiche definiert und zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasste und gespeicherte optische Sensorsignale dem entsprechenden Tageszeitbereich und/oder Jahreszeitbereich zugeordnet werden. Bei dem Vergleich wird in Abhängigkeit des aktuellen Zeitpunkts der entsprechende Tageszeitbereich und/oder Jahreszeitbereich festgestellt und die diesem zugeordneten gespeicherten optischen Sensorsignale herangezogen.
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In Ausführungsformen des Verfahrens weist die trainierte Trajektorie eine Länge von bis zu 100 m auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zum Erfassen des ersten Teilstücks und zum Erfassen des zweiten Teilstücks der Trajektorie an einer Mehrzahl von Positionen entlang des jeweiligen Teilstücks ein für eine Umgebung des Fahrzeugs und/oder einen Fahrzustand des Fahrzeugs indikatives Sensorsignal erfasst und für jede Position der Mehrzahl separat gespeichert. Zum Fahren des Fahrzeugs entlang des jeweiligen erfassten Teilstücks wird das für die Umgebung des Fahrzeugs und/oder für den Fahrzustand des Fahrzeugs indikative Sensorsignal erfasst und mit der Mehrzahl separat gespeicherter Sensorsignale verglichen, um eine aktuelle Position des Fahrzeugs zu ermitteln.
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Die aktuelle Position ist dabei insbesondere eine Position auf der Trajektorie oder nahe bei der Trajektorie. Auf diese Weise kann das Parkassistenzsystem das Fahrzeug sicher navigieren, da es stets die aktuelle Position des Fahrzeugs kennt.
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Ein für die Umgebung des Fahrzeugs indikatives Sensorsignal ist beispielsweise ein Signal von einem Ultraschallsensor, der einen Abstand zu einem in der Umgebung angeordneten Objekt erfasst. Auch Bilddaten von unterschiedlichen Kameras gehören hierzu.
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Ein für einen Fahrzustand des Fahrzeugs indikatives Sensorsignal ist beispielsweise ein Signal von einem Radwinkelsensor, einem Raddrehzahlsensor, und/oder einem Fahrstufensensor. Man kann hierbei von Fahrzustandsdaten sprechen, die erfasst und gespeichert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das optische Sensorsignal ein digitales Bild des Hindernisses, wobei der Schritt b3) eine digitale Bildverarbeitung, insbesondere mittels eines neuronalen Netzwerks, umfasst.
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Durch die digitale Bildverarbeitung können beispielsweise charakteristische Merkmale des Hindernisses in dem Bild erkannt werden. Durch den Vergleich dieser Merkmale mit ihrer Erscheinungsform in den beim Training erfassten und gespeicherten digitalen Bildern kann die aktuelle Position des Hindernisses ermittelt werden.
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Beispiele für Merkmale, anhand derer digitale Bilder verglichen werden können, sind Farbwerte einzelner Bildpixel oder Bildbereiche, Helligkeitswerte einzelner Bildpixel oder Bildbereiche, Kontrastwerte zwischen benachbarten Bildpixeln oder Bildbereichen oder auch zwischen getrennt voneinander angeordneten Bildpixeln oder Bildbereichen, und/oder in einem Bild vorhandene Muster.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst die trainierte Trajektorie eine Mehrzahl unterschiedlicher Fahrzustände.
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Unterschiedliche Fahrzustände umfassen beispielsweise ein Vorwärtsfahren, ein Rückwärtsfahren sowie ein Kurvenfahren und eine unterschiedliche Momentangeschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ausgehend von einer bestimmten Startposition eine Mehrzahl von Trajektorien trainiert, wobei sich die trainierten Trajektorien der Mehrzahl in zumindest einem von dem ersten Teilstück, der Zwischenstoppposition, dem zweiten Teilstück, der Anzahl an Hindernissen und/oder der Zielposition unterscheiden.
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Dies hat den Vorteil, dass ein Nutzer Trajektorien für eine Mehrzahl von Parkplätzen in einer Garage trainieren kann.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass für eine bestimmte Zielposition eine Mehrzahl von Trajektorien, die sich jeweils einem von dem ersten Teilstück, der Zwischenstoppposition, dem zweiten Teilstück, der Anzahl an Hindernissen und/oder der Startposition unterscheiden, trainiert wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind für zumindest eine Teilmenge der Mehrzahl von trainierten Trajektorien, die eine gleiche Zwischenstoppposition aufweisen, die gleichen optischen Sensorsignale des Hindernisses in Bezug auf die Zwischenstoppposition gespeichert.
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Dies hat den Vorteil, dass weniger Ressourcen, insbesondere weniger Speicherkapazität, verbraucht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Hindernis ein schwenkbares Garagentor, ein Falttor, ein Rolltor, ein verfahrbares Tor, eine verschwenkbare Schranke, eine verfahrbare Schranke, ein versenkbares Objekt und/oder ein klappbares Objekt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach dem ersten Aspekt auszuführen.
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Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Parkassistenzsystem zum wenigstens teilautonomen Fahren eines Fahrzeugs entlang einer trainierten Trajektorie vorgeschlagen. An einer Position entlang der Trajektorie ist ein bewegbares Hindernis angeordnet, wobei das Parkassistenzsystem eine Recheneinheit umfasst, welche zum Ausführen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt eingerichtet ist.
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Die für das vorgeschlagene Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Parkassistenzsystem entsprechend.
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Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Fahrzeug mit wenigstens einer optischen Sensoreinrichtung zum Ausgeben eines optischen Sensorsignals und mit einem Parkassistenzsystem nach dem dritten Aspekt vorgeschlagen.
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Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere eine visuelle Kamera, die ein visuelles Bild eines Bereichs einer Umgebung des Fahrzeugs aufnehmen und als das optische Sensorsignal ausgeben kann, so dass dieses von dem Parkassistenzsystem erfasst werden kann.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs aus einer Vogelperspektive;
- 2 zeigt schematisch ein erstes Beispiel für eine Trajektorie mit einem Hindernis;
- 3 zeigt vier schematische Seitenansichten eines Fahrzeugs vor einem Hindernis;
- 4 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel mit mehreren Trajektorien und Hindernissen; und
- 5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 100 aus einer Vogelperspektive. Das Fahrzeug 100 ist beispielsweise ein Auto, das sich in einer Umgebung 200 befindet. Das Auto 100 weist ein Parkassistenzsystem 110 auf, das beispielsweise als ein Steuergerät ausgebildet ist. Zudem sind an dem Auto 100 eine Mehrzahl an optischen Sensoren 120 und Ultraschallsensoren 130 angeordnet. Die optischen Sensoren 120 umfassen beispielsweise visuelle Kameras, ein RADAR und/oder ein LIDAR. Die optischen Sensoren können jeweils ein Bild eines jeweiligen Bereichs aus der Umgebung 200 des Autos 100 erfassen und als optisches Sensorsignal ausgeben. Die Ultraschallsensoren 130 sind zum Erfassen eines Abstands zu in der Umgebung 200 angeordneten Objekten und zum Ausgeben eines entsprechenden Sensorsignals eingerichtet. Mittels der von den Sensoren 120, 130 erfassten Sensorsignalen ist das Parkassistenzsystem 110 in der Lage, das Auto 100 teilautonom oder auch vollautonom zu fahren.
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2 zeigt schematisch ein erstes Beispiel für eine Trajektorie TR1 mit einem Hindernis 140. Das Hindernis 140 ist beispielsweise eine Schranke. Die Trajektorie TR1 umfasst ein erstes Teilstück A10, das eine Startposition 210 mit einer Zwischenstoppposition 220 verbindet, und ein zweites Teilstück A20, das die Zwischenstoppposition 220 mit einer Zielposition 230 verbindet. Die Zwischenstoppposition 220 befindet in diesem Beispiel unmittelbar vor der Schranke 140.
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Um das Parkassistenzsystem 110 (siehe 1) des Fahrzeugs 100 (siehe 1) in die Lage zu versetzen, die Trajektorie TR1 nachfahren zu können, wird diese durch einen Nutzer des Fahrzeugs 100 trainiert. Man kann auch sagen, die Trajektorie TR1 wird zuerst erzeugt. Der Nutzer beginnt das Training, wenn sich das Fahrzeug 100 auf der Startposition 210 befindet. Man kann sagen, dass die die Startposition 210 durch den Nutzer dadurch ausgewählt wird, dass dieser das Training an der aktuellen Position des Fahrzeugs 100 beginnt. Der Nutzer bewegt das Fahrzeug 100 nun entlang des von ihm gewünschten ersten Teilstücks A10 bis zu der Zwischenstoppposition 220, auf der er das Fahrzeug 100 stoppt. In der Zwischenstoppposition 220 werden zwei optische Sensorsignale der Schranke 140 erfasst und gespeichert, eines, wenn die Schranke 140 in einer Sperrposition SP1, SP2 (siehe 3), das heißt geschlossen, ist, und ein weiteres, wenn die Schranke 140 in einer Entsperrposition EP1, EP2 (siehe 3), das heißt geöffnet, ist. Dann fährt der Nutzer das Fahrzeug 100 entlang des zweiten Teilstücks A20 der Trajektorie TR1 bis zu einer Zielposition 220, wo er das Training beendet.
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Während des gesamten Trainings werden Sensorsignale erfasst und gespeichert, beispielsweise wird die Umgebung 200 des Fahrzeugs 100 fortlaufend erfasst, um später ermitteln zu können, ob sich das Fahrzeug 100 auf einer Position der Trajektorie TR1 oder nahe daran befindet. Weiterhin werden Fahrzustandsdaten mittels Sensorsignalen erfasst und gespeichert, insbesondere Lenkwinkel und Raddrehzahlen. Diese Daten ermöglichen dem Parkassistenzsystem 110 das präzise Nachfahren der Trajektorie TR1 in einem teilautonomen oder vollautonomen Betriebsmodus.
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3 zeigt vier schematische Seitenansichten eines Fahrzeugs 100, das sich auf einer Zwischenstoppposition 220 vor einem Hindernis 140 befindet. Das Hindernis 140 ist in diesem Beispiel als ein verschwenkbares Garagentor ausgebildet.
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Die vier Darstellungen der 3 unterscheiden sich in der jeweiligen Position, in der sich das Garagentor 140 befindet. In der oberen Darstellung befindet sich das Garagentor 140 vollständig in einer Sperrposition SP1. In der zweiten Darstellung von oben befindet sich das Garagentor 140 in einer Zwischensperrposition SP2, in der das Fahrzeug 100 an einer Durchfahrt durch das Garagentor 140 gehindert ist. In der dritten Darstellung von oben befindet sich das Garagentor 140 in einer Zwischenentsperrposition EP2, in der das Garagentor 140 zwar noch nicht bis zu einem Anschlag geöffnet ist, das Fahrzeug 100 aber dennoch ohne eine Kollision hindurch fahren kann. In der untersten Darstellung befindet sich das Garagentor 140 vollständig in einer Entsperrposition EP1, in der das Garagentor 140 maximal geöffnet ist und das Fahrzeug 100 ohne Probleme hindurchfahren kann. In den Darstellungen der 3 ist weiterhin dargestellt, dass mit einer Frontkamera 120 das Garagentor 140 erfasst wird, wobei Bilder der Frontkamera 120 das optische Sensorsignal bilden.
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4 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel mit mehreren Trajektorien TR1, TR2, TR3 und zwei Hindernissen 140. In diesem Beispiel wurden ausgehend von einer Startposition 210 drei unterschiedliche Trajektorien TR1, TR2, TR3 trainiert. Alle drei Trajektorien TR1, TR2, TR3 weisen das gleiche erste Teilstück A10 auf. Die Trajektorien TR1 und TR2 unterscheiden sich hierbei in ihrem jeweiligen zweiten Teilstück A20 und A21 sowie in einer Ausrichtung D1, D2 des Fahrzeugs 100 (siehe 1 oder 3) auf der gemeinsamen Zielposition 230. Bei der Trajektorie TR1 hat der Nutzer beim Training das Fahrzeug 100 vorwärts (dies entspricht der Richtung des Pfeils D1) auf der Zielposition 230 abgestellt. Bei der Trajektorie TR2 hat sich der Nutzer dagegen entschieden, das Fahrzeug 100 rückwärts (dies entspricht der Richtung des Pfeils D2) auf der Zielposition 230 abzustellen. Das Wendemanöver ist in dem zweiten Teilstück A21 der Trajektorie TR2 zu erkennen, das einen Richtungswechsel an einem Umkehrpunkt U umfasst. Bei beiden Trajektorien TR1, TR2 muss nur ein Hindernis 140 passiert werden.
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Die dritte Trajektorie TR3 weist im Unterschied zu den Trajektorien TR1 und TR2 ein anderes zweites Teilstück A22, eine andere Zielposition 230 und zudem ein zusätzliches Hindernis 140 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Zielposition 230 der dritten Trajektorie TR3 um einen geschützten Parkplatz in einer Einzelgarage, die durch ein separates Garagentor 140 (das zweite Hindernis) verschließbar ist. Der Nutzer hat das Fahrzeug 100 bei dem Training der dritten Trajektorie TR3 in dem zweiten Teilstück A22 ebenfalls an dem Umkehrpunkt U gewendet. Damit wurde das Fahrzeug 100 rückwärts auf der zweiten Zwischenstoppposition 220 vor dem Garagentor 140 abgestellt. Das optische Sensorsignal des Garagentors 140 in der Sperrposition SP1, SP2 (siehe 3) und in der Entsperrposition (EP1, EP2) wird daher in diesem Fall beispielsweise von einer Rückfahrkamera 120 (siehe 1 oder 3) des Fahrzeugs 100 erfasst und gespeichert.
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Wenn der Nutzer nun mit dem Fahrzeug 100 auf einer Position des ersten Teilstücks A10 das (teil-)autonome Einparkprogramm des Parkassistenzsystems 110 (siehe 1) startet, so fordert das Parkassistenzsystem 110 den Nutzer beispielsweise auf, eine der drei Trajektorien TR1, TR2, TR3 auszuwählen, die dann von dem Parkassistenzsystem 110 nachgefahren wird. Dabei wird das Parkassistenzsystem 110 an jeder der gegebenenfalls mehreren Zwischenstopppositionen 220 stoppen, ein aktuelles optisches Sensorsignal, insbesondere ein Bild, des jeweiligen Hindernisses 140 erfassen, und auf Basis der beim Training erfassten und gespeicherten optischen Sensorsignale ermitteln, ob das jeweilige Hindernis 140 in einer Sperrposition SP1, SP2 oder in einer Entsperrposition EP1, EP2 ist.
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5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs 100. Das Verfahren ist in zwei Verfahrensblöcke A, B unterteilt. Der Verfahrensblock A umfasst ein Trainingsverfahren für ein Fahrassistenzsystem 110 (siehe 1) zum Trainieren einer Trajektorie TR1, TR2, TR3 (siehe 2 oder 4), der Verfahrensblock B umfasst ein (teil-)autonomes Nachfahren der Trajektorie TR1, TR2, TR3 durch das Fahrassistenzsystem 110.
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Das Trainingsverfahren A umfasst als einen ersten Schritt S10 ein Erfassen eines ersten Teilstücks A10 (siehe 2 oder 4) der zu trainierenden Trajektorie TR1, TR2, TR3, wobei das erste Teilstück A10 eine Startposition 210 mit einer Zwischenstoppposition 220 vor einem bewegbaren Hindernis 140 (siehe 2 - 4) verbindet. Als zweiter Schritt S11 wird ein optisches Sensorsignal des Hindernisses 140, wenn sich das Hindernis 140 in einer Sperrposition SP1, SP2 (siehe 3) befindet, in der eine Weiterfahrt für das Fahrzeug 100 durch das Hindernis 140 blockiert ist, erfasst und gespeichert. Als dritter Schritt S12 wird ein weiteres optisches Sensorsignal des Hindernisses 140, wenn sich das Hindernis 140 in einer Entsperrposition EP1, EP2 (siehe 3) befindet, in der die Weiterfahrt für das Fahrzeug 100 durch das Hindernis 140 nicht blockiert ist, erfasst und gespeichert. In einem vierten Schritt S13 wird ein zweites Teilstück A20, A21, A22 (siehe 4) der zu trainierenden Trajektorie TR1, TR2, TR3 erfasst, wobei das zweite Teilstück A20, A21, A22 die Zwischenstoppposition 220 mit einer Zielposition 230 verbindet, wobei entlang des zweiten Teilstücks A20, A21, A22 das Hindernis 140 in der Entsperrposition EP1, EP2 passiert wird.
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Das Nachfahrverfahren B zum (teil-)autonomen Nachfahren der Trajektorie TR1, TR2, TR3 umfasst in einem ersten Schritt S20 ein Fahren des Fahrzeugs 100 von einem Startpunkt, der einer Position entlang des erfassten ersten Teilstücks A10 der Trajektorie TR1, TR2, TR3 entspricht, entlang des erfassten ersten Teilstücks A10 zu der Zwischenstoppposition 220. Auf der Zwischenstoppposition 220 wird das Fahrzeug 100 gestoppt. In einem zweiten Schritt S21 wird ein aktuelles optisches Sensorsignal des Hindernisses 140 erfasst. In einem dritten Schritt S22 wird das erfasste aktuelle optische Sensorsignal des Hindernisses 140 mit wenigstens einem der gespeicherten optischen Sensorsignale verglichen. In einem vierten Schritt S23 wird das Fahrzeug 100 in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs entlang des erfassten zweiten Teilstücks A20, A21, A22 von der Zwischenstoppposition 220 zu der Zielposition 230 gefahren.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeug
- 110
- Parkassistenzsystem
- 120
- optischer Sensor
- 130
- Ultraschallsensor
- 140
- Hindernis
- 200
- Umgebung
- 210
- Startposition
- 220
- Zwischenstoppposition
- 230
- Zielposition
- A
- Trainingsverfahren
- A10
- Teilstück
- A20
- Teilstück
- A21
- Teilstück
- A22
- Teilstück
- B
- Verfahren
- D1
- Pfeil
- D2
- Pfeil
- D3
- Pfeil
- EP1
- Entsperrposition
- EP2
- Entsperrposition
- S10
- Verfahrens schritt
- S11
- Verfahrens schritt
- S12
- Verfahrens schritt
- S13
- Verfahrens schritt
- S20
- Verfahrensschritt
- S21
- Verfahrensschritt
- S22
- Verfahrensschritt
- S23
- Verfahrensschritt
- SP1
- Sperrposition
- SP2
- Sperrposition
- TR1
- Trajektorie
- TR2
- Trajektorie
- TR3
- Trajektorie
- U
- Umkehrpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014018187 B4 [0004]
