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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Plausibilisieren von erfassten Objekten mit den Merkmalen nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 7, ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen nach Anspruch 8, ein Fahrzeug mit den Merkmalen nach Anspruch 9.
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Im Maschinenumfeld werden stationäre und mobile Einrichtungen zum Personenschutz eingesetzt. Diese Einrichtungen dienen dabei als eine Art Barriere, die, sobald diese durchschritten werden, dazu führen, dass die Maschine in einen sicheren Zustand versetzt wird. Beispielsweise werden solche Schutzeinrichtungen in bewegliche Maschinen wie AGVs (Automated Guiding Machines) genutzt. Hierfür werden 2D-Lidare verwendet, die knapp über den Boden den Bereich vor und neben der Maschine abscannen. Der Einsatzbereich setzt hierbei einen flachen Untergrund und eine geringe Wank- und Nick-Bewegung des Fahrzeugs voraus.
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Lidare in ihrer Verwendung als Schutzeinrichtung werden in der Norm IEC 61496-3 als AOPDDR (active opto-electronic protective devices responsive to diffuse reflection) bezeichnet. Hierbei wird neben einem 2D-Lidar auch ein 3D-Lidar beschrieben, dessen Strahlen horizontal wie vertikal über mehrere Ebenen den Überwachungsbereich abscannen. Bei der Anwendung von Lidar als Schutzeinrichtung in schwierigen Umgebungsbedingungen mit verschiedenen Geländesteigungen, Krümmungen wie z.B. Rampen oder Kuppen, können Probleme auftreten. Problematisch ist, dass der horizontal aufgefächerte Strahl je nach Gelände in den Boden strahlt oder der Strahl zu hoch ist, um ein Unterkriechen zu verhindern. Zusätzlich haben Wank- und Nick-Bewegung des Fahrzeugs Einfluss auf die Ausrichtung des Strahls.
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Aus
US 8332134 B2 ist ein Verfahren zum Erfassen eines freien Fahrweges für ein Fahrzeug bekannt. Dabei wird ein Datenstrom erzeugt, der einer dreidimensionalen Abtastung eines das Fahrzeug umgebenden Zielbereichs aus einem Fahrzeug-LIDAR-System entspricht.
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Die
DE 10 2018 000 517 A1 offenbart ein Verfahren zur radarbasierten Vermessung und Klassifizierung von Objekten in einer Fahrzeugumgebung. Die Fahrzeugumgebung wird mittels eines an einem Fahrzeug angeordneten Radarsensors erfasst. Mittels eines anhand von Simulationsdaten trainierten neuronalen Netzes wird eine Höhe des jeweiligen Objekts bestimmt.
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Ein Verfahren und Sensorsystem zur automatischen Bestimmung und Ausrichtung einer Objektsensorposition an einem Trägerfahrzeug ist lässt sich der
DE 10 2017 105 305 A1 entnehmen. Es wird darauf hingewiesen, dass bei modernen Fahrzeugen viele verschiedene Arten von Objektsensortechnologien zum Einsatz kommen, einschließlich Radar- und LiDAR-Systemen sowie Ultraschall.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Methode zum Plausibilisieren von erfassten Objekten in einem Fahrzeugumfeld vorzuschlagen, welche die o. g. Probleme vermeidet und eine Sicherheit des Fahrzeugbetriebs erhöht.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Verfahren zum Plausibilisieren von erfassten Objekten nach Anspruch 1, eine Steuereinrichtung nach Anspruch 9, ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 10, ein Fahrzeug nach Anspruch 11 und ein Verfahren zum Vermeiden einer Kollision eines Fahrzeugs nach Anspruch 12 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Bei einem Verfahren zum Plausibilisieren von erfassten Objekten in einem Umfeld eines Fahrzeugs, erfasst wenigstens ein Umfeldsensor des Fahrzeugs ein Objekt im Umfeld des Fahrzeugs, wobei Umfelddaten generiert werden, welche sich auf ein sensorfestes Koordinatensystem beziehen. Wenigstens ein Bewegungssensor des Fahrzeugs erfasst eine Bewegung des wenigstens einen Umfeldsensors, wobei Bewegungsdaten generiert werden, welche sich auf ein untergrundfestes Koordinatensystem beziehen. Ausgehend von den Bewegungsdaten werden die Umfelddaten umgerechnet auf das untergrundfeste Koordinatensystem, so dass die Lokalisierung des Objekts im Umfeld des Fahrzeugs plausibilisiert wird.
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Das Fahrzeug ist hierbei z. B. ein Off-Road-Nutzfahrzeug, z. B. ein Förderfahrzeug, ein Flurförderfahrzeug, ein Material-Handling-Fahrzeug, eine Baumaschine, ein forstwirtschaftliches oder landwirtschaftliches Fahrzeug, z. B. eine Landmaschine, ein Yard-Tractor, kann aber auch ein LKW oder ein NKW sein, welcher sich auf einer Straße bewegt. Das Fahrzeug ist dabei derart ausgeformt, dass es automatisierte Funktionen durchführen kann. Beispielsweise kann das Fahrzeug automatisierte Funktionen ab SAE J3016 Autonomiestufe Level 2 ausführen. Beispielsweise können automatisierte Funktionen des Fahrzeugs das autonome oder teilautonome Fahren sein. Zudem können automatisierte Funktionen sein: ein Ausbringen von Saatgut, Streugut, Schüttgut oder dergleichen; ein Ernten, Beschneiden oder Roden von Pflanzen o. ä.; ein Wenden, Lockern oder Abtragen von Erdreich; ein Befördern von Gütern.
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Der Off-Road-Bereich bezeichnet denjenigen Bereich, der sich abseits von Straßen und Wegen befindet, beispielsweise landwirtschaftlich oder forstwirtschaftlich genutzte Flächen, Firmengelände, Minen, Hafenumfeld.
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Das Umfeld des Fahrzeugs bezeichnet hierbei die unmittelbare Umgebung, in welcher sich das Fahrzeug aufhält und fortbewegt. Das Fahrzeug überwacht während seines Fahrbetriebs sein Umfeld mittels seines wenigstens einen Umfeldsensors. Selbstverständlich kann das Fahrzeug mehr als einen Umfeldsensor aufweisen. Der wenigstens eine Umfeldsensor ist als ein bildgebender Sensor ausgeformt. Der wenigstens eine Umfeldsensor ist als 3D-Lidar ausgeformt. Der Umfeldsensor ist vorzugsweise derart an dem Fahrzeug angeordnet, dass dieser das Umfeld des Fahrzeugs in dessen Fahrtrichtung erfassen kann. Beispielsweise kann der wenigstens eine Umfeldsensor an einem Dach, an einer Front, an einem Heck oder an einer Seite des Fahrzeugs angeordnet sein.
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Der wenigstens eine Umfeldsensor überwacht das Umfeld des Fahrzeugs und erfasst dabei ein Objekt. Die Objekterfassung erfolgt somit im Zuge der Umfeldüberwachung. Dabei wird neben dem Objekt auch eine Oberfläche des Untergrunds des Fahrzeugs erfasst, auf welchem sich dieses fortbewegt. Bei einem 3D-Lidar wird im Zuge der Umfeldüberwachung eine 3D-Punktewolke generiert, welche Umfelddaten darstellen. Ausgehend von dieser 3D-Punktewolke kann auf die Oberfläche des Untergrunds geschlossen werden. Somit kann bestimmt werden, ob der Untergrund z. B. eine Senke oder eine Erhebung aufweist. Das erfasste Objekt hebt sich dabei von dem Untergrund ab und kann dadurch als Objekt identifiziert werden.
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Wenn mehrere Objekte im Umfeld des Fahrzeug vorhanden sind, kann der wenigstens eine Umfeldsensor selbstverständlich diese mehreren Objekte erfassen. Ein Objekt kann dabei ein statisches Objekt, beispielsweise eine Pflanze, ein Fels, eine Mauer, ein Zaun, oder ein dynamisches Objekt sein, z. B. ein Mensch, ein Tier, ein anderes Fahrzeug, sein.
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Durch das Erfassen des Objekts generiert der wenigstens eine Umfeldsensor die Umfelddaten. Diese können entweder durch den wenigstens einen Umfeldsensor selbst, oder vorzugsweise mittels einer Steuereinrichtung ausgewertet werden, die mit dem wenigstens einen Umfeldsensor wirkverbunden ist. Diese Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Die Verbindung kann kabelgebunden oder drahtlos ausgeformt sein.
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Das erfasste Objekt und die diesbezüglichen Umfelddaten beziehen sich auf das sensorfeste Koordinatensystem. Das heißt, dass das Objekt bezüglich des wenigstens einen Umfeldsensors lokalisiert ist. Es sind in anderen Worten z. B. ein horizontaler, ein vertikaler und ein senkrechter Abstand des Objekts zum wenigstens einen Umfeldsensor bekannt. Somit ist bekannt, wo sich das Objekt bezüglich einer Position des wenigstens einen Umfeldsensors zum Zeitpunkt der Erfassung des Objekts befindet.
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Zusätzlich erfasst der wenigstens eine Bewegungssensor des Fahrzeugs eine Bewegung des wenigstens einen Umfeldsensors. Der wenigstens eine Bewegungssensor ist dazu eingerichtet eine Bewegung des Umfeldsensors in vorzugsweise alle Raumrichtungen zu erfassen. Selbstverständlich kann dies auch mittels mehrerer Bewegungssensoren erfolgen. Beispielsweise kann der wenigstens eine Bewegungssensor als eine inertiale Messeinheit (IMU) ausgebildet sein. Da der wenigstens eine Umfeldsensor an dem Fahrzeug angeordnet ist und vorzugsweise an diesem fixiert, d. h. nicht beweglich gelagert ist, entspricht die Bewegung des wenigstens einen Umfeldsensors einer Bewegung eines Fahrzeugaufbaus. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegung des Umfeldsensors mittels Odometriedaten des Fahrzeugs ermittelt werden.
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Durch die Erfassung der Bewegung werden Bewegungsdaten generiert, welche sich auf ein untergrundfestes Koordinatensystem beziehen. In anderen Worten beziehen sich die Bewegungsdaten auf einen Untergrund, auf welchem sich das Fahrzeug fortbewegt. Das heißt, die Bewegungsdaten bilden die Bewegung des Umfeldsensors relativ zu dem Untergrund des Fahrzeugs ab. Es wird somit erfasst, wie sich der wenigstens eine Umfeldsensor bezüglich der sechs Freiheitsgrade bewegt bewegt. Die Bewegungsdaten können beispielsweise von der Steuereinrichtung des Fahrzeugs ausgewertet werden. Der wenigstens eine Bewegungssensor ist dazu mit der Steuereinrichtung des Fahrzeugs verbunden, wenn dieser in einem Fahrzeug verwendet wird. Diese Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann. Die Verbindung kann kabelgebunden oder drahtlos ausgeformt sein.
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Ausgehend von den Bewegungsdaten werden die Umfelddaten umgerechnet auf das untergrundfeste Koordinatensystem. Das heißt, der Bezugspunkt wird geändert und die Bewegung des wenigstens einen Umfeldsensors wird kompensiert. Somit wird die Lokalisierung, d. h. die Koordinaten des Objekts im Umfeld des Fahrzeugs plausibilisiert. In anderen Worten kann auf plausible Art und Weise festgestellt werden, wo sich das Objekt im Bezug zum Fahrzeug befindet.
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Dadurch können Fehler ausgeschlossen werden, bei welchen durch die Bewegung des Fahrzeugs entlang des unebenen Untergrunds und der daraus resultierenden Wank- oder Nickbewegung des Aufbaus des Fahrzeugs, ein einzelnes Objekt als mehrere Objekte identifiziert wird. Denn selbst wenn verschiedene Strahlen des wenigstens einen Umfeldsensors dasselbe Objekt erfassen, kann dieses aufgrund der Umrechnung als ein und dasselbe Objekt identifiziert werden. Es ist also möglich aufgrund der Umrechnung zu bestimmen, an welcher Stelle sich ein Objekt befindet, auch wenn das Fahrzeug sich entlang eines unebenen Untergrunds bewegt. Das Erfassen von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs wird dadurch robuster und sicherer.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform erfasst der wenigstens eine Bewegungssensor die Bewegung des wenigstens einen Umfeldsensors direkt. Dazu ist der wenigstens eine Bewegungssensor an einem Gehäuse des wenigstens einen Umfeldsensors angeordnet. Beispielsweise kann der wenigstens eine Bewegungssensor an einem Gehäuse des 3D-Lidars angeordnet sein. Somit ist ein unmittelbares Messen der Bewegung des wenigstens einen Umfeldsensors möglich.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform erfasst der wenigstens eine Bewegungssensor die Bewegung des wenigstens einen Umfeldsensors mittels einer Bewegung des Fahrzeugs. Dadurch wird die Bewegung des wenigstens einen Umfeldsensors mittelbar gemessen. Das Erfassen der Bewegung erfolgt beispielsweise über Odometriedaten des Fahrzeugs. Dabei ist der wenigstens eine Bewegungssensor am Aufbau des Fahrzeugs angeordnet, z. B. an einem Fahrzeugrahmen oder an einem Fahrwerk. Die Odometriedaten umfassen beispielsweise eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Lenkwinkel des Fahrzeugs oder eine Gierrate des Fahrzeugs.
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Beispielsweise kann der wenigstens eine Bewegungssensor in einer weiterbildenden Ausführungsform an wenigstens einer Komponente des Fahrwerks des Fahrzeugs angeordnet sein und die Bewegung dieser Komponente erfassen. Diese wenigstens eine Komponente des Fahrwerks kann in einer weiterbildenden Ausführungsform als ein Federdämpfer oder ein Dämpfer des Fahrzeugs ausgeformt sein. Dadurch kann die Bewegung des Federdämpfers oder des Dämpfers des Fahrzeugs erfasst werden. Beispielsweise kann der wenigstens eine Bewegungssensor durch eine CDC-Sensorik (Continuous Damping Control Sensorik) ausgebildet sein.
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In anderen Worten ist es möglich mittels einer Erfassung einer Auslenkung des Fahrzeugs aus einer Ruhelage festzustellen, wie sich der wenigstens eine Umfeldsensor gegenüber dem Untergrund des Fahrzeugs bewegt. Beispielsweise kann ein Dämpfungsweg der Federdämpfer oder der Dämpfer des Fahrzeugs erfasst werden, um festzustellen, welche Auslenkung das Fahrzeug in Richtung einer Hochachse erfährt. Dabei muss keine gleichmäßige Auslenkung vorliegen, denn ein erster Federdämpfer oder Dämpfer kann einen anderen Dämpfungsweg aufweisen als ein zweiter Federdämpfer oder Dämpfer. Diese Art der Erfassung des Dämpfungswegs ist z. B. aus der CDC-Regelung oder Skyhook-Regelung bekannt. Somit kann festgestellt werden, ob und welche Wank- und Nickbewegungen das Fahrzeug durchführt.
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Ausgehend von diesen Bewegungsdaten kann auf die Beschaffenheit des vom Fahrzeug befahrenen Untergrunds geschlossen werden. Somit können die Umfelddaten mittels der Bewegungsdaten umgerechnet werden.
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Ausgehend von den umgerechneten Umfelddaten wird bestimmt, ob das Objekt relevant ist. Ausgehend von den umgerechneten Umfelddaten wird auf eine äußere Kontur des Objekts geschlossen. Dies wird mittels der Steuereinrichtung durchgeführt. Dies ist dann möglich, wenn der wenigstens eine Umfeldsensor mittels eines 3D-Lidars ausgeformt ist.
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Ist die äußere Kontur des Objekts bekannt, wird diese mit in einer Datenbank hinterlegten Formen abgeglichen, wobei in der Datenbank äußere Konturen und Abmessungen von relevanten und irrelevanten Objekten hinterlegt sind. Dieses Abgleichen kann beispielsweise mittels einer Software erfolgen. Relevante Objekte sind beispielsweise so beschaffen, dass eine Kollision des Fahrzeugs mit diesem relevanten Objekt zu einem Schaden am Objekt und/oder am Fahrzeug führen würden. Beispielsweise ist ein relevantes Objekt ein Mensch, ein Tier, ein Fels, ein Baum, eine Wand oder ein anderes Fahrzeug. Dabei ist es nicht nötig, dass exakt bestimmt wird, um welches Objekt es sich genau handelt, also ob ein Tier oder Mensch sich im Umfeld des Fahrzeugs befindet, sondern ob das Objekt ausgehend von seiner Abmessung und seiner äußeren Kontur als relevantes Objekt eingestuft wird.
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Handelt es sich um ein relevantes Objekt kann dies beispielsweise an einen Fahrzeugnutzer ausgegeben werden und/oder es können Maßnahmen ergriffen werden, um eine Kollision mit dem Objekt zu verhindern. Beispielsweise wird zusätzlich die Lokalisierung des relevanten Objekts an den Fahrzeugnutzer ausgegeben. Der Fahrzeugnutzer ist dabei diejenige Person, die das Fahrzeug nutzt. Der Fahrzeugnutzer kann der Fahrer des Fahrzeugs sein. Alternativ kann der Fahrzeugnutzer sich während des Fahrbetriebs außerhalb des Fahrzeug aufhalten.
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Nach einer weiterbildenden Ausführungsform wird ausgehend von den umgerechneten Umfelddaten eine Positionsänderung des Objekts und davon ausgehend eine Stetigkeit der Positionsänderung des Objekts ermittelt. Dabei wird ausgehend von der ermittelten Stetigkeit eine Zuverlässigkeit der umgerechneten Umfelddaten bestimmt. Dies wird mittels der Steuereinrichtung durchgeführt. Dies ist dann möglich, wenn der wenigstens eine Umfeldsensor mittels eines 3D-Lidars ausgeformt ist.
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Die Positionsänderung des Objekts beschreibt, ob und in welche Richtung sich das Objekt bewegt. Dadurch kann zwischen statischen und dynamischen Objekten unterschieden werden. Ausgehend von der Positionsänderung wird die Stetigkeit dieser Positionsänderung ermittelt. Unter der Stetigkeit der Positionsänderung wird verstanden, ob die Positionsänderung, die das dynamische Objekt ausführt, stetig oder unstetig ist. Unter einer unstetigen Positionsänderung wird hierbei eine unbeständige, sprunghafte Änderung der Position des Objekts verstanden, welche nicht mit herkömmlichen Bewegungsmustern von Menschen, Tieren oder Fahrzeugen zusammenhängt. Im Gegensatz dazu ist eine stetige Positionsänderung einem herkömmlichen Bewegungsmuster von Menschen, Tieren oder Fahrzeugen zuzuordnen.
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Ausgehend von der ermittelten Stetigkeit wird die Zuverlässigkeit der umgerechneten Umfelddaten bestimmt. Führt das erfasste Objekt eine stetige Positionsänderung oder keine Positionsänderung durch, oder liegt die stetige Positionsänderung des Objekts innerhalb eines Toleranzbereichs, werden die umgerechneten Umfelddaten als zuverlässig eingestuft. Die so erfassten Objekte können zusätzlich als relevant bewertet werden. Führt das erfasste Objekt aber eine unstetige Positionsänderung durch, werden die umgerechneten Umfelddaten als nicht zuverlässig eingestuft. Die so erfassten Objekte können zusätzlich als nicht relevant bewertet werden.
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Beispielsweise können dadurch Fehler des wenigstens einen Umfeldsensors besser erkannt werden. Wenn beispielsweise dasselbe dynamische Objekt mehrfach unstetig und chaotisch seine Position wechselt, obwohl sich das Fahrzeug konstant fortbewegt, kann z. B. auf einen Fehler des wenigstens einen Umfeldsensors, der Steuereinrichtung oder des wenigstens einen Bewegungssensors geschlossen werden. Dadurch kann verhindert werden, dass Objekte als relevant eingestuft werden, selbst wenn diese nicht relevant oder sogar nicht vorhanden sind.
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Eine Steuereinrichtung für ein Fahrzeug ist mit wenigstens einem Bewegungssensor des Fahrzeugs und mit wenigstens einem Umfeldsensor des Fahrzeugs verbindbar. Verbindbar heißt, dass die Steuereinrichtung, wenn diese in dem Fahrzeug verwendet wird, mit dem wenigstens einen Bewegungssensor und mit dem wenigstens einen Umfeldsensor verbunden werden kann. Dies wurde bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben. Dabei weist die Steuereinrichtung Mittel auf, welche dazu eingerichtet sind, das Verfahren durchzuführen, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben wurde. De Steuereinrichtung, der wenigstens eine Umfeldsensor und der wenigstens eine Bewegungssensor können beispielsweise als ein System zusammengefasst sein.
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Die Steuereinrichtung kann zudem dazu eingerichtet sein, eine Trajektorien-Planung des Fahrzeugs vorzunehmen, so dass das Fahrzeug automatisierte Funktionen, z. B. autonomes Fahren, durchführen kann. Die Steuereinrichtung bedient sich zum Plausibilisieren der erfassten Objekte eines Computerprogrammprodukts, welches auf der Steuereinrichtung ausgeführt wird.
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Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei einer Ausführung des Programms durch die bereits beschriebene Steuereinrichtung, das Verfahren aus-führen, das bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden ist. Das Computerprogrammprodukt kann einen Programmcode umfassen, der diese Befehle enthält. Der Programmcode kann beispielsweise auf einem Datenträger oder als ein herunterladbarer Datenstrom verkörpert sein.
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Ein Fahrzeug weist wenigstens einen Bewegungssensor, wenigstens einen Umfeldsensor, welcher als 3D-Lidar ausgeformt ist, sowie eine Steuereinrichtung auf, wie bereits beschrieben. Die Steuereinrichtung ist mit dem wenigstens einen Bewegungssensor und mit dem wenigstens einen Umfeldsensor verbunden, wie bereits beschrieben.
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Bei einem Verfahren zum Vermeiden einer Kollision des Fahrzeugs, das bereits beschrieben wurde, mit einem Objekt im Umfeld des Fahrzeugs erfasst der wenigstens eine Umfeldsensor des Fahrzeugs das Objekt im Umfeld des Fahrzeugs, wobei Umfelddaten generiert werden, welche sich auf ein sensorfestes Koordinatensystem beziehen. Wenigstens ein Bewegungssensor des Fahrzeugs erfasst eine Bewegung des wenigstens einen Umfeldsensors, wobei Bewegungsdaten generiert werden, welche sich auf ein untergrundfestes Koordinatensystem beziehen. Ausgehend von den Bewegungsdaten werden die Umfelddaten umgerechnet auf das untergrundfeste Koordinatensystem, die Lokalisierung des Objekts im Umfeld des Fahrzeugs plausibilisiert wird. Ausgehend von den umgerechneten Umfelddaten wird bestimmt, ob das Objekt relevant ist. Bei einem relevanten Objekt passt die Steuereinrichtung des Fahrzeugs eine Trajektorie des Fahrzeugs an, so dass die Kollision vermieden wird.
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Wenn ein Objekt aufgrund seiner Abmessung und äußeren Kontur als relevant eingestuft wurde und wenn ggf. die umgerechneten Umfelddaten als zuverlässig eingestuft wurden, kann die Steuereinrichtung des Fahrzeugs Maßnahmen einleiten, um eine Kollision des Fahrzeugs mit dem relevanten Objekt zu verhindern. Diese Maßnahmen sind das Anpassen der Trajektorie des Fahrzeugs. Beispielsweise kann die Trajektorie des Fahrzeugs derart angepasst werden, dass das Fahrzeug abgebremst wird und zum Stillstand kommt. Beispielsweise kann die Trajektorie des Fahrzeugs derart angepasst werden, dass das Fahrzeug dem Objekt ausweicht. Beispielsweise kann die Trajektorie des Fahrzeugs derart angepasst werden, dass das Fahrzeug sich von dem Objekt entfernt. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung einen Antriebsstrang des Fahrzeugs ansteuern, so dass ein Brems- oder Ausweichmanöver eingeleitet wird. Dadurch werden z. B. ein Bremssystem und ein Lenksystem des Fahrzeugs sowie ein Antriebssystem beeinflusst.
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Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs auf einem unebenen Untergrund nach einem Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Darstellung des Fahrzeugs aus 1 auf einem weiteren unebenen Untergrund nach einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 auf einem unebenen Untergrund 9 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 1 ist stark vereinfacht und geschnitten dargestellt. Das Fahrzeug 1 bewegt sich auf dem Untergrund 9 in Richtung der Fahrtrichtung 10. Der Untergrund 9 weist eine Erhebung 6 auf. Aufgrund dieser Erhebung 6 führt das Fahrzeug 1 Wank- und Nickbewegungen auf, wenn es sich auf dem Untergrund 9 bewegt.
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Das Fahrzeug 1 weist eine Steuereinrichtung 7, einen Umfeldsensor 3, der als 3D-Lidar ausgeformt ist, einen Antriebsstrang 8, ein Fahrwerk 4 und einen Bewegungssensor 5 auf. Der Bewegungssensor 5 ist vorzugsweise als IMU ausgeformt. Die Steuereinrichtung 7 ist mit dem Umfeldsensor 3, mit dem Bewegungssensor 5 und mit dem Antriebsstrang 8 verbunden. Die Verbindung ist derart, dass ein Daten- und Signalaustausch erfolgen kann.
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Der Bewegungssensor 5 erfasst die Bewegungen des Fahrzeugaufbaus an dem Fahrwerk 4 des Fahrzeugs 1 und somit die Unebenheit des Untergrunds 9, da das Fahrwerk 4 auf die Erhebung reagiert. Dadurch, dass der Umfeldsensor 3 an dem Fahrzeugaufbau fixiert ist, bewegt sich dieser mit dem Fahrzeug 1 mit. Somit erfasst der Bewegungssensor 5 die Bewegung des Umfeldsensors mittelbar. Die Bewegungsdaten werden an die Steuereinrichtung 7 weitergeleitet.
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Die Steuereinrichtung 7 ist u. a. dazu eingerichtet, eine Trajektorien-Planung vorzunehmen, so dass das Fahrzeug 1 automatisierte Funktionen, wie beispielsweise autonomes Fahren, durchführen kann. Die Steuereinrichtung 7 kann dazu den Antriebsstrang 8 ansteuern, so dass diese automatisierten Funktionen umgesetzt werden können. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 7 ein Bremssystem, ein Antriebssystem und ein Lenksystem des Fahrzeugs 1 ansteuern. Diese sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 7 einen Not-Halt einleiten.
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Der Umfeldsensor 3 erfasst das Umfeld des Fahrzeugs 1 und ein Objekt 2, das beabstandet zum Fahrzeug 1 angeordnet ist. Dadurch werden Umfelddaten 201 generiert, beispielsweise als eine 3D-Punktewolke. Dieses Erfassen ist mittels der Strahlen in Richtung des Objekts 2 angedeutet. Die Umfelddaten 201 werden an die Steuereinrichtung 7 weitergeleitet.
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Dadurch, dass das Fahrzeug 1 über die Erhebung fahren muss, werden die Strahlen des 3D-Lidars abgelenkt, so dass die Position des Objekts 2 nicht plausibel bestimmt werden könnte, wenn das in 3 gezeigte Verfahren nicht angewendet werden würde.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Fahrzeugs 1 aus 1 auf einem weiteren unebenen Untergrund 9 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 1 ist ebenso ausgeformt wie bereits in 1 dargestellt. Das Fahrzeug 1 bewegt sich auf dem Untergrund 9 in Richtung der Fahrtrichtung 10. Der Untergrund 9 weist eine Senke 11 auf. Aufgrund dieser Senke 11 führt das Fahrzeug 1 Wank- und Nickbewegungen auf, wenn es sich auf dem Untergrund 9 bewegt.
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Der Umfeldsensor 3 erfasst das Umfeld des Fahrzeugs 1 und ein weiteres Objekt 2, das beabstandet zum Fahrzeug 1 angeordnet ist. Dadurch werden Umfelddaten 201 generiert, beispielsweise als eine 3D-Punktewolke. Dieses Erfassen ist mittels der Strahlen in Richtung des Objekts 2 angedeutet. Die Umfelddaten 201 werden an die Steuereinrichtung 7 weitergeleitet.
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Dadurch, dass das Fahrzeug 1 über die Erhebung fahren muss, werden die Strahlen des 3D-Lidars abgelenkt, so dass die Position des Objekts 2 nicht plausibel bestimmt werden könnte, wenn das in 3 gezeigte Verfahren nicht angewendet werden würde.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens V nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Verfahren V kann z. B. von dem in 1 und 2 gezeigten Fahrzeug ausgeführt werden. In einem ersten Schritt 101 wird ein Objekt 2 mittels eines Umfeldsensors erfasst, wobei der Umfeldsensor als 3D-Lidar ausgeformt ist. Dadurch werden Umfelddaten 201 generiert, welche an eine Steuereinrichtung weitergeleitet werden. Die Umfelddaten 201 beziehen sich auf ein sensorfestes Koordinatensystem.
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In einem gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig ablaufenden zweiten Schritt 102 wird eine Bewegung des Umfeldsensors unmittelbar oder mittelbar bestimmt. Die so generierten Bewegungsdaten 202 werden ebenfalls an die Steuereinrichtung weitergeleitet. Die Bewegungsdaten 202 beziehen sich auf ein untergrundfestes Koordinatensystem.
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In einem dritten Schritt 103 werden die Umfelddaten 201 mittels der Bewegungsdaten 202 umgerechnet von dem sensorfesten Koordinatensystem in das untergrundfestes Koordinatensystem, so dass umgerechnete Umfelddaten 203 entstehen. Dadurch werden die Bewegungen des Umfeldsensors, die durch einen unebenen Untergrund und die Wank- und Nickbewegungen hervorgerufen werden, kompensiert.
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Die umgerechneten Umfelddaten 203 werden in einem vierten optionalen Schritt 104 bewertet, so dass zwischen relevanten Objekten 206 und nicht relevanten Objekten unterschieden wird. Dabei wird eine äußere Kontur des Objekts 2 verglichen mit z. B. in einer Datenbank hinterlegten äußeren Konturen und Abmessungen von relevanten Objekten. Diese relevanten Objekte 206 heben sich vom Untergrund ab und können mittels des Umfeldsensors verfolgt werden. Beispielsweise können diese relevanten Objekte 206 an einen Fahrzeugnutzer ausgegeben werden.
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In einem fünften optionalen Schritt 105 wird eine Positionsänderung des relevanten Objekts 206 und davon ausgehend eine Stetigkeit der Positionsänderung dieses relevanten Objekts 206 bestimmt. Ausgehend von der ermittelten Stetigkeit wird eine Zuverlässigkeit der umgerechneten Umfelddaten 203 bestimmt. Führt das erfasste relevante Objekt 206 eine stetige Positionsänderung oder keine Positionsänderung durch, oder liegt die stetige Positionsänderung des relevanten Objekts 206 innerhalb eines Toleranzbereichs, werden die umgerechneten Umfelddaten 203 als zuverlässig eingestuft. Führt das erfasste relevante Objekt 206 aber eine unstetige Positionsänderung durch, werden die umgerechneten Umfelddaten 203 als nicht zuverlässig eingestuft. Somit kann zusätzlich zur Relevanzbetrachtung aus dem vierten Schritt 104 bewertet werden, inwiefern die umgerechneten Umfelddaten 203 zuverlässig sind. Als Ergebnis liegt ein mittels des Verfahrens V plausibilisiertes Objekt 204 vor. Dieses kann an einen Fahrzeugnutzer des Fahrzeugs ausgegeben werden.
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Optional kann bei einem relevanten Objekt 206 mit zuverlässigen umgerechneten Umfelddaten 203 mittels der Steuereinrichtung eine Trajektorienanpassung 205 durchgeführt werden. Dabei kann die Trajektorie des Fahrzeugs derart geändert werden, dass das Fahrzeug stoppt oder ausweicht, so dass eine Kollision vermieden wird. Vorzugsweise führt das Fahrzeug einen Not-Halt durch.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Objekt
- 3
- Umfeldsensor
- 4
- Fahrwerk
- 5
- Bewegungssensor
- 6
- Erhebung
- 7
- Steuereinrichtung
- 8
- Antriebsstrang
- 9
- Untergrund
- 10
- Fahrtrichtung
- 11
- Senke
- 101
- erster Schritt
- 102
- zweiter Schritt
- 103
- dritter Schritt
- 104
- vierter Schritt
- 105
- fünfter Schritt
- 201
- Umfelddaten
- 202
- Bewegungsdaten
- 203
- umgerechnete Umfelddaten
- 204
- plausibilisierte Objekte
- 205
- Trajektorienanpassung
- 206
- relevantes Objekt
- V
- Verfahren
