DE102019206990B4

DE102019206990B4 - Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019206990B4
Application number: DE102019206990.8A
Authority: DE
Inventors: Florian Maile; Daniel Fafula
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2020-12-10
Anticipated expiration: 2039-05-15
Also published as: DE102019206990A1

Abstract

Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs mit den folgenden Schritten: Abrufen von Kartendaten zu einer Fahrzeugumgebung aus einem zentralen Datenspeicher; Erfassen einer Position des Fahrzeugs; Erfassen von fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten mittels wenigstens einem Fahrzeugsensor; Fusionieren der Position des Fahrzeugs und der fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten mit den abgerufenen Kartendaten zu einer Umgebungskarte des Fahrzeugs.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Konventionelle Fahrerassistenzverfahren greifen häufig auf sogenannte HD Karten (high definition Maps) zurück. Dabei werden einem Fahrzeug in Echtzeit HD-Kartendaten über das Internet bereitgestellt, indem relevante Kartendaten von einem Fahrzeug aus dem Internet heruntergeladen werden.
Die DE 10 2018 104 147 A1 zeigt ein Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs mit den folgenden Schritten: Abrufen von Kartendaten zu einer Fahrzeugumgebung aus einem Datenspeicher, insbesondere zentralen Datenspeicher; Erfassen einer Position des Fahrzeugs; Erfassen von fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten mittels wenigstens einem Fahrzeugsensor, insbesondere mittels eines Radarsensors, Lidarsensors und/oder einer Kamera; Fusionieren der Position des Fahrzeugs und der fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten mit den abgerufenen Kartendaten zu einer Umgebungskarte des Fahrzeugs, wobei die fusionierten Daten eine Kategorisierung von Objekten in der Umgebungskarte enthalten, wobei die fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten eine Wahrscheinlichkeit für die Zuverlässigkeit einer Erfassung enthalten, wobei ferner eine Fahrtrichtung und eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst wird.
Die DE 11 2018 002 143 T5 zeigt ein Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs.
Die DE 11 2019 000 048 T5 zeigt ein Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs.
Die DE 10 2017 217 212 A1 zeigt ein Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs.
Die DE 10 2016 225 213 A1 zeigt ein Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs.
Die DE 10 2014 015073 A1 zeigt ein Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs.
Die DE 10 2014 208 006 A1 zeigt ein Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Fusionierung der Sensordaten mit den Kartendaten zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Fahrzeuge sind Land-, Wasser-, oder Luftfahrzeuge mit oder ohne Antrieb.
Digitale Landkarten beruhen auf Kartendaten. Kartendaten sind häufig in Datenbanken gespeichert und dienen der Darstellung und Auswertung von digitalen Landkarten.
Eine Umgebungskarte bezieht sich auf die Umgebung eines Fahrzeugs. Sie kann sich beispielsweise in Fahrtrichtung oder auf die gesamte Fahrzeugumgebung erstrecken. Die Größe der Umgebung ist nicht begrenzt.
Ein zentraler Datenspeicher ist beispielsweise eine Cloud, das heißt ein Speicherplatz, der als Dienstleistung über das Internet bereitgestellt wird. Zentralsysteme umfassen zentrale Elemente, wie beispielsweise zentrale Datenspeicher oder zentrale Auswerteeinheiten, die im Internet bereitgestellt werden.
Ein Sensor, auch als Detektor, (Messgrößen- oder Mess-)Aufnehmer oder (Mess-)Fühler bezeichnet, ist ein technisches Bauteil, das bestimmte physikalische, chemische Eigenschaften oder Zustände, z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Geschwindigkeit, Helligkeit, Beschleunigung, pH-Wert, lonenstärke, elektrochemisches Potential und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfassen kann. Diese Größen werden mittels physikalischer oder chemischer Effekte erfasst und als Sensordaten in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal umgeformt.
Radar (engl. für „radio detection and ranging) ist die Bezeichnung für verschiedene Erkennungs- und Ortungsverfahren und -geräte auf der Basis elektromagnetischer Wellen im Radiofrequenzbereich (Funkwellen). Ein Radargerät ist ein Gerät, das elektromagnetische Wellen gebündelt aussendet, die von Objekten reflektierten Echos empfängt und auswertet. So können Informationen über die Objekte gewonnen werden. Meist handelt es sich um eine Ortung (Bestimmung von Entfernung und Winkel). Aus den empfangenen, vom Objekt reflektierten Wellen können u. a. folgende Informationen gewonnen werden: der Winkel und die Entfernung zum Objekt, die Relativbewegung zwischen Sender und Objekt, die Wegstrecke und die Absolutgeschwindigkeit des Objektes, Konturen oder Bilder des Objektes.
Lidar (engl. light detection and ranging), auch Ladar (laser detection and ranging), ist eine dem Radar verwandte Methode zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung sowie zur Fernmessung atmosphärischer Parameter. Statt der Radiowellen wie beim Radar werden Laserstrahlen verwendet.
Fahrzeugsensoren sind an einem Fahrzeug montiert, um eine Fahrzeugumgebung zu erfassen. Sensordaten, die von Fahrzeugsensoren erfasst werden, sind Fahrzeugumgebungsbezogene Sensordaten.
Ein Gitter besteht aus einer Vielzahl von Gitterzellen, die in mehreren Reihen und Spalten angeordnet sind. Beispielsweise ist die Unterteilung der Erdoberfläche durch Längenkreise und Breitenkreise ein Gitter mit mehreren Gitterzellen.
Die Bestimmung von Positionen auf Grundlage von Satellitenortungssystemen wie z.B. GPS, erfolgt über die Auswertung von Signallaufzeiten zwischen den zu empfangenden Satelliten und den jeweils zu ortenden Empfänger am Boden.
Eine initiale Position eines Fahrzeugs ist eine bekannte aktuelle oder zurückliegende Position des Fahrzeugs.
Objekte sind sämtliche bewegliche und nicht bewegliche Umgebungsmerkmale, wie Straßen, Menschen, Pflanzen, Gebäude und dergleichen.
Statische Objekte sind nicht bewegliche Objekte. Nicht statische Objekte sind bewegliche Objekte.
Eine Fahrtrichtung eines Fahrzeugs lässt sich mittels einer Himmelsrichtung, z.B. Norden, angeben. Eine Fahrtrichtung kann zudem in Relation zu einer Straße angegeben werden, z.B. auf der B30 in Richtung Friedrichshafen.
Die Auflösung von Daten ist ein Maß für deren Detailliertheit.
Eine Schnittstelle ist eine Einrichtung zwischen wenigstens zwei Funktionseinheiten, an der ein Austausch von logischen Größen, z.B. Daten, oder physikalischen Größen, z.B. elektrischen Signalen, erfolgt, entweder nur unidirektional oder bidirektional. Der Austausch kann analog oder digital erfolgen. Der Austausch kann ferner drahtgebunden oder drahtlos erfolgen.
Eine Auswerteeinheit ist eine Vorrichtung, die eingehende Informationen verarbeitet und ein aus dieser Verarbeitung resultierendes Ergebnis ausgibt. Insbesondere ist eine elektronische Schaltung, wie zum Beispiel eine zentrale Prozessoreinheit oder ein Grafikprozessor, eine Auswerteeinheit.
Die grundlegende Idee der Erfindung ist es, Kartendaten, insbesondere HD-Kartendaten, fahrzeugumgebungsbezogene Sensordaten und eine Fahrzeugposition zusammenzutragen und zu einer gemeinsamen Karte zu fusionieren.
Erfindungsgemäß enthalten die fusionierten Daten eine Kategorisierung von Objekten in der Umgebungskarte. Dies ermöglicht die Weiterverarbeitung bzw. die Interpretation der Daten.
Dabei ist es auch vorgesehen, den Gitterzellen jeweils ein Objekt zuzuordnen. Dies erleichtert die Indexierung der Daten sowie deren Interpretation und Weiterverarbeitung.
Dabei kann es auch zweckmäßig sein, dass die Kategorisierung zwischen statischen Objekten, beispielsweise Bäumen, Häusern und/oder dergleichen und nicht statischen Objekten, insbesondere anderen Verkehrsteilnehmern und/oder nicht besetztem Raum unterscheidet. Somit lassen sich Daten bezüglich statischer Objekte von dem Fahrzeug zu dem zentralen Datenspeicher übertragen, um die Kartendaten in dem zentralen Datenspeicher zu aktualisieren. Somit können Daten bezüglich statischer Objekte auch von anderen Fahrzeugen genutzt werden, indem die Daten bezüglich statischer Objekte anderen Fahrzeugen im Rahmen von abgerufenen Kartendaten bereitgestellt werden.
Erfindungsgemäß enthalten die fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten eine Wahrscheinlichkeit für die Zuverlässigkeit einer Erfassung. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Erfassungen mehrerer Sensoren eines Fahrzeugs verglichen werden und akkumuliert werden. Dementsprechend kann eine Erfassung, die lediglich von einem Sensor erfasst wurde, eine geringere Wahrscheinlichkeit für die Zuverlässigkeit der Erfassung zugewiesen werden, als einer Erfassung, die von mehreren Fahrzeugsensoren erfasst wurde.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Fahrtrichtung und insbesondere eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden den Sensordaten Gitterzellen eines Gitters zugeordnet. Dabei kann es auch zweckmäßig sein, die Sensordaten mit den Kartendaten gitterzellenweise zu fusionieren. Somit ist eine einfache Indexierung der Kartendaten bzw. der Sensordaten gewährleistet. Dies vereinfacht die Fusionierung der Sensordaten mit den Kartendaten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Erfassung einer Position des Fahrzeugs aufgrund einer initialen Position des Fahrzeugs und aufgrund einer Eigenbewegung des Fahrzeugs. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine initiale Position eines Fahrzeugs mit einem geringen Messfehler aus einem satellitengestützten Ortungsverfahren bekannt ist. In diesem Fall lässt sich eine spätere Position des Fahrzeugs aus einer Vektoraddition der initialen Position und einem Vektor der Eigenbewegung ermitteln.
Alternativ oder zusätzlich lässt sich eine Position des Fahrzeugs auch aufgrund eines satellitengestützten Ortungsverfahren ermitteln.
Somit lässt sich eine genaue Erfassung der Position eines Fahrzeugs auch bei ungünstigen Signalverhältnissen eine satellitengestützten Ortungsverfahrens gewährleisten.
Somit ist es möglich, die abgerufenen Kartendaten hinsichtlich ihrer Auflösung und hinsichtlich der Größe der Fahrzeugumgebung, auf die sich die Kartendaten beziehen, an die Fahrtrichtung und/oder an die Geschwindigkeit anzupassen.
Beispielsweise könnte vorgesehen sein, dass ein Fahrzeug, welches sich mit hoher Geschwindigkeit auf einer Fernstraße bewegt, Kartendaten mit einer geringeren Auflösung abruft, als ein Fahrzeug, welches sich mit geringer Geschwindigkeit in einem innerstädtischen Bereich bewegt.
Es versteht sich, dass ein Zentralsystem zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs mit einem zentralen Datenspeicher, in dem Kartendaten gespeichert sind, mit einer Schnittstelle, die mit einer Vielzahl von Fahrzeugen verbindbar ist, um Kartendaten zu der Vielzahl von Fahrzeugen zu übertragen, wobei das Zentralsystem eingerichtet ist, mit einer Auswerteeinheit zusammenzuwirken, um das Verfahren wie es vorstehend beschrieben wurde durchzuführen, vorteilhaft ist.
Es versteht sich, dass eine Auswerteeinheit für ein Fahrzeug mit einer Schnittstelle, die mit wenigstens einem Fahrzeugsensor verbindbar ist, einem Datenspeicher zum Abspeichern von abgerufenen Kartendaten, einer Lokalisierung sein, zum Erfassen einer Position des Fahrzeugs, einer Recheneinheit zum Fusionieren der Position des Fahrzeugs und der fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten mit den abgerufenen Kartendaten, wobei die Auswerteeinheit eingerichtet ist, mit einem Zentralsystem wie es vorstehend beschrieben wurde zur Durchführung eines Verfahrens wie es vorstehend beschrieben wurde zusammenzuwirken.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

1 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung;
3 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung;

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche, funktionsgleiche und gleichwirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nicht anders ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine Auswerteeinheit 30 für ein Fahrzeug mit einer Schnittstelle 38, die mit wenigstens einem Fahrzeugsensor 40 verbindbar ist, einem Datenspeicher 32 zum Abspeichern von abgerufenen Kartendaten, einer Lokalisierungseinrichtung 34 zum Erfassen einer Position des Fahrzeugs, einer Recheneinheit 36 zum Fusionieren der Position des Fahrzeugs, der fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten und der abgerufenen Kartendaten zu einer Umgebungskarte.
2 zeigt ein Zentralsystem 20, welches über eine Schnittstelle 26 mit einer Vielzahl von Auswerteeinheiten 30 verbindbar ist. Das Zentralsystem umfasst ferner einen zentralen Datenspeicher 22, in dem Kartendaten gespeichert sind, sowie eine Recheneinheit 24, um Sensordaten zu den Kartendaten hinzuzufügen.
3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dem Schritt S1 werden Kartendaten zu einer Fahrzeugumgebung aus einem zentralen Datenspeicher abgerufen. In dem Schritt S2 wird eine Position eines Fahrzeugs erfasst. In dem Schritt S3 werden fahrzeugumgebungsbezogene Sensordaten mittels wenigstens eines Fahrzeugsensors erfasst. In dem Schritt S4, werden die Position des Fahrzeugs und die fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten mit den abgerufenen Kartendaten zu einer Umgebungskarte des Fahrzeugs fusioniert.
Bezugszeichenliste

S1-S4: Verfahrensschritte
20: Zentralsystem
22: zentraler Datenspeicher
24: Recheneinheit
26: Schnittstelle
30: Auswerteeinheit
32: Datenspeicher
34: Lokalisierungseinrichtung
36: Recheneinheit

Claims

Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs mit den folgenden Schritten: - Abrufen von Kartendaten zu einer Fahrzeugumgebung aus einem Datenspeicher, insbesondere zentralen Datenspeicher; - Erfassen einer Position des Fahrzeugs; - Erfassen von fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten mittels wenigstens einem Fahrzeugsensor, insbesondere mittels eines Radarsensors, Lidarsensors und/oder einer Kamera; - Fusionieren der Position des Fahrzeugs und der fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten mit den abgerufenen Kartendaten zu einer Umgebungskarte des Fahrzeugs wobei die fusionierten Daten eine Kategorisierung von Objekten in der Umgebungskarte enthalten., wobei den Gitterzellen jeweils ein Objekt zugeordnet ist. wobei die fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten eine Wahrscheinlichkeit für die Zuverlässigkeit einer Erfassung enthalten, wobei ferner eine Fahrtrichtung und insbesondere eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst wird.
Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Sensordaten Gitterzellen eines Gitters zugeordnet werden und insbesondere die Sensordaten mit den Kartendaten gitterzellenweise fusioniert werden.
Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Erfassung der Position des Fahrzeugs aufgrund einer initialen Position des Fahrzeugs und aufgrund einer Eigenbewegung des Fahrzeugs und/oder aufgrund eines satellitengestützten Ortungsverfahrens erfolgt.
Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kategorisierung zwischen statischen Objekten, insbesondere Bäumen, Häusern und/oder dergleichen und nicht statischen Objekten, insbesondere anderen Verkehrsteilnehmern und/oder nicht besetzten Raum unterscheidet.
Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs nach Anspruch 4, wobei Daten bezüglich statischer Objekte von dem Fahrzeug zu dem zentralen Datenspeicher übertragen werden, um die Kartendaten in dem zentralen Datenspeicher zu aktualisieren.
Verfahren zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die abgerufenen Kartendaten hinsichtlich ihrer Auflösung und hinsichtlich der Größe der Fahrzeugumgebung, auf die sich die Kartendaten beziehen, an die Fahrtrichtung und/oder an die Geschwindigkeit angepasst werden.
Zentralsystem zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs mit einem zentralen Datenspeicher, in dem Kartendaten gespeichert sind; einer Schnittstelle, die mit einer Vielzahl von Fahrzeugen verbindbar ist, um Kartendaten zu der Vielzahl von Fahrzeugen zu übertragen und fahrzeugumgebungsbezogene Sensordaten bezüglich statischer Objekte von Fahrzeugen zu erhalten; und mit einer Recheneinheit, um die Sensordaten zu den Kartendaten hinzuzufügen, wobei das Zentralsystem eingerichtet ist, mit einer Auswerteeinheit nach Anspruch 9 zusammenzuwirken, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6 durchzuführen.
Zentralsystem zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs mit einem zentralen Datenspeicher, in dem Kartendaten gespeichert sind, mit einer Schnittstelle, die mit einer Vielzahl von Fahrzeugen verbindbar ist, um Kartendaten zu der Vielzahl von Fahrzeugen zu übertragen, wobei das Zentralsystem eingerichtet ist, mit einer Auswerteeinheit nach Anspruch 9 zusammenzuwirken, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6 durchzuführen.
Auswerteeinheit für ein Fahrzeug zum Generieren einer Umgebungskarte eines Fahrzeugs mit einer Schnittstelle, die mit wenigstens einem Fahrzeugsensor verbindbar ist, einem Datenspeicher zum Abspeichern von abgerufenen Kartendaten, einer Lokalisierungseinheit zum Erfassen einer Position des Fahrzeugs, einer Recheneinheit zum Fusionieren der Position des Fahrzeugs und von fahrzeugumgebungsbezogenen Sensordaten mit den abgerufenen Kartendaten, wobei die Auswerteeinheit eingerichtet ist, mit einem Zentralsystem nach Anspruch 8 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6 zusammenzuwirken.