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Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug.
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Vorrichtungen und Verfahren zum Bestimmen eines Fahrzeugs sind prinzipiell bekannt. Es ist daher eine Aufgabe, eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs, umfassend eine erste Erfassungseinheit, die ausgebildet ist, einen ersten Bereich eines Außenraums des Fahrzeugs in einem ersten Bild zu erfassen, wobei der erste Bereich des Außenraums einen Teil eines Untergrunds, auf dem sich das Fahrzeug befindet, umfasst, eine Auswertungseinheit, die ausgebildet ist, das erste Bild auszuwerten und einen Pflanzentrieb auf dem ersten Bild zu identifizieren, und eine Bestimmungseinheit, die ausgebildet ist, den identifizierten Pflanzentrieb mit einem hinterlegten Pflanzentrieb zu vergleichen und auf Basis des Vergleichs eine Position des Fahrzeugs zu bestimmen.
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Das Fahrzeug ist dabei beispielsweise eine Landmaschine, die teil- oder vollautonom fahren kann. Beispielsweise ist das Fahrzeug eine Ernte- oder Düngemaschine oder eine Maschine zum Ausbringen von Pestiziden. Die Vorrichtung dient dazu, die Position dieses Fahrzeugs mit einfachen Mitteln zu bestimmen.
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Die Vorrichtung umfasst zunächst eine erste Erfassungseinheit, die ausgebildet ist, einen ersten Bereich eines Außenraums des Fahrzeugs in einem Bild zu erfassen. Die Erfassungseinheit hat dazu beispielsweise Zugriff auf eine Kamera, insbesondere eine Multispektralkamera, einen Bildsensor oder einen bildgebenden Lidar oder Radar oder umfasst eine(n) solche(n). Die Erfassungseinheit kann dabei ausgebildet sein, mehrere Bilder des Außenraums zu erfassen, insbesondere kontinuierlich und/oder zyklisch. Die Erfassungseinheit kann weiter ausgebildet sein eine zusammenhängende Bilderserie und/oder ein Video zu erfassen. Das oder die erfassten Bilder können dabei in einem Speicher zwischengespeichert werden, auf den die Erfassungseinheit Zugriff hat oder diesen umfasst.
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Der Außenraum des Fahrzeugs umfasst dabei zumindest einen Teil des Untergrunds, auf dem sich das Fahrzeug befindet bzw. sich bewegt. Beispielsweise umfasst der Außenraum einen Bereich in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug.
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Die Vorrichtung umfasst weiter eine Auswertungseinheit, die ausgebildet ist, das erste Bild auszuwerten und einen Pflanzentrieb auf dem ersten Bild zu identifizieren. Dazu hat die Auswertungseinheit Zugriff auf das oder die von der Erfassungseinheit erfassten Bilder in dem Speicher. Weiter hat die Auswertungseinheit Zugriff auf eine Recheneinheit, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, oder umfasst eine solche. Das Identifizieren, ob sich ein Pflanzentrieb auf dem Bild befindet kann dabei durch einen oder mehrere Bildverarbeitungsalgorithmen zur Gegenstandserkennung und/oder Mustererkennung erfolgen. Beispielsweise können eine oder mehrere Charakteristiken des Pflanzentriebs identifiziert werden, wie Dicke, Höhe, Blatt- oder Halmausrichtung, etc. Der Pflanzentrieb, der identifiziert wird, ist beispielsweise ein Trieb einer Pflanze, der aus dem Untergrund, auf dem das Fahrzeug steht bzw. fährt herausgedrungen ist.
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Die Vorrichtung umfasst weiter eine Bestimmungseinheit, die ausgebildet ist, den identifizierten Pflanzentrieb mit einem hinterlegten Pflanzentrieb zu vergleichen und auf Basis des Vergleichs eine Position des Fahrzeugs zu bestimmen. Dazu hat die Bestimmungseinheit Zugriff auf eine Recheneinheit, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, oder umfasst eine solche. Weiter hat die Bestimmungseinheit Zugriff auf das Ergebnis der Auswertungseinheit und/oder das bzw. die erfassten Bilder. Die Bestimmungseinheit hat dazu Zugriff auf eine Datenbank, in der zumindest ein Pflanzentrieb sowie der Ort des Pflanzentriebs, beispielsweise in absoluten oder relativen Koordinaten, hinterlegt sind. Typischerweise sind in der Datenbank mehrere, insbesondere mehr als 10, mehr als 100 oder mehr als 1000 Pflanzentriebe und deren Ort hinterlegt. Durch Abgleich des auf dem erfassten Bild vorhandenen Pflanzentriebs mit einem oder mehreren hinterlegten Pflanzentrieben ist so möglich, den Ort des Fahrzeugs genau zu bestimmen.
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Durch diese Vorrichtung ist es insbesondere möglich auf ein aufwändiges und teures Satellitennavigationssystem zu verzichten und einen Ort des Fahrzeugs, beispielsweise auf einem Feld, auf dem das Fahrzeug eingesetzt wird, trotzdem genau und präzise zu bestimmen.
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Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass sie weiter eine Steuereinheit umfasst, die ausgebildet ist, eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf Basis des Vergleichs zu steuern. In diesem Bespiel ist das Fahrzeug zumindest als ein teilautonomes Fahrzeug ausgebildet und die Steuereinheit hat Zugriff auf eine oder mehrere Fahrzeugfunktionen, wie Gas, Bremse und/oder Lenkung.
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Durch diese Weiterbildung ist es möglich, das Fahrzeug an seinem Einsatzort nicht nur zu lokalisieren, sondern auch zu navigieren.
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Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass sie weiter eine zweite Erfassungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, einen zweiten Bereich des Außenraums des Fahrzeugs in einem zweiten Bild zu erfassen, wobei der zweite Bereich des Außenraums einen Teil eines Untergrunds, auf dem sich das Fahrzeug befindet, umfasst und dass die Auswertungseinheit weiter ausgebildet ist, das zweite Bild auszuwerten und einen Pflanzentrieb auf dem zweiten Bild zu identifizieren. Die Bestimmungseinheit ist weiter dazu ausgebildet, den identifizierten Pflanzentrieb mit einem hinterlegten Pflanzentrieb zu vergleichen und auf Basis des Vergleichs eine Position des Fahrzeugs zu bestimmen.
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Die zweite Erfassungseinheit kann dabei gleich der ersten Erfassungseinheit sein, oder davon verschieden. Das zweite Bild kann dabei einen gleichen Bereich umfassen wie der erste Bereich oder einen davon verschiedenen. Wenn die zweite Erfassungseinheit gleich der ersten ist und das zweite Bild den gleichen Bereich umfasst wie das erste, dient die zweite Erfassungseinheit der Redundanz. Wenn die zweite Erfassungseinheit gleich der ersten Erfassungseinheit ist, das zweite Bild aber einen anderen Bereich umfasst als das erste, dann dient dies er Sicherheit bzw. der Konfidenz der Identifizierung. Wenn die zweite Erfassungseinheit von der ersten verschieden ist, beispielsweise, weil sie eine andere Technologie zur Bilderfassung verwendet, dient dies ebenfalls der Sicherheit bzw. der Konfidenz der Identifizierung.
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Dabei können die Bilder bzw. die Daten der Bilder der ersten Erfassungseinheit und der zweiten Erfassungseinheit entweder gentrennt voneinander ausgewertet werden oder zusammen, beispielsweise durch Zusammenführung der Daten, was auch Fusion genannt wird. Dabei können die Daten als Rohdaten zusammengeführt werden oder als bereits vorverarbeitete Daten.
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Durch diese Weiterbildung ergibt sich eine besonders hohe Genauigkeit der Positionsbestimmung.
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Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass die erste und/oder die zweite Erfassungseinheit als ein Bodenradar ausgebildet ist, das ausgebildet ist, einen Teil unterhalb einer Oberfläche des Untergrunds in einem Bild zu erfassen.
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Ein Bodenradar ist ein Radar, das nicht nur Objekte an der Oberfläche erkennen kann, sondern auch unter der Oberfläche des Untergrunds, auf dem das Fahrzeug steht bzw. fährt. Dazu kann die Strahlung des Bodenradars in den Boden, d.h. den Untergrund eindringen und liefert ein Bild, auf dem auch Teile eines Pflanzentriebs erfasst werden, die unter der Oberfläche liegen, wie beispielsweise Wurzel- oder Samentriebe. Beispielsweise kann der Bodenradar bis zu 5 cm, bis zu 10 cm oder bis zu 50 cm tief in den Boden eindringen und ein Bild in dieser Tiefe erfassen. Durch diese Weiterbildung wird eine besonders genaue Positionsbestimmung erreicht.
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Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass sie weiter eine Satellitenpositionserfassungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, eine Gegend des Fahrzeugs mittels eines Satelliten zu bestimmen und wobei die Bestimmungseinheit weiter ausgebildet ist, die Position des Fahrzeugs zusätzlich basierend auf der bestimmten Gegend zu bestimmen.
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Die Satellitenpositionserfassungseinheit ist dabei beispielsweise eine GPS- oder GPS-ähnliche Einheit, die über eine Satellitenkommunikation und mithilfe von Triangulation eine globale Position bestimmt. Dabei wird insbesondere eine einfache Satellitenpositionserfassungseinheit verwendet, die keine hohe Genauigkeit der Positionserfassung aufweist, sondern lediglich eine grobe Einschätzung einer Gegend bereitstellen kann. Dies dient insbesondere dazu, dass der Datensatz an Pflanzentrieben verkleinert werden kann. Andererseits kann, wenn bereits eine grobe Gegend global bekannt ist, die Vorrichtung gerade bei großen Datensätzen der Vergleich nur mit einem ausgewählten Datensatz erfolgen, nämlich mit den Pflanzentrieben, die sich in der Gegend befinden.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine Gegend auch durch Erfassung eines zurückgelegten Weges erfolgen, beispielsweise durch Erfassung der Entfernung und der Lenkung bei bekanntem Startpunkt.
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Durch diese Weiterbildung ist eine besonders effektive Positionsbestimmung möglich.
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Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass die Auswertungseinheit weiter ausgebildet ist, eine Dimension in der Umgebung des Pflanzentriebs zu erfassen und wobei die Bestimmungseinheit weiter ausgebildet ist, eine Position des Fahrzeugs basierend auf der erfassten Dimension zu bestimmen.
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Eine Dimension in der Umgebung ist beispielsweise eine Länge, Breite oder Höhe eines Gegenstands, wie beispielsweise einem Begrenzungspfosten, oder eines Erdhügels oder einer Furche in der Umgebung des Pflanzentriebs. Die Dimension ist dazu zusätzlich zu dem Pflanzentrieb in der Datenbank hinterlegt. Durch die Dimension ist es möglich, den Pflanzentrieb schneller und einfacher zu identifizieren.
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Durch diese Weiterbildung ist eine besonders schnelle Positionsbestimmung möglich.
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Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass die Bestimmungseinheit weiter ausgebildet ist, auf Basis des Vergleichs einen Pflanzentrieb zu hinterlegen und/oder einen hinterlegten Pflanzentrieb zu entfernen.
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Diese Weiterbildung dient der Aktualisierung der hinterlegten Daten für den oder die Pflanzentriebe. Wenn beispielsweise die Position des Fahrzeugs bekannt ist, beispielswiese durch eine Satellitenpositionserfassungseinheit oder durch Erfassen eines zurückgelegten Weges, und an der Position ein Pflanzentrieb identifiziert wird, zu dem kein passender Pflanzentrieb hinterlegt ist, kann der identifizierte Pflanzentrieb zusammen mit der Position in die Datenbank aufgenommen werden. Wenn hingegen kein Pflanzentrieb auf einem Bild identifiziert wird, für dessen Position jedoch ein Pflanzentrieb hinterlegt ist, kann dieser Eintrag aus der Datenbank gelöscht werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Dimension in der Umgebung des Pflanzentriebs hinterlegt oder entfernt werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Charakteristik des Pflanzentriebs hinterlegt oder entfernt werden.
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Durch diese Weiterbildung wird eine besonders aktuelle Positionserfassung ermöglicht.
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Die Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass die Auswertungseinheit weiter ausgebildet ist, das erste Bild auszuwerten und einen Typ eines Pflanzentrieb auf dem ersten Bild zu identifizieren und wobei die Steuereinheit weiter ausgebildet ist, eine Handlung des Fahrzeugs auf Basis des Typs auszulösen.
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Ein Typ eines Pflanzentriebs kann beispielsweise eine Art, Gattung oder Sorte sein. Ein Typ kann auch eine Unterscheidung in Nutzpflanze und Schädlingspflanze sein. Dies kann durch geeignete Bilderfassungsalgorithmen erfolgen. Eine Handlung des Fahrzeugs kann beispielsweise eine Betätigung eines Geräts des Fahrzeugs sein. Beispielsweise kann, wenn der Typ als Nutzpflanze identifiziert wird, die Handlung ein Düngen oder Ernten des Pflanzentriebs sein. Wenn der Typ als Schädlingspflanze identifiziert wird, die Handlung ein Entfernen des Pflanzentriebs sein.
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Durch diese Weiterbildung ist die Vorrichtung besonders funktional einsetzbar.
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Es versteht sich, das einzelne Elemente der Vorrichtung oder die gesamte Vorrichtung teilweise oder vollständig durch Software realisiert sein können und auf einem Mikroprozessor ausgeführt sein können.
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Die Eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Fahrzeugs, umfassend die Schritte Erfassen eines ersten Bereichs eines Außenraums des Fahrzeugs in einem ersten Bild zu erfassen, wobei der erste Bereich des Außenraums einen Teil eines Untergrunds, auf dem sich das Fahrzeug befindet, umfasst, Auswerten des ersten Bilds und Identifizieren eines Pflanzentrieb auf dem ersten Bild, Vergleichen des identifizierten Pflanzentriebs mit einem hinterlegten Pflanzentrieb und Bestimmen einer Position des Fahrzeugs auf Basis des Vergleichs.
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Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter den Schritt eines Steuerns einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf Basis des Vergleichs umfasst.
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Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter die Schritte umfasst Erfassen eines zweiten Bereichs des Außenraums des Fahrzeugs in einem zweiten Bild, wobei der zweite Bereich des Außenraums einen Teil eines Untergrunds, auf dem sich das Fahrzeug befindet, und Auswerten des zweiten Bilds und Identifizieren eines Pflanzentriebs auf dem zweiten Bild.
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Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass der Schritt des Erfassen eines ersten und/oder zweiten Bereichs des Außenraums des Fahrzeugs mittels eines Bodenradars ausgeführt wird
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Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter die Schritte umfasst Bestimmen einer Gegend des Fahrzeugs mittels eines Satelliten und Bestimmen der Position des Fahrzeugs basierend auf der bestimmten Gegend.
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Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter die Schritte umfasst Erfassen einer Dimension in der Umgebung des Pflanzentriebs und Bestimmen einer Position des Fahrzeugs basierend auf der erfassten Dimension.
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Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter den Schritt eines Hinterlegens eines Pflanzentriebs und/oder Entfernen eines hinterlegten Pflanzentriebs auf Basis des Vergleichs umfasst.
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Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter die Schritte umfasst Auswerten des ersten Bilds und Identifizieren eines Typs eines Pflanzentriebs auf dem ersten Bild und Auslösen einer Handlung des Fahrzeugs auf Basis des Typs.
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Es versteht sich, dass Teile des Verfahrens oder sämtliche Aspekte des Verfahrens durch eine der oben beschriebenen Vorrichtung ausgeführt werden können.
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Die Eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Fahrzeug umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorgenannten Beispiele.
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Bezüglich der Vorteile des Verfahrens und des Fahrzeugs und deren Ausgestaltungen wird auf die oben genannten Vorteile der Vorrichtung und deren Ausgestaltungen verwiesen.
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Ausführungsformen werden nun beispielhaft anhand der beiliegenden 1 beschrieben, die eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung und des Fahrzeugs zeigt.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1, wie eine autonome Landmaschine, die beispielhaft als Fahrzeug 1 ausgebildet ist, um ein Düngemittel oder ein Schädlingsbekämpfungsmittel durch eine Ausbringungsvorrichtung 2 auszubringen.
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Das Fahrzeug 1 umfasst eine Vorrichtung 10, die ausgebildet ist, eine Position des Fahrzeugs 1 zu bestimmen. Die Vorrichtung 10 umfasst dabei eine erste Erfassungseinheit 11, die ausgebildet ist, einen ersten Bereich eines Außenraums des Fahrzeugs in einem ersten Bild zu erfassen, wobei der erste Bereich des Außenraums einen Teil eines Untergrunds, auf dem sich das Fahrzeug befindet, umfasst.
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Die erste Erfassungseinheit 11 ist dabei als eine multispektrale Kamera ausgebildet. Weiter umfasst die Vorrichtung 10 eine zweite Erfassungseinheit 12, die ausgebildet ist, einen zweiten von dem ersten Bereich verschiedenen Bereich des Außenraums des Fahrzeugs in einem zweiten Bild zu erfassen, wobei der zweite Bereich des Außenraums einen anderen Teil eines Untergrunds, auf dem sich das Fahrzeug befindet, umfasst. Die zweite Erfassungseinheit 12 ist dabei als Bodenradar ausgebildet, das zusätzlich ausgebildet ist, einen Teil unterhalb einer Oberfläche des Untergrunds in einem Bild zu erfassen.
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Die Vorrichtung 10 umfasst auch eine nicht abgebildete Auswertungseinheit, die ausgebildet ist, das erste und das zweite Bild auszuwerten und einen ersten Pflanzentrieb 101 und einen zweiten Pflanzentrieb 102 auf dem ersten Bild sowie den zweiten Pflanzentrieb 102 auf dem zweiten Bild zu identifizieren.
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Die Vorrichtung umfasst weiter eine nicht abgebildete Bestimmungseinheit, die ausgebildet ist, den ersten identifizierten Pflanzentrieb 101 und den zweiten identifizierten Pflanzentrieb 102 jeweils mit hinterlegten Pflanzentrieben zu vergleichen und auf Basis des Vergleichs eine Position des Fahrzeugs 1 zu bestimmen.
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Die Vorrichtung weist auch eine nicht gezeigte Steuereinheit auf, die ausgebildet ist, eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 auf Basis des Vergleichs zu steuern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Ausbringungsvorrichtung
- 10
- Vorrichtung
- 11
- erste Erfassungseinheit
- 12
- zweite Erfassungseinheit
- 101
- Pflanzentrieb
- 102
- Pflanzentrieb
