-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messanordnung und ein Messverfahren zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Fahrzeugs.
-
Zum Testen von Fahrerassistenzsystemen, wie beispielsweise Parkassistenzsystemen, ist es erforderlich, die tatsächliche Position eines Fahrzeugs mit einem außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Messsystem zu erfassen und zu verfolgen. Zur Überprüfung der Bewegung des Fahrzeugs kommen beispielsweise GPS-Systeme zum Einsatz. Es ist jedoch auch wünschenswert, die Bewegung von Fahrzeugen an Orten durchzuführen, an denen kein GPS-Empfang vorhanden ist, wie beispielsweise in Tiefgaragen. Bekannt ist, die Position eines Fahrzeugs in Bewegung mithilfe eines Tachymeters zu erfassen und zu verfolgen. Dazu ist es erforderlich, das Fahrzeug zunächst mittels des Tachymeters erstmalig zu orten und dann seine Position zu verfolgen, ohne diese zu verlieren. Insbesondere wenn sich das Fahrzeug bewegt, kann eine erstmalige Ortung aufwendig sein. Außerdem kann die Position des Fahrzeugs im Laufe der Verfolgung wieder verloren werden, wenn zum Beispiel ein Hindernis zwischen Tachymeter und Fahrzeug auftritt.
-
Die
US 2009/0171618 A1 offenbart ein Beobachtungssystem mit einem Tachymeter zum Beobachten und Verfolgen eines fahrenden Fahrzeugs. Demgemäß weist ein Fahrzeug selbst Beschleunigungssensoren auf, welche mit dem Tachymeter kommunizieren können. Wird das Fahrzeug von dem Tachymeter verloren, dann sendet das Tachymeter Positionsdaten basierend auf den Beschleunigungssensoren an das Tachymeter. Die von dem Fahrzeug gesendeten Positionsdaten werden von dem Tachymeter als Startposition zum Wiederauffinden des Fahrzeugs verwendet. Bewegt sich das Fahrzeug jedoch gänzlich aus dem Überwachungsbereich des Tachymeters heraus, kann die Position des Fahrzeugs nicht mehr verfolgt werden. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn das Fahrzeug um eine Gebäudeecke herum fährt.
-
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Messanordnung und ein verbessertes Messverfahren zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Fahrzeugs zu erschaffen.
-
Demgemäß wird eine Messanordnung zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Fahrzeugs umfassend ein Messobjekt, aufweisend eine erste Messeinrichtung und eine zweite Messeinrichtung, welche jeweils dazu eingerichtet sind, eine Position des Messobjekts zu erfassen, wobei die erste Messeinrichtung dazu eingerichtet ist, die erfasste Position direkt oder indirekt an die zweite Messeinrichtung zu übermitteln und/oder die zweite Messeinrichtung dazu eingerichtet ist, die erfasste Position direkt oder indirekt an die erste Messeinrichtung zu übermitteln, und wobei die erste Messeinrichtung dazu eingerichtet ist, die Position des Messobjekts in einem ersten Überwachungsbereich zu verfolgen, und die zweite optische Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Position des Messobjekts in einem zweiten Überwachungsbereich zu verfolgen, und der erste Überwachungsbereich und der zweite Überwachungsbereich voneinander verschieden sind und in einem Überlappbereich miteinander überlappen.
-
Vorzugsweise ist das Messobjekt eine gesondert an das Fahrzeug angebrachtes Objekt, z.B. eine Markierung, insbesondere ein Kode und/oder eine Farbmarkierung. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Messobjekt eine gesonderte Reflektionsfläche. Die erste und/oder zweite Messeinrichtung umfasst beispielsweise eine Kamera und insbesondere eine mit der Kamera verbundene Recheneinheit. Die Kamera und/oder die Recheneinheit ist beispielsweise dazu eingerichtet, die Markierung innerhalb eines aufgenommenen Bildes zu identifizieren. Vorzugsweise wird anhand der Größe der Markierung und/oder einer Größen- und/oder Positionsänderung der Markierung in aufeinanderfolgenden Bildern die Position des Messobjekts ermittelt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Bildverarbeitungsalgorithmus erfolgen. Weiterhin können genau zwei, drei oder vier Markierungen an das Fahrzeug angebracht und mit Hilfe der Messeinrichtungen erfasst werden.
-
Vorzugsweise umfasst die Messanordnung ein Trennobjekt, insbesondere eine Gebäudewand, das zwischen der ersten Messeinrichtung und der zweiten Messeinrichtung vorgesehen ist, sodass einen Sichtkontakt zwischen der ersten Messanordnung und der zweiten Messanordnung nicht vorhanden ist.
-
Weiterhin wird eine Messanordnung zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Fahrzeugs, das einen Reflektor umfasst, vorgeschlagen. Die Messanordnung weist eine erste optische Erfassungseinrichtung und eine zweite optische Erfassungseinrichtung auf, welche jeweils dazu eingerichtet sind, eine Position des Fahrzeugs mittels eines zu dem Reflektor ausgesendeten und von dem Reflektor zurückreflektierten Messstrahls zu erfassen. Die erste optische Erfassungseinrichtung ist dazu eingerichtet, die erfasste Position direkt oder indirekt an die zweite Erfassungsvorrichtung zu übermitteln. Alternativ oder zusätzlich ist die zweite optische Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet, die erfasste Position direkt oder indirekt an die erste Erfassungsvorrichtung zu übermitteln. Weiterhin ist die erste optische Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet, die Position des Fahrzeugs in einem ersten Überwachungsbereich zu verfolgen, und ist die zweite optische Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet, die Position des Fahrzeugs in einem zweiten Überwachungsbereich zu verfolgen. Dabei sind der erste Überwachungsbereich und der zweite Überwachungsbereich voneinander verschieden und überlappen in einem Überlappbereich miteinander.
-
„Direktes Übermitteln“ der Position meint beispielsweise, dass die Position repräsentierende Signale ohne Zwischenstationen von der ersten optischen Erfassungseinrichtung an die zweite optische Erfassungseinrichtung übermittelt werden. „Indirektes Übermitteln“ der Position meint beispielsweise, dass die Position repräsentierende Signale von der ersten optischen Erfassungseinrichtung an eine Steuereinrichtung, die extern von der zweiten optischen Erfassungseinrichtung vorgesehen ist und mit dieser kommuniziert, übermittelt werden. „Übermitteln der Position“ meint, dass Signale übermittelt werden, die die Position repräsentieren. Dies können beispielsweise Koordinaten und/oder Winkel sein, die es erlauben, die optische Erfassungseinrichtung derart einzustellen, dass der Messstrahl den Reflektor trifft.
-
Dadurch, dass die erste und zweite optische Erfassungseinrichtung die Position des Fahrzeugs mittels des ausgesendeten und von dem Reflektor zurückreflektierten Messstrahls ermitteln, kann die Position des Fahrzeugs auch in einer Umgebung erfasst werden, in der kein GPS-Empfang zur Verfügung steht. Beispielsweise kann mit der Messanordnung die Position des Fahrzeugs in einer Tiefgarage bestimmt werden.
-
Dadurch, dass die Messanordnung die zweite optische Erfassungseinrichtung aufweist, welche die Position des Fahrzeugs in einem von der ersten optischen Erfassungseinrichtung teilweise nicht einsehbaren zweiten Überwachungsbereich erfassen kann, kann das Fahrzeug auch bei einer Bewegung um Ecken, durch verwinkelt angeordnete Räume und/oder durch mehrere Räume verfolgt werden.
-
Dadurch, dass die erste optische Erfassungseinrichtung die erfasste Position beispielsweise an die zweite optische Erfassungseinrichtung übermittelt, kann die zweite optische Erfassungseinrichtung das Fahrzeug schnell finden und seine Position erfassen, sobald es in den zweiten Überwachungsbereich eintritt. Dasselbe gilt entsprechend für die zweite optische Erfassungseinrichtung, welche beispielsweise die erfasste Position an die erste optische Erfassungseinrichtung übermittelt.
-
Dadurch, dass der von der ersten optischen Erfassungseinrichtung einsehbare erste Überwachungsbereich und der von der zweiten optischen Erfassungseinrichtung einsehbare zweite Überwachungsbereich in dem Überlappbereich miteinander überlappen, kann die zweite optische Erfassungseinrichtung das Erfassen der Position des Fahrzeugs und das Verfolgen der Position des Fahrzeugs beginnen, bevor die erste optische Erfassungseinrichtung das Fahrzeug nicht mehr sehen kann und damit seine Position nicht mehr messen kann.
-
Die Messanordnung kann insbesondere zum Testen von Fahrerassistenzsystemen, beispielsweise von Parkassistenzsystemen, verwendet werden. Dabei kann eine mittels der Messanordnung erfasste tatsächliche Trajektorie des Fahrzeugs, welche das Fahrzeug unter Einsatz eines Fahrerassistenzsystems abgefahren ist, mit einer vorgegebenen und/oder gewünschten Trajektorie verglichen werden.
-
Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen oder auch ein Lastkraftwagen, In dem Fall, in dem das Fahrzeug über ein Fahrerassistenzsystem verfügt, umfasst das Fahrzeug vorzugsweise 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 optische Einrichtungen, wie eine Kamera, ein Radar (engl. radio detection and ranging) oder auch ein Lidar (engl. light detection and ranging), Ultraschallsensoren, Ortungssensoren, 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.
-
Die vorgegebene Trajektorie des Parkassistenzsystems ist vorzugsweise eine trainierte Trajektorie. Beispielsweise ist das Parkassistenzsystem oder ein anderes System des Fahrzeugs dazu eingerichtet, in einem Trainingsmodus eine manuell gefahrene Trajektorie zu erfassen und abzuspeichern. Beispielsweise werden hierbei verschiedene Sensorsignale aufgezeichnet, die einen Fahrzustand des Fahrzeugs, wie eine Geschwindigkeit, eine Position, einen Lenkeinschlag und dergleichen, möglichst eindeutig charakterisieren. Zudem werden Sensorsignale von Umgebungssensoren des Fahrzeugs aufgezeichnet, die beispielsweise ein Abbild der Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere eine Position von Hindernissen in der Umgebung, ermöglichen. Indem der Fahrzustand des Fahrzeugs zeitlich synchron abgespielt, also wiederholt, wird, kann die trainierte Trajektorie nachgefahren werden. Zum Nachfahren der vorgegebenen Trajektorie ist es erwünscht, aktuelle Umgebungssensordaten zu berücksichtigen. Daher empfängt das Parkassistenzsystem ein für die Umgebung indikatives Sensorsignal. Dieses kann das Parkassistenzsystem beispielsweise direkt von einem oder mehreren der Umgebungssensoren des Fahrzeugs empfangen und mehrere Sensorsignale unterschiedlicher Umgebungssensoren kombinieren, oder aber das Parkassistenzsystem empfängt das Sensorsignal bereits in einem vorverarbeiteten Zustand, beispielsweise in Form einer digitalen Umgebungskarte, in der detektierte Hindernisse in die Umgebung eingezeichnet sind.
-
Die vorgeschlagene Messanordnung kann dazu verwendet werden, ein solches Parkassistenzsystems zu testen und zu überprüfen, wie exakt eine vorgegebene Trajektorie des Parkassistenzsystems von dem Parkassistenzsystem abgefahren wird.
-
Der von der ersten optischen Erfassungseinrichtung der Messanordnung überwachte erste Überwachungsbereich ist insbesondere ein räumlicher Bereich, in den die erste optische Erfassungseinrichtung ihren Messstrahl richten kann und aus dem sie einen von dem Reflektor zurückreflektierten Messstrahl detektieren kann. Entsprechendes gilt für den zweiten Überwachungsbereich.
-
Der Überlappbereich ist insbesondere ein räumlicher Bereich, in den sowohl die erste optische Erfassungseinrichtung als auch die zweite optische Erfassungseinrichtung ihren jeweiligen Messstrahl richten können und aus dem sie einen jeweiligen von dem Reflektor zurückreflektiert Messstrahl detektieren können.
-
Die von der ersten optischen Erfassungseinrichtung und der zweiten optischen Erfassungseinrichtung erfasste Position des Fahrzeugs kann an die jeweils andere optische Erfassungseinrichtung direkt übermittelt werden, oder kann über eine externe Steuereinrichtung an die jeweils andere optische Erfassungseinrichtung übermittelt werden. Die von der ersten optischen Erfassungseinrichtung und der zweiten optischen Erfassungseinrichtung erfasste Position des Fahrzeugs kann an die jeweils andere optische Erfassungseinrichtung beispielsweise kontinuierlich, z. b. alle 100 Millisekunden, übermittelt werden.
-
Die Messanordnung weist beispielsweise den Reflektor auf, welcher dazu eingerichtet ist, an dem Fahrzeug angebracht zu werden.
-
Die Messanordnung kann beispielsweise auch zusätzlich zu der ersten optischen Erfassungseinrichtung und der zweiten optischen Erfassungseinrichtung weitere optische Erfassungseinrichtungen aufweisen. Die weiteren optischen Erfassungseinrichtungen sind insbesondere ähnlich oder identisch zu der ersten und zweiten optischen Erfassungseinrichtung ausgestaltet. Beispielsweise kann die Messanordnung eine dritte optische Erfassungseinrichtung aufweisen, welche die Position des Fahrzeugs in einem dritten Überwachungsbereich erfasst. Der dritte Überwachungsbereich ist insbesondere verschieden von dem ersten und dem zweiten Überwachungsbereich. Weiterhin überlappt der dritte Überwachungsbereich beispielsweise mit dem zweiten Überwachungsbereich. Dementsprechend kann die Messanordnung auch eine vierte, fünfte usw. optische Erfassungseinrichtung aufweisen.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind das Messobjekt ein Reflektor und die erste Messeinrichtung eine erste optische Erfassungseinrichtung und die zweite Messeinrichtung eine zweite optische Erfassungseinrichtung, welche jeweils dazu eingerichtet sind, die Position des Reflektors mittels eines zu dem Reflektor ausgesendeten und von dem Reflektor zurückreflektierten Messstrahls zu erfassen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste optische Erfassungseinrichtung ein Tachymeter und/oder ist die zweite optische Erfassungseinrichtung ein Tachymeter.
-
Mittels eines Tachymeters erfolgt eine Strecken- und Richtungsmessung zwischen dem Tachymeter und einem Zielpunkt, hier dem Reflektor an dem Fahrzeug.
-
Insbesondere können mittels eines Tachymeters ein Horizontalwinkel und ein Vertikalwinkel zu dem Zielpunkt, hier dem Reflektor, gemessen werden. Insbesondere weist das Tachymeter ein Fernrohr auf, durch das der Reflektor erfasst werden kann. Sobald das Fernrohr derart orientiert ist, dass der Reflektor durch das Fernrohr erfasst wird, können aus einer Zielachse des Fernrohrs ein Horizontalwinkel und ein Vertikalwinkel relativ zu einer horizontalen Bezugsrichtung und einer vertikalen Bezugsrichtung des Tachymeters bestimmt werden.
-
Insbesondere kann mittels des von dem Tachymeter ausgesendeten Messstrahls und des von dem Reflektor zurückreflektierten Messstrahls zudem die Entfernung zwischen dem Tachymeter und dem Reflektor bestimmt werden (elektro-optische Distanzmessung).
-
Aus dem erfassten Horizontalwinkel, dem erfassten Vertikalwinkel und dem erfassten Abstand von dem Tachymeter zu dem Reflektor an dem Fahrzeug kann die dreidimensionale Position des Fahrzeugs (genauer: des Reflektors) in kartesischen Koordinaten (x, y, z) berechnet werden. Mittels eines Tachymeters kann die Position des Fahrzeugs mit einer Genauigkeit von wenigen Millimetern vermessen werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Messeinrichtung und die zweite Messeinrichtung jeweils dazu eingerichtet, das Erfassen der Position des Messobjekts und das Verfolgen der Position des Messobjekts basierend auf der von der jeweils anderen Messeinrichtung übermittelten Position des Messobjekts zu starten.
-
Dadurch kann das erstmalige Erfassen der Position des Fahrzeugs wesentlich erleichtert und beschleunigt werden. Insbesondere wird eine von zum Beispiel der ersten Messeinrichtung übermittelte momentane Position des Messobjekts als Startposition für das Aufsuchen des Fahrzeugs durch die zweite Messeinrichtung verwendet.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Messeinrichtung und die zweite Messeinrichtung jeweils dazu eingerichtet, das Erfassen der Position des Messobjekts und das Verfolgen der Position des Messobjekts in dem Überlappbereich zu starten und in dem Überlappbereich von der jeweils anderen Messeinrichtung zu übernehmen.
-
Dadurch kann zum Beispiel die zweite Messeinrichtung die Position des Fahrzeugs verfolgen, bevor die erste Messeinrichtung das Fahrzeug aus seinem Sichtfeld (erster Überwachungsbereich) verloren hat. Damit kann die Position des Fahrzeugs auch bei einer Bewegung des Fahrzeugs von dem ersten Überwachungsbereich in den zweiten Überwachungsbereich kontinuierlich, d.h. lückenlos, erfasst werden. Damit kann die tatsächliche Trajektorie des Fahrzeugs besser ermittelt werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Messeinrichtung und die zweite Messeinrichtung jeweils dazu eingerichtet, die Position des Fahrzeugs in drei Raumrichtungen zu erfassen.
-
Dadurch kann die Position des Fahrzeugs sowohl beim Fahren in einer Ebene als auch beim Fahren in eine Vertiefung oder auf eine Erhöhung erfasst werden. Beispielsweise kann die Bewegung des Fahrzeugs auch verfolgt werden, wenn es auf eine tiefere oder höhere Ebene in einer Parkgarage fährt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Messeinrichtung und die zweite Messeinrichtung jeweils dazu eingerichtet, die Position des Fahrzeugs in demselben Koordinatensystem zu erfassen.
-
Dabei werden die Messseinrichtung und die zweite Messeinrichtung vor einem Erfassen der Position des Fahrzeugs auf ein gemeinsames Koordinatensystem geeicht. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass ein Reflektor in dem Überlappbereich an einem ersten Messpunkt angeordnet wird und sowohl die erste als auch die zweite Messeinrichtung die Position dieses ersten Messpunktes erfassen, wodurch ein Ursprung eines kartesischen Koordinatensystems festgelegt wird. Sodann wird ein Reflektor in dem Überlappbereich an einem zweiten Messpunkt angeordnet. Dadurch, dass sowohl die erste als auch die zweite Messeinrichtung die Position dieses zweiten Messpunkts erfassen, kann eine erste Achse des kartesischen Koordinatensystems festgelegt werden. Durch das auf diese Weise etablierte gemeinsame Koordinatensystem kann die Position des Fahrzeugs einfacher ermittelt werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Messeinrichtung und die zweite Messeinrichtung ortsfest.
-
Insbesondere bewegen sich die erste Messeinrichtung und die zweite Messeinrichtung nicht mit dem Fahrzeug mit.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die erste optische Erfassungseinrichtung und/oder die zweite optische Erfassungseinrichtung jeweils ein dreh- und/oder kippbar gelagertes optisches System zum Aussenden des Messstrahls und zum Empfangen des von dem Reflektor zurückreflektierten Messtrahls auf.
-
Beispielsweise ist ein optisches System des Tachymeters, welches das Fernrohr des Tachymeters aufweist, dreh- und/oder kippbar gelagert, sodass es auf den Reflektor ausgerichtet werden kann.
-
Die erste optische Erfassungseinrichtung und/oder die zweite optische Erfassungseinrichtung weisen zudem beispielsweise Motoren (z. B. Servomotoren) zum Drehen und/oder Kippen des optischen Systems auf.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die erste Messeinrichtung und die zweite Messeinrichtung jeweils eine Kommunikationseinrichtung zur Übermittlung der erfassten Position an die jeweils andere Messeinrichtung und zum Empfangen der erfassten Position von der jeweils anderen Messeinrichtung auf.
-
Die Kommunikationseinrichtung weist insbesondere einen Sender und einen Empfänger auf. Die Kommunikationseinrichtung ist beispielsweise dazu eingerichtet, die erfasste Position kabellos zu übermitteln. Die Kommunikationseinrichtung ist beispielsweise dazu eingerichtet, die erfasste Position mittels elektromagnetischer Wellen im Radiofrequenzbereich zu übermitteln. Die Kommunikationseinrichtung verwendet beispielsweise eine Bluetooth-Technologie und/oder eine WLAN-Technologie.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Messanordnung mindestens eine Steuereinrichtung zum Erfassen und Verfolgen der Position des Fahrzeugs und/oder zum Senden und Empfangen der erfassten Position auf. Die mindestens eine Steuereinrichtung ist in der ersten Messeinrichtung, in der zweiten Messeinrichtung und/oder außerhalb von der ersten und zweiten Messeinrichtung implementiert.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Reflektor ein Prisma und/oder ist der Messstrahl ein Laserstrahl.
-
Der Reflektor ist beispielsweise ein Tripelspiegelreflektor und/oder ein 360-Grad Prisma.
-
In Ausführungsformen kann das Fahrzeug auch mehr als einen Reflektor aufweisen. In diesem Fall kann die Position des Fahrzeugs mittels der ersten und/oder der zweiten optischen Erfassungseinrichtung durch Anstrahlen der mehreren Reflektoren und Empfangen und Auswerten der von den mehreren Reflektoren zurückreflektierten Messstrahlen erfasst werden.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Messverfahren zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Fahrzeugs, das ein Messobjekt aufweist, vorgeschlagen. Das Messverfahren umfasst die Schritte: a) Erfassen und Verfolgen einer Position des Messobjekts mit einer ersten Messeinrichtung in einem ersten Überwachungsbereich, b) direktes oder indirektes Übermitteln der erfassten Position an eine zweite Messeinrichtung, und c) Erfassen und Verfolgen der Position des Messobjekts mit der zweiten Messeinrichtung in einem zweiten Überwachungsbereich, welcher von dem ersten Überwachungsbereich verschieden ist und mit dem ersten Überwachungsbereich in einem Überlappbereich überlappt.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Messverfahren zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Fahrzeugs vorgeschlagen. Das Messverfahren weist die Schritte auf:
- a) Erfassen und Verfolgen einer Position des Fahrzeugs mit einer ersten optischen Erfassungseinrichtung in einem ersten Überwachungsbereich, wobei die erste optische Erfassungseinrichtung einen Messstrahl zu einem Reflektor an dem Fahrzeug aussendet und einen von dem Reflektor zurückreflektierten Messstrahl empfängt,
- b) direktes oder indirektes Übermitteln der erfassten Position an eine zweite optische Erfassungseinrichtung, und
- c) Erfassen und Verfolgen der Position des Fahrzeugs mit der zweiten optischen Erfassungseinrichtung in einem zweiten Überwachungsbereich, welcher von dem ersten Überwachungsbereich verschieden ist und mit dem ersten Überwachungsbereich in einem Überlappbereich überlappt.
-
Gemäß einer Ausführungsform des weiteren Aspekts wird die von der ersten optischen Erfassungseinrichtung übermittelte Position des Fahrzeugs als eine Startposition bei dem Erfassen und Verfolgen der Position des Fahrzeugs mit der zweiten optischen Erfassungseinrichtung verwendet.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des weiteren Aspekts startet die zweite optische Erfassungseinrichtung das Erfassen und Verfolgen der Position des Fahrzeugs in dem Überlappbereich, und die zweite optische Erfassungseinrichtung übernimmt das Erfassen und Verfolgen der Position des Fahrzeugs von der ersten optischen Erfassungseinrichtung in dem Überlappbereich.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des weiteren Aspekts weist das Messverfahren vor Schritt a) den Schritt auf:
- Erfassen einer Position mindestens eines Messpunktes in dem Überlappbereich mittels der ersten optischen Erfassungseinrichtung und der zweiten optischen Erfassungseinrichtung zur Etablierung eines gemeinsamen Koordinatensystems.
-
Die für die vorgeschlagene Messanordnung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Messverfahren entsprechend.
-
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.
-
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 Messanordnung zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform;
- 2 zeigt die Messeranordnung von 1 bei einer Erfassung der Position eines Fahrzeugs;
- 3 zeigt eine Ansicht ähnlich 2, wobei sich das Fahrzeug weiterbewegt hat;
- 4 zeigt eine Ansicht ähnlich 3, wobei das Fahrzeug um eine Ecke gefahren ist;
- 5 zeigt eine optische Erfassungseinheit der Messanordnung aus 1;
- 6 zeigt ein Detail der optischen Erfassungseinheit aus 5; und
- 7 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Messverfahrens zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Fahrzeugs mittels der Messanordnung aus 1.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
-
Nachstehend wird mit Bezug zu den 1 bis 7 eine Ausführungsform einer Messanordnung und eines Messverfahrens zur Positionsbestimmung eines sich bewegenden Fahrzeugs beschrieben.
-
Die 1 bis 4 zeigen eine Messanordnung 1. Die Messanordnung 1 dient zum Erfassen und Verfolgen der Position P1, P2, P3 eines Fahrzeugs 2. In den 2 bis 4 ist das Fahrzeug 2 beispielhaft an drei Positionen P1, P2, P3 gezeigt.
-
Das Fahrzeug 2 in dem Beispiel ist ein Kraftfahrzeug in Form eines Personenkraftwagens. In anderen Beispielen kann das Fahrzeug 2 auch ein Lastkraftwagen, Bus oder ein anderes Kraftfahrzeug sein.
-
Das Fahrzeug 2 weist beispielsweise ein Parkassistenzsystem auf (nicht gezeigt) und die Messanordnung 1 wird beispielsweise zum Testen des Parkassistenzsystems verwendet.
-
Das Parkassistenzsystem kann ein Steuergerät umfassen. Weiterhin sind an dem Fahrzeug 2 beispielsweise mehrere Umgebungssensoren angeordnet (nicht gezeigt). Bei den Umgebungssensoren handelt es sich beispielsweise um optische Sensoren, wie Kameras, Radar-Systeme, Lidar-Systeme, welche eine optische Information, z. B. ein Bild, eines Bereichs der Umgebung des Fahrzeugs 2 erfassen und als optisches Sensorsignal ausgeben. Bei den Umgebungssensoren kann es sich beispielsweise auch um Ultraschallsensoren handeln, welche zum Erfassen eines Abstands zu Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs 2 und zum Ausgeben eines entsprechenden Sensorsignals verwendet werden.
-
Mittels der von den Umgebungssensoren (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 2 erfassten Sensorsignalen ist das Parkassistenzsystem in der Lage, das Fahrzeug 2 teilautonom oder auch vollautonom zu fahren. 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. Ein solches Parkassistenzsystem kann mittels der in den 1 bis 4 gezeigten Messanordnung 1 getestet werden.
-
Wie in den 1 bis 4 gezeigt, weist die Messanordnung 1 eine erste Messeinrichtung, insbesondere optische Erfassungseinrichtung 3, und eine zweite Messeinrichtung, insbesondere optische Erfassungseinrichtung 4, auf. In dem gezeigten Beispiel sind die erste und zweite Erfassungseinrichtung 3, 4 jeweils als Tachymeter ausgebildet (erstes Tachymeter 3 und zweites Tachymeter 4). Die Messanordnung 1 weist außerdem eine Markierung 5 oder einen Reflektor 5 auf, der an dem Fahrzeug 2 angebracht ist (2). Der Reflektor 5 ist beispielsweise ein Prisma. Das Fahrzeug 2 kann zusätzlich zu dem gezeigten Reflektor 5 auch weitere Reflektoren, insbesondere genau zwei oder drei, aufweisen. Vorzugsweise kann mit Hilfe eines zweiten Reflektors nicht nur die Position, sondern auch eine Orientierung des Fahrzeugs 2 ermittelt werden.
-
Alternativ können die Messeinrichtungen 3, 4 als Kameras 3, 4 ausgebildet sein. Die Markierung 5 ist beispielsweise ein Kode und/oder eine Farbmarkierung. Die Kamera und/oder die Recheneinheit 19 ist beispielsweise dazu eingerichtet, die Markierung innerhalb eines aufgenommenen Bildes zu identifizieren. Vorzugsweise wird anhand der Größe der Markierung 5 und/oder einer Größen- und/oder Positionsänderung der Markierung 5 in aufeinander folgenden Bildern die Position der Markierung, insbesondere mit Hilfe der tatsächlichen Größe der Markierung und/oder Geometrie, die bekannt ist, ermittelt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Bildverarbeitungsalgorithmus erfolgen. Weiterhin können genau zwei, drei oder vier Markierungen 5 an das Fahrzeug angebracht und mit Hilfe der Messeinrichtungen 3, 4 erfasst werden.
-
In den 1 bis 4 ist außerdem eine um eine Ecke 6 führende Gebäudewand 7 schematisch dargestellt. Wie in den 2 bis 4 gezeigt, fährt das Fahrzeug 2, beispielsweise mithilfe eines Parkassistenzsystems, entlang einer Trajektorie 8 um die Ecke 6 der Gebäudewand 7 herum.
-
Die 5 und 6 zeigen eines von dem ersten und zweiten Tachymeter 3, 4 im Detail. Jedes der Tachymeter 3, 4 weist ein optisches System 9 zum Erfassen der Position P1, P2, P3 des Fahrzeugs 2 auf. Das optische System 9 weist ein Fernrohr 10 zum Anvisieren des Reflektors 5 an dem Fahrzeug 2 auf. Um das Fernrohr 10 in Richtung des Reflektors 5 auszurichten, ist das optische System 9 drehbar um eine vertikale Achse V und kippbar um eine horizontale Achse H gelagert (6). Das Bezugszeichen 21 kennzeichnet eine kippbare Lagerung des optischen Systems 9, und das Bezugseichen 22 kennzeichnet eine drehbare Lagerung des optischen Systems 9. Beispielhaft in 2 für das Tachymeter 3 gezeigt, kann somit mit dem Tachymeter 3 ein Horizontalwinkel α zwischen einer horizontalen Bezugsrichtung B des Tachymeters 3 und einer Richtung C, in der sich der Reflektor 5 an dem Fahrzeug 2 von dem Tachymeter 3 aus gesehen befindet, gemessen werden. Außerdem kann auch ein Vertikalwinkel (nicht gezeigt) zwischen einer vertikalen Bezugsrichtung (nicht gezeigt) des Tachymeters 3, welche parallel zur z-Richtung in den Figuren angeordnet ist, und der Richtung C gemessen werden.
-
Außerdem weist das optische System 9 jedes der Tachymeter 3, 4 einen Laser (nicht gezeigt) zum Aussenden eines Messstrahls 11 (5) in Richtung des Reflektors 5 (2) auf. Der Reflektor 5 reflektiert den Messstrahl 11 und der von dem Reflektor 5 zurückreflektierte Messstrahl 11' wird von einer Detektionseinheit (nicht gezeigt) des optischen Systems 9 empfangen. Basierend auf dem ausgesendeten Messstrahl 11 und dem reflektierten Messstrahl 11' kann ein Abstand A zwischen dem jeweiligen Tachymeter 3, 4 und dem Reflektor 5 an dem Fahrzeug 2 opto-elektronisch gemessen werden, wie beispielhaft in 2 für das Tachymeter 3 veranschaulicht.
-
Aus dem gemessenen Horizontalwinkel a, dem gemessenen Vertikalwinkel (ohne Bezugszeichen) und dem gemessenen Abstand A von dem jeweiligen Tachymeter 3, 4 zu dem Reflektor 5 an dem Fahrzeug 2 kann die dreidimensionale Position P1, P2, P3 des Fahrzeugs 2 (genauer: des Reflektors 5) in kartesischen Koordinaten (x, y, z) berechnet werden. Beispielsweise wird die dreidimensionale Position P1, P2, P3 von einer Steuereinrichtung 20 (6) des jeweiligen Tachymeters 3, 4 berechnet. Beispielsweise wird lediglich eine zweidimensionale Position P1, P2, P3 in der Horizontalebene ermittelt.
-
Wie in 1 gezeigt, kann das erste Tachymeter 3 einen ersten Überwachungsbereich 12 überwachen, das zweite Tachymeter 4 kann einen zweiten Überwachungsbereich 13 überwachen. In dem gezeigten Beispiel werden die Überwachungsbereiche 12, 13 insbesondere durch die Gebäudewand 7 begrenzt. So kann das erste Tachymeter 3 das Fahrzeug 2 an der Position P3 (4) nicht mehr sehen. Außerdem kann das zweite Tachymeter 4 das Fahrzeug 2 an der Position P1 (2) noch nicht sehen. Somit ist die Sicht zwischen dem ersten Tachymeter 3 und einem Teil des zweiten Überwachungsbereich 13 durch die Gebäudewand 7 versperrt. Weiterhin ist die Sicht des zweiten Tachymeter 4 und einem Teil des ersten Überwachungsbereich 12 durch die Gebäudewand 7 versperrt. Alternativ oder zusätzlich können der erste Überwachungsbereich 12 einen Teil auf einem Stockwerk und der zweite Überwachungsbereich 13 einen Teil auf einem anderen Stockwerk aufweisen (nicht gezeigt). Der erste Überwachungsbereich 12 und der zweite Überwachungsbereich 13 überlappen miteinander in einem Überlappbereich 14 (1).
-
In einem ersten Schritt S1 des Messverfahrens werden das erste Tachymeter 3 und das zweite Tachymeter 4 vor einem Erfassen der Position P1, P2, P3 des Fahrzeugs 2 auf ein gemeinsames Koordinatensystem 15 geeicht, wie in 1 gezeigt. Dazu wird ein Reflektor ähnlich dem Reflektor 5 an einem ersten Messpunkt 16 angeordnet. Der erste Messpunkt 16 befindet sich insbesondere in dem Überlappbereich 14, der sowohl von dem ersten Tachymeter 3 als auch von dem zweiten Tachymeter 4 eingesehen werden kann. Dann wird die Position P4 des ersten Messpunkts 16 sowohl von dem ersten Tachymeter 3 als auch von dem zweiten Tachymeter 4 erfasst, wodurch die Position P4 des ersten Messpunkts 16 als ein Ursprung eines gemeinsamen kartesischen Koordinatensystems 15 festgelegt werden kann. Im nächsten Schritt wird ein Reflektor ähnlich dem Reflektor 5 in dem Überlappbereich 14 an einem zweiten Messpunkt 17 angeordnet. Dann wird die Position P5 des zweiten Messpunkts 17 sowohl von dem ersten Tachymeter 3 als auch von dem zweiten Tachymeter 4 erfasst, wodurch eine Verbindungslinie zwischen dem ersten Messpunkt 16 und dem zweiten Messpunkt 17 als eine erste Achse x des gemeinsamen kartesischen Koordinatensystems 15 festgelegt werden kann. Folglich kann ein gemeinsames Koordinatensystem 15 für beide Tachymeter 3, 4 etabliert werden.
-
In einem zweiten Schritt S2 des Messverfahrens wird die Position P1 des Fahrzeugs 2 (genauer: die Position P1 des Reflektors 5 an dem Fahrzeugs 2) in dem ersten Überwachungsbereich 12 mit dem ersten Tachymeter 3 erfasst und verfolgt, wie in 2 gezeigt. Dabei wird das dreh- und kippbar gelagerte optische System 9 (6) des Tachymeters 3 in Richtung des Reflektors 5 des Fahrzeugs 2 (2) ausgerichtet. Der Messstrahl 11 wird zu dem Reflektor 5 hin ausgestrahlt und ein von dem Reflektor 5 reflektierter Messstrahl 11' wird von dem Tachymeter 3 empfangen. Damit kann die momentane Position P1 des Reflektors 5 des Fahrzeugs 2 in drei Dimensionen in dem gemeinsamen Koordinatensystem 15 erfasst werden.
-
In einem dritten Schritt S3 des Messverfahrens wird die erfasste Position P1 des Fahrzeugs 2 an das zweite Tachymeter 4 übermittelt. Dazu weist jedes der Tachymeter 3, 4 eine Kommunikationseinrichtung 18 auf (5), welche Daten senden und empfangen kann. In dem gezeigten Beispiel werden die erfassten Positionen P1, P2, P3 des Fahrzeugs 2 zwischen dem ersten Tachymeter 3 und dem zweiten Tachymeter 4 über eine externe Steuereinrichtung 19 (2) übermittelt. Das heißt, in Schritt S3 übermittelt das ersten Tachymeter 3 die erfasste Position P1, P2 an die externe Steuereinrichtung 19, und die externe Steuereinrichtung 19 übermittelt die erfasste Position P1, P2 an das zweite Tachymeter 4. In anderen Beispielen kann die erfasste Position P1, P2, P3 des Fahrzeugs 2 auch direkt von dem ersten Tachymeter 3 an das zweite Tachymeter 4 übermittelt werden und umgekehrt.
-
Solange sich das Fahrzeug 2 in dem ersten Überwachungsbereich 12, welcher den Überlappbereich 14 umfasst, befindet, werden Schritt S2 und Schritt S3 kontinuierlich ausgeführt.
-
In einem vierten Schritt S4 des Messverfahrens wird die Position P2, P3 des Fahrzeugs 2 (genauer: des Reflektors 5) mit dem zweiten Tachymeter 4 in dem zweiten Überwachungsbereich 13, welcher den Überlappbereich 14 umfasst, erfasst und verfolgt, wie in den 3 und 4 gezeigt. Dabei wird die von dem ersten Tachymeter 3 übermittelte Position P2 als Startposition für das Erfassen und das Verfolgen der Position P2, P3 des Fahrzeugs 2 mit dem zweiten Tachymeter 4 verwendet. Dadurch kann das zweite Tachymeter 4 das Fahrzeug 2 schneller und einfacher orten und eine Verfolgung der Position P2, P3 des Fahrzeugs 2 schneller und zuverlässiger starten.
-
Das zweite Tachymeter 4 übernimmt in dem Überlappbereich 14 das Verfolgen der Position P2 des Fahrzeugs 2 von dem ersten Tachymeter 3, also insbesondere auch bevor das erste Tachymeter 3 das um die Ecke 6 der Gebäudewand 7 fahrende Fahrzeug 2 nicht mehr sehen kann. In 4 ist das Fahrzeug 2 um die Ecke 6 herumgefahren und die Position P3 des Fahrzeugs 2 wird nun ausschließlich von dem zweiten Tachymeter 4 erfasst und verfolgt.
-
Durch die zwei Tachymeter 3 und 4, welche das Fahrzeug 2 in unterschiedlichen räumlichen Überwachungsbereichen 12, 13 erfassen können, die jedoch miteinander überlappen, und welche sich die erfassten Positionen P1, P2, P3 gegenseitig übermitteln, kann die tatsächlich gefahrene Trajektorie 8 des Fahrzeugs 2 lückenlos erfasst werden. Damit kann beispielsweise ein Parkassistenzsystem des Fahrzeugs 2 sehr gut getestet werden.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Messanordnung
- 2
- Fahrzeug
- 3
- erste optische Erfassungseinrichtung
- 4
- zweite optische Erfassungseinrichtung
- 5
- Reflektor
- 6
- Ecke
- 7
- Gebäudewand
- 8
- Trajektorie
- 9
- optisches System
- 10
- Fernrohr
- 11
- Messstrahl
- 11'
- reflektierter Messstrahl
- 12
- erster Überwachungsbereich
- 13
- zweite Überwachungsbereich
- 14
- Überlappbereich
- 15
- Koordinatensystem
- 16
- Messpunkt
- 17
- Messpunkt
- 18
- Kommunikationseinrichtung
- 19
- Steuereinrichtung
- 20
- Steuereinrichtung
- 21
- kippbare Lagerung
- 22
- drehbare Lagerung
- α
- Winkel
- A
- Abstand
- B
- Bezugsrichtung
- C
- Richtung
- H
- horizontale Achse
- P1
- Position
- P2
- Position
- P3
- Position
- P4
- Position
- P5
- Position
- V
- vertikale Achse
- x
- Richtung
- y
- Richtung
- z
- Richtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2009/0171618 A1 [0003]
