DE102020209875A1

DE102020209875A1 - Verfahren zur Lokalisierung eines hochautomatisierten Fahrzeugs in einer digitalen Lokalisierungskarte und Landmarke zur Lokalisierung eines hochautomatisierten Fahrzeugs in einer digitalen Lokalisierungskarte

Info

Publication number: DE102020209875A1
Application number: DE102020209875.1A
Authority: DE
Inventors: Jonas Moeckel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2022-02-10

Abstract

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Lokalisierung eines automatisierten, insbesondere eines höher automatisierten Fahrzeugs, oder eines hochautomatisierten Fahrzeugs (HAF) in einer digitalen Lokalisierungskarte bereitgestellt, wonach das Fahrzeug mittels einer Umgebungssensorik mindestens eine Landmarke in seiner Umgebung erfasst und die Landmarke mit Einträgen der digitalen Lokalisierungskarte vergleicht. Eine Lokalisierung des Fahrzeugs erfolgt basierend auf dem Vergleich. Mindestens eine Landmarke ist dabei als Markierung an einem Infrastrukturelement ausgebildet, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Markierung als eine zufällige Struktur ausgebildet ist. Diese zufälligen und damit eindeutigen Strukturen sind auf der digitalen Lokalisierungskarte eingetragen. Die Lokalisierungskarte repräsentiert bevorzugt eine Infrastruktur, insbesondere ein Parkhaus, umfassend mehrere Ebenen, wobei jede Ebene mindestens eine eindeutige, der Ebene zugeordnete, Markierung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines teil- oder hochautomatisierten Fahrzeugs in einer digitalen Lokalisierungskarte mittels Landmarken und eine Landmarke zur Lokalisierung eines teil- oder hochautomatisierten Fahrzeugs in einer digitalen Lokalisierungskarte. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Infrastruktur, insbesondere ein Parkhaus. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Anbringung einer Landmarke.
Stand der Technik
Angesichts einer Zunahme des Automatisierungsgrades von Fahrzeugen werden immer komplexere Fahrerassistenzsysteme eingesetzt. Für solche Fahrerassistenzsysteme und Funktionen, wie z.B. dem hochautomatisierten Fahren oder dem vollautomatisierten Fahren, wird eine große Zahl von Sensoren im Fahrzeug benötigt, die eine exakte Erfassung des Fahrzeugumfelds ermöglichen. Um das Fahrzeug höher automatisiert zu steuern ist es z.B. notwendig, Fahrspuren zuverlässig zu erkennen, sodass das Fahrzeug innerhalb einer erkannten Fahrspur geführt werden kann. Im Folgenden werden unter höher automatisiert all diejenigen Automatisierungsgrade verstanden, die im Sinne der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) eine automatisierte Längs- und Querführung mit steigender Systemverantwortung entsprechen, z.B. das hoch- und vollautomatisierte Fahren.
Ferner ist bekannt, dass anhand von verschiedenen Umfeldsensoren, wie beispielsweise Radarsensoren, Kameras, Fahrdynamiksensoren, GPS (Global Positioning System) und digitalen Karten eine Repräsentation der Fahrzeugumgebung, das sogenannte Umfeldmodell, aufgebaut werden kann, wobei das Ziel eine höhere Genauigkeit und Sicherheit sowie einen größeren Sichtbereich gegenüber einzelnen Datenquellen zu erzielen höchste Priorität hat. Insbesondere in Hinblick auf hochautomatisiertes Fahren ist eine hohe System robustheit und Systemverfügbarkeit notwendig. Heute umgesetzte Fahrerassistenzsysteme für hochautomatisierte Fahrzeuge legen den Schwerpunkt auf eine Verbesserung von Genauigkeit, Sichtbereich sowie eine erhöhte Sicherheit der Detektionen.
Ein Verfahren zur Lokalisierung eines hochautomatisierten Fahrzeugs in einer digitalen Lokalisierungskarte ist beispielsweise aus der DE 10 2017 201 663 A1 bekannt.
Insbesondere beim der Lokalisierung eines automatisierten Fahrzeugs in einer digitalen Lokalisierungskarte einer Parkinfrastruktur, die mehrere, gleich oder ähnlich aufgebaute Ebenen aufweist, kann das Problem auftreten, dass die Umgebung in jeder Ebene für die Sensorik eines Fahrzeugs ähnlich aussieht und die Ebenen somit nicht oder zumindest nur schwierig unterscheidbar sind. Zum Beispiel kann in einem Parkhaus jedes Stockwerk ähnlich aussehen. Auf dem jeweiligen Stockwerk selbst kann es außerdem repetitive Strukturen geben, so dass in einer gegebenen Umgebung des Fahrzeugs wieder viele Stellen auf dem gleichen Stockwerk gleich aussehen.
Soll sich ein Fahrzeug zuverlässig lokalisieren, so ist es wichtig, dass es unterscheiden kann, wo es sich gerade befindet. Dafür werden im Stand der Technik Landmarken eingesetzt, die üblicherweise aufwändig vermessen und händisch in eine digitale Karte eingetragen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Lokalisierung eines hochautomatisierten Fahrzeugs (HAF) in einer digitalen Lokalisierungskarte bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung adressiert das Problem, dass in Umgebungen wie einem Parkhaus oder einer Tiefgarage aufgrund von sich wiederholenden oder gleichförmigen Strukturen eine Selbstlokalisierung mit üblichen Verfahren (z.B. SLAM) erschwert ist. Als eine Aufgabe der Erfindung kann es daher angesehen werden, ein einfach umzusetzendes, effizientes Konzept zur Lokalisierung eines automatisierten Fahrzeugs in einer digitalen Lokalisierungskarte anzugeben.
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Lokalisierung eines automatisierten, insbesondere eines höher automatisierten Fahrzeugs, oder eines hochautomatisierten Fahrzeugs (HAF) in einer digitalen Lokalisierungskarte bereitgestellt, wonach das Fahrzeug mittels einer Umgebungssensorik mindestens eine Landmarke in seiner Umgebung erfasst und die Landmarke mit Einträgen der digitalen Lokalisierungskarte vergleicht. Eine Lokalisierung des Fahrzeugs erfolgt basierend auf dem Vergleich. Mindestens eine Landmarke ist dabei als Markierung an einem Infrastrukturelement ausgebildet wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Markierung als eine zufällige Struktur ausgebildet ist. Diese zufälligen und damit eindeutigen Strukturen sind auf der digitalen Lokalisierungskarte eingetragen. Die Lokalisierungskarte repräsentiert bevorzugt eine Infrastruktur, insbesondere ein Parkhaus, umfassend mehrere Ebenen, wobei jede Ebene mindestens eine eindeutige, der Ebene zugeordnete, Markierung aufweist.
Durch die zufällige und damit eindeutige Struktur der Markierung kann ein Fahrzeug besonders effizient auf der Lokalisierungskarte lokalisiert werden. Es muss insbesondere nicht auf eventuell mehrdeutige, bauliche Strukturen in der Umgebung des Fahrzeugs zurückgegriffen werden.
Insbesondere weist die Markierung ein Material auf, das durch mindestens einen Umfeldsensor der Umgebungssensorik des Fahrzeugs erkannt wird. Beispielsweise kann es sich dabei um eine für das menschliche Auge unsichtbare Farbe handeln, mit der zufällige Strukturen an Wänden angebracht werden, welche durch die verwendeten Sensoren des Fahrzeugs erkannt werden können.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Fahrzeug einen Radarsensor auf. Die Markierung ist aus einem aushärtenden, insbesondere transparenten, Trägermaterial das Partikel beinhaltet, ausgebildet, wobei die Markierung durch den Radarsensor erfasst wird. Bei dem Trägermaterial kann es sich beispielsweise um ein Acrylharz handeln in das Metallpartikel dispergiert sind. Bei den Metallpartikeln kann es sich beispielsweise um Partikel aus Kupfer, Aluminium, Eisen, Gold oder Silber handeln. Jedes andere Metall kommt grundsätzlich auch in Frage, genau wie Metalllegierungen, wie beispielsweise Bronze oder Messing. Mischungen aus Partikeln verschiedener Materialien sind ebenso denkbar. Wichtig für die Funktion ist die Reflektivität des Materials aus dem die Partikel bestehen für elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich des verwendeten Radarsensors. Dazu kann beispielsweise auch die Größe und/oder die Form der Metallpartikel variiert werden. Der Radarsensor ist ausgebildet, die Struktur der Markierung zu erfassen.
In einer alternativen Ausführung weist das Fahrzeug einen optischen Sensor, z.B. eine Kamera, auf. Die Markierung ist wiederrum aus einem aushärtenden, insbesondere transparenten, Trägermaterial das Partikel beinhaltet, ausgebildet, wobei die Markierung durch den optischen Sensor erfasst wird. Bei dem Trägermaterial kann es sich beispielsweise um ein Acrylharz handeln in das Partikel dispergiert sind, die Licht in einem für das menschliche Auge unsichtbaren Spektralbereich reflektieren oder abgeben, also im infraroten oder ultravioletten Spektralbereich. Der optische Sensor bzw. die Kamera ist ausgebildet, Licht in diesem Spektralbereich zu detektieren. Durch die Verwendung einer Kamera oder eines anderen bildgebenden optischen Sensors ergibt sich der weitere Vorteil, dass die Markierung besonders einfach, beispielsweise mit bekannten Methoden der digitalen Bildbearbeitung, analysiert und mit den in der digitalen Lokalisierungskarte abgelegten Informationen verglichen werden kann.
Beispielweise können die Partikel einen Farbstoff aufweisen, der bei Anregung mit Licht einer bestimmten Wellenlänge fluoresziert und Licht im ultravioletten Spektralbereich oder im infraroten Spektralbereich abgibt. Dazu kann das Fahrzeug eine entsprechende Lichtquelle aufweisen, beispielsweise einen Laser.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Landmarke zur Lokalisierung eines automatisierten Fahrzeugs auf einer digitalen Lokalisierungskarte vorgeschlagen, wobei die Landmarke ausgebildet ist, durch eine Umgebungssensorik des Fahrzeugs erfasst zu werden. Die Landmarke ist derart ausgebildet, dass sie mit Einträgen der digitalen Lokalisierungskarte vergleichbar ist, so dass eine Lokalisierung des Fahrzeugs basierend auf dem Vergleich erfolgen kann. Erfindungsgemäß ist die Landmarke als Markierung an einem Infrastrukturelement ausgebildet ist, wobei die Markierung als eine zufällige Struktur ausgebildet ist.
Bevorzugt weist die Markierung ein Material auf, das durch mindestens einen Umfeldsensor der Umgebungssensorik des Fahrzeugs erkennbar ist.
Bevorzugt ist die Markierung durch einen Anstrich mit einer Farbe ausgebildet, die ein aushärtendes, insbesondere transparentes, Trägermaterial aufweist, das Metallpartikel beinhaltet, wobei die Markierung durch einen Radarsensor erfassbar ist.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Parkinfrastruktur umfassend mehrere Parkebenen vorgeschlagen, wobei jede Parkebene mindestens eine erfindungsgemäß ausgebildete Landmarke aufweist. Jede der Landmarken ist dabei als einzigartige Markierung ausgebildet und einer Parkebene eindeutig zugeordnet. Damit kann eine eindeutige und einfache Lokalisierung eines automatisierten Fahrzeugs innerhalb der Parkinfrastruktur erfolgen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird Verfahren zur Anbringung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Landmarke insbesondere an einem Infrastrukturelement, insbesondere einer Parkinfrastruktur, vorgeschlagen. Die Landmarke wird erzeugt, indem durch zufällige Pinselstriche ein aushärtendes, insbesondere transparentes, Trägermaterial, das Partikel, insbesondere Metallpartikel oder Partikel die einen im Infraroten oder Ultravioletten Spektralbereich aktiven Farbstoff aufweisen, enthält auf das Infrastrukturelement aufgebracht wird. So können in besonders einfacher Weise zufällige Strukturen erzeugt werden, die als eindeutige Landmarken in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Lokalisierung eines automatisierten Fahrzeugs verwendet werden können.
Besonders bevorzugt wird für die Anbringung der Markierung eine Farbe verwendet, die für das menschliche Auge unsichtbar ist. Unsichtbar soll in diesem Zusammenhang bedeuten, dass ein Mensch, der sich innerhalb der mit der Markierung versehenen Infrastruktur bewegt, die fertige Markierung unter normalen Verhältnissen, also normaler Beleuchtung bzw. Tageslicht und bei üblichen Abständen zu dem Infrastrukturelement, das die Markierung aufweist, nicht sieht. Das bedeutet, dass der Mensch bei sehr naher und eingehender Betrachtung, die Markierung zwar finden könnte, jedoch der Gesamteindruck des Infrastrukturelements unter normalen Verhältnissen nicht durch die Markierung beeinträchtigt wird.
Der Anstrich bzw. die Farbe, der bzw. die die Markierung ausbildet ist zwar für das menschliche Auge im obigen Sinne unsichtbar, kann aber z.B. von einem Radarsensor oder einer im Infraroten oder Ultravioletten empfindlichen Kamera erfasst werden. Damit die Markierung für das menschliche Auge unsichtbar ist, muss insbesondere die Konzentration der Partikel in der Farbe (beispielsweise eine acrylbasierte Farbe) ausreichend klein gewählt werden.
Nachdem eine Umgebung nach obigem Ansatz präpariert wurde, kann ein, mit einem oder mehreren Radarsensoren oder einer oder mehreren im Infraroten oder Ultravioletten empfindlichen Kameras ausgestattetes Fahrzeug durch diese Umgebung fahren und die Struktur dieses zufälligen Wandanstrichs erfassen. Mit Hilfe dieser erfassten Daten kann nun das Fahrzeug scheinbar gleich aussehende Umgebungen unterscheiden. Außerdem können diese zufälligen Wandanstriche als Landmarken für eine Lokalisierung verwendet werden.
Figurenliste
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Es zeigt

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs innerhalb einer Infrastruktur, die Landmarken gemäß einer beispielshaften Ausführungsform der Erfindung aufweist.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente gegebenenfalls verzichtet wird. Die Figur stellt den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines hochautomatisierten Fahrzeugs 10, dass sich innerhalb einer Parkinfrastruktur 20 bewegt. Die Parkinfrastruktur 20 weist Wände 21 als Infrastrukturelemente auf. An zweien der Wände 21 sind Markierungen 22 in Form von zufälligen Strukturen 23 angebracht. Die Markierungen 22 bestehen in diesem Beispiel aus einer für das menschliche Auge unsichtbaren, beispielsweise transparenten Farbe, die Metallpartikel enthält. Die Markierungen 22 sind durch zufällige Pinselstriche ausgebildet und daher eindeutig und unverwechselbar.
Das Fahrzeug 10 weist mindestens einen Radarsensor 30 auf dessen Sende-/Empfangsbereich 35 nach vorne in Bezug auf die Fahrtrichtung ausgerichtet ist. Ist das Fahrzeug 10 nahe genug an einer Wand 21, die eine Markierung 22 aufweist, so können die von dem Radarsensor ausgesendeten elektromagnetischen Wellen von den Metallpartikeln der Markierung 22 reflektiert und von dem Radarsensor 30 wieder empfangen werden. Aufgrund der zufälligen Struktur 23 der Markierung 22 kann diese eindeutig identifiziert werden. Das Fahrzeug 10 weist eine Speichereinheit 40 auf, auf der eine digitale Lokalisierungskarte der Parkinfrastruktur 20 abgelegt ist. Diese Lokalisierungskarte enthält Informationen über die Markierungen 22. Durch einen Vergleich der Messergebnisse des Radarsensors 30 mit den gespeicherten Informationen kann das Fahrzeug auf der Lokalisierungskarte lokalisiert werden. Die Markierungen 22 wirken somit als Landmarken für die Lokalisierung.
Die Aufbringung der Markierungen 22 an den Wänden 21 ist sehr einfach, so dass insbesondere auch ungelernte Kräfte eine Infrastruktur (z.B. ein Parkhaus, Garage, Parkplatz, Hofeinfahrt, sonst. Gebäude in der Nähe einer Straße, ...) darauf vorbereiten können, dass eine Lokalisierung eines Fahrzeugs 10 vereinfacht werden kann.
Die infrastrukturelle Veränderung durch die Markierung 22 in diesem Beispiel unsichtbar für das menschliche Auge ist, kann sie vorteilhaft an beliebigen Stellen der Infrastruktur angebracht werden, ohne die Umgebung sichtbar zu verändern.
Bei der Markierung 22 handelt sich um einen Anstrich mit einer transparenten Flüssigkeit, die Metallpartikel beinhaltet. Dieser Anstrich muss nicht flächig aufgetragen werden, sondern lediglich als einzelne, zufällige Striche auf bspw. eine Wand 21. Je zufälliger und ungeordneter diese Struktur 23, desto besser.
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

DE 102017201663 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Lokalisierung eines automatisierten Fahrzeugs (10) in einer digitalen Lokalisierungskarte, wobei das Fahrzeug mittels einer Umgebungssensorik mindestens eine Landmarke in seiner Umgebung erfasst und die Landmarke mit Einträgen der digitalen Lokalisierungskarte vergleicht und eine Lokalisierung des Fahrzeugs (10) basierend auf dem Vergleich erfolgt, wobei mindestens eine Landmarke als Markierung (22) an einem Infrastrukturelement (21) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (22) als eine zufällige Struktur (23) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (22) ein Material aufweist, das durch mindestens einen Umfeldsensor der Umgebungssensorik des Fahrzeugs (10) erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) einen Radarsensor (30) aufweist und die Markierung (22) aus einem aushärtenden, insbesondere transparenten, Trägermaterial das Metallpartikel beinhaltet, ausgebildet ist, wobei die Markierung (22) durch den Radarsensor (30) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) einen optischen Sensor aufweist und die Markierung (22) aus einem aushärtenden, insbesondere transparenten, Trägermaterial das Farbstoffpartikel beinhaltet, die infrarotes oder ultraviolettes Licht abgeben oder reflektieren ausgebildet ist, wobei die Markierung (22) durch den optischen Sensor (30), insbesondere eine Kamera erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbstoffpartikel einen fluoreszierenden Farbstoff umfassen, der bei Anregung mit Licht ultraviolettes oder infrarotes Licht abgibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lokalisierungskarte eine Infrastruktur (20), insbesondere ein Parkhaus, umfassend mehrere Ebenen repräsentiert, wobei jede Ebene mindestens eine eindeutige, der Ebene zugeordnete, Markierung (22) aufweist.
Landmarke zur Lokalisierung eines automatisierten Fahrzeugs (10) auf einer digitalen Lokalisierungskarte, wobei die Landmarke ausgebildet ist, durch eine Umgebungssensorik des Fahrzeugs (10) erfasst zu werden und die Landmarke mit Einträgen der digitalen Lokalisierungskarte vergleichbar ausgebildet ist, so dass eine Lokalisierung des Fahrzeugs (10) basierend auf dem Vergleich erfolgen kann, wobei die Landmarke als Markierung (22) an einem Infrastrukturelement (21) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (22) als eine zufällige Struktur (23) ausgebildet ist.
Landmarke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (22) ein Material aufweist, das durch mindestens einen Umfeldsensor der Umgebungssensorik des Fahrzeugs (10) erkennbar ist.
Landmarke nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (22) durch einen Anstrich mit einer Farbe ausgebildet ist, die ein aushärtendes, insbesondere transparentes, Trägermaterial aufweist, das Metallpartikel beinhaltet, wobei die Markierung (22) durch einen Radarsensor (35) erfassbar ist.
Landmarke nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (22) durch einen Anstrich mit einer Farbe ausgebildet ist, die ein aushärtendes, insbesondere transparentes, Trägermaterial aufweist, das Farbstoffpartikel beinhaltet, die infrarotes oder ultraviolettes Licht abgeben oder reflektieren wobei die Markierung (22) durch einen optischen Sensor, insbesondere eine Kamera, erfassbar ist.
Landmarke nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein Acrylharz umfasst.
Landmarke nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (22) für das menschliche Auge unsichtbar ausgebildet ist.
Parkinfrastruktur umfassend mehrere Parkebenen, wobei jede Parkebene mindestens eine Landmarke gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Landmarken als einzigartige Markierung (22) ausgebildet ist und einer Parkebene eindeutig zugeordnet ist.
Verfahren zur Anbringung einer Landmarke nach einem der Ansprüche 7 bis 12, insbesondere an einem Infrastrukturelement (21) einer Parkinfrastruktur gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Landmarke erzeugt wird, indem durch zufällige Pinselstriche ein aushärtendes, insbesondere transparentes, Trägermaterial, das Metallpartikel oder Farbstoffpartikel enthält auf das Infrastrukturelement (21) aufgebracht wird und eine zufällige Struktur (23) als Markierung (22) ausbildet.