DE102020211960A1 - Kartierung eines befahrbaren Bereiches - Google Patents

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Marc Roeber
Florian Vieten
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Kartieren eines durch ein Fahrzeug befahrbaren Bereiches durch Verfolgen der Bewegung einer Person bereitgestellt, bei dem die Person die Grenzen des befahrenen Bereiches abläuft und der Bereich durch ein Programm kartiert wird, wobei auch weitere Bereiche innerhalb des bereits kartierten Bereichs kartiert werden können. Weiterhin wird ein Fahrzeug zum Ausführen des Verfahrens bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kartieren eines durch ein mindestens teilautomatisiertes Fahrzeug befahrbaren Bereiches durch Verfolgen der Bewegung einer Person, sowie ein Fahrzeug zum Ausführen des Verfahrens.
  • Zum automatischen Parken eines mindestens teilautomatisierten Fahrzeugs ist es erforderlich, die Bedingungen in dem Bereich zu kennen, in dem das Fahrzeug parken soll. Teilautomatisierte Fahrzeuge sind dabei mindestens zum automatischen Einparken mittels eines Assistenzsystems ausgebildet. Herkömmliche sensorische Techniken sind in Bezug auf kraftfahrzeugtechnische Anwendungen möglicherweise nicht akkurat genug, in einer beliebigen Umgebung ein sicheres Parken zu gewährleisten. Diese betrifft besonders ein Erfassen von kleinen Objekten, Höhenunterschiede in der Fahrbahn oder Objekte, die nicht überfahren werden sollen, z.B. Blumenbeete. Das kann wiederrum dazu führen, dass ein vorhandener Raum zum Parken nicht effizient genutzt wird. Sensoren, die technisch zum Erfassen besagter Objekte ausgebildet sind, sind auch kostenintensiv und darum nicht unbedingt für kraftfahrzeugtechnische Anwendungen geeignet.
  • Es besteht die Aufgabe, ein effizientes Verfahren zum Erfassen eines Bereiches bereitzustellen, in dem ein Fahrzeug mindestens teilautomatisiert manövrieren kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsformen der Erfindung sind in vorteilhafter Weise kombinierbar.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kartieren mindestens eines durch ein Fahrzeug befahrbaren ersten Bereiches durch Verfolgen der Bewegung einer Person, mit den Schritten:
    • - Positionieren des Fahrzeugs in dem Bereich,
    • - Starten eines Programms zum Kartieren,
    • - Erfassen einer Referenzposition, auf die sich die Kartierung bezieht,
    • - Bewegen der Person entlang der Grenze des Bereichs,
    • - Verfolgen der Bewegung der Person mittels mindestens eines Sensors des Fahrzeugs und Aufzeichnen des Bewegungsmusters in dem Bereich durch das Programm,
    • - Bewerten der Aufzeichnung.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf vorteilhafte Weise Informationen über einen befahrbaren Bereich bereitgestellt werden. Das Verfahren ermöglicht eine einfache und schnelle Kartierung des entsprechenden Bereiches, ohne dass eine kostenaufwändige Sensorik verwendet werden muss. Die Bewegung der Person kann mit Standardsensoren verfolgt werden, die typischerweise in modernen Fahrzeugen vorhanden sind. Vorteilhafterweise bewegt sich die Person entlang der Grenzen des ersten Bereichs, die dadurch markiert werden und die vom Fahrzeug nicht überfahren werden sollen. Mit anderen Worten läuft die Person die Grenzen ab, so dass die Grenzen des Bereichs kartiert werden.
  • Die besagte Referenzposition kann beispielsweise mittels GPS (Globales Positionsbestimmungssystem) und/oder durch Erfassen bestimmter Landmarken (z.B. durch Merkmalsvektoren) oder auch unter Verwendung weiterer Sensoren ermittelt werden. Besonders für ein teilautomatisiertes Fahren auf der erfindungsgemäß kartierten Fläche, z.B. einen automatisierten Parkvorgang. Hierzu ist es notwendig, dass sich das Fahrzeug mit Hilfe der Referenzposition innerhalb der Karte korrekt relokalisiert und positioniert. Mit anderen Worten muss die aufgezeichnete Bewegungsfläche korrekt in der aktuellen Umgebung eingeordnet werden.
  • Das Verfahren ist auch für durch einen Fahrer gesteuerte Fahrzeuge vorteilhaft, da hier bei einem Überfahren der Bereichsgrenzen das Fahrzeug bspw. eine Bremsung einleiten und/oder akustische und visuelle Warnungen an den Fahrer richten könnte. Das wäre zum Beispiel dann sinnvoll, wenn die verschiedenen Bereiche durch den Fahrer nicht erkennbar sind - beispielsweise nachts oder bei verschneitem Gelände. Bevorzugt ist das Fahrzeug ein mindestens teilautomatisiertes Fahrzeug. Das Verfahren ist für teilautomatisierte Fahrzeug besonders vorteilhaft, weil es sich anhand des kartierten Bereichs ohne Einwirken eines Fahrers innerhalb bestimmter Grenzen und an Hindernissen vorbei bewegen kann.
  • Vorzugsweise ist die Person ein Insasse des Fahrzeugs, der das Programm vor oder nach dem Verlassen des Fahrzeugs startet. Dabei kann es sich um den Fahrer oder eine weitere Person handeln. Das Programm wird dabei über eine Schnittstelle gestartet, auch als Mensch-Maschine-Interface bezeichnet. Dementsprechend kann das Programm über ein Interface im Fahrzeug (z.B. ein Touchscreen) gestartet werden. Vorzugsweise startet die Person selbst das Programm mittels eines Geräts zur Fernbedienung, z.B. mittels eines Smartphones, auf dem eine entsprechende App installiert ist, z. B. eine FordPass App.
  • Vorzugsweise entspricht das Bewegungsmuster der Person einer geschlossenen Schleife. Das bedeutet, dass die Person sich derart fortbewegt, dass sie am Ende der Bewegung wieder an der Stelle ankommt, an der sie gestartet ist. Alternativ ist es auch vorstellbar, dass das Bewegungsmuster offen ist, beispielsweise in Form eines C, und im Programm die beiden Endpunkte mittels gerader Linie miteinander verbunden werden können. Ein Nutzer kann dann die gespeicherte Fläche bewerten.
  • Nach dem Ablaufen der Grenzen des Bereichs kann das Kartieren manuell beendet werden, d.h. durch Eingabe eines entsprechenden Kommandos in dem Programm, z.B. in einer App eines Fernbedienungsgerätes. Ist die Person noch nicht wieder an der Startposition angekommen, stellt das Programm vorzugsweise einen Vorschlag für die kartierte Fläche bereit. Weiterhin kann das Kartierungsergebnis auch bei nicht vollständig abgelaufenen Grenzen des Bereichs gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt vervollständigt werden. Alternativ kann beim Erreichen der Startposition, also beim Schließen der Schleife, das Kartieren automatisch beendet werden. Der kartierte Bereich wird über ein Display dargestellt, z.B. über ein Interface im Fahrzeug oder dem Bildschirm eines Smartphones. Dabei wird vorteilhafterweise auch die Referenzposition des Fahrzeugs angezeigt. Weiterhin kann das Kartierungsergebnis von einem über Satellit bereitgestellten Bild überlagert werden, wenn es entsprechend verfügbar ist.
  • Das Bewerten des Ergebnisses der Kartierung kann durch das Programm und/oder die Person oder sonstigen Nutzer des Fahrzeugs erfolgen. Das Programm wird einen durch vollständiges Ablaufen der Grenzen kartierten Bereich mit hoher Wahrscheinlichkeit als verwendbar einordnen. Eine Person kann zum einen die Verwendbarkeit eines kartierten Bereiches, dessen Grenzen nicht vollständig abgelaufen wurden, besser bewerten als ein Programm, und auch den kartierten Bereich im Verhältnis zur in Augenschein genommenen Umgebung einschätzen. Die Daten zur Aufzeichnung können abgespeichert werden, wenn das Ergebnis der Kartierung als verwendbar beurteilt wird. Die entsprechenden Daten können auch gelöscht werden, wenn das Ergebnis der Kartierung als nicht verwendbar bewertet wird.
  • Vorzugsweise kann in dem Verfahren ein aufgezeichneter Bereich oder mehrere aufgezeichnete Bereiche nach Abschluss der Aufzeichnung durch Editieren mittels Eingabe über eine Schnittstelle (siehe oben, im Fahrzeug oder auf dem Smartphone) geändert werden. Einem Nutzer werden entlang der Kontur der aufgezeichneten Fläche Punkte gezeigt, die er beispielsweise auf einem Touchscreen mit seinem Finger verschieben und so ggf. vorteilhafterweise genauer an die tatsächlichen örtlichen Gegebenheiten anpassen kann.
  • Vorzugsweise können dem kartierten ersten Bereich auf weitere Bereiche bezogene Daten hinzugefügt werden. Dabei können die Daten sowohl weitere befahrbare Bereiche als auch Bereiche betreffen, die nicht befahren werden sollen. Jeder aufgezeichneten Fläche kann der Nutzer jeweils ein Attribut verleihen, wie beispielsweise befahrbar und nicht befahrbar. So können vorteilhafterweise mehrere Flächen aufgezeichnet werden, die anschließend über ihre Attribute verbunden werden können.
  • Besonders bevorzugt markiert die Person durch ihre Bewegung mindestens einen zweiten Bereich innerhalb des ersten Bereiches, der nicht befahren werden soll. Der zweite Bereich kann auch als Restriktionsbereich bezeichnet werden. Dabei handelt es sich z.B. um ein Blumenbeet, einen Teich oder eine Baustelle. Die Person läuft dabei analog zum ersten Bereich die Grenzen des zweiten Bereichs ab und markiert das entsprechend in dem Programm. Dabei werden die oben definierten Schritte zum Kartieren eines Bereiches durchgeführt, wobei mit dem Starten des Programms begonnen wird, wenn es noch nicht läuft. Wenn das Programm bereits läuft, weil der erste Bereich gerade kartiert wurde, steht auch die Referenzposition bereits fest. In diesem Fall läuft das Verfahren mit dem Bewegen der Person entlang der Grenzen des zweiten Bereiches weiter.
  • Vorzugsweise wird der zweite Bereich zu einem späteren Zeitpunkt als der erste Bereich markiert, und der zweite Bereich der Kartierung des ersten Bereichs zu diesem späteren Zeitpunkt hinzugefügt. Dadurch kann vorteilhaft auf ein bereits kartiertes Gebiet zurückgegriffen werden, und spätere Veränderungen, z.B. eine Baustelle oder ein angelegtes Beet, hinzugefügt werden. Der zweite Bereich kann zu einem späteren Zeitpunkt auch wieder gelöscht werden, wenn temporäre Restriktionsbereiche wie eine Baustelle wieder beseitigt wurden. Weiterhin können in dem Verfahren auch weitere Bereiche markiert werden.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit mindestens einem Sensor und mindestens einer Steuerungseinrichtung, die ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zu steuern. Das Fahrzeug ist mindestens als teilautomatisiertes Fahrzeug ausgebildet. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrzeugs entsprechen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
    • 1 eine Situation mit einem zu kartierenden befahrbaren Bereich,
    • 2 ein Fließdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 3 eine Situation mit einem zu kartierenden befahrbaren Bereich und einem zu kartierenden nicht befahrbaren Bereich,
    • 4 die Situation gemäß 3,
    • 5 die Situation gemäß 3 und 4 mit kartierten Bereichen und
    • 6 ein zum Ausführen des Verfahrens gemäß 2 geeignetes Smartphone.
  • In einer Situation gemäß 1 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 in einem ersten Bereich 10 positioniert. Das Fahrzeug 1 ist mindestens teilautomatisiert, d.h. es weist mindestens ein Fahrassistenzsystem auf, das einen Aspekt des Einparkvorgang ohne Eingreifen eines Fahrers selbständig ausführen kann (z.B. das Lenken). Das Fahrzeug 1 weist eine Steuerungseinrichtung 2 auf, die ausgebildet ist, Signale von Sensoren 3 zu erhalten und zu verarbeiten, die eine Bewegung einer Person erfassen, und in einem Programm zum Kartieren des Bereiches 10 auf der Basis des Bewegungsmusters der Person auf einem Display eines Interface in dem Fahrzeug 1 oder in einer externen (außerhalb des Fahrzeugs befindlichen) Bedienungseinrichtung darzustellen. Eine externe Bedienungseinrichtung ist z.B. ein Smartphone 4, auf dem zum Beispiel die FordPass App installiert ist, die zum Bedienen des Programms verwendet werden kann, und auf dessen Display 41 der Bereich 10 dargestellt werden kann. Es können natürlich auch andere Apps verwendet werden.
  • Als Sensor 3 wird eine Kamera 31 verwendet. Alternativ oder zusätzlich können eine Radareinrichtung, eine Lidareinrichtung und eine Ultraschalleinrichtung als Sensoren 3 verwendet werden, ohne auf diese Aufzählung beschränkt zu sein. Weiterhin können GPS-Daten zum Verfolgen der Bewegung einer Person verwendet werden, wenn ein GPS-Gerät vorhanden oder verfügbar ist (im Fahrzeug 1 installiert oder extern bereitgestellt).
  • Der erste Bereich 10 umfasst einen Innenhof zwischen einem Wohnhaus 11 und einer Garage 12. Das Fahrzeug 1 soll den ersten Bereich 10 durchfahren und in der Garage 12 abgestellt werden. Um den Bereich zu kartieren, wird in einem Verfahren gemäß 2 in einem ersten Schritt S1 das Fahrzeug 1 im befahrbaren ersten Bereich 10 positioniert. Dann wird in einem zweiten Schritt S2 das Programm zum Kartieren gestartet. Das Programm wird von einem Fahrer 5 mittels eines Smartphones 4, auf dem eine FordPass App installiert ist, gestartet. Alternativ kann das Programm auch über eine Interface-Eingabe im Fahrzeug 1 gestartet werden.
  • In einem dritten Schritt S3 bewegt sich der Fahrer 5 aus dem Fahrzeug 1 heraus zu einem Startpunkt 14, und startet von dort eine Bewegung um den ersten Bereich 10 herum entlang seiner Grenzen 13. Im Programm wird dabei die Information eingegeben, dass die Bewegung zum Kartieren startet. Alternativ kann sich auch ein weiterer Insasse aus dem Fahrzeug 1 heraus um den ersten Bereich bewegen, oder eine andere Person, die vorher nicht in dem Fahrzeug 1 war. Der Fahrer 5 läuft entlang der Grenzen 13 eine geschlossene Schleife bis zum Startpunkt 14.
  • In einem vierten Schritt S4 wird die Bewegung des Fahrers 5 mittels der Kamera 31 des Fahrzeugs 1 verfolgt. Das Bewegungsmusters der Person wird durch das Programm aufgezeichnet und die Umrisse des ersten Bereichs 10 kartiert. Der vierte Schritt S4 läuft mit dem dritten Schritt S3 synchron.
  • In einem fünften Schritt S5 wird der Fortschritt der Kartierung erfasst. Ist die Kartierung noch nicht abgeschlossen (N, wie Englisch No für Nein), läuft das Verfahren zu Schritt S4 zurück. Ist die Kartierung abgeschlossen (Y, wie Englisch Yes für Ja), läuft das Verfahren zu einem sechsten Schritt S6 weiter.
  • In Schritt S6 wird das Kartierungsergebnis durch den Fahrer 5 bewertet. Ist der Fahrer 5 mit dem Ergebnis zufrieden (Y), wird es abgespeichert und kann durch das Fahrzeug 1 zum Einparken verwendet werden. Ist der Fahrer 5 mit dem Ergebnis nicht zufrieden (N), können die Daten verworfen werden. Das Verfahren kann dann wiederholt oder das Programm auch beendet werden (END, wie Englisch für Ende).
  • In einem siebten Schritt S7 wird entschieden, ob ein weiterer Bereich kartiert werden soll, der dem ersten Bereich 10 hinzugefügt werden kann. Wenn nicht (N), wird das Verfahren beendet (END). Wenn ein weiterer Bereich kartiert werden soll (Y), läuft das Verfahren in einer Schleife zu Schritt S3 und werden die Schritte des Verfahrens wie für den ersten Bereich 10 beschrieben für einen zweiten Bereich 20 (siehe 3 - 5) und ggf. analog für weitere Bereiche durchgeführt.
  • In einer Situation gemäß 3 ist ein zweiter Bereich 20 innerhalb des ersten Bereiches 10 gekennzeichnet. Dieser zweite Bereich 20 ist im Beispiel ein Blumenbeet 21, das nicht befahren werden soll. Dazu wird der zweite Bereich 20 ebenfalls analog zum ersten Bereich 10 kartiert. Das unter 2 beschriebene Verfahren wird dann gemäß 5 derart weitergeführt, dass der Fahrer 5 nach dem Kartieren des ersten Bereiches 10 in Schritt S7 entscheidet, dass das Verfahren weitergeführt und der zweite Bereich 20 kartiert werden soll.
  • In Schritt S7 wird auf dem Bedienfeld der Fernbedienung ausgewählt, dass ein weiterer Bereich innerhalb des ersten Bereichs 10 kartiert werden soll. Wie oben erwähnt, läuft das Verfahren dann wieder von Schritt S3 zum Kartieren des zweiten Bereiches 20.
  • In Schritt S3 begibt sich der Fahrer 5 an einen Startpunkt 24, startet seine Bewegung um den zweiten Bereich 20 und läuft eine geschlossene Schleife entlang der Grenzen 23 des zweiten Bereiches 20, bis er wieder den Startpunkt 24 erreicht (4). In dem gleichzeitig ablaufenden Schritt S4 wird die Bewegung des Fahrers 5 mittels der Kamera 31 des Fahrzeugs 1 verfolgt. Das Bewegungsmuster des Fahrers 5 wird durch das Programm aufgezeichnet und die Umrisse des zweiten Bereichs 20 kartiert und in den ersten Bereich 10 eingefügt. Die fertige Kartierung des ersten Bereichs 10 mit dem zweiten Bereich 20 ist in 6 dargestellt.
  • Die Schritt S5 - S7 laufen beim Kartieren des zweiten Bereiches 20 analog wie oben ausgeführt für den ersten Bereich 10 ab.
  • Der Fahrer 5 speichert das Ergebnis der Kartierung nach Ansicht des kartierten Bereiches und beendet das Programm manuell. Wie oben ausgeführt, können auch noch weitere Bereiche innerhalb des ersten Bereiches 10 erfasst und hinzugefügt werden, die nicht befahren werden sollen. Es können auch weitere Bereich kartiert werden, die an den ersten Bereich 10 angrenzen, die befahren werden können oder ggf. nicht befahren werden sollen. Das Verfahren würde dann nach Schritt S7 mit dem Kartieren eines weiteren Bereichs analog zu den oben beschriebenen Schritten S3 bis S7 zum Erfassen eines weiteren Bereiches weitergeführt.
  • In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zweite Bereich 20 zu einem späteren Zeitpunkt kartiert. Dazu wird in dem Kartierungs-Programm die Datei mit dem kartierten ersten Bereich 10 geöffnet und das Kartieren des zweiten Bereichs 20 mit den in 2 beschriebenen Schritten S1 bis S7 gestartet. Somit wird einer bestehenden Kartierung ein weiterer Bereich hinzugefügt. Auf analoge Weise können einer bestehenden Kartierung jederzeit weitere Bereiche hinzugefügt werden. Genauso können einzelne kartierte Bereiche innerhalb des ersten Bereiches 10 auch jederzeit wieder gelöscht werden, wenn die sie kennzeichnenden Merkmale (z.B. Baustelle) nicht mehr vorhanden sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ändert der Fahrer oder ggf. ein anderer Nutzer die aufgezeichneten Bereiche nach Abschluss der Aufzeichnung. Dabei gibt er auf dem Touchscreen des Smartphones 4 (oder z.B. eines Displays im Fahrzeug 1) über Fingerkontakt entsprechende Änderungen ein (6). Beispielsweise werden dem Fahrer entlang der Kontur des aufgezeichneten Bereiches 10 Punkte angezeigt, die er mit seinen Fingern verschieben kann (wie durch den Pfeil in dem Display 41 indiziert).
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Steuerungseinrichtung
    3
    Sensor
    31
    Kamera
    4
    Smartphone
    41
    Display des Smartphones
    5
    Person
    10
    erster Bereich
    11
    Haus
    12
    Garage
    13
    Grenzen des ersten Bereiches
    14
    Startpunkt
    20
    zweiter Bereich
    21
    Blumenbeet
    23
    Grenzen des zweiten Bereiches
    24
    Startpunkt

Claims (10)

  1. Verfahren zum Kartieren mindestens eines durch ein Fahrzeug (1) befahrbaren ersten Bereiches (10) durch Verfolgen der Bewegung einer Person, mit den Schritten: - Positionieren des Fahrzeugs (1) in dem Bereich (10), - Starten eines Programms zum Kartieren, - Erfassen einer Referenzposition, auf die sich die Kartierung bezieht, - Bewegen der Person entlang der Grenze des Bereichs (10), - Verfolgen der Bewegung der Person mittels mindestens eines Sensors (3) des Fahrzeugs (1) und Aufzeichnen des Bewegungsmusters in dem Bereich (10) durch das Programm, - Bewerten der Aufzeichnung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug mindestens teilautomatisiert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Person ein Insasse des Fahrzeugs (1) ist, der das Programm vor oder nach dem Verlassen des Fahrzeugs (1) startet.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Person das Programm mittels eines Geräts zur Fernbedienung startet.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bewegungsmuster der Person einer geschlossenen Schleife entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein aufgezeichneter Bereich oder mehrere aufgezeichnete Bereiche nach Abschluss der Aufzeichnung durch Editieren mittels Eingabe über eine Schnittstelle geändert werden kann.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kartierung des ersten Bereichs auf weitere Bereiche bezogenen Daten hinzugefügt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei in weiteren Schritten die Person durch ihre Bewegung mindestens einen zweiten Bereich (20) innerhalb des ersten Bereiches (10) markiert, der nicht befahren werden soll.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zweite Bereich (20) zu einem späteren Zeitpunkt als der erste Bereich (10) markiert wird, und der zweite Bereich (20) der Kartierung des ersten Bereichs (10) zu diesem späteren Zeitpunkt hinzugefügt wird.
  10. Fahrzeug (1) mit mindestens einem Sensor (3) und mindestens einer Steuerungseinrichtung (2), die ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-9 zu steuern.
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