DE102021002692A1

DE102021002692A1 - Verfahren zur Erkennung von zumindest einem Fahrzeug mittels Lidar

Info

Publication number: DE102021002692A1
Application number: DE102021002692.6A
Authority: DE
Inventors: Christian Kobetz; Martin Kobetz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2021-07-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von zumindest einem Fahrzeug (1) mittels Lidar.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe des Fahrzeugs (1) in zwei Teilbereiche (3, 4) unterteilt wird, sodass Störungen durch eine Gischt (5) und/oder aufwirbelnden Schmutz in einem unteren Teilbereich (3) liegen, wobei in jedem Teilbereich (3, 4) nach zumindest einer L-förmigen Objektstruktur (2, 8) gesucht wird, welche jeweils aus einer mit dem Lidar erfassten Punktewolke ermittelt wird, wobei die Teilereiche (3, 4) gesondert ausgewertet werden, und falls erforderlich eine Vorbeifahrt an dem betreffenden Fahrzeug (1) und/oder unnötige Bremsmanöver verhindert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von zumindest einem Fahrzeug mittels Lidar nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Prinzipiell sind Vorrichtungen zur Erkennung von zumindest einem Fahrzeug aus dem Stand der Technik bekannt. Durch die Unterstützung von Fahrerassistenzsystemen können einem Fahrer zusätzliche Informationen über die aktuell vorliegende Verkehrssituation bereitgestellt werden. Dafür wird beispielsweise eine aktuelle und eventuell gefährliche Verkehrssituation erfasst und der Fahrer kann rechtzeitig gewarnt werden. Der Fahrer kann dadurch schneller und besser reagieren.
Im Notfall greifen einige Fahrerassistenzsysteme auch aktiv ein, indem diese z.B. eine automatische Vollbremsung auslösen. Dadurch können Unfälle vermieden oder zumindest abgeschwächt werden. So sind beispielsweise Fahrerassistenzsysteme bekannt, die z.B. beim Spurwechsel, beim Spurhalten, beim Abbiegen und Einbiegen oder beim Abstandhalten helfen.
So zeigt die DE 10 2004 028 822 A1 ein Verfahren zur Erkennung einer Ausrichtungsänderung eines Umgebungsfahrzeugs, das einem assistierten Fahrzeug vorausfährt oder nachfolgt. Bei der Ausrichtungsänderung kann es sich beispielsweise um ein Ausscher- oder Einschermanöver handeln. Bei diesem Verfahren wird fortlaufend der Winkel zwischen Längsachse des Umgebungsfahrzeugs und der geschätzten Richtung der Fahrbahn ermittelt und anhand eines hinterlegten Bewertungskriteriums bewertet. Erfüllt der Winkel das Bewertungskriterium, wird eine Aktion des Fahrerassistenzsystems des assistierten Fahrzeugs eingeleitet. Mit dem Verfahren können daher Ausrichtungsänderungen von Fahrzeugen in der Umgebung eines assistierten Fahrzeugs erkannt werden.
Beim assistierten oder autonomen Fahren werden, insbesondere zur Erkennung von Fahrzeugen, beispielsweise Lidare eingesetzt. Mit einem Lidar können Fahrzeuge als Punktwolken erkannt werden, welche aus einzelnen Punkten bestehen. Derartige Punktwolken stellen Rohdaten dar, welche über Algorithmen in Objekte wie „Car“ oder „Truck“ umgerechnet bzw. diesen zugeordnet werden. Die derart erfassten Objekte haben eine L-förmige Objektstruktur mit einer Breite und einer Länge, die als L-shape bezeichnet werden kann. Die L-förmige Objektstruktur rührt daher, da das Lidar nur zwei Seiten des Objekts, beispielsweise eines Pkws oder eines LKWs, beim Heranfahren bzw. Vorbeifahren optisch erkennen kann. Weiterhin wird die Bewegungsrichtung erfasst, welche wichtig ist, da daraus geschlossen werden kann, ob ein Spurwechsel des anderen Fahrzeugs stattfindet oder nicht.
Nachteilig kann die L-förmige Objektstruktur durch Störobjekte beeinflusst werden. Derartige Störobjekte können beispielsweise von der Fahrbahn hochgeschleuderte Partikel, wie Salz oder Schmutz sein, welche insbesondere vom menschlichen Auge und/oder einer Kamera nicht direkt wahrgenommen, jedoch vom Lidar erkannt werden. Diese Störobjekte werden vom Lidar als Reflexionspunkte wahrgenommen und insbesondere der Punktewolke für die Rohdaten zugeordnet.
Weitere Störobjekte können beispielsweise durch eine Gischt hinter den Reifen, insbesondere durch spritzendes Wasser, auftreten. Eine derartige Gischt wird insbesondere als lokale Punktewolke hinter den Rädern des Fahrzeugs erkannt. Die Gischt kann sich beispielsweise über 1 m bis 1,5 m hinter den jeweiligen Reifen erstrecken und eine Höhe von 0,5 m bis 1 m, insbesondere 0,7 m erreichen. Des Weiteren kann sich die Gischt über 0,5 m bis 1,5 m, insbesondere bis 1 m, seitlich neben dem Fahrzeug ausbreiten. Nachteilig wird die L-förmige Objektstruktur durch diese lokalen Punktewolken beeinflusst. Insbesondere wird beispielsweise die Breite eines Fahrzeugs durch die L-förmige Objektstruktur falsch abgeschätzt. Weiterhin kann durch die lokalen Punktewolken eine falsch erkannte verdrehte L-förmige Objektstruktur ausgewertet werden, wodurch ein autonom fahrendes Fahrzeug annimmt, das andere Fahrzeug würde die Fahrbahn wechseln. Derartige Fehleinschätzungen fühlen zu fehlerhaften abrupten Bremsungen des assistierten oder autonomen Fahrzeugs.
Um dem entgegenzuwirken können beispielsweise lokale Punktewolken hinter bzw. neben dem Fahrzeug herausgefiltert und in die Auswertung der L-förmigen Objektstruktur nicht mit einbezogen werden. Dies birgt jedoch große Gefahren, da derartig lokale Punktewolken ebenso eine überhängende Ladung bzw. einen teilweise überbreiten Fahrzeugbereich darstellen könnten. Ein Herausfiltern würde demnach zu einem Unfall bzw. einer Kollision des assistierten oder autonomen Fahrzeugs mit einem weiteren Fahrzeug führen.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Erkennung von zumindest einem Fahrzeug zu schaffen, welches die zuvor genannten Nachteile überwindet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1 und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
Im Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Höhe des Fahrzeugs in zwei Teilbereiche unterteilt, sodass Störungen durch eine Gischt und/oder aufwirbelnden Schmutz in einem unteren Teilbereich liegen, wobei in jedem Teilbereich nach zumindest einer L-förmigen Objektstruktur gesucht wird, welche jeweils aus einer mit dem Lidar erfassten Punktewolke ermittelt wird, wobei die Teilereiche gesondert ausgewertet werden, und falls erforderlich eine Vorbeifahrt an dem betreffenden Fahrzeug und/oder unnötige Bremsmanöver verhindert werden. Mit anderen Worten ist die L-förmige Objektstruktur, d. h. die L-shape, in vertikaler Richtung in zwei Teilbereiche aufgeteilt, welche gesondert ausgewertet werden. Dazu wird das erkannte Fahrzeug in vertikaler Richtung in zwei Teilobjekte aufgeteilt, dies geschieht insbesondere in den Attributen. So kann weiterhin ein Objekt, d. h. ein Fahrzeug, wahrgenommen werden, wobei jedoch eine eigene L-förmige Objektstruktur für die beiden Teilobjekte erstellt und ausgewertet werden kann. Folglich kann eine Breite, eine Länge sowie eine Orientierung, insbesondere eine Fahrtrichtung, von zwei unabhängigen L-förmige Objektstrukturen erkannt, ausgewertet und/oder verglichen werden.
Die beiden ermittelten L-förmige Objektstrukturen sind insbesondere versetzt zueinander angeordnet, wenn im unteren Teilbereich durch Störobjekte eine Falschwahrnehmung in der Breite und/oder der Länge des Fahrzeugs stattfindet.
Bevorzugt kann zur Auswertung der Richtung und/oder Orientierung von dem Fahrzeug nur ein oberer Teilbereich herangezogen werden. Dieser ist unabhängig von lokalen Punktewolken, die durch Gischt oder aufwirbelnden Schmutz ausgelöst werden und in der L-förmige Objektstruktur des unteren Teilobjekts liegen. Eine Falschauswertung, die durch sozusagen fehlerhafte Punktewolken zu einer angenommenen aber nicht vorhandenen Drehung des Fahrzeugs führt, kann damit vermieden werden. Folglich wird eine fehlerhafte Annahme eines Spurwechsels des erkannten Fahrzeugs unterbunden. Eine fehlerhafte und nicht notwendige Bremsung kann damit zu 100 % vermieden werden. Insbesondere bei schnell vorbeifahrenden Fahrzeugen auf einer Nachbarspur kann dadurch eine fehlerhafte Auswertung auf der Grundlage der Daten des Lidars vermieden werden.
Dabei kann es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass zur Ermittlung einer Breite des Fahrzeugs eine Auswertung für beide Teilbereiche erfolgt, wobei herausragende Ladung mitberücksichtigt wird. Dadurch kann überstehende Ladung, welche sich insbesondere über beide Teilbereiche erstreckt, von Störobjekten, wie Gischt und Ähnliches, unterschieden werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann es vorsehen, dass der untere Teilbereich bis zu einer Höhe zwischen 0,5 m und 1,0 m über einer Fahrbahnoberfläche angeordnet ist. Bevorzugt ist der untere Teilbereich bis zu einer Höhe von 0,7 m angeordnet. In einem Bereich von 70 cm über der Fahrbahnoberfläche können die durch Gischt und Ähnliches ausgelösten Störobjekte mit großer Wahrscheinlichkeit erfasst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren zur Erkennung eines Pkws oder eines Lkws angewendet werden. Es ist weiterhin denkbar, dass beim Erfassen eines LKWs die Höhe des unteren Teilbereichs angepasst wird, da bei LKWs die auftretende Gischt aufgrund der Reifengröße andere Dimensionen aufweisen kann.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich ferner aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.
Dabei zeigen:

1 eine mögliche Anwendung des Verfahrens beim Vorbeifahren an einem Lkw;
2 eine mögliche Anwendung des Verfahrens beim Vorbeifahren an einem Pkw.

In der Darstellung der 1 ist eine mögliche Anwendung des Verfahrens beim Vorbeifahren an einem Fahrzeug 1 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist das Fahrzeug 1 ein Lkw. Im unteren Teilbereich 3 des LKWs wird die Messung einer Breite sowie eine Länge des LKWs mittels Lidar durch auftretende Gischt 5 beeinflusst. Daher liegt die L-förmige Objektstruktur 2 des unteren Teilbereichs 3 teilweise in der Fahrspur 7, welche die Fahrspur des assistierten oder autonom fahrenden Fahrzeugs (nicht dargestellt) ist. Mittels der L-förmigen Objektstruktur 2 würde das assistierte oder autonom fahrende Fahrzeug daher annehmen, der Lkw könnte einen Spurwechsel von der Fahrspur 6 auf die Fahrspur 7 vornehmen. Folglich würde das assistierte oder autonom fahrende Fahrzeug unnötig bremsen. Durch die Auswertung einer weiteren L-förmigen Objektstruktur 8 im oberen Teilbereich 4 des LKWs kann mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch die wahre Breite sowie die wahre Länge des LKWs erkannt werden. Die L-förmige Objektstruktur 8 des oberen Teilbereichs 4 liegt bezüglich der Fahrbahnbreite sowie bezüglich der Fahrtrichtung versetzt zur L-förmige Objektstruktur 2 des unteren Teilbereichs 3.
Die versetzte Anordnung der beiden L-förmige Objektstrukturen 2, 8 ist in 2 zu erkennen. In dieser Ausführungsform ist das Verfahren anhand eines Pkws dargestellt. Dieselben Merkmale sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen, sodass hierauf im Detail nicht weiter eingegangen werden muss. In der Draufsicht ist gut zu erkennen, wie durch die auftretende Gischt 5 die L-förmige Objektstruktur 2 bezüglich des Fahrzeugs 1 falsch angeordnet wird.
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 102004028822 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Erkennung von zumindest einem Fahrzeug (1) mittels Lidar, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe des Fahrzeugs (1) in zwei Teilbereiche (3, 4) unterteilt wird, sodass Störungen durch eine Gischt (5) und/oder aufwirbelnden Schmutz in einem unteren Teilbereich (3) liegen, wobei in jedem Teilbereich (3, 4) nach zumindest einer L-förmigen Objektstruktur (2, 8) gesucht wird, welche jeweils aus einer mit dem Lidar erfassten Punktewolke ermittelt wird, wobei die Teilereiche (3, 4) gesondert ausgewertet werden, und falls erforderlich eine Vorbeifahrt an dem betreffenden Fahrzeug (1) und/oder unnötige Bremsmanöver verhindert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung der Richtung und/oder Orientierung von dem Fahrzeug (1) nur ein oberer Teilbereich (4) herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung einer Breite des Fahrzeugs (1) eine Auswertung für beide Teilbereiche (3, 4) erfolgt, wobei herausragende Ladung mitberücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teilbereich (3) bis zu einer Höhe zwischen 0,5 m und 1,0 m über einer Fahrbahnoberfläche angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Erkennung eines Pkws oder eines Lkws angewendet wird.