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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuordnen wenigstens einer Verkehrsampel zu Fahrspuren einer momentan von einem Kraftfahrzeug befahrenen Fahrbahn. Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät, welches zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet/programmiert ist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuergerät.
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Moderne Lichtsignalanlagen - dem einschlägigen Fachmann auch unter der Bezeichnung „Lichtzeichenanlage“ geläufig und im Folgenden der Einfachheit halber als „Verkehrsampel“ bezeichnet - dienen dazu, den Verkehr von Kraftfahrzeugen, beispielsweise an Verkehrskreuzungen oder dergleichen, zu regeln. Bei Fahrbahnen mit mehr als einer Fahrspur ist es denkbar, dass für jede einzelne Fahrspur eine individuelle Verkehrsampel vorgesehen wird oder aber dass, alternativ dazu, eine einzelne Verkehrsampel zwei oder mehreren Fahrspuren zugeordnet wird.
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Für Systeme zum autonomen Fahren von Kraftfahrzeugen ist es von erheblicher Bedeutung, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem ohne Zutun des Fahrers erkannt werden kann, welcher Fahrspur eine Verkehrsampel bei Fahrbahnen mit zwei oder mehr Fahrspuren zugeordnet ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Zuordnen von Verkehrsampeln zu Fahrspuren einer Fahrbahn zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundidee der Erfindung ist demnach, den minimalen Abstand einer Verkehrsampel zu den beiden Fahrspurbegrenzungen einer jeweiligen Fahrspur der Fahrbahn mithilfe von 2D- oder 3D-Koordinaten zu ermitteln und in Abhängigkeit von den ermittelten minimalen Abständen eine Zuordnung besagter Verkehrsampel zu der gerade von dem Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur entweder zu bejahen oder zu verneinen.
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Als erfindungswesentlich ist dabei die Verwendung von 3D-Koordinaten oder von 2D-Koordinaten anzusehen, da die damit einhergehende Ermittlung des minimalen Abstandes der Verkehrsampel zu den Fahrspur-Begrenzungen eine zuverlässige Zuordnung der Verkehrsampel auch bei kurvenförmigem Fahrbahnverlauf, also beispielsweise wenn die Verkehrsampel in einer Rechtskurve oder Linkskurve der Fahrbahn angeordnet ist, sicherstellt. Darüber hinaus erlaubt das hier vorgeschlagene Verfahren eine individuelle Festlegung von verschiedenen Bedingungen, mittels welcher festgelegt werden kann, ob die Verkehrsampel der gerade befahrenen Fahrspur zugeordnet werden soll oder nicht. Dabei werden als Eingangsparameter lediglich die beiden ermittelten minimalen Abstände der beiden Fahrspur-Begrenzungen zur Verkehrsampel benötigt. Da bei der Abstandsberechnung die „Höhe“ der Verkehrsampel gegenüber der Fahrbahn unberücksichtigt bleiben kann, ist es denkbar, für die Berechnung des Abstands eine Projektion der 3D-Koordinaten auf die Fahrbahnebene heranzuziehen, also die Koordinate senkrecht zur Fahrbahnebene unberücksichtigt zu lassen. Alternativ dazu ist es möglich, anstelle von 3D-Koordinaten direkt mit 2D-Koordinaten zu arbeiten und auch auf diese Weise die dritte Koordinate, die entlang der Richtung senkrecht zur Fahrbahnebene gemessen wird - diese Koordinate wird im kartesischen Koordinatensystem oftmals als „z-Koordinate“ bezeichnet - wegzulassen. Unter dem Begriff „2D-Koordinaten“ sind vorliegend 3D-Koordinaten gemeint, bei welchen die sich senkrecht zur Fahrbahn-Ebene erstreckende z-Koordinate unberücksichtigt bleibt, also weggelassen ist.
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Im einfachsten Fall ist es denkbar, dass eine Zuordnung der in Rede stehenden Verkehrsampel zu der gerade vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur bejaht wird, wenn mithilfe der beiden ermittelten minimalen Abstände der Verkehrsampel zur rechten und linken Fahrspur-Begrenzung ermittelt wird, dass sich die Verkehrsampel zwischen den beiden Fahrspurbegrenzungen befindet. Umgekehrt kann eine Zuordnung der Verkehrsampel verneint werden, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, d.h. es wird festgestellt, dass die Verkehrsampel besagter Fahrspur nicht zugeordnet ist.
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Im Ergebnis erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine zuverlässige Zuordnung von Verkehrsampeln zu einer oder mehreren Fahrspuren einer Fahrbahn.
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Das hier vorgestellte, erfindungsgemäße Verfahren dient zum Zuordnen wenigstens einer Verkehrsampel zu Fahrspuren einer momentan von einem Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur und zumindest zweispurigen Fahrbahn. Gemäß dem Verfahren wird unter Verwendung von 2D- oder 3D-Koordinaten zumindest für die vom Kraftfahrzeug momentan befahrene Fahrspur ein minimaler Abstand der Verkehrsampel jeweils zu einer linken und rechten Spurbegrenzung der vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur ermittelt. In Abhängigkeit von den ermittelten Abständen wird die wenigstens eine Verkehrsampel der befahrenen Fahrspur entweder zugeordnet oder nicht zugeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der minimale Abstand durch eine Länge einer Verbindungsgeraden zwischen der Verkehrsampel und der linken bzw. rechten Spurbegrenzung in 2D- oder 3D-Koordinaten festgelegt. Diese Vorgehensweise erlaubt eine präzise Zuordnung der Verkehrsampel zu Fahrspuren der Fahrbahn auch bei einem kurvenförmigen Fahrbahnverlauf, insbesondere, wenn die Verkehrsampel im Bereich einer Rechtskurve oder Linkskurve der Fahrbahn angeordnet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die wenigstens eine Verkehrsampel der momentan vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur zugeordnet, wenn sich aus der Berechnung des jeweils minimalen Abstands der Verkehrsampel zur linken und rechten Fahrspur-Begrenzung der momentan befahrenen Fahrspur in 2D- oder 3D-Koordinaten ergibt, dass die Verkehrsampel zwischen deren beiden Spurbegrenzungen angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die wenigstens eine Verkehrsampel der momentan vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur und - zusätzlich - der zu dieser Fahrspur benachbarten linken Fahrspur zugeordnet, wenn sich aus der Berechnung des Abstands der Verkehrsampel zur linken Spurbegrenzung der momentan befahrenen Fahrspur ergibt, dass die Verkehrsampel nicht innerhalb der beiden Spurbegrenzungen der momentan befahrenen Fahrspur angeordnet ist und der Abstand zur linken Spurbegrenzung der momentan befahrenen Fahrspur einen ersten Maximalwert nicht überschreitet. Auf diese Weise können auch Verkehrsampeln, die nicht innerhalb der linken Fahrspur-Begrenzung der gerade vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur angeordnet sind, der gerade befahrenen Fahrspur zugeordnet werden.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die wenigstens eine Verkehrsampel der momentan vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur und - zusätzlich - der zu dieser Fahrspur benachbarten rechten Fahrspur zugeordnet, wenn sich aus der Berechnung des Abstands der wenigstens einen Verkehrsampel zur rechten Spurbegrenzung der momentan befahrenen Fahrspur ergibt, dass die Verkehrsampel nicht innerhalb der beiden Spurbegrenzungen der momentan befahrenen Fahrspur angeordnet ist und der Abstand zur rechten Spurbegrenzung der momentan befahrenen Fahrspur einen zweiten Maximalwert nicht überschreitet. Auf diese Weise können auch Verkehrsampeln, die nicht innerhalb der rechten Fahrspur-Begrenzung der gerade vom Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur angeordnet sind, der gerade befahrenen Fahrspur zugeordnet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, falls die momentan befahrene Fahrspur keine benachbarte rechte Fahrspur aufweist, die wenigstens eine Verkehrsampel der momentan befahrenen Fahrspur zugeordnet, wenn deren Abstand zur rechten Spurbegrenzung der momentan befahrenen Fahrspur einen vorbestimmten Maximalwert nicht überschreitet. Auf diese Weise können auch Verkehrsampeln der gerade befahrenen, äußerst rechten Fahrspur zugeordnet werden, wenn diese außerhalb der Fahrbahn, vorliegend rechts neben der Fahrbahn im Abstand zu dieser angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird, falls die momentan befahrene Fahrspur keine benachbarte linke Fahrspur aufweist, die wenigstens eine Verkehrsampel der momentan befahrenen Fahrspur zugeordnet, wenn deren Abstand zur linken Spurbegrenzung der momentan befahrenen Fahrspur einen vorbestimmten Maximalwert nicht überschreitet. Auf diese Weise können auch Verkehrsampeln der gerade befahrenen, äußerst linken Fahrspur zugeordnet werden, wenn diese außerhalb der Fahrbahn, vorliegend links neben der Fahrbahn im Abstand zu dieser angeordnet sind.
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Besonders zweckmäßig können die vorangehend erläuterten Maximalwerte unabhängig voneinander parametrisierbar sein. Dies erlaubt eine flexible Anpassung des erfindungsgemäßen Verfahrens an verschiedene situationsspezifische Erfordernisse.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug, das zur Durchführung des voranstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet oder/und programmiert ist. Die voranstehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Steuergerät. Insbesondere kann das Steuergerät zur Durchführung des voranstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert sein, was bedeutet, dass im Steuergerät ein Programmcode so abgelegt sein kann, sodass bei Ausführung des Programmcodes durch das Steuergerät die Durchführung des Verfahrens erfolgt.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem Feldbus, insbesondere mit einem CAN- oder LIN-Bus zur Datenübertragung zwischen an den Feldbus angeschlossenen Steuergeräten des Kraftfahrzeugs sowie mit einem an diesen Feldbus angeschlossenen, voranstehend vorgestellten erfindungsgemäßen Steuergerät. Die voranstehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Steuergeräts übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
- 1a, 1b, 1c verschiedene Fahrbahn-Szenarien, bei welchen das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden kann.
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Die 1a , 1b und 1c zeigen in schematischer und stark vereinfachter Darstellung jeweils eine Draufsicht auf eine von einem Kraftfahrzeug 10 befahrene Fahrbahn 1, die im Beispiel der Figuren exemplarisch drei Fahrspuren, und zwar eine linke Fahrspur 2a, eine mittlere Fahrspur 2b und eine rechte Fahrspur 2c, aufweist.
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Im Beispiel der 1a, 1b und 1c vollzieht die Fahrbahn 1 gerade eine Rechtskurve. In Beispiel der 1a und 1b befährt das Kraftfahrzeug 10 gerade die mittlere Fahrspur 2b. Die mittlere Fahrspur 2b besitzt eine linke Spurbegrenzung 3a und eine rechte Spurbegrenzung 3b.
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Im Beispiel der 1a ist im Bereich der mittleren Fahrspur 1b, also innerhalb der beiden Spurbegrenzungen 3a, 3b, eine Verkehrsampel 5 angeordnet. Die linke Spurbegrenzung der mittleren Fahrspur 2b 3a bildet gleichzeitig eine rechte Spurbegrenzung der linken Fahrspur 2a. Entsprechend bildet die rechte Spurbegrenzung 3b der mittleren Fahrspur 2b eine linke Spurbegrenzung der rechten Fahrspur 2c.
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Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für jede der drei Fahrspuren 2a, 2b, 2c für die vom Kraftfahrzeug 10 momentan befahrene Fahrspur 2b unter Verwendung von 2D- oder 3D-Koordinaten ein minimaler Abstand a1 und a2 der Verkehrsampel 5 zur linken bzw. rechten Spurbegrenzung 3a, 3b der vom Kraftfahrzeug 10 gerade befahrenen mittleren Fahrspur 2b ermittelt.
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Wie 1a erkennen lässt, ist ein minimaler Abstand a1 zwischen der linken Spurbegrenzung 3a und der Verkehrsampel 5 durch die Länge einer ersten Verbindungsgerade 4a zwischen der Verkehrsampel 5 und der linken Spurbegrenzung 3a definiert, wobei die erste Verbindungsgerade 4a in der gezeigten Draufsicht unter einem rechten Winkel auf die linke Spurbegrenzung 3a trifft. Entsprechend ist der minimale Abstand a2 zwischen der rechten Spurbegrenzung 3b und der Verkehrsampel 5 durch die Länge einer zweiten Verbindungsgerade 4b zwischen der Verkehrsampel 5 und der linken Spurbegrenzung 3a definiert, wobei in der gezeigten Draufsicht die zweite Verbindungsgerade 4b unter einem rechten Winkel auf die rechte Spurbegrenzung 3b trifft.
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In Abhängigkeit von diesen beiden ermittelten Abständen a1, a2 wird die Verkehrsampel 5 anschließend der gerade befahrenen Fahrspur 2b entweder zugeordnet oder nicht zugeordnet.
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Im Beispiel der 1a wird die Verkehrsampel 5 der momentan vom Kraftfahrzeug befahrenen mittleren Fahrspur 2b zugeordnet, wenn sich aus der Berechnung der beiden Abstände a1, a2 in 2D- oder 3D-Koordinaten ergibt, dass die Verkehrsampel 5 zwischen den beiden Spurbegrenzung 3a, 3b angeordnet ist, wie dies im Beispiel der 1a der Fall.
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Die in 1a im Bereich der linken Fahrspur 2a angeordnete weitere Verkehrsampel 5.1, die nicht zwischen den beiden Spurbegrenzungen 3a, 3b der mittleren Fahrspur 2b angeordnet ist, erfüllt die voranstehend Zuordnung-Bedingung folglich nicht und wird daher nicht der gerade vom Kraftfahrzeug befahrenen mittleren Fahrspur 2b zugeordnet.
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Im Beispiel der 1b sind eine erste und eine zweite Verkehrsampel 5a, 5b 5 nicht mehr wie beim Beispiel der 1a zwischen den beiden Spurbegrenzungen 3a, 3b der mittleren Fahrspur 2b angeordnet, sondern - außerhalb der mittleren Fahrspur 2b - im Bereich der linken Fahrspur 2a bzw. im Bereich der rechten Fahrspur 2b.
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In diesem Fall kann die erste Verkehrsampel 5a dennoch der momentan vom Kraftfahrzeug 10 befahrenen mittleren Fahrspur 2b und zusätzlich der der mittleren Fahrspur 2b benachbarten linken Fahrspur 2a zugeordnet werden, wenn sich aus der Berechnung eines Abstands a3 der Verkehrsampel 5 zur linken Spurbegrenzung 3a der mittleren Fahrspur 2b ergibt, dass dieser Abstand a3 einen vorbestimmten Maximalwert x1 nicht überschreitet. In analoger Weise kann die zweite Verkehrsampel 5b der momentan vom Kraftfahrzeug 10 befahrenen mittleren Fahrspur 2b und zusätzlich der der mittleren Fahrspur 2b benachbarten rechten Fahrspur 2c zugeordnet werden, wenn sich aus der Berechnung eines Abstands a4 der zweiten Verkehrsampel 5 zur rechten Spurbegrenzung 3b der mittleren Fahrspur 2b ergibt, dass dieser Abstand a4 einen vorbestimmten Maximalwert x2 nicht überschreitet.
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Der beiden Maximalwert x1, x2 können im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils - unabhängig voneinander - parametrisierbar sein.
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Voranstehend erläuterte Vorgehensweise kann für weitere im Bereich der Fahrspuren 2a, 2b, 2c angeordnete Verkehrsampeln (in den Figuren nicht gezeigt) durchgeführt werden, sodass jede erkannte Verkehrsampel insbesondere der gerade vom Kraftfahrzeug 10 befahrenen mittleren Fahrspur 3b entweder zugeordnet wird oder nicht.
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Die 1c zeigt eine weitere Variante des Beispiels der 1b und 1c, bei welcher die momentan vom Kraftfahrzeug 10 befahrene Fahrspur 2b keine benachbarte rechte Fahrspur aufweist. Im Beispiel der 1c ist die gerade befahrene Fahrspur 2b daher eine rechte Fahrspur der Fahrbahn 1. Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die rechts neben der Fahrbahn 1 angeordnete Verkehrsampel 5c der gerade befahrenen Fahrspur 2b zugeordnet werden, falls ein Abstand a5 der Verkehrsampel 5c zur rechten Spurbegrenzung 3b der momentan befahrenen Fahrspur 2b einen vorbestimmten Maximalwert x3 nicht überschreitet. Andernfalls wird die Verkehrsampel 5c nicht der gerade befahrenen Fahrspur 2b zugeordnet.
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Analog kann gemäß einer in den Figuren nicht gezeigten Variante verfahren werden, falls die momentan befahrene Fahrspur keine benachbarte linke Fahrspur aufweist. In diesem Fall wird wenigstens eine Verkehrsampel der momentan befahrenen Fahrspur zugeordnet, wenn deren Abstand zur linken Begrenzung der momentan befahrenen Fahrspur einen parametrisierbaren Maximalwert nicht überschreitet.
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Auch der Maximalwert x3 kann für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens individuell parametrisierbar sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs ausgeführt werden. Das Steuergerät kann mit einem Feldbus des Kraftfahrzeugs 10, insbesondere mit einem LIN- oder CAN-Bus, in Kommunikationsverbindung stehen, so dass die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Zuordnung der Verkehrsampel(n) 5, 5.1, 5a, 5b, 5c über den Feldbus anderen an den Feldbus angeschlossenen Steuergeräten des Kraftfahrzeugs 10 zur Verfügung gestellt werden kann.
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Ebenso können über ein an den Feldbus angeschlossenes Navigationssystem die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen 2D- oder 3D-Koordinaten der momentan vom Kraftfahrzeug 10 befahrenen Fahrbahn 1 und deren Fahrspuren 2a, 2b, 2c sowie die Fahrspur-Begrenzungen 3a, 3b und auch die momentanen 2D- bzw. 3D-Koordinaten des Kraftfahrzeugs 10 selbst sowie der im Vorfeld des Kraftfahrzeugs 10 befindlichen Verkehrsampel(n) bereitgestellt werden.
