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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Parkassistenzsystem, ein Gebäude mit einem Parkassistenzsystem, ein Fahrzeug mit einem Parkassistenzsystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Parkassistenzsystems.
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Um einen Parkvorgang für einen Nutzer eines Fahrzeugs effizienter zu machen, ist es erwünscht, das Parken zu automatisieren. Ein Beispiel hierfür ist automatisiertes Valet-Parken. Hierbei übergibt der Nutzer das Fahrzeug an einem Übergabepunkt an das automatisierte Valet-Parksystem, welches die Steuerung des Fahrzeugs übernimmt und das Fahrzeug autonom zu einem freien Parkplatz steuert und dort abstellt. Entsprechend kann der Nutzer das Fahrzeug an dem Übergabepunkt auch wieder übernehmen. Ein solche automatisiertes Valet-Parksystem verwendet beispielsweise extern zu dem Fahrzeug angeordnete Sensorik, insbesondere Kameras, Radargeräte und/oder Lidargeräte, um das Fahrzeug sowie eine Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Auf Basis der erfassten Daten werden Steuersignale an das Fahrzeug ausgegeben und das Fahrzeug auf diese Weise gesteuert. Diese Systeme sind nicht nur vorteilhaft für den Nutzer, sondern auch für Betreiber von Parkhäusern oder Parkplätzen, da eine Platzausnutzung optimiert werden kann. Weiterhin kann jedes fernsteuerbare Fahrzeug in einem solchen System verwendet werden, das Fahrzeug selbst benötigt keine komplexe Technologie zur Umfelderfassung und Steuerung.
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Ein bekanntes Problem bei derartigen Systemen ist es, dass kleinere und/oder sich bewegende Hindernisse, insbesondere Lebewesen, wie Kinder oder Tiere, durch die Sensorik nur schlecht oder ungenau erfasst werden. Um dennoch eine ausreichende Sicherheit zu gewährleisten, muss ein sehr hoher technischer Aufwand betrieben werden, beispielsweise werden sehr viele Kameras verwendet, was das System sehr komplex und teuer macht.
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Wenn das Fahrzeug selbst Sensorik zum Erfassen seines Umfelds und eine autonome Steuereinheit aufweist, kann das Fahrzeug autonom fahren. Für automatisiertes Valet-Parken ist zusätzlich die Kenntnis einer Karte des Parkplatzes oder des Parkhauses nötig, da die Steuereinheit ansonsten keine Orientierung hat. Auch wenn eine solche Karte bereitgestellt wird, beispielsweise wenn das Fahrzeug in den Parkplatz oder das Parkhaus einfährt, ist eine Lokalisierung des Fahrzeugs nur mit aufwendigen Mitteln zu erreichen. Insbesondere müssten Hinweise oder Zeichen, die von der Sensorik erfassbar sind, und die eine eindeutige Position auf dem Parkplatz oder in dem Parkhaus kennzeichnen, verteilt angeordnet werden. Eine Lokalisierung mittels GPS oder dergleichen ist innerhalb von Gebäuden nicht oder nicht mit ausreichender Genauigkeit möglich, zumal wenn das Parkhaus mehrere Etagen aufweist, die übereinander angeordnet sind.
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US 2020/0209886 A1 offenbart ein System und Verfahren, bei dem an einer Decke eines Parkhauses angeordnete Laserscanner einen Pfad auf eine Fahrbahn projizieren, der zum Führen des autonomen Fahrzeugs dient.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Parkassistenzsystem bereitzustellen, das gegenüber herkömmlichen Parkassistenzsystemen eine erhöhte Sicherheit bei gleichzeitig geringerer Komplexität aufweist.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Parkassistenzsystem vorgeschlagen, welches dazu eingerichtet ist, in einem vorbestimmten Bereich einen automatischen Parkvorgang mit einem Fahrzeug durchzuführen. Das Parkassistenzsystem umfasst:
- eine Projektionseinheit zum Bereitstellen eines Lichtsignals,
- eine Anzahl von getrennt zu der Projektionseinheit angeordneten optischen Elementen,
wobei jedem der optischen Elemente eine vorbestimmte Fläche, die eine Teilfläche des vorbestimmten Bereichs bildet, zugeordnet ist,
wobei die Projektionseinheit zum Einstrahlen des Lichtsignals auf ein bestimmtes optisches Element eingerichtet ist und das bestimmte optische Element dazu eingerichtet ist, das eingestrahlte Lichtsignal derart umzulenken, dass das umgelenkte Lichtsignal auf die zugeordnete vorbestimmte Fläche projiziert wird,
- eine Erfassungseinheit zum Erfassen eines Bildes, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche mit dem projizierten Lichtsignal in dem erfassten Bild sichtbar ist,
- eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines in der vorbestimmten Fläche angeordneten Objekts in Abhängigkeit des erfassten Bildes, und
- eine Aktualisierungseinheit zum Aktualisieren einer digitalen Umgebungskarte unter Verwendung des erfassten Objekts.
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Durch die Projektion des Lichtsignals auf die jeweilige vorbestimmte Fläche lässt sich ein auf der Fläche angeordnetes Objekt mit einer erhöhten Zuverlässigkeit erfassen, wodurch die Sicherheit des Parkassistenzsystems erhöht wird. Gleichzeitig können durch die Verwendung der optischen Elemente zusätzliche Projektionseinheiten eingespart werden, weshalb die Komplexität des Systems reduziert ist. Die reduzierte Komplexität macht das System robuster, leichter zu integrieren und damit auch kostengünstiger.
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Unter dem Begriff „Parkassistenzsystem“ werden vorliegend jegliche Systeme verstanden, die das Fahrzeug bei einem Parkvorgang, insbesondere bei einem autonom durchgeführten Parkvorgang, unterstützen und/oder steuern. Das Parkassistenzsystem kann sowohl eine in dem Fahrzeug integrierte Einheit umfassen, kann eine in der Infrastruktur, wie beispielsweise einem Parkhaus, angeordnete Einheit umfassen, und/oder kann mehrere verteilt angeordnete Einheiten umfassen, die funktional und/oder kommunikativ miteinander in Verbindung stehen.
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Das Parkassistenzsystem ist insbesondere zum autonomen Steuern und/oder Fahren des Fahrzeugs eingerichtet. Wenn das Parkassistenzsystem extern zu dem Fahrzeug angeordnet ist, kann man auch von Fernsteuerung sprechen. Das Parkassistenzsystem weist vorzugsweise die Automatisierungsstufe 4 oder 5 gemäß dem SAE-Klassifikationssystem auf. Das SAE-Klassifikationssystem wurde 2014 von SAE International, einer Standardisierungsorganisation für Kraftfahrzeuge, als J3016, „Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems“ veröffentlicht. Es basiert auf sechs verschiedenen Automatisierungsgraden und berücksichtigt das Maß des erforderlichen Eingreifens des Systems und der erforderlichen Aufmerksamkeit des Fahrers. Die SAE-Automatisierungsgrade reichen von Stufe 0, die einem vollständig manuellen System entspricht, über Fahrerassistenzsysteme in Stufe 1 bis 2 bis hin zu teil-autonomen (Stufe 3 und 4) und vollautonomen (Stufe 5) Systemen, bei der kein Fahrer mehr erforderlich ist. Ein autonomes Fahrzeug (auch als fahrerloses Auto, selbstfahrendes Auto und robotisches Auto bekannt) ist ein Fahrzeug, das in der Lage ist, seine Umgebung zu erfassen und ohne menschliche Eingabe zu navigieren und es entspricht dem SAE-Automatisierungsgrad 5.
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Der vorbestimmte Bereich, in dem der automatische Parkvorgang durchgeführt wird, umfasst beispielsweise ein Betriebsgelände, eine Produktionsanlage, ein privates oder öffentliches Grundstück und/oder ein Parkhaus.
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Während der Nutzung des Parkassistenzsystems wird das Lichtsignal auf zumindest eine vorbestimmte Fläche projiziert. Hierzu strahlt die Projektionseinheit das Lichtsignal auf das jeweilige optische Element ein, welches das Lichtsignal umlenkt und auf die vorbestimmte Fläche projiziert. Das Lichtsignal umfasst eine Wellenlänge aus einem Spektralbereich von 250 nm - 2500 nm. Je nach Ausführungsform der Projektionseinheit kann das Lichtsignal mit einem breitbandigen Spektrum, einem schmalbandigen Spektrum und/oder einem mehrere schmalbandige Linien umfassenden Spektrum bereitgestellt werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen wird das Lichtsignal in Form eines vorbestimmten Musters auf die Fläche projiziert. Das vorbestimmte Muster umfasst in einer vorbestimmten Weise angeordnete optische Merkmale, beispielsweise gemäß einer geometrischen Vorschrift angeordnete Linien, die gerade oder gekrümmt sein können und die offen sein können oder auch eine geschlossene Form bilden können. Beispiel für das vorbestimmte Muster umfassen ein Schachbrettmuster, ein Rautenmuster, Kreise, Dreiecke, Wellenlinien und dergleichen mehr. Unterschiedliche dieser Muster können zu einem neuen Muster kombiniert werden. Das vorbestimmte Muster muss nicht zwingend Linien als optische Merkmale umfassen, es kann sich ebenso um ein Punktmuster oder dergleichen handeln.
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Vorzugsweise wird das vorbestimmte Muster derart projiziert, dass ein Abstand von zwei benachbart angeordneten optischen Merkmalen, beispielsweise von zwei Linien, des Musters zwischen 5 - 30 cm, vorzugsweise zwischen 5 - 20 cm, bevorzugt zwischen 5 - 15 cm, weiter bevorzugt unter 13 cm, noch weiter bevorzugt unter 11 cm, beträgt. Je enger die optischen Merkmale beieinanderliegen, umso kleinere Objekte lassen sich erfassen. Allerdings steigt die Anzahl der optischen Merkmale, die notwendig sind, um die Fläche komplett auszuleuchten, und es steigt eine benötigte Auflösung beim Erfassen der Projektion sowie eine benötigte Rechenleistung zum Ermitteln des Objekts.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist das vorbestimmte Muster derart ausgebildet, dass Objekte mit einer Mindestgröße von 11 cm von dem Muster erfasst werden.
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Die Anzahl optischer Elemente umfasst ein- oder mehrere optische Elemente, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder mehr als fünf optische Elemente. Vorzugsweise umfasst die Anzahl so viele optische Elemente, wie benötigt werden, um den gesamten vorbestimmten Bereich mit korrespondierenden Flächen zu erfassen.
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Darunter, dass die optischen Elemente getrennt von der Projektionseinheit angeordnet sind, wird beispielsweise verstanden, dass die Projektionseinheit und die optischen Elemente keine Einheit bilden sondern unabhängig voneinander handhabbar sind. Beispielsweise beträgt ein räumlicher Abstand zwischen der Projektionseinheit und einem jeweiligen optischen Element mehr als zehn Zentimeter, mehr als fünfzig Zentimeter, mehr als ein Meter, mehr als drei Meter oder auch mehr als fünf Meter.
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Die dem jeweiligen optischen Element zugeordnete vorbestimmte Fläche befindet sich insbesondere in räumlicher Nähe zu dem optischen Element. Beispielsweise ist das optische Element an einer Decke eines Parkhauses angeordnet, wobei die vorbestimmte Fläche einen Abschnitt einer Fahrbahn senkrecht unter dem optischen Element umfasst. Das optische Element kann aber auch an einer Wand des Parkhauses angeordnet sein und die vorbestimmte Fläche befindet sich seitlich zu dem optischen Element.
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Das Umlenken des Lichtsignals kann refraktiv durch Brechung, reflektiv durch Spiegelung und/oder diffraktiv durch Beugung des eingestrahlten Lichtsignals durch das optische Element erfolgen.
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Die vorbestimmte Fläche, auf die das Lichtsignal projiziert wird, umfasst insbesondere eine zukünftige Fahrspur oder Trajektorie des Fahrzeugs. Die Projektion kann unabhängig von einer Anwesenheit des Fahrzeugs sein. Vorzugsweise befindet sich die vorbestimmte Fläche jedoch bei dem Fahrzeug, beispielsweise vor dem Fahrzeug oder hinter dem Fahrzeug. Die Fläche kann auch seitlich um das Fahrzeug herumreichen. Beispielsweise erstreckt sich die Fläche um mehrere Meter, beispielsweise fünf Meter, vor dem Fahrzeug. Die Fläche kann insbesondere bis an das Fahrzeug heranreichen und kann das Fahrzeug (genauer eine Projektion des Fahrzeugs auf den Boden) umfassen.
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Man kann sagen, dass die vorbestimmte Fläche durch die Projektion des vorbestimmten Musters abgetastet wird.
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Das Bild kann von einer an dem Fahrzeug oder von einer extern zu dem Fahrzeug in der Infrastruktur angeordneten Erfassungseinheit, insbesondere einer Kamera, erfasst werden.
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Vorzugsweise wird das Bild mit einer bestimmten Mindestparallaxe in Bezug auf die Lichtstrahlen, die auf die Fläche projiziert werden, erfasst. Damit ist sichergestellt, dass sich Veränderungen des vorbestimmten Musters aufgrund von Objekten, die sich in der vorbestimmten Fläche befinden, mit hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit ermitteln lassen.
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Es können mehrere Erfassungseinheiten vorgesehen sein, beispielsweise kann jedem optischen Element eine Erfassungseinheit zugeordnet sein, die zum Erfassen des Bildes der jeweiligen vorbestimmten Fläche eingerichtet ist.
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Die Ermittlungseinheit ist zum Ermitteln eines in der vorbestimmten Fläche angeordneten Objekts in Abhängigkeit des erfassten Bildes beispielsweise zum Ausführen von Bildverarbeitungsalgorithmen eingerichtet. Es kann sich hierbei um regelbasierte Algorithmen oder auch um trainierte Maschinenlernverfahren handeln.
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Wenn sich ein Objekt in der Fläche mit der Projektion befindet, so wird die Projektion des Lichtsignals, insbesondere wenn dieses als vorbestimmtes Muster projiziert wird, durch das Objekt verändert oder beeinflusst. Beispielsweise kommt es zu einem Schattenwurf (das heißt, dass einzelne optischen Merkmale des Musters abschnittsweise in dem Bild der Projektion fehlen), zu einer abschnittsweisen Verzerrung einer oder mehrerer der optischen Merkmale des Musters (das heißt, dass die betroffenen optischen Merkmale in dem Bild der Projektion an einer anderen Stelle als erwartet verlaufen) und/oder zu lokalen Variationen der Intensität der optischen Merkmale aufgrund eines veränderten Reflexionswinkels.
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Auf Basis dieser in dem Bild der Projektion erfassbaren Eigenschaften des Lichtsignals, beispielsweise Veränderungen des vorbestimmten Musters, kann die Anwesenheit eines Objekts mit geringem Rechenaufwand ermittelt werden.
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In Ausführungsformen wird das erfasste Bild der Projektion mit dem vorbestimmten Muster verglichen, wobei eine Veränderung des vorbestimmten Musters indikativ für ein Objekt im Bereich der Projektion ist.
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Die Aktualisierungseinheit ist zum Aktualisieren einer digitalen Umgebungskarte unter Verwendung des erfassten Objekts eingerichtet.
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Die digitale Umgebungskarte umfasst insbesondere eine digitale Repräsentation des vorbestimmten Bereichs und/oder der tatsächlichen Umgebung des Fahrzeugs. Vorzugsweise basiert die digitale Umgebungskarte auf einer Karte, die die baulichen Gegebenheiten vor Ort wiedergibt, wie einem Lageplan, einem Gebäudeplan oder dergleichen. Die digitale Umgebungskarte kann ferner bewegliche Objekte, wie andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere andere Fahrzeuge sowie Fußgänger, umfassen, die mittels einer Sensorik erfasst wurden. Weiterhin kann die digitale Umgebungskarte Fahrbahnmarkierungen und/oder andere Verkehrsleithinweise umfassen, die mittels einer Sensorik erfasst wurden. Zudem kann die digitale Umgebungskarte Informationen zu einem Untergrund, wie einer Beschaffenheit, und dergleichen mehr, umfassen.
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Die digitale Umgebungskarte weist insbesondere ein Koordinatensystem auf, dessen Ursprung beispielsweise fest vorgegeben ist (Weltkoordinatensystem) oder dessen Ursprung an einem Punkt des Fahrzeugs fixiert ist.
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Das Parkassistenzsystem ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Pfadplanung für das Fahrzeug auf Basis der digitalen Umgebungskarte durchzuführen. Das heißt, dass das Parkassistenzsystem auf Basis der digitalen Umgebungskarte die zukünftige Trajektorie für das Fahrzeug plant. Da die digitale Umgebungskarte ständig aktualisiert wird, können in dem vorbestimmten Bereich unerwartet auftretende Objekte, insbesondere Lebewesen, die sich in oder durch den vorbestimmten Bereich bewegen, bei der Pfadplanung jederzeit berücksichtigt werden. Damit können Kollisionen oder gefährliche Situationen effektiv verhindert werden.
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Die jeweilige Einheit des Parkassistenzsystems, insbesondere die Ermittlungseinheit und die Aktualisierungseinheit, kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als ein Algorithmus, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Ferner kann jede der vorliegend genannten Einheiten auch als Teil eines übergeordneten Steuerungssystems des Fahrzeugs und/oder eines Gebäudes, wie einer Parkgarage, ausgebildet sein. Das übergeordnete Steuersystem kann beispielsweise als eine zentrale elektronische Steuereinrichtung, wie einem Server und/oder einem Domänenrechner, und/oder als ein Steuergerät (ECU: Electronic Control Unit) ausgebildet sein.
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Die verschiedenen Einheiten des Parkassistenzsystems können insbesondere verteilt angeordnet sein, wobei diese funktional und/oder kommunikativ miteinander in Verbindung stehen. Das Parkassistenzsystem kann sowohl eine in dem Fahrzeug integrierte Einheit umfassen, kann eine in der Infrastruktur, wie beispielsweise einem Parkhaus, angeordnete Einheit umfassen, und/oder kann mehrere verteilt angeordnete Einheiten umfassen.
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Das Fahrzeug weist insbesondere eine Steuervorrichtung auf, welche durch das Parkassistenzsystem angesteuert und betrieben werden kann. Die Steuervorrichtung kann hierbei einige oder alle Einheiten des Parkassistenzsystems integrieren. Die Steuervorrichtung ist zumindest zum Empfangen von Steuersignalen von der dem Parkassistenzsystem und zum Betreiben des Fahrzeugs gemäß den Steuersignalen eingerichtet (Fernsteuerung des Fahrzeugs).
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Gemäß einer Ausführungsform des Parkassistenzsystems umfasst die Anzahl optischer Elemente ein Prisma und/oder einen Spiegel und/oder einen halbdurchlässigen Spiegel und/oder eine Mikrospiegelanordnung und/oder eine Mikrolinsenanordnung und/oder ein mikrostrukturiertes optisches Element.
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Ein halbdurchlässiger Spiegel kann auch als Strahlteiler bezeichnet werden.
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Ein mikrostrukturiertes optisches Element kann beispielsweise als ein optisches Gitter ausgebildet sein.
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Das jeweilige optische Element kann passiv oder auch aktiv ausgebildet sein. Unter einer passiven Ausbildung wird beispielsweise verstanden, dass das optische Element eine bestimmte feste Position und Ausrichtung aufweist. Das heißt, dass das optische Element ein statisches Verhalten aufweist. Wenn das Lichtsignal aus einer bestimmten Richtung eingestrahlt wird, wird es von dem optischen Element in eine bestimmte feste Richtung umgelenkt. Unter einer aktiven Ausbildung wird verstanden, dass das optische Element (oder Teile davon) gemäß wenigstens einem Freiheitsgrad steuerbar ist. Der Freiheitsgrad kann hierbei eine physikalische Eigenschaft, wie einen Brechungsindex, eine Reflektivität, eine Temperatur und dergleichen betreffen, und/oder kann eine Position und/oder Ausrichtung des optischen Elements betreffen. Beispielsweise kann ein Spiegel verlagerbar gehalten sein, so dass sich das eingestrahlte Lichtsignal in unterschiedliche Richtungen reflektieren lässt. Insbesondere eine Mikrospiegelanordnung und/oder eine Mikrolinsenanordnung sind geeignet, als mikro-elektro-mechanisches System (MEMS) ausgebildet zu werden. Beispielsweise umfasst eine solche Mikrospiegelanordnung und/oder Mikrolinsenanordnung eine Vielzahl einzelner Mikrospiegel oder Mikrolinsen, beispielsweise bis zu 1000 oder auch 10.000. Ein jeweiliger Mikrospiegel oder Mikrolinse ist dabei beweglich gehalten und vorzugsweise individuell ansteuerbar. Mit derartigen Mikrospiegelanordnungen und/oder Mikrolinsenanordnungen lässt sich das eingestrahlte Lichtsignal in flexibler Weise umlenken, insbesondere lässt sich hiermit aus einem einzelnen Lichtstrahl, beispielsweise einem Laserstrahl, ein vorbestimmtes Muster erzeugen. Es sei jedoch angemerkt, dass für die Erzeugung des vorbestimmten Musters nicht zwingend eine Mikrospiegelanordnung oder eine Mikrolinsenanordnung notwendig ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Parkassistenzsystems ist die Projektionseinheit zum Einstrahlen des Lichtsignals auf mehrere optische Elemente der Anzahl eingerichtet.
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Beispielsweise strahlt die Projektionseinheit das Lichtsignal gleichzeitig auf zwei, drei, oder alle optischen Elemente der Anzahl ein. Unter „gleichzeitig“ ist hierbei zu verstehen, dass das Lichtsignal innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls auf die mehreren optischen Elemente einstrahlt. Das vorbestimmte Zeitintervall beträgt beispielsweise 50 ms. Bei fünf optischen Elementen kann das Lichtsignal also beispielsweise jeweils für 10 ms auf jedes der optischen Elemente einstrahlen.
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Es kann hierzu eine Multiplexeinheit vorgesehen sein, die zum Aufteilen oder Aufteilen des Lichtsignals der Projektionseinheit auf die mehreren optischen Elemente eingerichtet ist. Die Multiplexeinheit kann beispielsweise ein zeitliches Multiplexverfahren nutzen, oder aber eine räumliche Aufteilung mittels Strahlteilern oder dergleichen vornehmen. Die Multiplexeinheit kann ein Bestandteil der Projektionseinheit sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Multiplexeinheit dazu eingerichtet, das Lichtsignal auf mehrere Lichtleiter, wie Glasfasern, aufzuteilen und in die Lichtleiter einzukoppeln. Die Lichtleiter sind besonders vorteilhaft dazu geeignet, das Lichtsignal zu dem jeweiligen optischen Element zu leiten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Parkassistenzsystems ist zumindest eines der optischen Elemente dazu eingerichtet, das eingestrahlte Lichtsignal derart umzulenken, dass das umgelenkte Lichtsignal auf ein weiteres optisches Element einstrahlt, wobei das weitere optische Element dazu eingerichtet ist, das eingestrahlte Lichtsignal derart umzulenken, dass das umgelenkte Lichtsignal auf die dem weiteren optischen Element zugeordnete vorbestimmte Fläche projiziert wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Parkassistenzsystems sind zumindest einem der optischen Elemente mehrere vorbestimmte Flächen zugeordnet, wobei das optische Element dazu eingerichtet ist, das eingestrahlte Lichtsignal derart umzulenken, dass das umgelenkte Lichtsignal selektiv auf eine bestimmte der mehreren vorbestimmten Flächen projiziert wird.
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In dieser Ausführungsform kann vorteilhaft eine selektive Ausleuchtung der vorbestimmten Fläche mit dem Lichtsignal vorgenommen werden. Wenn das optische Element ein aktives optisches Element ist, kann hierzu beispielsweise eine Ausrichtung des optischen Elements verändert werden. Wenn es sich um ein passives optisches Element handelt, kann dieses beispielsweise mehrere unterschiedliche Einstrahlflächen aufweisen, die das eingestrahlte Lichtsignal jeweils unterschiedlich umlenken. Durch selektives Einstrahlen auf eine bestimmte Einstrahlfläche kann dann die bestimmte der mehreren vorbestimmten Flächen beleuchtet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Parkassistenzsystems wird das Lichtsignal von der Projektionseinheit zu dem optischen Element über eine Luftstrecke und/oder mittels eines Lichtleiters übertragen.
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Sofern eine direkte Sichtverbindung zwischen der Projektionseinheit und dem jeweiligen optischen Element vorliegt, kann die Übertragung über die Luft erfolgen. Dies hat den Vorteil einer sehr geringen Dämpfung. Das Lichtsignal wird hierbei vorzugsweise in ein intensives Strahlenbündel kollimiert. Dieses Strahlenbündel kann, um es vor äußeren Einflüssen zu schützen, beispielsweise durch ein Rohr verlaufen.
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Wenn keine direkte Sichtverbindung zwischen der Projektionseinheit und dem jeweiligen optischen Element vorliegt, eignet sich ein Lichtleiter, insbesondere eines Glasfaser oder dergleichen, für die Übertragung des Lichtsignals. Vorteilhaft ist das Lichtsignal durch den Lichtleiter vor äußeren Einflüssen geschützt. Der Lichtleiter kann zudem gekrümmt verlaufen, ohne dass dies einen starken Einfluss auf die Übertragung des Lichtsignals hat. Der Lichtleiter kann zudem durch Wände und/oder Decken verlegt werden. Es ergibt sich daher die Möglichkeit, die Projektionseinheit in einem geschützten Raum anzuordnen und das Lichtsignal mittels einem oder mehreren Lichtleitern zu den optischen Elementen zuzuführen. Hierbei wird das Lichtsignal beispielsweise bei der Projektionseinheit in den jeweiligen Lichtleiter eingekoppelt, über diesen zu dem optischen Element geleitet, und dort aus dem Lichtleiter ausgekoppelt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Parkassistenzsystems umfasst die Projektionseinheit einen Laserprojektor.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Parkassistenzsystems ist das jeweilige optische Element derart zum Umlenken des eingestrahlten Lichtsignals eingerichtet, dass das umgelenkte Lichtsignal als ein vorbestimmtes Muster auf die zugeordnete vorbestimmte Fläche projiziert wird.
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In dieser Ausführungsform ist das optische Element insbesondere als ein aktives optisches Element ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Parkassistenzsystems ist die Projektionseinheit zum Bereitstellen des Lichtsignals als ein vorbestimmtes Muster eingerichtet, wobei das jeweilige optische Element dazu eingerichtet ist, das eingestrahlte vorbestimmte Muster derart umzulenken, dass das umgelenkte vorbestimmte Muster auf die zugeordnete vorbestimmte Fläche projiziert wird.
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In weiteren Ausführungsformen wird das vorbestimmte Muster durch das optische Element und/oder durch die Projektionseinheit sequenziell in zeitlich aufeinanderfolgenden Projektionen projiziert, wobei das Muster in unterschiedlichen Projektionen zueinander verschoben projiziert wird.
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Man kann auch sagen, dass das Muster über die Fläche „gescannt“ wird. Dies hat den Vorteil, dass zwischen zwei optischen Merkmalen des Musters einer Projektion liegende Bereiche, in denen ein Objekt angeordnet sein kann, das von der Projektion nicht erfasst wird, von einer der nachfolgenden Projektionen erfasst werden kann, da die optischen Merkmale der späteren Projektion durch die Bereiche verlaufen. Damit kann eine Abtastung der Fläche mit dem Muster sequenziell erhöht werden. Dies ist vorteilhaft, wenn das vorbestimmte Muster beispielsweise einen eher großen Abstand zwischen optischen Merkmalen aufweist, beispielsweise über 11 cm.
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In weiteren Ausführungsformen werden mehrere unterschiedliche vorbestimmte Muster gemäß einer vorbestimmten Sequenz zeitlich sequenziell projiziert.
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Beispielsweise umfasst die Sequenz ein Schachbrettmuster, ein Rautenmuster, ein Dreiecksmuster und ein Wellenmuster, die nacheinander projiziert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Parkassistenzsystems ist die Projektionseinheit dazu eingerichtet, das vorbestimmte Muster in Abhängigkeit eines Lichtwegs von der Projektionseinheit bis zu der vorbestimmten Fläche, auf die das vorbestimmte Muster projiziert wird, bereitzustellen.
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Man kann auch sagen, dass die Projektionseinheit das vorbestimmte Muster in Abhängigkeit eines jeweiligen Projektionsverhältnisses bereitstellt. Das Projektionsverhältnis ist das Verhältnis von Projektionsentfernung zu Bildgröße der Projektion. Beispielsweise ist die Projektionseinheit dazu eingerichtet, einen Öffnungswinkel des Lichtsignals, das als das vorbestimmte Muster bereitgestellt wird, bei größeren Distanzen kleiner einzustellen, so dass beispielsweise die Größe der Projektion für unterschiedliche Distanzen konstant bleibt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Parkassistenzsystems ist die Ermittlungseinheit zum Ermitteln einer Verzerrung des projizierten Musters in dem erfassten Bild eingerichtet, und ist zum Ermitteln des in der vorbestimmten Fläche angeordneten Objekts in Abhängigkeit von der ermittelten Verzerrung eingerichtet.
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In weiteren Ausführungsformen ist die Ermittlungseinheit dazu eingerichtet, eine Position des Fahrzeugs in Abhängigkeit einer relativen Position des Fahrzeugs zu einem bestimmten optischen Merkmal des projizierten Musters zu ermitteln.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Projektionseinheit und die optischen Elemente insbesondere extern zu dem Fahrzeug und ortsfest angeordnet. Damit kann sich das Fahrzeug relativ zu der Projektion bewegen. Weiterhin kann die Projektion des Musters das Fahrzeug selbst erfassen. Das Fahrzeug kann dann als ein Objekt ermittelbar sein. Durch die ortsfeste Anordnung der Projektionseinheit kann das Muster mit einer bestimmten, vorgegebenen Relativposition zu der Infrastruktur projiziert werden. Damit ist es beispielsweise möglich, ein bestimmtes optisches Merkmal zu projizieren, das an einer bestimmten, festen Position erscheint. Der festen Position entsprechen feste Koordinaten in der digitalen Umgebungskarte. Von einer Relativposition weiterer optischer Merkmale zu dem bestimmten optischen Merkmal kann auf die jeweilige Position der weiteren optischen Merkmale geschlossen werden. Von einer relativen Position des Fahrzeugs zu dem bestimmten optischen Merkmal oder einem weiteren optischen Merkmal der Projektion, dessen Position bestimmt ist, kann somit auf die Position des Fahrzeugs geschlossen werden.
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Bildlich gesprochen kann die ortsfeste Projektion als ein Koordinatensystem betrachtet werden, durch welches sich das Fahrzeug bewegt, wobei jede Position in dem Koordinatensystem eindeutig einer Position in der digitalen Umgebungskarte zugeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Parkassistenzsystems sind die Projektionseinheit und die Anzahl optischer Elemente extern zu dem Fahrzeug angeordnet, und die Erfassungseinheit, die Ermittlungseinheit und die Aktualisierungseinheit sind in dem Fahrzeug angeordnet.
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„Extern zu dem Fahrzeug“ bedeutet beispielsweise, dass die jeweiligen Teile in der Infrastruktur, wie einem Gebäude, ortsfest angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Parkassistenzsystems sind die Projektionseinheit, die die Anzahl optischer Elemente und die Erfassungseinheit extern zu dem Fahrzeug angeordnet, und die Ermittlungseinheit und die Aktualisierungseinheit sind in dem Fahrzeug angeordnet.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Gebäude mit einem Parkassistenzsystem gemäß dem ersten Aspekt vorgeschlagen. Das Gebäude weist zusätzlich eine Kommunikationseinheit zum Herstellen einer Kommunikationsverbindung mit einer Steuervorrichtung des Fahrzeugs zum Übertragen der aktualisierten digitalen Umgebungskarte und/oder von Steuersignalen an die Steuervorrichtung des Fahrzeugs auf.
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Das Gebäude ist beispielsweise ein Parkhaus und/oder eine industrielle Produktionsanlage.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Fahrzeug mit einem Parkassistenzsystem gemäß dem ersten Aspekt vorgeschlagen.
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Dieses Fahrzeug ist durch das Parkassistenzsystem insbesondere dazu in der Lage, einen automatischen Parkvorgang durchzuführen. Der Parkvorgang umfasst ein Fahren zu einem freien Parkplatz in dem vorbestimmten Bereich und kann ein Einparken und ein Ausparken umfassen, wobei der Nutzer des Fahrzeugs dieses beispielsweise in einem Übergabebereich verlässt und die autonome Parkfunktion aktiviert. Das Fahrzeug fährt dann autonom zu einem freien Parkplatz und parkt dort. Über ein Rufsignal, das beispielsweise über ein Mobilfunknetzwerk oder ein anderes drahtloses Datennetzwerk empfangen wird, kann das Fahrzeug aktiviert werden, woraufhin es von dem Parkplatz autonom zu dem Übergabebereich fährt, wo der Nutzer es wieder übernimmt. Man kann auch von einem automatischen Valet-Parksystem sprechen.
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Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen oder auch ein Lastkraftwagen. Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise eine Anzahl an Sensoreinheiten, die zum Erfassen des Fahrzustands des Fahrzeugs und zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs eingerichtet sind. Insbesondere umfasst das Fahrzeug eine Projektionseinheit, eine Anzahl von optischen Elementen und eine Erfassungseinheit, die Teil des Parkassistenzsystems sind. Weitere Beispiele für Sensoreinheiten des Fahrzeugs sind Bildaufnahmeeinrichtungen, 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 oder Fahrassistenzsystem, welches das teilautonome oder vollautonome Fahren in Abhängigkeit der erfassten Sensorsignale durchführt.
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Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Parkassistenzsystems vorgeschlagen. Das Parkassistenzsystem ist dazu eingerichtet, in einem vorbestimmten Bereich einen automatischen Parkvorgang mit einem Fahrzeug durchzuführen. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- Bereitstellen eines Lichtsignals mittels einer Projektionseinheit,
- Einstrahlen des Lichtsignals von der Projektionseinheit auf ein bestimmtes optisches Element aus einer Anzahl von optischen Elementen, die getrennt zu der Projektionseinheit angeordnet sind, wobei jedem der optischen Elemente eine vorbestimmte Fläche, die eine Teilfläche des vorbestimmten Bereichs bildet, zugeordnet ist, wobei das bestimmte optische Element das eingestrahlte Lichtsignal derart umlenkt, dass das umgelenkte Lichtsignal auf die zugeordnete vorbestimmte Fläche projiziert wird,
- Erfassen eines Bildes, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche mit dem projizierten Lichtsignal in dem erfassten Bild sichtbar ist,
- Ermitteln eines in der vorbestimmten Fläche angeordneten Objekts in Abhängigkeit des erfassten Bildes, und
- Aktualisieren einer digitalen Umgebungskarte unter Verwendung des erfassten Objekts.
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Die für das vorgeschlagene Parkassistenzsystem beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
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Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen.
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Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
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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.
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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 schematische Ansicht eines Parkassistenzsystems;
- 2 zeigt eine weitere schematische Ansicht eines Parkassistenzsystems;
- 3 zeigt ein Beispiel für eine Projektion eines vorbestimmten Musters;
- 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Aktualisierung einer digitalen Umgebungskarte;
- Fig: 5A - 5F zeigen unterschiedliche Beispiele für ein vorbestimmtes Muster;
- 6 zeigt noch eine schematische Ansicht eines Parkassistenzsystems;
- 7 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Projektion eines vorbestimmten Musters;
- 8 zeigt ein schematisches Blockdiagram eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Betreiben eines Parkassistenzsystems; und
- 9 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs aus einer Vogelperspektive.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Parkassistenzsystems 100 aus einer Vogelperspektive. In diesem Beispiel ist das Parkassistenzsystem 100 in der Infrastruktur angeordnet. Das Parkassistenzsystem 100 ist dazu eingerichtet, mit dem Fahrzeug 200 in dem vorbestimmten Bereich 105 einen automatischen Parkvorgang durchzuführen. Der vorbestimmte Bereich 105 umfasst beispielsweise eine Ebene eines Parkhauses. Das Parkassistenzsystem 100 umfasst eine Projektionseinheit 110 zum Bereitstellen eines Lichtsignals LS1, LS2, eine Anzahl von getrennt zu der Projektionseinheit 110 angeordneten optischen Elementen 121 - 124, wobei jedem der optischen Elemente 121 - 124 eine jeweilige vorbestimmte Fläche 121 A, 122A (die den optischen Elementen 123 und 124 zugeordneten vorbestimmten Flächen sind aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt), die eine Teilfläche des vorbestimmten Bereichs 105 bildet, zugeordnet ist. Die Projektionseinheit 110 ist zum Einstrahlen des Lichtsignals LS1, LS2 auf ein bestimmtes optisches Element 121, 122 eingerichtet und das bestimmte optische Element 121, 122 ist dazu eingerichtet, das eingestrahlte Lichtsignal LS1, LS2 derart umzulenken, dass das umgelenkte Lichtsignal auf die jeweilige zugeordnete vorbestimmte Fläche 121 A, 122A projiziert wird. In diesem Beispiel strahlt die Projektionseinheit 110 beispielsweise gleichzeitig zwei Lichtsignale LS1, LS2 ab, wobei das Lichtsignal LS1 auf das optische Element 121 einstrahlt und das zweite Lichtsignal LS2 auf das optische Element 122 einstrahlt.
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Das Parkassistenzsystem 100 umfasst weiterhin eine Erfassungseinheit 130 zum Erfassen eines Bildes, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche 121A, 122A mit dem projizierten Lichtsignal LS1, LS2 in dem erfassten Bild sichtbar ist. Die Erfassungseinheit 130 ist beispielsweise als eine Kamera ausgebildet. Es können insbesondere mehrere, verteilt angeordnete Erfassungseinheiten 130 vorgesehen sein, so dass das Parkassistenzsystem 100 Bilder der gesamten Fläche des vorbestimmten Bereichs 105 erfassen kann. Das Parkassistenzsystem 100 weist auch eine Ermittlungseinheit 140 auf, die zum Ermitteln eines in der vorbestimmten Fläche 121A, 122A angeordneten Objekts 210 (siehe 3 oder 4) in Abhängigkeit des erfassten Bildes eingerichtet ist, sowie eine Aktualisierungseinheit 150, die zum Aktualisieren einer digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1 (siehe Fig, 4) unter Verwendung des erfassten Objekts 210 eingerichtet ist.
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In diesem Beispiel ist das Parkassistenzsystem 100 beispielsweise dazu eingerichtet, das Fahrzeug 200 fernzusteuern. Hierzu umfasst das Parkassistenzsystem 100 insbesondere eine Kommunikationseinheit (nicht dargestellt), die entsprechende Steuersignale an das Fahrzeug 200 überträgt. Beispielsweise ermittelt das Parkassistenzsystem 100 eine Trajektorie, die das Fahrzeug 200 von seinem aktuellen Standort zu einem bestimmten Zielpunkt, beispielsweise ein Parkplatz, führt, und steuert das Fahrzeug 200 anschließend entsprechend an, so dass sich dieses entlang der ermittelten Trajektorie bewegt. Das Parkassistenzsystem 100 erfasst hierbei wie vorstehend beschrieben fortlaufend Objekte 210, die sich in dem vorbestimmten Bereich 105 aufhalten, insbesondere in einem jeweiligen Bereich um das Fahrzeug 200 herum, wenn dieses durch den vorbestimmten Bereich 105 gesteuert wird. Das Parkassistenzsystem 100 kann auch die Position des Fahrzeugs 200 selbst auf diese Weise fortlaufend erfassen und die digitale Karte entsprechend aktuell halten sowie die richtigen Fernsteuerbefehle ausgeben. Dies ist detailliert anhand der 7 erläutert.
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Die Flächen 121A, 122A sind in diesem Beispiel getrennt voneinander dargestellt, können sich aber auch teilweise überlappen.
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Es sei angemerkt, dass alternativ zu der in der 1 dargestellten Anordnung der Elemente 110, 121 - 124, 130, 140, 150 in der Infrastruktur, alle oder ein Teil dieser Elemente auch in oder an dem Fahrzeug 200 angeordnet sein können (siehe beispielsweise 9).
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2 zeigt eine weitere schematische Ansicht eines Parkassistenzsystems 100. Es handelt sich beispielsweise um das Parkassistenzsystem 100 der 1, hier in einer Seitenansicht dargestellt. Die Projektionseinheit 110 sowie die optischen Elemente 121, 122 sind beispielsweise an einer Decke eines Gebäudes angeordnet, wobei eine direkte Sichtverbindung zwischen diesen besteht. Die Lichtsignale LS1, LS2 werden hierbei über Luft übertragen. Wie dargestellt, verlaufen die Lichtsignale LS1, LS2 zunächst parallel zu der Decke und werden von dem jeweiligen optischen Element 121, 122, auf das sie eingestrahlt werden, umgelenkt und so auf den Boden oder die Fahrbahn das vorbestimmten Bereichs 105 projiziert. Dies ist vorliegend durch die jeweiligen Lichtkegel dargestellt. In diesem Beispiel sind die optischen Elemente 121, 122 beispielsweise als feststehende Spiegel ausgebildet. Die Erfassungseinheit 130 erfasst beispielsweise beide vorbestimmte Flächen 121A, 122A in einem Bild und gibt das Bild an die Ermittlungseinheit 140 aus. Diese ermittelt Objekte, die in den vorbestimmten Flächen 121A, 122A vorhanden sind, in Abhängigkeit des Bildes. Die Aktualisierungseinheit 150 hält die digitale Karte MAPO, MAP1 des vorbestimmten Bereichs 105 aktuell.
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3 zeigt ein Beispiel für eine Projektion 121 B eines vorbestimmten Musters PAT1 - PAT6 (siehe 5A - 5F) auf eine vorbestimmte Fläche 121 A. Die Projektion 121 B wird insbesondere von einem optischen Element 121 (siehe 1, 2 oder 6) durch Umlenken eines von einer Projektionseinheit 110 (siehe 1, 2, 6 oder 9) eingestrahlten Lichtsignals LS1 (siehe 1 oder 2) erzeugt. Das optische Element 121 ist vorzugsweise in der Infrastruktur angeordnet, es kann aber auch an dem Fahrzeug 200 (siehe 1, 2 oder 9) angeordnet sein.
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In diesem Beispiel handelt es sich beispielsweise um das vorbestimmte Muster PAT1, das in der 5A gezeigt ist. Dieses Muster PAT1 umfasst zwei Linienscharen mit parallel verlaufenden Linien, die zueinander senkrecht angeordnet sind. Man kann das Muster PAT1 auch als ein Schachbrettmuster bezeichnen. Auf einer ebenen Fläche entspricht die Projektion 121 B des vorbestimmten Musters PAT1 dem vorbestimmten Muster PAT1, das heißt, die Linien verlaufen parallel und senkrecht zueinander. An Stellen, an denen die Oberfläche, auf die das Muster projiziert wird, krummlinig verläuft, beispielsweise weil sich dort ein Objekt 210 befindet, entspricht die Projektion 121 B jedoch nicht mehr unbedingt dem vorbestimmten Muster. Dies ist in der 3 beispielhaft dargestellt, wobei die Projektion 121 B im Bereich des Objekts 210 verzerrt erscheint, wie die krummlinig verlaufenden Linien 211 zeigen.
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Die Projektion 121 B des Musters wird beispielsweise mittels einer an dem Fahrzeug 200 angeordneten Erfassungseinheit 130 (siehe 1, 2 oder 9) als ein Bild erfasst. Anhand der Verzerrung 211 des Musters 121B lässt sich ermitteln, dass sich in dem korrespondierenden Bereich ein Objekt 210 befinden muss, das diese Verzerrung 211 verursacht. Eine Ermittlungseinheit 140 (siehe 1, 2 oder 9) ist entsprechend dazu eingerichtet, das Objekt 210 auf Basis des erfassten Bildes zu ermitteln.
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In Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann vorgesehen sein, dass auf Basis der Verzerrung 211 des Musters 121B auf eine Form des Objekts 210 geschlossen wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Objektklassifikation auf Basis der Verzerrung 211 durchgeführt werden (nicht gezeigt), wobei dies vorzugsweise mittels eines neuronalen Netzwerks, insbesondere mittels eines GAN (engl. generative adversarial network) und/oder mittels eines CNN (engl. convolutional neural network) erfolgt.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Aktualisierung einer digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1. Die digitale Umgebungskarte MAPO, MAP1 ist eine Repräsentation eines Ausschnitts das vorbestimmten Bereichs 105 (siehe 1 oder 9) zu einem bestimmten Zeitpunkt, wobei die digitale Umgebungskarte MAPO, MAP1 je nach Bedarf einige oder alle erfassten Merkmale des vorbestimmten Bereichs 105 umfasst. In dem Beispiel der 4 ist die digitale Umgebungskarte MAPO, MAP1 aus einer Vogelperspektive dargestellt.
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In diesem Beispiel befindet sich das Fahrzeug 200 beispielsweise in einer Parkgarage, wobei geparkte Fahrzeuge 310 und Wände 304 in der digitalen Umgebungskarte MAP0 vorhanden sind. In Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die digitale Umgebungskarte MAPO, MAP1 zumindest teilweise von einem extern zu dem Fahrzeug 200 angeordneten System, wie einem Parkleitsystem, vorgegeben ist. Die vorgegebene digitale Umgebungskarte MAP0 umfasst beispielsweise einen Grundriss der Parkgarage, wobei Fahrspuren und bauliche Strukturen, wie die Wände 304, darin bereits enthalten sind.
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Das Fahrzeug 200 wird beispielsweise autonom von einem Parkassistenzsystem 100 (siehe 1, 2, 6 oder 9) gesteuert. Das Parkassistenzsystem 100 kann hierbei komplett in der Infrastruktur, verteilt auf die Infrastruktur und das Fahrzeug 200, oder komplett in dem Fahrzeug 200 angeordnet sein. Beispielsweise wird, wie anhand der 3 erläutert, auf Basis eines erfassten Bildes einer Projektion 121B (siehe 3) durch eine Ermittlungseinheit 140 (siehe 1 oder 2) ermittelt, dass sich ein Objekt 210 vor dem Fahrzeug 200 befindet. Eine Aktualisierungseinheit 150 (siehe 1 oder 2) aktualisiert daraufhin die digitale Umgebungskarte MAPO, wobei die aktualisierte Umgebungskarte MAP1 das ermittelte Objekt 210 enthält. Damit kann eine Kollision des autonom gesteuerten Fahrzeugs 200 mit dem Objekt 210 vermieden werden.
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5A - 5F zeigen unterschiedliche Beispiele für ein vorbestimmtes Muster PAT1 - PAT6.
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Das vorbestimmte Muster PAT1 der 5A ist beispielsweise ein Schachbrettmuster. Das vorbestimmte Muster PAT2 der 5B ist beispielsweise ein Rautenmuster. Das vorbestimmte Muster PAT3 der 5C ist beispielsweise ein Dreiecksmuster. Das vorbestimmte Muster PAT4 der 5D ist beispielsweise ein Wellenmuster. Das vorbestimmte Muster PAT5 der 5E ist beispielsweise ein weiteres Dreiecksmuster. Das vorbestimmte Muster PAT6 der 5F ist beispielsweise ein Kreismuster.
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Es sei angemerkt, dass die anhand der 5A - 5F gezeigten vorbestimmten Muster lediglich beispielhaft sind. Es sind beliebige andere vorbestimmte Muster denkbar, wie beispielsweise Kombinationen der vorbestimmten Muster PAT1 - PAT6. Die vorbestimmten Muster PAT1 - PAT6 werden insbesondere derart auf die jeweilige vorbestimmte Fläche projiziert, dass ein Abstand von benachbarten optischen Merkmalen, beispielsweise ein Linienabstand zweier benachbarter Linien, bei einer statischen Projektion maximal 11 cm beträgt. Bei einer dynamischen Projektion, das heißt, dass die Projektion in bestimmten Zeitintervallen verschoben wird und/oder in unterschiedlichen Zeitintervallen unterschiedliche Muster projiziert werden, kann ein Linienabstand eines einzelnen Musters auch größer sein als 11 cm. Vorzugsweise beträgt ein Linienabstand zweier aufeinanderfolgender Muster maximal 11 cm, das heißt, wenn die zeitlich aufeinanderfolgend projizierten Muster überlagert werden, beträgt der maximale Linienabstand 11 cm. Damit ist sichergestellt, dass Objekte, die mindestens 11 cm groß sind, von der Projektion 121B (siehe 3) erfasst werden und damit von dem Parkassistenzsystem 100 ermittelt werden können.
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6 zeigt noch eine schematische Ansicht eines Parkassistenzsystems 100. Das Parkassistenzsystem 100 weist beispielsweise die gleichen Bestandteile wie jenes der 1 oder 2 auf, auch wenn diese nicht alle dargestellt sind. In diesem Beispiel umfasst der vorbestimmte Bereich 105 eine Wand 160. Das Parkassistenzsystem 100 umfasst sechs optische Elemente 121 - 127, denen jeweils eine vorbestimmte Fläche (nicht dargestellt) zugeordnet ist. Im Unterschied zu dem Parkassistenzsystem 100 der 1 ist vorliegend keine direkte Sichtverbindung zwischen der Projektionseinheit 110 und jedem der optischen Elemente 121 - 127 gegeben. Um dennoch nur eine einzige Projektionseinheit 110 zu benötigen, sind in dem Beispiel der 6 Lichtleiter LL1 - LL7 verlegt, über welche das jeweilige Lichtsignal LS1, LS2 (siehe 1 oder 2) von der Projektionseinheit 110 zu dem jeweiligen optischen Element 121 - 127 übertragen werden kann. Die Lichtleiter LL1 - LL7 haben den Vorteil, dass diese krummlinig verlaufen können und beispielsweise auch durch die Wand 160 hindurch verlegt werden können, ohne dass das übertragene Lichtsignal davon beeinträchtigt wird. Weiterhin bieten die Lichtleiter LL1 - LL7 einen Schutz für das Lichtsignal, so dass dieses nicht einfach gestört werden kann und ein separater Schutz nicht benötigt wird.
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Die Projektionseinheit 110 ist in diesem Beispiel insbesondere als ein leistungsfähiger Laser ausgebildet. Das heißt, dass das Lichtsignal LS1, LS2 als ein Laserstrahl bereitgestellt wird. Der Laserstrahl kann selektiv in genau einen, mehrere oder auch alle Lichtleiter LL1 - LL7 eingekoppelt werden. Somit kann zu einem Zeitpunkt das Lichtsignal auf genau eine vorbestimmte Fläche, mehrere vorbestimmte Flächen oder alle vorbestimmte Flächen projiziert werden.
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Vorteilhaft sind die optischen Elemente 121 - 127 in diesem Beispiel als aktive optische Elemente ausgebildet. Damit sind diese dazu eingerichtet, das über den jeweiligen Lichtleiter LL1 - LL7 eingestrahlte Lichtsignal räumlich und zeitlich zu modulieren, um die gesamte jeweilige vorbestimmte Fläche auszuleuchten. Vorzugsweise sind die optischen Elemente 121 - 127 dazu eingerichtet, das Lichtsignal als ein vorbestimmtes Muster PAT1 - PAT6 (siehe 5A - 5F) auf die jeweilige vorbestimmte Fläche zu projizieren. Dies ist beispielsweise durch die Nutzung von ansteuerbaren Mikrospiegelanordnungen oder Mikrolinsenanordnungen als optische Elemente möglich.
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7 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Projektion 121B eines vorbestimmten Musters, wobei es sich beispielsweise um das Schachbrettmuster PAT1 der 5A handelt. In diesem Beispiel wird erläutert, wie die Projektion 121B des Musters dazu genutzt werden kann, eine Lokalisierung des Fahrzeugs 200 zu unterstützen. Eine Lokalisierung des Fahrzeugs 200 in geschlossenen Räumen, wie einem Parkhaus, ist aufgrund des Fehlens eines Positionssignals, wie einem GPS, schwierig, weshalb es besonders vorteilhaft ist, die Position des Fahrzeugs 200 in der Parkgarage wie nachfolgend beschrieben zu ermitteln. Bei diesem Beispiel sind die Projektionseinheit 110 (siehe 1, 2, 6 oder 9) und die optischen Elemente 121 - 128 (siehe 1, 2, 6 oder 9) ortsfest in der Infrastruktur angeordnet, also beispielsweise wie in der 1, 2 oder 6 dargestellt.
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Aufgrund der ortsfesten Anordnung der optischen Elemente 121 - 128 kann das Muster mit einer bestimmten, vorgegebenen Relativposition zu der Infrastruktur projiziert werden. Damit ist es beispielsweise möglich, eine Linie zu projizieren, die genau einen vorbestimmten Abstand, wie zwei Meter, von einer Seitenwand aufweist. In der 7 sind die Linien der Projektion 121B mit H1 - H10 und V1 - V15 nummeriert. Beispielsweise ist die Lage einer jeden Linie in der digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1 (siehe 4) vorgegeben. Auf Basis der horizontalen Linien H1 - H10 kann eine Position in einer Querrichtung des Fahrzeugs 200 ermittelt werden und auf Basis der vertikalen Linien V1 - V15 kann eine Position in einer Längsrichtung des Fahrzeugs 200 ermittelt werden.
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Wenn sich nun das Fahrzeug 200 entlang der Projektion 121B bewegt, überstreicht es die ortsfesten Linien des Musters. Das heißt, dass ein Teil der Projektion 121B nicht auf dem Boden erzeugt wird, sondern auf dem Fahrzeug 200 liegt (aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt). In der 7 ist zudem dargestellt, dass die Projektion 121B stellenweise unter die Karosserie des Fahrzeugs 200 ragt, wobei dies von einer Höhe der Karosserie über dem Boden und einem Projektionswinkel der Projektion 121B relativ zu dem Fahrzeug 200 abhängt. Insbesondere an den Rädern HR, VR des Fahrzeugs 200, die den Boden berühren, ist eine exakte Lokalisierung möglich, da der Übergangspunkt, an dem die Projektion 121B von dem Boden auf das jeweilige Rad HR, VR übergeht, genau die aktuelle Position des jeweiligen Rades HR, VR des Fahrzeugs 200 markiert.
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In diesem Beispiel wird die Position des Vorderrads VR in Längsrichtung anhand der Linien V10 und V11 ermittelt, wobei die ermittelte Position einem Wert zwischen den Positionen der Linien V10 und V11 entspricht, und die Position des Hinterrads HR in Längsrichtung wird anhand der Linien V2 und V3 ermittelt, wobei die ermittelte Position einem Wert zwischen den Positionen der Linien V2 und V3 entspricht. Die Position des Fahrzeugs 200 in Querrichtung wird anhand der Linien H3 und H4 für die rechte Fahrzeugseite ermittelt, wobei die ermittelte Position einem Wert zwischen den Positionen der Linien H3 und H4 entspricht.
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Die Lokalisierung kann mit einer an dem Fahrzeug 200 angeordneten Erfassungseinrichtung 130 (siehe 1, 2 oder 9) oder auch mit einer in der Infrastruktur ortsfest angeordneten Erfassungseinrichtung 130 durchgeführt werden. Wenn die Erfassungseinrichtung 130 an dem Fahrzeug 200 angeordnet ist, dann ist es notwendig, dass wenigstens eines der projizierten optischen Merkmale gekennzeichnet ist, so dass von den anderen unterscheidbar ist. Dann kann dieses optische Merkmal in dem erfassten Bild der Projektion 121B ermittelt werden, wobei eine zu der Position des optischen Merkmals korrespondierende Position in der digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1 bestimmt und vorgegeben ist. Es kann dann die Relativposition des Fahrzeugs 200 zu dem optischen Merkmal ermittelt werden und somit auch die absolute Position des Fahrzeugs 200 in der digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1.
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8 zeigt ein schematisches Blockdiagram eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Betreiben eines Parkassistenzsystems 100, beispielsweise des Parkassistenzsystems 100 der 1, 2, 6 oder 9. Das Parkassistenzsystem 110 ist zum Durchführen eines automatischen Einparkvorgangs mit einem Fahrzeug 200 (siehe 1, 2 oder 9) in einem vorbestimmten Bereich 105 (siehe 1, 2, 6 oder 9) eingerichtet. In einem ersten Schritt S1 wird ein Lichtsignal LS1, LS2 (siehe 1 oder 2) mittels einer Projektionseinheit 110 (siehe 1, 2, 6 oder 9) bereitgestellt. In einem zweiten Schritt S2 wird das Lichtsignal LS1, LS2 von der Projektionseinheit 110 auf ein bestimmtes optisches Element 121 - 128 (siehe 1, 2, 6 oder 9) aus einer Anzahl von optischen Elementen 121 - 128, die getrennt zu der Projektionseinheit 110 angeordnet sind, eingestrahlt. Jedem der optischen Elemente 121 - 128 ist eine vorbestimmte Fläche 121A, 122A (siehe 1 oder 2) zugeordnet, die eine Teilfläche des vorbestimmten Bereichs 105 bildet. Das bestimmte optische Element 121 - 128 lenkt das eingestrahlte Lichtsignal LS1, LS2 derart um, dass das umgelenkte Lichtsignal auf die zugeordnete vorbestimmte Fläche projiziert wird. In einem dritten Schritt S3 wird ein Bild erfasst, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche 121A, 122A mit der Projektion 121B (siehe 3) in dem erfassten Bild sichtbar ist. In einem vierten Schritt S4 wird ein in der vorbestimmten Fläche 121A, 121B angeordnetes Objekt 210 (siehe 3) in Abhängigkeit des erfassten Bildes ermittelt. In einem fünften Schritt S5 wird eine digitale Umgebungskarte MAPO, MAP1 (siehe 4) unter Verwendung des erfassten Objekts 210 aktualisiert. Auf Basis der aktualisierten Umgebungskarte MAP1 kann das Fahrzeug 200 sicher durch den vorbestimmten Bereich 105 gesteuert werden.
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9 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 200 aus einer Vogelperspektive. Das Fahrzeug 200 ist beispielsweise ein Auto. Das Auto 200 weist ein Parkassistenzsystem 100 auf. Das Parkassistenzsystem 100 umfasst mehrere Bestandteile, die in diesem Beispiel alle an dem Fahrzeug 200 angeordnet sind. Das Parkassistenzsystem 100 ist insbesondere dazu eingerichtet, mit dem Fahrzeug 200 einen automatischen Einparkvorgang in einem vorbestimmten Bereich 105 durchzuführen. Das Parkassistenzsystem 100 umfasst eine Projektionseinheit 110 zum Bereitstellen eines Lichtsignals LS1, LS2 (siehe 1 oder 2), eine Anzahl von getrennt zu der Projektionseinheit 110 angeordneten optischen Elementen 121 - 128, wobei jedem der optischen Elemente 121 - 128 eine jeweilige vorbestimmte Fläche 121A, 122A (siehe 1 oder 2), die eine Teilfläche des vorbestimmten Bereichs 105 bildet, zugeordnet ist. Die jeweilige vorbestimmte Fläche ist in diesem Beispiel nicht absolut ortsfest, sondern in Bezug auf das Fahrzeug 200 ortsfest und in Bezug auf dieses vorbestimmt. Die Projektionseinheit 110 ist zum Einstrahlen des Lichtsignals LS1, LS2 auf ein bestimmtes optisches Element 121, 122 eingerichtet und das bestimmte optische Element 121, 122 ist dazu eingerichtet, das eingestrahlte Lichtsignal LS1, LS2 derart umzulenken, dass das umgelenkte Lichtsignal auf die jeweilige zugeordnete vorbestimmte Fläche 121A, 122A projiziert wird. Das Lichtsignal LS1, LS2 wird in diesem Beispiel vorzugsweise über Lichtleiter LL1 - LL7 (siehe 6) von der Projektionseinheit 110 zu dem jeweiligen optischen Element 121 - 128 geleitet. Das Parkassistenzsystem 100 umfasst weiterhin zwei Erfassungseinheiten 130 zum Erfassen eines jeweiligen Bildes, wobei zumindest ein Teilbereich der vorbestimmten Fläche 121A, 122A mit dem projizierten Lichtsignal LS1, LS2 in dem erfassten Bild sichtbar ist. Die jeweilige Erfassungseinheit 130 ist beispielsweise als eine Kamera ausgebildet. Das Parkassistenzsystem 100 weist auch eine Ermittlungseinheit 140 auf, die zum Ermitteln eines in der vorbestimmten Fläche 121A, 122A angeordneten Objekts 210 (siehe 3 oder 4) in Abhängigkeit des erfassten Bildes eingerichtet ist, sowie eine Aktualisierungseinheit 150, die zum Aktualisieren einer digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1 (siehe Fig, 4) unter Verwendung des erfassten Objekts 210 eingerichtet ist. Eine Steuervorrichtung 101 des Fahrzeugs 200 ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug 200 in Abhängigkeit der digitalen Umgebungskarte MAPO, MAP1 zu steuern, insbesondere eine Trajektorie für das Fahrzeug zu ermitteln und entlang der ermittelten Trajektorie zu fahren.
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Das Fahrzeug 200 kann verschiedene weitere Sensoreinrichtungen aufweisen. Beispiele hierfür sind ein Raddrehzahlsensoren, ein Lenkwinkelsensor, ein Beschleunigungssensor, ein Mikrofon, eine Antenne mit gekoppeltem Empfänger zum Empfangen von elektromagnetisch übertragbarer Datensignale, und dergleichen mehr. Das Parkassistenzsystem 100, insbesondere die Aktualisierungseinheit 150, und/oder die Steuervorrichtung 101 können dazu eingerichtet sein, von den weiteren Sensoreinrichtungen erfasste Signale zu verarbeiten und entsprechend zu berücksichtigen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 100
- Parkassistenzsystem
- 101
- Steuervorrichtung
- 105
- Bereich
- 110
- Projektionseinheit
- 121 - 128
- optisches Element
- 121 A
- Fläche
- 121B
- Projektion
- 122A
- Fläche
- 130
- Erfassungseinheit
- 140
- Ermittlungseinheit
- 150
- Aktualisierungseinheit
- 160
- Wand
- 200
- Fahrzeug
- 210
- Objekt
- 211
- Verzerrung
- 304
- Hindernis
- 310
- geparktes Fahrzeug
- LS1
- Lichtsignal
- LS2
- Lichtsignal
- LL1 - LL7
- Lichtleiter
- H1 - H10
- Linien
- HR
- Hinterrad
- MAP0
- digitale Umgebungskarte
- MAP1
- digitale Umgebungskarte
- PAT1 - PAT6
- vorbestimmtes Muster
- S1 - S5
- Verfahrensschritt
- V1 - V15
- Linien
- VR
- Vorderrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2020/0209886 A1 [0005]
