DE10311240B4

DE10311240B4 - Verfahren und Einrichtung für die Spurführung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10311240B4
Application number: DE10311240.5A
Authority: DE
Inventors: Winfried Koenig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2023-03-15
Also published as: DE10311240A1

Abstract

Verfahren zur Spurführung eines straßengebundenen Fahrzeugs (10), bei dem die Fahrbahnen (1a, 1b) einer Straße (1) begrenzende Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) erfasst und ausgewertet werden, und bei dem aus der relativen Lage des Fahrzeugs (10) in Bezug auf erkannte Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) Steuersignale für die Querführung des Fahrzeugs (10) abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei erkannten Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) geprüft wird, ob es sich um temporäre (1e, 1f) oder permanente (1c, 1d) Markierungen handelt, und dass bei Erfassung von temporären Markierungen (1e, 1f) lediglich die temporären Markierungen (1e, 1f) für die Spurführung des Fahrzeugs (10) herangezogen werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung für die Spurführung eines Fahrzeugs nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 7.
Es sind, zum Beispiel unter der Bezeichnung „Heading Control”, Systeme bekannt, die den Fahrer eines straßengebundenen Fahrzeugs bei der Querführung des Fahrzeugs unterstützen oder diese Aufgabe sogar selbsttätig übernehmen. Eine wesentliche Aufgabe dieser Systeme ist es, den Verlauf der befahrenen Fahrspur und deren seitliche Begrenzungen sicher zu erkennen. Dabei sind unterschiedliche Arten von Fahrbahnmarkierungen, wie beispielsweise in die Fahrbahn eingelassene Nägel, oder aber auch magnetische Stifte bekannt. Darüber hinaus gibt es zur Verfolgung der Fahrspur autonome Methoden, die ohne spezielle Fahrbahnmarkierung auskommen, und die zum Beispiel den Rand einer Fahrspur mittels von Kameras aufgenommenen Videosignalen zu erkennen versuchen.
Aus DE 197 36 774 A1 der Anmelderin ist ein Verfahren zur Informationsanzeige in einem Kraftfahrzeug bekannt, das eine bildbasierte Fahrspurverfolgung ermöglicht. Dazu ist eine fahrzeugfeste Videokamera vorgesehen, die die vor dem Fahrzeug liegenden Fahrspuren, einschließlich der Verkehrszeichen, aufnimmt. Die von der Videokamera gelieferten Videosignale werden auf regelwidrige Fahrzustände ausgewertet. Bei Erkennung eines regelwidrigen Fahrverhaltens, beispielsweise einer unzulässigen Geschwindigkeitsüberschreitung, oder einem Überholvorgang in einem Straßenabschnitt mit Überholverbot, werden Warnsignale für den Fahrer erzeugt.
Auch aus DE 298 02 953 U ist ein elektronisches System zur Erkennung von Verkehrszeichen und deren Anzeige auf einem Display bekannt.
Aus der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden DE 299 02 457 U1 ist weiterhin eine Einrichtung zur Umfelderkennung mit einer Kameraeinrichtung zur Generierung von Videosignalen bekannt, die mindestens zwei Kameras mit überlappenden Gesichtsfeldern aufweist. Die Kameras liefern eine stereoskopische Videosequenz an eine Bildverarbeitungseinheit, die mittels dreidimensionaler Mustererkennung und Bildverarbeitung Verkehrszeichen detektiert und klassifiziert. Neben Verkehrszeichen vermag die Einrichtung gleichzeitig auch vorausfahrende bzw. vor dem Fahrzeug stehende Fahrzeuge zu erkennen und, je nach Verkehrssituation, Warnsignale abzugeben, beziehungsweise aktiv in den Betriebszustand des Fahrzeugs einzugreifen. Als derartige aktive Eingriffe werden die Abstandsregelung im Stop and Go oder Kolonnenverkehr vermittels Eingriff in die Brems- und Motorsteuerung des Fahrzeugs oder aber auch die Ansteuerung einer automatischen Lenkung beschrieben.
Aus EP 1 074 430 A1 ist ein Bilderfassungssystem mit Helligkeitsregelung bekannt, das ein Teilsystem zur Bilderfassung, und eine Bildsteuerungsgruppe umfasst. Das Teilsystem zur Bilderfassung empfängt ein Bild und wandelt dieses Bild in digitale Bilddaten um. Das so gewonnene digitale Signal wird sodann in einem Videospeicher für die Bildsteuerungsgruppe bereitgehalten. Die Bildsteuerungsgruppe sorgt für eine Helligkeitssteuerung eines in dem Bilderfassungssystem vorhandenen Bildsensors, um die Helligkeit eines interessierenden Bereichs des Bildes relativ zu dem Hintergrund zu optimieren. Das Bilderfassungssystem wird in einem Spurführungssystem eingesetzt, bei dem Straßenmarkierungen von einem fahrenden Fahrzeug aus erkannt werden sollen.
Aus der DE 101 14 470 A1 ist eine Spurhalte- und Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Fahrbahnspur, einem Lenkungsregler zur Auswertung von Signalen der Sensoreinrichtung und zur Ausgabe von Lenkbefehlen an ein Lenkungstellglied und einem auf das Antriebssystem des Fahrzeugs wirkenden Geschwindigkeitsregler, der mittels eines Hauptschalters in einen betriebsbereiten Zustand schaltbar ist und im betriebsbereiten Zustand durch ein von einem Bedienelement erzeugtes Einschaltsignal aktivierbar ist, bekannt, wobei der Lenkungsregler durch einen separaten Hauptschalter unabhängig vom Geschwindigkeitsregler in einen betriebsbereiten Zustand schaltbar und im betriebsbereiten Zustand durch dasselbe Einschaltsignal wie der Geschwindigkeitsregler aktivierbar ist.
Die bekannten autonomen Methoden zur Erkennung einer Fahrspur bieten nur eine beschränkte Verfügbarkeit, da die Interpretation des Kamerabildes auf Grund zahlreicher Störeinflüsse oft fehlerhaft ist. Auch wenn die Ränder der Fahrstreifen mit einer dauerhaften Markierung aus weißen Linien mit ausreichendem Kontrast markiert sind, und auch die Witterungsbedingungen die Aufnahme eines kontrastreichen Kamerabildes erlauben, kann es, zum Beispiel besonders in Baustellenbereichen, zu Fehlern kommen. Dort wird die veränderte Führung des Fahrstreifens nämlich häufig durch temporär verwendete andersfarbige Markierungen angedeutet. Als derartige Markierungen werden in Deutschland vorzugsweise gelbe Linien oder runde gelbe Kunststoffkappen (Nägel) eingesetzt. Dabei kommt aber erschwerend hinzu, dass die permanenten weißen Linien der Standardmarkierung häufig nicht ausreichend entfernt werden. Herkömmliche Spurführungssysteme stoßen bei diesen Situationen auf erhebliche Probleme und arbeiten nur unzuverlässig oder versagen sogar völlig. Dadurch wird das Unfallrisiko erheblich vergrößert.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung macht sich die Tatsache zu Nutze, dass zum Markieren von Fahrbahnen und Fahrspuren unterschiedliche Markierungstypen benutzt werden, nämlich permanente und temporäre Markierungen. Weiterhin macht sich die Erfindung die Tatsache zu Nutze, dass sehr häufig temporäre und permanente Markierungen in unterschiedlichen Farben ausgeführt werden. Durch die Möglichkeit, zwischen unterschiedlichen Farben unterscheiden zu können, gelingt es dem erfindungsgemäßen Verfahren, temporäre von permanenten Markierungen zu unterscheiden. Bei einer Erfassung von temporären Markierungen werden lediglich diese bevorzugt zur Steuerung des Fahrzeugs herangezogen. Ein besonderes Problem besteht noch darin, dass in unterschiedlichen Staaten unterschiedliche Markierungssysteme zu Markierung von Fahrbahnen und Fahrspuren verwendet werden. Insbesondere werden unterschiedliche Farbgestaltungen für die Markierung von temporären und permanenten Markierungen benutzt. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist daher die Möglichkeit vorgesehen, entweder manuell oder automatisch gesteuert, eine länderspezifische Erkennung von Markierungen zu ermöglichen. Dies ist besonders vorteilhaft für Fahrzeuge, die länderübergreifend benutzt werden und sich daher, bei dem Überschreiten einer Ländergrenze, auf unterschiedliche Markierungen von Fahrbahnen einstellen müssen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen
1 in einer schematischen Darstellung eine Straße mit Fahrbahnmarkierungen und einem Fahrzeug,
2 in einem Blockdiagramm eine Einrichtung zur Sparführung,
3 eine Tabelle mit länderspezifischen Fahrbahnmarkierungen und
4 ein Ablaufdiagramm.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt 1 zunächst in einer schematischen Darstellung eine Straße 1 mit zwei Fahrbahnen 1a und 1b. Jede Fahrbahn 1a, 1b ist durch permanente Markierungen gekennzeichnet, die den jeweiligen Fahrbahnrand markieren. So ist die Fahrbahn 1a durch die permanenten Markierungen 1c und 1d markiert. Auf der Fahrbahn 1a der Straße 1 bewegt sich ein Fahrzeug 10 in Nordrichtung und nähert sich dabei einer Engstelle, die beispielsweise durch eine Baustelle verursacht sein kann. Die an dieser Engstelle verengte Fahrbahn 1a ist durch temporäre Markierungen 1e, 1f gekennzeichnet, die in 1 gestrichelt eingezeichnet sind.
2 zeigt das Blockdiagramm einer Einrichtung zur Spurführung, die beispielsweise in dem in 1 dargestellten Fahrzeug 10 angeordnet sein kann. Die Einrichtung umfasst eine Spurführungseinrichtung 20, die mit einem Navigationssystem 21 und einer Einrichtung für Rundumsicht 23 verbunden ist. Die Einrichtung für Rundumsicht 23 umfasst nicht im Einzelnen dargestellte Videokameras und Radargeräte. Das Navigationssystem 21 umfasst eine Antenne 21a zum Empfang der Signale von Satelliten des GPS-Systems. Die Spurführungseinrichtung 20 ist mit anderen Baugruppen des Fahrzeugs 10 verbunden, insbesondere mit dem Lenksystem 22.
Die bekannten autonomen Methoden zur Erkennung einer Fahrbahn 1a, 1b, wie beispielsweise mit Videokameras einer Einrichtung für Rundumsicht, bieten nur eine beschränkte Verfügbarkeit, da die Interpretation des Kamerabildes auf Grund zahlreicher Störeinflüsse oft fehlerhaft ist. Auch wenn die Ränder der Fahrbahnen 1a, 1b mit einer dauerhaften Markierung 1c, 1d aus weißen Linien mit ausreichendem Kontrast markiert sind, und auch die Witterungsbedingungen die Aufnahme eines kontrastreichen Kamerabildes erlauben, kann es, zum Beispiel besonders in Baustellenbereichen, zu Fehlern kommen. Dort wird die veränderte Führung der Fahrbahn nämlich häufig durch temporär verwendete andersfarbige Markierungen 1e, 1f angedeutet. Als derartige Markierungen werden in Deutschland vorzugsweise gelbe Linien oder runde gelbe Kunststoffkappen (Nägel) eingesetzt, wobei nachteiligerweise die weißen Linien der permanenten Standardmarkierung 1c, 1d häufig nicht ausreichend gründlich entfernt werden. In der Fahrpraxis sind somit häufig zwei Markierungssysteme gleichzeitig anzutreffen, die häufig sowohl den Fahrer des Fahrzeugs selbst als auch ein automatisches Spurführungssystem verwirren können. Diese Situation beschwört zusätzliche Gefahren herauf und hat schon zu schweren Unfällen geführt. Die Erfindung macht sich nun die Tatsache zunutze, dass permanente und temporäre Markierungen 1c, 1d beziehungsweise 1e, 1f üblicherweise mit unterschiedlicher Farbgebung ausgeführt werden. Anstelle eines bisher allgemein üblichen monochromen Kamerabildes wird ein farbiges oder multispektrales Kamerabild (Einrichtung für Rundumsicht 23) erstellt, dass zumindest die unterschiedlichen Farben der temporären 1e, 1f und permanenten 1c, 1d Markierungen erfasst. Von einem nachgeschalteten Auswertesystem, das die von der Kamera aufgenommenen Bilder auswertet, wird dann zunächst das Bild auf das Vorhandensein temporärer Markierungen 1e, 1f untersucht. Zusätzlich zur Farbanalyse können selbstverständlich noch andere Parameter ausgewertet werden, um die Erkennungswahrscheinlichkeit der gesuchten Markierungen zu verbessern, wie beispielsweise Kontrast im Vergleich zum Hintergrund, Form bzw. Struktur der Markierungen, Krümmungsmodelle, usw. Falls dabei gelbe Linien oder gelbe Kunststoffkappen oder dergleichen entdeckt werden, wird auf das Vorhandensein temporärer Markierungen 1e, 1f geschlossen. Das Spurführungssystem 20, 21, 22, 23 des Fahrzeugs 10 übernimmt dann diese Markierungen als Leitmarkierungen für die Spurführung des Fahrzeugs. Sofern diese Suche keine temporären Markierungen ergibt, wird die Suche nach permanenten Markierungen 1c, 1d, den üblichen weißen Linien beispielsweise, fortgesetzt. Im Erfolgsfall, also bei Auffinden derartiger permanenter Markierungen 1c, 1d, werden diese für die Spurführung des Fahrzeugs 10 herangezogen. Falls weder temporäre noch permanente Markierungen gefunden werden, hat das Spurführungssystem selbstverständlich keine Möglichkeit, eine sich auf Markierungen stützende Spurführung zu gewährleisten. Dies wird dem Fahrer zweckmäßig mittels eines optischen oder akustischen Signals mitgeteilt.
Die in 3 dargestellte Tabelle enthält Informationen über die Farbgebung temporärer und permanenter Markierungen in einigen ausgewählten Staaten. So lässt sich dieser Tabelle entnehmen, dass in Deutschland und in der Mehrzahl der EU-Staaten permanente Markierungen üblicherweise in weißer Farbe und temporäre Markierungen dagegen in gelber Farbe ausgeführt werden. Sofern wie in Deutschland und der Mehrzahl der EU-Staaten permanente und temporäre Markierungen mit unterschiedlicher Farbgebung ausgeführt werden, fällt es mit der erfindungsgemäßen Lösung relativ leicht, eine Unterscheidung zwischen diesen Markierungen zu treffen und sie für eine zuverlässige Spurführung heranzuziehen. Bei Ländern, wie zum Beispiel Finnland, fällt die Unterscheidung dagegen schwerer, da dort, wie aus der Tabelle in 3 ersichtlich ist, sowohl permanente als auch temporäre Markierungen mit gleicher Farbe, nämlich in weiß, ausgeführt werden. In diesen Fallen sind zusätzliche Kriterien für eine Unterscheidung hilfreich. Beispielsweise kann das System darauf achten, ob die Markierungen in einem unterschiedlichen Linientyp aufgebracht sind. Ob sie beispielsweise unterbrochen oder durchgezogen sind. In einem Baustellenbereich können beispielsweise von der Einrichtung für Rundumsicht 23 erkannte Abgrenzungen, wie Baken, Kegel oder dergleichen bei der Erkennung temporärer Markierungen von Nutzen sein.
Unter Bezug auf das in 4 dargestellte Ablaufdiagramm wird im Folgenden das erfindungsgemäße Verfahren für die Spurführung eines Fahrzeugs mit Erkennung temporärer Markierungen ausführlich beschrieben. Im Schritt 40 wird mit Hilfe des Navigationssystems 21 die genaue Position des Fahrzeugs 10 ermittelt. In Schritt 41 wird das dieser Position entsprechende Land bestimmt. Nach Bestimmung des Lands, werden in Schritt 42 die dem betreffenden Land entsprechenden Kennfarben für temporäre und permanente Markierungen aus der Tabelle gemäß 3 ausgelesen. Die Daten dieser Tabelle sind dazu zweckmäßig in einem bordeigenen Speichermittel, beispielsweise in einem Datenspeicher des Navigationssystems 21, gespeichert. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können diese Daten jedoch auch bedarfsweise von einer Servicezentrale abgerufen werden, die über ein Telekommunikationsnetz oder ein Datennetz mit dem Fahrzeug 10 in Verbindung steht. In dem Schritt 43 wird von der Einrichtung für Rundumsicht 23 ein Kamerabild der Fahrzeugumgebung aufgenommen und analysiert. Bei dieser Analyse wird im Schritt 44 festgestellt, ob sich in dem aufgenommenen Kamerabild Form und Struktur von plausiblen Markierungslinien erkennen lassen. Sofern dies zutrifft wird in Schritt 45 anhand der erkannten Farbgebung überprüft, ob eine temporäre Markierung vorliegt oder in Schritt 46, ob eine permanente Markierung vorliegt. Abhängig von diesem Ergebnis wird dann die Querführung des Fahrzeugs 10 entsprechend ausgerichtet (Schritt 47). Werden beide Markierungsarten erkannt, wird vorrangig die Spurführung nach der erkannten temporären Markierung ausgerichtet, da eine Plausibilitätsbetrachtung dafür spricht, dass es sich dabei um die aktuellere Markierung handelt. Diese Entscheidung kann auch noch durch die Analyse der Farbqualität der Markierung verbessert werden. Wenn die temporäre Markierung 1e, 1f die bessere Farbqualität aufweist, spricht vieles dafür, dass es sich um die aktuellere Markierung handelt, und dass nur vergessen wurde, die ungültige permanente Markierung 1c, 1d gründlich zu entfernen.

Claims

Verfahren zur Spurführung eines straßengebundenen Fahrzeugs (10), bei dem die Fahrbahnen (1a, 1b) einer Straße (1) begrenzende Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) erfasst und ausgewertet werden, und bei dem aus der relativen Lage des Fahrzeugs (10) in Bezug auf erkannte Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) Steuersignale für die Querführung des Fahrzeugs (10) abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei erkannten Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) geprüft wird, ob es sich um temporäre (1e, 1f) oder permanente (1c, 1d) Markierungen handelt, und dass bei Erfassung von temporären Markierungen (1e, 1f) lediglich die temporären Markierungen (1e, 1f) für die Spurführung des Fahrzeugs (10) herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aufhören der temporären Markierungen (1e, 1f) geprüft wird, ob permanente Markierungen (1c, 1d) vorhanden sind und dass bei Erfassung von permanenten Markierungen (1c, 1d) wieder diese für die Spurführung des Fahrzeugs (10) herangezogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichtauffinden temporärer oder permanenter Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) dem Fahrer des Fahrzeugs (10) signalisiert wird, dass keine automatische Spurführung des Fahrzeugs (10) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Positionsbestimmung des Fahrzeugs (10), insbesondere bei Überschreiten einer Landesgrenze, dem Spurführungssystem (20, 21, 22, 23) die für das erreichte Land jeweils gültigen Markierungsvorschriften für Markierungen mitgeteilt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die länderspezifischen Markierungsvorschriften für Markierungen einer Fahrbahn aus einem bordeigenen Speichermittel ausgelesen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die länderspezifischen Markierungsvorschriften für Markierungen einer Fahrbahn bedarfsweise von einer Servicezentrale zu dem Fahrzeug (10) übermittelt werden.
Einrichtung zur Spurführung eines straßengebundenen Fahrzeugs (10), mit Mitteln zur Erfassung und Auswertung der eine Fahrbahn und/oder die Fahrspuren begrenzenden Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f), die die Fahrbahnen (1a, 1b) einer Straße (1) begrenzenden Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) erfassen und auswerten und Mitteln (20, 21, 22, 23) zur Beeinflussung der Fahrzeuglage in Bezug auf erkannte Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f), in denen aus der relativen Lage des Fahrzeugs (10) in Bezug auf erkannte Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) Steuersignale für die Querführung des Fahrzeugs (10) abgeleitet werden dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) Mittel zur Erfassung und Auswertung von temporären und permanenten Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) der Fahrbahn (1a, 1b) einer Straße (1) umfasst, in denen die erkannten Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) geprüft werden, ob es sich um temporäre (1e, 1f) oder permanente (1c, 1d) Markierungen handelt, und dass bei Erfassung von temporären Markierungen (1e, 1f) lediglich die temporären Markierungen (1e, 1f) für die Spurführung des Fahrzeugs (10) herangezogen werden.
Einrichtung zur Spurführung eines straßengebundenen Fahrzeugs (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erfassung und Auswertung von Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) farbsensitiv sind, das heißt, unterschiedliche Farben unterscheiden können.
Einrichtung zur Spurführung eines Fahrzeugs nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) Speichermittel umfasst, in denen länderspezifische Markierungsvorschriften für die Markierungen (1c, 1d, 1e, 1f) von Fahrbahnen (1a, 1b) speicherbar sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung Navigationsmittel (Navigationssystem 21) zur Feststellung des jeweiligen Standorts des Fahrzeugs (10) umfasst.