EP2240800A1 - Vorrichtung und verfahren zum bestimmen der position eines anderen verkehrsteilnehmers - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum bestimmen der position eines anderen verkehrsteilnehmers

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EP2240800A1
EP2240800A1 EP08872210A EP08872210A EP2240800A1 EP 2240800 A1 EP2240800 A1 EP 2240800A1 EP 08872210 A EP08872210 A EP 08872210A EP 08872210 A EP08872210 A EP 08872210A EP 2240800 A1 EP2240800 A1 EP 2240800A1
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EP
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road
road user
distance
determining
user
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EP08872210A
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Thomas Heger
Kathleen Tischler
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/12—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/166—Anti-collision systems for active traffic, e.g. moving vehicles, pedestrians, bikes

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the position of another road user.
  • the present invention relates to an apparatus for carrying out the method according to the invention.
  • Driver assistance systems make it easier for the driver of a motor vehicle to recognize, among other things, dangerous situations.
  • An estimation of a hazard due to oncoming, laterally appearing overtaking other vehicles requires a reliable determination of the distance to the respective other vehicle.
  • the inventive method with the features of claim 1 is used to determine the position of another road user. For this purpose, the following steps are carried out: The position of a road user is determined by means of a position detection device. A distance of the road user to the other road user is estimated by means of a distance sensor. The position of the other road user is determined based on the position of the road user, the estimated distance and a road map, the other road user being assumed to be on a road area predetermined by the road map.
  • the information from the road map is used to match the information from the distance estimate. As a result, the accuracy in the distance determination can be increased.
  • the road sector is not to be understood as limiting itself to an ordinary road. Rather, a road area includes the usual places where a moving or stationary road user, especially a motor vehicle, is to be expected.
  • a device for determining the position includes a position detection device for determining the position of a road user; a distance sensor for estimating a distance of the road user to another road user; and an evaluation device for determining the position of the other traffic participant based on the position of the road user, the estimated distance and a road map, wherein the other road user is assumed to be located on a road area.
  • 1 is a graph showing the resolution limit of a camera-based triangulation system
  • Fig. 2 shows an embodiment of a device for determining the position of another road user
  • FIG. 3 shows an exemplary traffic situation to illustrate the embodiment.
  • Optical camera-based methods for determining a distance record a traffic situation from two different directions In a simple configuration, two cameras 1, 2 are provided for this purpose (FIG. 1). The two cameras 1, 2 record two different images of a road user. The distance of the traffic participant to the cameras causes the relative shift of his image in the two different images. According to the principles of triangulation, the distance can be determined from the displacement. The farther the road user is away from the cameras, the lower the relative shift in the images. In an approximation, the distance is inversely proportional to the distance in the images. From this it can be deduced that an error in the determination of the distance increases with increasing distance.
  • the cameras have a limited spatial resolution. This may be due inter alia by the screening of a CCD sensor.
  • the distance to two road users can no longer be distinguished if they experience the same shift in the respective images in the screening of the sensor.
  • the regions 3 are shown for distances 4 for illustration, which can not distinguish a stereoscopic camera system.
  • FIG. 2 An apparatus for determining the position of another road user according to an embodiment is shown in FIG. 2 as a block diagram.
  • the device comprises two cameras 10, 11, a triangulation evaluation device 12, a position detection device 13, a data memory 14 with stored road maps and an evaluation device 15.
  • the two cameras 10, 11 and the triangulation evaluation device 12 estimate the distance to another road user.
  • the embodiment may use more than two cameras to increase the resolution.
  • Individual embodiments use a single camera that takes pictures from two different directions in parallel or with a time delay.
  • optical distance sensors can be used. This includes, inter alia, radar sensors that can enable distance determination by transit time measurement and also angle-resolved distance measurement.
  • the triangulation evaluation device 12 can determine not only the distance but also the direction or only the direction to another road user.
  • the angle-resolved measurement can also be determined by triangulation.
  • the position detection device 13 may be a navigation device of a vehicle.
  • the navigation device can determine the position of the vehicle using the GPS signal of the Global Positioning System.
  • position detection devices record the distance traveled and direction changes. For this purpose, for example, acceleration sensors are used. Other position detection devices determine the position of the vehicle based on way markings that are mounted in the environment. One embodiment compensates the particular position of the vehicle with road maps for plausibility.
  • the road maps stored in the data memory 14 contain information about locations and the position that lie along or on a road. Furthermore, they can have information about hard lanes, driveways, exits, parking lots, pedestrian paths, cycle paths, etc.
  • the map material should contain location information about all places on which motor vehicles or other road users can be located.
  • the map material may include additional information indicating a probability of occurrence of a vehicle at the respective locations.
  • a trafficable road e.g. Highway
  • high probability to expect a motor vehicle on a hard shoulder or a walkway with low probability.
  • the evaluation device 15 determines from the estimated distance and / or the estimated direction to the other road user and the own position a possible position of the other road user.
  • the evaluation device 15 determines based on the stored road maps the place that comes closest to the possible position of the other road user and at the same time is on a road. Finding such locations may use a maximum likelihood estimation, a minimum value search of a distance vector, etc. The location found is output as a specific position of the other road user.
  • the evaluation device 15 can be set to take into account only certain places where a vehicle is to be expected. For example, the setting can be made automatically based on the traffic situation. When driving on the motorway, no sidewalks, cycle paths, unpaved roads are to be considered, but only the currently used lane and the associated edge strip.
  • Another embodiment first determines the type of the other road user. Based on the type of road user only certain places are considered. The choice of location can be limited in a motor vehicle on passable roads, hard shoulder, driveways, etc. Another embodiment takes into account the speed of the other road user. Standing vehicles are to be expected initially only in the area before traffic lights, parking lots and hard shoulder, accordingly these places can be excluded from the selection to be considered.
  • FIG. 3 shows an exemplary traffic situation.
  • the vehicle 20 is located on a road 21.
  • Another vehicle 22 is located in a side street 23.
  • the region 24 indicates the uncertainty with which the position of the other vehicle 22 is determined solely on the basis of a triangulation measurement.
  • the additional adjustment by the map material in the data memory 14 can reduce the uncertainty to the area 25.

Abstract

Verfahren zum Bestimmen der Position eines anderen Verkehrsteilnehmers mit den Schritten: Bestimmen der Position eines Verkehrsteilnehmers mittels einer Positionserfassungseinrichtung; Schätzen eines Abstands des Verkehrsteilnehmers zu dem anderen Verkehrsteilnehmer mittels eines Abstandsensors; und Bestimmen der Position des anderen Verkehrsteilnehmers basierend auf der bestimmten Position des Verkehrsteilnehmers, dem geschätzten Abstand und einer Straßenkarte, wobei der andere Verkehrsteilnehmer als auf einem durch die Straßenkarte vorgegebenen Straßenbereich befindlich angenommen wird.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen der Position eines anderen Verkehrsteilnehmers
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines anderen Verkehrsteilnehmers. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fahrerassistenzsysteme erleichtern dem Führer eines Kraftfahrzeuges unter Anderem Gefahrensituationen zu erkennen. Ein Abschätzen einer Gefährdung auf Grund von entgegenkommenden, seitlich erscheinenden überholenden anderen Fahrzeugen erfordert eine zuverlässige Bestimmung des Abstandes zu dem jeweiligen anderen Fahrzeug.
Aus der DE 102 19 788 Cl ist bekannt den Abstand zu anderen Fahrzeugen mittels zweier Kameras und einer Triangulation zu bestimmen. Die Genauigkeit in der Bestimmung eines Abstandes mittels einer Triangulation nimmt mit zunehmendem Abstand hyperbolisch ab.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dient zum Bestimmen der Position eines anderen Verkehrsteilnehmers. Dazu werden folgende Schritte ausgeführt: Die Position eines Verkehrsteilnehmers wird mittels einer Positionserfassungseinrichtung bestimmt. Ein Abstand des Verkehrsteilnehmers zu dem anderen Verkehrsteilnehmer wird mittels eines Abstandsensors geschätzt. Die Position des anderen Verkehrsteilnehmers wird basierend auf der Position des Verkehrsteilnehmers, dem geschätzten Abstand und einer Straßenkarte bestimmt, wobei der andere Verkehrsteilnehmer als auf einem durch die Straßenkarte vorgegebenen Straßenbereich befindlich angenommen wird.
Die Informationen aus der Straßenkarte werden zum Abgleichen der Information aus der Abstandsschätzung herangezogen. Hierdurch kann die Genauigkeit in der Abstandsbestimmung erhöht werden. Der Straßenbereich ist im Sinne dieser Anmeldung nicht als einschränkend auf eine gewöhnliche Straße zu verstehen. Vielmehr umfasst ein Straßenbereich die üblichen Orte, an dem ein sich bewegender oder stehender Verkehrsteilnehmer, insbesondere ein Kraftfahrzeug, zu erwarten ist.
Erfindungsgemäß beinhaltet eine Vorrichtung zum Bestimmen der Position eine Positionserfassungseinrichtung zum Bestimmen der Position eines Verkehrsteilnehmers; einen Abstandsensor zum Schätzen eines Abstands des Verkehrsteilnehmers zu einem anderen Verkehrsteilnehmer; und eine Auswertungseinrichtung zum Bestimmen der Position des anderen Verkehrsteil- nehmers basierend auf der Position des Verkehrsteilnehmers, dem geschätzten Abstand und einer Straßenkarte, wobei der andere Verkehrsteilnehmer als auf einem Straßenbereich befindlich angenommen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügten Figuren erläutert. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Graphik zur Anschauung der Auflösungsgrenze eines Kamera-basierten Triangulations- Systems;
Fig. 2 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines anderen Verkehrsteilnehmers und
Fig. 3 eine beispielhafte Verkehrssituation zur Illustration der Ausführungsform.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Optische Kamera-basierte Verfahren zum Bestimmen eines Abstandes zeichnen eine Verkehrsituation aus zwei unterschiedlichen Richtungen auf. In einer einfachen Konfiguration werden dazu zwei Kameras 1, 2 bereitgestellt (Fig. 1). Die beiden Kameras 1, 2 zeichnen zwei unterschiedliche Bilder eines Verkehrsteilnehmers auf. Der Abstand des Verkehrsteilnehmers zu den Kameras bedingt die relative Verschiebung seiner Abbildung in den beiden unterschiedlichen Bildern. Nach den Grundsätzen der Triangulation kann aus der Verschiebung der Abstand bestimmt werden. Je weiter der Verkehrsteilnehmer von den Kameras entfernt ist, um so geringer ist die relative Verschiebung in den Bildern. In einer Näherung ist der Abstand umgekehrt proportional zu dem Abstand in den Bildern. Daraus kann abgeleitet werden, dass ein Fehler in der Bestimmung der Entfernung mit zunehmendem Abstand zunimmt.
Die Kameras weisen eine begrenzte Ortsauflösung auf. Diese kann unter anderem durch die Rasterung eines CCD-Sensors bedingt sein. Der Abstand zu zwei Verkehrsteilnehmern kann nicht mehr unterschieden werden, wenn diese in der Rasterung des Sensors die gleiche Verschiebung in den jeweiligen Bildern erfahren. In Fig. 1 sind die zur Illustration die Bereiche 3 für Abstände 4 eingezeichnet, die ein stereoskopisches Kamerasystem nicht unterscheiden kann.
Eine Vorrichtung zum Bestimmen der Position eines anderen Verkehrsteilnehmers gemäß einer Ausführungsform ist in Fig. 2 als Blockdiagramm dargestellt. Die Vorrichtung umfasst zwei Kameras 10, 11, eine Triangulations- Auswertungseinrichtung 12, ein Positionserfassungseinrichtung 13, einen Da- tenspeicher 14 mit gespeicherten Straßenkarten und eine Auswertungseinrichtung 15.
Die beiden Kameras 10, 11 und die Triangulations- Auswertungseinrichtung 12 schätzen den Abstand zu einem anderen Verkehrsteilnehmer. Die Ausführungsform kann sich mehr als zweier Kameras bedienen, um die Auflösung zu erhöhen. Einzelne Ausführungsformen nutzen eine einzige Kamera, die Bilder aus zwei unterschiedlichen Richtungen parallel oder zeitversetzt aufnimmt.
Anstelle von Kameras können auch andere als optische Abstandssensoren eingesetzt werden. Dies schließt unter anderem Radarsensoren ein, die eine Entfernungsbestimmung durch Laufzeitmessung und auch eine winkelaufgelöste Entfernungsmessung ermöglichen können.
Die Triangulations- Auswertungseinrichtung 12 kann neben dem Abstand auch die Richtung oder nur die Richtung zu einem anderen Verkehrsteilnehmer bestimmen. Die winkelaufgelöste Messung kann ebenfalls mittels einer Triangulation bestimmt werden.
Die Positionserfassungseinrichtung 13 kann ein Navigationsgerät eines Fahrzeuges sein. Das Navigationsgerät kann unter Verwendung des GPS-Signals des Global Positioning System die Position des Fahrzeuges bestimmen.
Andere Positionserfassungseinrichtungen zeichnen die zurückgelegte Wegstrecke und Richtungsände- rangen auf. Hierzu werden beispielsweise Beschleunigungssensoren eingesetzt. Weitere Positionserfassungseinrichtungen bestimmen die Position des Fahrzeuges anhand von Wegmarkierungen, die in der Umgebung angebracht sind. Eine Ausführungsform gleicht die bestimmte Position des Fahrzeuges mit Straßenkarten auf Plausibilität ab.
Die in dem Datenspeicher 14 vorgehaltenen Straßenkarten enthalten Informationen über Orte und der Position, die entlang oder auf einer Straße liegen. Ferner können sie Informationen über Standstreifen, Einfahrten, Ausfahrten, Parkplätze, Fußgängerwege, Radwege etc. aufweisen. Das Kartenmaterial sollte Positions-Informationen über alle Orte enthalte^ auf den Kraftfahrzeuge oder andere Verkehrsteilnehmer sich befinden können.
Das Kartenmaterial kann Zusatzinformationen enthalten, die eine Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Fahrzeuges an den entsprechenden Orten angeben. So ist auf einer befahrbaren Straße, z.B. Autobahn, mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Kraftfahrzeug zu erwarten, auf einem Standstreifen oder einem Gehweg nur mit geringer Wahrscheinlichkeit.
Die Auswertungseinrichtung 15 ermittelt aus dem geschätzten Abstand und/oder der geschätzten Richtung zu dem anderen Verkehrsteilnehmer und der eigenen Position eine mögliche Position des anderen Verkehrsteilnehmers .
Die Auswertungseinrichtung 15 bestimmt anhand des gespeicherten Straßenkarten den Ort, der der möglichen Position des anderen Verkehrsteilnehmers am nächsten kommt und zugleich auf einer Straße liegt. Das Auffinden solcher Orte, kann sich einer Maximum-Likelyhood Schätzung, einer Mini- malwert-Suche eines Abstandsvektors etc. bedienen. Der aufgefundene Ort wird als bestimmte Position des anderen Verkehrsteilnehmers ausgegeben.
Die Auswertungseinrichtung 15 kann eingestellt werden, nur bestimmte Orte zu berücksichtigen, an denen ein Fahrzeug zu erwarten ist. Die Einstellung kann zum Beispiel automatisch anhand der Verkehrsituation erfolgen. Bei einer Fahrt auf der Autobahn, sind keine Gehwege, Radwege, nicht geteerte Straße zu berücksichtigen, sondern nur die momentan befahrene Spur und der zugehörige Randstrei- fen.
Eine weitere Ausgestaltung ermittelt zunächst den Typ des anderen Verkehrsteilnehmers. Anhand des Typs des Verkehrsteilnehmers werden nur noch bestimmte Orte berücksichtigt. Die Auswahl des Ortes kann bei einem Kraftfahrzeug auf befahrbare Straßen, Standstreifen, Einfahrten etc. eingeschränkt werden. Eine andere Ausgestaltung berücksichtigt die Geschwindigkeit des anderen Verkehrsteilnehmers. Stehende Fahrzeuge sind zunächst nur im Bereich vor Ampeln, bei Parkplätzen und Standstreifen zu erwarten, entsprechend können diese Orte von der zu berücksichtigenden Auswahl ausgenommen werden.
In Fig. 3 ist eine beispielhafte Verkehrssituation dargestellt. Das Fahrzeug 20 befindet sich auf einer Straße 21. Ein anderes Fahrzeug 22 befindet sich in einer Seitenstraße 23.
Der Bereich 24 gibt die Unsicherheit an, mit der die Position des anderen Fahrzeugs 22 allein basie- rend auf einer Triangulationsmessung bestimmt wird. Der zusätzliche Abgleich durch das Kartenmaterial in dem Datenspeicher 14 kann die Unsicherheit auf den Bereich 25 reduziert werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen der Position eines anderen Verkehrsteilnehmers (22) mit den Schritten:
Bestimmen der Position eines Verkehrsteilnehmers (20) mittels einer Positionserfassungseinrichtung; Schätzen eines Abstands des Verkehrsteilnehmers (20) zu dem anderen Verkehrsteilnehmer (22) mittels eines Abstandsensors (10, 11, 12); und
Bestimmen der Position des anderen Verkehrsteilnehmers basierend auf der bestimmten Position des Verkehrsteilnehmers, dem geschätzten Abstand und einer Straßenkarte, wobei der andere Verkehrsteilnehmer als auf einem durch die Straßenkarte vorgegebenen Straßenbereich befindlich ange- nommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abstand zum dem anderen Verkehrsteilnehmers mittels eines Triangulationsverfahrens geschätzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Richtung von dem Verkehrsteilnehmer zu dem anderen Verkehrsteilnehmer geschätzt wird und die Position des anderen Verkehrsteilnehmers auch unter Berücksichtigen der geschätzten Richtung bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Position des Verkehrsteil- nehmers mittels einem Navigationssystem, einem Satelliten-gestützten Navigationssystem und/oder einem Trackingsystem bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der Position des anderen Verkehrteilnehmers ein Ermitteln eines Ortes in der Straßenkarte beinhaltet, dessen Abstand zu dem Verkehrsteilnehmer die geringste Abweichung zu dem geschätzten Abstand aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, wobei das Bestimmen der Position des anderen Verkehrteilnehmers ein Ermitteln eines Ortes auf einer in der Straßenkarte aufgezeichneten Straße beinhaltet, dessen Abstand und dessen Richtung zu dem Verkehrsteilnehmer die geringste Abweichung zu dem geschätzten Abstand und der geschätzten Richtung aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, wobei als ein Straßenbereich in der Straßenkarte eine befahrbare Straße, ein Standstreifen, ein Parkplatz, eine Einfahrt, eine Ausfahrt, ein Radweg und/oder ein Gehweg ausgewählt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Typ des anderen Verkehrsteilnehmers (22) ermittelt wird und die Straße in Abhängigkeit des Typs des anderen Verkehrsteilnehmers (22) ausgewählt wird.
9. Vorrichtung zum Bestimmen der Position mit: einer Positionserfassungseinrichtung (13) zum Bestimmen der Position eines Verkehrsteilnehmers (20); einem Abstandsensor (10, 11, 12) zum Schätzen eines Abstands des Verkehrsteilnehmers (20) zu einem anderen Verkehrsteilnehmer (22); und einer Auswertungseinrichtung (15) zum Bestimmen der Position des anderen Verkehrsteilnehmers (22) basierend auf der Position des Verkehrsteilnehmers (20), dem geschätzten Abstand und einer Straßenkarte, wobei der andere Verkehrsteilnehmer als auf einem Straßenbereich befindlich angenommen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestaltet ist.
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