WO2009097918A2 - Fahrerassistenzverfahren und vorrichtung auf der basis von fahrstreifeninformationen - Google Patents

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WO2009097918A2
WO2009097918A2 PCT/EP2008/065312 EP2008065312W WO2009097918A2 WO 2009097918 A2 WO2009097918 A2 WO 2009097918A2 EP 2008065312 W EP2008065312 W EP 2008065312W WO 2009097918 A2 WO2009097918 A2 WO 2009097918A2
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curvature
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driver assistance
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Lutz Buerkle
Katharina Witt
Tobias Rentschler
Paul-Sebastian Lauer
Andreas Simon
Matthias Haug
Thomas App
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Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/588—Recognition of the road, e.g. of lane markings; Recognition of the vehicle driving pattern in relation to the road
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40—Extraction of image or video features
    • G06V10/46—Descriptors for shape, contour or point-related descriptors, e.g. scale invariant feature transform [SIFT] or bags of words [BoW]; Salient regional features

Definitions

  • the invention relates to a driver assistance method and apparatus operating on the basis of lane information.
  • Driver assistance systems that operate based on lane information are known in the art.
  • An example of such a driver assistance system is a warning system that warns the driver when they accidentally leave the lane.
  • a warning system is known for example from EP 1074430 Al. It describes how with image sensors, the road on which the vehicle is moving, is detected and the driver is warned when the vehicle leaves or threatens to leave the detected lane.
  • DE 103 11 518.8 and DE 102 38 215.8 such driver assistance systems are known.
  • image sensor systems are used in the known systems, which are installed in the vehicle and record the lying in front of the vehicle traffic area. From pictures of Lane markings are derived the boundaries of the lane and thus its course. The detection of the lane therefore depends heavily on the prevailing visibility conditions. In poor visibility conditions, the systems are often not reliable enough and are switched off so as not to endanger the driver.
  • DE 103 49 631 A1 further discloses a driver assistance method in which data of a global positioning system and / or data of a navigation map are used to check the plausibility of the lane course recorded by onboard sensors. This is to ensure that the course of the lanes can be detected reliably even in poor visibility conditions and the driver assistance process longer for the driver to his
  • Digital maps such as those used in on-board navigation systems for route guidance, are increasingly gaining in importance for driver assistance and navigation
  • a driver assistance system with a lane keeping function which comprises a device for the detection of lanes on the road and a control device for engaging in the steering system of the vehicle in the sense of tracking. Furthermore, the driver assistance system comprises means for detecting the position of the vehicle with respect to the edges of the lane, as well as means for detecting a cornering of the vehicle.
  • the control device exercises its control function in dependence on the position of the vehicle on the lane and in dependence on a cornering of the vehicle.
  • the invention enables a further improvement of the operational safety in a driver assistance method.
  • the Solution according to the invention even allows a reliable guidance of the vehicle with the driver assistance method, if the course of the lane traveled by the vehicle no longer readily with an on-board sensor system, in particular
  • Video sensor can be detected. This is the case, for example, when, as a result of poor visibility conditions or as a result of occlusion, the markings of a lane can no longer be reliably detected by the sensor. Even with completely missing markings of the lane, the invention can still contribute to a reliable guidance of the vehicle. Even under unfavorable conditions, the driver assistance procedure is therefore longer available to the driver. As good as possible, the course of a lane and the respective position of the vehicle on this are recorded by means of the on-board sensor. From a digital map of the traffic area, the roadway or lanes characterizing shape points and the curvatures associated with these shape points are then additionally taken.
  • the curvature at the current position of the vehicle between two shape points is determined by adding to the curvature of a shape point the difference of the curvatures of the curvature of the vehicle between them that includes the path length ratio.
  • the path length ratio is the quotient of the path length between the first shape point and the current position of the vehicle and the path length between the two shape points enclosing the vehicle between them.
  • the course of the lane between two adjacent shape points can be approximated by a curve, in particular a cubic polynomial, whose start and end curvature coincides with the curvatures in the two adjacent shape points. With sufficiently small distances between the shape points, for reasons of simplicity, the path lengths on the Lanes can be advantageously approximated as routes.
  • a module executing a vehicle guidance function at which the calculated curvature of the lane or the lane as well as the position of the vehicle within the lane is provided.
  • the vehicle management function determines interventions in the longitudinal and / or transverse guidance of the vehicle or warning signals in a known manner on the basis of these values.
  • Figure 1 shows the representation of a lane course by so-called shape points and curvatures in a digital map
  • Figure 2 is a plan view of a traffic area with a vehicle
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the provision of data for the driver assistance method
  • FIG. 4 is a diagram showing the interpolation and extrapolation of curvature values between shape points from a digital map.
  • Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.
  • the invention is based on the recognition that the reliability of a driver assistance method, in particular even in poor visibility conditions, can be significantly improved by using data from a digital map in order to record the course of a lane.
  • the curvature is determined by detecting the lane markings with an on-board sensor system, in particular a video camera, and processing the acquired data in an image processing device.
  • an on-board sensor system in particular a video camera
  • Many future driver assistance functions require a sufficiently large look ahead for the detection of lane information. In purely video-based systems, it is often the case that this look ahead is not given. For example, as a result of missing lane markings or, due to occlusion or unfavorable weather or lighting conditions, poorly visible
  • Lane markings The use of data from digital maps proves to be advantageous because the information stored in these maps is a priori available with a much higher foresight and high availability and accuracy. Even in the foreseeable future, these advantageous properties will not be able to achieve a board-based autonomous sensor system, such as a video or radar sensor, even under optimal conditions, since their range is inherently limited.
  • This becomes 1 illustrates the course of a roadway 1 in a digital map.
  • the course of the roadway 1 is marked by discrete shape points 1.1, 1.2, 1.3, Xpo ? Xpi ln , with
  • each shape point in particular the radius R of the roadway in the respective shape point or the curvature as its inverse value.
  • the markings 10a, 10b of a lane 10 on the lane 1 in addition to the shape points already mentioned, will also be available in a digital map.
  • a positioning of the vehicle 2 on the lane 10 and thus a determination of the relative position of the vehicle 2 with respect to the lane 10 will therefore not be readily possible with the aid of a digital map based on a global positioning system, in particular GPS, since the Position accuracy of GPS is insufficient.
  • An on-board sensor system comprising, for example, at least one video sensor, however, is quite able to determine both the course of a lane and the relative position of the vehicle with respect to this lane.
  • FIG. 2 shows a plan view of a traffic space 100.
  • the vehicle 2 moves on a lane 10.
  • the lane 10 is bounded by markers 10a, 10b.
  • the digital map is the course of the roadway 1 marked by the already mentioned shape points 1.1, 1.2, ln.
  • the respective radius in each shape point is given in Rl.1, Rl.2, Rl. n denotes.
  • the position of the vehicle 2 relative to the lane 10 of the lane 1 is characterized by the distances dyi eft and dy righ t of the vehicle 2 with respect to the marks 10b, 10a of the lane 10, and the angle ⁇ ieft and ⁇ rig ht between the longitudinal axis L of the vehicle 2 and the tangents Xi ef t and X righ t to the lane markers 10b, 10a at the level of the origin of the coordinate system of the vehicle 2.
  • the on-board sensor system could also detect curvatures of the lane 10. For the reliable detection of existing bends, however, a certain foresight range of the sensor system is required, which unfortunately is not always the case.
  • Estimation determined curvature of the lane 10 deviate from the real curvature and therefore reflects the real history of the lane 10 only limited.
  • the curvatures of the roadway 1 stored in current digital maps are free of oscillation and noise.
  • the invention now uses both types of data to detect the course of the lane 10 as reliably as possible. This is further explained below with reference to FIG. 3, in which a diagram for explaining the provision of data for the driver assistance method is shown.
  • the diagram schematically illustrates an on-board driver assistance device 300 for the acquisition of data, their processing and subsequent forwarding to other on-board systems, which are used in particular for vehicle guidance.
  • the device 300 comprises a function module 30 "navigation system", which enables the vehicle 2 to be located by means of a digital map and a GPS receiver In this way, the position and orientation of the vehicle 2 on a roadway can be determined
  • Function module 30 of Lane 1 assigned shape points and each shape point associated curvature are determined. This data is provided via an interface 30.1 for a function module 32 connected to the function module 30.
  • the device 300 further comprises a function module 31.
  • the relative position of the vehicle 2 with respect to these markings 10a, 10b can also be determined by means of the functional module 31.
  • the data acquired and processed by the functional module 31 are transmitted via an interface 31.1 to the functional module 32 connected to the functional module 31.
  • the function module 32 a further processing of the data supplied to it via the interfaces 30.1 and 31.1 takes place.
  • the position of the vehicle 2 relative to the lane 10 is determined from the relative position of the vehicle 2 with respect to the two markings 10a, 10b of the lane 10 detected by the video sensor of the function module 31.
  • this can be done, for example, by averaging the
  • the shape points and the radii or curvatures assigned to the respective shape points are then used in a following step. Since the shape points are not stored in arbitrary density in the digital maps, but are present only as discrete values and consequently also the curvatures associated with the shape points are only occasionally present, it is advantageous for the most accurate possible detection of the course of the lane 10. to provide an interpolation between the bends. This interpolation takes place as a function of the distance of the vehicle 2 to the shape points, between which the vehicle 2 is in the current time step.
  • RAS-L "Guidelines for the Construction of Roads - Part Routing"
  • Curve values interpolate linearly. This will be explained below with reference to the diagram 400 shown in FIG.
  • the curvature is shown as a function of the path s.
  • Discrete points mark the shape points 1.1, 1.2, 1.3, ln stored in the digital map.
  • a linear interpolation is carried out between the curvature values. This is illustrated by a solid line A, which connects the individual shape points.
  • S 0V path length between the shape point X P0 and the current position of the vehicle X veh ;
  • the course of the lane 10 between the two named shape points is described as a curve whose start and end curvatures are given with the curvatures in the two shape points Xp 0 and Xpi is.
  • the following cubic polynomial describes the course of the lane 10 between the given shape points with sufficient accuracy:
  • the x-coordinate of the current position of the vehicle x veh is used for determining the path length s o v for x
  • the x coordinate of the shape points Pi is used for determining the path length s o i.
  • the path lengths can advantageously be approximated as distances as follows:
  • the position of the vehicle 2 within the lane 10 and the curvature ⁇ veh of the lane 10 determined from the information from the digital map are transmitted to a functional module 33 via an interface 32.1 transmitted, which affects the lateral guidance of the vehicle 2.
  • the location of the vehicle 2 is determined by
  • the calculation of the curvature of the lane or the lane without determination of the lateral position of the vehicle in the lane is made by means of a video system.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzverfahren und eine -vorrichtung auf der Basis von Fahrstreifeninformation, wobei abhängig von der Fahrstreifeninformation eine Fahrerinformation und/oder eine Aktion ausgelöst werden, und wobei die Fahrstreifeninformation aus wenigstens zwei den Fahrstreifen 10 kennzeichnenden Informationen abgeleitet wird, wobei diese Informationen mittels eines insbesondere mindestens einen Videosensor umfassenden bordeigenen Sensorsystems gewonnen wird. Zwecks genauer Erfassung der Krümmung des Fahrstreifens 10 werden der Fahrbahn 1 zugeordnete diskrete shape points 1.1, 1.2, 1.3, XP0, XP1, 1.n, und die dem jeweiligen shape point zugeordnete Krümmungswerte aus einer digitalen Karte des Fahrstreifens 10 entnommen. Die Krümmung des Fahrstreifens 10 wird durch Fusion der von dem bordeigenen Sensorsystem des Fahrzeugs 2 gewonnenen Daten mit den aus der digitalen Karte entnommenen Daten ermittelt.

Description

Bes chreibung
Titel
Fahrerassistenzverfahren und -Vorrichtung auf der Basis von Fahrstreifeninformationen
Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzverfahren und eine -Vorrichtung, die auf der Basis von Fahrstreifeninformationen arbeiten .
Stand der Technik
Fahrerassistenzsysteme, die auf der Basis von Fahrstreifeninformationen arbeiten, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel für ein solches Fahrerassistenzsystem ist ein Warnsystem, das den Fahrer bei einem unbeabsichtigten Verlassen des Fahrstreifens warnt. Ein derartiges System ist beispielsweise aus EP 1074430 Al bekannt. Dort wird beschrieben, wie mit Bildsensoren die Fahrbahn, auf der sich das Fahrzeug bewegt, erfasst wird und der Fahrer gewarnt wird, wenn das Fahrzeug den erfassten Fahrstreifen verlässt bzw. zu verlassen droht. Auch aus den Patentanmeldungen DE 103 11 518.8 und DE 102 38 215.8 sind derartige Fahrerassistenzsysteme bekannt. Zur Erfassung der Fahrstreifen werden bei den bekannten Systemen Bildsensorsysteme verwendet, die in dem Fahrzeug eingebaut sind und die den vor dem Fahrzeug liegenden Verkehrsraum aufnehmen. Aus Bildern der Fahrstreifenmarkierungen werden die Grenzen des Fahrstreifens und damit dessen Verlauf abgeleitet. Die Erfassung des Fahrstreifens hängt demnach stark von den herrschenden Sichtverhältnissen ab. Bei schlechten Sichtbedingungen sind die Systeme häufig nicht mehr zuverlässig genug und werden abgeschaltet, um den Fahrer nicht zu gefährden.
Aus DE 103 49 631 Al ist weiter ein Fahrerassistenzverfahren bekannt, bei dem zur Plausibilisierung des von bordeigenen Sensoren erfassten Fahrstreifenverlaufs Daten eines globalen Positioniersystems und/oder Daten einer Navigationskarte verwendet werden. Dadurch soll erreicht werden, dass auch bei schlechten Sichtbedingungen der Verlauf der Fahrstreifen zuverlässiger erfasst werden kann und das Fahrerassistenzverfahren dem Fahrer länger zu seiner
Unterstützung zur Verfügung steht und nicht frühzeitig abgeschaltet werden muss.
Digitale Karten, wie sie bisher in bordeigenen Navigationssystemen zur Routenführung zum Einsatz kommen, gewinnen zunehmend auch für Fahrerassistenz- und
Sicherheitssysteme an Bedeutung, da sich sowohl die Qualität der Kartendaten als auch die Informationsdichte ständig erhöhen und mittlerweile einen Stand erreicht haben, der im Zusammenhang mit künftig zu entwickelnden Fahrerassistenzfunktionen, insbesondere zur Fahrzeugführung, neue Möglichkeiten für die Erfassung des Fahrzeugumfelds bietet. Beispielsweise wurde im Rahmen des öffentlich geförderten Projekts PREVENT, Teilprojekt MAPS & ADAS, ein Konzept entworfen, wie Fahrerassistenzfunktionen (ADAS) über eine standardisierte Schnittstelle (ADASIS) auf Daten einer digitalen Karte (MAPS) zugreifen können. Aus DE 101 37 292 Al ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrer-Assistenzsystems eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, mit einer servounterstützten Lenkung bekannt. Dieses Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet: - Erfassen oder Abschätzen von Umgebungsdaten einer, vorzugsweise momentanen, Verkehrssituation,
- Erfassen oder Abschätzen von, vorzugsweise momentanen, Bewegungsdaten des Fahrzeugs,
- Vergleichen der erfassten oder abgeschätzten Umgebungsdaten mit den Bewegungsdaten des Fahrzeugs,
- Änderung der Unterstützung einer Lenkhandhabe nach Maßgabe des Vergleichs .
Aus DE 10 2005 048 014.4 ist weiter ein Fahrerassistenzsystem mit einer Spurhaltefunktion bekannt, das eine Einrichtung für die Erkennung der Fahrstreifen auf der Fahrbahn und eine Steuereinrichtung für den Eingriff in das Lenksystem des Fahrzeugs im Sinne einer Spurhaltung umfasst. Weiterhin umfasst das Fahrerassistenzsystem Mittel für die Erfassung der Position des Fahrzeugs in Bezug auf die Ränder des Fahrstreifens, sowie Mittel für die Erfassung einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs. Die Steuereinrichtung übt ihre Steuerungsfunktion in Abhängigkeit von der Position des Fahrzeugs auf dem Fahrstreifen und in Abhängigkeit von einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs aus .
Offenbarung der Erfindung
Vorteilhafte Wirkungen
Die Erfindung ermöglicht eine weitere Verbesserung der Betriebssicherheit bei einem Fahrerassistenzverfahren. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht selbst dann noch eine zuverlässige Führung des Fahrzeugs mit dem Fahrerassistenzverfahren, wenn der Verlauf des von dem Fahrzeug befahrenen Fahrstreifens nicht mehr ohne weiteres mit einem bordeigenen Sensorsystem, insbesondere
Videosensor, erkannt werden kann. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn infolge schlechter Sichtbedingungen oder infolge von Verdeckungen die Markierungen eines Fahrstreifens von dem Sensor nicht mehr sicher detektiert werden können. Auch bei völlig fehlenden Markierungen des Fahrstreifens kann die Erfindung immer noch zu einer zuverlässigen Führung des Fahrzeugs beitragen. Auch unter ungünstigen Bedingungen steht daher dem Fahrer das Fahrerassistenzverfahren länger zur Verfügung. So gut wie möglich, werden der Verlauf eines Fahrstreifens und die jeweilige Position des Fahrzeugs auf diesem mit Hilfe des bordeigenen Sensors erfasst. Aus einer digitalen Karte des Verkehrsraums werden dann zusätzlich die Fahrbahn oder den Fahrstreifen charakterisierende shape points und die diesen shape points zugeordneten Krümmungen entnommen. Besonders vorteilhaft wird die Krümmung an der aktuellen Position des Fahrzeugs zwischen zwei shape points dadurch ermittelt, dass zu der Krümmung eines shape points die mit einem Weglängenverhältnis multiplizierte Differenz der Krümmungen der das Fahrzeug zwischen sich einschließenden shape points addiert wird. Dabei ist das Weglängenverhältnis der Quotient aus der Weglänge zwischen dem ersten shape point und der aktuellen Position des Fahrzeugs und der Weglänge zwischen den beiden das Fahrzeug zwischen sich einschließenden shape points. Vorteilhaft kann der Verlauf des Fahrstreifens zwischen zwei benachbarten shape points durch eine Kurve, insbesondere ein kubisches Polynom, angenähert werden, deren Start- und Endkrümmung mit den Krümmungen in den beiden benachbarten shape points übereinstimmt. Bei hinreichend geringen Abständen zwischen den shape points, können, aus Gründen der Vereinfachung, die Weglängen auf dem Fahrstreifen vorteilhaft auch als Strecken angenähert werden .
Besonders vorteilhaft ist eine Schnittstelle zu einem eine Fahrzeugführungsfunktion ausführenden Modul, an der die berechnete Krümmung der Fahrbahn bzw. des Fahrstreifens sowie die Position des Fahrzeugs innerhalb des Fahrstreifens bereitgestellt wird. Die Fahrzeugführungsfunktion ermittelt dann auf der Basis dieser Werte in bekannter Weise Eingriffe in Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs bzw. Warnsignale .
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter
Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 die Darstellung eines Fahrstreifenverlaufs durch so genannte shape points und Krümmungen in einer digitalen Karte;
Figur 2 eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum mit einem Fahrzeug;
Figur 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Bereitstellung von Daten für das Fahrerassistenzverfahren;
Figur 4 ein Diagramm mit Darstellung der Interpolation und Extrapolation von Krümmungswerten zwischen shape points aus einer digitalen Karte.
Ausführungsformen der Erfindung Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass die Zuverlässigkeit eines Fahrerassistenzverfahrens, insbesondere auch bei schlechten Sichtbedingungen, dadurch wesentlich verbessert werden kann, dass auch Daten einer digitalen Karte zusätzlich herangezogen werden, um den Verlauf einer Fahrstreifen zu erfassen. Im Allgemeinen benötigen Systeme für die Fahrzeugführung, insbesondere Systeme zur Querführung eines Fahrzeugs, wie LKS (LKS = Lane Keeping Support) ,
Informationen über den in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegenden Fahrstreifen und dessen Verlauf, insbesondere die Krümmung des Fahrstreifens. Nach aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen wird die Krümmung durch Erfassen der Fahrstreifenmarkierungen mit einem bordeigenen Sensorsystem, insbesondere einer Videokamera, und Verarbeiten der erfassten Daten in einer Bildverarbeitungseinrichtung ermittelt. Viele zukünftige Fahrerassistenzfunktionen benötigen eine hinreichend große Vorausschauweite für die Erfassung der Fahrstreifeninformationen. Bei rein videobasierten Systemen ist es oft der Fall, dass diese Vorausschauweite nicht gegeben ist. Beispielsweise infolge von fehlenden Fahrstreifenmarkierungen oder, bedingt durch Verdeckungen oder ungünstige Witterungs- oder Beleuchtungsverhältnisse, schlecht sichtbare
Fahrstreifenmarkierungen. Die Verwendung von Daten aus digitalen Karten erweist sich als vorteilhaft, da die in diesen Karten abgelegten Informationen mit einer wesentlich höheren Vorausschauweite und zugleich hoher Verfügbarkeit und Genauigkeit a priori verfügbar sind. Diese vorteilhaften Eigenschaften wird auch in absehbarer Zukunft eine bordgebundene autonome Sensorik, wie beispielsweise ein Video- oder Radarsensor, selbst unter optimalen Bedingungen, nicht erreichen können, da deren Reichweite, prinzipbedingt, begrenzt ist. In heute verfügbaren aktuellen digitalen Karten ist der Verlauf von Fahrbahnen in Form von Stützstellen, so genannten „shape points", abgelegt, wobei jedem shape point das Attribut Radius R bzw. die Krümmung als inverser Wert K = l/R zugeordnet ist. Dies wird im Folgenden, unter Bezug auf Figur 1, erläutert. Figur 1 stellt den Verlauf einer Fahrbahn 1 in einer digitalen Karte dar. In einer digitalen Karte wird der Verlauf der Fahrbahn 1 durch diskrete shape points 1.1, 1.2, 1.3, Xpo? Xpi l.n markiert, die mit
Abstand voneinander angeordnet sind. In dem Verkehrsraum 100 bewegt sich ein Fahrzeug 2 auf der Fahrbahn 1. Wie bereits erwähnt, ist jedem shape point mindestens ein Attribut zugeordnet, insbesondere der Radius R der Fahrbahn in dem jeweiligen shape point oder die Krümmung als dessen inverser Wert. Leider ist derzeit und für die absehbare Zukunft nicht davon auszugehen, dass die Markierungen 10a, 10b eines Fahrstreifens 10 auf der Fahrbahn 1, zusätzlich zu den schon erwähnten shape points, ebenfalls in einer digitalen Karte verfügbar sein werden. Eine Positionierung des Fahrzeugs 2 auf dem Fahrstreifen 10 und damit eine Ermittlung der Relativposition des Fahrzeugs 2 in Bezug auf den Fahrstreifen 10 wird daher allein mit Hilfe einer digitalen Karte auf Basis eines globalen Positionierungssystems, wie insbesondere GPS, nicht ohne weiteres möglich sein, da die Positionsgenauigkeit von GPS dazu nicht ausreicht. Ein bordeigenes Sensorsystem, das beispielsweise mindestens einen Videosensor umfasst, ist dagegen durchaus in der Lage, sowohl den Verlauf eines Fahrstreifens als auch die relative Position des Fahrzeugs in Bezug auf diesen Fahrstreifen zu bestimmen. Dies wird im Folgenden unter Bezug auf Figur 2 erläutert, die eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum 100 zeigt. In dem Verkehrsraum 100 bewegt sich das Fahrzeug 2 auf einem Fahrstreifen 10. Der Fahrstreifen 10 ist von Markierungen 10a, 10b begrenzt. In der digitalen Karte ist der Verlauf der Fahrbahn 1 durch die schon erwähnten shape points 1.1, 1.2, l.n markiert. Der jeweilige Radius in jedem shape point ist mit Rl.1, Rl.2, Rl . n bezeichnet. Die Lage des Fahrzeugs 2 relativ zu dem Fahrstreifen 10 der Fahrbahn 1 ist charakterisiert durch die Abstände dyieft und dyright des Fahrzeugs 2 in Bezug auf die Markierungen 10b, 10a des Fahrstreifens 10, sowie die Winkel ψieft und ψright zwischen der Längsachse L des Fahrzeugs 2 und den Tangenten Xieft und Xright an die Fahrstreifenmarkierungen 10b, 10a auf Höhe des Ursprungs des Koordinatensystems des Fahrzeugs 2. Das bordeigene Sensorsystem könnte auch Krümmungen des Fahrstreifens 10 erfassen. Für die zuverlässige Erfassung vorhandener Krümmungen ist jedoch eine gewisse Vorausschauweite des Sensorsystems erforderlich, die leider nicht immer gegeben ist. Zudem kann die mit gängigen
Schätzverfahren ermittelte Krümmung des Fahrstreifens 10 von der realen Krümmung abweichen und gibt daher den realen Verlauf des Fahrstreifens 10 nur beschränkt wieder. Demgegenüber sind die in aktuellen digitalen Karten abgelegten Krümmungen der Fahrbahn 1 oszillations- und rauschfrei. Die Erfindung nutzt nun beide Datentypen, um den Verlauf des Fahrstreifens 10 möglichst zuverlässig zu erfassen. Dies wird im Folgenden weiter unter Bezug auf Figur 3 ausgeführt, in der ein Diagramm zur Erläuterung der Bereitstellung von Daten für das Fahrerassistenzverfahren dargestellt ist. Das Diagramm stellt schematisch eine bordeigene Fahrerassistenzvorrichtung 300 für die Erfassung von Daten, deren Verarbeitung und anschließende Weiterleitung an weitere Bordsysteme dar, die insbesondere der Fahrzeugführung dienen. Die Vorrichtung 300 umfasst ein Funktionsmodul 30 „Navigationssystem", das mittels einer digitalen Karte und einem GPS-Empfänger dem Fahrzeug 2 eine Ortung ermöglicht. Auf diese Weise können die Position und die Ausrichtung des Fahrzeugs 2 auf einer Fahrbahn bestimmt werden. Weiterhin können mit dem Funktionsmodul 30 der Fahrbahn 1 zugeordnete shape points und die jedem shape point zugeordnete Krümmung ermittelt werden. Diese Daten werden über eine Schnittstelle 30.1 für ein mit dem Funktionsmodul 30 verbundenes Funktionsmodul 32 bereitgestellt. Die Vorrichtung 300 umfasst weiter ein Funktionsmodul 31. Hierbei handelt es sich um ein bordeigenes Sensorsystem, das mindestens einen Videosensor umfasst, der vorzugsweise mindestens das in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 2 liegende Fahrzeugumfeld erfasst, um dort insbesondere Markierungen 10a, 10b des Fahrstreifens 10 zu detektieren. Neben der Detektion solcher Markierungen 10a, 10b kann mittels des Funktionsmoduls 31 auch die relative Lage des Fahrzeugs 2 in Bezug auf diese Markierungen 10a, 10b bestimmt werden. Die von dem Funktionsmodul 31 erfassten und verarbeiteten Daten werden über eine Schnittstelle 31.1 an das mit dem Funktionsmodul 31 verbundenen Funktionsmodul 32 übermittelt. In dem Funktionsmodul 32 findet eine Weiterverarbeitung der ihm über die Schnittstellen 30.1 und 31.1 zugeführten Daten statt. Dadurch wird zunächst die Lage des Fahrzeugs 2 relativ zu dem Fahrstreifen 10 aus der relativen Lage des Fahrzeugs 2 in Bezug auf die beiden von dem Videosensor des Funktionsmoduls 31 detektierten Markierungen 10a, 10b des Fahrstreifens 10 ermittelt. Im Spezialfall parallel verlaufender Markierungen 10a, 10b kann dies beispielsweise anhand einer Mittelwertbildung der
Abstände und Winkel zwischen den Achsen des fahrzeugfesten Koordinatensystems x, y und den Markierungen 10a, 10b des Fahrstreifens 10 erfolgen. Hieraus resultiert die laterale Position des Fahrzeugs 2 relativ zu der Mitte des Fahrstreifens 10:
:D yveH,iat=^-(dyleft + dyπgkt)r sowie der gemittelte Winkel aus den beiden Tangenten an die Markierungen 10a, 10b des Fahrstreifens 10:
( \2Δ) > Ψ T veh =0 U'5 J-f Vψ fe# +Ψ right ) ) •
Für die Berechnung der Krümmung des Fahrstreifens 10 werden dann in einem folgenden Schritt die shape points und die den jeweiligen shape points zugeordneten Radien bzw. Krümmungen herangezogen, die der digitalen Karte entnehmbar sind. Da die shape points in den digitalen Karten nicht in beliebiger Dichte abgelegt sind, sondern nur als diskrete Werte vorliegen und demzufolge auch die den shape points zugeordneten Krümmungen nur punktuell vorhanden sind, ist es, zwecks möglichst genauer Erfassung des Verlaufs des Fahrstreifens 10, vorteilhaft, eine Interpolation zwischen den Krümmungen vorzusehen. Diese Interpolation erfolgt in Abhängigkeit von dem Abstand des Fahrzeugs 2 zu den shape points, zwischen denen sich das Fahrzeug 2 in dem aktuellen Zeitschritt befindet. Gemäß der „Richtlinie zur Anlage von Straßen - Teil Linienführung" (RAS-L) wird der Verlauf einer Fahrbahn aus Segmenten einer Klothoide konstruiert. Eine Klothoide ist definiert als:
Figure imgf000012_0001
r
mit
C0 = Krümmung Ci = Krümmungsänderung 1 = Bogenlänge.
Da sich hierbei die Krümmung linear mit der Länge des Bogens ändert, ist es zweckmäßig, innerhalb eines Segments der Klothoide zwischen den aus der digitalen Karte entnommenen Krümmungswerten linear zu interpolieren. Dies wird im Folgenden unter Bezug auf das in Figur 4 dargestellte Diagramm 400 erläutert. In dem Diagramm 400 ist die Krümmung als Funktion des Wegs s dargestellt. Diskrete Punkte markieren die in der digitalen Karte hinterlegten shape points 1.1, 1.2, 1.3, l.n, Innerhalb eines Segments a der Klothoide wird erfindungsgemäß eine lineare Interpolation zwischen den Krümmungswerten durchgeführt. Dies wird durch eine durchgezogene Linie A verdeutlicht, die die einzelnen shape points verbindet.
In dem Bereich der Grenzen b eines Segments der Klothoide führt eine derartige Interpolation nicht zu einem befriedigenden Ergebnis. In diesen Bereichen ist es zweckmäßig, eine Extrapolation der Krümmungswerte vorzunehmen, indem zusätzliche so genannte „virtuelle" shape points an den Schnittpunkten der extrapolierten Krümmung eingefügt werden. In Figur 4 sind derartige virtuelle shape points mit den Bezugsziffern Vl.1, Vl.2, Vl .3 bezeichnet. Der extrapolierte Verlauf der Krümmung ist durch die gestrichelt dargestellten Kurvenstücke B angedeutet.
Die eigentliche Bestimmung der Krümmung des Fahrstreifens 10 in Bezug auf die aktuelle Position des Fahrzeugs 2 wird nun im Folgenden wieder unter Bezug auf Figur 1 erläutert. Wenn sich das Fahrzeug 2 (bzw. der Nullpunkt des fahrzeugfesten Koordinatensystems) an der Position Xveh zwischen den beiden shape points XPo und XPi mit den jeweiligen Krümmungen κP0 =κ(Xp0) und Kpi =κ(Xpi) befindet, dann ergibt sich die Krümmung in dem Ursprung des fahrzeugfesten Koordinatensystems zu:
:4> κx
Figure imgf000013_0001
-KPO)- Darin bedeuten:
S0 p = Weglängenverhältnis,
mit :
S0V = Weglänge zwischen dem shape point XP0 und der aktuellen Position des Fahrzeugs Xveh;
S0I = Weglänge zwischen den beiden shape points XP0 und
Im Interesse einer möglichst genauen Bestimmung der Krümmung zu der aktuellen Position des Fahrzeugs 2 wird der Verlauf des Fahrstreifens 10 zwischen den beiden genannten shape points als eine Kurve beschrieben, deren Start- und Endkrümmung mit den Krümmungen in den beiden shape points Xp0 und Xpi gegeben ist. Das folgende kubische Polynom beschreibt den Verlauf des Fahrstreifens 10 zwischen den gegebenen shape points hinreichend genau:
( 6 ) y(x) = a0 ■ x3 + U1 ■ x2 + a2 ■ x + a3 ,
mit
(7) xe[0 Ax],
wobei gilt:
(8) Ax = xpι-xp0, und
(9) Ay = ypι-yp0
Und den Koeffizienten: ;io)
0 6-Δx
;il) α, =-r
Figure imgf000015_0001
(13) a3 =yP0
Die Bestimmung der Bogenlängen erfolgt gemäß der folgenden Beziehung:
Figure imgf000015_0002
Dabei wird zur Bestimmung der Weglänge sOv für x die x- Koordinate der momentanen Position des Fahrzeugs xveh und für die Bestimmung der Weglänge sOi die x-Koordinate des shape points Pi eingesetzt.
Bei geringen Abständen zwischen den shape points können die Weglängen vorteilhaft wie folgt auch als Strecken angenähert werden:
:i5) s„v = xPOxv = V(χv - *0 )2 + (Λ - y0 T
;iβ) J01 = X P0XPΪ = ^x1- X0)2 +{yι-y0)2 .
Wie sich aus dem in Figur 3 dargestellten Blockdiagramm ergibt, werden die aus der videobasierten Erkennung ermittelte Position des Fahrzeugs 2 innerhalb des Fahrstreifens 10 sowie die aus den Informationen aus der digitalen Karte bestimmte Krümmung κveh des Fahrstreifens 10 über eine Schnittstelle 32.1 an ein Funktionsmodul 33 übermittelt, das die Querführung des Fahrzeugs 2 beeinflusst. Die Lage des Fahrzeugs 2 ist bestimmt durch
Yveh, lat Und Ψveh -
In einer Ausführung wird die Berechnung der Krümmung der Fahrbahn bzw. des Fahrstreifens ohne Bestimmung der lateralen Position des Fahrzeugs im Fahrstreifen mittels eines Videosystems vorgenommen.

Claims

Ansprüche
1. Fahrerassistenzverfahren auf der Basis von Fahrstreifeninformation, wobei abhängig von der Fahrstreifeninformation eine Fahrerinformation und/oder eine Aktion ausgelöst werden, und wobei die
Fahrstreifeninformation aus einer den Fahrstreifen (10) kennzeichnenden Informationen abgeleitet wird, , dadurch gekennzeichnet, dass zwecks genauer Erfassung der Krümmung des Fahrstreifens (10) bzw. der Fahrbahn dem Fahrstreifen (10) bzw. der den Fahrstreifen (10) umfassenden Fahrbahn (1) zugeordnete diskrete shape points (1.1, 1.2, 1.3, XP0, XPi, l.n) und die dem jeweiligen shape point zugeordneten Krümmungen aus einer digitalen Karte der Fahrbahn (1) entnommen werden und dass die Krümmung des Fahrstreifens (10) bzw. der
Fahrbahn aus den der digitalen Karte entnommenen Daten ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Information mittels eines insbesondere mindestens einen Videosensor umfassenden bordeigenen Sensorsystems gewonnen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass eine Schnittstelle vorgesehen ist, über die die Krümmung und/oder eine aus den Information des Videosensor abgeleitete Position an ein Fahrerassistenzfunktionsmodul noch mal übermittelt wird.
4. Fahrerassistenzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die laterale Position des Fahrzeugs (2) in Bezug auf die Mitte des Fahrstreifens (10) nach den folgenden Beziehungen ermittelt wird:
:D yVehjat = °>5-(dyieft+äynght ) ,
(2: Ψ^=0,5-(ψfe/, + Ψπgto),
mit
Yveh, lat = laterale Position des Fahrzeugs, dyieft = Abstand des Fahrzeugs von der Markierung, dyright = Abstand des Fahrzeugs von der Markierung,
Ψveh = Winkel des Fahrzeugs,
Ψleft = Winkel der Tangente,
Ψrxght = Winkel der Tangente.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Fahrstreifens (10) durch eine Klothoide angenähert wird, und dass die Krümmung des Fahrstreifens (10) in Bezug auf die aktuelle Position des Fahrzeugs (2) nach der folgenden Beziehung ermittelt wird:
(4) K Xve, = κ PO + P-(Kp1-Kp0),
wobei bedeuten:
p , - = —5Ov - Weglängenverhältnis,
Joi S0V= Weglänge zwischen dem shape point XP0 und der aktuellen Position des Fahrzeugs Xveh,
S0I= Weglänge zwischen den beiden shape points XP0 und XPI, κXveh = Krümmung des Fahrstreifens am Ort des Fahrzeugs, Kp0 = Krümmung des Fahrstreifens am shape point XPo Kpi = Krümmung des Fahrstreifens am shape point Xpi .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Fahrstreifens (10) zwischen zwei benachbarten shape points (Xp0, Xpi) durch eine Kurve angenähert wird, deren Start- und Endkrümmung mit den Krümmungen in den beiden benachbarten shape points (XP0, Xpi) übereinstimmt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Fahrstreifens (10) durch ein kubisches Polynom gemäß der folgenden Beziehung angenähert wird:
( 6 ) y(x) = a0 ■ x3 + U1 ■ x2 + a2 ■ x + a3 ,
mit
( 7 ) xe [0 Ax] ,
wobei gi lt :
( 8 ) Ax = xpι - xp0 , und
( 9 ) Ay = ypι - yp0 ,
mit den Koef fi zienten : (io; _ K1 K0
0 6-Δx
Figure imgf000020_0001
Ay K1 -K0 2 K0
(i2; a2 = — -Ax -Δx
Δx 6-Δx 2
;i3) <h =. 'PO
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem gekrümmten Fahrstreifen (10) die Bogenlänge gemäß der folgenden Beziehung ermittelt wird:
Ax (14) 5 = | yjl+yXxfdx ,
wobei zur Bestimmung der Weglänge (sov ) für x die x- Koordinate der momentanen Position des Fahrzeugs (xveh) und für die Bestimmung der Weglänge (sOi)die x- Koordinate des shape points (XPu eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, bei geringen Abständen zwischen den shape points die Weglängen auf dem Fahrstreifen (10) auch als Strecken gemäß der folgenden
Beziehungen angenähert werden:
(15) s„v = xPOxv = V(χv - *0 )2 + (Λ - y0 T
;i6) S01=Xp0Xp1=^[X1-X0)2 +{yι-yof .
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der videobasierten Fahrstreifenerkennung ermittelte Position des Fahrzeugs (2) innerhalb des Fahrstreifens (10) sowie die aus den
Daten der digitalen Karte ermittelte Krümmung des Fahrstreifens (10) über eine Schnittstelle an ein für die Fahrzeugführung zuständiges Bordsystem übermittelt werden .
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Krümmungswerte der Krümmung zwischen zwei benachbarten shape points insbesondere linear interpoliert werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Darstellung des Fahrstreifenverlaufs in Gestalt einer Klothoide an Segmentgrenzen der Klothoidensegmente virtuelle shape points eingefügt werden, um eine näherungsweise
Darstellung der Krümmung zwischen benachbarten shape points zu ermöglichen.
13. Fahrerassistenzvorrichtung (300) auf der Basis von Fahrstreifeninformationen umfassend ein Funktionsmodul (30) mit einer digitalen Karte des von dem Fahrzeug (2) befahrenen Verkehrsraums, ein Funktionsmodul (31) für die insbesondere videobasierte Erfassung des Verkehrsraums (100) , - ein Funktionsmodul (32) für die Ermittlung der
Krümmung der Fahrbahn bzw. des Fahrstreifens und der Position des Fahrzeugs im Fahrstreifen von den Funktionsmodulen (30, 31) bereit gestellten Daten.
14. Fahrerassistenzvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsmodul (32) über eine Schnittstelle (32.1) mit einem für die Führung des Fahrzeugs (2) zuständigen Funktionsmodul (33) verbunden ist.
15. Schnittstelle eines Funktionsmoduls 33 einer
Fahrerassistenzfunktion, über die dem Funktionsmodul auf der Basis von Kartendaten ermittelte Krümmungsdaten der Fahrbahn bzw. des Fahrstreifen und eine Position des Fahrzeugs in der Fahrbahn bzw. des Fahrstreifens zugeführt wird.
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