WO2011060759A1 - Verfahren zum unterstützen eines fahrers beim einparken eines fahrzeugs - Google Patents

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    • B62D15/0275—Parking aids, e.g. instruction means by overlaying a vehicle path based on present steering angle over an image without processing that image

Definitions

  • the invention relates to a parking system that supports the driver when parking in a parking space.
  • DE 102004039179 A1 shows a parking aid for a motor vehicle, in which the instructions to the driver are made clearer and simpler.
  • a disadvantage of this solution is that the driver has extra selection means (eg.
  • Navigation system is displayed. This image is usually rectified for improved representation and provided with an overlay of color lines that point the driver into the possible parking space. For parking, the driver can now orient himself to the auxiliary lines.
  • the driver typically has difficulty in getting the correct orientation via the steering wheel, especially in the beginning, in order to maneuver the vehicle quickly into the parking space - especially in tight situations.
  • the disadvantages of the supported or automatic parking according to the prior art thus consist in that the parking operation must be initiated by an additional and usually not intuitive operation or that only by the presentation of guide lines does not automatically guide the vehicle in the right direction.
  • An essential feature of the method described here is that in the area of the lane lines or auxiliary lines predetermined by the steering angle and / or between these, i. in the range given by the steering angle
  • Trajectory is searched for possible obstacles. This search is performed using common image processing algorithms, such as optical flow (once the vehicle is in motion) in combination with a grid-based approach.
  • the second essential feature of this method is that when an obstacle such as a curb or a vehicle is detected, the driver is guided away from that obstacle by assistive steering torque. As a result, the driver is immediately steered in the right direction, making parking much easier.
  • Another major simplification is that to activate the function no extra control switches are required, but only the reverse gear must be engaged. The driver does not have to perform any additional operations, but parks as usual, but is already guided by the anticipatory obstacle detection timely in the right direction.
  • the method is designed to assist the driver when parking in rear (head parking spaces) and side parking spaces.
  • the proposed assistive steering torque can be overridden by the driver at any time, e.g. to approach another parking space. He remains at all times - in contrast to the automatic parking - in control of
  • Steering torque guides the driver in the right direction. Multiple forwards and backwards is thus avoided.
  • the system can be operated intuitively, as no change is made to the usual parking procedure and the parking process does not have to be initiated by an extra switch or push button.
  • the method even offers assistance in reversing in general, since it also supports avoidance of potential obstacles.
  • An algorithm for parking could consist of the following function blocks:
  • Potential obstacles e.g. detect with optical flow or grid-based approach in an area beyond the guides.
  • the system can be extended in the direction that once the
  • the camera scans for possible parking spaces, e.g. as mentioned above, two flanking vehicles.
  • the system can then do the
  • the obstacle detection based on the optical flow takes place, brought in the subsequent images in a grid to coincide become.
  • the calculation of radial distances to the camera and the comparison with subsequent spatially and temporally offset images provides a 3D height profile in which curbs can be well recognized (see Fig. 1). - For obstacle detection or to improve the above
  • Obstacle detection relies on a grid-based approach in which
  • a grid-based approach is initially sensor-independent. It could also be used for this purpose a laser scanner, a radar sensor or a camera or stereo camera. Similarly, one from the fusion of e.g. Radar sensor and
  • Fig. 1 a shows a vehicle with a rear-mounted environment sensor (1), in this embodiment, a camera.
  • the vehicle is standing lengthways on the lane next to a curb (2).
  • Fig. 1b shows a calculated from the optical flow height profile of the lateral and rear vehicle environment. For easier orientation, the vehicle is shown with the rear-side environment sensor. The white marks represent overrun areas (3) found here.
  • the relevant area of FIG. 1 b is again sketched in FIG. 1 c: a first drive-over area (3) is limited by the curb (2), slight elevation, and in the background of a non-drivable area (4) in which other vehicles are located.
  • the curb (2) is adjoined by another level (drive-over) area (3) on the left side, which is finally bounded by a non-traversable area (5) of unidentifiable height, in which, for example, a house wall is located.
  • Fig. 1b shows a calculated from the optical flow height profile of the lateral and rear vehicle environment. For easier orientation, the vehicle is shown with the rear-side environment sensor. The white marks represent overrun areas (3) found here.
  • the relevant area of FIG. 1 b is again sketched in FIG. 1 c: a
  • FIG. 2a shows a grid or grid of width B and length L with corresponding B x L cells in front of an environment sensor (1), which determines the coordinates (x, y) of obstacles in the vicinity of a vehicle.
  • FIG. 2b now shows a representation of a vehicle environment that is entered in such a grid. Black cells mean a level, traversable area (3). Way cells

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Fahrzeugs beim Einparken. Das Verfahren wird aktiviert, sobald der Fahrer den Rückwärtsgang des Fahrzeugs einstellt. Das Verfahren umfasst das Erkennen von Hindernissen (2, 4, 5) im Bereich der durch den Lenkwinkel vorgegebenen Trajektorie aus den Daten mindestens eines Umfeldsensors (1) und das Aufbringen eines korrigierenden Lenkmomentes in die Richtung, die von einem erkannten Hindernis (2, 4, 5) weg weist, um dem Fahrer das Ausweichen vor dem Hindernis (2, 4, 5) zu erleichtern. Es ist mindestens eine Kamera als Umfeldsensor (1) vorgesehen. Durch die Methode des optischen Flusses werden 3D-Höhenprofile aus den Bilddaten ermittelt und hieraus werden Hindernisse (2, 4, 5) und mögliche Parklücken (3) identifiziert. Es ist weiterhin mindestens ein Strahlsensor oder eine Stereokamera als Umfeldsensor (1) vorgesehen ist. Aus den Sensordaten wird die Position von Hindernissen (2, 4, 5) ermittelt. Die Lage der Hindernisse (2, 4, 5) wird in ein Koordinatengitter eingetragen, das das Fahrzeugumfeld repräsentiert.

Description

Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers beim Einparken eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Einparksystem, das den Fahrer beim Einparken in eine Parklücke unterstützt. Die DE 102004039179 A1 zeigt eine Einparkhilfe für ein Kraftfahrzeug, bei dem die Anweisungen an den Fahrer klarer und einfacher gestaltet werden.
Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass der Fahrer extra Auswahlmittel (z. B.
Schalter) aktivieren und die Anweisungen des Einparkhilfesystems beachten muss. Große Verbreitung insbesondere im asiatischen Markt haben kamerabasierte Systeme. Bei diesen Systemen liefert eine im Fahrzeugheck untergebrachte Kamera, die mit einem Weitwinkelobjektiv ausgestattet ist, ein Bild des
rückwärtigen und seitlichen Raumes, das üblicherweise im Display des
Navigationssystems dargestellt wird. Dieses Bild wird in der Regel zur verbesserten Darstellung rektifiziert und mit einem Overlay aus farblichen Linien versehen, die dem Fahrer den Weg in die mögliche Parklücke weisen. Zum Einparken kann sich nun der Fahrer an den Hilfslinien orientieren. Ein Beispiel eines solchen
Parkassistenten zeigt EP 1 160146 A2.
Der Fahrer hat aber typischerweise Schwierigkeiten, besonders zu Beginn die richtige Orientierung über das Lenkrad zu bekommen, um das Fahrzeug zügig in die Parklücke zu manövrieren - besonders in engen Situationen.
Seit kurzem sind vollautomatische Einparkassistenten auf dem Markt. Für automatische Parkassistenten müssen Parklücken exakt vermessen, Trajektorien für mögliche Einparkwege berechnet werden und es ist ein Regelvorgang zum Einhalten der Solltrajektorie während des Einparkens erforderlich. Beispielhaft sei hierzu die DE 102007002264 A1 genannt.
Die Nachteile des unterstützten oder automatischen Einparkens nach dem Stand der Technik bestehen also darin, dass der Parkvorgang durch eine zusätzliche und in der Regel nicht intuitive Bedienung eingeleitet werden muss oder dass nur durch die Darstellung von Führungslinien die Führung des Fahrzeugs nicht automatisch in die richtige Richtung erfolgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteil zu
überkommen. Ein wesentliches Merkmal des hier beschriebenen Verfahrens ist, dass im Bereich der durch den Lenkwinkel vorgegebenen Fahrspurlinien bzw. Hilfslinien bzw. und zwischen diesen, d.h. im Bereich der durch den Lenkwinkel vorgegebenen
Trajektorie nach möglichen Hindernissen gesucht wird. Diese Suche wird mit gängigen Bildverarbeitungsalgorithmen, wie dem optischen Fluss (sobald das Fahrzeug in Bewegung ist) in Kombination mit einem Grid-basierten Ansatz durchgeführt.
Im Unterschied zu automatischen Einparksystemen muss keine mögliche Parklücke identifiziert werden, keine Trajektorie in die mögliche Parklücke berechnet werden und kein Regelalgorithmus, der die Abweichung von der Solltrajektorie korrigiert, durchlaufen werden. Es wird, wie oben beschrieben, lediglich nach Hindernissen gesucht.
Das zweite wesentliche Merkmal dieses Verfahrens besteht darin, dass, wenn ein Hindernis wie z.B. eine Bordsteinkante oder ein Fahrzeug erkannt wird, der Fahrer durch ein unterstützendes Lenkmoment vom diesem Hindernis weggeführt wird. Dadurch wird der Fahrer sofort in die richtige Richtung gelenkt und damit das Einparken wesentlich erleichtert. Eine weitere wesentliche Vereinfachung besteht darin, dass zur Aktivierung der Funktion keine extra Bedienschalter erforderlich sind, sondern ausschließlich der Rückwärtsgang eingelegt werden muss. Der Fahrer muss also keine zusätzlichen Bedienvorgänge ausführen, sondern parkt wie gewohnt ein, wird aber schon durch die vorausschauende Hinderniserkennung rechtzeitig in die richtige Richtung geführt. Das Verfahren ist ausgelegt zur Unterstützung des Fahrers beim Einparken in rückwärtige (Kopfparklücken) und seitliche Parklücken.
Das vorgeschlagene, unterstützende Lenkmoment kann vom Fahrer jederzeit übersteuert werden, um z.B. eine andere Parklücke anzufahren. Er bleibt damit jederzeit - im Gegensatz zum automatischen Einparken - in Kontrolle des
Fahrzeuges.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden darin gesehen, dass der Fahrer nur sanft unterstützt wird, diese Unterstützung unter Umständen gar nicht wahrnimmt und ihm das Einparken dennoch deutlich vereinfacht wird.
Dadurch kann auch ein ungeübter Fahrer mit diesem Assistenzsystem leicht und zügig in jede passende Parklücke einparken, da bereits vorausschauend ein mögliches Hindernis erkannt wird und dadurch rechtzeitig ein korrektives
Lenkmoment den Fahrer in die richtige Richtung führt. Mehrfaches Vor- und Zurückfahren wird damit vermieden. Das System ist intuitiv bedienbar, da keine Änderung am üblichen Einparkvorgang vorgenommen wird und der Einparkvorgang nicht durch extra Schalter oder Taster initiiert werden muss. Das Verfahren bietet neben dem Einparkvorgang sogar Unterstützung beim Rückwärtsfahren generell, da auch hier das Ausweichen vor potentiellen Hindernissen unterstützt wird.
Ein Algorithmus zum Einparken könnte aus folgenden Funktionsblöcken bestehen:
1. Rückwärtsgang einlegen.
2. Optional: Kamerabild im Display (z.B. Nävi oder im Rückspiegel integriertes Display)
3. Hilfslinien entsprechend Lenkwinkel berechnen.
4. Optional: Hilfslinien entsprechend Lenkwinkel darstellen
5. Potentielle Hindernisse z.B. mit optischem Fluss oder Grid-basiertem Ansatz in einem über die Hilfslinien hinausgehenden Bereich erkennen.
6. Liegen die Hindernisse ausreichend außerhalb der Hilfslinien, wird kein
unterstützendes Lenkmoment aufgebracht. 7. Liegt zwar ein Hindernis innerhalb der Hilfslinien, es ist jedoch ausreichend Platz zum Einparken vorhanden, wird mit Hilfe eines korrigierenden
Lenkmomentes der Fahrer in die richtige Richtung geführt.
8. Liegen Hindernisse innerhalb der Hilfslinien und es ist nicht ausreichend Platz zu Einparken vorhanden, so kann z.B. durch leichten Bremseingriff oder durch eine leichte Gegenkraft bei einem Gaspedal mit einer solchen Funktionalität („Force Feedback Pedal") oder durch leichtes Rütteln in der Lenkung (Lenkradvibration) und durch entsprechende Darstellung im Display oder eine akustische Warnung der Fahrer auf diesen Umstand aufmerksam gemacht werden.
9. Da der Fahrer die Unterstützung jederzeit übersteuern kann, kann der
Fahrer den Einparkvorgang fortsetzen, um z.B. absichtlich einen Bordstein überfahren zu können.
Die zentralen Merkmale dieses Verfahrens bestehen aus:
- dem Erkennen von Hindernissen im Bereich der durch den Lenkwinkel
vorgegebenen Trajektorie
- Aufbringen eines korrigierenden Lenkmomentes, um dem Hindernis
auszuweichen.
Diese beiden Schritte wiederholen sich, bis der Einparkvorgang beendet ist.
Das System kann in der Richtung erweitert werden, dass, sobald der
Rückwärtsgang eingelegt ist, die Kamera nach möglichen Parklücken scant, z.B. wie oben erwähnt zwei flankierende Fahrzeuge. Das System kann dann die
Solltrajektorie berechnen, um dann den Fahrer noch gezielter in die gewünschte Parklücke zu führen.
Weitere Merkmale des Verfahrens beziehen sich auf die Art der
Hinderniserkennung im Zusammenhang mit dem rückwärtig geführten Einparken:
- Wie oben erwähnt erfolgt die Hinderniserkennung auf Basis des optischen Flusses, bei dem nachfolgende Bilder in einem Raster zur Deckung gebracht werden. Die Berechnung radialer Abstände zur Kamera und der Vergleich mit nachfolgenden örtlich und zeitlich versetzten Bildern liefert ein 3D-Höhenprofil, in dem auch Bordsteine gut erkannt werden können (siehe Fig. 1 ). - Zur Hinderniserkennung oder zur Verbesserung der oben beschriebenen
Hinderniserkennung stützt sich auf einem Grid-basierten Ansatz, bei dem
insbesondere der Bereich hinter dem Fahrzeug in der Umgebung der
Führungslinien und zwischen den Führungslinien durch ein ortsfestes Gitter (Grid) aufgespannt wird. Einzelne Punkte dieses Gitters werden durch die vom Sensor erkannten Hindernisse befüllt (siehe Fig. 2)
Ein Grid-basierter Ansatz ist zunächst sensorunabhängig. Es könnte hierfür auch ein Laserscanner, ein Radarsensor oder eine Kamera bzw. Stereokamera genutzt werden. Ebenso kann auch ein aus der Fusion von z.B. Radarsensor- und
Kameradaten entstandenes Signal genutzt werden.
Fig. 1 a zeigt ein Fahrzeug mit einem am Heck angeordneten Umfeldsensor (1 ), in diesem Ausführungsbeispiel einer Kamera. Das Fahrzeug steht längs auf der Fahrbahn neben einem Bordstein (2).
Fig. 1 b zeigt ein aus dem optischen Fluss errechnetes Höhenprofil des seitlichen und rückwärtigen Fahrzeugumfelds. Zur leichteren Orientierung ist das Fahrzeug mit dem heckseitigen Umfeldsensor dargestellt. Die weißen Markierungen stellen hier gefundene überfahrbare Bereiche (3) dar. Der relevante Bereich aus Fig. 1 b ist in Fig. 1 c nochmals skizziert: ein erster überfahrbarer (da ebener) Bereich (3) wird begrenzt durch den Bordstein (2), leichte Erhebung, und im Hintergrund von einem nicht überfahrbaren Bereich (4), in dem sich andere Fahrzeuge befinden. An den Bordstein (2) schließt sich ein weiterer ebener (überfahrbarer) Bereich (3) auf der linken Seite an, der schließlich von einem nicht überfahrbaren Bereich (5) nicht bestimmbarer Höhe begrenzt wird, in dem sich beispielsweise eine Hauswand befindet. Fig. 2a zeigt ein Gitter oder Grid der Breite B und Länge L mit entsprechend B x L Zellen vor einem Umfeldsensor (1), der die Koordinaten (x, y) von Hindernissen in der Umgebung eines Fahrzeugs ermittelt. Fig. 2b zeigt nun eine Repräsentation einer Fahrzeugumgebung, die in ein solches Gitter eingetragen ist. Schwarze Zellen bedeuten einen ebenen, überfahrbaren Bereich (3). Weise Zellen
repräsentieren ein Hindernis, in dem gezeigten Fall handelt es sich hierbei um eine Bordsteinkante, die somit sicher erkannt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Fahrzeugs beim Einparken, das aktiviert wird, sobald der Fahrer den Rückwärtsgang des Fahrzeugs einstellt, umfassend:
- Erkennen von Hindernissen (2, 4, 5) im Bereich der durch den Lenkwinkel vorgegebenen Trajektorie aus den Daten mindestens eines Umfeldsensors (1) - Aufbringen eines korrigierenden Lenkmomentes in die Richtung, die von einem erkannten Hindernis (2, 4, 5) weg weist, um dem Fahrer das Ausweichen vor dem Hindernis (2, 4, 5) zu erleichtern,
- wobei mindestens eine Kamera als Umfeldsensor (1) vorgesehen ist und durch die Methode des optischen Flusses 3D-Höhenprofile aus den Bilddaten ermittelt werden und hieraus Hindernisse (2, 4, 5) und mögliche Parklücken (3) identifiziert werden und
- mindestens ein Strahlsensor oder eine Stereokamera als Umfeldsensor (1) vorgesehen ist und aus den Sensordaten die Position von Hindernissen (2, 4, 5) ermittelt wird, wobei die Lage der Hindernisse (2, 4, 5) in ein Koordinatengitter eingetragen wird, das das Fahrzeugumfeld repräsentiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird, wenn ein Hindernis (2, 4, 5) im Bereich der durch den Lenkwinkel
vorgegebenen Richtung liegt und der Fahrer beim Einparken unmittelbar auf eine Kollision mit dem Hindernis (2, 4, 5) zusteuert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Warnung einen leichten Bremseingriff, eine Vibration des Lenkrads, eine leichte Gegenkraft bei einem Gaspedal mit einer solchen Funktionalität, einen Warnhinweis in einem Anzeigeelement und/oder eine akustische Warnung umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei unter Verwendung der Sensordaten eine Solltrajektorie zu einer detektierten Parklücke berechnet wird und diese Solltrajektorie dazu verwendet wird, um den Fahrer durch die Beaufschlagung von korrigierenden Lenkmomenten beim Einparken gezielt zu unterstützen.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei eine grafische Repräsentation des Fahrzeugumfelds auf einem Display im Fahrzeug dargestellt wird und auf dem Display Hilfslinien zur Darstellung von Hindernissen (2, 4, 5), möglichen Parklücken (3) und/oder Solltrajektorien einzeichnet werden.
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