WO2013159768A2

WO2013159768A2 - Verfahren zur darstellung einer fahrzeugumgebung

Info

Publication number: WO2013159768A2
Application number: PCT/DE2013/100121
Authority: WO
Inventors: Andree Hohm; Dirk Waldbauer; Stefan Fritz; Thomas Berthold; Xiuxun Yin; Stefan LÜKE
Original assignee: Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2013-10-31
Also published as: JP2015519642A; DE102012103669A1; US9896092B2; EP2842117B1; EP2842117A2; JP6732449B2; WO2013159768A3; US20150105937A1; DE112013002237A5

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Darstellung einer Fahrzeugumgebung für ein Fahrzeug (1) mit einem Sensorsystem zur Umfelderfassung angegeben, wobei eine Begrenzung einer aktuelle befahrenen Fahrspur durch Positionspunkte (4, 7, 8, 11), die eine vordefinierte Menge von Attributen aufweisen, dargestellt wird.

Description

Verfahren zur Darstellung einer Fahrzeugumgebung

Nahezu alle bekannten serienverfügbaren Fahrerassistenzsyste^¬ me, die auf Daten von Umgebungserfassungssensorik basieren, nutzen ein objektabstraktes Umfeldmodell, typischerweise wird eine Objektliste mit Umgebungsobjekten zur Verfügung gestellt. Von Objekten unbesetzte Flächen, die einen potentiellen Manöverraum definieren, werden über einen solchen Ansatz nicht abgedeckt. Im Bereich der Forschung sind Ansätze bekannt, Senso^¬ ren zu verwenden, die eine Belegungsinformation über einen definierten Bereich im Umfeld des Fahrzeuges liefern und diese in eine Belegungskarte eintragen. Eine solche Darstellung er^¬ laubt eine mittelbare Einschätzung des zur Verfügung stehenden Manöverraumes. Nachteilig ist an diesem Verfahren jedoch, dass eine Belegungskarte (Belegungsgitter) eine große Datenmenge umfasst, die heute für den Einsatz in einer Serienanwendung zu groß ist, da die zur Kommunikation zwischen Steuergeräten verfügbaren Bandbreiten bei den üblicherweise verwendeten CAN- Verbindungen für eine Übertragung in Echtzeit nicht ausreichen .

Es ist die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Darstellung eines Manöverraums in einer Fahrzeugumge^¬ bung mit reduzierter Datenmenge anzugeben.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.

Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist die Darstellung eines Begrenzungsverlaufs einer aktuell befahrenen Fahrspur (1) durch Positionspunkte ( 4 , 7 , 8 , 11 ) , die eine vordefinierte Menge von Attributen aufweisen. Der Begrenzungsverlauf ergibt sich z.B. aus der Lage von Fahrspurmarkierungen, einem Bauzaun, der Randbebauung einer Straße, Leitplanken, (parkenden) Fahrzeugen am Fahrbahnrand etc. Vorzugsweise sind der Abstand, insbesondere ein longitudinaler Abstand, und Anzahl der Positionspunkte (4,7,8,11) adaptiv in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter vorgebbar

i) Eigengeschwindigkeit des Egofahrzeugs,., beispielsweise

wird ein großer longitudinalen Abstand der Positionspunkte für die Repräsentation von Fahrstreifenmarkierungen insbesondere in Autobahnszenen gewählt; ein entsprechend geringer Abstand der Positionspunkte wird bei der Model^¬ lierung der Fahrraumbegrenzung bei Einparkvorgängen bevorzugt gewählt. Vorzugsweise wird ein großer Abstand bei einer großen Eigengeschwindigkeit und entsprechend eine kleiner Abstand bei einer kleinen Eigengeschwindigkeit gewählt .

ii) Komplexität des Szenarios, z.B. handelt es sich um eine Fahrsituation in der Stadt mit vielen Umgebungsobjekten und Verkehrszeichen ist ein geringer Abstand der

Positionspunkte erforderlich

iii) kurviger Verlauf der Fahrspur, auf kurvigen Streckenabschnitten ist ein geringer Abstand von Positionspunkten erforderlich

iv) Breite der Fahrspur, insbesondere gilt je breiter die

Fahrspur, desto größer kann der Abstand der Positionspunkte gewählt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Attribut der Positionspunkte (4,7,8) vorgesehen, dass eine late^¬ rale Breite angibt. Die laterale Breite ist ein Maß für einen als Manöverraum nutzbaren Bereich, der jenseits des Positionspunktes, d.h. außerhalb der durch die Positionspunkte

(4,7,8,11) begrenzten Fahrspur, angeordnet ist. Die laterale Breite ist z.B. groß wenn jenseits von überfahrbaren Fahrspurmarkierungen eine weitere Fahrspur angeordnet ist, die frei befahrbar ist. Die laterale Breite ist z.B. klein bzw. gleich Null zu wählen, wenn jenseits von überfahrbaren Fahrspurmarkierungen direkt eine nicht überfahrbare Randbebauung z.B. ei^¬ ne Böschung beginnt. Die laterale Breite gibt vorzugsweise die Breite eines Manöverraums jenseits eines Positionspunktes di^¬ rekt an.

Vorzugsweise ist die laterale Breite von Positionspunkten (8), die nicht überfahrbare Fahrspurbegrenzungen wie z.B. Leitplanken oder einen Bauzaun gleich Null.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die laterale Breite von Positionspunkten (7), die überfahrbare Fahrspurmarkierungen repräsentieren, größer als Null.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die laterale Breite von Positionspunkten, die überfahrbare Fahrspurmarkierungen repräsentieren, gleich Null, wenn an dieser Stelle bei einem Spurwechsel des Egofahrzeugs auf die benachbarten Spur, wobei die benachbarte Spur ebenfalls durch die genannten Positionspunkte begrenzt wird, ein Kollisionsrisiko mit entge^¬ genkommenden oder überholenden Fahrzeugen (9) besteht.

In einer positiven Ausgestaltung der Erfindung ist als ein weiteres Attribut der Positionspunkte (11) vorgesehen. Das weitere Attribut ist ein Maß für eine Einschnürung des als Ma^¬ növerraum nutzbaren Bereichs innerhalb der durch die Positi^¬ onspunkte begrenzten Fahrspur. Dieses Attribut gibt also an, ob der gesamte durch Positionspunkte begrenzte Raum als Manö^¬ verraum genutzt werden kann oder ob es Hindernisse (12) gibt, die umfahren werden müssen.

Insbesondere ist das weitere Attribut bei keinem Hindernis auf der Fahrspur mit einem vorgegebenen Standardwert belegt.

In einer weiteren positiven Ausgestaltung der Erfindung nimmt das weitere Attribut für die Positionspunkte, die einen Stre- ckenabschnitt begrenzen, auf dem sich ein Hindernis (11) be^¬ findet, einen Wert ein, der von dem vorgegebenen Standardwert abweicht. In einer positiven Ausgestaltung gibt das weitere Attribut an, welcher bzw. wie viel Raum tatsächlich als Manöverraum zur Verfügung steht.

Weiterhin wird ein Verfahren für ein Fahrerassistenzsystem beansprucht, das für ein Fahrzeug (1) eine zukünftige Trajekto- rie basierend auf den Daten eines Sensorsystems zur

Umfelderfassung bestimmt. Dazu werden Umgebungsobjekte und de^¬ ren Positionen anhand der Sensordaten ermittelt und

anhand der erkannten Objekte wird eine Fahrzeugumgebung des Egofahrzeugs durch Positionspunkte mit einem Verfahren wie zu^¬ vor beschrieben dargestellt. Diese Umgebungsdarstellung wird über einen Fahrzeugbus zu einem Steuergerät übertragen. Das Steuergerät ist derart ausgestaltet, dass eine zukünftige Tra- jektorie des Egofahrzeugs bestimmt werden kann.

Zudem wird ein Fahrerassistenzsystem mit Sensorsystem zur Umfelderfassung und einer Datenauswerteeinheit auf der ein Verfahren wie zuvor beschrieben hinterlegt ist beansprucht. Dazu ist die Datenauswerteinheit über ein Fahrzeug- Bussystem mit einem Steuergerät zur Steuerung einer Fahrerassistenzfunktion verbunden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispie^¬ len und Zeichnungen näher beschrieben.

Ausgangspunkt ist die momentan vom EGO-Fahrzeug 2 befahrene Fahrspur 1 wie in Figur 1 dargestellt. Diese ist definiert als die vorausliegende Freifläche bis zur jeweiligen lateralen Be^¬ grenzung. Diese Begrenzungen können beispielsweise Fahrstrei^¬ fenmarkierungen, bauliche Begrenzungen, insbesondere Baustel- lenleitwände, und bzw. oder statische Objekte repräsentieren, die die momentan befahrene Fahrspur lateral einschränken. Ver- lauf und der Form der Fahrspur 1 sind vorzugsweise durch je eine links- bzw. rechtsseitige Liste von Positionspunkten dar^¬ gestellt. Longitudinaler Abstand und Zahl der Positionspunkte können adaptiv nach Gesichtspunkten wie Eigengeschwindigkeit oder Komplexität des Szenarios an die momentan vorliegenden Erfordernisse der jeweiligen Situation angepasst werden. Jeder Positionspunkt kann eine bestimmte, vordefinierte Menge an At^¬ tributen besitzen wie in Figur 2 dargestellt. Ein zentrales Attribut ist hierbei die laterale Breite des Bereiches jen^¬ seits des Positionspunktes. Mit einer solchen Darstellung kann z.B. auch die Eigenschaft „Nicht überfahrbar" durch die Angabe einer lateralen Breite von Null abgedeckt werden wie z.B. in Figur 3 dargestellt. Dort fährt das Fahrzeug in einen Baustel^¬ lenbereich 6 ein. In dem Bereich in dem die Fahrspur 1 an die Baustelle 6 grenzt, sind die Positionspunkte 8 mit dem Attri^¬ but laterale Breite gleich Null belegt. Außerhalb des Baustel^¬ lenbereichs sind die Positionspunkte 7 mit dem Attribut late^¬ rale Breite größer Null belegt.

Zusätzlich kann die als Manöverraum nutzbare Breite der Fahrspur 1 jenseits der Begrenzungslinie auch durch bewegliche Ob^¬ jekte, beispielsweise durch Fahrzeuge beschränkt sein. In ei^¬ ner bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird diese Einschränkung über das Attribut der lateralen Breite beschrieben. Eine Fahrspurbegrenzung wird insbesondere mit Positionspunkten 8 als „nicht überfahrbar" markiert, wenn ein Überfahren aufgrund einer Gegenverkehrssituation oder eines sich von hinten nahenden Fahrzeugs wie in Figur 4 dargestellt nicht sicher möglich ist, obschon die Linie zum Betrachtungszeitpunkt phy^¬ sikalisch überfahrbar wäre.

In Figur 6a ist beispielhaft eine Szene dargestellt, in der eine Fahrbahn an einer Stelle durch ein stehendes Fahrzeug 12 am Fahrbahnrand verengt ist. Beide Seitenbegrenzungen 13 der Fahrbahn sind überfahrbar. In Figur 6b ist die dieselbe Szene mit Positionspunkten 7,8 dargestellt, die die Fahrspur 1 be- grenzen, dabei wurde die Kontur des stehenden Fahrzeugs 12 be^¬ rücksichtigt. Die Positionspunkte 8, die das stehende Fahr^¬ zeug begrenzen, sind mit dem Attribut der lateralen Breite gleich Null versehen, da an dieser Stelle die Fahrspurbegrenzung nicht überfahren werden kann. Die anderen Positionspunkte 7, die nicht das stehende Fahrzeug begrenzen, sind mit dem At^¬ tribut der lateralen Breite größer Null versehen, da an dieser Stelle die Fahrspurbegrenzung überfahren werden kann.

Die Modellierung stehender Objekte, die die momentan befahrene Fahrspur belegen, kann durch Nutzung eines weiteren Attributs geschehen, welches den verbleibenden Manöverraum innerhalb der beiden Begrenzungslinien repräsentiert. Dieses Attribut be^¬ sitzt einen vorgegebenen Standard-Wert, wenn sich kein Hindernis auf der Fahrspur befindet. In einer bevorzugten Ausgestaltung trägt das weitere Attribut ansonsten den verbleibenden Freiraum als physikalischen Distanzwert. Dieses Szenario ist beispielhaft in Abbildung 5 dargestellt. Dort befindet sich ein Hindernis 10 (hier ein stehendes Motorrad) auf der fahr- spur 1 des Egofahrzeugs 2. An der Position des Hindernis ma^¬ chen attributierte Positionspunkte 11 die Einschnürung kennt^¬ lich.

Vorteilhaft an der hier vorgestellten Erfindung ist eine vollständige Beschreibung des vorausliegenden Freiraumes innerhalb der momentanen Fahrspur, sowie die Darstellung der seitlichen Überfahrbarkeiten als Grundlage für eine

Traj ektorienbestimmung für ein ggf. notwendiges Verlassen der momentan befahrenen Fahrspur. Der besondere Vorteil der Repräsentation durch eine Liste von Begrenzungspunkten liegt in der Beliebigkeit der Darstellung von Fahrspurverläufen, dies gelingt im Gegensatz zu einer analytischen Darstellung mit geringerem Aufwand. Es ist möglich, beliebige Verläufe der mo^¬ mentanen Fahrspur zu repräsentieren, die benötigen Datenmengen sind durch eine abstrakte Punktinformation gegenüber eine dichten Freiflächenrepräsentation erheblich vermindert, so dass der Einsatz von serientauglichen Kommunikationsmitteln wie z.B. CAN möglich wird. Die Repräsentation der Begrenzungen des momentanen Pfades ist insbesondere sensorneutral, es ist problemlos möglich, neue Merkmale in der Darstellung zu be^¬ rücksichtigen, wenn diese durch neue Sensoren erfassbar werden, ein Beispiel hierfür sind Bordsteinkanten.

Liste der Bezugszeichen

1 momentan befahrene Fahrspur

2 Egofahrzeug

3 linke Fahrspurbegrenzung

4 rechte Fahrspurbegrenzung

5 attributierter Positionspunkt

6 Baustelle

7 überfahrbarer Positionspunkt mit einer lateralen Breite größer als Null

8 nicht überfahrbarer Positionspunkt mit einer lateralen Breite gleich Null

9 anderes Fahrzeug

10 Hindernis auf der Fahrspur, z.B. ein stehendes Objekt (Motorrad)

11 Positionspunkt mit dem Attribut Einschnürung größer Null

12 Fahrzeug am Fahrbahnrand

13 beide Seitenbegrenzungen sind überfahrbar

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Darstellung einer Fahrzeugumgebung für ein Fahrzeug mit einem Sensorsystem zur Umfelderfassung dadurch gekennzeichnet, dass

eine Begrenzung einer Fahrspur (1) durch Positionspunkte (4,7,8,11), die eine vordefinierte Menge von Attributen aufweisen, dargestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Abstand, insbesondere ein longitudinaler Abstand, und eine Anzahl von Positionspunkte adaptiv in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter vorgebbar sind

v) Eigengeschwindigkeit des Egofahrzeugs

vi) Komplexität des Szenarios

vii) kurviger Verlauf der Freifläche

viii ) erkannte Verengung oder Verbreiterung der Freifläche

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Attribut der Positionspunkte (5,7,8) eine laterale Breite angibt, wobei die laterale Breite ein Maß für ei^¬ nen als Manöverraum nutzbaren Bereich ist, der jenseits des Positionspunktes, d.h. außerhalb der durch die Posi^¬ tionspunkte begrenzten Fahrspur, angeordnet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die laterale Breite von Positionspunkte (8), die nicht überfahrbare Fahrspurbegrenzungen wie z.B. Leitplanken oder einen Bauzaun gleich Null ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die laterale Breite von Positionspunkten (7), die überfahrbare Fahrspurmarkierungen repräsentieren größer als Null ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die laterale Breite von Positionspunkten, die überfahrba^¬ re Fahrspurmarkierungen repräsentieren, Null ist, wenn an dieser Stelle bei einem Spurwechsel des Egofahrzeugs (1) auf die benachbarten Spur, die ebenfalls durch die ge^¬ nannten Positionspunkte begrenzt wird, ein Kollisionsri^¬ siko mit entgegenkommenden oder überholenden Fahrzeugen besteht .

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

als ein weiteres Attribut der Positionspunkte (11) ein Maß für eine Einschnürung des als Manöverraum nutzbaren Bereichs innerhalb der durch die Positionspunkte begrenz^¬ ten Fahrspur (1) vorgesehen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

das weitere Attribut zur bei keinem Hindernis (10) auf der Fahrspur mit einem vorgegebenen Wert belegt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7

dadurch gekennzeichnet, dass

das weitere Attribut der Positionspunkte (11) bei einem Hindernis (10) auf der Fahrspur den Wert angibt, der tat^¬ sächlich als Manöverraum zur Verfügung steht.

10. Verfahren für eine Fahrerassistenzsystem für ein

Fahrzeug (1) zur Bestimmung einer zukünftigen Trajektorie eines Fahrzeug basierend auf den Daten eines Sensorsys^¬ tems zur Umfelderfassung,

dadurch gekennzeichnet , dass

i ) Umgebungsobj ekte und deren Positionen anhand der Sen^¬ sordaten ermittelt werden,

ii) anhand der erkannten Objekte eine Fahrzeugumgebung des Egofahrzeugs durch Positionspunkte mit einem Verfah^¬ ren nach einem der Ansprüche 1-9 dargestellt wird

iii) diese Darstellung über einen Fahrzeugbus zu einem Steuergerät zur Bestimmung einer zukünftigen Trajektorie des Egofahrzeugs übertragen wird.

11. Fahrerassistenzsystem mit Sensorsystem zur

Umfelderfassung und einer Datenauswerteeinheit auf der ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hinterlegt ist, wobei die Datenauswerteinheit über ein Fahrzeug- Bussystem mit einem Steuergerät zur Steuerung einer Fahrerassistenzfunktion verbunden ist.