WO2018083005A1 - Verfahren zum betreiben eines teilautonomen oder autonomen kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug - Google Patents

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    • G08G1/096775—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the system is characterised by the origin of the information transmission where the origin of the information is a central station

Definitions

  • a partially autonomous driving mode is understood to be a partial automation of the motor vehicle, that is to operate the motor vehicle by a driver assistance system by partially autonomous driving, such as automatic parking, or by using a traffic jam assistant or a lane keeping function.
  • An autonomous driving mode is a fully automated driving mode, whereby the driving can be described as piloted driving, whereby the guidance of the vehicle is taken over permanently by the driver assistance system.
  • Semi-autonomous or fully autonomous vehicles may be based on position signals, such as a GPS signal.
  • position signals such as a GPS signal.
  • Conventional motor vehicles are retracted by a driver in, for example, in a parking garage, parked there and then extended again.
  • autonomous vehicles have to find their way into and out of the exemplary car park and, moreover, orient themselves within the parking garage.
  • a mobile communication device which connects to a motor vehicle and an infrastructure Interface for connecting to a building can build. Data can be queried via the I nf r stru ctu rt s I nter ts that describe a site plan of the building.
  • DE 10 2012 016 800 A1 describes a method for determining a vehicle position within a mapped environment by means of position detection sensors fixedly arranged in the mapped environment. These then steer the motor vehicle through the mapped environment.
  • DE 10 2014 002 150 B3 describes a method for determining an absolute position of a mobile unit which has an optical environment sensor with which a marker of the navigation environment can be detected.
  • An object of the invention is to improve a navigation of a partially autonomously or fully autonomously driving motor vehicle.
  • the object is achieved by the method according to the invention and the devices according to the invention according to the independent patent claims. Further advantageous developments are given by the dependent claims.
  • the invention is based on the idea of using a three-dimensional map of the interior of the infrastructure in combination with a non-optical navigation sensor device. Even in difficult lighting conditions or in the absence of signs, for example, the motor vehicle can orient itself.
  • additional fixed infra-structural elements can be used, for example, ventilation pipes, which are attached to a ceiling of the interior of the building.
  • the method according to the invention for operating a partially autonomous and / or autonomous motor vehicle is initially characterized by Providing a digital, three-dimensional height model of an interior of an infrastructure, wherein the interior has at least one driving lane accessible by the motor vehicle, and wherein the elevation model describes a spatial situation within the infrastructure.
  • the infrastructure is preferably a building.
  • the digital, three-dimensional elevation model can also be referred to as a digital, three-dimensional map of the interior or as a digital terrain model or terrain model.
  • the digital elevation model of the interior describes a natural surface of the interior of the infrastructure, without describing moving objects that are not part of the infrastructure.
  • the digital elevation model describes the interior surface of a parking garage, including the fixed elements associated with the parking garage, such as pillars or ceiling tubes, but not the motor vehicles parked therein.
  • the digital elevation model describes the surface of the infrastructure and the associated infrastructure elements, such as pillars, ceiling structures or ceiling tubes.
  • a sensor device of the motor vehicle detects a topography of at least a portion of a surface of a region of the infrastructure in which the motor vehicle is located.
  • a sensor device is understood to be a device or a device component which is designed to detect or sense the surface and / or surface structure and for this purpose has at least one sensor, for example a laser scanner or a radar.
  • a control device of the motor vehicle creates a three-dimensional, topographical map of the area on the basis of the determined topography.
  • a control device a device or a device component is designated, which is set up for managing and generating control signals and for this purpose may have, for example, a control chip and / or a control board and / or a microprocessor and / or a microcontroller.
  • the control device makes a comparison of the created topographical map with the elevation model. On the basis of a result of the comparison, a determination is made of a current position of the motor vehicle within the infrastructure.
  • the topographical map which was determined by the control device, as the surface of a parked
  • such deviations may, for example, be recognized by the control device within the range of, for example, a predetermined tolerance range of a deviation as not belonging to the infrastructure and remain disregarded.
  • a predefined threshold value of the coincidence of the topographical map and the elevation model can be taken into account in the comparison, so that the positioning can already take place, for example, at a 90% match.
  • the control device can determine, for example based on the determined topographic map at least one position marker, for example, a structure of ceiling tubes or a combination of ceiling tubes and columns, from which then the comparison can be performed.
  • the control device can generate a corresponding control signal for controlling the motor vehicle and transmit it to a navigation device, that is to say a device or a device component for assisting in operating the motor vehicle, and / or a driver assistance system.
  • an existing infrastructure element can be used for orientation by the motor vehicle.
  • no additional guideways for piloted motor vehicles have to be created.
  • no additional structural measures are necessary within the infrastructure.
  • the motor vehicle can also orient itself insofar as a plane or floor in which the motor vehicle is currently located can be determined.
  • the inventive method can also be a three-dimensional Geometry can be detected by, for example, a shield and there are advantages when, for example, a pillar or a sign is parked.
  • the sensor device can detect at least one fixed object of the infrastructure, a so-called infrastructure element, as position marker, whereby the topography of the area can be detected on the basis of the at least one detected position marker.
  • the object of the infrastructure is a pillar or a pipe or a ceiling structure of the infrastructure.
  • the detection of the topography of the region can preferably be effected by a non-optical sensor of the sensor device, preferably by a lidar and / or radar and / or a laser-based sensor and / or an ultrasound-based sensor.
  • a non-optical sensor can also be referred to as a sensor which can detect a surface structure and / or topography of an object, for example a surface-scanning sensor.
  • the provision of the height model takes place by receiving the height model from an off-board data server device of the infrastructure, for example, a storage medium of the motor vehicle or the control device can be relieved, since, for example, when entering the building, the elevation model can be downloaded and subsequently deleted again.
  • an availability of the elevator model is improved because the user of the motor vehicle before driving does not have to worry about getting all the height models necessary for the journey. Determining the route can depend on a given destination. For example, the controller may, for example, receive information from a parking guidance system of the infrastructure about where a free parking space is. The motor vehicle can then drive directly to this free parking lot.
  • the provision of the height model can, according to a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, be carried out by detecting the topography of the infrastructure by means of a non-motor vehicle non-optical detection device.
  • the exemplary parking garage can be measured in an empty state by, for example, the height model of the empty parking garage can be created with a radar or with an ultrasonic sensor.
  • a particularly accurate height model is provided.
  • control device which may preferably have a microcontroller and / or a microprocessor, wherein the control device is adapted to carry out the process steps of a method of the embodiments described above relating to a control device. It results in the above advantages.
  • the above object is also achieved by a motor vehicle according to the invention, which is characterized by an embodiment of a control device according to the invention. Again, there are the above benefits.
  • the motor vehicle may preferably be designed as a motor vehicle, for example as a passenger car.
  • FIG. Shows: a schematic sketch of an embodiment of the method according to the invention, an embodiment of the control system according to the invention, FIG. Device and to an embodiment of the motor vehicle according to the invention.
  • the single figure illustrates the principle of the method according to the invention with reference to an exemplary embodiment.
  • the sole figure shows a motor vehicle 10, which may preferably be designed as a motor vehicle, for example as a passenger car.
  • the motor vehicle 10 may optionally have a navigation device 12, which may be configured, for example, as a navigation device.
  • the motor vehicle 10 has a control device 14 and a sensor device 16.
  • the control device 14 may be designed, for example, as a control board or control chip and preferably have a microcontroller and / or a microprocessor 15.
  • the control device 14 may be designed, for example, as a control unit of the motor vehicle 10 and, for example, have a communication unit, ie a device component for transmitting and receiving signals via which a data communication connection 17 to, for example, a motor vehicle external data server device 18 can be established.
  • the data server device 18 may include, for example, a data server of the infrastructure.
  • the sensor device 16 of the motor vehicle 10 may preferably have a non-optical sensor, for example a radar and / or lidar and / or an ultrasound-based sensor.
  • the sensor device can be arranged, for example, on a bumper of the motor vehicle or in an outer skin of the motor vehicle 10.
  • the sensor device 16 may comprise, for example, an infrared-based camera.
  • the motor vehicle 10 of the single figure is located for example in a parking garage.
  • the figure shows an interior 20 of the exemplary parking garage, and the motor vehicle 10 travels straight along a driving lane 22.
  • the motor vehicle 10 is located in front of a crossing of two lanes 22.
  • the figure also shows infrastructure elements, which can also be referred to as components or interior equipment elements , This includes all elements fixedly arranged on the infrastructure, for example a ventilation pipe 24 "and a column 24 '.
  • a shield 24 "' is shown, which can also be referred to as an interior trim element, but which can be so heavily soiled, for example, that the writing of the exemplary shield of the 24 "'can no longer be visually perceivable
  • a motor vehicle 26 which is currently parked.
  • a digital, three-dimensional elevation model of the interior of the infrastructure is provided.
  • a digital, three-dimensional map of the interior is provided, which can preferably describe the interior 20 of the infrastructure with its infrastructure elements.
  • this elevation model can be created by scanning the empty structure from within, for example, describing the topography of the infrastructure, in other words the interior space 20 of the infrastructure. Such detection of the topography may preferably be carried out by a non-motor vehicle non-optical detection device, for example by a scanner.
  • a non-motor vehicle non-optical detection device for example by a scanner.
  • Corresponding devices are known to the person skilled in the art.
  • the digital elevation model may be stored in a storage device (not shown in the figure) of the off-board data server device 18.
  • the motor vehicle 10 may communicate via a communication unit (not shown in the figure) Control device 14, which may have, for example, a transmitter and a receiver, establish a data communication connection 17 to the motor vehicle external data server device 18.
  • the data communication connection 17 may be, for example, a wireless communication connection, for example ei A wireless LAN connection, a Bluetooth connection or a different type of vehicle-to-infrastructure communication connection.
  • a position may be provided at an entrance of the structure.
  • a position signal for example a GPS signal
  • the exemplary input can be determined and initiate the structure of the data communication connection 17, as well as the transmission of the digital height model.
  • the height model which may describe the interior 20 or its topography, for example in a coordinate system, can optionally also be downloaded, for example, as map material at any other location of the motor vehicle, for example when the motor vehicle 10 is in the user's garage and when the motor vehicle is retracted 10 in the building, the stored in the controller 14 or in the navigation device 12 height model can then be used offline.
  • the elevation model describes a spatial situation within the infrastructure.
  • the sensor device 16 which may have, for example, a lidar, radar and / or ultrasound-based sensor, detects the topography of at least a portion of a surface O of that area of the infrastructure in which the motor vehicle 10 is currently standing is located (S2).
  • the ceiling tube 24 "and the surface O of the pillar 24 'and the shield 24"' are detected as position markers (S2), for example, scanned.
  • the motor vehicle 10 can for example use a distance sensor, which can be arranged, for example, on a bumper of the motor vehicle 10.
  • the coordination data thus acquired can be combined by the control device 14 into a three-dimensional, topographic map of the region of the interior 20, for example.
  • a means is provided which can be compared with the elevation model (S4), which also describes the position markers.
  • the scanned plate 24 may also provide information about the current position, although it may be filthy in the example of the figure.
  • the label 24"' is not decisive. but a three-dimensional structure of the shield 24 "'.
  • the comparison S4 can be made using appropriate algorithms.
  • control device 14 can determine, for example, (S5) that it may be located, for example, in a certain basement of the building. Furthermore, it can be determined (S5) that the motor vehicle 10 may be located in front of the exemplary T-junction of the tramlines 22.
  • the control device 14 can receive a parking signal from the vehicle-external data server device 18 of the building, which may comprise a parking guidance system, for example, which can describe a free parking space in one of the upper floors as a destination.
  • this exemplary parking signal may describe the coordinates of the free parking space, which may also be described by the three-dimensional elevation model.
  • a route can be determined (S6) which leads along the driving lane 22 and can describe in the example of the figure that the motor vehicle 10 is connected to the should turn left at the playful T-junction to reach the free car park.
  • the determined driving distance can be transmitted, for example, to the navigation device 12, which can then control the motor vehicle on the basis of this travel route.
  • the controlling of the motor vehicle and / or the navigation of the motor vehicle 10 may be carried out according to a technique known from the prior art.
  • the embodiment described above illustrates the principle of the invention to detect the interior space 20 of the infrastructure and to use this data as a height model for, for example, piloted driving and optionally for extended navigation.
  • a scanning of, for example, a parking garage can take place.
  • a one-time scan of the exemplary parking garage may occur and the data may be provided.
  • a piloted motor vehicle 10 can orient itself by, for example, a comparison with data collected by the motor vehicle 10 in the parking garage / in a parking garage, and find paths to, for example, different levels or the exit.
  • An optional interface in the example parking garage or the exemplary Parkgarage can be an entry and / or exit to the navigation map.
  • the parking garage or the parking garage can be scanned by a suitable sensor, for example by means of a radar. It can be done creating a record of the parking garage, so creating a digital, three-dimensional elevation model, the exemplary record can be processed by the motor vehicle 10.
  • the provision of the data (S1) can be done online or offline.
  • the sensors of the motor vehicle 10 can be linked to this data.
  • comparing the created topographical map with the elevation model can be done (S4).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines teilautonomen oder autonomen Kraftfahrzeugs (10). Ein Bereitstellen eines digitalen, dreidimensionalen Höhenmodells eines Innenraums (20) einer Infrastruktur (S1), der mindestens eine durch das Kraftfahrzeug (10) befahrbare Fahrgasse (22) hat, kann zum Beispiel durch eine Datenservereinrichtung (18) der Infrastruktur erfolgen. Das Höhenmodell beschreibt eine räumliche Situation innerhalb der Infrastruktur, und durch eine Sensoreinrichtung (16) des Kraftfahrzeugs (10) erfolgt ein Erfassen einer Topographie zumindest eines Anteils einer Oberfläche (O) eines Bereichs der Infrastruktur, in dem sich das Kraftfahrzeug (10) befindet (S2). Eine Steuereinrichtung (14) des Kraftfahrzeugs (10) erstellt anhand der ermittelten Topographie eine dreidimensionale, topographische Karte des Bereichs (S3) mit dem Höhenmodell (S4). Anhand eines Ergebnisses des Vergleichs ermittelt die Steuereinrichtung (14) einer aktuelle Position des Kraftfahrzeugs (10) innerhalb der Infrastruktur (S5), und anhand der ermittelten aktuellen Position und des Höhenmodells ermittelt die Steuereinrichtung (14) eine Fahrstrecke entlang der mindestens einen Fahrgasse (22, S6).

Description

Verfahren zum Betreiben eines teilautonomen oder autonomen Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines teilautonomen und/oder autonomen Kraftfahrzeugs. Unter einem teilautonomen Fahrmodus wird dabei eine Teilautomatisierung des Kraftfahrzeugs verstanden, also ein Betreiben des Kraftfahrzeugs durch ein Fahrerassistenzsystem durch teil- weises selbständiges Fahren, wie zum Beispiel ein automatisches Einparken, oder das Verwenden eines Stauassistenten oder einer Spurhaltefunktion. Ein autonomer Fahrmodus ist ein vollautomatisierter Fahrmodus, wobei das Fahren als pilotiertes Fahren bezeichnet werden kann, dabei wird die Führung des Fahrzeugs dauerhaft vom Fahrerassistenzsystem übernom- men.
Teilautonom oder vollautonom fahrende Kraftfahrzeuge können sich anhand von Positionssignalen, beispielsweise einem GPS-Signal, orientieren. Eine besondere Schwierigkeit ergibt sich innerhalb von Infrastrukturen, die ein Gebäude sind oder bilden, da dort ein solches Positionssignal häufig nicht verfügbar ist. Konventionelle Kraftfahrzeuge werden von einem Fahrer in beispielsweise in ein Parkhaus eingefahren, dort geparkt und wieder ausgefahren. Autonom fahrende Kraftfahrzeuge müssen jedoch selbst in das beispielhafte Parkhaus hinein und wieder hinaus finden und sich zudem von selbst innerhalb des Parkhauses orientieren.
Ohne zusätzliche Sensorik in bestehenden Infrastrukturen, beispielsweise in Parkhäusern, Parkgaragen oder anderen Gebäuden, finden pilotierte Kraftfahrzeuge sich schlecht zurecht, da in der Infrastruktur zum Beispiel keine GPS-Verbindung möglich ist und es auch häufig mehrere Etagen gibt, die durch ein solches Positionssignal nicht unterschieden werden können.
Aus der DE 20 2015 104 709 U1 ist eine mobile Kommunikationseinrichtung bekannt, die eine Verbindung zu einem Kraftfahrzeug und einer Infrastruktur- Schnittstelle für eine Verbindung zu einem Bauwerk aufbauen kann. Über die I nf ra stru ktu r-Sch n ittstel I e können Daten abgefragt werden, die einen Lageplan des Bauwerks beschreiben. Die DE 10 2012 016 800 A1 beschreibt ein Verfahren zum Ermitteln einer Fahrzeugposition innerhalb einer kartierten Umgebung mithilfe von in der kartierten Umgebung fest angeordneten Positionserfassungssensoren. Diese lenken dann das Kraftfahrzeug durch die kartierte Umgebung. Die DE 10 2014 002 150 B3 beschreibt ein Verfahren zum Ermitteln einer absoluten Position einer mobilen Einheit, die einen optischen Umgebungssensor hat, mit dem ein Marker der Navigationsumgebung erfasst werden kann. Schwierigkeiten könnten sich jedoch ergeben, wenn die Infrastruktur, also das Bauwerk, zum Beispiel ein Parkhaus mit vielen Ebenen ist, dessen Fahrgassen identisch aufgebaut sind. Ein piiotiertes Kraftfahrzeug mit einer Kameraerfassung ist darauf angewiesen, dass Schilder einwandfrei lesbar und nicht zum Beispiel verschmutzt oder zum Beispiel nicht durch ein schlecht oder falsch parkendes Kraftfahrzeug verdeckt sind.
Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist das Verbessern einer Navigation eines teilautonom oder vollautonom fahrenden Kraftfahrzeugs. Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Unteransprüche gegeben. Die Erfindung basiert auf der Idee, eine dreidimensionale Karte des Innenraums der Infrastruktur in Kombination mit einer nicht-optischen Sensoreinrichtung für die Navigation zu verwenden. Auch bei schwierigen Lichtverhältnissen oder bei zum Beispiel Fehlen von Schildern kann sich das Kraftfahrzeug so orientieren. Außerdem können zusätzliche fest angeordnete Infra- Strukturelemente benutzt werden, zum Beispiel Lüftungsrohre, die an einer Decke des Innenraums des Bauwerks befestigt sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines teilautonomen und/oder autonomen Kraftfahrzeugs ist zunächst gekennzeichnet durch Be- reitstellen eines digitalen, dreidimensionalen Höhenmodells eines Innenraums einer Infrastruktur, wobei der Innenraum mindestens eine durch das Kraftfahrzeug befahrbare Fahrgasse hat, und wobei das Höhenmodell eine räumliche Situation innerhalb der Infrastruktur beschreibt. Die Infrastruktur ist dabei vorzugsweise ein Bauwerk.
Das digitale, dreidimensionale Höhenmodell kann auch als digitale, dreidimensionale Karte des Innenraums bezeichnet oder als digitales Geländemodell oder Terrainmodell verstanden werden. Das digitale Höhenmodell des Innenraums beschreibt eine natürliche Oberfläche des Innenraums der Infrastruktur, ohne dabei darin befindliche bewegbare Objekte zu beschreiben, die nicht zu der Infrastruktur gehören. Mit anderen Worten beschreibt das digitale Höhenmodell zum Beispiel die Innenoberfläche eines Parkhauses, mitsamt der zum Parkhaus gehörigen, fest angeordneten Elemente wie zum Beispiel Säulen oder Deckenrohre, jedoch nicht die darin parkenden Kraftfahrzeuge. Anders ausgedrückt beschreibt das digitale Höhenmodell die Oberfläche der Infrastruktur und der dazu gehörigen Infrastrukturelemente, wie zum Beispiel Säulen, Deckenstrukturen oder Decken röhre. Durch eine Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs erfolgt ein Erfassen einer Topographie zumindest eines Anteils einer Oberfläche eines Bereichs der Infrastruktur, indem sich das Kraftfahrzeug befindet. Als Sensoreinrichtung wird dabei ein Gerät oder eine Gerätekomponente verstanden, die zum Erfassen oder Sensieren der Oberfläche und/oder Oberflächenstruktur einge- richtet ist und hierzu mindestens einen Sensor aufweist, beispielsweise einen Laserscanner oder einen Radar.
Eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs erstellt anhand der ermittelten Topographie eine dreidimensionale, topographische Karte des Bereichs. Als Steuereinrichtung wird ein Gerät oder eine Gerätekomponente bezeichnet, die zum Verwalten und Erzeugen von Steuersignalen eingerichtet ist und hierzu beispielsweise einen Steuerchip und/oder eine Steuerplatine und/oder einen Mikroprozessor und/oder einen MikroController aufweisen kann. Durch die Steuereinrichtung erfolgt ein Vergleichen der erstellten topographischen Karte mit dem Höhenmodell. Anhand eines Ergebnisses des Vergleichs erfolgt ein Ermitteln einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs innerhalb der Infrastruktur. Zwar kann die topographische Karte, die durch die Steuereinrichtung ermittelt wurde, auch als Oberfläche eines parkenden Kraftfahrzeugs beschrieben werden, solche Abweichungen können jedoch zum Beispiel von der Steuereinrichtung innerhalb zum Beispiel eines vorgegebenen Toleranzbereichs einer Abweichung als nicht zu der Infrastruktur gehörend erkannt werden und ungeachtet bleiben. Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei dem Vergleich ein vorgegebener Schwellenwert der Übereinstimmung von topographischer Karte und Höhenmodell berücksichtigt werden kann, sodass schon bei beispielsweise einer 90-prozentigen Übereinstimmung die Positionierung erfolgen kann. Gemäß einer weiteren Alternative kann die Steuereinrichtung beispielsweise anhand der ermittelten topographischen Karte mindestens einen Positionsmarker ermitteln, beispielsweise eine Struktur von Deckenrohren oder eine Kombination von Deckenrohren und Säulen, anhand derer dann der Vergleich durchgeführt werden kann. Anhand der ermittelten aktuellen Position des Kraftfahrzeugs in den Innenraum und des Höhenmodells erfolgt ein Ermitteln einer Fahrstrecke entlang der mindestens einen Fahrgasse. Optional kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung ein entsprechendes Steuersignal zum Steuern des Kraftfahrzeugs erzeugen und an eine Navigationseinrichtung, also ein Gerät oder eine Gerätekomponenten zum Assistieren beim Betreiben des Kraftfahrzeugs, und/oder ein Fahrerassistenzsystem übertragen kann.
Hierdurch wird eine Navigation, vor allem die Navigation eines pilotierten Kraftfahrzeugs, innerhalb von Bauwerken, zum Beispiel in einem Parkhaus oder in einer Parkgarage, ohne zusätzlichen Verbau von Sensorik in dem Bauwerk ermöglicht. Zusätzlich wird eine Navigation bei zum Beispiel schlechten Sichtverhältnissen oder Nichterkennbarkeit von Schilderaufschriften ermöglicht. Vorteilhaft ergibt sich zusätzlich, dass von dem Kraftfahrzeug ein bestehendes Infrastrukturelement zur Orientierung genutzt werden kann. So müssen zum Beispiel in einem Parkhaus keine zusätzlichen Führungsbahnen für pilo- tierte Kraftfahrzeuge angelegt werden. Mit anderen Worten sind keine zusätzlichen baulichen Maßnahmen innerhalb der Infrastruktur notwendig. Durch die Nutzung eines dreidimensionalen Höhenmodells kann sich das Kraftfahrzeug auch insofern orientieren, als dass eine Ebene oder Stockwerk, in dem sich das Kraftfahrzeug gerade befindet, ermittelt werden kann. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann zudem eine dreidimensionale Geometrie von zum Beispiel einem Schild erfasst werden und es ergeben sich Vorteile, wenn zum Beispiel eine Säule oder ein Schild zugeparkt ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Verfahrens kann die Sensoreinrichtung mindestens ein feststehendes Objekt der Infrastruktur, ein sogenanntes Infrastrukturelement, als Positi- onsmarker erfassen, wobei das Erfassen der Topographie des Bereichs anhand des mindestens einen erfassten Positionsmarkers erfolgen kann. Hierdurch wird eine Orientierung und damit die Navigation deutlich verbessert, da so auch zwischen verschiedenen Ebenen des Bauwerks unterschieden werden kann. Vorzugsweise ist das Objekt der Infrastruktur dabei eine Säule oder ein Rohr oder eine Deckenstruktur der Infrastruktur.
Das Erfassen der Topographie des Bereichs kann vorzugsweise durch einen nicht-optischen Sensor der Sensoreinrichtung erfolgen, vorzugsweise durch einen Lidar- und/oder Radar- und/oder einen laserbasierten Sensor und/oder einen ultraschallbasierten Sensor. Ein nicht-optischer Sensor kann dabei auch als Sensor bezeichnet werden, der eine Oberflächenstruktur und/oder Topographie von einem Objekt erfassen kann, beispielsweise ein oberflä- chenabtastender Sensor. Dies stellt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, da die Navigation des Kraftfahrzeugs nun unabhängig von Lichtverhältnissen oder einem Verschmutzungsgrad eines Positionsmarkers oder zum Beispiel schilderverdeckenden Gegenständen ist.
Erfolgt das Bereitstellen des Höhenmodells durch Empfangen des Höhenmodells aus einer kraftfahrzeugexternen Datenservereinrichtung der Infrastruktur, kann zum Beispiel ein Speichermedium des Kraftfahrzeugs oder der Steuereinrichtung entlastet werden, da zum Beispiel bei Einfahren in das Bauwerk das Höhenmodell heruntergeladen und später wieder gelöscht werden kann. Außerdem wird so eine Verfügbarkeit des Höhenmodells verbessert, da sich der Benutzer des Kraftfahrzeugs vor einer Fahrt nicht darum kümmern muss, alle für die Fahrt notwendigen Höhenmodelle zu erhalten. Das Ermitteln der Fahrtstrecke kann von einem vorgegebenen Fahrtziel abhängen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung zum Beispiel von einem Parkleitsystem der Infrastruktur eine Information darüber erhalten, wo ein freier Parkplatz ist. Das Kraftfahrzeug kann dann direkt zu diesem freien Parkplatz fahren. Das Bereitstellen des Höhenmodells kann, gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, durch Erfassen der Topographie der Infrastruktur durch eine kraftfahrzeugexterne, nicht- optische Erfassungsvorrichtung erfolgen. Beispielsweise kann das beispielhafte Parkhaus in einem leeren Zustand vermessen werden, indem beispielsweise mit einem Radar oder mit einem Ultraschallsensor das Höhenmodell des leeren Parkhauses erstellt werden kann. Hierdurch wird ein besonders genaues Höhenmodell bereitgestellt.
Die oben gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung, die vorzugsweise einen MikroController und/oder einen Mikroprozessor aufweisen kann, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die eine Steuereinrichtung betreffenden Verfahrensschritte eines Verfahrens der oben beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. Es ergeben sich die oben genannten Vorteile.
Die oben gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, das durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemä- ßen Steuereinrichtung gekennzeichnet ist. Auch hier ergeben sich die oben genannten Vorteile. Das Kraftfahrzeug kann vorzugsweise als Kraftwagen ausgestaltet sein, beispielsweise als Personenkraftwagen.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen noch einmal durch konkrete Ausführungsbeispiele näher erläutert. Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen aber die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. Funktionsgleiche Elemente weisen in der einzigen Fi- gur dieselben Bezugszeichen auf. Es zeigt die einzige Figur („Fig."): eine schematische Skizze zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, zu einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuer- einrichtung und zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
Die einzige Figur veranschaulicht das Prinzip des erfindungsgemäßen Ver- fahrens anhand eines Ausführungsbeispiels. Hierzu zeigt die einzige Figur ein Kraftfahrzeug 10, das vorzugsweise als Kraftwagen, zum Beispiel als Personenkraftwagen, ausgestaltet sein kann. Das Kraftfahrzeug 10 kann optional eine Navigationseinrichtung 12 aufweisen, die beispielsweise als Navigationsgerät ausgestaltet sein kann. Das Kraftfahrzeug 10 weist eine Steu- ereinrichtung 14 und eine Sensoreinrichtung 16 auf. Die Steuereinrichtung 14 kann beispielsweise als Steuerplatine oder Steuerchip ausgestaltet sein und vorzugsweise einen MikroController und/oder einen Mikroprozessor 15 aufweisen. Die Steuereinrichtung 14 kann beispielsweise als Steuergerät des Kraftfahrzeugs 10 ausgestaltet sein und zum Beispiel eine Kommunikations- einheit aufweisen, also eine Gerätekomponente zum Übertragen und Empfangen von Signalen, über die eine Datenkommunikationsverbindung 17 zu zum Beispiel einer kraftfahrzeugexternen Datenservereinrichtung 18 aufgebaut werden kann. Die Datenservereinrichtung 18 kann beispielsweise einen Datenserver der Infrastruktur aufweisen.
Die Sensoreinrichtung 16 des Kraftfahrzeugs 10 kann vorzugsweise einen nicht-optischen Sensor aufweisen, beispielsweise einen Radar- und/oder Lidar- und/oder einen ultraschallbasierten Sensor. Die Sensoreinrichtung kann dabei beispielsweise an einer Stoßstange des Kraftfahrzeugs oder in einer Außenhaut des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein. Alternativ kann die Sensoreinrichtung 16 zum Beispiel eine Infrarot-basierte Kamera aufweisen.
Das Kraftfahrzeug 10 der einzigen Figur befindet sich beispielsweise in einem Parkhaus. Die Figur zeigt hierzu einen Innenraum 20 des beispielhaften Parkhauses, und das Kraftfahrzeug 10 fährt gerade entlang einer Fahrgasse 22. Beispielsweise befindet sich das Kraftfahrzeug 10 vor einer Kreuzung zweier Fahrgassen 22. Die Figur zeigt ebenfalls Infrastrukturelemente, die auch als Bauelemente oder Innenraumausstattungselemente bezeichnet werden kann. Dazu gehören alle fest an der Infrastruktur angeordneten Ele- mente, beispielsweise ein Lüftungsrohr 24" und eine Säule 24'.
Weiterhin ist beispielhaft ein Schild 24"' gezeigt, das auch als Innen- raumausstattungselement bezeichnet werden kann, das jedoch beispielsweise so stark verschmutzt sein kann, dass die Schrift des beispielhaften Schil- des 24"' optisch nicht mehr wahrnehmbar sein kann. Neben der Säule 24' befindet sich beispielhaft ein weiteres Kraftfahrzeug 26, das gerade parkt.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird ein digitales, dreidimensionales Höhenmodell des Innenraums der Infrastruktur bereitgestellt. Mit anderen Worten wird eine digitale, dreidimensionale Karte des Innenraums bereitgestellt, die vorzugsweise den Innenraum 20 der Infrastruktur mit seinen Infrastrukturelementen beschreiben kann. Optional kann dieses Höhenmodell erstellt werden, indem das leere Bauwerk von innen zum Beispiel gescannt werden kann, wodurch die Topographie der Infrastruktur, mit anderen Worten der Innenraum 20 der Infrastruktur, beschrieben wird. Ein solches Erfassen der Topographie kann vorzugsweise durch eine kraftfahrzeugexterne, nicht-optische Erfassungsvorrichtung erfolgen, beispielsweise durch einen Scanner. Entsprechende Geräte sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Ein solches Erfassen der Topographie erfolgt vorzugsweise, wenn sich keines der Kraftfahrzeuge 10, 26 in dem Bauwerk befindet, sondern nur die fest an dem Bauwerk beziehungsweise in dem Bauwerk angeordneten Infrastrukturelemente 24', 24". Das dreidimensionale Höhenmodell kann dem Kraftfahrzeug 10 dann als Kartenmaterial zur Verfügung gestellt werden. Vorzugsweise kann das digitale Höhenmodell in einer Speichereinrichtung (in der Figur nicht gezeigt) der kraftfahrzeugexternen Datenservereinrichtung 18 gespeichert sein. Beispielsweise an einem Eingang des Bauwerks kann dann das Kraftfahrzeug 10 beispielsweise über eine Kommunikationseinheit (in der Figur nicht gezeigt) der Steuereinrichtung 14, die beispielsweise einen Sender und einen Empfänger aufweisen kann, eine Datenkommunikationsverbindung 17 zu der kraftfahrzeugexternen Datenservereinrichtung 18 aufbauen. Die Datenkommunikationsverbindung 17 kann beispielsweise eine drahtlose Kommunikati- onsverbindung sein, beispielsweise eine WLAN-Verbindung, eine Bluetooth- Verbindung oder eine andersartige Fahrzeug -zu- Infrastruktur- Kommunikationsverbindung. Als Schnittstelle zum Übertragen des digitalen Höhenmodells kann beispielsweise eine Position an einem Eingang des Bauwerks vorgesehen sein. Über ein Positionssignal, beispielsweise ein GPS-Signal, kann der beispielhafte Eingang ermittelt werden und den Aufbau der Datenkommunikationsverbindung 17, sowie das Übertragen des digitalen Höhenmodells, initiieren. Das Höhenmodell, das den Innenraum 20 beziehungsweise dessen Topographie beispielsweise in einem Koordinatensystem beschreiben kann, kann optional auch zum Beispiel als Kartenmaterial an einem beliebigen anderen Aufenthaltsort des Kraftfahrzeugs heruntergeladen werden, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug 10 in der Garage des Benutzers steht und bei Einfahren des Kraftfahrzeugs 10 in das Bauwerk kann das in der Steuereinrichtung 14 oder in der Navigationseinrichtung 12 hinterlegte Höhenmodell dann offline genutzt werden. Das Höhenmodell beschreibt eine räumliche Situation innerhalb der Infrastruktur. Befindet sich das Kraftfahrzeug 10 in dem Bauwerk, erfasst die Sensoreinrichtung 16, die beispielsweise einen Lidar-, Radar- und/oder ultraschallbasierten Sensor aufweisen kann, die Topographie zumindest eines Anteils einer Oberfläche O desjenigen Bereichs der Infrastruktur, in dem sich das Kraftfahrzeug 10 gerade befindet (S2). In der Figur angedeutet (gestrichelte Linien) werden zum Beispiel gerade das Deckenrohr 24" und die Oberfläche O der Säule 24' und das Schild 24"' als Positionsmarker erfasst (S2), beispielsweise gescannt. Im Beispiel der Figur kann das Kraftfahrzeug 10 dazu beispielsweise einen Abstandssensor verwenden, der zum Beispiel an einer Stoßstange des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein kann. Die so erfassten Koordinationsdaten, die die Topographie der Oberfläche O beschreiben, können durch die Steuereinrichtung 14 zu einer dreidimensionalen, topographischen Karte des Be- reichs des Innenraums 20 zum Beispiel zusammengefasst werden. Durch dieses Erstellen der dreidimensionalen, topographischen Karte (S3) wird ein Mittel zur Verfügung gestellt, das mit dem Höhenmodell verglichen werden kann (S4), das auch die Positionsmarker beschreibt. So kann Aufschluss über die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs 10 gegeben werden. Durch die Verwendung einer nicht-optischen Sensoreinrichtung 16 kann auch zum Beispiel das abgetastete Schild 24"' Aufschluss über die aktuelle Position geben, obwohl es im Beispiel der Figur verdreckt sein kann. Ausschlaggebend ist in diesem Fall nicht eine Beschriftung des Schildes 24"', sondern eine dreidimensionale Struktur des Schildes 24"'. Der Vergleich S4 kann über entsprechende Algorithmen erfolgen.
Im Beispiel der Figur kann die Steuereinrichtung 14 beispielsweise ermitteln (S5), dass es sich zum Beispiel in einem bestimmten Kellergeschoss des Bauwerks befinden kann. Weiterhin kann so ermittelt werden (S5), dass sich das Kraftfahrzeug 10 vor der beispielhaften T-Kreuzung der Fahrgassen 22 befinden kann.
Optional kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 14 von der kraft- fahrzeugexternen Datenservereinrichtung 18 des Bauwerks, das zum Beispiel ein Parkleitsystem umfassen kann, ein Parksignal erhalten kann, das beispielsweise einen freien Parkplatz in einem der Obergeschosse als Fahrtziel beschreiben kann. Dieses beispielhafte Parksignal kann zum Beispiel die Koordinaten des freien Parkplatzes beschreiben, die auch von dem dreidi- mensionalen Höhenmodell beschrieben werden können. Anhand der ermittelten aktuellen Position des Kraftfahrzeugs 10 und anhand der Koordinaten des freien Parkplatzes in dem dreidimensionalen Höhenmodell kann eine Fahrstrecke ermittelt werden (S6), die entlang der Fahrgasse 22 führt und im Beispiel der Figur beschreiben kann, dass das Kraftfahrzeug 10 an der bei- spielhaften T-Kreuzung links abbiegen soll, um zu dem freien Parkplatz zu gelangen. Hierzu kann die ermittelte Fahrstrecke beispielsweise an die Navigationseinrichtung 12 übertragen werden, die dann auf Basis dieser Reiseroute das Kraftfahrzeug steuern kann. Das Steuern des Kraftfahrzeugs und/oder das Navigieren des Kraftfahrzeugs 10 kann gemäß einer aus dem Stand der Technik bekannten Technik erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auch zum Beispiel ein Parkhausausgang gefunden und das Kraftfahrzeug 10 zu dem Parkhausausgang gesteuert werden.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel veranschaulicht das Prinzip der Erfindung, den Innenraum 20 der Infrastruktur zu erfassen und diese Daten als Höhenmodell für zum Beispiel ein pilotiertes Fahren und optional für eine erweiterte Navigation zu verwenden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Scannen von zum Beispiel einem Parkhaus erfolgen. Beispielsweise kann ein einmaliges Scannen des beispielhaften Parkhauses erfolgen und die Daten können bereitgestellt werden. Dadurch kann sich zum Beispiel ein pilotiertes Kraftfahr- zeug 10 durch zum Beispiel einen Abgleich mit vom Kraftfahrzeug 10 durch Sensorik erhobene Daten im Parkhaus/in einer Parkgarage orientieren, und Wege auf zum Beispiel verschiedene Ebenen oder die Ausfahrt finden. Eine optionale Schnittstelle in dem beispielhaften Parkhaus oder der beispielhaf- ten Parkgarage kann eine Ein- und/oder Ausfahrt zu der Navigationskarte sein.
Vorteilhaft ergibt sich, dass Navigation und pilotiertes Fahren in zum Beispiel Parkhäusern oder Parkgaragen ohne zusätzlichen Verbau von Sensorik in Parkhäusern möglich ist.
Zur technischen Umsetzung kann beispielsweise das Parkhaus oder die Parkgarage durch eine geeignete Sensorik gescannt werden, zum Beispiel mithilfe eines Radars. Es kann ein Erstellen eines Datensatzes des Parkhauses erfolgen, also ein Erstellen des digitalen, dreidimensionalen Höhenmodells, wobei der beispielhafte Datensatz vom Kraftfahrzeug 10 verarbeitet werden kann. Das Bereitstellen der Daten (S1 ) kann online oder offline erfolgen. Damit sich das Kraftfahrzeug 10 in dem beispielhaften Parkhaus lokal i- sieren kann, kann ein Verknüpfen der Sensorik des Kraftfahrzeugs 10 mit diesen Daten erfolgen. Mit anderen Worten kann das Vergleichen der erstellten topographischen Karte mit dem Höhenmodell erfolgen (S4). Optional kann ein Errechnen von Wegen in und aus dem beispielhaften Parkhaus beziehungsweise der beispielhaften Parkgarage erfolgen, also eine Fahrstrecke entlang der mindestens einen Fahrgasse 21 ermittelt werden (S6). Es kann eine pilotierte Benutzung und/oder Navigation in Parkhäusern oder Parkgaragen erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Verfahren zum Betreiben eines teilautonomen und/oder autonomen Kraftfahrzeugs (10), gekennzeichnet durch:
- Bereitstellen eines digitalen, dreidimensionalen Höhenmodells eines Innenraums (20) einer Infrastruktur (S1 ), der mindestens eine durch das Kraftfahrzeug (10) befahrbare Fahrgasse (22) hat, wobei das Höhenmodell eine räumliche Situation innerhalb der Infrastruktur beschreibt, und
- durch eine Sensoreinrichtung (16) des Kraftfahrzeugs (10) Erfassen einer Topographie zumindest eines Anteils einer Oberfläche (O) eines Bereichs der Infrastruktur, in dem sich das Kraftfahrzeug (10) befindet
(S2);
das Verfahren weiterhin gekennzeichnet durch die durch eine Steuereinrichtung (14) des Kraftfahrzeugs (10) durchgeführten Schritte:
- anhand der erfassten Topographie Erstellen einer dreidimensionalen, topographischen Karte des Bereichs (S3),
- Vergleichen der erstellten topographischen Karte mit dem Höhenmodell (S4),
- anhand eines Ergebnis des Vergleichs Ermitteln einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs (10) innerhalb der Infrastruktur (S5), und
- anhand der ermittelten aktuellen Position und des Höhenmodells Ermitteln einer Fahrstrecke entlang der mindestens einen Fahrgasse (22, S6).
Verfahren nach Anspruch 1 , aufweisend den Schritt:
- durch die Sensoreinrichtung (16) Erfassen mindestens eines feststehenden Objekts (24', 24") der Infrastruktur als Positionsmarker (S7), wobei das Erfassen der Topographie des Bereichs (S2) anhand des mindestens einen erfassten Positionsmarkers erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2,
wobei als Objekt (24', 24") der Infrastruktur eine Säule (24') oder ein Rohr (24") oder eine Deckenstruktur der Infrastruktur erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Erfassen der Topographie des Bereichs (S2) durch einen nicht-optischen Sensor der Sensoreinrichtung (16) erfolgt, vorzugsweise durch einen LIDAR und/oder Radar und/oder einen laserbasier- ten Sensor und/oder einen ultraschallbasierten Sensor.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Bereitstellen des Höhenmodells (S1 ) durch Empfangen des Höhenmodells aus einer kraftfahrzeugexternen Datenservereinrichtung
(18) der Infrastruktur erfolgt (S8).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Ermitteln der Fahrstrecke (S8) von einem vorgegebenen Fahrtziel abhängt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Bereitstellen des Höhenmodells (S1 ) durch Erfassen der Topographie des Innenraums (20) der Infrastruktur durch eine kraftfahr- zeugexterne, nicht-optische Erfassungsvorrichtung erfolgt.
8. Steuereinrichtung (14), vorzugsweise aufweisend einen Mikrokontroller und/oder einen Mikroprozessor (15), wobei die Steuereinrichtung (14) dazu eingerichtet ist, die eine Steuereinrichtung (14) betreffenden Ver- fahrensschritte eines Verfahrens der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
9. Kraftfahrzeug (10), gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (14) nach Anspruch 8.
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