WO2021245057A1 - Verfahren zur feststellung der position eines fahrzeugs - Google Patents
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- G06V20/588—Recognition of the road, e.g. of lane markings; Recognition of the vehicle driving pattern in relation to the road
Definitions
- GNSS-based positioning techniques are known. Determining exact position data with the help of GNSS satellites is on the one hand an intensely researched area and position determinations with the help of GNSS satellites have many advantages because such position determinations are basically possible anywhere on earth without any infrastructure.
- Another source of error is incorrect time measurements in the GNSS receivers.
- locations e.g. in tunnels or buildings which a position determination with GNSS satellites is generally not possible.
- Camera-based localization techniques are also known which are based on the fact that certain landmarks are recognized and a position of the vehicle is then determined from the known position of these landmarks, a position of the vehicle relative to the landmark being determined in a first step for this purpose.
- known landmarks for example known buildings, traffic signs or similar landmarks exist.
- Today, such techniques can usually only be used in addition to GNSS-based techniques for position determination.
- a method for determining the position of a vehicle on a roadway having the following steps: a) Receiving environmental data of the surroundings of the vehicle, which were determined with at least one surroundings sensor. b) recognition of at least one lane marking in the environment data; c) reading out at least one item of position information encoded in the at least one lane marking and calculating the distance between the cameras and lane markings in an image processing method; d) Determining a vehicle position of the vehicle taking into account the position information read out from the lane marking and the calculated distances.
- LLT “Lane Localization Techniqe”
- the at least one environment sensor is a camera and the environment data is camera images from the Are around the vehicle.
- the method is carried out based on data from two environment sensors, namely an environment sensor at the front of the vehicle for monitoring the lane in front of the vehicle and an environment sensor at the rear of the vehicle for monitoring the lane behind the vehicle. These two environment sensors are preferably both cameras.
- the environment sensor can in particular also be a laser camera, an infrared camera or any other types of cameras. It is important that the type of environment sensor is coordinated with the manner in which the position information encoded in the lane markings is encoded so that successful detection of the encoded position information is possible. At the same time, the data from the environment sensor should be suitable for carrying out an exact determination of distances between the vehicle and the respective lane marking. If the environment sensor is a camera and the data from the environment sensor is camera data, a calculation of distances between the environment sensor or the motor vehicle and the lane marking can be carried out with the camera data, preferably using calibration data that is stored for the camera in the motor vehicle are.
- any type of environment sensor can be used for the described method, provided that appropriate ways of coding the position information are used.
- the method is based on the use of lane markings to locate a vehicle on a lane or street. With the method, accuracies of the determined position are preferably achieved that are better than 15 cm [centimeters] when a vehicle is in a stationary position. When a vehicle is moving, accuracies of the determined position which are better than 20 cm are preferred.
- the proposed method offers an alternative to known camera-based methods for determining position.
- road markings to transmit machine-readable information to a position determination module in a vehicle
- a novel approach to position determination is proposed, which in particular does not require any further approaches to position determination, but (depending on the machine-readable information transmitted with the lane markings) only enables a database stored in the vehicle or available for the vehicle, which makes it possible to assign position information to the position markings on the lane.
- the lane markings provided for the described method preferably contain precise position information which can be detected and machine-readable or machine-evaluated with suitable environment sensors of the vehicle.
- Such lane markings with position information can be generated with special marking machines which place the position information in the lane marking.
- the lane marking is preferably supplemented by such position information when the lane marking is renewed. Renewals of the lane markings are initiated by the traffic authorities at regular intervals. Lane markings can be supplemented with the described position information as part of regular renewals.
- the coded position information is integrated into the lane markings.
- a cross of two bars are arranged at a 90 ° angle to one another from one direction of travel.
- the specified position of the lane marking which is to be referenced by the coded position information, is located at the intersection of the two bars.
- the cross from the two bars defines four quadrants. Part of the coded position information item can be arranged in each of the four quadrants. Coded position information in the lane marking implemented in this way is easy to read.
- the position information is stored in the lane marking in the form of at least one code and the vehicle position is determined in step d) by determining a position associated with the code from a data set.
- a code here means in particular that the actual position is not stored directly in the position information. This would be the case, for example, if the position information specified a GNSS coordinate of the lane marking. Rather, the code can be used to check in an (external) database where the respective lane marking is located.
- the (external) database can be a database, for example, or it can include map data that can preferably also be used for vehicle navigation.
- a direction indication to designate a direction of travel of the lane A route specification that indicates a position along the roadway;
- a position code that simplifies the assignment of the marking to a position
- Lane information on a multi-lane roadway Lane information on a multi-lane roadway.
- the lane information can designate, for example, the left lane, the middle lane or the right lane
- a position of the vehicle can be determined with an algorithm that is very similar to the position determination with the aid of GNSS signals.
- GNSS-based position determination signal transit time measurements distances between the vehicle and the respective satellites are also determined. The vehicle position is calculated on the basis of these distances.
- step a) both environment data are received that were determined by a front sensor on the front of the vehicle and also environment data that were determined by a rear sensor on the rear of the vehicle.
- both a front sensor on the front of the vehicle and a rear sensor on the rear of the vehicle read three position information items from lane markings and use them for position determination, so that a total of six position information items from lane markings can be used to determine the vehicle position. In this way, both a position of the vehicle and an orientation of the vehicle in space can be clearly determined.
- step a environment data are received that are focused on lane markings.
- the environment sensor is preferably used specifically to detect lane markings in the encoded position information arranged therein. For example, image sections that contain this position information can be used in a targeted manner.
- a control device is also intended to be described here, set up to receive data on the surroundings of a vehicle and to provide a vehicle position and set up to carry out the described method.
- the method is preferably designed in such a way that it is safeguarded by further methods for determining the position, which can be used if it is not possible to determine the position using the method described is - for example because no lane markings have yet been created in which position information is encoded or because lane markings with position information are covered, not readable, dirty or cannot be read for other reasons.
- this position information is preferably recognized by a front environment sensor and a rear environment sensor of the motor vehicle.
- a distance between the vehicle and the respective recognized lane markings can be determined in the environment data or in particular in the camera images. This is preferably done with a high degree of accuracy, so that an error in this distance detection amounts to a maximum of 20 cm, even if the vehicle is moving at a speed of, for example, approximately 150 km / h [kilometers per hour].
- an area in the surroundings of the vehicle of more than 50 meters in front of and behind the vehicle is preferably monitored in order to identify lane markings.
- the method described here is fundamentally not limited to regions in which suitable landmarks are available.
- the landmarks can be integrated very easily and inexpensively into the existing infrastructure (lane markings).
- the method described is, in particular, a good solution for determining precise position data for autonomous driving.
- the combined GNSS camera-laser methods for position determination that are frequently used today are still often not able to achieve such high position accuracies as those described here Procedure can be achieved.
- the costs for the lane markings with coded position information are extremely manageable
- the 1 shows a road 15 which has two lanes 2.
- the lanes 2 are provided with lane markings 4.
- the lane markings 4 have encoded position information 5 which can be read in by machine or computer-aided manner.
- FIG. 2 shows a situation in which the described method is used with a vehicle 1 on a lane 2 of a road 15. It can be seen that the road 15 has two lanes 2, each of which has an intended direction of travel 6 and which are marked with lane markings 4.
- the lane markings 4 each have encoded position information 5 which can be used to determine the present vehicle position 13.
- a front sensor 8 on the front of the vehicle 9 is an environment sensor 3 and this records environment data.
- a rear sensor 10 on the rear of the vehicle 11 is also an environment sensor 3 for recording environment data.
- the environment data contain captured encoded position information 5 which is then used in the vehicle 1 in a control device provided for this purpose in order to determine the vehicle position 13.
- the coded position information 5 can contain various pieces of information. For example, this can include information relating to the road 15, the direction of travel 6 and the lane 2 and possibly also relating to a route information 7, which indicates the position at which it is located Position information 5 or the lane marking 4, which contains this position information 5, is located.
- the control device 12 is set up to receive environment data 14 from environment sensors 3, with a front sensor 8 on the front of the vehicle and a rear sensor 10 on the rear of the vehicle preferably being used as the environment sensors 3.
- the control unit 12 uses the environment data 14 to carry out the described method for determining the position of a vehicle and makes a specific vehicle position 13 available for further components (for example for systems for autonomous operation of the vehicle).
- the control device 12 preferably accesses external data sources 16 which, for example, make it possible to determine the actual positions from the encoded position information 5 from the lane markings 4.
- the external data sources 16 can contain, for example, a directory of the lane markings 4 with their encoded position information 5. Using this directory, the actual position of the respective lane marking 4 can also be determined from the coded position information 5.
- the vehicle position 13 is then preferably determined in that a position of the vehicle relative to the lane markings is calculated and the vehicle position 13 is then determined from this relative position and the actual position of the lane markings 4.
Landscapes
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Abstract
Verfahren zur Feststellung der Position eines Fahrzeuges (1) auf einer Fahrbahn (2) aufweisend die folgenden Schritte: a) Empfangen von Umfelddaten der Umgebung des Fahrzeugs (1), die mit mindestens einem Umfeldsensor (3) ermittelt wurden. b) Erkennen mindestens einer Fahrbahnmarkierung (4) in den Umfelddaten (14); c) Auslesen mindestens einer in der mindestens einen Fahrbahnmarkierung (4) codierten Positionsinformation (5) und berechnen den Abstand zwischen den Kameras und Fahrbahnmarkierungen in einem Bildverarbeitungsverfahren; d) Ermitteln einer Fahrzeugposition (13) des Fahrzeuges (1) unter Berücksichtigung der aus der Fahrbahnmarkierung (4) ausgelesenen Positionsinformation (5) und berechneten Abständen.
Description
Beschreibung
Titel
Verfahren zur Feststellung der Position eines Fahrzeugs
Stand der Technik
Für die Zukunft des autonomen Fahrens sind präzise Positionsinformationen betreffend die (aktuelle) Position eines Kraftfahrzeuges in allen Verkehrsbedingungen notwendig, insbesondere zur Routenplanung, zur Steuerung und Regelung des autonomen Betriebs und zur Gewährleistung hoher Sicherheitsstandards für den autonomen Betrieb. Derzeit sind viele Techniken zur Positionsbestimmung verfügbar, die allerdings alle auch gewisse Schwächen aufweisen. Zum Beispiel sind GNSS-basierte Techniken zur Positionsbestimmung bekannt. Genaue Positionsdaten mit Hilfe von GNSS- Satelliten zu ermitteln ist zwar einerseits ein intensiv erforschtes Gebiet und Positionsbestimmungen mit Hilfe von GNSS-Satelliten haben viele Vorteile, weil solche Positionsbestimmungen ohne jede Infrastruktur an jedem Ort der Erde grundsätzlich möglich sind. Andererseits existieren allerdings auch sehr viele und sehr komplexe Fehlerquellen, die dafür sorgen, dass mit Hilfe von GNSS- Satelliten ermittelte Positionsinformationen unter vielen Bedingungen bzw. für viele Anwendungen nicht die ausreichende Genauigkeit liefern, dass die das jeweilige Fahrzeug, dessen Position bestimmt wurde, sich tatsächlich auch exakt an dieser Position befindet. Zu nennen sind hier beispielsweise Signalreflektionen von GNSS-Satellitensignalen oder Zeitfehler der Zeitmesseinheiten in dem GNSS-Empfänger, die zu falschen Positionsbestimmungen führen können. Fehlerquellen sind insbesondere sogenannte „Multipath- Effekte“. Bei solchen Effekten treten insbesondere Reflexionen und Spiegelungen von Signalen auf, die die Empfangbarkeit beeinträchtigen. Weitere Fehlerquellen sind ionosphärische und troposphärische Störungen. Dies sind Effekte von Schichten der Atmosphäre auf die Signale.
Eine weitere Fehlerquelle sind fehlerhafte Zeitmessungen in den GNSS- Empfängern. Zusätzlich gibt es auch Orte (bspw. in Tunnels oder Gebäuden) an
welchen eine Positionsbestimmung mit GNSS-Satelliten grundsätzlich nicht möglich ist.
Es sind auch kamerabasierte Lokalisationstechniken bekannt, die darauf basieren, dass bestimmte Landmarken erkannt werden und aus der bekannten Position dieser Landmarken dann eine Position des Fahrzeugs bestimmt wird, wobei hierzu eine relative Position des Fahrzeugs zu der Landmarke in einem ersten Schritt bestimmt wird. Für solche Techniken ist es allerdings erforderlich, dass bekannte Landmarken (bspw. bekannte Gebäude, Verkehrsschilder oder Ähnliches Landmarken existieren). Üblicherweise können solche Techniken heute nur ergänzend zu GNSS basierten Techniken zur Positionsbestimmung verwendet werden.
Offenbarung der Erfindung
Hier beschrieben wird ein Verfahren zur Feststellung der Position eines Fahrzeuges auf einer Fahrbahn aufweisend die folgenden Schritte: a) Empfangen von Umfelddaten der Umgebung des Fahrzeugs, die mit mindestens einem Umfeldsensor ermittelt wurden. b) Erkennen mindestens einer Fahrbahnmarkierung in den Umfelddaten; c) Auslesen mindestens einer in der mindestens einen Fahrbahnmarkierung codierten Positionsinformation und berechnen den Abstand zwischen den Kameras und Fahrbahnmarkierungen in einem Bildverarbeitungsverfahren.; d) Ermitteln einer Fahrzeugposition des Fahrzeuges unter Berücksichtigung der aus der Fahrbahnmarkierung ausgelesenen Positionsinformation und berechneten Abständen.
Das hier beschriebene Verfahren wird auch als LLT-Verfahren (LLT = „Lane Localization Techniqe“) bezeichnet. Es ist ein präzises Positionsbestimmungsverfahren, welches die Bestimmung von absoluten Fahrzeugpositionen auf einer markierten Fahrbahn oder Straße ermöglicht, wobei das Verfahren bevorzugt kamerabasiert bzw. bilddatenbasiert funktioniert und bevorzugt keine weiteren Sensordatenquellen zur Ermittlung der Fahrzeugposition benötigt.
Das bedeutet, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn der mindestens eine Umfeldsensor eine Kamera ist und die Umfelddaten Kamerabilder von der
Umgebung des Fahrzeuges sind. In bevorzugten Ausführungsvarianten wird das Verfahren basierend auf Daten von zwei Umfeldsensoren durchgeführt, nämlich einem Umfeldsensor vorne am Fahrzeug zur Überwachung der Fahrbahn vor dem Fahrzeug sowie einem Umfeldsensor hinten am Fahrzeug zur Überwachung der Fahrbahn hinter dem Fahrzeug. Bevorzugt sind diese beiden Umfeldsensoren beide Kameras.
Bei dem Umfeldsensor kann es sich insbesondere auch um eine Laserkamera, eine Infrarotkamera oder beliebige andere Arten von Kameras handeln. Wichtig ist, dass die Art des Umfeldsensors so auf die Art und Weise, mit welcher die in den Fahrbahnmarkierungen codierten Positionsinformationen codiert sind, abgestimmt ist, dass eine erfolgreiche Erkennung der codierten Positionsinformation möglich ist. Gleichzeitig sollen die Daten des Umfeldsensors dafür geeignet sein eine genaue Bestimmung von Abständen zwischen dem Fahrzeug und der jeweiligen Fahrbahnmarkierung durchzuführen. Wenn der Umfeldsensor eine Kamera ist und die Daten von dem Umfeldsensor Kameradaten sind, kann eine Kalkulation von Abständen zwischen dem Umfeldsensor bzw. dem Kraftfahrzeug und der Fahrbahnmarkierung mit den Kameradaten durchgeführt werden, wobei bevorzugt Kalibrierungsdaten verwendet werden, die zu der Kamera in dem Kraftfahrzeug hinterlegt sind.
Grundsätzlich ist jede beliebige Art von Umfeldsensor für das beschriebene Verfahren einsetzbar, wenn entsprechende Art und Weisen zur Kodierung der Positionsinformationen verwendet werden.
Das Verfahren basiert auf der Verwendung von Fahrbahnmarkierungen, um ein Fahrzeug auf einer Fahrbahn oder Straße zu lokalisieren. Mit dem Verfahren werden bevorzugt Genauigkeiten der bestimmten Position erreicht, die besser sind als 15 cm [Zentimeter], wenn ein Fahrzeug in einer ruhenden Position ist. Wenn ein Fahrzeug sich bewegt werden bevorzugt Genauigkeiten der bestimmten Position erreicht, die besser sind als 20 cm.
Das vorgeschlagene Verfahren bietet eine Alternative zu bekannten kamerabasierten Verfahren zur Positionsbestimmung. Durch die Verwendung von Straßenmarkierungen zur Übermittlung von maschinenlesbaren Informationen an ein Positionsbestimmungsmodul in einem Fahrzeug wird ein neuartiger Ansatz der Positionsbestimmung vorgeschlagen, der insbesondere
ohne weitere Ansätze zur Positionsbestimmung auskommt, sondern (je nach mit den Fahrbahnmarkierungen übermittelter maschinenlesbarer Information) nur einen in dem Fahrzeug hinterlegten bzw. für das Fahrzeug verfügbaren Datenbestand ermöglicht, welcher es ermöglicht, den Positionsmarkierungen auf der Fahrbahn Positionsinformationen zuzuordnen.
Bevorzugt beinhalten die für das beschriebene Verfahren vorgesehenen Fahrbahnmarkierungen präzise Positionsinformationen, die mit geeigneten Umfeldsensoren des Fahrzeugs erfassbar und maschinenlesbar bzw. maschinell auswertbar sind.
Derartige Fahrbahnmarkierungen mit Positionsinformationen sind mit speziellen Markierungsmaschinen erzeugbar, welche die Positionsinformation in der Fahrbahnmarkierung platzieren. Bevorzugt erfolgt eine Ergänzung der Fahrbahnmarkierung um derartige Positionsinformationen bei einer Erneuerung der Fahrbahnmarkierung. Erneuerungen der Fahrbahnmarkierungen werden von Verkehrsbehörden in regelmäßigen zeitlichen Abständen veranlasst. Fahrbahnmarkierungen können im Rahmen regulärer Erneuerungen mit den beschriebenen Positionsinformationen ergänzt werden.
Es existiert bevorzugt ein spezielles Schema nach welchem die codierten Positionsinformationen in die Fahrbahnmarkierungen integriert sind. Beispielsweise ist es möglich, dass innerhalb der Fahrbahnmarkierung immer von einem Anfang der Fahrbahnmarkierung betrachtet, aus einer Fahrtrichtung ein Kreuz von zwei Balken im 90° Winkel zueinander angeordnet sind. Die angegebene Position der Fahrbahnmarkierung, die durch die codierte Positionsinformation referenziert werden soll, befindet sich an dem Schnittpunkt der beiden Balken. Durch das Kreuz aus den zwei Balken werden vier Quadranten definiert. In jedem der vier Quadranten kann eine Teilinformation der codierten Positionsinformation angeordnet sein. Eine derart ausgeführte codierte Positionsinformation in der Fahrbahnmarkierung ist gut auslesbar.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Positionsinformation in Form mindestens eines Codes in der Fahrbahnmarkierung hinterlegt ist und wobei die Ermittlung der Fahrzeugposition in Schritt d) dadurch erfolgt, dass eine dem Code zugehörige Position aus einer Datenmenge ermittelt wird.
Mit einem Code ist hier insbesondere gemeint, dass die eigentliche Position nicht direkt in der Positionsinformation hinterlegt ist. Dies wäre beispielsweise der Fall, wenn die Positionsinformation eine GNSS-Koordinate der Fahrbahnmarkierung angeben würde. Vielmehr kann der Code dazu genutzt werden, in einem (externen) Datenbestand zu prüfen, wo sich die jeweilige Fahrbahnmarkierung befindet. Der (externe) Datenbestand kann beispielsweise eine Datenbank sein oder dieser kann Kartendaten umfassen, die bevorzugt auch für eine Fahrzeugnavigation verwendet werden können.
Darüber hinaus vorteilhaft ist es, wenn eine in einer Fahrbahnmarkierung codierte Positionsinformation mindestens einen der folgenden Parameter beinhaltet:
Benennung einer Straße zu der die Fahrbahn gehört;
Eine Richtungsangabe zur Bezeichnung einer Fahrtrichtung der Fahrbahn; Eine Streckenangabe, die eine Position entlang der Fahrbahn angibt;
Einen Positionscode, der eine Zuordnung der Markierung zu einer Position vereinfacht;
Spurangabe bei einer mehrspurigen Fahrbahn.
Bevorzugt sind alle fünf oder gegebenenfalls vier der genannten Parameter in der codierten Positionsinformation enthalten. Bevorzugt sind vier Parameter in, wie oben beschrieben, durch ein Kreuz aus zwei Balken definierten Quadranten platziert. Die Spurangabe kann bei einer dreispurigen Autobahn beispielsweise die linke Spur, die mittlere Spur oder die rechte Spur bezeichnen
Durch solche Parameter ist es effizient möglich eine Positionsinformation aus einem (externen) Datenbestand zu ermitteln.
Außerdem vorteilhaft ist es, wenn mindestens drei Positionsinformationen aus Fahrbahnmarkierungen ausgelesen werden, um den Abstand des Fahrzeugs zu den Fahrbahnmarkierungen zu bestimmen.
Anhand von Abständen zu drei verschiedenen Fahrbahnmarkierungen kann eine Position des Fahrzeugs mit einem Algorithmus ermittelt werden, der der Positionsbestimmung mit Hilfe von GNSS-Signalen sehr ähnlich ist. Bei der GNSS-basierten Positionsbestimmung werden über Signal-Laufzeitmessungen
ebenfalls Abstände zwischen dem Fahrzeug und den jeweiligen Satelliten bestimmt. Anhand dieser Abstände erfolgt die Berechnung der Fahrzeugposition.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn in Schritt a) sowohl Umfelddaten empfangen werden, die von einem Frontsensor an einer Fahrzeugfront ermittelt wurden als auch Umfelddaten, die von einem Rücksensor an der Fahrzeughinterseite ermittelt wurden.
Bevorzugt werden sowohl von einem Frontsensor an der Fahrzeugfront als auch von einem Rücksensor an der Fahrzeughinterseite jeweils drei Positionsinformationen aus Fahrbahnmarkierungen ausgelesen und zur Positionsbestimmung verwendet, so dass insgesamt sechs Positionsinformationen aus Fahrbahnmarkierungen zur Bestimmung der Fahrzeugposition Verwendung finden können. Auf diese Art kann sowohl eine Position des Fahrzeugs als auch eine Orientierung des Fahrzeugs im Raum eindeutig bestimmt werden.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn in Schritt a) Umfelddaten empfangen werden, die auf Fahrbahnmarkierungen fokussiert sind.
Bevorzugt wird der Umfeldsensor gezielt dazu eingesetzt Fahrbahnmarkierungen in den darin angeordneten codierten Positionsinformationen zu erkennen. Beispielsweise können gezielt Bildausschnitte herangezogen werden, die diese Positionsinformationen beinhalten.
Hier auch beschrieben werden soll ein Steuergerät, eingerichtet zum Empfangen von Umfelddaten der Umgebung eines Fahrzeuges und zur Bereitstellung einer Fahrzeugposition und eingerichtet zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens.
Darüber hinaus sollen hier ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens sowie ein elektronisches Speichermedium, auf welchem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist, vorgeschlagen werden.
Bevorzugt ist das Verfahren so ausgestaltet, dass es durch weitere Verfahren zur Positionsbestimmung abgesichert ist, auf welche zurück gegriffen werden kann, wenn eine Positionsbestimmung mit dem beschriebenen Verfahren nicht möglich
ist - beispielsweise weil noch keine Fahrbahnmarkierungen angelegt wurden in welchen Positionsinformationen codiert sind oder weil Fahrbahnmarkierungen mit Positionsinformationen verdeckt, nicht lesbar, verschmutzt oder aus anderen Gründen nicht auslesbar sind.
Da Fahrbahnmarkierungen allerdings grundsätzlich und auf allen wichtigen Straßen (Autobahnen, Landstraßen usw.) existieren ist es möglich das hier beschriebene Verfahren als Hauptverfahren zur Bestimmung von Fahrzeugpositionen zu verwenden und andere Techniken, wie beispielsweise GNSS-basierte Verfahren als Absicherung (Backup) zu verwenden, wenn Fahrbahnmarkierungen, die für die Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens geeignet sind, nicht verfügbar sind.
Sobald Positionsinformationen auf Fahrbahnmarkierungen verfügbar sind, werden diese Positionsinformationen bevorzugt von einem Front-Umfeldsensor und einem Rück-Umfeldsensor des Kraftfahrzeugs erkannt.
In den Umfelddaten bzw. insbesondere in den Kamerabildern kann eine Distanz zwischen dem Fahrzeug und den jeweiligen erkannten Fahrbahnmarkierungen ermittelt werden. Dies geschieht bevorzugt mit einer hohen Genauigkeit, so dass ein Fehler dieser Distanzerkennung maximal 20 cm beträgt, selbst wenn das Fahrzeug sich mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise ca. 150 km/h [Kilometer pro Stunde] bewegt. Bevorzugt wird in den Umfelddaten bzw. in den Kameradaten ein Bereich in der Umgebung des Fahrzeugs von mehr als 50 Meter vor und hinter dem Fahrzeug überwacht, um Fahrbahnmarkierungen zu identifizieren.
Gegenüber bekannten kamerabasierten Verfahren zur Positionsbestimmung ist das hier beschriebene Verfahren grundsätzlich nicht auf Regionen beschränkt, in denen geeignete Landmarken zur Verfügung stehen. Die Landmarken können sehr einfach und kostengünstig in die bestehende Infrastruktur (Fahrbahnmarkierungen) integriert werden.
Das beschriebene Verfahren ist insbesondere eine gute Lösung präzise Positionsdaten für das autonome Fahren zu ermitteln. Die heute häufig verwendeten kombinierten GNSS-Kamera-Laser-Verfahren zur Positionsbestimmung sind nach wie vor häufig nicht in der Lage, derart hohe Positionsgenauigkeiten zu erreichen, wie diese mit dem hier beschriebenen
Verfahren erreicht werden können. Die Kosten für die Fahrbahnmarkierungen mit codierten Positionsinformationen sind äußerst überschaubar
Das Verfahren wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die das Verfahren allerdings nicht begrenzt ist. Es zeigen:
Fig. 1: Fahrbahnen mit Positionsmarkierungen für das beschriebene Verfahren;
Fig. 2: eine Situation, in welcher das beschriebene Verfahren angewendet werden kann;
Fig. 3: ein Steuergerät zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, und
Fig. 4: ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens.
In Fig. 1 ist eine Straße 15 abgebildet, die über zwei Fahrbahnen 2 verfügt. Die Fahrbahnen 2 sind mit Fahrbahnmarkierungen 4 versehen. Die Fahrbahnmarkierungen 4 weisen codierte Positionsinformationen 5 auf, die maschinell bzw. computergestützt eingelesen werden können.
Fig. 2 zeigt eine Situation, in welcher mit einem Fahrzeug 1 das beschriebene Verfahren auf einer Fahrbahn 2 einer Straße 15 angewendet wird. Zu erkennen ist, dass die Straße 15 zwei Fahrbahnen 2 hat, die jeweils eine vorgesehene Fahrtrichtung 6 aufweisen und die mit Fahrbahnmarkierungen 4 markiert sind.
Die Fahrbahnmarkierungen 4 weisen jeweils codierte Positionsinformationen 5 auf, die zur Ermittlung der vorliegenden Fahrzeugposition 13 verwendet werden können. Ein Frontsensor 8 an der Fahrzeugfront 9 ist ein Umfeldsensor 3 und dieser nimmt Umfelddaten auf. Ein Rücksensor 10 an der Fahrzeugrückseite 11 ist ebenfalls ein Umfeldsensor 3 zur Aufnahme von Umfelddaten. Die Umfelddaten beinhalten erfasste codierte Positionsinformationen 5 welche dann in dem Fahrzeug 1 in einem dafür vorgesehenen Steuergerät verwendet werden, um die Fahrzeugposition 13 zu ermitteln. Die codierten Positionsinformationen 5 können verschiedene Teilinformationen beinhalten. Hierzu können beispielsweise Informationen bezüglich der Straße 15, bezüglich der Fahrtrichtung 6 und der Fahrbahn 2 und ggf. auch bezüglich einer Streckenangabe 7 zählen, welche angibt, an welcher Position sich diese
Positionsinformation 5 bzw. die Fahrbahnmarkierung 4, welche diese Positionsinformation 5 enthält, befindet.
Fig. 3 zeigt ein Steuergerät 12 zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Das Steuergerät 12 ist dazu eingerichtet, Umfelddaten 14 von Umfeldsensoren 3 zu empfangen, wobei als Umfeldsensoren 3 hier bevorzugt ein Frontsensor 8 an einer Fahrzeugfront und ein Rücksensor 10 an einer Fahrzeugrückseite eingesetzt werden. Das Steuergerät 12 führt mit den Umfelddaten 14 das beschriebene Verfahren zur Bestimmung der Position eines Fahrzeuges aus und stellt eine bestimmte Fahrzeugposition 13 für weitere Komponenten (beispielsweise für Systeme zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs) zur Verfügung.
Das Steuergerät 12 greift zur Durchführung der Positionsbestimmung bevorzugt auf externe Datenquellen 16 zu, welche beispielsweise ermöglichen, aus den codierten Positionsinformationen 5 aus den Fahrbahnmarkierungen 4 die eigentlichen Positionen zu bestimmen. Die externen Datenquellen 16 können beispielsweise ein Verzeichnis der Fahrbahnmarkierungen 4 mit Ihren codierten Positionsinformationen 5 beinhalten. Anhand dieses Verzeichnisses kann auch aus der codierten Positionsinformation 5 die eigentliche Position der jeweiligen Fahrbahnmarkierung 4 ermittelt werden. Die Fahrzeugposition 13 wird dann bevorzugt dadurch ermittelt, dass eine Relativposition des Fahrzeugs zu den Fahrbahnmarkierungen berechnet wird und aus dieser Relativposition und der eigentlichen Position der Fahrbahnmarkierungen 4 dann die Fahrzeugposition 13 bestimmt wird.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm des beschriebenen Verfahrens. Zu erkennen sind die Verfahrensschritte a), b), c) und d), die hintereinander ablaufen.
Claims
1. Verfahren zur Feststellung der Position eines Fahrzeuges (1) auf einer Fahrbahn (2) aufweisend die folgenden Schritte: a) Empfangen von Umfelddaten der Umgebung des Fahrzeugs (1), die mit mindestens einem Umfeldsensor (3) ermittelt wurden. b) Erkennen mindestens einer Fahrbahnmarkierung (4) in den Umfelddaten (14); c) Auslesen mindestens einer in der mindestens einen Fahrbahnmarkierung (4) codierten Positionsinformation (5) und berechnen den Abstand zwischen den Kameras und Fahrbahnmarkierungen in einem Bildverarbeitungsverfahren; d) Ermitteln einer Fahrzeugposition (13) des Fahrzeuges (1) unter Berücksichtigung der aus der Fahrbahnmarkierung (4) ausgelesenen Positionsinformation (5) und berechneten Abständen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Umfeldsensor (3) eine Kamera ist und die Umfelddaten (14) Kamerabilder von der Umgebung des Fahrzeuges (1) sind.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Positionsinformation in Form mindestens eines Codes in der Fahrbahnmarkierung (4) hinterlegt ist und wobei die Ermittlung der Fahrzeugposition (13) in Schritt d) dadurch erfolgt, dass eine dem Code zugehörige Position aus einer Datenmenge ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine in einer Fahrbahnmarkierung (4) codierte Positionsinformation (5) mindestens einen der folgenden Parameter beinhaltet:
Benennung einer Straße zu der die Fahrbahn (2) gehört;
Eine Richtungsangabe zur Bezeichnung einer Fahrtrichtung (6) der Fahrbahn (2); eine Streckenangabe (7), die eine Position entlang der Fahrbahn (2) angibt;
Einen Positionscode, der eine Zuordnung der Markierung zu einer Position vereinfacht;
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Schritte, wobei mindestens drei Positionsinformationen (5) aus Fahrbahnmarkierungen (4) ausgelesen werden, um den Abstand des Fahrzeugs (1) zu den Fahrbahnmarkierungen (4) zu bestimmen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt a) sowohl Umfelddaten (14) empfangen werden, die von einem Frontsensor (8) an einer Fahrzeugfront (9) ermittelt wurden als auch Umfelddaten (14), die von einem Rücksensor (10) an der Fahrzeughinterseite (11) ermittelt wurden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt a) Umfelddaten (14) empfangen werden, die auf Fahrbahnmarkierungen (4) fokussiert sind.
8. Steuergerät (12) eingerichtet zum Empfangen von Umfelddaten (14) der Umgebung eines Fahrzeuges und zur Bereitstellung einer Fahrzeugposition (13) und eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
10. Elektronisches Speichermedium, auf welchem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist.
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DE102020206999.9A DE102020206999A1 (de) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | Verfahren zur Feststellung der Position eines Fahrzeugs |
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