WO2022117238A1

WO2022117238A1 - Positionierung bezüglich landmarken

Info

Publication number: WO2022117238A1
Application number: PCT/EP2021/075370
Authority: WO
Inventors: Pascal MINNERUP; Werner Richter; Alexander Lottes; Vladimir HALTAKOV
Original assignee: Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2022-06-09
Also published as: DE102020131997A1

Abstract

Ein Verfahren zum Bestimmen einer Landmarke umfasst Schritte des Abtastens eines Umfelds eines Fahrzeugs; des Bestimmens einer geografischen Position des Fahrzeugs; des Bestimmens, dass die Position des Fahrzeugs mit einer vorbestimmten Sicherheit bestimmt wurde; des Bestimmens einer geografischen Position einer Landmarke auf der Basis der Abtastung und bezüglich der Position des Fahrzeugs; und des Hinzufügens der Landmarke zu Karteninformationen, die Landmarken im Umfeld des Fahrzeugs umfassen.

Description

Positionierung bezüglich Landmarken

Die Erfindung betrifft die Bestimmung einer geografischen Position eines Fahrzeugs bezüglich einer bekannten Landmarke im Umfeld des Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung die Bestimmung einer Landmarke.

Ein Fahrassistent in einem Fahrzeug ist dazu eingerichtet, eine Längs- oder Quersteuerung des Fahrzeugs zu beeinflussen. Beispielsweise kann ein Fahrspurassistent dazu eingerichtet sein, das Fahrzeug zwischen Fahrbahnmarkierungen zu halten, die mittels einer Kamera abgetastet und automatisch erkannt werden können. Für die Steuerung muss eine Position des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit und Sicherheit bestimmt werden. Dazu können mehrere Sensoren vorgesehen sein, die Abtastungen bereitstellen, auf deren Basis die Position des Fahrzeugs bestimmt werden kann.

Um zu bestimmen, wie sicher die Position des Fahrzeugs um weniger als ein vorbestimmtes Maß von seiner tatsächlichen Position abweicht, wurde vorgeschlagen, Abtastungen verschiedener Sensoren, die Daten zur Bestimmung der Position bereitstellen, einzeln zu validieren. Für jeden Sensor kann bestimmt werden, wie gut eine Position auf der Basis seiner Abtastung zu einer Positionshypothese für das Fahrzeug passt.

Ein Sensor kann als Umfeldsensor ausgeführt sein, der dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Landmarke im Umfeld erfassen. Ist die Landmarke bekannt, so kann ihre Position in Karteninformationen nachgeschlagen werden. Die Position des Fahrzeugs kann dann bezüglich der Position der wenigstens einen Landmarke bestimmt werden.

Eine falsch oder ungenau in den Karteninformationen hinterlegte Landmarke kann zur Bestimmung einer falschen Position des Fahrzeugs führen, sodass besondere Sorgfalt angewandt werden muss, um die Landmarke für die Karteninformationen zu definieren. Als Referenz verwendbare Landmarken werden üblicherweise auf der Basis von Messfahrten mit speziell ausgerüsteten Messfahrzeugen bestimmt, was aufwändig sein kann.

Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Technik zur Bestimmung einer Landmarke für eine Positionsbestimmung bereitzustellen. Die Erfindung löst die Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen einer Landmarke Schritte des Abtastens eines Umfelds eines Fahrzeugs; des Bestimmens einer geografischen Position des Fahrzeugs; des Bestimmens, dass die Position des Fahrzeugs mit einer vorbestimmten Sicherheit bestimmt wurde; des Bestimmens einer geografischen Position einer Landmarke auf der Basis der Abtastung und bezüglich der Position des Fahrzeugs; und des Hinzufügens der Landmarke zu Karteninformationen, die Landmarken im Umfeld des Fahrzeugs umfassen.

Erfindungsgemäß kann eine Landmarke automatisch definiert werden, sofern sie bezüglich einer ausreichend sicher bestimmten Position bestimmt werden kann. Die Landmarke kann auch Ankerpunkt genannt werden und später als geografischer Referenzpunkt dienen, beispielsweise zur Positionsbestimmung. Dadurch kann sichergestellt sein, dass die Position der Landmarke ebenfalls eine hohe Sicherheit aufweist. Eine Fehlbestimmung kann vermieden werden.

Verfahrensgemäß kann die Landmarke bestimmt werden, ohne ein speziell ausgerüstetes Fahrzeug oder die Durchführung einer Messfahrt zu erfordern. Eine Aktualität von Karteninformationen kann gesteigert sein. Das Verfahren kann parallel mit mehreren Fahrzeugen durchgeführt werden, sodass Landmarken in einem vorbestimmten Gebiet rasch flächendeckend bestimmt werden können. Eine Positionsbestimmung eines weiteren Fahrzeugs auf der Basis der bestimmten Landmarken kann einfacher, schneller oder genauer sein.

In einer weiteren Ausführungsform wird bestimmt, wie gut eine auf der Basis der Abtastung bestimmte Position zu einer Positionshypothese für die Position des Fahrzeugs passt; wobei die Sicherheit auf der Basis eines Bestimmungsergebnisses bestimmt wird. Insbesondere kann bestimmt werden, dass die einzelne Position um nicht mehr als ein vorbestimmtes Maß von der Positionshypothese abweicht. Ist die Abweichung geringer als das Maß, so kann positiv validiert werden, andernfalls negativ. Das Validieren kann einer gewissen Irrtumswahrscheinlichkeit unterliegen, die angibt, mit welcher Wahrscheinlichkeit die einzelne Position positiv validiert wird, obwohl wie weiter als vorbestimmt von der tatsächlichen Position abweicht.

Wird das Umfeld mittels mehrerer voneinander unabhängiger Sensoren abgetastet, so können jeweils Sicherheiten zu den einzelnen Abtastungen bestimmt werden. Eine Wahrscheinlichkeit, dass eine auf der Basis der Abtastungen bestimmte Position um mehr als das vorbestimmte Maß von der tatsächlichen Position abweicht, obwohl alle Abtastungen positiv validiert wurden, kann einem Produkt der Irrtumswahrscheinlichkeiten für die einzelnen Abtastungen entsprechen. Liegen beispielsweise drei positiv validierte Abtastungen vor, und Irrtumswahrscheinlichkeiten für die positive Validierung betragen jeweils 1 : 100, so kann eine bestimmte Position des Fahrzeugs noch mit einer Wahrscheinlichkeit von 1 : (100³) = 1 : (1 E6) = 0,0001 % unbemerkt falsch sein. Eine Sicherheit, dass die bestimmte Position korrekt ist, also nicht mehr als das vorbestimmte Maß von der tatsächlichen Position abweicht, entspricht in diesem Beispiel 1 - 0,0001 % = 99,9999 %.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden auf der Basis der Abtastung eine Landmarke im Umfeld erfasst; eine Position der Landmarke auf der Basis von Karteninformationen bestimmt; und die Position des Fahrzeugs auf der Basis der Position der Landmarke bestimmt. Die Karteninformationen können Landmarken und deren geografische Positionen umfassen. Die Abtastungen können insbesondere auf der Basis von bildgebenden Sensoren bereitgestellt sein.

Beispielsweise kann eine Abtastung mittels eines Radarsensors, eines LiDAR-Sensors, eines Ultraschallsensors oder einer Kamera erfolgen.

Bevor die bestimmte Landmarke an anderer Stelle verwendet wird, insbesondere zu Bestimmung einer Position eines anderen Fahrzeugs, können noch eine oder mehrere Überprüfungen durchgeführt werden, um das Ablegen von falscher, ungenauer oder statistisch abhängigen Informationen vorzubeugen.

In einer Ausführungsform wird die Landmarke nur hinzugefügt, falls die Position des Fahrzeugs mit einer vorbestimmten Genauigkeit bestimmt wurde. Die Genauigkeit kann auf der Basis einer Abtastung bestimmt werden. Beispielsweise kann ein die Abtastung bereitstellender Sensor die Genauigkeit auf der Basis einer Entfernung zur Landmarke, eines Signal- Rausch-Abstands oder anderen Randbedingungen bestimmen und bereitstellen.

Die Landmarke kann nur hinzugefügt werden, falls keine mit der bestimmten Landmarke überlappende andere Landmarke von den Karteninformationen umfasst ist. Einer Landmarke kann eine Ausdehnung bezüglich ihrer Position zugeordnet sein. Belegen zwei verschiedene Landmarken im Wesentlichen die gleiche geografische Position, so können Abtastungen beider Landmarken nicht substanziell mehr Informationen bereitstellen als eine Abtastung allein. Durch Verwerfen solcher einander überlagernder oder überlappender Landmarken kann der Bestimmung einer Position mit einer nur scheinbar erhöhten Sicherheit entgegengewirkt werden. Die Landmarke kann nur hinzugefügt werden, falls die Landmarke ausreichend sicher von anderen Objekten im Umfeld unterschieden werden kann. Wie sicher eine Verwechslung mit einem anderen Objekt ausgeschlossen werden kann, kann durch einen Sensor bestimmt werden, der die Abtastung bereitstellt. Beispielsweise kann eine Kamera eine optische Abtastung des Umfelds vornehmen und verschiedene Objekte im Umfeld bestimmen, die in irgendeiner Weise wiedererkennbar sind. Dann kann bestimmt werden, ob die Objekte untereinander verwechslungsgefährdet sind. Existieren zwei oder mehr Objekte, die verwechselt werden können, insbesondere wenn sie in vorbestimmter räumlicher Nähe zueinander liegen, so kann keine neue Landmarke bestimmt werden. Eine bereits bestehende Landmarke, die mit der neuen Landmarke verwechslungsgefährdet ist, kann ebenfalls gelöscht oder als unsicher gekennzeichnet werden. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Liste von Landmarken geführt, die als verwechslungsgefährdet bestimmt wurden. Auf der Basis der Liste kann ein erneutes Einträgen einer potenziell verwechslungsgefährdeten Landmarke verhindert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine zuvor zu den Karteninformationen hinzugefügte Landmarke auf der Basis der bestimmten Landmarke validiert. Insbesondere können Landmarken, die von verschiedenen Fahrzeugen aus bestimmt wurden, gegeneinander validiert werden. Eine Validierung kann positiv ausfallen, wenn die Landmarken übereinstimmen, oder negativ, wenn das nicht der Fall ist. Weichen zwei bestimmte Landmarken beispielsweise in ihren Positionen um mehr als eine vorbestimmte Strecke voneinander ab, so können sie negativ validiert werden.

Zur Validierung einer Landmarke können auch mehrere Landmarken betrachtet werden, von denen einige als festgelegt und andere als noch unsicher gelten können. Eine festgelegte Landmarke kann beispielsweise auf eine bestimmte Weise erstellt worden sein, etwa mittels eines Messfahrzeugs, oder durch eine Person verifiziert und bestätigt. Eine unsichere Landmarke kann automatisch erstellt und noch nicht ausreichend oft oder gut validiert worden sein.

Eine Konstellation von einem Fahrzeug aus beobachteter Landmarken kann so im Raum verschoben oder gedreht werden, dass sie möglichst gut zu einer korrespondierenden Konstellation in den Karteninformationen abgelegter Landmarken passt. Dabei können die Verschiebung und/oder Drehung auf einen Bereich beschränkt sein, der durch die Positionsbestimmung als gesichert gilt. So kann die Verschiebung/Drehung nicht größer als ein anzunehmender Fehler bei der Positionsbestimmung sein. Beim Anpassen kann insbesondere versucht werden, festgelegte Landmarken möglichst gut zu treffen. Dann kann bestimmt werden, wie gut eine zu validierende Landmarke durch eine beobachtete getroffen wird. Übersteigt ein Abstand zwischen der beobachteten Position und der hinterlegten Position einen vorbestimmten Schwellenwert, so kann eine negative Validierung erfolgen. Es ist zu beachten, dass sowohl die Eintragung einer Landmarke als auch ihre Validierung bevorzugt nur dann durchgeführt wird, wenn eine geografische Position des beobachtenden Fahrzeugs mit einer vorbestimmten Sicherheit und/oder Genauigkeit bestimmt werden konnte.

Es ist besonders bevorzugt, dass Landmarken, die auf der Basis einer Vielzahl Abtastungen bestimmt wurden, gegeneinander validiert werden. Beispielsweise können hunderte oder tausende bestimmte Landmarken gegeneinander validiert werden, wobei die Landmarken auf der Basis von verschiedenen Fahrten und/oder Fahrzeugen bestimmt sein können. Eine negativ validierte Landmarke kann aus den Karteninformationen gelöscht werden. So können Beobachtungen einer Flotte von Fahrzeugen vorteilhaft genutzt werden, um Landmarken zu erstellen und zu validieren. Mit einer Anzahl von Beobachtungen kann eine Bestimmungssicherheit einer Landmarke steigen. Eine inkorrekte Landmarke kann automatisch gelöscht werden, sodass eine Änderung der realen Landmarke schnell in den Kartendaten reflektiert werden kann. Eine solche Änderung kann beispielsweise eine Sperrung einer Fahrspur einer Fahrstraße, ein neu erstelltes Gebäude umfassen. Auch ein Objekt, das von einer Fahrstraße aus nicht mehr beobachtet werden kann, etwa eine Kirche, die hinter einer Schallschutzwand verborgen wird, kann rasch aus den Karteninformationen entfernt werden.

Eine zu den Karteninformationen hinzugefügte Landmarke kann zur Benutzung zu Navigationszwecken erst dann freigegeben werden, falls sie ausreichend validiert wurde. Insbesondere kann die Landmarke erst freigegeben werden, wenn sie ausreichend oft, über einen ausreichend langen Zeitraum hinweg, und/oder von ausreichend vielen verschiedenen Fahrzeugen aus positiv validiert werden konnte.

Von den Karteninformationen umfasste Landmarken können menschenverständlichen Kategorien zugeordnet sein, wobei die bestimmte Landmarke bevorzugt in keine dieser Kategorien fällt. Menschenverständ liehe Kategorien können beispielsweise ein Straßenschild, eine Spurmarkierung, ein Bauwerk oder eine natürliche Geländeformation umfassen. Eine Landmarke einer solchen Kategorie betrifft üblicherweise nur ein einziges Objekt und nicht eine Konstellation mehrerer Objekte. Eine Landmarke, die auf der Basis einer Abtastung bestimmt wird, kann außerhalb solcher menschlicher Kategorien liegen und beispielsweise eine charakteristische Konstellation von Objekten oder Merkmalen von Objekten umfassen. Beispielsweise kann ein maschinell gut wiedererkennbarer Abschnitt eines Fensters eine Landmarke bilden, beispielsweise wenn das Fenster Teil eines Industriebauwerks ist. In einer Ausführungsform kann eine Landmarke durch einen Deskriptor in CNN oder durch ein Muster beschrieben sein oder eine Konstellation von SIFT- Merkmalen umfassen.

Die hierin vorgestellte Technik kann insbesondere verwendet werden, um eine Positionsbestimmung auf der Basis von Landmarken zu ermöglichen oder zu verbessern. In einer Ausführungsform wird ein Umfeld eines weiteren Fahrzeugs abgetastet; wobei wenigstens eine Landmarke im Umfeld auf der Basis der Abtastung bestimmt wird; wobei eine geografische Position der Landmarke in Karteninformationen hinterlegt ist; wobei eine Position des weiteren Fahrzeugs auf der Basis der Landmarke bestimmt wird. Eine in den Karteninformationen hinterlegte Landmarke kann mittels eines hierin beschriebenen Ansatzes automatisch hinzugefügt worden sein.

Es ist besonders bevorzugt, dass die in den Karteninformationen angegebenen Landmarken jeweils ein Attribut tragen, das einen Hinweis auf ihre Vertrauenswürdigkeit gibt. Beispielsweise kann angegeben sein, seit wann die Landmarke bekannt ist, wie oft sie validiert wurde oder mit welcher Sicherheit sie bestimmt wurde. Zur Positionsbestimmung können nur solche Landmarken aus den Karteninformationen verwendet werden, die eine vorbestimmte Bedingung erfüllen, die insbesondere bezüglich eines oder mehrerer Attributs bestimmt sein kann.

Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Landmarke eine Abtasteinrichtung zur Abtastung eines Umfelds eines Fahrzeugs; einen Kartenspeicher zur Ablage von Karteninformationen, die Landmarken im Umfeld des Fahrzeugs umfassen; und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, eine geografische Position des Fahrzeugs zu bestimmen; zu bestimmen, dass die Position des Fahrzeugs mit einer vorbestimmten Sicherheit bestimmt wurde; eine geografische Position einer Landmarke auf der Basis der Abtastung und bezüglich der Position des Fahrzeugs zu bestimmen; und die Landmarke zu den Karteninformationen hinzuzufügen.

Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein hierin beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.

Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine hierin beschriebene Vorrichtung.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:

Figur 1 ein System;

Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens; und Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens; illustriert.

Figur 1 zeigt ein System 100, das ein Fahrzeug 105, insbesondere ein Kraftfahrzeug wie einen Personenkraftwagen oder ein Kraftrad, und eine Vorrichtung 110 umfasst, die an Bord des Fahrzeugs 105 angebracht ist. Das Fahrzeug 105 kann in Abhängigkeit einer bestimmten geografischen Position gesteuert werden kann, beispielsweise in Längs- und/oder Querrichtung. Die Vorrichtung 110 umfasst wenigstens eine Informationsquelle 115 zur Bereitstellung von Informationen, die auf eine Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs 105 hinweisen. Wie später noch genauer ausgeführt wird, sind bevorzugt mehrere

Informationsquellen 115 vorgesehen. Eine Informationsquelle 115 kann einen Sensor umfassen, der insbesondere zur Abtastung eines Umfelds des Fahrzeugs 105 eingerichtet sein kann. Mehrere Informationsquellen 115 können auch einen gemeinsamen Sensor verwenden. Der Sensor kann insbesondere eine Kamera, einen Radarsensor, einen LiDAR-Sensor oder einen Ultraschallsensor umfassen. Auch ein Empfänger für Signale eines bevorzugt satellitengestützten Navigationssystems kann als Sensor dienen. Bekannte solche Systeme umfassen GALILEO, GPS und

GLONASS. Bestimmungen können jeweils auf der Basis von differenziellen Messungen (DGPS: differential GPS) verbessert werden.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass jede Informationsquelle 115 nur einen Sensor verwendet, um eine statistische Unabhängigkeit der bereitgestellten Informationen sicherzustellen. Eine Verarbeitungseinrichtung 120 ist zur Verarbeitung von Informationen vorgesehen, die von der Informationsquelle 115 bereitgestellt werden. Weiter kann eine Referenz 125 vorgesehen sein, die Informationen bereitstellt, die mehreren oder allen Informationsquellen 115 zugeordnet sein können. Beispielsweise kann die Referenz 125 einen Kartenspeicher zur Bereitstellung von Karteninformationen oder ein Odometer zur Bereitstellung von Odometriedaten umfassen. Die Verarbeitungsvorrichtung 120 kann mit einer Schnittstelle 130 verbunden sein, die bevorzugt zur Bereitstellung einer bestimmten Position und/oder Ausrichtung eingerichtet ist.

Es wird vorgeschlagen, dass die Verarbeitungseinrichtung 120 dazu eingerichtet ist, auf der Basis von Informationen, die von verschiedenen Informationsquellen 115 bereitgestellt werden, jeweils eine einzelne Position des Fahrzeugs 105 zu bestimmen. Dazu kann sie Informationen der Referenz 125 verwenden. Beispielsweise kann die Informationsquelle eine Kamera umfassen, die Landmarken im Umfeld des Fahrzeugs 105 erfasst. Positionen der Landmarken können von geografischen Umgebungsinformationen der Referenz 125 umfasst sein, sodass die einzelne Position bestimmt werden kann, indem die Beobachtungen an die bekannten Informationen angepasst werden. Dieser Vorgang wird auch „matching“ und ein ausführendes Element auch „Matcher“ oder Anpasser genannt. Ein Anpasser ist üblicherweise spezifisch für eine vorbestimmte Informationsquelle 115 bereitgestellt. Für unterschiedliche Fahrsituationen können unterschiedliche, spezialisierte Anpasser vorgesehen sein. Die Verarbeitungseinrichtung 120 kann auch eine Positionshypothese bereitstellen, auf deren Basis beispielsweise bei einer folgenden Bestimmung arbeiten kann. Die Positionshypothese kann beispielsweise auf der Basis einer zuvor bestimmten Position und einer seitdem erfolgten Bewegung des Fahrzeugs 105 bestimmt werden. Alternativ kann die bestimmte Position als Positionshypothese verwendet werden. Beim Matching können Umgebungsinformationen der Referenz 125 in einem vorbestimmten Bereich um die Positionshypothese berücksichtigt werden.

Auf der Basis der einzelnen Positionen kann die Verarbeitungseinrichtung 120 eine Position des Fahrzeugs 105 bestimmen. Außerdem ist die Verarbeitungseinrichtung 120 bevorzugt dazu eingerichtet, für die einzelnen Informationsquellen 115 jeweils zu bestimmen, wie gut die bereitgestellten Informationen zur bestimmten Position oder der Positionshypothese passen. Dazu können die jeweiligen Informationen und die daraus bestimmte einzelne Position betrachtet werden. Der Vorgang wird auch Validieren und eine ausführende Komponente Validator genannt. Ein Matcher und ein Validator können miteinander integriert ausgeführt sein.

Sollten die Informationen weniger gut als ein vorbestimmtes Maß zur bestimmten Position passen, so kann die Verarbeitungseinrichtung 120 ein Signal bereitstellen, das über die Schnittstelle 130 bereitgestellt werden kann. Das Signal kann ausgegeben werden, wenn die Informationen wenigstens einer von mehreren Informationsquellen 115 schlechter als vorbestimmt zur bestimmten Position passen. Das Signal kann darauf hinweisen, dass keine Position bestimmt werden oder die Position nicht mit ausreichender Sicherheit bestimmt werden konnte. Eine von der bestimmten Position abhängige Steuerung, etwa für eine Bewegung des Fahrzeugs 105, kann daraufhin deaktiviert werden und ein Fahrer kann aufgefordert werden, die Steuerung des Fahrzeugs 105 zu übernehmen. Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens 200, das insbesondere an Bord eines Fahrzeugs 105 und vorzugsweise mittels einer Vorrichtung 110 ausgeführt werden kann. Das erste Verfahren 200 umfasst mehrere Funktionsblöcke 205, die nebenläufig zueinander ausgeführt werden können. Dazu können die gleichen oder voneinander verschiedene Elemente der Vorrichtung 110 verwendet werden. Obwohl beliebig viele Funktionsblöcke 205 gebildet werden können, liegt ihre Zahl an einem üblichen Fahrzeug 105 allgemein bei ca. 2-4.

In einem Funktionsblock 205 stellt eine Informationsquelle 115 Informationen bereit, die auf eine Position, eine Ausrichtung oder eine Pose des Fahrzeugs 105 hinweisen. Eine Pose umfasst allgemein eine Position und eine Ausrichtung. Im dreidimensionalen Raum kann eine Pose beispielsweise sechs Angaben umfassen, von denen drei translatorisch und drei rotatorisch bezüglich eines kartesischen Koordinatensystems sind. Obwohl die Erfindung auch auf der Basis einer Position oder einer Ausrichtung anstelle einer Pose ausgeführt werden könnte, ist im Folgenden von Posen die Rede.

In einem Schritt 210 wird auf der Basis der von der Informationsquelle 115 bereitgestellten Informationen eine einzelne Pose bestimmt. Vorliegend wird von einer „einzelnen“ Pose gesprochen, wenn diese auf der Basis nur einer Informationsquelle 115 bestimmt ist. Die Pose des Fahrzeugs 105 ist auf der Basis mehrerer „einzelnen“ Posen bestimmt. Der Schritt 210 kann auf eine beliebige Weise durchgeführt werden und beispielsweise eine Mittelwertbildung, einen adaptiven Filter, ein physikalisches Modell des Fahrzeugs 105 oder ein trainiertes neuronales Netzwerk umfassen. Die Bestimmung kann auf der Basis noch weiterer Informationen erfolgen, die von der Referenz 125 bereitgestellt sind. Der Schritt 210 kann auch rückgekoppelt sein und eine zuvor selbst bereitgestellte einzelne Pose verarbeiten. Bezüglich einer bestimmten Pose kann eine grundlegende Überprüfung erfolgen. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob sich das Fahrzeug 105 auf einer Fahrstraße befindet, auf der eine zu steuernde Fahrfunktion überhaupt angeboten wird. Beispielsweise kann eine Voraussetzung für das Verfolgen einer Fahrspur sein, dass die Fahrstraße eine Autobahn oder eine Schnellstraße umfasst. Eine solche Überprüfung kann auch mittels eines separaten Funktionsblocks erfolgen. Ist eine erforderliche Voraussetzung nicht erfüllt, so kann das erste Verfahren 200 terminieren.

In einem Schritt 215 werden die im Schritt 210 verwendeten Informationen der Informationsquelle 115 bewertet, indem geprüft wird, wie gut sie zu einer Pose des Fahrzeugs 105 passen. Diese Bestimmung kann auch Validieren genannt werden, und ein den Schritt 215 ausführendes Element kann als Validator bezeichnet werden. Die Pose des Fahrzeugs 105 wird auf der Basis bestimmter einzelner Posen bestimmt, wie unten genauer ausgeführt ist. Zur Bewertung kann ein Abstand bestimmt werden, der zwischen der einzelnen Pose und der Pose des Fahrzeugs 105 liegt. Der Abstand kann für jeweils enthaltene Positionen einen euklidischen Abstand und für jeweils enthaltene Ausrichtungen einen zwischen ihnen liegenden Winkel umfassen. Der Abstand und der Winkel können zur Bildung einer kombinierten Kennzahl verwendet werden, um einen späteren Vergleich mit einem vorbestimmten Maß zu erleichtern. Alternativ kann auch ein Überdeckungsmaß verwendet werden, das angibt, wie stark zwei Posen einander überdecken. Das vorbestimmte Maß kann einem maximal tolerierbaren Fehler bei der bestimmten Pose entsprechen oder kleiner sein. Für jeden Funktionsblock 105 kann ein individuelles Maß vorbestimmt sein. Übersteigt der Abstand beziehungsweise die Kennzahl das vorbestimmte Maß, so kann ein Signal, insbesondere ein Warnsignal, an einen Schritt 225 bereitgestellt werden.

Das vorbestimmte Maß kann in Abhängigkeit eines Fahrzustands und/oder einer Fahrfunktion des Fahrzeugs 105 bestimmt sein. Die Fahrfunktion kann insbesondere einen Fahrassistenten umfassen, der dazu eingerichtet ist, einen Fahrer des Fahrzeugs 105 zu entlasten oder zu unterstützen. Der Fahrassistent kann eine Längssteuerung und/oder eine Quersteuerung des Fahrzeugs 105 durchführen oder in eine davon bei Bedarf eingreifen. In einer Ausführungsform ist der Fahrassistent zur automatischen oder autonomen Führung des Fahrzeugs 105 eingerichtet.

Sollte die einzelne Pose schlechter als vorbestimmt zur bestimmten Pose des Fahrzeugs 105 passen, beispielsweise indem der Abstand das vorbestimmte Maß übersteigt, so kann ein Signal bereitgestellt werden, das in einem Schritt 220 ausgewertet werden kann. Außerdem kann die Bestimmung der Pose im Schritt 210 in Abhängigkeit der bestimmten Qualität, des bestimmten Abstands oder des bestimmten Signals erfolgen. Beispielsweise kann im Schritt 210 ein adaptiver Filter berechnet werden, der neu initialisiert werden kann, falls die durch den Filter bereitgestellte einzelne Pose mehr als vorbestimmt von der Pose des Fahrzeugs 105 abweicht.

In einem Schritt 220 wird die Pose des Fahrzeugs 105 bestimmt. Dazu werden bevorzugt die in den Funktionsblöcken 105, insbesondere den Schritten 210, bestimmten einzelnen Posen miteinander kombiniert. Die Kombination kann alle bestimmten einzelnen Posen in der gleichen Weise oder individuell berücksichtigen. Beispielsweise können einzelne Posen berücksichtigt werden, die auf der Basis verschiedener Verarbeitungen von Informationen desselben Sensors bestimmt sind. Einzelne Posen, bzw. ihnen zugrunde liegende Daten, die von einem der Schritte 215 als nicht vertrauenswürdig bestimmt wurden, können bei der Bestimmung der Pose des Fahrzeugs 105 verworfen werden. Die bestimmte Pose des Fahrzeugs 105 kann nach Außen bereitgestellt werden, falls sie als vertrauenswürdig bestimmt wurde.

In einem Schritt 225 können Validationssignale der Funktionsblöcke 205 ausgewertet werden. An der Schnittstelle 130 kann ein Signal, das auf eine möglicherweise nicht vertrauenswürdige bestimmte Pose des Fahrzeugs 105 hinweist, auf der Basis eines oder mehrerer Signale aus Schritten 215 der Funktionsblöcke 105 bestimmt und bereitgestellt werden.

In einer Ausführungsform wird ein solches Signal an der Schnittstelle 130 bereits ausgegeben, wenn mindestens eine der bestimmten einzelnen Posen um mehr als das zugeordnete vorbestimmte Maß von der bestimmten Pose abweicht. Dies kann gleichbedeutend mit dem Vorliegen mindestens eines Warnsignals in einem der Schritte 215 sein.

In einer anderen Ausführungsform kann in einem Schritt 215 ein Warnsignal nicht nur bereitgestellt oder nicht bereitgestellt werden, sondern es kann auch keine Aussage zu einer bestimmte Pose getroffen werden. Beispielsweise kann ein LiDAR-Sensor im Umfeld des Fahrzeugs ein weiteres Fahrzeug abtasten, das mit keinem in einem Kartenspeicher vermerkten Objekt korreliert. In diesem Fall kann eine auf der Basis anderer Abtastungen des LiDAR-Sensors bestimmte einzelne Pose weder bestätigt noch angezweifelt werden. Eine Beurteilung der bestimmten einzelnen Pose im Schritt 215 kann in einem solchen Fall unterbleiben. In der Folge kann im Schritt 225 das Warnsignal an der Schnittstelle 130 nicht auf der Basis des fehlenden Signals bestimmt werden. Allerdings kann das Warnsignal noch gegeben werden, falls ein anderer Validator 215 Zweifel an der Vertrauenswürdigkeit einer zugeordneten einzelnen Pose bestimmt, oder zu wenige Validatoren 215 die Pose beurteilen. Sollte in keinem der Schritte 215 der Funktionsblöcke 205 eine Aussage zur Vertrauenswürdigkeit der betrachteten Daten gemacht worden sein, kann im Schritt 225 ebenfalls das Warnsignal ausgegeben werden.

Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens 300 zum Bestimmen einer Landmarke in Karteninformationen, die insbesondere in einer Referenz 125 abgelegt sein können. Dabei können Teile des zweiten Verfahrens 300 mit Teilen des ersten Verfahrens 200 übereinstimmen oder darauf aufbauen. Es ist zu beachten, dass für die hierin vorgestellte Technik nicht von Belang ist, wo sich die Referenz 125 befindet. Beispielsweise kann die Referenz an Bord eines Fahrzeugs 105 angeordnet sein, das eine neue Landmarke erstmalig bestimmt, oder an einer zentralen Stelle, an welche die Landmarke übermittelt wird. Ein weiteres Fahrzeug 105, das die Landmarke validiert, kann ebenfalls über eine Referenz verfügen oder mit der zentralen Stelle kommunizieren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden verschiedene Referenzen 125, insbesondere an Bord verschiedener Fahrzeuge 105 und/oder an einer zentralen Stelle, miteinander abgeglichen. Das Abgleichen kann unmittelbar oder mit einer gewissen Zeitverzögerung erfolgen, wobei ein bekannter Replikations- oder Synchronisierungsmechanismus verwendet werden kann.

In einem Schritt 305 wird von einem Fahrzeug 105 aus dessen Umfeld abgetastet. Die Abtastung kann mittels einer oder mehrerer Informationsquellen 115 erfolgen, von denen eine beispielsweise einen Radar- oder LiDAR Sensor oder eine Kamera umfassen kann. Das Umfeld liegt bevorzugt vor und/oder seitlich des Fahrzeugs 105 und ist üblicherweise auf eine vorbestimmte Distanz beschränkt, die mittels der Informationsquelle 115 abgetastet werden kann.

In einem Schritt 310 kann eine Sicherheit bestimmt werden, mit der die Abtastungen erfolgt sind. Dazu kann auf der Basis jeder einzelnen Abtastung eine einzelne Position bestimmt und geprüft werden, ob die Position ausreichend gut zu einer Positionshypothese für das Fahrzeug 105 passt. Dazu kann eine beobachtete Landmarke mit einer in den Karteninformationen hinterlegten Landmarke in Deckung gebracht werden (Matching). Dann kann ein Abstand oder ein Überdeckungsmaß zwischen der beobachteten und der hinterlegten Landmarke bestimmt und mit einem vorbestimmten Abstand verglichen werden (Validieren). Das Überdeckungsmaß kann angeben, wie viele der beobachteten Landmarken korrespondierenden Karteninformationen ausreichend nah zugeordnet werden konnten. Ist der Abstand kleiner als ein vorbestimmtes Maß oder das Überdeckungsmaß größer als ein vorbestimmtes Maß, so kann die Abtastung positiv validiert werden, andernfalls negativ. Eine Sicherheit, mit der die geografische Position auf der Basis der positiv validierten Abtastungen bestimmt werden kann, kann auf der Basis eines Produkts von Sicherheiten der einzelnen Abtastungen bestimmt werden.

Unterschreitet die Sicherheit einen vorbestimmten Schwellenwert, so kann die bestimmte Position nicht für die Bestimmung einer neuen Landmarke verwendet werden. Die Bestimmung einer Position des Fahrzeugs 105 und gegebenenfalls die Verwendung der Position zur Steuerung des Fahrzeugs 105 können von dieser Entscheidung unabhängig sein.

In einem Schritt 315 kann eine geografische Position des Fahrzeugs 105 auf der Basis der positiv validierten Abtastungen bestimmt werden. Optional kann sichergestellt werden, dass eine Genauigkeit der bestimmten Position ein vorbestimmtes Maß übersteigt.

In einem Schritt 320 kann in den Abtastungen eine Landmarke erkannt werden, die noch nicht als eine in den Karteninformationen hinterlegte Landmarke identifiziert wurde. In einem Schritt 325 kann eine geografische Position der neuen Landmarke bestimmt werden. Optional können auch eine Form und/oder Ausdehnung der neuen Landmarke bestimmt werden. Diese Bestimmungen erfolgen notwendigerweise bezüglich der zuvor bestimmten Position des Fahrzeugs 105, weshalb es von entscheidender Bedeutung ist, dass die Position des Fahrzeugs 105 verlässlich bestimmt ist.

In einem Schritt 330 kann geprüft werden, ob die neue Landmarke in die Karteninformationen aufgenommen werden soll oder nicht. Dazu kann bestimmt werden, ob die neue Landmarke mit einer anderen Landmarke überlappt, die bereits in den Karteninformationen hinterlegt ist. In diesem Fall kann die neue Landmarke für die Bestimmung einer Position bezüglich Landmarken keine neuen Informationen beisteuern, sodass auf ein Aufnehmen verzichtet werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann auch bestimmt werden, dass die neue Landmarke mehr als eine vorbestimmte Entfernung zu einer bereits bekannten Landmarke einhält, und die Landmarke kann nur eingetragen werden, falls dies der Fall ist. In einer weiteren Ausführungsform können Landmarken unabhängig von einer möglichen Nähe zu einer bestehenden Landmarke in die Karteninformationen eingetragen werden. Ob eine solche Landmarke für die Bestimmung einer Position verwendet wird oder nicht, kann dann im Rahmen eines Positionierungsverfahren entschieden werden.

Ferner kann bestimmt werden, dass die neue Landmarke ausreichend gut in den Abtastungen der Informationsquellen 115 erkannt werden kann. Dazu können Informationen betrachtet werden, die auf die Informationsquellen 115 bezogen sind, beispielsweise ein Signal-Rausch- Abstand oder eine auf eine Distanz zur beobachteten Landmarke bezogene Genauigkeit. Ferner kann ein Gütemaß berücksichtigt werden, das von einem Erkennungsverfahren bereitgestellt wird. Sollte beispielsweise eine Erkennung auf der Basis eines künstlichen neuronalen Netzwerks erfolgen, so kann eine bereitgestellte Erkennungssicherheit ausgewertet werden.

In einem Schritt 335 kann die neue Landmarke in die Karteninformationen eingetragen werden, wenn alle aufgestellten Kriterien dafür erfüllt wurden. Es ist bevorzugt, dass die Eintragung wenigstens ein Attribut umfasst, das darauf hinweist, ob oder wie gut die neue Landmarke validiert wurde. Unmittelbar nach dem Einträgen hat noch keine Validierung stattgefunden.

Sollte im Schritt 320 eine Landmarke erkannt werden, die bereits in den Karteninformationen hinterlegt ist - aber bevorzugt im Schritt 315 nicht zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs 105 verwendet wurde - so kann die hinterlegte Landmarke validiert werden, indem die weiteren Schritte des zweiten Verfahrens 300 wie beschrieben durchgeführt werden, jedoch im Schritt 335 ein Vergleich der bestimmten Position mit der hinterlegten Position erfolgt. Weichen die Positionen weniger als ein vorbestimmtes Maß voneinander ab, so kann die hinterlegte Landmarke positiv validiert werden, andernfalls negativ. Die Position der hinterlegten Landmarke kann bezüglich der neu bestimmten Position aktualisiert werden, beispielsweise indem ein Mittelwert gebildet wird. Nach einer Vielzahl Validierungen kann die Position auf der Basis der ursprünglich bestimmten Position und aller Validierungen bestimmt sein.

Wurde die hinterlegte Landmarke öfter als ein vorbestimmtes Maß positiv validiert, so kann sie zur Verwendung bei der Bestimmung einer Position eines Fahrzeugs 105 auf der Basis einer Abtastung seines Umfelds freigegeben werden. Wurde die hinterlegte Landmarke ausreichend oft negativ validiert, so kann sie aus den Karteninformationen gelöscht werden.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung von Landmarken 405, 410 bezüglich eines Fahrzeugs 105. Erste Landmarken 405 sind zum Betrachtungszeitpunkt bereits von den Karteninformationen umfasst und können als festgelegt oder gesichert gelten, während zweite Landmarken 410 automatisch in die Karteninformationen eingetragen sind, beispielsweise mittels eines zweiten Verfahrens 300.

Eine zweite Landmarke 410.1 kann zur Positionierung des Fahrzeugs 105 nicht verwendet werden, da ihre Position noch nicht ausreichend validiert wurde. Eine zweite Landmarke 410.2 liegt nahe an einer festgelegten ersten Landmarke 405, die beispielsweise eine Fahrspurbegrenzung oder ein Verkehrsschild repräsentieren kann. In diesem Fall sollte nur eine der Landmarken 405, 410.2 zur Positionierung verwendet werden. Üblicherweise ist dabei der gesicherten Landmarke 405 der Vorzug zu geben. Für die Positionierung kann die zweite Landmarke 410.2 verworfen werden, jedoch kann die zweite Landmarke 410.2 vom Fahrzeug 105 aus

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP validiert werden, nachdem die Position des Fahrzeugs 105 sicher genug bestimmt wurde. Eine zweite Landmarke 410.3 kann nicht ausreichend sicher erkennbar sein, sodass auch sie nicht zur Positionierung verwendet werden kann. Eine zweite Landmarke 410.4 erfüllt alle aufgestellten Kriterien und kann für die Bestimmung der Position des Fahrzeugs 105 verwendet werden. Die räumliche Nähe zur zweiten Landmarke 410.3 ist kein Hinderungsgrund, da diese nicht zur Positionsbestimmung verwendet wird.

Bezugszeichen

100 System

105 Fahrzeug

110 Vorrichtung

115 Informationsquelle

120 Verarbeitungseinrichtung

125 Referenz

130 Schnittstelle

200 erstes Verfahren

205 Funktionsblock

210 Pose bestimmen

215 Signal auswerten, validieren

220 Pose bestimmen

225 Signal bereitstellen

300 zweites Verfahren

305 Umfeld abtasten

310 Bestimmungssicherheit bestimmen

315 Position des Fahrzeugs bestimmen

320 Landmarke erkennen

325 Position der Landmarke bestimmen

330 Ausschlusskriterien prüfen

335 Einträgen / Validieren

405 erste Landmarken

410 zweite Landmarke

Claims

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Ansprüche

1. Verfahren (300) zum Bestimmen einer Landmarke (405, 410), mit folgenden Schritten:

- Abtasten (305) eines Umfelds eines Fahrzeugs (105);

- Bestimmen (315) einer geografischen Position des Fahrzeugs (105);

- Bestimmen (310), dass die Position des Fahrzeugs (105) mit einer vorbestimmten Sicherheit bestimmt wurde;

- Bestimmen (325) einer geografischen Position einer Landmarke (405, 410) auf der Basis der Abtastung und bezüglich der Position des Fahrzeugs (105);

- Hinzufügen (335) der Landmarke (405, 410) zu Karteninformationen, die Landmarken (405, 410) im Umfeld des Fahrzeugs (105) umfassen.

2. Verfahren (300) nach Anspruch 1 , wobei bestimmt wird, wie gut eine auf der Basis der Abtastung bestimmte Position zu einer Positionshypothese für die Position des Fahrzeugs (105) passt; und die Sicherheit auf der Basis eines Bestimmungsergebnisses bestimmt wird.

3. Verfahren (300) nach Anspruch 2, wobei auf der Basis der Abtastung eine Landmarke (405, 410) im Umfeld erfasst wird; eine Position der Landmarke (405, 410) auf der Basis von Karteninformationen bestimmt wird; und die Position des Fahrzeugs (105) auf der Basis der Position der Landmarke (405, 410) bestimmt wird.

4. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüchen, wobei die Landmarke (405, 410) nur hinzugefügt wird, falls die Position des Fahrzeugs (105) mit einer vorbestimmten Genauigkeit bestimmt wurde. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Landmarke (405, 410) nur hinzugefügt wird, falls keine mit der bestimmten Landmarke (405, 410) überlappende andere Landmarke (405, 410) von den Karteninformationen umfasst ist. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Landmarke (405, 410) nur hinzugefügt wird, falls die Landmarke (405, 410) ausreichend sicher von anderen Objekten im Umfeld unterschieden werden kann. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine zuvor zu den Karteninformationen hinzugefügte Landmarke (405, 410) auf der Basis der bestimmten Landmarke (405, 410) validiert wird. Verfahren (300) nach Anspruch 7, wobei Landmarken (405, 410), die auf der Basis einer Vielzahl Abtastungen bestimmt wurden, gegeneinander validiert werden. Verfahren (300) nach Anspruch 7 oder 8, wobei eine zu den Karteninformationen hinzugefügte Landmarke (405, 410) zur Benutzung zu Navigationszwecken freigegeben wird, falls sie ausreichend validiert wurde. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei von den Karteninformationen umfasste Landmarken (405, 410) menschenverständlichen Kategorien zugeordnet sind; und die bestimmte Landmarke (405, 410) in keine der Kategorien fällt. 11 . Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Umfeld eines weiteren Fahrzeugs (105) abgetastet wird; wenigstens eine Landmarke (405, 410) im Umfeld auf der Basis der Abtastung bestimmt wird; wobei eine geografische Position der Landmarke (405, 410) in Karteninformationen hinterlegt ist; wobei eine Position des weiteren Fahrzeugs (105) auf der Basis der Landmarke (405, 410) bestimmt wird.

12. Vorrichtung (110) zur Bestimmung einer Landmarke (405, 410), wobei die Vorrichtung (110) folgendes umfasst:

- eine Abtasteinrichtung zur Abtastung eines Umfelds eines Fahrzeugs (105);

- einen Kartenspeicher zur Ablage von Karteninformationen, die Landmarken (405, 410) im Umfeld des Fahrzeugs (105) umfassen; und

- eine Verarbeitungseinrichtung (120), die dazu eingerichtet ist, eine geografische Position des Fahrzeugs (105) zu bestimmen; zu bestimmen, dass die Position des Fahrzeugs (105) mit einer vorbestimmten Sicherheit bestimmt wurde; eine geografische Position einer Landmarke (405, 410) auf der Basis der Abtastung und bezüglich der Position des Fahrzeugs (105) zu bestimmen; und die Landmarke (405, 410) zu den Karteninformationen hinzuzufügen.

13. Fahrzeug (105), umfassend eine Vorrichtung (110) nach Anspruch 12.