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Dokumentenidentifikation DE102005007904B4 20.12.2007
Titel Verfahren zur Ausrichtung verstellbarer Sensoren zur Erfassung von Refenzpunkten in einer Umgebung eines Kraftfahrzeuges
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70327 Stuttgart, DE
Erfinder Stahn, Roland Claus, Dipl.-Ing., 13125 Berlin, DE;
Stopp, Andreas, Dr.-Ing., 15366 Neuenhagen, DE
DE-Anmeldedatum 11.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005007904
Offenlegungstag 20.07.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse G05D 1/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60W 30/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrichtung verstellbarer Sensoren zur Erfassung von Referenzpunkten in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Systeme sind der Anmelderin bekannt. Bei derartigen Systemen wird in einem autonomen Fahrbetrieb oder im Sinne einer Unterstützung des Fahrzeugführers mittels einer optischen und/oder akustischen Anzeige eine Steuerung des Fahrzeugs entlang einer bestimmten Wegstrecke veranlasst, indem zunächst ausgehend von der festgestellten Istposition des Fahrzeugs zu einer Sollposition des Fahrzeugs eine Sollwegstrecke ermittelt wird zur Erreichung der Sollposition. Das Fahrzeug wird dann im autonomen Fahrbetrieb so gesteuert hinsichtlich Eingriffen in die Lenkung, das Getriebe, den Motor und die Bremsen, dass die Sollposition erreicht wird. Gegebenenfalls ist es bei unterstützenden Systemen auch möglich, die entsprechenden Stelleingriffe dem Fahrzeugführer anzuzeigen und vorzuschlagen, dabei aber die letzte Verantwortung für die Durchführung der entsprechenden Stelleingriffe dem Fahrzeugführer zu überlassen. Derartige Systeme sind beispielsweise als Einparkhilfen bekannt. Die Istposition des Fahrzeugs relativ zu einer Parklücke kann beispielsweise durch eine Bewertung der Position des Fahrzeugs relativ zu anderen parkenden Fahrzeugen, der Bordsteinkante oder ähnlichem erfolgen. An dem Fahrzeug sind Sensoren angebracht zur Hinderniserkennung. Diese Sensoren können beispielsweise Ultraschallsensoren sein oder auch Kameras, bei denen eine Bildauswertung erfolgt. Diese Sensoren können ganz oder teilweise dazu verwendet werden, die charakteristischen Punkte bzw. Objekte in der Umgebung zu erkennen, um die Orientierung in Bezug zur Sollposition des Fahrzeugs zu ermöglichen. Die Sensoren/Kameras können dabei verstellbar angebracht sein, so dass die Objekte verfolgbar sind und eine Orientierung des Fahrzeugs über die aktuelle Position möglich wird.

Aus der EP 1 222 441 B1 ist es bekannt, eine Kamera an einem Kraftfahrzeug vorausschauend so einzustellen, dass diese Kamera bereits bei Beginn einer Kurvenfahrt so eingestellt ist, dass die Blickrichtung der Kamera an den Kurvenverlauf angepasst ist.

Aus der JP 09-096508 A ist es bekannt, ein Bild einer Kamera im Sinne einer Objektverfolgung auszuwerten. Abhängig von der Position des Objektes in dem Kamerabild wird die Kamera ausgerichtet, um eine Verfolgung des Objektes zu realisieren.

Aus der JP 10-262239 A ist es bekannt, eine Kameraeinstellung im Sinne einer Objektverfolgung zu realisieren, indem die aktuelle Position des Objektes berücksichtigt wird und die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs relativ zu dem Objekt. Daraus wird ermittelt, wie die Kamera ausgerichtet sein muss, um bei der Bewegung des Fahrzeugs das Objekt weiter beobachten zu können.

Die DE 197 13 884 A1 zeigt ein Verfahren zur Regelung von Leuchtweite und/oder Leuchtrichtung bei Fahrzeugscheinwerfern. Hieraus ist es bekannt, mittels Videosensoren eine vorausschauende Bestimmung des Fahrbahnverlaufs und den Nickwinkel des Fahrzeugs zu bestimmen. Damit ist eine Anpassung der Leuchtweite der Scheinwerfer möglich. Analog dazu kann über eine Gierwinkelbestimmung die horizontale Leuchtweite und/oder Leuchtrichtung anhand des Fahrbahnverlaufs angepasst werden.

DE 694 06 807 T2 beschreibt ein Rechnergestütztes Steuerungssystem für Kraftfahrzeuge mit Vorhersage von möglichen Kollisionen mit Objekten in der Fahrzeugumgebung. Die Objekte werden mittels einer Erfassungseinrichtung entlang einer Ebene, welche parallel zu der vom Fahrzeug befahrenen Straße verläuft, erfasst. Dabei ist ein Sensor vorhanden, womit bei jeder Neigungsänderung der Fahrzeugkarosserie ein Signal erzeugt wird. Mit diesem Signal wird ein Stellglied angesteuert, welches auf die Erfassungseinrichtung einwirkt, um die Erfassungsebene, unabhängig von den Neigungsveränderungen, parallel zur Straße zu halten.

Aus der nächstliegenden DE 40 28 788 A1 ist eine Laserstrahleinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt. Die Laserstrahleinrichtung umfasst eine Strahlquelle und einen Detektor für die aus dem bestrahlten Raum außerhalb des Kraftfahrzeugs reflektierte Strahlung. Der Laserstrahl ist in seiner Höhenlage anpassbar, wobei die Änderung der Höhenlage entsprechend dem Fahrbahnverlauf vorgenommen wird. Änderungen der Fahrbahnneigung können durch entsprechende Änderungen der Laserstrahlneigung kompensiert werden. Die Straßenoberfläche wird als Ziel erfasst und aus den dabei ermittelten Entfernungen und der Strahlgeometrie kann der Fahrbahnverlauf in der Hochachse berechnet werden. Durch mehr als zwei Strahlen kann der Fahrbahnverlauf genau bestimmt werden und erforderliche Kompensationsmaßnahmen, z.B. ein Höhenausgleich vorbereitet und durchgeführt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, derartige Systeme dahin gehend zu verbessern, dass eine vorausschauende Einstellung der Sensoren möglich wird.

Diese Aufgabe wird nach dem Verfahren des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhaft wird durch diese Maßnahmen sichergestellt, dass während der Bewegung des Fahrzeugs eine Orientierung über die Position des Fahrzeugs möglich ist.

Dazu wird der Boden beispielsweise im Hinblick auf Unebenheiten wie Wellen, Schlaglöcher, Dellen oder Buckel ausgewertet. Ebenso werden Fahrbahnneigungen berücksichtigt wie beispielsweise Rampen oder ähnliches. Der Boden wird also dreidimensional erfasst und bewertet.

Aus der JP 2002-150302 A ist ein Verfahren bekannt, bei dem mittels zweier Kameras ein dreidimensionales Bild über den Verlauf der Straße aufgenommen wird. Dabei wird zum einen der Verlauf der Fahrbahn- bzw. Fahrspurmarkierung aufgenommen. Aus diesem Verlauf wird der Verlauf der Fahrbahnoberfläche ermittelt. Weiterhin werden mittels der beiden Kameras Punkte auf der Fahrbahnoberfläche ausgewertet, um Vertiefungen wie beispielsweise auch Schlaglöcher in der Fahrbahnoberfläche erkennen zu können, indem die gemessene Lage der Punkte mit einer "Solllage" verglichen wird, die sich aus dem gemessenen Verlauf der Fahrbahn- bzw. Fahrspurmarkierung ergibt.

Eine andere Möglichkeit, die Unebenheit des Bodens zu erkennen kann beispielsweise darin bestehen, beim Befahren bestimmter Bereiche dort vorhandene Bodenunebenheiten zu erfassen und für künftige Zwecke zu speichern. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein bei LKW, die häufig denselben Abhol- bzw. Lieferort anfahren und dort bestimmte Bereiche anfahren müssen. Bei PKW kann sich dieses Lernen beispielsweise auf die Garagenzufahrt beziehen.

Nach dem Vermessen des Höhenprofils des Streckenverlaufes kann ermittelt werden, um welchen Winkelbetrag und in welche Richtung das Fahrzeug geneigt ist, wenn dieses in einem bestimmten Streckenbereich steht bzw. so langsam fährt, dass fahrdynamische Nick-, Wank- und Rollbewegungen keine Rolle spielen. Anhand der Orientierung des Fahrzeugs in sechs Freiheitsgraden kann dann ermittelt werden, ob von den Sensoren an dem Fahrzeug Referenzpunkte erfasst werden können oder ob diese dann außerhalb des Erfassungsbereiches der Sensoren liegen.

Falls ein oder mehrere Referenzpunkte erfasst werden, wird sodann zusätzlich die Relativposition zwischen dem Kraftfahrzeug und dem/den Referenzpunkt(en) bestimmt. Dabei ergibt sich die Relativposition insbesondere aus dem horizontalen Abstand und der Höhendifferenz zwischen Kraftfahrzeug und dem jeweiligen Referenzpunkt.

Wenn sich die Fahrzeugneigung dabei zu stark ändert, werden die Sensoren vorteilhaft nachgestellt, so dass sich eine kontinuierliche Erfassung der Referenzpunkte ergibt.

Durch die vorliegende Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, einer kontinuierlichen Bestimmung der Orientierung sowie über eine aktuelle Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs bezogen auf einen Zielpunkt zu ermöglichen.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird bei der Bewertung der Orientierung der horizontalen Ebene des Fahrzeugs außer der Orientierung im statischen Fall auch das Einschwingverhalten in Folge der Bewegung des Fahrzeugs berücksichtigt.

Dies erweist sich beispielsweise bei LKW besonders als vorteilhaft, weil diese insbesondere beim Überfahren von Kanten wie beispielsweise Bordsteinkanten, Schlaglöchern oder ähnlichem zu teilweise erheblichen Aufbauschwankungen neigen. Vorteilhaft kann bei der Bewertung des Profils der zu befahrenden Fläche berücksichtigt werden, ob solche Schwingungen auftreten. Diese Schwingungen sind durchweg niederfrequent, so dass diese durch eine entsprechende Verstellung der Sensoren im Hinblick auf den Erfassungsbereich der Sensoren ausgeglichen werden können.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 wird, wenn der bisherige Referenzpunkt auf Grund der Fahrtrichtung und/oder Fahrzeugneigung durch die Sensoren nicht mehr erkennbar ist, in der Umgebung ein neuer Referenzpunkt ausgewählt, wobei die Sensoren so verstellt werden, dass dieser neue Referenzpunkt im Erfassungsbereich der Sensoren liegt, wenn der bisherige Referenzpunkt nicht mehr erkennbar ist. Auch besteht die Möglichkeit, dass die Sensoren so verstellt werden, dass der neue Referenzpunkt eine bessere Lagebestimmung ermöglicht, im Sinne einer robusteren, zuverlässigeren und sichereren Lagebestimmung.

Vorteilhaft wird auch hier wieder frühzeitig erkannt, wenn der bisherige Referenzpunkt nicht mehr erkennbar ist. Es kann also ein "Suchen" nach einem neuen Referenzpunkt vermieden werden, wenn zu dem Zeitpunkt bereits ein neuer Referenzpunkt ausgewählt ist und entsprechend angefahren wird.

Bei der Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4 wird abhängig von der Sicherheit, mit der der Referenzpunkt erkennbar ist, eine maximale Fahrgeschwindigkeit für das Fahrzeug vorgegeben.

Vorteilhaft kann dadurch bei einem notwendigen Wechsel des Referenzpunktes das Fahrzeug allenfalls unkritisch langsam bewegt werden bzw. zum Stillstand gebracht werden, bis der neue Referenzpunkt im Erfassungsbereich der Sensoren liegt.

Bei der Definition der von dem Fahrzeug zu befahrenden Wegstrecke wird ausgewertet, ob beim Befahren eines bestimmten Streckenteils in dem Nahbereich die Sensoren auf Grund einer Orientierung des Fahrzeugs z.B. in Folge einer möglichen Fahrzeugneigung derart gerichtet sind, dass notwendige charakteristische Objekte bzw. Objektpunkte in dem Nahbereich nicht mehr erkannt werden können, wobei dann der bestimmte Streckenteil als Bestandteil einer systemautonom oder systemgestützt zu befahrenden Wegstrecke ausgeschlossen wird.

Bei der Definition des Verlaufes der zu befahrenden Strecke werden also solche Streckenelemente ausgeschlossen, bei denen eine Fahrzeugorientierung in sechs Freiheitsgraden erkannt wird, auf Grund derer Objekte außerhalb des Erfassungsbereiches der entsprechenden Sensoren liegen, so dass diese nicht mehr zur Orientierung genutzt werden können.

Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Vorausplanung vorgenommen über die notwendige Einstellung der Sensoren abhängig von der aktuellen Fahrzeugposition und Fahrzeugorientierung. Dabei besteht die Möglichkeit, dass für die jeweilige Fahrzeugposition und Fahrzeugorientierung jeweils zumindest ein geeigneter Referenzpunkt ausgewählt wird.

Es ist möglich, im Sinne einer vorausschauenden Einstellung die Sensoren zu den entsprechenden Zeitpunkten des Erreichens der jeweiligen Fahrzeugpositionen bereits vorab eingestellt zu haben. Es ist aber auch möglich, die Einstellung erst beim Erreichen der jeweiligen Positionen vorzunehmen. Sofern beispielsweise keine starken Fahrbahnneigungen vorhanden sind oder Sprünge auftreten wie beispielsweise beim Überfahren von Bordsteinkanten, beim Befahren von Schlaglöchern oder auch beim Wechsel von Referenzpunkten, wird sich dies auf die Sensoreinstellung nicht spürbar auswirken.


Anspruch[de]
Verfahren zur Ausrichtung verstellbarer Sensoren zur Erfassung von wenigstens einem Referenzpunkt in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels der Referenzpunkte bzw. des Referenzpunktes eine Orientierung des Fahrzeugs bezogen auf die Umgebung erfolgt, um systemautonom bzw. systemgestützt eine definierte Wegstrecke zu befahren,

wobei die zu befahrende Wegstrecke darauf hin ausgewertet wird, ob beim Befahren dieser Wegstrecke eine Veränderung der Lage der horizontalen Ebene des Fahrzeugs auftreten wird, wobei bei einer Erkennung einer derartigen Änderung die Sensoren derart verstellt werden, dass die Sensoren hinsichtlich ihres Erfassungsbereiches der Umgebung möglichst konstant bleiben,

dadurch gekennzeichnet,

dass ausgewertet wird, ob beim Befahren eines bestimmten Streckenteils die Sensoren im Nahbereich in Folge einer möglichen Fahrzeugneigung derart gerichtet sind, dass notwendige charakteristische Punkte bzw. Objekte in dem Nahbereich nicht mehr erkannt werden können,

wobei dann der bestimmte Streckenteil als Bestandteil einer systemautonom oder systemgestützt zu befahrenden Wegstrecke ausgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bewertung der Orientierung der horizontalen Ebene des Fahrzeugs außer der Orientierung im statischen Fall auch das Einschwingverhalten in Folge der Bewegung des Fahrzeugs berücksichtigt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der bisherige Referenzpunkt auf Grund der Fahrtrichtung und/oder Fahrzeugneigung durch die Sensoren nicht mehr erkennbar ist in der Umgebung ein neuer Referenzpunkt ausgewählt wird, wobei die Sensoren so verstellt werden, dass dieser neue Referenzpunkt im Erfassungsbereich der Sensoren liegt, wenn der bisherige Referenzpunkt nicht mehr erkennbar ist oder dadurch eine bessere Lagebestimmung erreicht wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Sicherheit, mit der der Referenzpunkt erkennbar ist, eine maximale Fahrgeschwindigkeit für das Fahrzeug vorgegeben wird.






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