Kraftfahrzeug

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrerassistenzsysteme für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende

Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur

Eigenbewegungsschätzung für ein Kraftfahrzeug.

Technischer Hintergrund

Derzeit wird die Eigenbewegungsschätzung bei Kraftfahrzeugen initial durch Fahrdynamiken, wie sie beispielsweise aus der Raddrehzahl oder einem Lenkwinkel abgeleitet werden,

bestimmt .

Die einzelnen Sensoren des Kraftfahrzeuges versuchen

anschließend, anhand ihrer eigenen Messungen diese

Eigenbewegung des Kraftfahrzeuges zu optimieren. Ein

gesammelter Rückfluss der Daten und eine zentrale Optimierung der gemesseneren Eigenbewegung findet nicht statt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Eigenbewegungsabschätzung für ein Kraftfahrzeug

bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen und Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen. Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Eigenbewegungsschätzung für ein

Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung umfasst: eine

Sensoreinrichtung, welche mindestens einen ersten Sensor, einen zweiten Sensor und einen Fahrdynamiksensor aufweist, wobei der erste Sensor dazu ausgebildet ist, erste

Sensordaten zu generieren, wobei der zweite Sensor dazu ausgebildet ist, zweite Sensordaten zu generieren, und wobei der Fahrdynamiksensor dazu ausgebildet ist, initiale

Eigenbewegungsdaten zu generieren; eine Rechnereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine Umfeldkarte basierend auf den ersten Sensordaten und basierend auf den zweiten

Sensordaten bereitzustellen; und eine Kalibriereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, basierend auf zeitlichen

Änderungen der ersten Umfeldkarte und der zweiten Umfeldkarte die initialen Eigenbewegungsdaten abzugleichen und hierdurch korrigierte Eigenbewegungsdaten bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft eine

Optimierung der Eigenbewegungsabschätzung . Dies kann

beispielsweise mithilfe einer gridbasierten Feature-Fusion oder mithilfe von SLAM-Verfahren durchgeführt werden, engl, für "simulatanous localization and mapping", wobei Messdaten von umgebungserfassenden Sensoren einbezogen werden.

Mit dem Begriff „Feature" kann dabei ein Umgebungselement oder ein erfasstes Objekt definieren, wie es durch einen bildgebenden bzw. umgebungserfassenden Sensor abgebildet werden kann und in Umgebungs- oder Umfeldkarten vermerkt werden kann. Für die Verarbeitung brauchbare Features sind sämtliche Messpunkte, die zur Schätzung der Eigenbewegung beitragen können. Diese Messungen können von allen denkbaren Sensortechnologien generiert werden. Beispielsweise werden für Assistenzsysteme Sensoren vom Typ Radar, Kamera, Laser, und Ultraschall verwendet.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, die

Eigenbewegung durch ein Abgleichen der Daten eines jeden

Sensors in Abhängigkeit zu den Daten der anderen Sensoren zu korrigieren und dadurch eine optimierte Sensordatenfusion bereitzustellen, so dass die Datenwerte der einzelnen

Sensoren jeweils kumuliert in Zusammenschau verarbeitet werden.

Dabei kann eine optimierte und verbesserte korrigierte

Eigenbewegung bzw. eine verbesserte Selbstlokalisierung für das Kraftfahrzeug bereitgestellt werden.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, die

Genauigkeit der Eigenbewegungsabschätzung zu erhöhen, da eine Optimierung der Sensordaten und eine Fusionierung an einer zentralen oder zumindest an einer einzigen Stelle erfolgt. Dazu werden die detektierten Umgebungselemente, auch Features genannt, der einzelnen Sensoren an diese zentrale Stelle gesendet und an dieser zentralen Stelle werden diese Features somit dann zentral gesammelt und zentral ausgewertet. Dabei können die Features oder topographischen Objekte oder Umgebungselemente entweder zunächst fusioniert oder aber unfusioniert in ein Grid eingetragen werden, das heißt in einer Umgebungs- oder Umfeldkarte. Hierbei können unter anderem auch die Leistungsfähigkeit oder Typeneigenschaften des Sensors in dem Erfassungsbereich der jeweiligen Features berücksichtigt werden.

Nachdem alle Features in dieses Grid eingetragen worden sind, wird das Grid aus den vorherigen Messungen um die initiale Eigenbewegung - beispielsweise durch die Fahrdynamiksensoren bestimmt - verschoben und es wird den Features aus dem aktuellen Grid korrespondierende Features des vorherigen Grids zugeordnet.

Mit anderen Worten ausgedrückt, ein jeweiliger Sensor erzeugt Sensordaten und basierend auf diesen Sensordaten kann eine Karte kontinuierlich erstellt werden. Alle oder zumindest eine Mehrzahl von Sensoren erzeugen dabei eine gemeinsame Karte.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass aus den sich so ergebenden Feature-Paaren - korrespondierende Features bzw. korrespondierende topographische Objekte bzw. korrespondierende Umgebungselemente - anschließend eine

Korrektur der Eigenbewegung vorgenommen werden kann und weiteren Fahrerassistenzsystemen des Kraftfahrzeugs diese korrigierte Eigenbewegung zur Verfügung gestellt werden kann. Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass durch die Verwendung der Features aller Sensoren und die

Berücksichtigung der Position dieser Features in dem

jeweiligen Blickfeld des entsprechenden Sensors die

Genauigkeit der Eigenbewegungsabschätzung erhöht werden kann.

Des Weiteren kann durch die zentrale Optimierung der

Eigenbewegung eine einheitliche Eigenbewegung für alle weiteren Funktionen bzw. Fahrerassistenzsysteme des

Kraftfahrzeugs verwendet werden.

Nach einem weiteren, zweiten Aspekt der vorliegenden

Erfindung wird ein Verfahren zur Eigenbewegungsschätzung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, wobei das Verfahren

folgende Verfahrensschritte umfasst: Generieren von ersten Sensordaten durch einen ersten Sensor und von zweiten

Sensordaten durch einen zweiten Sensor und von initialen Eigenbewegungsdaten durch einen Fahrdynamiksensor;

Bereitstellen von einer Umfeldkarte basierend auf den ersten Sensordaten und basierend auf den zweiten Sensordaten mittels einer Rechnereinrichtung; und Abgleichen der initialen

Eigenbewegungsdaten basierend auf zeitlichen Änderungen der Umfeldkarte mittels einer Kalibriereinrichtung und darauf basierendes Bereitstellen von korrigierten

Eigenbewegungsdaten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden

Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgebildet ist, Umgebungselemente auf der Umfeldkarte abzubilden . Dies ermöglicht vorteilhaft, Features, Umgebungselemente oder Landmarken gezielt auf der Umfeldkarte zu vermerken und für eine Optimierung der Eigenbewegungsabschätzung zu verwenden. Zur Selbstlokalisierung mit Hilfe von Landmarken wird

beispielsweise eine Landmarken Karte zur Verfügung gestellt, in welcher das Egofahrzeug Positioniert wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der

vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die

Kalibriereinrichtung dazu ausgebildet ist, die zeitlichen Änderungen der Umfeldkarte basierend auf einem Vergleich von zu mindestens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Umfeldkarten vorzunehmen. Dies ermöglicht vorteilhaft, zeitliche

Änderungen in den zu mindestens zwei nacheinander

aufgenommenen Umfeldkarten zu detektieren und vorteilhaft für die Optimierung der Eigenbewegungsabschätzung zu verwenden, wobei die zwei nacheinander aufgenommenen Umfeldkarten beispielsweise einen zeitlichen Abstand in Form einer

Zeitspanne von 20 s oder von 10 s oder vor von 1 s aufweisen. Dabei ist die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet, erste

Sensordaten, zweite Sensordaten und initiale

Eigenbewegungsdaten entsprechend in dem zeitlichen Abstand in Form der Zeitspanne von 20 s oder von 10 s oder vor von 1 zu generieren .

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Kalibriereinrichtung dazu

ausgebildet ist, den Vergleich von zeitlich

aufeinanderfolgenden Umfeldkarten durch ein Auffinden von Korrespondierenden der Umgebungselemente vorzunehmen.

Dies ermöglicht vorteilhaft, die Optimierung der

Eigenbewegungsabschätzung basierend auf identifizierte und als korrespondierend gekennzeichneten Merkmalen oder Features oder topographischen Elementen oder Umgebungselementen vorzunehmen. Dadurch kann das Fahrzeug eine relative Bewegung des Kraftfahrzeugs in Bezug auf die Umgebung vorteilhaft detektieren . In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der

vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die

Rechnereinrichtung dazu ausgebildet ist, beim Erstellen der Umfeldkarte eine Leistungsfähigkeit des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors zu berücksichtigen. Dies

ermöglicht vorteilhaft, dass die Umfeldkarte auf die

technischen Gegebenheiten des Sensors Rücksicht nimmt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der

vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgebildet ist, als die zu

berücksichtigende Leistungsfähigkeit des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors eine Reichweite oder ein

Blickfeld des ersten Sensors und/oder des zweiten Sensors zu berücksichtigen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der

vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der

Fahrdynamiksensor dazu ausgebildet ist, die initialen

Eigenbewegungsdaten basierend auf einer Raddrehzahl oder einem Lenkwinkel oder einer Motordrehzahl zu generieren.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der

vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Sensor und/oder der zweite Sensor als ein optischer Kamerasensor oder als ein bildgebender Radarsensor oder als ein

bildgebender Schall- oder Ultraschallsensor oder als ein Ultraschallsensor oder als ein Lasersensor ausgebildet sind. Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und

Implementierungen der vorliegenden Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsformen beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vermitteln.

Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen

Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der vorliegenden Erfindung .

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Figuren der Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Figuren der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

Kurze Beschreibung der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur

Eigenbewegungsschätzung für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden

Erfindung;

Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zur Eigenbewegungsschätzung für ein Kraftfahrzeug gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3: eine schematische Darstellung einer Fusionierung einer ersten Umfeldkarte und einer zweiten Umfeldkarte zum Abgleichen der initialen

Eigenbewegungsdaten und zum Auffinden von korrespondierenden topographischen Elementen bzw. Umgebungselementen gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche

Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Bei dem Kraftfahrzeug bzw. Fahrzeug handelt es sich

beispielsweise um ein Kraftfahrzeug oder um ein

Hybridfahrzeug, beispielsweise ein Hybridfahrzeug mit

Segelfunktion, beispielsweise ein Motorrad, ein Bus oder ein Lastkraftwagen oder ein Fahrrad. Fahrerassistenzsysteme sind elektronische Zusatzeinrichtungen in Kraftfahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in

bestimmten Fahrsituationen.

Beispielsweise wird die Vorrichtung zur

Eigenbewegungsschätzung für ein Kraftfahrzeug mit einem

Fahrerassistenzsystem gekoppelt, beispielsweise mit einer Einparkhilfe, einem Spurhalteassistenten, einer

Abstandsregelung, oder einem Bremsassistenten. Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer

Vorrichtung zur Eigenbewegungsschätzung für ein Kraftfahrzeug 100.

Die Vorrichtung 1 umfasst eine Sensoreinrichtung 10, eine Rechnereinrichtung 20 und eine Kalibriereinrichtung 30.

Die Sensoreinrichtung 10 umfasst beispielsweise einen ersten Sensor 10-1, einen zweiten Sensor 10-2 und einen

Fahrdynamiksensor 10-A.

Der erste Sensor 10-1 ist dazu ausgebildet, erste Sensordaten zu generieren. Der zweite Sensor 10-2 ist dazu ausgebildet, zweite Sensordaten zu generieren.

Der Fahrdynamiksensor 10-A ist dazu ausgebildet, initiale Eigenbewegungsdaten zu generieren.

Die Rechnereinrichtung 20 ist dazu ausgebildet, eine

Umfeldkarte Kl, K2, Kn basierend auf den ersten

Sensordaten des ersten Sensors 10-1 und basierend auf den zweiten Sensordaten des zweiten Sensors 10-2 bereitzustellen.

Die Kalibriereinrichtung 30 ist dazu ausgebildet, basierend auf zeitlichen Änderungen der Umfeldkarte Kl, K2, Kn die initialen Eigenbewegungsdaten abzugleichen und hierdurch korrigierte Eigenbewegungsdaten bereitzustellen.

Der erste Sensor 10-1, der zweite Sensor 10-2 und der

Fahrdynamiksensor 10-A sind dazu ausgebildet, kontinuierlich Daten zu generieren, so dass auch Änderungen und zeitliche Veränderungen in der Umfeldkarte Kl, K2, Kn dargestellt werden können, welche als eine Umgebungskarte ausgebildet ist .

Mit anderen Worten ausgedrückt, die Umfeldkarte Kn kann auch als zeitliches Kartenfeld aufgefasst werden, so dass

beispielsweise in Zyklen, das heißt nach Ablauf von

vorgegebenen Zeitspannen, beispielsweise alle 20 s oder alle 10 s oder im Sekundentakt, eine neue, d.h. aktualisierte Umfeldkarte Kn+1 erzeugt wird, das heißt eine erste

Umfeldkarte Kn und eine aktualisierte, zweite Umfeldkarte Kn+1 werden innerhalb von zwei Zyklen generiert. Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines

Flussdiagramms zur Selbstlokalisierung bzw. zur

Eigenbewegungsabschätzung für ein Kraftfahrzeug. Als ein erster Schritt des Verfahrens erfolgt ein Generieren Sl von ersten Sensordaten durch einen ersten Sensor 10-1, ein Generieren von zweiten Sensordaten durch einen zweiten Sensor 10-2 und ein Generieren von initialen Eigenbewegungsdaten durch einen Fahrdynamiksensor 10-A.

Als ein zweiter Schritt des Verfahrens erfolgt ein

Bereitstellen S2 von einer Umfeldkarte Kl, K2, Kn basierend auf den ersten Sensordaten und basierend auf den zweiten Sensordaten mittels einer Rechnereinrichtung 20.

Als ein dritter Schritt des Verfahrens erfolgt ein Abgleichen S3 der initialen Eigenbewegungsdaten basierend auf zeitlichen Änderungen der Umfeldkarte mittels einer Kalibriereinrichtung 30 und darauf basierendes Bereitstellen von korrigierten Eigenbewegungsdaten.

Die korrigierten Eigenbewegungsdaten können für weitere

Fahrerassistenzsysteme des Kraftfahrzeugs wie beispielsweise ein Spurhalteassistenzsystem oder ein automatisches

Lenksystem oder ein automatisches Einparksystem verwendet werden .

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer

Fusionierung einer ersten Umfeldkarte Kl und einer zweiten, zeitlich nachfolgend aufgenommenen Umfeldkarte K2 zum

Abgleichen der initialen Eigenbewegungsdaten und zum

Auffinden von korrespondierenden topographischen Elementen oder Umgebungselementen gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die erste Umfeldkarte Kl umfasst beispielsweise eine Vielzahl von topographischen Elementen oder Umgebungselementen PI, P2, Pn . Die erste Umfeldkarte Kl umfasst beispielsweise als Umgebungskarte Informationen von allen verfügbaren Sensoren.

Die zweite Umfeldkarte K2, zeitlich beispielsweise 10 s später als die Umfeldkarte Kl aufgenommen, umfasst

beispielsweise eine Vielzahl von topographischen Elementen oder Umgebungselementen Rl, R2, Rn .

Die zweite Umfeldkarte K2 umfasst beispielsweise als

Umgebungskarte Informationen von allen verfügbaren Sensoren. Die Kalibriereinrichtung 30 ist dazu ausgebildet, basierend auf zeitlichen Änderungen der Umfeldkarten Kl, K2 die

initialen Eigenbewegungsdaten abzugleichen und hierdurch korrigierte Eigenbewegungsdaten bereitzustellen. Dies kann beispielsweise durch ein Auffinden von

korrespondierenden Objektpaaren, PR1, PR2, PRn erfolgen.

Dadurch kann eine initiale Kraftfahrzeugposition 100-1 korrigiert werden zu einer korrigierten Kraftfahrzeugposition 100-K, entsprechende den korrigierten Eigenbewegungsdaten, welche basierend auf den initialen Eigenbewegungsdaten bereitgestellt worden sind.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter

Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die vorliegende Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder

modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend" und „aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließ und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt.

Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener

Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.