Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hinderniserkennung in einem Fahrzeug, wobei ein Hindernis als ein Objekt zu verstehen ist, welches von dem betreffenden Fahrzeug nicht überfahren werden kann. Ferner ist ein Computerprogrammprodukt umfasst.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Hinderniserkennung bekannt. Beispielsweise betrifft DE 10 2013 200 385 A1 ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs bei einer Fahrt auf unebenem Gelände, eine entsprechende Vorrichtung sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt. Mittels optischer, Radar- oder Lidar-Sensoren wird eine Unebenheit in dem befahrenen Gelände detektiert und dahingehend klassifiziert, ob die Unebenheit ein Hindernis darstellt, welches eine für das Fahrzeug beschädigungsfreie Weiterfahrt ausschließt. Neben einer Steigung oder einem Gefälle kann es sich bei dem Hindernis bzw. der Unebenheit um ein Schlagloch, eine Rampe, eine Quer- oder Längsboden- welle handeln.

Ferner offenbart DE 10 2012 203 091 A1 Verfahren zur Erfassung von Objekten in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs mit einem Abstandssensor, der nach dem Puls- Echo-Verfahren arbeitet. Das Verfahren erlaubt es, bei einem schwach reflektierenden Untergrund eine durch eine Kennlinie vorgegebene Schwelle zu senken und hierdurch die Empfindlichkeit zu steigern. Hierdurch können auch schwach reflektierende Objekte detektiert werden. Weiterhin erlaubt es das Verfahren insbesondere dann, wenn durch einen stark reflektierenden Untergrund große Störsignale auftreten, diese durch Anheben der durch die Kennlinie vorgegebene Schwelle auszublenden. Dies erlaubt eine eindeutige Zuordnung der Signale zu Objekten und keine Falschmessungen durch Messungen von Bodensignalen. Weiterhin werden durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur Bodensignale ausgeblendet, sondern es besteht auch die Möglichkeit, Störsignale, die sich zum Beispiel durch Messfehler ergeben, auszublenden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Hinderniserkennung bereitzustellen, insbesondere bei Betrieb des Fahrzeugs auf unebenem Untergrund.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Hinderniserkennung gelöst. Dabei wird mit einem Sensor ein vor einem Fahrzeug liegender Fahrweg erfasst. Die so erhaltenen Sensordaten werden durch eine Recheneinheit verarbeitet, wobei in einem ersten Schritt eine erwartete Geländeebene ermittelt wird.

Bei dem Fahrzeug kann es sich um jede Art von Fahrzeugen handeln, im Vordergrund stehen jedoch Off-Road-Fahrzeuge. Mitunter kann es sich um ein konventionell durch einen Bediener, ein teilautonom oder ein vollautonom betriebenes Fahrzeug handeln. Insbesondere handelt es sich bei dem Fahrzeug um Arbeitsmaschinen, beispielsweise Land-, Forst- oder Baumaschinen. Diese werden typischerweise in einem Arbeitsbetrieb auf einem unebenen Untergrund bzw. Fahrweg betrieben. Insbesondere handelt es sich bei dem Fahrweg um eine Straße, einen (Feld-) Weg oder eine Baustelle oder eine landwirtschaftliche Nutzfläche - mit anderen Worten um einen unbefestigten Untergrund. Häufig weist der Fahrweg dabei eine unebene Topografie auf. Diese kann sich aus einem nicht befestigten oder geebneten Untergrund, aufgrund von Bodenwellen, Schlaglöchern, Furchen, Bordsteinen, Hügeln o- der Geröll ergeben. Bei dem Sensor handelt es sich um einen solchen, welcher eine Tiefeninformation bereitstellen, bspw. (3D-) Lidar, (3D-) Radar, ToF-Kamera, Stereokamera. Auch können die genannten Sensortypen miteinander kombiniert werden, um eine Objekterkennung zu verbessern. Je nach Sensortyp handelt es sich bei dem Sensor um eine Sende-/Empfangseinheit, da insbesondere bei einem Radar- oder Lidar-Sensor ein Signal ausgesendet und ein reflektiertes Signal empfangen wird.

Die Recheneinheit kann als separate Recheneinheit ausgebildet oder mitunter in einem anderen Gerät integriert sein. Insbesondere kann die Recheneinheit in den Sensor bzw. die Sende-/Empfangseinheit integriert sein. Alternativ kann die Recheneinheit auch in einem anderen Steuergerät des Fahrzeugs eingebettet sein.

Das Ermitteln der erwarteten Geländeebene beschreibt das Ermitteln einer Ebene bzw. Fläche, in welcher ein erwarteter Fahrweg liegt und erfolgt dabei beispielsweise anhand einer Extrapolation des gerade bzw. zuletzt befahrenen Fahrwegs, anhand der Fahrzeuggeometrie, einer Fahrzeugausrichtung, anhand von Positionsdaten und/oder Kartendaten. Insbesondere können Beschleunigungs- und/oder Neigungssensoren für die Bestimmung der erwarteten Geländeebene hinzugezogen werden. Darüber hinaus können kurzfristige Einflüsse, welche durch das Befahren eines unebenen Untergrunds verursacht werden, mittels der Beschleunigungs- und Neigungssensoren bei der Ermittlung der erwarteten Geländeebene kompensiert bzw. eliminiert werden. Insofern über Positions- und/oder Kartendaten Kenntnisse über Steigungen und Gefälle bereitgestellt werden, können diese Informationen für die Ermittlung der erwarteten Geländeebene berücksichtigt werden. Mitunter kann hier eine Datenschnittstelle vorgesehen werden, mittels welcher ein Datenaustausch mit einem Server oder einer Remotesteuerung erfolgt, um entsprechende Topografie- bzw. Kartendaten zu erhalten und bereitzustellen.

In einem zweiten Schritt des Verfahrens werden ein oberer Offset und ein unterer Offset zu der erwarteten Geländeebene vorgegeben, wobei sich durch den oberen und unteren Offset ein Bereich ausbildet. Der obere Offset und der untere Offset können dabei gleich groß sein, also den gleichen Wert aufweisen. Mit anderen Worten bilden der obere und untere Offset eine Grenze aus, welche den ausgebildeten Bereich definieren bzw. begrenzen. Beispielsweise kann der ausgebildete Bereich in der Länge durch das distale Ende des Erfassungsbereichs des Sensors übereinstimmen, also mit der distalen Länge der erwarteten Geländeebene und dem oberen o- der unteren Offset. Zur räumlichen Zuordnung könnte dem oberen Offset ein positives Vorzeichen zugeordnet werden und dem unteren Offset ein negatives Vorzeichen. Dabei beziehen sich positives und negatives Vorzeichen auf die Ausrichtung in Bezug auf die erwartete Geländeebene. In einer seitlichen Betrachtung stellt der ausgebildete Bereich eine Fläche dar, tatsächlich wird jedoch ein Volumen im Raum vor dem Fahrzeug beschrieben. Dies resultiert daraus, dass der Betrachtungsbereich des Sensors sich vor dem Fahrzeug auch über ein seitliches Ausmaß erstreckt.

In einem dritten Schritt werden erhaltene Sensordaten herausgefiltert, wenn sich diese innerhalb des ausgebildeten Bereichs befinden. Somit können einerseits unkritische Sensordaten unberücksichtigt bleiben, wodurch die zu verarbeitenden Daten deutlich reduziert werden können. Demzufolge wird weniger Rechenleistung für eine Verarbeitung von Daten verwendet, welche nicht benötigt werden. Alternativ dazu kann auch der Erfassungsbereich des Sensors dahingehend eingeschränkt werden, dass eine Erfassung ausschließlich außerhalb des ausgebildeten Bereichs erfolgt.

Bei Erhalt einer Signatur außerhalb des ausgebildeten Bereichs wird in einem vierten Schritt der zumindest der obere Offset dahingehend verändert, dass um die erhaltene Signatur herum der ausgebildete Bereich angepasst wird. Eine Signatur beschreibt dabei eine Signalcharakteristik, welche von einem Objekt, insbesondere einem Hindernis, hervorgerufen wird. Folglich kann eine solche Signatur durch reflektierte Signale (Radar, Lidar) oder durch eine Bilderkennung bei Verwendung von bildgebenden Sensoren (Kamera) hervorgerufen werden. Die Veränderung des Offsets kann dabei entweder in Form einer Anpassung des Werts des Offsets für den gesamten ausgebildeten Bereich erfolgten oder distal begrenzt in unmittelbarer distaler Nähe zu dem Objekt. Auch kann der Offset in Form einer Anpassungskurve angepasst werden. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Reduzierung des Offsets. Die beschriebene Anpassung erfolgt vorrangig in Bezug auf den oberen Offset, es können jedoch auch der obere und untere Offset angepasst werden. Dabei kann die Anpassung beider Offsets symmetrisch zur erwarteten Grundebene oder für den oberen und unteren Offset individuell erfolgen. Auch kann eine, mitunter temporäre, Deaktivierung des Offsets erfolgen.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird in einem fünften Schritt durch die Recheneinheit ein Signal in Reaktion auf die Signatur ausgegeben. Bei dem ausgegebenen Signal kann es sich um einen Hinweis auf einer Mensch-Maschine-Schnitt- stelle, bspw. ein Display, handeln. Alternativ oder ergänzend kann eine Anpassung von Fahrdynamikparametern des Fahrzeugs erfolgen, beispielsweise eine Fahrgeschwindigkeit. Auch können Betriebsparameter des Motors (Drehmoment, Drehzahl, Leistung), des Getriebes (Gangwechsel) oder von Differenzialsperren (Sperren/Ent- sperren) angepasst werden. Ferner können ein Fahrzeughalt oder ein Notstopp durch das Signal der Recheneinheit initiiert werden. Insofern eine Signatur erhalten wurde, können weitere Sensoren vorrangig den angepassten ausgebildeten Bereich erfassen, in welchem die Signatur erhalten wurde. Insbesondere könnte so eine Qualifizierung bzw. Bestätigung der erhaltenen Signatur anhand der verschiedenen Sensordaten erfolgen.

In einer Weiterbildung wird als Maximalwert zumindest für den oberen Offset ein Wert vorgegeben, der einer maximal zulässigen Hindernishöhe entspricht. Hierunter ist zu verstehen, dass das Fahrzeug Hindernisse unterhalb der maximal zulässigen Hindernishöhe überfahren kann, folglich ein Hindernis oberhalb einer maximal zulässigen Hindernishöhe eine Kollision und somit eine Beschädigung des Fahrzeugs zur Folge hätte. Auch könnte eine zu steile Steigung als Hindernis oberhalb einer maximal zulässigen Hindernishöhe zu fassen sein. Der obere Offset kann, ebenso wie der untere Offset, durch einen Bediener oder über die Datenschnittstelle vorgegeben werden. Auch können die Werte für den Offset auf einem Speicherelement des Fahrzeugs abgelegt sein.

Alternativ oder ergänzend sind der obere und/oder untere Offset über eine Entfernung veränderlich. Hierunter ist zu verstehen, dass nahe des Fahrzeugs ein abweichender Offset vorgesehen werden kann als in größerer Entfernung. Hierdurch kann eine frühe Erkennung von entfernten Objekten erfolgen, während eine präzise Erfassung in einem Nahbereich des Fahrzeugs erfolgt.

Weiter können der obere und/oder untere Offset in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer Geschwindigkeitsvorgabe veränderlich sein. Hierunter ist zu verstehen, dass mitunter bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten bereits kleinere Objekte nur erschwert überfahren werden können, welche bei geringerer Fahrzeuggeschwindigkeit mitunter problemlos passiert werden können. Auch kann es erforderlich sein, bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit bereits frühzeitig Objekte zu erkennen und mitunter während der Annäherung eine präzise Verarbeitung der Sensordaten bzw. erhaltenen Signaturen vorzunehmen. Ebenso wie eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ist die zuvor beschriebene Vorgehensweise auch auf eine Geschwindigkeitsvorgabe anzuwenden. Dabei unterscheidet sich eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit von einer Fahrvorgabe dahingehend, dass mitunter aufgrund äußerer Einflüsse (keine ausreichende Motorleistung, Traktion, Anfahrvorgang) eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit von einer Geschwindigkeitsvorgabe abweicht.

Weiterbildend können Topografiedaten aus weiteren Datenquellen der Recheneinheit zugeführt und mit den erhaltenen Sensordaten zusammengeführt werden. Hierunter ist zu verstehen, dass beispielsweise Topografiedaten zur Plausibilisierung der erhaltenen Sensordaten herangezogen werden können.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft diese ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Bei dem Computer kann es sich beispielsweise um die Recheneinheit handeln. Alternativ kann der Computer bzw. die Recheneinheit auch in den Sensor bzw. die Sende-/Empfangseinheit integriert sein. Ferner kann das Computerprogrammprodukt auf einem Smartphone, einem Tablet-PC oder über einen Rechner remote ausgeführt werden. Auch kann das Computerprogrammprodukt auf einem beliebigen anderen Steuergerät des Fahrzeugs ausgeführt werden, beispielsweise einem Getriebe- oder Motorsteuergerät oder auf einem Fahrzeugführungsrechner.

Auch kann ein Maschinenlernverfahren angewendet werden, um die Objekterkennung und/oder die Anpassung des Offsets zu optimieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur 1 beschrieben. Dabei zeigt die Abbildung ein als Landmaschine ausgeführtes Fahrzeug 1 . Das Fahrzeug 1 verfügt an einer Fahrzeugfront über einen Sensor 2. Der Sensor 2 weist einen nach vorne gerichteten Erfassungsbereich 3 auf, welcher mittels Strichpunktlinien vereinfacht dargestellt wird. Das Fahrzeug 1 befährt einen Fahrweg 4, welcher mittels durchgehender gerader Linie dargestellt ist.

Ausgehend von dem aktuellen Fahrweg 4 wird eine erwartete Geländeebene 5 ermittelt, welche vorliegend den aktuellen Fahrweg 4 als Strichlinie fortsetzt. In einem Erwartungsabschnitt 6 weist der Fahrweg 4 eine unebene Topografie auf, welche durch Erhebungen und Vertiefungen geprägt ist. Der Erwartungsabschnitt liegt dabei vor dem Fahrzeug 1 und entspricht von seiner Erstreckung der distalen Länge des Erfassungsbereichs 3.

Durch einen oberen Offset 7 und einen unteren Offset 8 wird ein Bereich 9 um die erwartete Geländeebene 5 ausgebildet, welcher schraffiert dargestellt ist. Der obere und untere Offset 7, 8 begrenzen somit in der hier dargestellten Seitenansicht eine Fläche um die erwartete Geländeebene 5. In einer perspektivischen Darstellung wäre ersichtlich, dass es sich bei dem ausgebildeten Bereich 9 hingegen nicht um eine Fläche, sondern um ein Volumen handelt, welches sich durch die erwartete Geländeebene 5 und den oberen und unteren Offset 7, 8 beschreiben lässt. Vorliegend sind ein oberer Offsetwert I und ein unterer Offsetwert II gleich groß, sodass der ausgebildete Bereich 9 symmetrisch um die erwartete Geländeebene 5 ist. Folglich entspricht eine Höhe III des ausgebildeten Bereichs 9 der Addition des oberen und unteren Offsetwerts I, II bzw. lässt sich durch die Gleichung (III = I + II) beschreiben.

Die Erhebungen und Vertiefungen des Fahrwegs 4 in dem Erwartungsabschnitt 6 würden ohne das erfindungsgemäße Verfahren Sensordaten zu Signaturen erhalten werden, welche als unerwünschte Störgröße zu betrachten sind. Da diese in dem ausgebildeten Bereich 9 liegen, werden diese herausgefiltert bzw. nicht berücksichtigt. Diese herausgefilterten Sensordaten 10 sind als leere Kreise in der Figur dargestellt.

Sobald hingegen ein Objekt 11 aus dem ausgebildeten Bereich 9 herausragt, werden die Sensordaten erfasst bzw. eine Signatur des Objekts 11 wird erhalten. Dabei sind die berücksichtigten Sensordaten 12 als gefüllte Kreise dargestellt. Folglich wurde ein Objekt 11 erkannt, welches ein Hindernis für das Fahrzeug 1 darstellt, das mitunter nicht überfahren werden kann. Zur weiteren Qualifizierung der Sensordaten kann nun in einem Areal um das Objekt 11 bzw. um die berücksichtigten Sensordaten 12 der obere und/oder untere Offset 7, 8 angepasst werden, um ein genaueres Bild über das Objekt 11 zu erhalten. Vorliegend würde der obere Offset 7 verringert, sodass auch tiefer liegende Signaturen berücksichtigt werden. Diese ergänzten Sensordaten 13 sind als Kreise mit Schraffierung dargestellt. Exemplarisch wird in Figur 1 lediglich ein weiterer Punkt ergänzt. Je nach Verfahren könnte der Offset 7, 8 jedoch weiter angepasst werden, bis eine vollständige Signatur des Objekts 11 erhalten wurde und das Objekt 11 mitunter klassifiziert werden konnte.

Im Ergebnis würde aufgrund der erhaltenen Sensordaten 12, 13 ein Signal ausgegeben, dass sich vor dem Fahrzeug 1 ein nicht überfahrbares Hindernis befindet. Folglich könnte eine Warnung ausgegeben werden, ein Anhaltevorgang initiiert werden oder eine alternative Trajektorie bestimmt werden, um durch einen Lenkeingriff das Objekt 11 zu umfahren.

Nicht gezeigt sind in der Figur 1 eine Recheneinheit. Dies bedeutet jedoch nicht, dass diese nicht von der Erfindung umfasst ist. Die Recheneinheit kann beispielsweise auch in den Sensor 2 integriert sein. Darüber hinaus sind keine weiteren Sensoren der eingangs genannten Art gezeigt. Diese können ebenfalls in den Sensor 2 als Einheit integriert oder an bzw. in dem Fahrzeug 1 an geeigneter Stelle vorgesehen sein. Mittels der weiteren Sensoren erfolgt insbesondere eine Betrachtung des angepassten ausgebildeten Bereichs 9 bzw. um die erhaltenen Signaturen des Objekts 11.

Bezuqszeichen

1 Fahrzeug

2 Sensor

3 Erfassungsbereich

4 Fahrweg

5 erwartete Geländeebene

6 Erwartungsabschnitt

7 oberer Offset

8 unterer Offset

9 ausgebildeter Bereich

10 herausgefilterte Sensordaten

11 Objekt

12 berücksichtigte Sensordaten

13 ergänzte Sensordaten

Offsetwert oberer Offset

II Offsetwert unterer Offset

III Höhe Bereich