DE4333112A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausparken eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Ausparken eines Fahrzeugs

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Ausparken eines Fahr­ zeuges aus einer Parklücke bzw. von einer Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens nach der Gattung der nebengeordneten Ansprüche. Es ist schon bekannt, zum Einparken in eine Parklücke zunächst beim Vorbeifahren die Länge der Parklücke auszumessen, so daß in Ab­ hängigkeit von der Fahrzeugposition und der Länge der Parklücke mit möglichst wenigen Lenkbewegungen das Fahrzeug so eingeparkt werden kann, daß möglichst kein Parkraum ungenutzt bleibt oder möglichst viele Fahrzeuge parken können. Ein derartiges Verfahren bzw. Vor­ richtung ist aus der DE-AS 29 01 504 bekannt. Ein derartiges Ein­ parkverfahren ist aber für das Ausparken eines Fahrzeuges nicht ver­ wendbar, da beim Beginn des Ausparkens die Länge der Parklücke, d. h. der verfügbare Ausparkweg vor und hinter dem Fahrzeug nicht bekannt ist. Selbst eine Speicherung der beim Einparken ausgemessenen Park­ lücke löst nicht dieses Problem, da während der Parkzeit sich die Parklücke verändert haben kann. Da beim Beginn des Ausparkens weder der Abstand zu benachbarten Fahrzeugen, Hindernissen oder deren Breite bekannt ist, ist kein optimaler Lenkwinkel bestimmbar. Die beim Einparken verwendete Strategie, daß das Fahrzeug möglichst dicht am Bordstein geparkt wird, wobei möglichst wenig Parkplatz be­ nötigt wird, ist beim Ausparkvorgang nicht verwendbar.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche haben demgegen­ über den Vorteil, daß auch bei unbekannten Parkraumgrenzen ein zu­ nächst unvollständiges Modell der Hindernisbeschreibung erstellt, auf dem eine Ausparkstrategie aufgebaut werden kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den unab­ hängigen Ansprüchen angegebenen Verfahrens bzw. der Vorrichtung mög­ lich. Besonders vorteilhaft ist, daß während des Ausparkens das Um­ gebungsmodell durch Datensignale der Sensoren aktualisiert/vervoll­ ständigt wird, so daß die Fahrstrategie kontinuierlich bis zum Ab­ schluß des Ausparkmanövers angepaßt werden kann. Dies wird vorteil­ haft dadurch erreicht, daß in der entstehenden lokalen Umgebungskar­ te aus den Verbindungen der Segmentränder der Hindernisse ein Poly­ gon für das Umgebungsmodell erzeugt wird.
Weiter ist vorteilhaft, daß bei teilweiser oder unvollständiger Hin­ dernisbeschreibung im Modell der Ausparkvorgang gestartet wird. Da­ durch treten keine unnützen Zeitverzögerungen auf, die durch das Vervollständigen des Umgebungsmodell erforderlich sind. Weiterhin ist günstig, daß das Umgebungsmodell kontinuierlich aktualisiert wird, da mit der Fahrbewegung des Fahrzeuges der Abstand zu den Hin­ dernissen kontinuierlich verändert wird.
Vorteilhaft ist auch, daß eine optische oder akustische Anzeige vor­ gesehen ist, so daß der Fahrer die Hinweise für die durchzuführenden Lenkbewegungen leicht erfassen kann.
Um eine Kollision oder ein zu nahes Auffahren zu verhindern, ist die Ausgabe eines Warnsignales vorteilhaft, wenn ein bestimmter vorgege­ bener Mindestabstand unterschritten wird.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der Figur näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Block­ schaltbild der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Bestimmungsmoduls, Fig. 2a zeigt ein Diagramm, Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des Sensormodus, und Fig. 4 zeigt eine Umgebungskarte.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt eine Steuerung 10, bei der mehrere Funktionsbausteine in der Form eines Blockschaltbildes dargestellt sind. Ein Be­ stimmungsmodul 1 zur Bestimmung der Fahrzeugposition ist mit einem oder mehreren Sensoren S1, Sr, SR verbunden. Diese Sensoren sind beispielsweise am linken oder rechten Rad angeordnet und messen die Fahrzeugbewegung sowie den Lenkwinkel R. Die von ihnen abgegebenen Signale werden im Bestimmungsmodul 1 als Wegstrecke oder Fahrwinkel R des Fahrzeuges ausgewertet, so daß die momentane Fahrzeugposition feststellbar ist. Minimal werden zur Bestimmung der momentanen Fahr­ zeugposition zwei voneinander unabhängige Sensoren (z. B. 1 Rad und Lenkwinkel) benötigt. Des weiteren ist ein Sensormodul 2 vorgesehen, an dessen Eingänge einer oder mehrere Ultraschallsensoren US1, US2, USn anschließbar sind. Die Ultraschallsensoren sind im vorderen, seitlichen und/oder hinteren Bereich des Fahrzeuges angeordnet und erfassen die Hindernisse vorzugsweise rund um das Fahrzeug. Außer Ultraschallsensoren sind selbstverständlich alle Sensoren, die eine kontaktlose Entfernungsmessung ermöglichen, einsetzbar.
Ausgangsseitig ist das Sensormodul 2 ebenso wie das Bestimmungsmodul 1 mit einem Rechnermodul 4 verbunden, das aus den ankommenden Daten die relative Position der Hindernisse zum Fahrzeug berechnet. Das Sensormodul 2 ist mit einem ersten Speicher 2 verbunden, in dem Da­ tensätze für die Sensorspezifikation gespeichert sind. In einem zweiten Speicher 5 sind Kalibrierungsdaten aller Sensoren gespei­ chert, die zur Kalibrierung der Meßwerte vom Rechnermodul 4 verwen­ det werden. Aus den Meßdaten berechnet das Rechnermodul 4 zunächst eine aktuelle lokale Umgebungskarte, die in einem dritten Speicher 6 abgelegt wird. Anschließend berechnet das Rechnermodul 4 aus der lo­ kalen Umgebungskarte ein Umgebungsmodell, das in einem vierten Spei­ cher 7 zwischengespeichert wird. Aus dem Umgebungsmodell wird an­ schließend in einem Bewegungsplan 8 eine Fahrstrategie des Fahr­ zeuges festgelegt und entsprechende Fahrsignale in einem Ausfüh­ rungsplaner 9 optisch oder akustisch angezeigt.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsvariante des Be­ stimmungsmoduls 1. Den beiden Wegsensoren S₁ und Sr für das lin­ ke bzw. rechte Hinterrad des Fahrzeuges sind Zähler 21 und 22 zuge­ ordnet. Die Zähler 21, 22 zählen Wegimpulse, die der zurückgelegten Wegstrecke des Fahrzeuges entsprechen. Entsprechende Kalibrierungen für Reifendurchmesser und Impulszahl pro Wegstrecke sind in dem zweiten Speicher 5 abgelegt, so daß die gezählten Impulse direkt proportionale zur zurückgelegten Wegstrecke des Fahrzeuges sind. Die Ausgänge der Zähler A bzw. B werden auf eine Addierer 23 geführt, der den Mittelwert bildet.
Als Addierer 23 kann eine marktgängige integrierte Schaltung, z. B. 74 LS 382 verwendet werden. Vorzugsweise wird die Rechnung jedoch im Rechnermodul 4 durchgeführt und der Mittelwert ΔS zwischengespei­ chert. Der ermittelte Mittelwert ΔS stellt also die relative Ände­ rung des Fahrzeuges zur vorherigen Position dar. Mit einem Winkel­ sensor SR wird weiter der Lenkwinkel R des Fahrzeugs direkt oder in­ direkt gemessen und dieser ebenfalls einem ersten Umformer 25 zuge­ führt. Als Winkelsensor SR eignet sich ein Sensor, der beispiels­ weise den Lenkwinkel am Rad oder dem Lenkgetriebe mißt. Aus dem Lenkwinkel R und dem Mittelwert ΔS berechnet der erste Umformer 25 nach den Gleichungen Δu = Δs×ΔSin R und Δv=Δs×Cos R die Achsenabschnitte Δu und Δv für die neue Position des Fahrzeuges (Fig. 2a). Der erste Umformer 25 wird vorzugsweise ebenfalls durch eine entsprechende Rechenroutine nach den angegebenen Formeln vom Rechnermodul 4 realisiert.
Die so gewonnenen Daten Δu, Δv sowie auch der Lenkwinkel R werden in einem zweiten Umformer 24 in die Koordinaten x, y eines kathesi­ schen Koordinatensystems umgewandelt. Der zweite Umformer 24 wird vorteilhaft ebenfalls vom Rechnermodul 4 realisiert. Mit den Werten x, y, R wird dann die aktuelle Position des Fahrzeuges in der loka­ len Umgebungskarte 6 eingetragen, die im dritten Speicher 6 zwi­ schengespeichert ist. Fig. 2a zeigt ein Diagramm für die Zuordnung der ermittelten Werte Δu, Δv und R bezüglich der zurückgelegten Strecke des Fahrzeuges.
Fig. 3 zeigt den schematischen Aufbau des Sensormoduls 2 an, den die Ultraschallsensoren US₁, US₂ und USn über Meßwertregister 31, 32, 33 angeschlossen sind. In den Meßwertregistern 31, 32, 33 werden laufend die Meßwerte der Sensoren eingelesen und zwischen­ gespeichert. Ein Mikrocomputer 34, der mit den Ausgängen der Meß­ wertregister 31, 32, 33 verbunden ist, wählt mittels einer nicht dargestellten Schaltmatrix die Meßwerte der einzelnen Meßwertregi­ ster 31, 32, 33 an und berechnet daraus den Abstand zu einem oder mehreren Hindernissen im Empfangsbereich der Sensoren. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, mittels Mehrfachmessung und Plausibilitätsprüfung, beispielsweise mit der aus der DE 40 23 538 A1 bekannten Kreuzmessung die Meßwerte zu den Hindernissen zu überprüfen. Der Mikrocomputer 34 ist Bestandteil des Rechnermoduls 4 und ist für die vorgesehenen Rechenoperationen insbesondere auch zur Bildung der lokalen Umgebungskarte mit der Eintragung der Hinder­ nisse verwendbar. Das erfolgt dadurch, daß die gemäß dem zweiten Um­ former 24 transformierten kathesischen Koordinaten x, y sowie R ver­ wendet werden, um einerseits die Position des Fahrzeugs in der loka­ len Umgebungskarte einzutragen und andererseits, um die Hindernisse in Relation zum Fahrzeug auf der Umgebungskarte zu markieren und im dritten Speicher zu speichern. So entsteht zu jedem Zeitpunkt eine aktuelle lokale Umgebungskarte, aus der der Fahrbereich des Fahrzeu­ ges für den Ausparkvorgang verwendbar ist.
Fig. 4 zeigt eine aktuelle lokale Umgebungskarte des dritten Spei­ chers 6, in der schematische Hindernisse 41 um ein Fahrzeug 42 ange­ ordnet sind. Diese Karte ist nur schematisch dargestellt, da in dem dritten Speicher 6 natürlich nur die Adressen für die Hindernisse gespeichert sind. Das Fahrzeug 42 ist an drei Seiten mit Hinder­ nissen 41 umgeben, während die vierte Seite eine freie Fläche 43 zeigt, in die das Fahrzeug beim Ausparken hineinmanövriert wird. Da die Hindernisse in der Praxis einen gewissen Abstand zueinander ha­ ben, dieser aber so klein ist, daß das Fahrzeug nicht durchfahren kann und darf, bildet das Rechnermodul 4 aus der lokalen Umgebungs­ karte ein Umgebungsmodell, das in einem vierten Speicher jeweils für einen aktuellen Zeitpunkt zwischengespeichert ist. Das Umgebungsmodell wird dadurch gewonnen, daß die Hindernisse 41 (Fig. 4) mit einem Polygonzug 44 verbunden werden, die praktisch als Barriere für das Fahrzeug interpretiert werden. Der Polygonzug 44 zwischen den Hindernissen 41 wird dabei so gebildet, daß er bei einem vorgege­ benen Mindestabstand der Hindernisse 41 zueinander unterbrochen wird. Diese Unterbrechung kann dann als mögliche Ausfahrt interpre­ tiert und genutzt werden.
Das Ausparkverfahren hat den Vorteil, daß die Parklücke eine unbe­ kannte Größe oder Geometrie aufweisen kann. Zu Beginn des Auspark­ vorganges messen die Sensoren sowohl die Abstände zu den Hinder­ nissen als auch den Lenkwinkel und ermitteln daraus eine mögliche Fahrtkurve, die der Fahrzeugführer mit dem Fahrzeug alsdann durch­ führt. Die Fahrkurve wird vorzugsweise als Fahrstrategie so gewählt, daß das Fahrzeug mit möglichst wenigen Lenk- und/oder Rangierbewe­ gungen ausparken kann. Diese reale Fahrkurve wird in die zugeordnete Umgebungskarte eingeschrieben, so daß sich aus den gespeicherten Da­ ten ergibt, ob das Fahrzeug sich auf Kollisionskurs befindet. Die gemessenen Werte für die Abstandsmessung und den Fahrwinkel werden mit den entsprechenden Korrekturwerten in das Rechnermodul eingele­ sen und auf Plausibilität geprüft. Die Korrekturwerte wurden zuvor durch eine Meßfahrt oder durch Eichung tabellarisch in dem ersten oder zweiten Speicher 3, 5 gespeichert. Ist mittels der Polygonzug­ erstellung das Umgebungsmodell berechnet, dann kann das Rechnermodul 4 anhand der vorliegenden Daten eine Fahrstrategie berechnen, die ein endgültiges kollisionsfreies Ausparken ermöglicht. Dieser Vor­ gang wird in einem Bewegungsplan 8 von dem Rechnermodul 4 durchge­ führt. Durch die kontinuierliche Lieferung von Sensordaten während des Ausparkvorganges wird jedoch ständig die Fahrstrategie und somit die Fahrkurve auf Aktualität geprüft und gegebenenfalls angepaßt. Aufgrund der Fahrstrategie des Bewegungsplaners 8 können dem Fahrer Fahrtrichtungspfeile vorgegeben werden, nach denen er sich richten kann. Beispielsweise zeigt ein Pfeil in Richtung links an, daß der Fahrer weiter nach links lenken muß. Entsprechend zeigt ein Pfeil nach rechts an, daß er weiter nach rechts lenken muß. Ein Pfeil ge­ radeaus zeigt, daß er geradeaus fahren kann, und ein Stoppzeichen zeigt an, daß er seine Fahrt abstoppen muß, um eine Kollision zu verhindern. Statt einer optischen Anzeige kann auch eine akustische Anzeige vorgesehen sein, die eine entsprechende Signal- oder Sprachausgabe macht. Es ist vorgesehen, die Fahrstrate­ gie so aufzubauen, daß das Fahrzeug beim Ausparkvorgang einen vorge­ gebenen Sicherheitsmindestabstand einhalten muß. Dieser kann fest programmiert oder je nach der Fahrpraxis eines Fahrers wählbar sein.

Claims (6)

1. Verfahren zum Ausparken eines Fahrzeuges aus einer Parklücke, wo­ bei mittels von am Fahrzeug angebrachten Sensoren der Abstand zum Hindernis in Fahrtrichtung gemessen wird, und mit einer Steuerung, die aus den gemessenen Abständen eine Fahrstrategie für das Fahrzeug ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (10) mit Hilfe der Meßwerte eine lokale Umgebungskarte (45) im Bereich des Fahr­ zeugs (42) bildet, in der Raumdaten und Daten der Hindernisse (41) eingetragen sind und daß die Steuerung (10) mit Hilfe der Umgebungs­ karte ein Umgebungsmodell bestimmt, mit dem die Fahrstrategie für den Ausparkvorgang festgelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ausparkvorgangs das Umgebungsmodell durch von Sensoren abgege­ bene Datensignale aktualisiert wird, wobei die Sensordaten mit den Fahrzeugdaten derart verknüpft werden, daß aus den Verbindungen der Segmentränder der erfaßten Hindernisse ein Polygonzug (44) für das Umgebungsmodell erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahr­ strategie vom Beginn bis zum Abschluß des Ausparkvorgangs an das ak­ tuelle Umgebungsmodell angepaßt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ausparkvorgang bei unvollständiger Hindernis­ beschreibung im Modell gestartet wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Steuerung (10) aufweist, die Steuerung (10) wenigstens mit ei­ nem Sensor (S₁, Sr, R, US₁, US₂, USn) zur Erfassung ei­ nes Hindernisses relativ zur Fahrzeugposition verbunden ist, daß die Steuerung Mittel (4, 6) zur Bildung der lokalen Umgebungskarte und des Umgebungsmodells aufweist und daß eine Anzeige (9) vorgesehen ist, die ausgebildet ist, optische oder akustische Steueranweisungen an den Fahrer des Fahrzeuges abzugeben, die aus dem Umgebungsmodell abgeleitet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Un­ terschreiten eines vorgegebenen Mindestabstandes ein optisches oder akustisches Warnsignal ausgebbar ist.
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