WO2013171069A1 - Verfahren zur fahrzeuglokalisierung - Google Patents

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WO2013171069A1
WO2013171069A1 PCT/EP2013/058983 EP2013058983W WO2013171069A1 WO 2013171069 A1 WO2013171069 A1 WO 2013171069A1 EP 2013058983 W EP2013058983 W EP 2013058983W WO 2013171069 A1 WO2013171069 A1 WO 2013171069A1
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WO
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determining
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marking
marker
reflector
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PCT/EP2013/058983
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English (en)
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Inventor
Frank Gensler
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/027—Parking aids, e.g. instruction means
    • B62D15/0285—Parking performed automatically
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/56—Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/58—Recognition of moving objects or obstacles, e.g. vehicles or pedestrians; Recognition of traffic objects, e.g. traffic signs, traffic lights or roads
    • G06V20/582—Recognition of moving objects or obstacles, e.g. vehicles or pedestrians; Recognition of traffic objects, e.g. traffic signs, traffic lights or roads of traffic signs

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the position of a device and to a device adapted for this purpose.
  • the invention finds application, for example, in the automatic parking of motor vehicles.
  • GPS Global Positioning System
  • a position determined by GPS is used for various applications, for example for route guidance or navigation in vehicles.
  • the accuracy of positioning by GPS is variable and generally can not be considered sufficient to serve as the basis for motor vehicle parking.
  • the localization by GPS in buildings such as car parks is limited, since the reception of electromagnetic waves is severely limited there.
  • a device for moving a motor vehicle into a target position is known.
  • the device uses a sensor device with a first part in the motor vehicle and a second part in a stationarily defined position. With the aid of the sensor device according to document WO 2006/087002, the position of the first part of the sensor device with respect to the second part of the sensor device can be determined.
  • the positioning of the signal marks according to WO 2009/024129 is based on the complex evaluation of several photographs of the same signal marks in different photographs.
  • the object of the invention is thus to provide a method by means of which the position of a device with respect to a reference coordinate system, for example, the geographic coordinate system, can be determined.
  • a reference coordinate system for example, the geographic coordinate system
  • the object of the invention is achieved by a method for determining the position of a device according to claim 1 and a device for determining its position according to claim 12.
  • a device is set up to determine its position.
  • the device in particular a passenger car (PKW)
  • PKW passenger car
  • the device comprises a recording device, in particular a video camera, and a processing device, in particular a computer.
  • the device detects a marker, which may be a lenticular reflector, and determines its relative position with respect on this mark.
  • the device detects an identification device, in particular a sign or tablet, and information associated with the marking, which information is included in the information device and which permits a conclusion about the position of the marking in a reference coordinate system.
  • Each detection step, or all detection steps in common may comprise taking a picture by the recording device and processing the picture in the processing device.
  • the reference coordinate system is the latitude and longitude geographical coordinate system.
  • the marker and the information device may be attached to a wall or generally to an immovable object.
  • the device determines its position in the reference coordinate system using the relative position and the acquired information.
  • the system can be advantageously used for automatic or semi-automatic parking on a vacant floor space in a parking lot with multiple shelves.
  • a car when entering the parking lot, a car is given a trajectory, i. a sequence of positions in geographical coordinates or in another reference coordinate system, communicated to a free parking space.
  • Distributed in the parking lot are markers and information devices which are used together to determine the position of the vehicle.
  • the markings and information devices are spatially assigned to the parking spaces.
  • the car can take measures by means of the control device to maintain the predetermined trajectory, for example by issuing instructions for automatic steering and possibly accelerating or braking. Finally, the car can be spent in the free parking space.
  • the present invention Compared with other sensors that could be used for (semi-) automatic parking, such as 3D cameras or laser scanners, the present invention allows the use of nowadays often present in motor vehicles video cameras in combination with relatively inexpensive reflectors and signs. This avoids the use of more expensive 3D cameras or laser scanners.
  • the invention thus relies on already existing or inexpensive systems and thus provides an economically advantageous solution.
  • the accuracy of the positioning by means of the present invention is sufficient, in particular in comparison to the conventional positioning by means of GPS, at least insofar as a safe parking process for passenger cars can be ensured. For example, a positional accuracy of about 5cm can be achieved.
  • the device determines the angle between a direction associated with the marker and a direction defined by the device and the marker. Furthermore, the device determines the distance between the device and the marker. The relative position of the device for marking is determined by means of the determined angle and the determined distance, and the position of the device in the reference coordinate system is then determined by means of the detected information.
  • the directions can be represented by vectors, in particular unit vectors.
  • the direction defined by the mark is perpendicular to the extent of the mark, which in turn is itself oriented in a vertical plane.
  • the direction defined by the device and the marker is based on a combination of a point of the marker, such as the centroid of the marker, and a point of the capture device, such as the lens center of a camera.
  • the center of area of the mark can be determined from the center of gravity of the mark in the picture.
  • a recording of the marking is made and processed.
  • a marking which has a different appearance in the receptacle of the receiving device. appearance for different viewing angles (with otherwise identical conditions, in particular lighting conditions). This difference in appearance may also be perceptible to the naked eye when viewing the mark at different viewing angles.
  • a lenticular image also referred to as Wackelbitd
  • a lenticular reflector or a reflector with lamellae, in particular with lamellae with variable angle of attack can be used.
  • the different appearance of the marking can be realized by a well detectable, essentially vertical bar, which is located at different lateral positions of the marking as a function of the viewing angle (with otherwise identical light conditions).
  • it can be concluded from the lateral position of the beam in the recording of the mark in a unique manner on the angle between a direction associated with the marking and a direction defined by the device and the marking.
  • the bar may have a different brightness than the rest of the mark.
  • the distance between the device and the label is preferably determined from the reduction factor of the image of the label in the image.
  • the actual size of the marking which can be included in the detected information, is taken into account.
  • the marking may be at a level whose non-consideration will only marginally affect the positioning for the purpose of parking a car (for example at a height that results in positioning errors less than 1cm or less than 5cm).
  • the marking is at the same or substantially the same height as the receiving device of the device. The device may disregard the height of the mark when determining the position.
  • the mark may be at a level whose disregard significantly affects the positioning for the purpose of parking a car.
  • the device may take into account the height of the mark when determining its position. This can be either already known or indicated by the information associated with the marking, for example in Reference to the ground on which the device or the vehicle is located or with respect to the reference coordinate system.
  • the device can determine the height difference between it and the mark by means of an additional angle measurement.
  • a marker is used, which allows the determination of the angle of the direction defined by the marking and the device to a horizontal plane and a vertical plane.
  • This can be realized, for example, by a marking which is formed from two adjacently arranged lenticular reflectors whose angular dependence of the appearance is oriented perpendicular to one another.
  • the appearance of the marker would thus be, for example, a vertical bar in one part of the marker and a horizontal bar in the other part of the marker.
  • the direction associated with the marker may be based on the horizontal and / or vertical orientation of the angular dependence of the appearance of the marker discussed above.
  • the horizontal orientation can be indicated for example by an angle to the north direction.
  • the angle between a direction associated with the device and the direction defined by the device and the marking can also be determined (possibly with separate consideration of sign and magnitude). This is done by the position of the center of gravity of the mark in the recording.
  • the device associated with the direction of the longitudinal axis of the device in particular the vehicle correspond.
  • the direction associated with the device in particular if it corresponds to the longitudinal axis of a vehicle, can be taken into account when maintaining the predetermined trajectory and during the automatic movement of the vehicle into a parking space.
  • the information device is, for example, a sign, a sticker, a poster or the like. It serves essentially as a carrier for the information associated with the marking.
  • the information device can be spatially related to Marking is arranged, in particular in the vicinity of the marking or adjacent to the marking or even included in the mark.
  • the information associated with the marking allows a conclusion about the position of the marker.
  • the information may be the position of the marker in the reference coordinate system. If the horizontal orientation of the marker or the orientation of its angular dependence of the appearance is not known, this may also be included in the information, for example as an angle with respect to the north direction.
  • the information may indicate the size or dimensions of the marking, the height of the arrangement of the marker, the sensitivity of the angular dependence of the appearance, the vertical orientation of the angular dependence of the appearance of the marker, the vertical orientation of the marker and / or the horizontal and / or or vertical orientation of the direction associated with the marker. This information may be used alone or in combination in determining the positioning of the device.
  • the information may be coded by a two-dimensional code with, for example, black and white fields.
  • the information can be reproduced by a Quick Response (QR) code.
  • QR Quick Response
  • the device may include a light source and / or be capable of activating a vehicle headlamp to provide illumination of the marker allowing for robust and accurate positioning.
  • the device may also be an airplane or a ship.
  • the marking is then to be attached, for example, to the terminal or to the quay wall, while the receiving device is to be attached to the aircraft or ship.
  • the recording device may be a camera for taking still or moving pictures that can work with infrared or visible light, or both.
  • FIG. 1 shows a device 1 according to an exemplary embodiment of the invention, which is set up to determine its position in an environment arranged for determining the position according to the invention in a view from above.
  • FIGS. 2 a to 2 c and 3 a to 3 c show various markings formed as reflectors at different viewing angles according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows an exemplary information device according to the invention, here a poster 9, with covered information which is reproduced as two-dimensional code. DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT
  • Figure 1 shows, in a view from above, a passenger car (PKW) 1 according to a preferred embodiment, which is adapted to determine its position in an environment established for determining the position of the invention.
  • the car 1 comprises a video camera 2 and a computing unit 5.
  • the car 1 receives a lenticular reflector 3 and a shield 4 mithiife the video camera 2 and determines its relative position with respect to this reflector 3 mithiife the arithmetic unit 5.
  • the shield 4 and the reflector 3 associated information mithiife the arithmetic unit 5 is determined and evaluated.
  • the information encompassed by the shield indicates for the reflector 3 its latitude and longitude, the altitude in the geographic coordinate system, and the angular orientation with respect to the north direction.
  • the reflector 3 and the shield 4 are in this embodiment on a wall 7 attached.
  • the car 1 finally determined using the arithmetic unit 5 its position in the coordinate system using the relative position and the information to the reflector. 3
  • the car 1 determines the angle ⁇ between the direction R1 assigned to the reflector 3 and the direction R2 defined by the car 1 and the marking 3. Further, the car 1 determines the distance D between the car 1 and the reflector 3. Using the specific angle ß and the specific distance D, the relative position of the car 1 to the reflector 3 is determined and using the detected latitude and longitude, altitude and the angular orientation of the reflector 3 is then determined the position of the car 1 in the geographic coordinate system.
  • the direction R2 defined by the car 1 and the shield 3 is based on a connection of the center of area of the reflector 3 in the captured image and the lens center of the video camera.
  • the centroid of the reflector 3 is determined based on the center of gravity of the surface of the reflector 3 in the recording.
  • a recording of the reflector 3 is made and processed by means of the video camera.
  • a reflector 3 a lenticular image, also referred to as Wacke image used. This has a different appearance for different viewing angles.
  • the different appearance of the reflector is realized by a well detectable, substantially vertical bar, which is located at different lateral positions of the reflector 3 as a function of the viewing angle (with otherwise the same lighting conditions).
  • the lateral positions of the beam in the receptacle are uniquely associated with an angle ⁇ between the directions R1 and R2.
  • Figures 2a to 2c and 3a to 3c show photographs of an exemplary reflector 3 at different viewing angles (but identical, substantially uniform incidence of light).
  • FIGS. 2a and 2 c each show a receptacle of the reflector 3 in the middle viewing or viewing from the left. Depending on the viewing angle, a bar of increased brightness appears at different lateral positions in the reflector 3.
  • Figures 3a to 3c show photographs of the reflector 3 when viewed from the right, from the center and from the left. Here, a bar of reduced brightness appears at different lateral positions of the reflector 3.
  • the distance D is determined from the reduction factor of the image of the reflector 3 in the image taken by the video camera 2. If the actual size of the reflector 3 is not known or deviates from the usual size, the size in the information from the plate 4 is indicated.
  • the car 1 also determines the angle ⁇ between the longitudinal direction R3 of the car 1 and the direction R1 defined by the reflector 3. This is done by the position of the center of gravity of the surface of the reflector 3 in the captured image.
  • the direction R3 is taken into account when maintaining the predetermined trajectory and the automatic movement of the vehicle in a parking space.
  • FIG. 4 shows an exemplary shield 4 which, in the form of a QR code, indicates exemplary GPS coordinates, an exemplary height, angular orientation and size of the reflector 3.
  • the shield 4 is located next to the mark 3.

Landscapes

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Description

Verfahren zur Fahrzeuglokalisierung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der Position einer Vorrichtung und auf eine Vorrichtung, die zu diesem Zweck eingerichtet ist. Die Erfindung findet beispielsweise beim automatischen Parken von Kraftfahrzeugen Anwendung.
Die Lokalisierung von Vorrichtungen, und insbesondere Fahrzeugen, mittels des Global Positioning Systems (GPS) ist heutzutage weitverbreitet. In diesem System werden mittels eines Empfängers an der Vorrichtung elektromagnetische Wellen empfangen, die von Satelliten ausgestrahlt werden. Mithilfe des Empfangs der elekt- rom agentischen Wellen lässt sich durch das Prinzip der Triangulation die Position des Empfängers im geographischen Koordinatensystem bestimmen.
Eine durch GPS bestimmte Position wird für verschiedene Anwendungen verwendet, beispielsweise zur Routenführung bzw. Navigation in Fahrzeugen. Die Genau- igkeit der Positionierung mittels GPS ist schwankend und kann im Allgemeinen nicht als ausreichend betrachtet werden, um als Basis für Parkvorgänge von Kraftfahrzeugen zu dienen. Ferner ist die Lokalisierung mittels GPS in Gebäuden wie Parkhäusern nur eingeschränkt möglich, da der Empfang der elektromagnetischen Wellen dort stark eingeschränkt ist. Aus der Druckschrift WO 2006/087002 ist eine Vorrichtung zum Verbringen eines Kraftfahrzeugs in eine Zielposition bekannt. Die Vorrichtung verwendet eine Sensorvorrichtung mit einem ersten Teil im Kraftfahrzeug und einem zweiten Teil in einer ortsfest definierten Position. Mithilfe der Sensorvorrichtung gemäß der Druckschrift WO 2006/087002 kann die Position des ersten Teils der Sensorvorrichtung in Bezug auf den zweiten Teil der Sensorvorrichtung bestimmt werden.
Aus der Druckschrift WO 2009/024129 ist ein Verfahren zur photog rammetrischen Vermessung von Objekten bekannt. In diesem Verfahren werden Signalmarken am zu vermessenden Objekt angebracht. Anschließend wird die Oberfläche mit den Signalmarken mehrmals und überlappend fotografiert. Die Signalmarken werden erkannt, ihre Lage wird ausgewertet und die Signalmarken werden zueinander positioniert. In dem Verfahren können die Signalmarken mit zweidimensionalen Codes versehen werden, die auch die Größe der Signalmarke angeben.
Die Positionierung der Signalmarken gemäß der Druckschrift WO 2009/024129 basiert auf der komplexen Auswertung mehrerer Fotografien derselben Signalmarken in unterschiedlichen Fotografien. Durch das Verfahren gemäß der Druckschrift WO 2009/024129 soll die Lage der Signalmarken zueinander und im Raum bestimmt werden. Die Signalmarken selbst umfassen keine Information zu ihrer Position im Raum oder ihrer Lage zueinander.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren zu schaffen, mittels dessen sich die Position einer Vorrichtung in Bezug auf ein Bezugskoordinatensystem, beispielsweise dem geographischen Koord inatensystem , bestimmen lässt. Des Wette- ren ist es die Aufgabe der Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zu diesem Zweck bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Bestimmen der Position einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung zum Bestimmen ihrer Position gemäß Anspruch 12 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dazu eingerichtet, ihre Position zu bestimmen. Die Vorrichtung, insbesondere ein Personenkraftwagen (PKW), umfasst eine Aufnahmevorrichtung, insbesondere eine Videokamera, und eine Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere einen Computer. Die Vorrichtung erfasst eine Markierung, die ein lentikularer Reflektor sein kann, und bestimmt ihre relative Position in Bezug auf diese Markierung. Weiterhin erfasst die Vorrichtung eine I nf ormationsvorrich- tung, insbesondere ein Schild oder eine Tafel, und eine der Markierung zugeordnete Information, die von der Informationsvorrichtung umfasst ist und die einen Rück- schluss auf die Position der Markierung in einem Bezugskoordinatensystem zulässt. Jeder Erfassungsschritt kann oder alle Erfassungsschritte gemeinsam können das Ausführen einer Aufnahme mittels der Aufnahmevorrichtung und die Verarbeitung der Aufnahme in der Verarbeitungsvorrichtung umfassen. Vorzugsweise ist das Bezugskoordinatensystem das geographische Koordinatensystem mit Breiten- und Längengraden. Die Markierung und die Informationsvorrichtung können an einer Mauer oder allgemein an einem unbeweglichen Gegenstand angebracht sein. Die Vorrichtung bestimmt schließlich ihre Position in dem Bezugskoordinatensystem mithilfe der relativen Position und der erfassten Information.
Das System kann vorteilhaft zum automatischen oder halbautomatischen Parken auf einer freien Stellfläche in einem Parkplatz mit mehreren Stellflächen eingesetzt werden. In dieser Verwendung erhält ein PKW beim Einfahren in den Parkplatz eine Trajektorie, d.h. eine Folge von Positionen in geographischen Koordinaten oder in einem anderen Bezugskoordinatensystem, zu einem freien Stellplatz mitgeteilt. Auf dem Parkplatz verteilt befinden sich Markierungen und Informationsvorrichtungen, die zusammen zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs eingesetzt werden. Vor- teilhafterweise befinden sich die Markierungen und Informationsvorrichtungen räumlich den Stellplätzen zugeordnet. Anhand der ermittelten Position und der vorgegebenen Trajektorie kann der PKW mittels der Steuervorrichtung Maßnahmen ergreifen zum Einhalten der vorgegebenen Trajektorie, beispielsweise durch Ausgeben von Anweisungen zum automatischen Lenken und gegebenenfalls Be- schleunigen oder Abbremsen. Schließlich kann der PKW in den freien Stellplatz verbracht werden.
Gegenüber anderen Sensoren, die zum (halb-)automatischen Parken verwendet werden könnten, wie 3D-Kameras oder Laserscannern, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Verwendung von heutzutage bereits häufig in Kraftfahrzeugen vor- handenen Videokameras in Kombination mit vergleichsweise preisgünstigen Reflektoren und Schildern. Dadurch kann der Einsatz von teureren 3D-Kameras oder Laserscannern vermieden werden. Die Erfindung setzt also auf bereits vorhandenen bzw. preisgünstigen Systemen auf und stellt somit eine wirtschaftlich vorteilhafte Lösung bereit.
Die Genauigkeit der Positionierung mithilfe der vorliegenden Erfindung ist, insbesondere im Vergleich zur herkömmlichen Positionierung mittels GPS, zumindest insoweit ausreichend, als dass ein sicherer Einparkvorgang für PKW gewährleistet werden kann. Beispielsweise kann eine Positionsgenauigkeit von ungefähr 5cm erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform bestimmt die Vorrichtung den Winkel zwischen einer der Markierung zugeordneten Richtung und einer durch die Vorrichtung und die Markierung definierten Richtung. Des Weiteren bestimmt die Vorrichtung die Entfernung zwischen der Vorrichtung und der Markierung. Mithilfe des bestimmten Winkels und der bestimmten Entfernung wird die relative Position der Vorrichtung zur Markierung bestimmt und mithilfe der erfassten Information wird dann die Position der Vorrichtung in dem Bezugskoordinatensystem bestimmt. Die Richtungen können durch Vektoren, insbesondere Einheitsvektoren, repräsentiert werden.
In einem typischen Fall ist die durch die Markierung definierte Richtung senkrecht zur Ausdehnung der Markierung, die wiederum selbst in einer senkrechten Ebene ausgerichtet ist.
Die durch die Vorrichtung und die Markierung definierte Richtung basiert auf einer Verbindung eines Punktes der Markierung, beispielsweise dem Flächenmittelpunkt der Markierung, und eines Punktes der Aufnahmevorrichtung, beispielsweise dem Linsenmittelpunkt einer Kamera. Der Flächenmittelpunkt der Markierung kann anhand des Schwerpunkts der Markierung in der Aufnahme bestimmt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung wird zum Bestimmen des Winkels zwischen einer der Markierung zugeordneten Richtung und einer durch die Vorrichtung und die Markierung definierten Richtung eine Aufnahme der Markierung gemacht und verarbeitet. In dieser Weiterentwicklung kann eine Markierung verwendet werden, die in der Aufnahme der Aufnahmevorrichtung eine unterschiedliche Er- scheinung für unterschiedliche Betrachtungswinkel aufweist (bei ansonsten gleichen Verhältnissen, insbesondere Lichtverhältnissen). Diese unterschiedliche Erscheinung kann auch mit bloßem Auge bei Betrachtung der Markierung bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln wahrnehmbar sein. Als Markierung kann ein lentikulares Bild, auch als Wackelbitd bezeichnet, ein lentikularer Reflektor oder ein Reflektor mit Lamellen, insbesondere mit Lamellen mit variablem Anstellwinkel, verwendet werden. Die unterschiedliche Erscheinung der Markierung kann durch einen gut detektierbaren, im Wesentlichen vertikalen Balken realisiert werden, der sich in Abhängigkeit des Betrachtungswinkels (bei ansonsten gleichen Lichtverhältnissen) an unterschiedlichen lateralen Positionen der Markierung befindet. In einer Weiterbildung kann aus der lateralen Position des Balkens in der Aufnahme der Markierung auf eindeutige Weise auf den Winkel zwischen einer der Markierung zugeordneten Richtung und einer durch die Vorrichtung und die Markierung definierten Richtung geschlossen werden. Der Balken kann eine von dem Rest der Markierung unter- schiedliche Helligkeit aufweisen.
Die Entfernung zwischen der Vorrichtung und der Markierung wird bevorzugt aus dem Verkleinerungsfaktor der Abbildung der Markierung in der Aufnahme bestimmt. Dabei wird die tatsächliche Größe der Markierung berücksichtigt, die in der erfass- ten Information umfasst sein kann. Die Markierung kann sich auf einer Höhe befinden, deren Nicht-Berücksichtigung die Positionierung für den Zweck des Parkens eines PKW nur unwesentlich beein- flusst (beispielsweise auf einer Höhe, die zu Positionierungsfehlern kleiner als 1cm oder kleiner als 5cm führt). Beispielsweise ist die Markierung auf derselben oder im Wesentlichen derselben Höhe wie die Aufnahmevorrichtung der Vorrichtung. Die Vorrichtung kann die Höhe der Markierung bei der Bestimmung der Position unberücksichtigt lassen.
Andererseits kann die Markierung auf einer Höhe sein, deren Nichtberücksichtigung die Positionierung für die Zwecke des Parkens eines PKW wesentlich beeinflusst. In diesem Fall kann die Vorrichtung bei der Bestimmung ihrer Position die Höhe der Markierung berücksichtigen. Diese kann entweder bereits bekannt sein oder durch die der Markierung zugeordnete Information angegeben werden, beispielsweise in Bezug auf den Boden, auf dem sich die Vorrichtung bzw. das Fahrzeug befindet oder in Bezug auf das Bezugskoordinatensystem.
Anstelle oder zusätzlich zur expliziten Angabe der Höhe in der erfassten Information kann die Vorrichtung die Höhendifferenz zwischen ihr und der Markierung mittels einer zusätzlichen Winkelmessung bestimmen. Dazu kommt eine Markierung zum Einsatz, die die Bestimmung des Winkels der durch die Markierung und die Vorrichtung definierten Richtung zu einer horizontalen Ebene und einer vertikalen Ebene ermöglicht. Dies kann beispielsweise durch eine Markierung realisiert werden, die aus zwei nebeneinander angeordneten lentikularen Reflektoren gebildet wird, deren Winkelabhängigkeit der Erscheinung senkrecht zueinander ausgerichtet ist. Die Erscheinung der Markierung wäre damit beispielsweise ein vertikaler Balken in einem Teil der Markierung und ein horizontaler Balken im anderen Teil der Markierung.
Die der Markierung zugeordnete Richtung kann auf der horizontalen und/oder vertikalen Ausrichtung der Winkelabhängigkeit der Erscheinung der Markierung basie- ren, die oben erläutert wurde. Die horizontale Ausrichtung kann beispielsweise über einen Winkel zur Nordrichtung angegeben werden.
Des Weiteren kann in einer Weiterbildung der Ausführungsform auch der Winkel zwischen einer der Vorrichtung zugeordneten Richtung und der von der Vorrichtung und der Markierung definierten Richtung bestimmt werden (ggf. mit getrennter Be- trachtung von Vorzeichen und Betrag). Dies geschieht durch der Lage des Schwerpunkts der Markierung in der Aufnahme. Die der Vorrichtung zugeordnete Richtung kann der Längsachse der Vorrichtung, insbesondere des Fahrzeugs, entsprechen. Die der Vorrichtung zugeordneten Richtung, insbesondere wenn sie der Längsachse eines Fahrzeugs entspricht, kann beim Einhalten der vorgegebenen Trajektorie und beim automatischen Verbringen des Fahrzeugs in einen Stellplatz berücksichtigt werden.
Die Informationsvorrichtung ist beispielsweise ein Schild, ein Aufkleber, ein Plakat oder Ähnliches. Sie dient im Wesentlichen als Träger für die der Markierung zugeordnete Information. Die Informationsvorrichtung kann in räumlichem Bezug zur Markierung angeordnet ist, insbesondere in der Nähe der Markierung oder angrenzend zur Markierung oder sogar in der Markierung umfasst sein.
Die der Markierung zugeordnete Information ermöglicht einen Rückschluss auf die Position der Markierung. Die Information kann die Position der Markierung in dem Bezugskoordinatensystem sein. Falls die horizontale Ausrichtung der Markierung bzw. die Ausrichtung ihrer Winkelabhängigkeit der Erscheinung nicht bekannt ist, kann diese ebenfalls in der Information umfasst sein, beispielsweise als Winkelangabe in Bezug auf die Nordrichtung.
Weiterhin kann die Information die Größe bzw. die Abmessungen der Markierung angeben, die Höhe der Anordnung der Markierung, die Empfindlichkeit der Winkelabhängigkeit der Erscheinung, die vertikale Ausrichtung der Winkelabhängigkeit der Erscheinung der Markierung, die vertikale Ausrichtung der Markierung und/oder die horizontale und/oder vertikale Ausrichtung der der Markierung zugeordneten Richtung. Diese Informationen können alleine oder in Kombination bei der Bestimmung der Positionierung der Vorrichtung verwendet werden.
Die Information kann durch einen zweidimensionalen Code mit beispielsweise schwarzen und weißen Feldern codiert sein. Insbesondere kann die Information durch einen Quick Response (QR)-Code wiedergegeben werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Vorrichtung eine Lichtquelle umfassen und/oder in der Lage sein einen Fahrzeugscheinwerfer zu aktivieren, um eine Beleuchtung der Markierung zu schaffen, die eine robuste und genaue Positionierung ermöglicht.
Die Vorrichtung kann ebenfalls ein Flugzeug oder Schiff sein. Die Markierung ist dann beispielsweise am Terminal oder an der Kaimauer anzubringen, während die Aufnahmevorrichtung am Flugzeug oder Schiff anzubringen ist. Die Aufnahmevorrichtung kann eine Kamera zur Aufnahme von stehenden oder bewegten Bildern sein, die mit infrarot oder sichtbarem Licht arbeiten kann, oder beidem.
In der folgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfin- dung wird auf folgende Figuren Bezug genommen:
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, die dazu eingerichtet ist, ihre Position zu bestimmen, in einer zur erfindungsgemäßen Positionsbestimmung eingerichteten Umgebung in einer Ansicht von oben.
Figuren 2a bis 2c und 3a bis 3c zeigen verschiedene als Reflektoren ausgebildete Markierungen bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Figur 4 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Informationsvorrichtung, hier ein Plakat 9, mit einer umfassten Information, die als zweidimensionaler Code wiedergegeben wird. BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Figur 1 zeigt, in einer Ansicht von oben, einen Personenkraftwagen (PKW) 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, der dazu eingerichtet ist, seine Position in einer zur erfindungsgemäßen Positionsbestimmung eingerichteten Umgebung zu bestimmen. Der PKW 1 umfasst eine Videokamera 2 und eine Recheneinheit 5. Der PKW 1 nimmt einen lentikularen Reflektor 3 und ein Schild 4 mithiife der Videokamera 2 auf und bestimmt seine relative Position in Bezug auf diesen Reflektor 3 mithiife der Recheneinheit 5. In der Aufnahme durch die Videokamera 2 wird das Schild 4 und eine dem Reflektor 3 zugeordnete Information mithiife der Recheneinheit 5 bestimmt und ausgewertet. Die von dem Schild umfasste Information gibt für den Reflektor 3 dessen geographische Breite und Länge, die Höhe im geographischen Koo rd i natensy stem und die Winkelausrichtung in Bezug zur Nordrichtung an. Der Reflektor 3 und das Schild 4 sind in diesem Ausführungsbeispiel an einer Mauer 7 angebracht. Der PKW 1 bestimmt schließlich unter Einsatz der Recheneinheit 5 seine Position in dem Koordinatensystem mithilfe der relativen Position und der Information zum Reflektor 3.
Zur relativen Positionierung bestimmt der PKW 1 den Winkel ß zwischen der dem Reflektor 3 zugeordneten Richtung R1 und der durch den PKW 1 und die Markierung 3 definierten Richtung R2. Weiter bestimmt der PKW 1 die Entfernung D zwischen dem PKW 1 und dem Reflektor 3. Mithilfe des bestimmten Winkels ß und der bestimmten Entfernung D wird die relative Position des PKWs 1 zum Reflektor 3 bestimmt und mithilfe der erfassten geographischen Breite und Länge, der Höhe und der Winkelausrichtung des Reflektors 3 wird dann die Position des PKWs 1 in dem geographischen Koordinatensystem bestimmt.
Die durch den PKW 1 und das Schild 3 definierte Richtung R2 basiert auf einer Verbindung des Flächenmittelpunkes des Reflektors 3 in dem aufgenommenen Bild und dem Linsenmittelpunkt der Videokamera. Der Flächenmittelpunkt des Reflektors 3 wird anhand des Schwerpunkts der Fläche des Reflektors 3 in der Aufnahme bestimmt.
Zum Bestimmen des Winkels ß wird mithilfe der Videokamera eine Aufnahme des Reflektors 3 gemacht und verarbeitet. Als Reflektor 3 wird ein lentikulares Bild, auch als Wackeibild bezeichnet, verwendet. Dieser weist eine unterschiedliche Erschei- nung für unterschiedliche Betrachtungswinkel auf. Die unterschiedliche Erscheinung des Reflektors ist durch einen gut detektierbaren, im Wesentlichen vertikalen Balken realisiert, der sich in Abhängigkeit des Betrachtungswinkels (bei ansonsten gleichen Lichtverhältnissen) an unterschiedlichen lateralen Positionen des Reflektors 3 befindet. Die lateralen Positionen des Balkens in der Aufnahme sind auf eindeutige Wei- se einem Winkel ß zwischen den Richtungen R1 und R2 zugeordnet. Die Figuren 2a bis 2c und 3a bis 3c zeigen Aufnahmen eines beispielhaften Reflektors 3 bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln (aber identischem, im Wesentlichen gleichmäßigem Lichteinfall). Die Figur 2a zeigt eine Aufnahme des Reflektors 3 bei Betrachtung von rechts. Die Figuren 2b bzw. 2c zeigen je eine Aufnahme des Reflektors 3 bei mittiger Betrachtung bzw. Betrachtung von links. Je nach Betrachtungswinkel erscheint ein Balken erhöhter Helligkeit an unterschiedlichen lateralen Positionen in dem Reflektor 3. Die Figuren 3a bis 3c zeigen Aufnahmen des Reflektors 3 bei Betrachtung von rechts, von der Mitte und von links. Hier erscheint ein Balken verringerter Helligkeit an unterschiedlichen lateralen Positionen des Reflektors 3.
Die Entfernung D wird aus dem Verkleinerungsfaktor der Abbildung des Reflektors 3 in dem durch die Videokamera 2 aufgenommenen Bild bestimmt. Wenn die tatsächliche Größe des Reflektors 3 nicht bekannt ist, bzw. von der üblichen Größe abweicht, wird die Größe in der Information von dem Schild 4 mit angegeben.
Der PKW 1 bestimmt ebenfalls den Winkel α zwischen der Längsrichtung R3 des PKWs 1 und der von dem Reflektor 3 definierten Richtung R1. Dies geschieht durch der Lage des Schwerpunkts der Fläche des Reflektors 3 in dem aufgenommenen Bild. Die Richtung R3 wird beim Einhalten der vorgegebenen Trajektorie und beim automatischen Verbringen des Fahrzeugs in einen Stellplatz berücksichtigt.
Die Figur 4 zeigt ein beispielhaftes Schild 4, das in der Form eines QR-Codes beispielhafte GPS-Koordinaten, eine beispielhafte Höhe, Winkelausrichtung und Grö- ße des Reflektors 3 angibt. Das Schild 4 befindet sich neben der Markierung 3.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Bestimmen der Position einer Vorrichtung (1), insbesondere eines Fahrzeugs, mit einer Aufnahmevorrichtung (2) und einer Verarbeitungsvorrichtung (5), umfassend:
Erfassen einer Markierung (3);
Bestimmen der relativen Position in Bezug auf die Markierung (3);
Erfassen einer Informationsvorrichtung (4), die eine der Markierung (3) zugeordnete Information umfasst;
Erfassen der Information, wobei die Information einen Rückschluss auf die Position der Markierung (3) in einem Bezugskoordinatensystem zulässt;
Bestimmen der Position der Vorrichtung (1) in dem Bezugskoordinatensystem mithilfe der relativen Position und der erfassten Information.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Bestimmen der relativen Position in Bezug auf die Markierung (3) umfasst:
Bestimmen des Winkels (ß) zwischen einer der Markierung (3) zugeordneten Richtung (R1) und einer durch die Vorrichtung (1) und die Markierung (3) definierten Richtung (R2);
Bestimmen einer durch die Vorrichtung (1) und die Markierung (3) definierten Entfernung (D). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Erfassen der Markierung (3), das Erfassen der Informationsvorrichtung (4) und/oder das Erfassen der Information mithilfe einer Kamera ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Markierung (3) eine künstliche Landmarke, insbesondere eine passive optische künstliche Landmarke, einen Reflektor, einen Reflektor, der eine unterschiedliche Erscheinung in Abhängigkeit des Betrachtu ngswi nkels aufweist, einen Reflektor mit Lamellen und/oder einen lentikularen Reflektor umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bezugskoordinatensystem insbesondere ein geographisches Koordinatensystem mit Längen- und Breitengraden umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Information auch eine oder mehrere Eigenschaften der Markierung (3), insbesondere deren Größe, die Höhe der Anbringung der Markierung (3), ein Maß» für die Winkelabhängigkeit der Erscheinung der Markierung (3) und die horizontale und/oder vertikale Ausrichtung der Markierung (3), beispielsweise eine Winkelangabe in Bezug zur Nordrichtung, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Informationsvorrichtung (4) in räumlichem Bezug zur Markierung (3) angeordnet ist, insbesondere in der Nähe der Markierung (3) oder angrenzend zur Markierung (3).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Information in einem Code, insbesondere in einem zweidimensionalen Code, insbesondere einem QR-Code, wiedergegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend:
Bestimmen einer durch die Vorrichtung (1) bestimmten Richtung (R3), insbesondere die Längsrichtung der Vorrichtung (1).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter umfassend:
Bestimmen eines Unterschiedes zwischen der bestimmten Position und einer vorgegebenen Position; und
Bestimmen von Maßnahmen zum Verbringen der Vorrichtung (1) in die vor- gegebene Position.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter umfassend:
Bestimmen eines Unterschieds zwischen der durch die Vorrichtung (1) bestimmten Richtung (R3) und einer vorgegebenen Richtung; und
Bestimmen von Maßnahmen zum Verbringen der Vorrichtung (1) in die vor- gegebene Richtung.
12. Vorrichtung zum Bestimmen ihrer Position, umfassend eine Aufnahmevorrichtung (2) und eine Verarbeitungsvorrichtung (5), wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
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