WO2019145152A1 - Korrigieren einer position eines fahrzeugs mit slam - Google Patents

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parking
ultrasonic
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Jean Francois Bariant
Anto MICHAEL
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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    • G01S2015/933—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles for parking operations for measuring the dimensions of the parking space when driving past
    • G01S2015/935—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles for parking operations for measuring the dimensions of the parking space when driving past for measuring the contour, e.g. a trajectory of measurement points, representing the boundary of the parking space

Definitions

  • the present invention relates to a method for correcting a position of a vehicle, in particular when parking in a parking space, wherein the position of the vehicle is determined based on odometry information of the vehicle.
  • the present invention also relates to a control device for a driving support system of a vehicle, which is embodied
  • Receive odometry information of the vehicle and further carried out to perform the above method.
  • the present invention also relates to a drive assisting system for a vehicle having an above control device.
  • the present invention further relates to a vehicle having an above
  • Driver assistance systems that assist a driver in driving the vehicle.
  • driver assistance systems include, for example
  • Parking assistance systems or distance warning systems which are typically active at low speeds, and increasingly other assistance systems that also support driving at higher speeds, for example
  • Driving assistance systems may also provide corresponding functions in autonomous vehicles to assist a semi-autonomous or autonomous movement of the vehicle.
  • Environmental sensors can be used as an ultrasonic sensor, as a radar sensor or as a LiDAR Sensor be executed. Alternatively or additionally, the environmental sensors may include cameras. The environmental sensors are configured to provide sensor information with environmental information about an environment of the vehicle. In this case, sensor information of a plurality of similar and / or different
  • Environmental sensors are combined.
  • the environment sensors can be assigned to different driver assistance systems together, or each one.
  • Driving assistance systems is the parking of the ego vehicle, which may include both parking in an identified parking space as well as a subsequent parking out of the parking space. Accordingly, the driving assistance systems can assist the driver in maneuvering the motor vehicle and in particular when parking the motor vehicle in a parking space, or maneuvering the vehicle semi-autonomously or autonomously.
  • Driving support systems are already known from the prior art, which can detect parking spaces or free parking spaces using, for example, ultrasonic sensors in order to assist the driver during the parking process, or the vehicle is e.g. to park semi-autonomously or autonomously in the detected parking space after confirmation by the driver.
  • the driver assistance system In semi-autonomous parking, the driver assistance system only takes over the steering of the motor vehicle and the driver operates the gas pedal and the brake, or vice versa. In the case of autonomous parking, intervention by the driver is no longer necessary.
  • Steering angle sensor and / or a rotation rate sensor are determined, and an axial movement is detected by a corresponding sensor on a wheel of the vehicle.
  • a precise odometry model is required.
  • modifications to the vehicle for example, use of tires with a different diameter, or tolerances of vehicle parameters, such as a tire air pressure, deviations from the odometry model may occur.
  • This further includes that the steering system of the vehicle has corresponding tolerances, or that tolerances with respect to the chassis and the vehicle geometry,
  • the gauge for example, the gauge, a parallelism of the wheels or the like, or an asymmetry of the vehicle are present.
  • SLAM Simultaneous Localization and Mapping
  • a map of the surroundings of the vehicle can be created and the spatial position of the vehicle within this map can be estimated.
  • a prerequisite for a general application of SLAM is that a feature, i. an object on the map can be identified in order to be able to track this object successively during a movement of the vehicle.
  • a feature i. an object on the map can be identified in order to be able to track this object successively during a movement of the vehicle.
  • Such tracking is already realized on the basis of various environmental sensors, such as cameras, LiDAR-based sensors, for example
  • Laser scanners, radar sensors, or others that have a wide field of view, so that the same objects can be tracked, even during a movement of the ego vehicle.
  • SLAM methods generally can not be used. This is due to the fact that ultrasound sensors deliver within their aperture angle as information only a sound propagation time of a reflection of a transmitted ultrasound pulse. The signal transit time is also called "time of flight". The reflection typically corresponds to that echo which is generated at a nearest object within the opening angle. Further information is not available from a single ultrasonic sensor. As a result, it is practically impossible to track a single object with such ultrasonic sensors, since it can not be ensured that a received reflection always can be assigned to the same object. The assignment is made difficult for vehicles when the vehicle is moving. When participating in traffic, it can also be assumed that the objects themselves can move. Thus, successive echoes can come from different objects and an assignment of an echo to an object is not possible. No references can be generated that could form a basis for SLAM, so that localization of an object with respect to a reference is eliminated.
  • a method for maneuvering a vehicle is known, for example, from DE 10 2009 039 085 A1, in which a ground-low obstacle in the vicinity of the vehicle is detected by at least one distance sensor of the vehicle, wherein a distance of the obstacle to the vehicle is determined and in a further approximation of a ground-level and / or ground-contacting component of the vehicle to the ground-low obstacle within a vicinity of the vehicle in which the obstacle is outside the detection range of the distance sensor, the distance in the vicinity taking into account at least the information about the distance before entry into the short-range is determined.
  • DE 10 2009 046158 A1 relates to a method for detecting objects of low height with a system for obstacle detection in vehicles, wherein the system for obstacle detection includes distance sensors for determining the distance to objects and by means of evaluation.
  • the method comprises the following steps: (a) continuously detecting the distance to an object by means of the distance sensors or detecting the distance to an object at predetermined intervals, (b) checking whether the object is approaching the vehicle when it falls below a predetermined distance from the object Distance sensors is detected further or from the
  • a second distance value are determined, wherein the first and the second distance value respectively describe the distance between the motor vehicle and the object, based on a comparison of the first distance value and the second distance value, a correction value for correcting the travel trajectory is determined.
  • the object of the invention is therefore a method for correcting a position of a vehicle, a control device for a driving support system of a vehicle
  • the invention thus provides a method for correcting a position of a vehicle, in particular when parking in a parking space, comprising the steps of determining the position of the vehicle based on odometry information of the vehicle, acquiring ultrasound signals from a line object, performing a method for simultaneous localization and map allocation (SLAM) based on the line object and the ultrasonic signals, and correcting the position of the vehicle based on odometry information with the simultaneous location and map assignment based on the line object.
  • SLAM simultaneous localization and map allocation
  • a driving assist system of a vehicle configured to receive odometry information of the vehicle, which is further embodied, ultrasonic signals of at least one ultrasonic sensor of To receive driving support system, and further carried out to perform the above method.
  • a driving support system for a vehicle is also provided with a control device and at least one
  • a vehicle is provided with an above driving assistance system.
  • the basic idea of the present invention is thus to use an object with a known structure as a basis, in order by the known structure, i. in this case, based on the line shape of the object, performing the simultaneous localization and map mapping process.
  • the line object is thus used as a feature for the SLAM method. Since the line object is straight, a precise origin of the reflection of the ultrasonic signal radiated by the ultrasonic sensor is not relevant. The ultrasonic sensor will always determine the distance to the line object based on the determined sound propagation time of the reflection. Thus, a tangential criterion of a signal path of the ultrasound pulse emitted by the at least one ultrasound sensor to the line object and back to the at least one ultrasound sensor is formed by the line object. Drifting of the vehicle position relative to the line object can thus be prevented.
  • Odometry information includes information obtained from the vehicle itself based on its odometry sensors.
  • an ultrasonic sensor When detecting ultrasonic signals from the line object, an ultrasonic sensor is typically emitted by an ultrasonic sensor, which is reflected on the line object. The reflection is received by the ultrasonic sensor.
  • Ultrasonic sensor determines a distance of the line object from a transit time of the sound from the ultrasonic sensor to the line object and back to the ultrasonic sensor.
  • the distance can be with multiple ultrasonic sensors
  • the reflection of the ultrasonic pulse from an ultrasonic sensor is emitted, and the reflection on the line object is received by at least one other ultrasonic sensor.
  • Ultrasonic sensor that has emitted the ultrasonic pulse, received and evaluated.
  • the Simultaneous Localization and Map Allocation (SLAM) method is performed based on the line object and the ultrasound signals.
  • SLAM Simultaneous Localization and Map Allocation
  • Odometry parameters used Due to the characteristics of the line object, the ultrasonic signals received from the line object are correlated with each other, so that the object can also be tracked with the ultrasonic sensors providing only pitch information. In contrast, in known SLAM methods, it is usually necessary to maintain an exact position of the object, i. of
  • Line object with the appropriate sensor to determine, so that based on the tracking can be performed.
  • the position of the vehicle is corrected based on the simultaneous location and mapping.
  • the simultaneous location and mapping For example, when parking with a
  • the average vehicle in a longitudinal parking gap results in vehicle position deviations of about 10 cm, which are corrected by the simultaneous localization and map allocation based on the line object.
  • the simultaneous location and map allocation method is continuously and paralleled with the vehicle position correction based thereon continuously to correct for any resulting positional deviations, such as during parking.
  • the line object may be a floor edge, a curb, a wall or the like. It is only important that the line object can be detected along its length with the at least one ultrasonic sensor. Such line objects come
  • the parking space can in principle be designed arbitrarily, for example, for longitudinal or transverse parking.
  • the vehicle is basically any vehicle with the driving support system.
  • the driving support system can already be widely used today.
  • the driving assistance system that supports a driver while driving the vehicle.
  • the driving assistance system may also provide a corresponding function in an autonomous or semi-autonomous vehicle to assist autonomous or semi-autonomous guidance of the vehicle.
  • the step of detecting the line object in the longitudinal direction of the vehicle comprises checking the detected
  • Ultrasonic signals as belonging to the line object The detection of the line object takes place with the at least one ultrasonic sensor.
  • ultrasonic signals i. Echoes of the ultrasonic pulse emitted by the ultrasonic sensor to objects that do not belong to the line object are discarded.
  • the SLAM method can be performed with high accuracy. So it takes place
  • the step of detecting a line object in the longitudinal direction of the vehicle comprises a detection of a plurality
  • Line objects and the method includes an additional step of assigning the detected ultrasonic signals to one of the line objects.
  • the detection of the line objects takes place with the at least one ultrasonic sensor.
  • the line objects can also be sequentially recorded and used in the process.
  • the method can be carried out stably, in particular when a line object is exceeded, or when the line object is no longer in the region of the at least one ultrasonic sensor and can no longer be detected by it. This is the case, for example, when parking, when the vehicle is to be parked above a curb, and the parking space is additionally limited on your side facing away from the lane by another edge.
  • the method may be performed first based on the curb, which is detected as the first line object by the at least one ultrasonic sensor, and thereafter based on the limiting edge.
  • the at least one ultrasonic sensor received ultrasonic reflections of the corresponding edge be assigned to avoid a faulty correction of the vehicle position.
  • further environmental sensors of the vehicle can be used in addition or alone.
  • the step of checking the detected ultrasonic signals as belonging to the line object and / or the step for assigning the detected ultrasonic signals to one of the line objects comprises a determination of a Mahalanobis distance.
  • the Mahalanobis distance is a measure of distance between points in a multi-dimensional vector space.
  • the Mahalanobis distance is related to multivariate methods in statistics
  • m coordinates of a point are represented as a m-dimensional column vector, which is regarded as the realization of a random vector X with the covariance matrix S.
  • a distance between two points x and y distributed in this way is then determined by the Mahalanobis distance.
  • the Mahalanobis distance is scale and translation invariant. Graphically, the points of equal Mahalanobis distance from a center in the two-dimensional form an ellipse, while at the Euclidean distance a circle results.
  • the areas of constant distance from a point can be any conic sections in the Mahalanobis distance.
  • the step of performing a method for simultaneous location and map allocation comprises performing Kalman filtering.
  • Filtering with the Kalman Filter is a mathematical procedure designed to reduce errors in real metrics and provide estimates of non-measurable system sizes.
  • the prerequisite is that the values of interest are represented by a mathematical model, for example in the form of
  • Equations of motion can be described.
  • a special feature of the filter introduced by Kalman in 1960 is its special mathematical structure, which enables its use in real-time systems.
  • the Kalman filter is based on a state space modeling that explicitly distinguishes between the dynamics of the system state and the process of its measurement.
  • the estimation of the condition is preferably based on a knowledge of previous observations. In this case, a minimum estimation error is desirable, which is the result of the already made
  • the Kalman filter also has a predictor-corrector structure. Accordingly, in a first step of the filtering process, the temporally preceding estimate of the state dynamics is subjected to obtain a prediction for the current time. The predictions are finally corrected with the new information of the current metric and yield the estimates sought
  • the method comprises an additional step for determining odometry parameters of the vehicle.
  • Odometry parameters result in the performance of the method and may be used to improve the determination of the position of the vehicle based on odometry information of the vehicle. Accordingly, for example, wheel circumferences of the vehicle can be adjusted, or a
  • the method comprises an additional step for detecting a line object in the longitudinal direction of the vehicle, in particular with at least one ultrasonic sensor.
  • the detection of the line object can in principle be carried out with any environmental sensor, for example a camera, a LiDAR-based sensor, in particular a laser scanner, a radar sensor and / or an ultrasound sensor.
  • at least one ultrasonic sensor which is simple in use and can be provided at low cost is preferred here.
  • the detection of the line object takes place, for example, in a
  • the parking space can be detected first with the at least one ultrasonic sensor, and also the line object in
  • Range of parking space can be determined. In the event that there is no line object in the area of the parking space, the procedure in this area can not be carried out.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a vehicle according to a first
  • Driving support system with a plurality of ultrasonic sensors for detecting a line object in a plan view
  • FIG. 2 is a flowchart of a method according to a second embodiment for correcting a position of a vehicle when parking in a parking space with the vehicle and driving support system of the first embodiment.
  • FIG. 1 shows a vehicle 10 according to a first preferred embodiment of the present invention.
  • the vehicle 10 is presently designed as a passenger car.
  • the vehicle 10 includes a driving support system 12 that is therein
  • Embodiment for parking the vehicle 10 in a parking space 14 is executed.
  • the driving assistance system 12 comprises a control device 16, which is formed here by an electronic control unit (ECU - Electronic Control Unit) of the vehicle 10.
  • the driving support system 12 includes a plurality of ultrasonic sensors 18.
  • the ECU - Electronic Control Unit electronice control unit
  • the driving support system 12 includes a plurality of ultrasonic sensors 18.
  • Driving assistance system 12 fourteen ultrasonic sensors 18, six of which are arranged in a front region 20 and six in a rear portion 22 of the vehicle 10.
  • the ultrasonic sensors 18 in the front area 20 and in the rear area 22 of the vehicle 10 are mounted on the bumpers.
  • Ultrasonic sensor 18 disposed on each side 24 of the vehicle 10.
  • Each of the ultrasonic sensors 18 is designed to transmit ultrasonic pulses into an environment 26 of the vehicle 10 and to receive reflections of the ultrasonic pulses generated by objects 28 in the environment 26.
  • two line objects 28 are shown as objects in FIG.
  • the ultrasonic sensors 18 are each for data transmission with the
  • Control device 16 connected via a data bus, not shown here. Sensor information generated by the ultrasonic sensors 18 are transmitted via the data bus to the control device 16, where they are evaluated together and further processed.
  • controller 16 is configured to receive odometry information of the vehicle 10.
  • the method begins in step S100 with detecting the line objects 28 in the longitudinal direction of the vehicle 10 with that on the corresponding side 24 of the vehicle
  • the parking space 14 is designed here for longitudinal parking, and the line objects 28 are formed here by a bottom edge and a curb.
  • the position of the vehicle 10 is determined based on odometry information of the vehicle 10. The determination is made based on information provided by the vehicle 10 itself based on its own
  • Odometry sensors are obtained, i. a steering angle and wheel revolutions of the vehicle 10.
  • Step S120 relates to detecting ultrasonic signals from the line objects 28.
  • ultrasonic pulses are emitted which reflect on the line object 28, and the reflections become again received by the ultrasonic sensor 18.
  • the ultrasonic sensor 18 determines from a transit time of the sound from the ultrasonic sensor 18 to the line object 28 and back to the ultrasonic sensor 18 a distance to the line object 28th
  • a Mahalanobis distance is used, which provides a distance measure between points in a multi-dimensional vector space.
  • m coordinates of a point are represented as an m-dimensional column vector, which is regarded as the realization of a random vector X with the covariance matrix S.
  • a distance between two points x and y distributed in this way is then determined by the Mahalanobis distance.
  • Step S140 relates to performing a simultaneous localization and map allocation (SLAM) method based on the line object 28 and the
  • Ultrasound signals In addition, the vehicle position based on the odometry information and odometry parameters are additionally used.
  • the method for simultaneous localization and map mapping includes
  • step S150 the position of the vehicle 10 as determined based on
  • Odometry information was determined using simultaneous localization and
  • odometry parameters of the vehicle 10 are determined in step S160.
  • the function f l implicitly contains the odometry function g, which contains the parameter p as a state. From this, the odometry parameters of the vehicle 10 can be determined accordingly. Accordingly, wheel circumferences of the vehicle 10 and a steering angle conversion table are adjusted as odometry parameters.
  • the steps S140, S150 and S160 are performed in parallel here, and the position of the vehicle 10 is continuously corrected based thereon.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren einer Position eines Fahrzeugs (10), insbesondere beim Einparken in einer Parklücke (14), umfassend die Schritte: Bestimmen der Position des Fahrzeugs (10) basierend auf Odometrieinformationen des Fahrzeugs (10), Erfassen von Ultraschallsignalen von einem Linienobjekt (28), Durchführen eines Verfahrens zur Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung (SLAM) basierend auf dem Linienobjekt (28) und den Ultraschallsignalen, und Korrigieren der Position des Fahrzeugs (10) basierend auf Odometrieinformationen mit der Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung basierend auf dem Linienobjekt (28). Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuerungseinrichtung (14) für ein Fahrunterstützungssystem (12) eines Fahrzeugs (10), welche ausgeführt ist, Odometrieinformationen des Fahrzeugs (10) zu empfangen, die weiter ausgeführt ist, Ultraschallsignale von wenigstens einem Ultraschallsensor (18) des Fahrunterstützungssystems (12) zu empfangen, und die weiter ausgeführt ist, das obige Verfahren durchzuführen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrunterstützungssystem (12) für ein Fahrzeug (10) mit einer obigen Steuerungseinrichtung (16) und mit wenigstens einem Ultraschallsensor (18). Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Fahrzeug (10) mit einem obigen Fahrunterstützungssystem (12).

Description

Korrigieren einer Position eines Fahrzeugs mit SLAM
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren einer Position eines Fahrzeugs, insbesondere beim Einparken in einer Parklücke, wobei die Position des Fahrzeugs basierend auf Odometrieinformationen des Fahrzeugs bestimmt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Steuerungseinrichtung für ein Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs, welche ausgeführt ist,
Odometrieinformationen des Fahrzeugs zu empfangen, und die weiter ausgeführt ist, das obige Verfahren durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug mit einer obigen Steuerungseinrichtung.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einem obigen
Fah ru nterstützu ng ssystem .
Fahrunterstützungssysteme umfassen bereits heute weit verbreitete
Fahrerassistenzsysteme, die einem Fahrzeugführer beim Führen des Fahrzeugs Assistieren. Solche Fahrerassistenzsysteme umfassen beispielsweise
Parkassistenzsysteme oder Abstandswarnsysteme, die typischerweise bei niedrigen Geschwindigkeiten aktiv sind, sowie zunehmend weitere Assistenzsysteme, die auch das Fahren bei höheren Geschwindigkeiten unterstützen, beispielsweise
Spurwechselassistenzsysteme und Totwinkel-Assistenzsysteme. Die
Fahrunterstützungssysteme können auch in autonomen Fahrzeugen entsprechende Funktionen bereitstellen, um eine teil-autonome oder autonome Bewegung des Fahrzeugs zu unterstützen.
Bei den im Stand der Technik bekannten Fahrunterstützungssystemen ist es häufig erforderlich, eine Umgebung eines jeweiligen Fahrzeugs, das oft als Ego-Fahrzeug bezeichnet wird, zu überwachen. Dies erfolgt mit Umgebungssensoren des Fahrzeugs bzw. des in dem Fahrzeug verwendeten Fahrunterstützungssystems. Solche
Umgebungssensoren können als Ultraschallsensor, als Radarsensor oder als LiDAR- Sensor ausgeführt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Umgebungssensoren Kameras umfassen. Die Umgebungssensoren sind ausgeführt, Sensorinformationen mit Umgebungsinformationen einer Umgebung des Fahrzeugs zu liefern. Dabei können Sensorinformationen einer Mehrzahl gleichartiger und/oder unterschiedlicher
Umgebungssensoren kombiniert werden. Die Umgebungssensoren können dabei verschiedenen Fahrerassistenzsystemen gemeinsam zugeordnet sein, oder jeweils einem einzigen.
Ein wichtiger und heute bereits weit verbreiteter Anwendungsfall für
Fahrunterstützungssysteme ist das Parken des Ego-Fahrzeugs, was sowohl ein Einparken in einer identifizierten Parklücke wie auch ein nachfolgendes Ausparken aus der Parklücke umfassen kann. Entsprechend können die Fahrunterstützungssysteme den Fahrzeugführer beim Manövrieren des Kraftfahrzeugs und insbesondere beim Ein- und Ausparken des Kraftfahrzeugs in eine Parklücke unterstützen, oder das Fahrzeug semi-autonom oder autonom Manövrieren.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Fahrunterstützungssysteme bekannt, welche unter Verwendung beispielsweise von Ultraschallsensoren Parklücken beziehungsweise freie Stellplätze erkennen können, um den Fahrzeugführer beim Einparkvorgang zu unterstützen, oder das Fahrzeug z.B. nach einer Bestätigung des Fahrzeugführers semi-autonom oder autonom in der aufgefundenen Parklücke zu parken. Dies betrifft sowohl ein Längsparken als auch ein Querparken des Fahrzeugs. Beim semi autonomen Parken übernimmt das Fahrerassistenzsystem lediglich die Lenkung des Kraftfahrzeugs und der Fahrer betätigt das Gaspedal und die Bremse, oder umgekehrt. Beim autonomen Parken ist kein Eingriff durch den Fahrzeugführer mehr erforderlich.
In diesem Zusammenhang ist außerdem bekannt, beim Manövrieren des Fahrzeugs und insbesondere beim Einparken des Fahrzeugs dessen Bewegung mittels Odometrie zu erfassen. Dabei kann beispielsweise die Anzahl der Radumdrehungen bzw. Ticks und/oder ein Lenkeinschlag bei einer Bewegung des Fahrzeugs erfasst werden.
Entsprechend kann eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs anhand von Daten eines
Lenkwinkelsensors und/oder eines Drehratensensors bestimmt werden, und eine axiale Bewegung wird durch einen entsprechenden Sensor an einem Rad des Fahrzeugs erfasst. Um die Bewegung des Fahrzeugs mittels Odometrie möglichst genau erfassen zu können, bedarf eines genauen Odometriemodells. In der Realität können aber beispielsweise infolge von Fertigungstoleranzen des Fahrzeugs, Modifikationen am Fahrzeug, beispielsweise einer Verwendung von Reifen mit einem abweichenden Durchmesser, oder auch Toleranzen von Fahrzeugparametern, beispielsweise einem Reifenluftdruck, Abweichungen von dem Odometriemodell auftreten. Dies umfasst weiterhin, dass das Lenksystem des Fahrzeugs entsprechende Toleranzen aufweist, oder dass Toleranzen bezüglich des Chassis und der Fahrzeuggeometrie,
beispielsweise der Spurweite, einer Parallelität der Räder oder dergleichen, oder auch eine Asymmetrie des Fahrzeugs vorliegen.
Um diese Fehler in der Odometrie ausgleichen zu können, wird beispielsweise das sogenannte SLAM-Verfahren (SLAM - Simultaneous Localization and Mapping) verwendet. Bei diesem Verfahren kann beispielsweise eine Karte der Umgebung des Fahrzeugs erstellt und die räumliche Lage des Fahrzeugs innerhalb dieser Karte geschätzt werden.
Eine Grundvoraussetzung für eine allgemeine Anwendung von SLAM ist, dass ein Merkmal, d.h. ein Objekt auf der Karte, identifiziert werden kann, um dieses Objekt bei einer Bewegung des Fahrzeugs sukzessive nachverfolgen zu können. Eine solche Nachverfolgung wird bereits auf Basis von verschiedenartigen Umgebungssensoren realisiert, beispielsweise Kameras, LiDAR-basierten Sensoren, beispielsweise
Laserscanner, Radarsensoren, oder anderen, die ein weites Sichtfeld aufweisen, so dass die selben Objekte nachverfolgt werden können, auch während einer Bewegung des Ego-Fahrzeugs.
Bei Ultraschallsensoren lassen sich SLAM-Verfahren jedoch im Allgemeinen nicht anwenden. Dies liegt daran, dass Ultraschallsensoren innerhalb ihres Öffnungswinkels als Information lediglich eine Schalllaufzeit einer Reflektion eines ausgesendeten Ultraschallpulses liefern. Die Signallaufzeit wird auch„time of flight“ genannt. Die Reflektion entspricht dabei typischerweise demjenigen Echo, welches an einem nächstgelegenen Objekt innerhalb des Öffnungswinkels erzeugt wird. Weitergehende Informationen sind von einem einzelnen Ultraschallsensor nicht verfügbar. Dadurch ist es praktisch nicht möglich, ein einzelnes Objekt mit solchen Ultraschallsensoren zu verfolgen, da nicht sichergestellt werden kann, dass eine empfangene Reflektion immer demselben Objekt zugeordnet werden kann. Die Zuordnung wird bei Fahrzeugen erschwert, wenn sich das Fahrzeug bewegt. Bei einer Teilnahme am Verkehr ist außerdem davon auszugehen, dass sich auch die Objekte selber bewegen können. Somit können aufeinanderfolgende Echos von verschiedenen Objekten stammen und eine Zuordnung eines Echos zu einem Objekt ist nicht möglich. Es können keine Referenzen erzeugt werden, die eine Basis für SLAM bilden könnten, so dass eine Lokalisierung eines Objekts in Bezug auf eine Referenz ausscheidet.
In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der DE 10 2009 039 085 A1 ein Verfahren zum Manövrieren eines Fahrzeugs bekannt, bei welchem ein bodenniedriges Hindernis in der Umgebung des Fahrzeugs durch zumindest einen Entfernungssensor des Fahrzeugs erfasst wird, wobei ein Abstand des Hindernisses zum Fahrzeug bestimmt wird und bei einem weiteren Annähern einer bodennahen und/oder bodenberührenden Komponente des Fahrzeugs zu dem bodenniedrigen Hindernis innerhalb eines Nahbereichs des Fahrzeugs, in dem das Hindernis außerhalb des Erfassungsbereichs des Entfernungssensors liegt, der Abstand im Nahbereich unter Berücksichtigung zumindest der Informationen über den Abstand vor dem Eintritt in den Nahbereich bestimmt wird.
Die DE 10 2009 046158 A1 betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Objekten mit geringer Höhe mit einem System zur Hinderniserkennung in Fahrzeugen, wobei das System zur Hinderniserkennung Abstandssensoren zur Ermittlung des Abstandes zu Objekten und mittels Auswertung umfasst. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: (a) Kontinuierliches Erfassen des Abstandes zu einem Objekt mittels der Abstandssensoren oder Erfassen des Abstandes zu einem Objekt in vorgegebenen Intervallen, (b) Prüfen, ob das Objekt beim Annähern an das Fahrzeug bei Unterschreiten eines vorgegebenen Abstandes von den Abstandssensoren weiter erfasst wird oder aus dem
Detektionsbereich der Abstandssensoren verschwindet, (c) Erkennen des Objekts, das aus dem Detektionsbereich der Abstandssensoren verschwindet, als Objekt mit geringer Höhe.
Außerdem ist aus der DE 10 2015 1 16 220 A1 ein Verfahren zum zumindest semi autonomen Manövrieren eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem anhand von Sensordaten zumindest eines Ultraschallsensors eine Parklücke in einem
Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erkannt wird sowie ein Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und einem die Parklücke begrenzenden Objekt bestimmt wird, eine Fahrtrajektorie zum Einparken des Kraftfahrzeugs in die Parklücke bestimmt wird, das Kraftfahrzeug entlang der Fahrtrajektorie manövriert wird und während des
Manövrierens des Kraftfahrzeugs an einer vorbestimmten Position auf Grundlage von Odometrie und dem bestimmten Abstand ein erster Abstandswert sowie anhand der Sensordaten ein zweiter Abstandswert bestimmt werden, wobei der erste und der zweite Abstandswert jeweils den Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt beschreiben, wobei anhand eines Vergleichs des ersten Abstandswerts und des zweiten Abstandswerts ein Korrekturwert zum Korrigieren der Fahrtrajektorie bestimmt wird.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Korrigieren einer Position eines Fahrzeugs, eine Steuerungseinrichtung für ein Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs, ein
Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug mit einer solchen Steuerungseinrichtung sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrunterstützungssystem der jeweils oben angegebenen Art anzugeben, die eine zuverlässige Bestimmung einer Position des Fahrzeugs in Bezug auf seine Umgebung ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der
unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren angegeben zum Korrigieren einer Position eines Fahrzeugs, insbesondere beim Einparken in einer Parklücke, umfassend die Schritte Bestimmen der Position des Fahrzeugs basierend auf Odometrieinformationen des Fahrzeugs, Erfassen von Ultraschallsignalen von einem Linienobjekt, Durchführen eines Verfahrens zur Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung (SLAM) basierend auf dem Linienobjekt und den Ultraschallsignalen, und Korrigieren der Position des Fahrzeugs basierend auf Odometrieinformationen mit der Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung basierend auf dem Linienobjekt.
Erfindungsgemäß ist außerdem eine Steuerungseinrichtung für ein
Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs angegeben, welche ausgeführt ist, Odometrieinformationen des Fahrzeugs zu empfangen, die weiter ausgeführt ist, Ultraschallsignale von wenigstens einem Ultraschallsensor des Fahrunterstützungssystems zu empfangen, und die weiter ausgeführt ist, das obige Verfahren durchzuführen.
Erfindungsgemäß ist außerdem ein Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug angegeben mit einer obigen Steuerungseinrichtung und mit wenigstens einem
Ultraschallsensor.
Weiter ist erfindungsgemäß ein Fahrzeug mit einem obigen Fahrunterstützungssystem angegeben.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, ein Objekt mit einer bekannten Struktur als Basis zu verwenden, um durch die bekannte Struktur, d.h. in diesem Fall basierend auf der Linienform des Objekts, das Verfahren zur Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung durchführen zu können. Das Linienobjekt wird also als Merkmal für das SLAM-Verfahren verwendet. Da das Linienobjekt gerade ist, ist ein genauer Ursprung der Reflektion des von dem Ultraschallsensor abgestrahlten Ultraschallsignals nicht relevant. Der Ultraschallsensor wird basierend auf der ermittelten Schalllaufzeit der Reflektion immer den Abstand zu dem Linienobjekt korrekt ermitteln. Es wird also durch das Linienobjekt ein tangentiales Kriterium eines Signalwegs des von dem wenigstens einen Ultraschallsensor abgestrahlten Ultraschallpulses zu dem Linienobjekt und zurück zu dem wenigstens einen Ultraschallsensor gebildet. Ein Driften der Fahrzeugposition relativ zu dem Linienobjekt kann somit verhindert werden.
Das Bestimmen der Position des Fahrzeugs basierend auf Odometrieinformationen des Fahrzeugs ist als solches im Stand der Technik bekannt und wird daher nicht im Detail erläutert. Odometrieinformationen umfassen Informationen, die von dem Fahrzeug selbst basierend auf seinen Odometriesensoren gewonnen werden.
Beim Erfassen von Ultraschallsignalen von dem Linienobjekt wird typischerweise von einem Ultraschallsensor ein Ultraschallpuls ausgestrahlt, der an dem Linienobjekt reflektiert wird. Die Reflektion wird von dem Ultraschallsensor empfangen. Der
Ultraschallsensor bestimmt aus einer Laufzeit des Schalls von dem Ultraschallsensor zu dem Linienobjekt und wieder zurück zu dem Ultraschallsensor einen Abstand des Linienobjekts. Alternativ kann der Abstand mit mehreren Ultraschallsensoren
gemeinsam bestimmt werden, indem der Ultraschallpuls von einem Ultraschallsensor abgestrahlt wird, und die Reflektion an dem Linienobjekt von wenigstens einem anderen Ultraschallsensor empfangen wird. Zusätzlich kann die Reflektion von dem
Ultraschallsensor, der den Ultraschallpuls abgestrahlt hat, empfangen und ausgewertet werden.
Das Verfahren zur Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung (SLAM) wird basierend auf dem Linienobjekt und den Ultraschallsignalen durchgeführt. Dazu werden zusätzlich die Fahrzeugposition basierend auf den Odometrieinformationen und
Odometrieparameter verwendet. Aufgrund der Eigenschaften des Linienobjekts sind die von dem Linienobjekt empfangenen Ultraschallsignale miteinander korreliert, so dass das Objekt auch mit den Ultraschallsensoren, die lediglich eine Abstandsinformation liefern, nachverfolgt werden kann. Demgegenüber ist es bei bekannten SLAM-Verfahren üblicherweise erforderlich, jeweils eine exakte Position des Objekts, d.h. des
Linienobjekts, mit dem entsprechenden Sensor zu ermitteln, so dass darauf basierend die Nachverfolgung durchgeführt werden kann.
Die Position des Fahrzeugs, wie sie basierend auf den Odometrieinformationen bestimmt wurde, wird basierend auf der Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung korrigiert. Dabei können sich beispielsweise beim Einparken mit einem
durchschnittlichen Fahrzeug in einer Längsparklücke im Ergebnis Abweichungen der Fahrzeugposition von etwa 10 cm ergeben, welche durch die Simultane Lokalisierung und Kartenzuordnung basierend auf dem Linienobjekt korrigiert werden.
Vorzugsweise wird das Verfahren zur Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung kontinuierlich mit der darauf basierenden Korrektur der Position des Fahrzeugs kontinuierlich und parallel durchgeführt, um sich ergebende Abweichungen der Position, beispielsweise während des Einparkens, fortlaufend zu korrigieren.
Das Linienobjekt kann eine Bodenkante, ein Bordstein, eine Wand oder ähnliches sein. Wichtig ist lediglich, dass das Linienobjekt entlang seiner Länge mit dem wenigstens einen Ultraschallsensor erfasst werden kann. Solche Linienobjekte kommen
insbesondere im Bereich von Parklücken häufig vor, beispielsweise als eine
Begrenzung der Parklücke. Zusätzlich ist dabei davon auszugehen, dass sich das Linienobjekt im Wesentlichen parallel zu einer Fahrbahn befindet. Die Parklücke kann prinzipiell beliebig ausgeführt sein, beispielsweise zum Längs- oder Querparken.
Das Fahrzeug ist ein prinzipiell beliebiges Fahrzeug mit dem Fahrunterstützungssystem. Das Fahrunterstützungssystem kann ein bereits heute weit verbreitetes
Fahrerassistenzsystem sein, das einen Fahrzeugführer beim Führen des Fahrzeugs unterstützt. Das Fahrunterstützungssystem kann auch in einem autonomen oder semi autonomen Fahrzeug eine entsprechende Funktion bereitstellen, um eine autonome oder semi-autonome Führung des Fahrzeugs zu unterstützen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Erfassens des Linienobjekts in Längsrichtung des Fahrzeugs ein Überprüfen der erfassten
Ultraschallsignale als zu dem Linienobjekt gehörend. Das Erfassen des Linienobjekts erfolgt mit dem wenigstens einem Ultraschallsensor. Damit können Ultraschallsignale, d.h. Echos des von dem Ultraschallsensor abgestrahlten Ultraschallpulses an Objekten, die nicht zu dem Linienobjekt gehören, verworfen werden. Dadurch kann das SLAM- Verfahren mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden. Es erfolgt also ein
Verifizieren der Linienstruktur des Linienobjekts.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Erfassens eines Linienobjekts in Längsrichtung des Fahrzeugs ein Erfassen von einer Mehrzahl
Linienobjekten, und das Verfahren umfasst einen zusätzlichen Schritt zum Zuordnen der erfassten Ultraschallsignale zu einem der Linienobjekte. Das Erfassen der Linienobjekte erfolgt mit dem wenigstens einem Ultraschallsensor. Die Linienobjekte können dabei auch nacheinander erfasst und in dem Verfahren verwendet werden. Durch die mehreren Linienobjekte kann das Verfahren stabil durchgeführt werden, insbesondere beim Überschreiten eines Linienobjekts, oder wenn das Linienobjekt nicht mehr im Bereich des wenigstens einen Ultraschallsensor liegt und von diesem nicht mehr erfasst werden kann. Dies ist beispielsweise beim Einparken der Fall, wenn das Fahrzeug oberhalb eines Bordsteins geparkt werden soll, und die Parklücke zusätzlich auf Ihrer der Fahrbahn abgewandten Seite von einer weiteren Kante begrenzt ist. In diesem Fall kann das Verfahren zunächst basierend auf dem Bordstein, der als erstes Linienobjekt von dem wenigstens einen Ultraschallsensor erfasst wird, und danach basierend auf der begrenzenden Kante durchgeführt werden. Dabei können von dem wenigstens einen Ultraschallsensor empfangene Ultraschallreflektionen der entsprechenden Kante zugeordnet werden, um eine fehlerhafte Korrektur der Fahrzeugposition zu vermeiden. Für die prinzipielle Erfassung der Linienobjekte können weitere Umgebungssensoren des Fahrzeugs zusätzlich oder auch alleine verwendet werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Überprüfens der erfassten Ultraschallsignale als zu dem Linienobjekt gehörend und/oder der Schritt zum Zuordnen der erfassten Ultraschallsignale zu einem der Linienobjekte eine Bestimmung einer Mahalanobis-Distanz. Die Mahalanobis-Distanz ist ein Distanzmaß zwischen Punkten in einem mehrdimensionalen Vektorraum. Die Mahalanobis-Distanz wird beispielsweise in der Statistik im Zusammenhang mit multivariaten Verfahren
verwendet. Bei multivariaten Verteilungen werden m Koordinaten eines Punktes als m- dimensionaler Spaltenvektor dargestellt, der als Realisation eines Zufallsvektors X mit der Kovarianzmatrix S betrachtet wird. Ein Abstand zweier so verteilter Punkte x und y wird dann durch die Mahalanobis-Distanz bestimmt. Die Mahalanobis-Distanz ist skalen- und translationsinvariant. Graphisch bilden die Punkte gleicher Mahalanobis-Distanz von einem Zentrum im Zweidimensionalen eine Ellipse, während sich bei der euklidischen Distanz ein Kreis ergibt. Die Flächen konstanten Abstandes von einem Punkt können bei der Mahalanobis-Distanz beliebige Kegelschnitte sein.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Schritt des Durchführens eines Verfahrens zur Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung ein Durchführen einer Kalman-Filterung. Das Filtern mit dem Kalman-Filter ist ein mathematisches Verfahren, das dazu dient, Fehler in realen Messwerten zu reduzieren und Schätzungen für nicht messbare Systemgrößen zu liefern. Voraussetzung dabei ist, dass die interessierenden Werte durch ein mathematisches Modell beispielsweise in Form von
Bewegungsgleichungen beschrieben werden können. Eine Besonderheit des 1960 von Kalman vorgestellten Filters bildet dabei seine spezielle mathematische Struktur, die den Einsatz in Echtzeitsystemen ermöglicht. Das Kalman-Filter basiert auf einer Zustandsraummodellierung, bei der explizit zwischen der Dynamik des Systemzustands und dem Prozess seiner Messung unterschieden wird. Die Schätzung des Zustands beruht vorzugsweise auf einer Kenntnis früherer Beobachtungen. Dabei ist ein minimaler Schätzfehler wünschenswert der, der durch die bereits gemachten
Beobachtungen nicht zu verbessern sein soll. Für lange Messreihen wird das entsprechende mathematische Minimierungsproblem schnell unhandlich, da für jede Schätzung die gesamte Messreihe ausgewertet werden muss. Die Idee, die dem Kalman-Filter zugrunde liegt, ist nun, die Schätzung zum Zeitpunkt k als lineare
Kombination der vorangegangenen Schätzung mit dem neuen Messwert zk zu formulieren. Dies ist möglich, da die Schätzung zum Zeitpunkt k-1 die Informationen der Messreihe zk-1 , zk-2 ... z1 enthält. Diese rekursive Formulierung des Schätzproblems erlaubt eine effiziente rechentechnische Umsetzung. Das Kalman-Filter hat neben seiner handhabbaren rekursiven zudem eine Prädiktor-Korrektor-Struktur. Entsprechend wird bei einem ersten Schritt des Filtervorgangs die zeitlich vorangegangene Schätzung der Zustandsdynamik unterworfen, um eine Voraussage für den aktuellen Zeitpunkt zu erhalten. Die Vorhersagen werden schließlich mit den neuen Informationen des aktuellen Messwerts korrigiert und ergeben die gesuchten Schätzungen
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Bestimmen von Odometrieparametern des Fahrzeugs. Die
Odometrieparameter ergeben sich bei der Durchführung des Verfahrens und können verwendet werden, um die Bestimmung der Position des Fahrzeugs basierend auf Odometrieinformationen des Fahrzeugs zu verbessern. Entsprechend können beispielsweise Radumfänge des Fahrzeugs angepasst werden, oder eine
Lenkwinkelumrechnungstabelle.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Erfassen eines Linienobjekts in Längsrichtung des Fahrzeugs, insbesondere mit wenigstens einem Ultraschallsensor. Das Erfassen des Linienobjekts kann prinzipiell mit einem beliebigen Umgebungssensor, also beispielsweise einer Kamera, einem LiDAR-basierten Sensor, insbesondere einem Laserscanner, einem Radarsensor und/oder einem Ultraschallsensor erfolgen. Bevorzugt ist hier allerdings wenigstens ein Ultraschallsensor, der einfach in der Anwendung ist und kostengünstig bereitgestellt werden kann. Das Erfassen des Linienobjekts erfolgt beispielsweise bei einer
Vorbeifahrt an der Parklücke. Somit kann die Parklücke zunächst mit dem wenigstens einen Ultraschallsensor erfasst werden, und außerdem kann das Linienobjekt im
Bereich der Parklücke bestimmt werden. Im Fall, dass im Bereich der Parklücke kein Linienobjekt vorhanden ist, kann das Verfahren in diesem Bereich nicht durchgeführt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Die dargestellten Merkmale können sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele sind übertragbar von einem Ausführungsbeispiel auf ein anderes.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer ersten,
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einen
Fahrunterstützungssystem mit einer Mehrzahl Ultraschallsensoren zum Erfassen eines Linienobjekts in einer Draufsicht, und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform zum Korrigieren einer Position eines Fahrzeugs beim Einparken in einer Parklücke mit dem Fahrzeug und Fahrunterstützungssystem der ersten Ausführungsform.
Die Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 10 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 10 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet.
Das Fahrzeug 10 umfasst ein Fahrunterstützungssystem 12, das in diesem
Ausführungsbeispiel zum Einparken des Fahrzeugs 10 in einer Parklücke 14 ausgeführt ist.
Das Fahrunterstützungssystem 12 umfasst eine Steuerungseinrichtung 16, die hier durch ein elektronisches Steuergerät (ECU - Electronic Control Unit) des Fahrzeugs 10 gebildet ist. Darüber hinaus umfasst das Fahrunterstützungssystem 12 eine Mehrzahl Ultraschallsensoren 18. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das
Fahrunterstützungssystem 12 vierzehn Ultraschallsensoren 18, von denen sechs in einem Frontbereich 20 und sechs in einem Heckbereich 22 des Fahrzeugs 10 angeordnet sind. Die Ultraschallsensoren 18 im Frontbereich 20 und im Heckbereich 22 des Fahrzeugs 10 sind an dessen Stoßfängern angebracht. Zusätzlich ist ein
Ultraschallsensor 18 an jeder Seite 24 des Fahrzeugs 10 angeordnet. Jeder der Ultraschallsensoren 18 ist ausgeführt, Ultraschallpulse in eine Umgebung 26 des Fahrzeugs 10 zu senden und von Objekten 28 in der Umgebung 26 erzeugte Reflektionen der Ultraschallpulse zu empfangen. Beispielhaft sind in Figur 1 zwei Linienobjekte 28 als Objekte dargestellt.
Die Ultraschallsensoren 18 sind jeweils zur Datenübertragung mit der
Steuerungseinrichtung 16 über einen hier nicht dargestellten Datenbus verbunden. Von den Ultraschallsensoren 18 erzeugte Sensorinformationen werden über den Datenbus an die Steuerungseinrichtung 16 übertragen, und dort gemeinsam ausgewertet und weiter verarbeitet.
Außerdem ist die Steuerungseinrichtung 16 ausgeführt, Odometrieinformationen des Fahrzeugs 10 zu empfangen.
Nachfolgend wird ein Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform zum Korrigieren einer Position des Fahrzeugs 10 beim Einparken in der Parklücke 14 unter Bezug auf Figur 2 beschrieben. Das Verfahren wird mit dem Fahrunterstützungssystem 12 des Fahrzeugs 10 der ersten Ausführungsform durchgeführt.
Das Verfahren beginnt in Schritt S100 mit einem Erfassen der Linienobjekte 28 in Längsrichtung des Fahrzeugs 10 mit dem an der entsprechenden Seite 24 des
Fahrzeugs 10 positionierten Ultraschallsensor 18. Das Erfassen der Linienobjekte 28 erfolgt bei einer Vorbeifahrt des Fahrzeugs 10 an der Parklücke 14. Die Parklücke 14 ist hier zum Längsparken ausgeführt, und die Linienobjekte 28 werden hier durch eine Bodenkante und einen Bordstein gebildet.
Im nachfolgenden Schritt S1 10 wird die Position des Fahrzeugs 10 basierend auf Odometrieinformationen des Fahrzeugs 10 bestimmt. Die Bestimmung erfolgt basierend auf Informationen, die von dem Fahrzeug 10 selbst basierend auf seinen
Odometriesensoren gewonnen werden, d.h. einem Lenkwinkel und Radumdrehungen des Fahrzeugs 10.
Schritt S120 betrifft ein Erfassen von Ultraschallsignalen von den Linienobjekten 28. Wie oben ausgeführt werden mit dem entsprechenden Ultraschallsensor 18 Ultraschallpulse ausgestrahlt, die an dem Linienobjekt 28 reflektiert, und die Reflektionen werden wieder von dem Ultraschallsensor 18 empfangen. Der Ultraschallsensor 18 bestimmt aus einer Laufzeit des Schalls von dem Ultraschallsensor 18 zu dem Linienobjekt 28 und wieder zurück zu dem Ultraschallsensor 18 einen Abstand zu dem Linienobjekt 28.
In einem Schritt S130 werden die erfassten Ultraschallsignale zu einem der
Linienobjekte 28 zugeordnet. Es wird zusätzlich überprüft, ob die erfassten
Ultraschallsignale zu dem Linienobjekt 28 gehören.
Dazu wird jeweils eine Mahalanobis-Distanz angewendet, die ein Distanzmaß zwischen Punkten in einem mehrdimensionalen Vektorraum liefert. Bei multivariaten Verteilungen werden m Koordinaten eines Punktes als m-dimensionaler Spaltenvektor dargestellt, der als Realisation eines Zufallsvektors X mit der Kovarianzmatrix S betrachtet wird. Ein Abstand zweier so verteilter Punkte x und y wird dann durch die Mahalanobis-Distanz bestimmt.
Schritt S140 betrifft ein Durchführen eines Verfahrens zur Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung (SLAM) basierend auf dem Linienobjekt 28 und den
Ultraschallsignalen. Dazu werden zusätzlich die Fahrzeugposition basierend auf den Odometrieinformationen und Odometrieparameter verwendet.
Das Verfahren zur Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung umfasst ein
Durchführen einer Kalman-Filterung basierend auf einer Zustandsraummodellierung, bei der explizit zwischen der Dynamik des Systemzustands und dem Prozess seiner Messung unterschieden wird. Die Schätzung des Zustands beruht dabei auf einer Kenntnis früherer Beobachtungen, wie sie sich durch das Linienobjekt 28 ergibt.
Für einen Parkplatz 14 mit n Linienobjekten 28, normalerweise weniger als zwei (n<2), sei = [Xk-i Vk-1 öfc-iG der Positionsvektor des Fahrzeugs 1 0 relativ zu dem Parkplatz 14. Außerdem wird ein Satz Odometrieparameter als Vektor p angegeben. Zusätzlich sei xk- die Position des i. Linienobjekts 28 zum Zeitpunkt k - 1 Daraus ergibt sich der Kalman-Zustand gemäß
Figure imgf000016_0001
Es sei g die Odometriefunktion, die einen kurvenförmigen Verlagerungsvektor v =
[sfc ue,k]T aus den Parametern p, den Ticks der Räder, dem empfangenen Lenkwinkel und dem Rauschvektor q = [qs Re]T berechnet gemäß v = g{p) + q
Die Kovarianz des Störungsvektors ist
Figure imgf000016_0002
In Schritt S150 wird die Position des Fahrzeugs 10, wie sie basierend auf
Odometrieinformationen bestimmt wurde, mit der Simultanen Lokalisierung und
Kartenzuordnung basierend auf dem Linienobjekt 28 korrigiert.
Ausgehend von der Kovarianz des Störungsvektors ergibt sich ein kartesischer
Verschiebungsvektor zu
Figure imgf000016_0003
Die neue Fahrzeugposition ergibt sich somit als: cos öfe-1 — sin öfe-1 (J ux,k
_
X, v
lfc- 1 + sin 0fe-1 cos 0fe-1 0 uy,k
W W 1 ue,k.
Aus der obigen Fahrzeugposition ergibt sich die Vorhersagefunktion für das i. Merkmal des Zustands bei einem Linienobjekt 28 zu:
Figure imgf000017_0001
wobei Xfe-iO) die j. Komponente des i. Merkmals des Zustands ist (Abszisse, Ordinate und Winkel).
Schließlich werden in Schritt S160 Odometrieparameter des Fahrzeugs 10 bestimmt. Wie sich aus der obigen Betrachtung ergibt, enthält die Funktion fl implizit die Odometriefunktion g, die den Parameter p als Zustand beinhaltet. Daraus lassen sich entsprechend die Odometrieparameter des Fahrzeugs 10 bestimmen. Entsprechend werden Radumfänge des Fahrzeugs 10 und eine Lenkwinkelumrechnungstabelle als Odometrieparameter angepasst.
Die Schritte S140, S150 und S160 werden vorliegend parallel durchgeführt, und die Position des Fahrzeugs 10 wird darauf basierend kontinuierlich korrigiert.
Bezugszeichenliste 10 Fahrzeug
12 Fahrunterstützungssystem
14 Parklücke
16 Steuerungseinrichtung
18 Ultraschallsensor
20 Frontbereich
22 Heckbereich
24 Seite
26 Umgebung
28 Linienobjekt, Objekt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Korrigieren einer Position eines Fahrzeugs (10), insbesondere beim Einparken in einer Parklücke (14), umfassend die Schritte:
Bestimmen der Position des Fahrzeugs (10) basierend auf
Odometrieinformationen des Fahrzeugs (10),
Erfassen von Ultraschallsignalen von einem Linienobjekt (28),
Durchführen eines Verfahrens zur Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung (SLAM) basierend auf dem Linienobjekt (28) und den
Ultraschallsignalen, und
Korrigieren der Position des Fahrzeugs (10) basierend auf
Odometrieinformationen mit der Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung basierend auf dem Linienobjekt (28).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt des Erfassens des Linienobjekts (28) in Längsrichtung des Fahrzeugs (10) ein Überprüfen der erfassten Ultraschallsignale als zu dem Linienobjekt (28) gehörend umfasst.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Schritt des Erfassens eines Linienobjekts (28) in Längsrichtung des Fahrzeugs (10) ein Erfassen von einer Mehrzahl Linienobjekten (28) umfasst, und das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Zuordnen der erfassten Ultraschallsignale zu einem der Linienobjekte (28) umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Schritt des Überprüfens der erfassten Ultraschallsignale als zu dem Linienobjekt (28) gehörend und/oder der Schritt zum Zuordnen der erfassten Ultraschallsignale zu einem der Linienobjekte (28) eine Bestimmung einer Mahalanobis-Distanz umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt des Durchführens eines Verfahrens zur Simultanen Lokalisierung und Kartenzuordnung ein Durchführen einer Kalman-Filterung umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Bestimmen von
Odometrieparametern des Fahrzeugs (10) umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Erfassen eines Linienobjekts (28) in Längsrichtung des Fahrzeugs (10) umfasst, insbesondere mit wenigstens einem Ultraschallsensor (18).
8. Steuerungseinrichtung (14) für ein Fahrunterstützungssystem (12) eines
Fahrzeugs (10), welche ausgeführt ist, Odometrieinformationen des Fahrzeugs (10) zu empfangen, die weiter ausgeführt ist, Ultraschallsignale von wenigstens einem Ultraschallsensor (18) des Fahrunterstützungssystems (12) zu empfangen, und die weiter ausgeführt ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
9. Fahrunterstützungssystem (12) für ein Fahrzeug (10) mit einer
Steuerungseinrichtung (16) nach Anspruch 8 und mit wenigstens einem
Ultraschallsensor (18).
10. Fahrzeug (10) mit einem Fahrunterstützungssystem (12) nach dem
vorhergehenden Anspruch 9.
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