Title:
Scanner-System zur Erfassung von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Scanner-System (3) zur Erfassung von Objekten (8.1, 8.2, 8.3) in der Umgebung eines Fahrzeugs. Das Scanner-System (3) umfasst einen Scanner (4) zur sequentiellen Abtastung von Messpunkten (7) mit einer einstellbaren Abtasthäufigkeit der Messpunkte (7) und eine Steuerungseinheit (5), welche dazu eingerichtet ist, die Abtasthäufigkeit in Abhängigkeit von einem individuellen Erwartungswert einzustellen, welcher eine Wahrscheinlichkeit repräsentiert, mit welcher sich ein jeweiliger Messpunkt (7.1, 7.2, 7.3) auf einem relevanten Objekt (8.1, 8.2, 8.3) in der abgetasteten Umgebung (6) des Fahrzeugs befindet.




Inventors:
Fischer, Marc, Dr. (88149, Nonnenhorn, DE)
Leppin, Heiko (88138, Hergensweiler, DE)
Application Number:
DE102016211547
Publication Date:
12/28/2017
Filing Date:
06/28/2016
Assignee:
Conti Temic microelectronic GmbH, 90411 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE10359212A1N/A2004-07-01
DE10151982A1N/A2003-04-30
DE19845568A1N/A1999-10-28
DE19512644A1N/A1996-10-10



Claims:
1. Scanner-System (3) zur Erfassung von Objekten (8.1, 8.2, 8.3) in der Umgebung eines Fahrzeugs (1), umfassend einen Scanner (4) zur sequentiellen Abtastung von Messpunkten (7) mit einer einstellbaren Abtasthäufigkeit der Messpunkte (7) und eine Steuerungseinheit (5), welche dazu eingerichtet ist, die Abtasthäufigkeit in Abhängigkeit von einem individuellen Erwartungswert einzustellen, welcher eine Wahrscheinlichkeit repräsentiert, mit welcher sich ein jeweiliger Messpunkt (7.1, 7.2, 7.3) auf einem relevanten Objekt (8.1, 8.2, 8.3) in der abgetasteten Umgebung (6) des Fahrzeugs (1) befindet.

2. Scanner-System (3) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, die Abtasthäufigkeit derart einzustellen, dass der jeweilige Messpunkt (7.1, 7.2, 7.3) abgetastet wird, sofern der individuelle Erwartungswert einen festlegbaren Schwellwert überschreitet.

3. Scanner-System (3) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, die Abtasthäufigkeit anhand eines statistischen Mittelwerts einzustellen.

4. Scanner-System (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der individuelle Erwartungswert von einer gemessenen Distanz des Messpunktes oder zu dem Messpunkt benachbarten Messpunkten einer vorherigen Abtastung abhängt.

5. Scanner-System (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der individuelle Erwartungswert von einer zu erwartenden Objektgröße oder Objektdistanz abhängt.

6. Scanner-System (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der individuelle Erwartungswert von einer Existenzwahrscheinlichkeit für Objekte (8.1, 8.2, 8.3) abhängt.

7. Scanner-System (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der individuelle Erwartungswert von einer Existenz kritischer Objekte im Erfassungsbereichs des Scanners abhängt.

8. Scanner-System (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der individuelle Erwartungswert von einer bekannten Bewegungsrichtung eines erkannten dynamischen Objekts abhängt.

9. Fahrerassistenzsystem (2) für ein Fahrzeug (1), welches Informationen mit einem Scanner-System (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche austauscht.

10. Fahrzeug (1), insbesondere Kraftfahrzeug, umfassend ein Fahrer-Assistenzsystem (2) nach Anspruch 9.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Scanner-System zur Erfassung von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, z.B. eines Personenkraftfahrwagens (Pkw) oder eines Lastkraftwagens (Lkw).

In der Distanzmesstechnik werden sogenannte Scanner-Systeme eingesetzt, wobei eine Ortsauflösung durch sequentielles vermessen einzelner Messpunkte erreicht wird. Zu solchen Scanner-Systemen zählen auch Laser-Scanner. Die gesamte Messung setzt sich aus einer Vielzahl von Einzelmessungen zusammen. Dabei wird ein Messstrahl mechanisch, elektrooptisch oder auf ähnliche Weise abgelenkt, um die einzelnen Messpunkte zu vermessen. Typischerweise ist ein solcher Scan-Vorgang statisch, d.h. die Messpunkte werden in einer fest vorgegebenen Reihenfolge durchlaufen, wobei der Ablenkvorgang einem starren Muster folgt. Die Messgeschwindigkeit des Scanner-Systems hängt von der Anzahl der einzelnen Messpunkte ab. Bei einem starren Scan-Muster wird üblicherweise immer die gleiche Anzahl an Messpunkten durchlaufen. Auch wenn kein Objekt in einer abgetasteten Umgebung des Fahrzeugs vorhanden ist, wird stets mit der gleichen Ortsauflösung gemessen. Dadurch müssen das Scanner-System und die Messzeit auf einen Worst Case ausgelegt werden.

Aus der DE 198 45 568 A1 ist eine Vorrichtung zur Objekterfassung für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei u.a. eine Messwiederholfrequenz und eine Auflösung von Abstandssensoren der Vorrichtung, z.B. Laser-Sensoren, durch eine Auswerteeinheit veränderbar sind, insbesondere in Abhängigkeit von einer Eigengeschwindigkeit oder einer eingelegten Gangstufe. Dadurch soll die Aufgabe gelöst werden, eine Vorrichtung zur Objekterfassung in einem Kraftfahrzeug bereitzustellen, die Daten für unterschiedliche Assistenz-Vorrichtungen bereitstellen kann und flexibel auf wechselnde Gegebenheiten anpassbar ist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Scanner-System und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchen Scan-Vorgänge optimiert und insbesondere Messzeiten verkürzt werden können.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der unabhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Scanner-System zur Erfassung von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Scanner-System umfasst einen Scanner zur sequentiellen Abtastung von Messpunkten mit einer einstellbaren Abtasthäufigkeit der Messpunkte und eine Steuerungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, die Abtasthäufigkeit in Abhängigkeit von einem individuellen Erwartungswert einzustellen, welcher eine Wahrscheinlichkeit repräsentiert, mit welcher sich ein jeweiliger Messpunkt auf einem Objekt in der abgetasteten Umgebung des Fahrzeugs befindet. Bei dem Scanner kann es sich beispielsweise um einen Laser-Scanner oder um ein Flash-LiDAR-System handeln. Die Steuerungseinheit kann einen Bestandteil des Scanners bilden. Alternativ kann die Steuerungseinheit auch ein von dem Scanner externes Bauteil bilden oder als Software implementiert sein.

Der Scanner kann einen Bereich nach Objekten abtasten. Um die Anzahl durchgeführter, unnötiger Scanvorgänge zu reduzieren, wenn sich der Messpunkt nicht oder zumindest mit hinreichend hoher wahrscheinlich nicht auf einem Objekt befindet, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Abtasthäufigkeit variabel ist. Ob und wie oft der einzelne Messpunkt abgetastet wird, hängt weiterhin von dem individuellen Erwartungswert ab. Der individuelle Erwartungswert kann insbesondere auf einem Ergebnis vergangener Messungen bzw. Abtastungen basieren. Alternativ kann der individuelle Erwartungswert auch anhand von Zusatzinformationen, z.B. anhand von Daten eines Fahrzeug-Navigationssystems oder von anderen Umfeld-Sensoren oder anderen Informationsquellen, ermittelt werden. Anders ausgedrückt ermöglicht das erfindungsgemäße Scanner-System eine Änderung der Sensorcharakteristik in Abhängigkeit von der Existenz erfassbarer bzw. scanbarer Objekten im Sensor-Gesichtsfeld. Dabei kann bei gleichbleibender Messrate eine mittlere abgestrahlte Laserleistung reduziert werden.

Durch die Einstellbarkeit der Abtasthäufigkeit kann Einfluss auf die Ortsauflösung genommen werden, wobei eine niedrigere Abtasthäufigkeit zu einer niedrigeren Ortsauflösung führen kann, und eine höhere Abtasthäufigkeit zu einer höheren Ortsauflösung. Da typischerweise mehrere Messpunkte sequentiell vermessen werden, kann die Einstellung der Abtasthäufigkeit dazu führen, dass nicht jeder der Messpunkt gleichhäufig erfasst wird. Des Weiteren kann sich die Abtasthäufigkeit über mehrere Messungen hinweg ändern. Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Scanner-System über einen groben Scan, der wenig Zeit in Anspruch nimmt, Objekte grob zu lokalisieren und dann anhand der individuellen Erwartungswerte die Objekte durch eine Abtastung mit höherer Auflösung genauer zu klassifizieren, z.B. die genaue Position, exakte Abmessungen oder eine detailliertere Objektklassifizierung.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, die Abtasthäufigkeit derart einzustellen, dass der jeweilige Messpunkt abgetastet wird, sofern der individuelle Erwartungswert einen festlegbaren Schwellwert überschreitet. Mit anderen Worten wird mittels der Steuerungseinheit die Abtasthäufigkeit verringert, sofern der festlegbare Schwellwert nicht überschritten wird, indem der Messpunkt in einem Scan-Zyklus nicht abgetastet wird.

Ob bzw. mit welcher Abtasthäufigkeit ein Messpunkt in der Einzelmessung berücksichtigt wird, kann durch die Steuerungseinheit auch mittels eines statistischen Mittels vorgegeben werden. Dabei kann für eine gewisse Anzahl von Messungen Amess anhand des Erwartungswertes festgelegt werden, wie oft statistisch dieser Messpunkt berücksichtigt wird (Anzahl der Abtastungen n). Diese n Abtastungen des Messpunktes werden dann statistisch auf die Anzahl von Messungen Amess verteilt. Dadurch wird ermöglicht, dass statistisch gesehen die Anzahl der Messungen reduziert werden kann, was wiederum in einer höheren Gesamtmessrate resultieren kann.

Der individuelle Erwartungswert kann durch die Steuerungseinheit insbesondere gemäß der im Folgenden beschriebenen Varianten ermittelt werden. So kann der individuelle Erwartungswert insbesondere in Abhängigkeit von einer gemessenen Distanz des Messpunktes oder zu dem Messpunkt benachbarten Messpunkten einer vorherigen Abtastung ermittelt werden. Beispielsweise können große gemessene Distanzen auf ein unkritisches bzw. nicht relevantes Objekt hinweisen. In diesem Falle wäre eine hohe Ortsauflösung ggfs. nicht notwendig und man könnte den individuellen Erwartungswert reduzieren.

Alternativ kann der individuelle Erwartungswert in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Objektgröße oder Objektdistanz ermittelt werden. Erwartet man z.B. große Objekte bzw. Objekte in näherer Distanz zu dem Fahrzeug bzw. dem Scanner-System, so ist ggfs. eine feine Ortsauflösung nicht notwendig.

Der der individuelle Erwartungswert kann auch von einer Existenzwahrscheinlichkeit für Objekte abhängig gemacht werden. Ist beispielsweise in manchen Bildbereichen die Existenzwahrscheinlichkeit für Objekte gering, so kann dort weniger oft oder weniger dicht gemessen werden.

Weiterhin kann der individuelle Erwartungswert in Abhängigkeit von einer Existenz kritischer Objekte im Erfassungsbereich des Scanners ermittelt werden. Als kritische Objekte können beispielsweise solche Objekte klassifiziert werden, welche sich dem Fahrzeug nähern können oder Einfluss auf eine beabsichtigte Trajektorie des Fahrzeugs haben können. Sofern kritische Objekte im Erfassungsbereich des Scanners existieren, kann hier der individuelle Erwartungswert der relevanten Messpunkte erhöht und kritische Bereiche somit öfters gescannt werden.

Ferner kann der individuelle Erwartungswert in Abhängigkeit von einer bekannten Bewegungsrichtung eines erkannten dynamischen Objekts ermittelt werden. Sofern man die Bewegungsrichtung dynamischer Objekte kennt, kann der individuelle Erwartungswert in der erkannten Bewegungsrichtung erhöht werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, welches Informationen mit einem vorstehend beschriebenen Scanner-System gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung austauscht. Insbesondere kann das Fahrer-Assistenzsystem Daten bezüglich gescannter Messpunkte von dem Scanner-System empfangen und für die Unterstützung des Fahrers nutzen. Weiterhin kann das Fahrer-Assistenzsystem die vorstehend beschriebene Steuerungseinheit umfassen, mittels welcher insbesondere die Abtasthäufigkeiten der einzelnen Messpunkte des Scanners einstellbar sind.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, insbesondere ein Kraftfahrzeug, welches ein Fahrer-Assistenzsystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

1 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Fahrerassistenzsystem und einem Scanner-System,

2 ein Scanner-System für das Fahrzeug nach 1 in einem ersten Scan-Zyklus und

3 das Scanner-System nach 2 in einem zweiten Scan-Zyklus.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Fahrer-Assistenzsystem 2, welches Informationen mit einem Scanner-System 3 austauscht.

2 zeigt ein Scanner-System 3, welches in dem Fahrzeug 1 nach 1 eingesetzt werden kann. Das Scanner-System 3 umfasst einen Laser-Scanner 4 und eine in den Laser-Scanner 4 integrierte Steuerungseinheit 5. Der Laser-Scanner 4 ist dazu eingerichtet, einen Sektor 6 in der Umgebung des Fahrzeugs 1 zu scannen bzw. abzutasten. Innerhalb des Sektors 6 liegen in dem gezeigten Beispiel insgesamt 13 übereinander angeordnete Messpunkte 7, welche mehrmals nacheinander von dem Laser-Scanner 4 abgetastet werden können.

Die Steuerungseinheit 5 ist dazu eingerichtet, festzulegen welche der 13 Messpunkte 7 innerhalb eines Scan-Zyklus mittels des Laser-Scanners 4 gescannt werden und welche nicht. Auf diese Weise kann die Steuerungseinheit 5 die Abtasthäufigkeit der einzelnen Messpunkte 7 einstellen.

In dem durch 2 gezeigten Beispiel befinden sich drei Messpunkte 7.1, 7.2 und 7.3 auf einem Objekt 8.1, 8.2 bzw. 8.3. Die Steuerungseinheit 5 bestimmt für jeden der 13 Messpunkte 7 einen individuellen Erwartungswert, welcher eine Wahrscheinlichkeit repräsentiert, mit welcher sich ein jeweiliger Messpunkt 7 auf einem Objekt 8.1 bis 8.3 in dem Sektor 6 befindet. Für die auf den Objekten 8.1, 8.2 bzw. 8.3 liegenden Messpunkte 7.1, 7.2 und 7.3 wird der individuelle Erwartungswert einen zuvor festgelegten Schwellwert überschreiten, so dass die Messpunkte 7.1, 7.2 und 7.3 in dem durch 2 gezeigten Scan-Zyklus nacheinander abgetastet werden, was durch gestrichelte Linien verdeutlicht ist.

3 veranschaulicht, dass nicht jeder Messpunkt gleichhäufig erfasst wird und dass die Abtasthäufigkeit über mehrere Messungen bzw. Scan-Zyklen hinweg geändert werden kann. Die Steuerungseinheit 5 bestimmt für den Messpunkt 7.2 einen individuellen Erwartungswert, der unterhalb des Schwellwerts liegt, und tastet lediglich die Messpunkte 7.1 und 7.3 ab, nicht jedoch den Messpunkt 7.2.

Bezugszeichenliste

1
Kraftfahrzeug
2
Fahrerassistenzsystem
3
Scanner-System
4
Laser-Scanner
5
Steuerungseinheit
6
Sektor
7
Messpunkt
7.1
Messpunkt
7.2
Messpunkt
7.3
Messpunkt
8.1
Objekt
8.2
Objekt
8.3
Objekt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 19845568 A1 [0003]