Title:
Verfahren, Vorrichtung und computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen zur Bestimmung der lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Ein Verfahren, eine Vorrichtung (20, 30) und ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen zur Bestimmung der lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn. Eine Bildverarbeitungseinheit (22) detektiert (10) Fahrbahnmarkierungen. Eine Positionsbestimmungseinheit (23) bestimmt (11) eine Ausgangsposition für das Fahrzeug. Eine Verarbeitungseinheit (24) ermittelt (12) Schnittpunkte einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen. Die Verarbeitungseinheit (24) ermittelt (13) zudem Schnittpunkte der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition, wobei ein Filtern der Schnittpunkte erfolgt. Eine Auswerteeinheit (25) bestimmt (14) schließlich die laterale Position des Fahrzeugs durch Vergleichen der ermittelten Schnittpunkte.





Inventors:
Schack, Moritz, Dr. (38106, Braunschweig, DE)
Kerper, Markus, Dr. (38116, Braunschweig, DE)
Application Number:
DE102016213817A
Publication Date:
02/01/2018
Filing Date:
07/27/2016
Assignee:
VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT, 38440 (DE)
International Classes:
G01B11/14; B60W30/12; G01C11/04; G01C21/26; G01S19/45
Domestic Patent References:
DE102014211450A1N/A2014-12-24
DE102012104786A1N/A2012-12-13
Foreign References:
201403583212014-12-04
201601878872016-06-30
EP26332702015-05-06
EP28996692015-07-29
Claims:
1. Verfahren zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn, mit den Schritten:
– Detektieren (10) von Fahrbahnmarkierungen;
– Bestimmen (11) einer Ausgangsposition für das Fahrzeug;
– Ermitteln (12) von Schnittpunkten einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen;
– Ermitteln (13) von Schnittpunkten der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition; und
– Bestimmen (14) der lateralen Position des Fahrzeugs durch Vergleichen der ermittelten Schnittpunkte;
dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln (13) der Schnittpunkte der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus der Fahrstreifengeometriekarte ein Filtern der Schnittpunkte erfolgt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Filtern der Schnittpunkte basierend auf Richtungswinkeln der Schnittpunkte erfolgt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei diejenigen Schnittpunkte ausgefiltert werden, deren Richtungswinkel um mehr als einen Winkelfilter-Schwellwert von einem Kurswinkel des Fahrzeugs abweicht.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Winkelfilter-Schwellwert abhängig vom Straßentyp ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Filtern der Schnittpunkte basierend auf Fahrspurgruppen der Fahrstreifengeometriekarte erfolgt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei nur diejenigen Schnittpunkte beibehalten werden, die zu einer Fahrspurgruppe gehören, die zur befahrenen Fahrbahn gehört.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Filtern der Schnittpunkte basierend auf Höheninformationen zu den Fahrspuren erfolgt.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei nur diejenigen Schnittpunkte beibehalten werden, die zu Fahrspuren gehören, die sich auf gleicher Höhe wie die befahrene Fahrbahn befinden.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei beim Filtern der Schnittpunkte im Falle von sich überlagernden Fahrbahnen in der Fahrstreifengeometriekarte alle Schnittpunkte verworfen werden.

10. Vorrichtung (20) zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn, wobei die Vorrichtung (20) folgendes aufweist:
– Eine Bildverarbeitungseinheit (22) zum Detektieren (10) von Fahrbahnmarkierungen;
– Eine Positionsbestimmungseinheit (23) zum Bestimmen (11) einer Ausgangsposition für das Fahrzeug;
– Eine Verarbeitungseinheit (24) zum Ermitteln (12) von Schnittpunkten einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen und zum Ermitteln (13) von Schnittpunkten der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition; und
– Eine Auswerteeinheit (25) zum Bestimmen (14) der lateralen Position des Fahrzeugs durch Vergleichen der ermittelten Schnittpunkte;
dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (24) eingerichtet ist, beim Ermitteln (13) der Schnittpunkte der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus der Fahrstreifengeometriekarte ein Filtern der Schnittpunkte vorzunehmen.

11. Computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgende Schritte veranlassen:
– Detektieren (10) von Fahrbahnmarkierungen;
– Bestimmen (11) einer Ausgangsposition für das Fahrzeug;
– Ermitteln (12) von Schnittpunkten einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen;
– Ermitteln (13) von Schnittpunkten der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition; und
– Bestimmen (14) der lateralen Position des Fahrzeugs durch Vergleichen der ermittelten Schnittpunkte;
dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln (13) der Schnittpunkte der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus der Fahrstreifengeometriekarte ein Filtern der Schnittpunkte erfolgt.

12. Autonom oder manuell gesteuertes Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 aufweist oder eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.

Description:
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen zur Bestimmung der lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn, und insbesondere zur Bestimmung einer relativen lateralen Position mit Sub-Fahrstreifengenauigkeit. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.

Hintergrund der Erfindung

Moderne Fahrzeuge werden zunehmend autonomer, d.h. die Fahrzeuge stellen dem Fahrer mehr und mehr Funktionen und Systeme zur Verfügung, die ihn bei der Kontrolle des Fahrzeugs durch Hinweise unterstützen oder Teile der Fahrzeugkontrolle übernehmen. Für derartige Funktionen und Systeme wird eine Vielzahl von Information über das Fahrzeug und seine Umgebung benötigt.

Für die Funktion „fahrstreifengenaue Navigation“ wird beispielsweise die Kenntnis über den Fahrstreifen benötigt, auf dem sich das zu navigierende Fahrzeug, das „Ego-Fahrzeug“, befindet. Dieser Fahrstreifen wird auch als „Ego-Fahrstreifen“ bezeichnet. Weiterhin werden für das automatische Fahren und Car-to-Car-basierte Anwendungen neben der Kenntnis des Ego-Fahrstreifens auch genauere Informationen hinsichtlich der Querablage des Ego-Fahrzeugs relativ zum Ego-Fahrstreifen benötigt. Es muss zu jeder Zeit mit Sub-Fahrstreifengenauigkeit bekannt sein, wo sich das Ego-Fahrzeug lateral in Bezug auf die Fahrbahn befindet.

Die Druckschrift US 2014/0358321 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung und Nachverfolgung der Begrenzungen einer Fahrspur. Das Verfahren verwendet Karten mit Informationen zur Straßengeometrie, GPS-Daten, Verlaufsdaten und die Positionen anderer Fahrzeuge zur Bestimmung der aktuellen Position.

Die Druckschrift EP 2 899 669 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der lateralen Position eines Fahrzeugs relativ zur Fahrspur einer Straße. Mit Hilfe einer Kamera werden geometrische Aspekte der Fahrspuren ermittelt, beispielsweise Fahrbahnmarkierungen. Die ermittelten Aspekte werden klassifiziert und dienen zur Positionsbestimmung. Die Klassifizierung erfordert ein Training der Klassifizierungseinheit.

Die Druckschrift DE 10 2012 104 786 A1 beschreibt ein System zum genauen Abschätzen einer Spur, in welcher ein Fahrzeug fährt. Ein System zur Spurermittlung stellt geschätzte Spuren bereit, die auf unterschiedliche Weisen bestimmt werden. Beispiele sind von einer Kamera erfasste Spurmarkierungen, ein Führungsfahrzeug oder GPS/Karten, welche bis auf Spurniveau genau sind. Die geschätzten Spuren sind mit Konfidenzinformationen versehen. Die geschätzten Spuren und die entsprechenden Konfidenzinformationen werden fusioniert, um eine ermittelte Spur zu ergeben.

Zusammenfassend werden zur Zeit im Wesentlichen drei Lösungsansätze für die Bestimmung der lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu einer Fahrbahn verfolgt.

Ein erster Ansatz besteht in der Verwendung einer hochgenau eingemessenen digitalen Fahrstreifengeometriekarte mit einer absoluten Genauigkeit im Zentimeterbereich in Verbindung mit einem hochgenauen Zweifrequenz-GPS-System. Hierbei wird die Position in der Karte mit Hilfe des GPS-Sensors ohne weitere bildgebende Sensorik bestimmt. Durch GPS- und Kartenungenauigkeiten bezüglich der absoluten Position ist allerdings oftmals keine Zuordnung des Ego-Fahrzeugs zum richtigen Fahrstreifen möglich. Zudem ist eine Lösung mit einer hochgenauen Karte und hochgenauem GPS sehr kostenintensiv.

Ein weiterer Ansatz besteht in der Nutzung bildgebender Sensoren, z.B. eines Kamerasystems. Hierdurch wird die Zuordnung des Ego-Fahrzeugs zu Fahrstreifen bezogen auf von der Sensorik ermittelte Fahrstreifen ermöglicht. Die Nutzung von bildgebenden Sensoren ohne die gleichzeitige Verwendung einer digitalen Karte führt allerdings dazu, dass häufig nur ein oder zwei Fahrstreifen durch die Sensorik erkannt werden. Die Positionierung des Ego-Fahrzeugs kann dann nur relativ zu den erkannten Fahrstreifen erfolgen, nicht aber relativ zu allen Fahrstreifen.

Ein dritter Ansatz kombiniert bildgebende Sensorik mit Karteninformationen bezüglich Anzahl und Markierungstyp der Fahrstreifen. Durch die Nutzung bildgebender Sensoren und der Information aus einer digitalen Karte, wie viele Fahrstreifen vorhanden sind und mit welcher Randmarkierung diese vorliegen (gestrichelt, durchgezogen,...), kann das Ego-Fahrzeug zu allen Fahrstreifen zugeordnet werden. Aufgrund von Abstandsfehlern der durch die Sensoren erfassten Fahrstreifenmarkierungen relativ zum Ego-Fahrzeug ist jedoch die Genauigkeit der Querablage bezüglich des entsprechenden Fahrstreifens für die oben genannten Anwendungen nicht ausreichend.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn zur Verfügung zu stellen, die eine Bestimmung der relativen lateralen Position mit Sub-Fahrstreifengenauigkeit ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10, sowie durch ein computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen gemäß Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn die Schritte:

  • – Detektieren von Fahrbahnmarkierungen;
  • – Bestimmen einer Ausgangsposition für das Fahrzeug;
  • – Ermitteln von Schnittpunkten einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen;
  • – Ermitteln von Schnittpunkten der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition, wobei ein Filtern der Schnittpunkte erfolgt; und
  • – Bestimmen der lateralen Position des Fahrzeugs durch Vergleichen der ermittelten Schnittpunkte.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn auf:

  • – Eine Bildverarbeitungseinheit zum Detektieren von Fahrbahnmarkierungen;
  • – Eine Positionsbestimmungseinheit zum Bestimmen einer Ausgangsposition für das Fahrzeug;
  • – Eine Verarbeitungseinheit zum Ermitteln von Schnittpunkten einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen und zum Ermitteln von Schnittpunkten der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition, wobei die Verarbeitungseinheit eingerichtet ist, beim Ermitteln der Schnittpunkte der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus der Fahrstreifengeometriekarte ein Filtern der Schnittpunkte vorzunehmen; und
  • – Eine Auswerteeinheit zum Bestimmen der lateralen Position des Fahrzeugs durch Vergleichen der ermittelten Schnittpunkte.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein computerlesbares Speichermedium Instruktionen, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer zur Ausführung der folgende Schritte veranlassen:

  • – Detektieren von Fahrbahnmarkierungen;
  • – Bestimmen einer Ausgangsposition für das Fahrzeug;
  • – Ermitteln von Schnittpunkten einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen;
  • – Ermitteln von Schnittpunkten der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition, wobei ein Filtern der Schnittpunkte erfolgt; und
  • – Bestimmen der lateralen Position des Fahrzeugs durch Vergleichen der ermittelten Schnittpunkte.

Mit Hilfe eines Kamerasystems werden Fahrbahnmarkierungen erkannt und mit den Daten einer digitalen Karte verglichen, die alle Fahrstreifenrandgeometrien und Fahrstreifenmittengeometrien mit hoher Genauigkeit zueinander enthält. Für den Vergleich werden zunächst die Schnittpunkte einer zur Fahrtrichtung orthogonalen Linie mit den erkannten Fahrbahnmarkierungen bestimmt. Diese werden mit den Schnittpunkten der gleichen Linie mit den Fahrbahnmarkierungen gemäß der Karte abgeglichen. Aus dem Ergebnis wird anschließend die laterale Position des Fahrzeugs bestimmt.

Manchmal überlagern sich die von dem Fahrzeug befahrene Fahrbahn und die zugehörigen Gegenfahrbahn in der zweidimensionalen Kartengeometrie mit Fahrspuren anderer Fahrbahnen, beispielsweise bei Brücken und Unterführungen. In einem solchen Fall sollen nur die Kartenschnittpunkte der befahrenen Fahrbahn, der zugehörigen Gegenfahrbahn und gegebenenfalls zugehöriger Auf- und Abfahrten ermittelt und die Kartenschnittpunkte mit den überlagernden Fahrspuren ignoriert werden. Zu diesem Zweck erfolgt eine Filterung der Kartenschnittpunkte, bei der problematische Kartenschnittpunkte herausgefiltert und gleichzeitig die meisten relevanten Kartenschnittpunkte beibehalten werden.

Unbeabsichtigt herausgefilterte Schnittpunkte befinden sich in der Regel so weit von der Fahrbahn entfernt, dass die Kamera typischerweise keine dieser Fahrbahnmarkierungen an den Stellen der nicht erkannten Schnittpunkte detektieren würde. Genauso befinden sich auch unbeabsichtigt beibehaltene Schnittpunkte in der Regel weiter von der Kamera entfernt als die für den Vergleich relevanten Schnittpunkte. Diese stellen daher ebenfalls kein Problem dar.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt das Filtern der Schnittpunkte basierend auf Richtungswinkeln der Schnittpunkte. Dabei werden vorzugsweise diejenigen Schnittpunkte ausgefiltert, deren Richtungswinkel um mehr als einen Winkelfilter-Schwellwert von einem Kurswinkel des Fahrzeugs abweicht. Eine deutliche Abweichung des Richtungswinkels eines Schnittpunkts vom Kurswinkel des Fahrzeugs sind ein starkes Indiz dafür, dass der entsprechende Schnittpunkt nicht zur befahrenen Fahrbahn, sondern zu einer kreuzenden Fahrbahn gehört. Die winkelbasierte Filterung erlaubt es, solche Schnittpunkte auf einfach Weise zu ermitteln. Die Nutzung eines Winkelfilter-Schwellwertes sorgt zudem dafür, dass relevante Kartenschnittpunkte mit abweichenden Richtungswinkeln, beispielsweise bei Auf- und Abfahrten, beibehalten werden.

Vorzugsweise ist der Winkelfilter-Schwellwert abhängig vom Straßentyp. Bei einem Winkelfilter-Schwellwert von ca. 20° werden auf Autobahnen in aller Regel alle potentiell problematischen Kartenschnittpunkte von überlagernden Fahrbahnen herausgefiltert, alle relevanten Kartenschnittpunkte von Auf- und Abfahrten und ähnlichen Fahrbahnen jedoch noch einbezogen. Auf anderen Straßen als Autobahnen sind die Kurvenradien von Auf- und Abfahrten und ähnlichen Fahrbahnen meist so eng, dass ein Winkelfilter-Schwellwert von mindestens 40° gewählt werden sollte. Die Nutzung unterschiedlicher Winkelfilter-Schwellwerte für verschiedene Straßentypen erlaubt es, die Filterung an die unterschiedlichen baulichen Situationen der Straßentypen anzupassen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt das Filtern der Schnittpunkte basierend auf Fahrspurgruppen der Fahrstreifengeometriekarte. Dabei werden vorzugsweise nur diejenigen Schnittpunkte beibehalten, die zu einer Fahrspurgruppe gehören, die zur befahrenen Fahrbahn gehört. Befinden sich auf der Orthogonalen Schnittpunkte zu Kartengeometrien einer Fahrspurgruppe mit dazwischenliegenden Schnittpunkten einer anderen Fahrspurgruppe und enthält keine der beiden Fahrspurgruppen Folgesegmente der anderen, so müssen sich diese Fahrspurgruppen überlagern. Folglich müssen sie sich auf verschiedenen Ebenen kreuzende Fahrbahnen abbilden.

Gehört eine der sich überlagernden Fahrspurgruppen zur befahrenen Fahrbahn, so können Kartenschnittpunkte der sich hiermit überlagernden Fahrspurgruppen ignoriert werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung erfolgt das Filtern der Schnittpunkte basierend auf Höheninformationen zu den Fahrspuren erfolgt. Dabei werden vorzugsweise nur diejenigen Schnittpunkte beibehalten, die zu Fahrspuren gehören, die sich auf gleicher Höhe wie die befahrene Fahrbahn befinden. Sofern die Kartendaten Höheninformationen zu den Fahrbahnen bereitstellen, kann durch einen Vergleich der Höheninformationen auf einfache Weise ermittelt werden, welche Fahrspuren sich auf gleicher Höhe wie die befahrene Fahrbahn befinden. Die zu anderen als diesen Fahrspuren ermittelten Schnittpunkte können herausgefiltert werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden beim Filtern der Schnittpunkte im Falle von sich überlagernden Fahrbahnen in der Fahrstreifengeometriekarte alle Schnittpunkte verworfen. Stattdessen werden bei diesem Ansatz Maßnahmen zur Bewahrung und Interpolation bereits gesammelter Informationen durchgeführt. Sofern sich überlagernde Fahrbahnen nur kurzzeitig auftauchen, und insbesondere wenn durch Nutzung sprungfreier relativer Positionsinformationen die Fahrzeugbewegung über kurze Zeiträume sehr genau geschätzt werden kann, kann der Vergleich der Schnittpunkte problemlos kurzzeitig ausgesetzt werden.

Vorzugsweise werden ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem autonom oder manuell gesteuerten Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, eingesetzt.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Figuren

1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn;

2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn;

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn;

4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des in 1 dargestellten Verfahrens;

5 zeigt ein Beispiel für ermittelte Kartenschnittpunkte;

6 zeigt ein Beispiel für ermittelte BV-Linienschnittpunkte;

7 zeigt ein Beispiel für eine sprunghafte Korrektur von Position, Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit durch ein GPS-System; und

8 stellt beispielhaft die Kartenschnittpunkte für eine Autobahn bei einem Winkelfilter-Schwellwert von 20° dar;

9 stellt beispielhaft die Kartenschnittpunkte für eine Bundesstraße bei einem Winkelfilter-Schwellwert von 45° dar; und

10 veranschaulicht das Konzept von Fahrspurgruppen.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen

Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.

1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn. In einem ersten Schritt werden Fahrbahnmarkierungen detektiert 10. Zudem wird eine Ausgangsposition für das Fahrzeug bestimmt 11. Anschließend werden Schnittpunkte einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen ermittelt 12. Genauso werden Schnittpunkte der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition ermittelt 13. Dabei erfolgt ein Filtern der ermittelten Schnittpunkte.

Beispielsweise erfolgt das Filtern der Schnittpunkte basierend auf Richtungswinkeln der Schnittpunkte, basierend auf Fahrspurgruppen der Fahrstreifengeometriekarte oder basierend auf Höheninformationen zu den Fahrspuren. Alternativ werden im Falle von sich überlagernden Fahrbahnen in der Fahrstreifengeometriekarte alle Schnittpunkte verworfen. Schließlich wird die laterale Position des Fahrzeugs durch Vergleichen der ermittelten Schnittpunkte bestimmt 14.

2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung 20 zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn. Die Vorrichtung 20 hat eine Bildverarbeitungseinheit 22 zum Detektieren 10 von Fahrbahnmarkierungen. Zu diesem Zweck nutzt die Bildverarbeitungseinheit 22 beispielsweise Bildinformationen einer Kameraeinheit 26, die über einen Eingang 21 der Vorrichtung 20 empfangen werden. Die Vorrichtung 20 hat weiterhin eine Positionsbestimmungseinheit 23 zum Bestimmen 11 einer Ausgangsposition für das Fahrzeug. Die Ausgangsposition wird beispielsweise basierend auf Empfangsdaten eines GPS-Empfängers 27 bestimmt, die ebenfalls über den Eingang 21 empfangen werden können. Eine Verarbeitungseinheit 24 ermittelt 12 Schnittpunkte einer zur Fahrzeugbewegung orthogonalen Linie mit den detektierten Fahrbahnmarkierungen. Die Verarbeitungseinheit 24 ermittelt 13 zudem Schnittpunkte der orthogonalen Linie mit Fahrbahnmarkierungen aus einer Fahrstreifengeometriekarte für die für das Fahrzeug bestimmte Ausgangsposition, wobei ein Filtern der Schnittpunkte erfolgt. Beispielsweise erfolgt das Filtern der Schnittpunkte basierend auf Richtungswinkeln der Schnittpunkte, basierend auf Fahrspurgruppen der Fahrstreifengeometriekarte oder basierend auf Höheninformationen zu den Fahrspuren. Alternativ werden im Falle von sich überlagernden Fahrbahnen in der Fahrstreifengeometriekarte alle Schnittpunkte verworfen. Eine Auswerteeinheit 25 bestimmt 14 schließlich die laterale Position des Fahrzeugs durch Vergleichen der ermittelten Schnittpunkte.

Die von der Auswerteeinheit 25 bestimmte laterale Position des Fahrzeugs wird vorzugsweise über einen Ausgang 28 der Vorrichtung 20 für die weitere Verarbeitung verfügbar gemacht, beispielsweise für die Verarbeitung in einem Spurführungssystem. Sie kann zudem in einem Speicher 29 der Vorrichtung 20 abgelegt werden, beispielsweise für eine spätere Auswertung. Der Eingang 21 und der Ausgang 28 können als getrennte Schnittstellen oder als eine kombinierte bidirektionale Schnittstelle implementiert sein. Die Bildverarbeitungseinheit 22, die Positionsbestimmungseinheit 23, die Verarbeitungseinheit 24 sowie die Auswerteeinheit 25 können als dezidierte Hardware realisiert sein, beispielsweise als integrierte Schaltungen.

Natürlich können sie aber auch teilweise oder vollständig kombiniert oder als Software implementiert werden, die auf einem geeigneten Prozessor läuft.

3 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung 30 zur Bestimmung einer lateralen Position eines Fahrzeuges relativ zu den Fahrstreifen einer Fahrbahn. Die Vorrichtung 30 weist einen Prozessor 32 und einen Speicher 31 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Vorrichtung 30 um einen Computer oder eine Workstation. Im Speicher 31 sind Instruktionen abgelegt, die die Vorrichtung 30 bei Ausführung durch den Prozessor 32 veranlassen, die Schritte gemäß einem der beschriebenen Verfahren auszuführen. Die im Speicher 31 abgelegten Instruktionen verkörpern somit ein durch den Prozessor 32 ausführbares Programm, welches das erfindungsgemäße Verfahren realisiert. Die Vorrichtung hat einen Eingang 33 zum Empfangen von Informationen. Vom Prozessor 32 generierte Daten werden über einen Ausgang 34 bereitgestellt. Darüber hinaus können sie im Speicher 31 abgelegt werden. Der Eingang 33 und der Ausgang 34 können zu einer bidirektionalen Schnittstelle zusammengefasst sein.

Der Prozessor 32 kann eine oder mehrere Prozessoreinheiten umfassen, beispielsweise Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder Kombinationen daraus.

Die Speicher 29, 31 der beschriebenen Ausführungsformen können volatile und/oder nichtvolatile Speicherbereiche aufweisen und unterschiedlichste Speichergeräte und Speichermedien umfassen, beispielsweise Festplatten, optische Speichermedien oder Halbleiterspeicher.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Nachfolgend soll eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Detail beschrieben werden. Das Verfahren basiert auf einer Reihe von Eingangsdaten. Benötigt werden zunächst die von dem bildgebenden Sensorsystem ermittelten Geometrie- und Eigenschaftsinformationen der sichtbaren Fahrbahnmarkierungen. Im Folgenden werden diese als BV-Linien bezeichnet (BV für Bildverarbeitung). Ebenfalls benötigt wird eine absolute Positionsinformation mit Richtungs- und Geschwindigkeitsangabe. Diese kann beispielsweise vom Fahrzeug-GPS zur Verfügung gestellt werden. Für die absoluten Positionsinformationen ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Unterscheidung vorgesehen zwischen absoluten Positionsinformationen, die das direkte Ergebnis einer Ortung durch ein GNSS-System (GNSS: Global Navigation Satellite System) repräsentieren (GNSS Positionsdaten), und solchen, die basierend auf einer zurückliegenden GNSS-Ortung durch Dead-Reckoning (Koppelnavigation) interpoliert wurden (Absolute Positionsdaten). Optional kann auch eine relative, sprungfreie Positionsinformation genutzt werden, die z.B. mittels Bewegungsschätzung ermittelt wird. Zusätzlich werden Kartendaten mit hoher relativer Genauigkeit bezüglich Fahrstreifen und Fahrbahnmarkierungen verwendet. Diese werden beispielsweise durch einen Kartendaten-Server 110 zur Verfügung gestellt. Die Karteninformationen werden im Folgenden als DLM-Lanes (DLM: Detailed Lane Model, detailliertes Fahrstreifenmodell) und DLM-Lanemarkings bezeichnet. Vorzugsweise werden Ergebnisse aus dem vorausgegangenen Ablauf oder vorausgegangenen Abläufen des Verfahrens als Historie mit einbezogen, außer natürlich in der ersten Iteration.

Der prinzipielle Ablauf des Verfahrens gliedert sich in mehrere Teile, die in 4 teilweise in gestrichelt dargestellten Blöcken zusammengefasst sind.

Im Rahmen einer Aufbereitung 40 der Eingangsdaten wird eine ungefähre Fahrzeugposition bestimmt 41. Diese dient als Ausgangsposition für den Abgleich von Fahrbahnmarkierungen mit Kartendaten. Zudem erfolgt eine Umrechnung und Aggregation der Geometrien der BV-Linien.

Die Geometrien der durch das Kamerasystem detektierten Fahrbahnmarkierungen werden typischerweise durch Klothoiden in einem fahrzeugrelativen, kartesische Koordinatensystem beschrieben. Die Klothoidenbeschreibungen werden überführt in Polylines, die die Klothoidengeometrien in guter Näherung nachbilden. Die Umwandlung in Polylines wird durchgeführt, da die nachfolgend auf den Fahrbahnmarkierungsgeometrien operierenden Algorithmen so deutlich einfacher zu implementieren sind. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Koordinaten der Polylines aus dem fahrzeugrelativen, kartesischen Koordinatensystem in das WGS84-Koordinatensystem überführt 42. Die nachfolgenden Algorithmen operieren im WGS84-Koordinatensystem, da auch die Kartendaten und die Fahrzeugpositions- und -bewegungsinformationen typischerweise in diesem Koordinatensystem vorliegen.

Die Geometrien der durch das Kamerasystem erkannten Fahrbahnmarkierungen beginnen stets kurz vor dem Fahrzeug und haben eine Ausdehnung von einigen Metern ungefähr in Fahrtrichtung/Kamerablickrichtung. Gelegentlich werden durch das Kamerasystem Fahrbahnmarkierungen zunächst korrekt erkannt und übermittelt, jedoch kurz darauf nicht mehr detektiert.

Die bei einer Algorithmusiteration vorhandenen BV-Linien werden darum stets zwischengespeichert und bei der nächsten Iteration mit den neu durch das Kamerasystem übermittelten Geometrien abgeglichen 43.

Nachfolgend werden wesentliche Geometrieaspekte extrahiert 50. Dazu wird zunächst eine zur Achse der Fahrzeugbewegung orthogonale Strecke einer konfigurierbaren Länge in einem konfigurierbaren Abstand vor der Ausgangsposition konstruiert 51. Das Lot der Ausgangsposition auf diese Strecke befindet sich auf der Mitte der Strecke.

Die Länge der Strecke sollte groß genug gewählt sein, dass sich auch für BV-Linien mit sehr großer lateraler Entfernung zum Fahrzeug (bis zu der maximalen Entfernung, in der das verwendete Kamerasystem noch BV-Linien detektiert) noch Schnittpunkte der Strecke mit sowohl den BV-Linien als auch mit den jeweiligen BV-Linien entsprechenden DLM-Lanemarkings ergeben. Sinnvollerweise schneidet die Strecke bei Schnitt mit einer BV-Linie auch das dieser BV-Linie entsprechende DLM-Lanemarking, und umgekehrt. Dies wird am zuverlässigsten erreicht, indem die Streckenlänge so groß gewählt wird, dass alle für die Kamera noch erkennbaren Fahrbahnmarkierungen und alle DLM-Lanemarkings, die für die Kamera noch erkennbaren Fahrbahnmarkierungen entsprechen, von der Strecke geschnitten werden. Ein zu groß gewählter Wert kostet jedoch unnötig zusätzliche Rechenzeit.

Anschließend werden Schnittpunkte der DLM-Lanemarkings und der DLM-Lanes mit der orthogonalen Strecke ermittelt 52, beide zusammen als Kartenschnittpunkte bezeichnet. Ein Beispiel für solche Kartenschnittpunkte ist in 5 dargestellt. Zu sehen ist eine Fahrbahn FB mit vier Fahrspuren FS, die durch Fahrbahnmarkierungen FBM voneinander abgegrenzt sind, sowie die zugehörigen Fahrspurmitten FSM. Ebenfalls dargestellt sind die Ausgangsposition AP, die konstruierte Orthogonallinie OL und die Kartenschnittpunkte, getrennt nach Schnittpunkten SPM mit den DLM-Lanemarkings (Marking-Schnittpunkt) und Schnittpunkten SPL mit den DLM-Lanes (Lane-Schnittpunkt). Für jeden Kartenschnittpunkt wird vorzugsweise seine laterale Position relativ zum Fahrzeug, z.B. als Entfernung vom Mittelpunkt der orthogonalen Strecke, und bei DLM-Lanemarkings die Information der Art der assoziierten Fahrbahnmarkierung (Linie gestrichelt/durchgezogen, Leitplanke, Fahrbahnrand,...) festgehalten.

In einem weiteren Schritt werden die Schnittpunkte der orthogonalen Strecke mit den BV-Linien gebildet 53, als BV-Linienschnittpunkte bezeichnet. Ein Beispiel für solche BV-Linienschnittpunkte ist in 6 dargestellt. Zu sehen sind zusätzlich zu den bereits aus 5 bekannten Elementen die erkannten BV-Linien BVL und die Schnittpunkte BVS der Orthogonallinie OL mit den erkannten BV-Linien BVL. Wiederum wird für jeden Schnittpunkt BVS vorzugsweise seine laterale Position relativ zum Fahrzeug und die Information der Art der erkannten Fahrpurmarkierung (Linie gestrichelt/durchgezogen, Leitplanke, Fahrbahnrand,...) festgehalten.

Überlagern sich die vom Fahrzeug befahrene Fahrbahn und die zugehörige Gegenfahrbahn in der zweidimensionalen Kartengeometrie mit Fahrspuren anderer Fahrbahnen, beispielsweise bei Brücken oder Unterführungen, so sollten nur die Kartenschnittpunkte der befahrenen Fahrbahn, der zugehörigen Gegenfahrbahn und gegebenenfalls zugehöriger Auf- und Abfahrten ermittelt werden. Die Kartenschnittpunkte mit den überlagernden Fahrspuren sollten ignoriert werden.

Ein Ansatz dazu nutzt einen Winkelvergleich. Kartenschnittpunkte, deren Richtungswinkel sich um mehr als einen konfigurierbaren Wert vom sprungfreien Kurswinkel unterscheidet werden ausgefiltert. Dieser konfigurierbare Schwellwert wird nachfolgend als Winkelfilter-Schwellwert bezeichnet. Zur Berücksichtigung der Gegenfahrbahn wird der Richtungswinkel modulo 180° betrachtet. Unter dem Richtungswinkel eines Schnittpunktes ist der Richtungswinkel der geschnittenen DLM-Geometrie im Schnittpunkt zu verstehen, d.h. der Richtungswinkel der Fahrspurmitte oder der Fahrspurbegrenzung (Linie gestrichelt/durchgezogen, Leitplanke, Fahrbahnrand,...). Der sprungfreie Kurswinkel ist ein fehlerbereinigter Kurswinkel, insbesondere bereinigt von sprunghaften Positions- und Richtungskorrekturen des GPS-Systems. Viele GPS-Systeme haben die Eigenschaft, Abweichungen gelegentlich sprunghaft zu korrigieren. Ein Beispiel dafür ist in 7 dargestellt. Die Pfeile visualisieren die Position, Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit wie vom GPS-System empfangen. Im durch das gestrichelte Oval hervorgehobenen Bereich kommt es zu einer sprunghaften Korrektur der Position und der Bewegungsrichtung durch das GPS-System. Für den Abgleich von relativer (Odometrie) und absoluter (GPS) Ortungsinformation müssen die Bewegungsrichtungen beider Eingangsdaten abgeglichen werden. Um eventuelle sprunghafte Richtungsänderungen des GPS-Systems und die Akkumulation von Ungenauigkeiten der Richtungsinformation der relativen Ortungsinformation zu kompensieren, wurde das Konzept des sprungfreien Kurswinkels entworfen. Im Wesentlichen beinhaltet das Konzept die Glättung der Differenzen der Richtungsinformationen absoluter und relativer Ortungsinformationen, z.B. mittels exponentiell geglättetem gleitendem Mittelwert. In der Implementierung des Verfahrens wird nicht zwischen Gierwinkel und Kurswinkel des Fahrzeugs unterschieden.

Die Differenz dieser Winkel wird als hinreichend klein angenommen und die Blickrichtung der Kamera mit der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs entsprechend dem sprungfreien Kurswinkel gleichgesetzt. Eine genaue Differenzierung zwischen Kurs- und Gierwinkel ist bei den erreichten Genauigkeiten nicht notwendig.

Bei einem Winkelfilter-Schwellwert von ca. 20° werden auf Autobahnen in aller Regel alle potentiell problematischen Kartenschnittpunkte von überlagernden Fahrbahnen herausgefiltert, alle relevanten Kartenschnittpunkte von Auf- und Abfahrten und ähnlichen Fahrbahnen jedoch noch einbezogen. Ein Beispiel dafür ist in 8 dargestellt. Auf anderen Straßen als Autobahnen sind die Kurvenradien von Auf- und Abfahrten und ähnlichen Fahrbahnen meist so eng, dass ein Winkelfilter-Schwellwert von mindestens 40° gewählt werden sollte. Ein Beispiel dafür zeigt 9. In 8 und 9 markieren die Sterne die jeweiligen Ausgangspositionen AP und die Kreuze die als gültig erkannten Kartenschnittpunkte SPM, SPL. Ebenfalls eingezeichnet sind die jeweiligen Orthogonalen OL.

Der gestrichelte Kreis in 8 markiert einen Bereich, in dem Kartenschnittpunkte der Zufahrt, welche sich auf der gleichen Ebene wie die befahrene Fahrbahn befindet, unbeabsichtigt herausgefiltert wurden. Da sich der Bereich so weit von der Fahrbahn entfernt befindet, dass die Kamera typischerweise keine dieser Fahrbahnmarkierungen an den Stellen der nicht erkannten Schnittpunkte detektieren würde, stellt das Herausfiltern dieser Schnittpunkte kein Problem für die Durchführung des Verfahrens dar.

Der durchgezogene Kreis in 8 markiert einen Bereich, in dem Kartenschnittpunkte der Überführung, welche sich auf einer anderen Ebene als die befahrene Fahrbahn befindet, nicht wie beabsichtigt herausgefiltert wurden. Da sich dieser Bereich weiter von der Kamera entfernt befindet, als alle für Vergleich relevanten Kartenschnittpunkte von Fahrbahnen auf gleicher Ebene wie die befahrene Fahrbahn, stellt das Beibehalten dieser Kartenschnittpunkte kein Problem für die Durchführung des Verfahrens dar.

Für Fahrbahnverläufe, bei denen mehrere Fahrbahnen parallel in verschiedenen Ebenen übereinander verlaufen, ist der beschriebene Ansatz ungeeignet.

Statt über den Vergleich von Winkeln kann das Ausfiltern unerwünschter Kartenschnittpunkte überlagernder Fahrbahnen auch durch Abgleich von Kennungen (IDs) von Fahrspurgruppen erreicht werden.

Ein Kartenausschnitt mit Fahrspurgeometrien und Fahrspurgruppen ist in 10 dargestellt. Fahrspurgruppe ist die Bezeichnung für das DLM/Karten-Segment. Jedes Fahrspursegment ist genau einer Fahrspurgruppe FG zugeordnet. Alle Fahrspursemente einer Gruppe gehören zur selben Fahrbahn und verlaufen in die gleiche Richtung. Eine Fahrspurgruppe ist maximal so lang, wie die Menge der in der Gruppe repräsentierten Fahrspursegmente und deren Eigenschaften, d.h. die zugeordneten Fahrbahnmarkierungen und der Fahrspurtyp, gleichbleiben. Sobald also eine Auf- oder Abfahrt beginnt oder endet, eine gestrichelte zu einer durchgezogenen Linie wird oder eine Leitplanke neben der Fahrbahn anfängt, beginnt eine neue Fahrspurgruppe. Wenn eine Auffahrt auf eine Straße trifft oder sich von dieser trennt, gehen zwei vorher getrennte Fahrspurgruppen in eine einzige Fahrspurgruppe über oder eine Fahrspurgruppe trennt sich in zwei Fahrspurgruppen auf.

Ein Fahrspursegment repräsentiert den Abschnitt einer Fahrspur, der in genau einer Fahrspurgruppe enthalten ist. Ein Fahrspursegment ist also immer nur so lang, wie vorgegeben durch die Fahrspurgruppe, in der es enthalten ist. Als Folgesegment wird das Fahrspursegment bezeichnet, das die Fortsetzung eines Fahrspursegments entsprechend des Fahrspurverlaufes darstellt. Bei einem Fahrspursegment A, das zur gleichen Fahrspur gehört wie ein Fahrspursegment B, und B grenzt direkt an A und setzt A in Fahrtrichtung fort, ist B das Folgesegment zu A. Beim Übergang von einer Fahrspur in zwei Fahrspuren teilt sich das der ursprünglichen Fahrspur entsprechende Fahrspursegment an der Grenze zwischen den Fahrspurgruppen in zwei Fahrspursegmente auf, typischerweise beide mit dem Fahrspurtyp "Merge". Beide Fahrspursegmente werden als Folgesegmente des ursprünglichen Fahrspursegments angesehen. Umgekehrt haben beim Übergang zweier Fahrspuren in eine Fahrspur zwei eigenständige Fahrspursegmente, typischerweise beide mit dem Fahrspurtyp "Merge", dasselbe Folgesegment.

Jedem Fahrspursegment ist ein innerhalb der Fahrspurgruppe, in der es enthalten ist, eindeutiger Fahrspurindex zugeordnet. Der Fahrspurindex beginnt mit dem Fahrspursegment ganz rechts bei 0 und steigt mit jedem Fahrspursegment nach links um 1 an. Gleichheit des Fahrspurindex zweier Fahrspursegmente in aufeinanderfolgenden Fahrspurgruppen ist weder hinreichende noch notwendige Bedingung dafür, dass ein Fahrspursegment Folgesegment des anderen Fahrspursegments ist. Beispielsweise können auf der rechten Seite Notfallspuren oder „Unbekannte Fahrspuren“ hinzukommen oder wegfallen oder sich die am weitesten rechts liegenden Fahrspuren an Auf- und Abfahrten auftrennen oder vereinigen.

Befinden sich auf der Orthogonalen Schnittpunkte zu Kartengeometrien einer Fahrspurgruppe mit dazwischenliegenden Schnittpunkten einer anderen Fahrspurgruppe und enthält keine der beiden Fahrspurgruppen Folgesegmente der anderen, so müssen sich diese Fahrspurgruppen überlagern. Folglich müssen sie sich auf verschiedenen Ebenen kreuzende Fahrbahnen abbilden. Gehört eine der sich überlagernden Fahrspurgruppen zur befahrenen Fahrbahn, so können Kartenschnittpunkte der sich hiermit überlagernden Fahrspurgruppen ignoriert werden.

Überlagern sich zwei Fahrspurgruppen, von denen keine zur befahrenen Fahrbahn gehört, so wird sich mindestens eine der beiden Fahrspurgruppen (oder eine nahe vorherige oder nachfolgende Fahrspurgruppe dieser Fahrspurgruppe) mit großer Wahrscheinlichkeit zusätzlich mit einer Fahrspurgruppe der befahrenen Fahrbahn überlagern. Entsprechend können die Kartenschnittpunkte jener Fahrspurgruppe, auf die dies zutrifft, ignoriert werden. Trifft es auf die andere nicht zu, so sollen ihre Kartenschnittpunkte einbezogen werden (unter der Annahme, dass es sich um eine Überlagerung mit nur zwei Ebenen handelt). Zur Unterstützung von Überlagerungen mit mehr als zwei Ebenen kann das Verfahren durch paarweisen Abgleich der Überlagerungen durchgeführt werden.

Sofern die Kartendaten Höheninformationen zu den Fahrbahnen bereitstellen, kann zusätzlich durch Vergleich der Höheninformationen ermittelt werden, welche Fahrspuren sich auf gleicher Höhe wie die befahrene Fahrbahn befinden und folglich in die Menge der Kartenschnittpunkte eingehen müssen.

Da die durch GNSS-Systeme ermittelten Höheninformation eine vergleichsweise geringe Genauigkeit aufweisen, empfiehlt es sich, nicht auf Grundlage der Positionsinformationen aus dem GNSS-System die Höhe des Fahrzeugs abzuleiten, sondern zunächst an Fahrbahnabschnitten ohne überlagernde Fahrbahnen eine reguläre Bestimmung der Fahrspur wie weiter unten beschrieben durchzuführen. Die Höheninformation kann dann aus den in den Kartendaten hinterlegten Höhendaten der ermittelten Fahrbahn abgeleitet werden.

Ein alternativer Ansatz zur Behandlung von sich überlagernden Fahrbahnen besteht darin, an Streckenabschnitten mit sich überlagernden Fahrbahnen alle Kartenschnittpunkte zu verwerfen und stattdessen lediglich Maßnahmen zur Bewahrung und Interpolation bereits gesammelter Informationen durchzuführen. Sofern sich überlagernde Fahrbahnen nur kurzzeitig auftauchen, und insbesondere wenn durch Nutzung sprungfreier relativer Positionsinformationen die Fahrzeugbewegung über kurze Zeiträume sehr genau geschätzt werden kann, kann das Verfahren ausgesetzt werden.

Zurückkehrend zu 4 wird basierend auf einem Vergleich der ermittelten Schnittpunkte eine Menge von möglichen Fahrzeugpositionen bestimmt 60. Diese werden nachfolgend durch eine Sequenz entsprechender Bewertungsfunktionen bewertet 70, wobei die möglichen Fahrzeugpositionen gegebenenfalls ergänzt oder modifiziert werden. Mit Hilfe der Bewertungsfunktionen werden Strafpunkte vergeben. Eine erste Bewertungsfunktion 71 betrachtet die Zuordnung der von der Kamera erfassten Linientypen zu den in der Karte abgelegten Linientypen. Für diese Bewertung ist vorzugsweise eine konfigurierbare Matrix vorgesehen, die für jede Kombination aus BV-Linie und Kartenfahrbahnmarkierungstyp einen spezifischen Wert zuordnet. So können häufig vorkommende Fehlzuordnungen der Kamera, z.B. die Erkennung einer durchgezogenen als gestrichelte Linie, mit einer nur geringfügig schlechten Bewertung, unwahrscheinliche Fehlzuordnungen der Kamera, z.B. die Erkennung von Fahrbahnrand als Leitplanke, mit einer deutlich schlechten Bewertung assoziiert werden. Eine zweite Bewertungsfunktion 72 berücksichtigt die Historie der Fahrzeugpositionen. Mögliche Fahrzeugpositionen, die stark von der Historie abweichen, werden beispielsweise durch hohe Strafpunkte charakterisiert. In der vorliegenden Ausführungsform bewertet eine dritte Bewertungsfunktion 73 den Fahrstreifentyp. Das Fahrzeug wird auf einer regulären Fahrspur der Fahrbahn vermutet. Mögliche Fahrzeugpositionen auf nicht zum Befahren vorgesehene Fahrspuren (Seitenstreifen, „Unbekannte Fahrspuren“ des DLM, und Standstreifen,...) werden darum schlecht bewertet, mögliche Fahrzeugpositionen auf befahrbaren Fahrspuren werden neutral bewertet. Als weiteres Beispiel werden für mögliche Fahrzeugpositionen auf der Gegenfahrbahn deutlich höhere Strafpunkte vergeben als für Positionen in Fahrtrichtung. Die Einstellung der Strafpunkte ist abhängig von den verwendeten Sensorsystem und der genutzten digitalen Karte. Somit kann eine konkrete Anpassung für die verwendeten Systeme sehr leicht erfolgen. Als Ergebnis des Bewertungsverfahrens wird schließlich die bestbewertete mögliche Fahrzeugposition selektiert 80.

Während des Ablaufs des Verfahrens kann es an diversen Stellen vorkommen, dass aufgrund des Fehlens von Eingangsdaten oder einer unzureichenden Qualität der Eingangsdaten eine Positionsbestimmung nicht möglich ist und der Ablauf nicht fortgesetzt werden kann. Für solche Fälle ist es möglich, den modularen Ablauf an der entsprechenden Stelle zu verlassen und eine Fehlerbehandlung 90 zu initiieren, z.B. ein Ergebnis ohne Positionsinformation oder mit einer auf anderem Wege näherungsweise bestimmten Positionsinformation zu generieren.

In 4 sind die Pfade des regulären Ablaufs durch durchgezogene Pfeile, die Pfade bei Abweichung vom regulären Ablauf durch gestrichelte Pfeile gekennzeichnet.

Beispielsweise wird bei Nichtverfügbarkeit von Kartendaten für die aktuelle Fahrzeugposition gemäß absoluter Positionsinformation keine Ermittlung der möglichen Fahrzeugpositionen durchgeführt. Bei Ausbleiben absoluter Positionsinformationen (z.B. kein GNSS-Empfang durch Bauwerke) kann bei Verfügbarkeit relativer Positionsinformationen die absolute Positionsinformation durch eine frühere absolute Positionsinformation und relative Positionsinformationen ersetzt werden. Stehen keine relativen Positionsinformationen zur Verfügung, wird bei Ausbleiben absoluter Positionsinformationen keine Ermittlung der möglichen Fahrzeugpositionen durchgeführt. In solchen Fällen wird ein entsprechender Fehlerzustand ausgegeben 91. Wurden hingegen zu wenig BV-Linien erkannt, kann keine hinreichend gute Zuordnung von DLM-Lanemarkings zu BV-Linien gefunden werden oder wurde keine einzige mögliche Fahrzeugpositionen ermittelt, kann mit Hilfe eines kartenbasierten Verfahrens 92 eine näherungsweise bestimmte Positionsinformation ermittelt werden. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, ein Fortsetzung der Fahrzeugbewegung entlang der Fahrstreifenmitte gemäß Karte anzunehmen. In einem abschließenden Schritt 100 werden die Ergebnisse aufbereitet, für die weitere Verarbeitung zur Verfügung gestellt und in die Historie übernommen.

Bezugszeichenliste

10
Detektieren von Fahrbahnmarkierungen
11
Bestimmen einer Ausgangsposition für das Fahrzeug
12
Ermitteln von Schnittpunkten für detektierte Fahrbahnmarkierungen
13
Ermitteln und filtern von Schnittpunkten für Fahrbahnmarkierungen der Fahrstreifengeometriekarte
14
Bestimmen der lateralen Fahrzeugposition durch Vergleich der Schnittpunkte
20
Vorrichtung
21
Eingang
22
Bildverarbeitungseinheit
23
Positionsbestimmungseinheit
24
Verarbeitungseinheit
25
Auswerteeinheit
26
Kameraeinheit
27
GPS-Empfänger
28
Ausgang
29
Speicher
30
Vorrichtung
31
Speicher
32
Prozessor
33
Eingang
34
Ausgang
40
Aufbereitung der Eingangsdaten
41
Bestimmen einer ungefähren Fahrzeugposition
42
Überführen in WGS84-Koordinatensystem
43
Abgleich der neu übermittelten Geometrien
50
Extrahieren von Geometrieaspekten
51
Konstruieren einer Orthogonallinie
52
Ermitteln von Kartenschnittpunkten
53
Ermitteln von Schnittpunkten mit BV-Linien
60
Ermitteln von möglichen Fahrzeugpositionen
70
Bewerten der möglichen Fahrzeugpositionen
71
Erste Bewertungsfunktion
72
Zweite Bewertungsfunktion
73
Dritte Bewertungsfunktion
80
Selektion der bestbewerteten Fahrzeugposition
90
Fehlerbehandlung
91
Ausgeben eines Fehlerzustands
92
Kartenbasiertes Verfahren
100
Aufbereiten der Ergebnisse
110
Kartendaten-Server
FB
Fahrbahn
FS
Fahrspur
FSM
Fahrspurmitte
FBM
Fahrbahnmarkierung
OL
Orthogonallinie
SPM
Marking-Schnittpunk
SPL
Lane-Schnittpunkt
AP
Ausgangsposition
BVL
BV-Linie
BVS
Schnittpunkt mit BV-Linie
FG
Fahrspurgruppe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • US 2014/0358321 A1 [0004]
  • EP 2899669 A1 [0005]
  • DE 102012104786 A1 [0006]