DE102004010197A1 - Digital board or car navigation system function checking procedure uses separate object detection imaging system for comparison - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle einer digitalen Karte und/oder zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit einer an oder in einem Fahrzeug angeordneten Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Position des Fahrzeugs und/oder einer ebenfalls an oder in dem Fahrzeug angeordneten Umgebungserfassungseinrichtung zur Ermittlung von Lagen von Gegenständen in einer Umgebung des Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Montage an oder in einem Fahrzeug mit einer Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Position des Fahrzeugs, einer Umgebungserfassungseinrichtung zur Ermittlung von Lagen von Gegenständen in einer Umgebung des Fahrzeugs und einer digitalen Karte.The The present invention relates to a method for controlling a digital map and / or to check the functionality a position determination device arranged on or in a vehicle for Determining a position of the vehicle and / or a likewise on or in the vehicle arranged environment detection device for detecting layers of objects in an environment of the Vehicle. Furthermore, the invention relates to a corresponding device for mounting on or in a vehicle with a position determining device for determining a position of the vehicle, an environment detection device for detecting layers of objects in an environment of the Vehicle and a digital map.
Fahrzeuge werden in zunehmendem Maße mit Navigationssystemen ausgerüstet, die es einem Fahrer solcher Fahrzeuge unter anderem ermöglichen, seine Position festzustellen. Die Position kann insbesondere in Verbindung mit einer digitalen Karte dazu verwendet werden, den Fahrer zu einem vorgegebenen Ziel zu führen. Darüber hinaus kann eine digitale Karte Informationen über die Umgebung der augenblicklichen Position des Fahrzeugs enthalten, die in der Karte verzeichneten Gegenstände, zu denen im Rahmen der Erfindung auch Bauten wie beispielsweise Gebäude, Tunnels oder Mauern bzw. Wände gezählt werden, betreffen können.vehicles are becoming increasingly equipped with navigation systems, which enable a driver of such vehicles, among other things, to determine his position. The position can be particularly in Connection with a digital card can be used to To guide drivers to a given destination. In addition, a digital Map information about contain the environment of the instantaneous position of the vehicle, the items listed on the card, which are included in the scope of the Invention also buildings such as buildings, tunnels or walls or Walls are counted may affect.
Unabhängig davon können Fahrzeuge mit Umgebungserfassungseinrichtungen ausgerüstet sein, die mittels geeigneter Bilderfassungseinrichtungen Bilder der Umgebung des Fahrzeugs erfassen, die dann beispielsweise zur Erkennung und/oder Verfolgung von erfassten Gegenständen entsprechenden Objekten verwendet werden können. Die sich dabei ergebenden Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs können beispielsweise für Fahrerassistenzsysteme verwendet werden. Ein Fahrerassistenzsystem kann zum Beispiel dazu dienen, die Gefahr möglicher Kollisionen mit Gegenständen in der Umgebung des Fahrzeugs zu erkennen und gegebenenfalls entsprechende Warnsignale abzugeben oder auch in die Fahrzeugsteuerung, beispielsweise das Bremssystem, einzugreifen.Independently of can Vehicles equipped with environmental detection devices, by means of suitable image capture devices images of the environment capture the vehicle, which then, for example, for detection and / or Tracking of detected items corresponding objects can be used. The resulting information about For example, the environment of the vehicle for driver assistance systems be used. A driver assistance system can do this, for example serve the danger of possible Collisions with objects Detect in the vicinity of the vehicle and, where appropriate, appropriate To give warning signals or in the vehicle control, for example the braking system, to intervene.
Voraussetzung für eine sinnvolle Nutzung dieser Einrichtungen ist es jedoch, dass diese zuverlässig funktionieren.requirement for one meaningful use of these facilities, however, is that these work reliably.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kontrolle einer digitalen Karte und/oder zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit einer an oder in einem Fahrzeug angeordneten Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Position des Fahrzeugs und/oder einer ebenfalls an oder in dem Fahrzeug angeordneten Umgebungserfassungseinrichtung zur Ermittlung von Lagen von Gegenständen in einer Umgebung des Fahrzeugs bereitzustellen und eine Vorrichtung zur Montage an oder in einem Fahrzeug mit einer Positionsermittlungseinrichtung, einer Umgebungserfassungseinrichtung und einer digitalen Karte zu schaffen, deren Funktionsfähigkeit einfach zu kontrollieren ist.Of the The present invention is therefore based on the object, a method to control a digital map and / or to check the functionality a position determination device arranged on or in a vehicle for determining a position of the vehicle and / or a likewise on or in the vehicle arranged environment detection device for detecting layers of objects in an environment of the Vehicle provide and a device for mounting on or in a vehicle with a position detection device, a Environment detection device and a digital map to create their functionality easy to control.
Die Aufgabe wird nach einer ersten Alternative gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The Task is solved by a first alternative by a method with the features of claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kontrolle einer digitalen Karte und/oder zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit einer an oder in einem Fahrzeug angeordneten Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Position des Fahrzeugs und/oder einer ebenfalls an oder in dem Fahrzeug angeordneten Umgebungserfassungseinrichtung zur Ermittlung von Lagen von Gegenständen in einer Umgebung des Fahrzeugs, die eine Bilderfassungseinrichtung zur Erfassung von Abstandsbildern wenigstens eines Abschnitts der Umgebung des Fahrzeugs und einer Einrichtung zur Erkennung und/oder Verfolgung von Objekten, die von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Gegenständen entsprechen, auf der Basis von von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Abstandsbildern umfasst, wird mittels der Bilderfassungseinrichtung wenigstens ein Abstandsbild erfasst und es werden mittels der Objekterkennungs- und/oder -verfolgungseinrichtung unter Verwendung des Abstandsbildes Daten wenigstens in Bezug auf die Lage wenigstens eines einem Gegenstand entsprechenden Objekts ermittelt. Mittels der Positionsermittlungseinrichtung wird eine aktuelle Position des Fahrzeugs und in Abhängigkeit von der erfassten Position des Fahrzeugs in einer digitalen Karte ein Ausschnitt der Umgebung der Position des Fahrzeugs ermittelt. Daten in Bezug auf das Objekt werden mit Daten aus dem Ausschnitt der digitalen Karte verglichen und bei Feststellung einer Abweichung zwischen den Daten gemäß wenigstens einem vorgegebenen Fehlerkriterium wird ein Fehlersignal erzeugt.at the method according to the invention to control a digital map and / or to check the functionality a position determination device arranged on or in a vehicle for determining a position of the vehicle and / or a likewise on or in the vehicle arranged environment detection device for detecting layers of objects in an environment of the Vehicle having an image capture device for capturing Distance images of at least a portion of the environment of the vehicle and a device for recognizing and / or tracking objects, correspond to the objects detected by the image capture device, based on distance images acquired by the image capture device comprises, is at least one by means of the image capture device Distance image is detected and it is by means of the object recognition and / or tracking device using the distance image Data at least with respect to the location of at least one object corresponding Object determined. By means of the position detection device is a current position of the vehicle and depending on the detected Position of the vehicle in a digital map a section of the Determined surrounding the position of the vehicle. Data regarding the object will be using data from the cutout of the digital map compared and if there is a discrepancy between the data at least a predetermined error criterion generates an error signal.
Die Aufgabe wird nach einer ersten Alternative weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 23.The Task is still solved by a first alternative a device with the features of claim 23.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Montage an oder in einem Fahrzeug umfasst eine Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Position des Fahrzeugs, eine Umgebungserfassungseinrichtung zur Er mittlung von Lagen von Gegenständen in einer Umgebung des Fahrzeugs, die eine Bilderfassungseinrichtung zur Erfassung von Abstandsbildern wenigstens eines Abschnitts der Umgebung des Fahrzeugs und eine Einrichtung zur Erkennung und/oder Verfolgung von Objekten, die von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Gegenständen entsprechen, auf der Basis von von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Abstandsbildern umfasst, eine digitale Karte und eine Funktionskontrolleinrichtung, mittels derer in Abhängigkeit von der ermittelten Position des Fahrzeugs in der digitalen Karte ein Ausschnitt der Umgebung der Position des Fahrzeugs ermittelbar ist, Daten in Bezug auf ein durch die Umgebungserfassungseinrichtung ermitteltes Objekt mit Daten aus dem Ausschnitt der digitalen Karte vergleichbar sind und mittels derer bei Feststellung einer Abweichung zwischen den Daten gemäß wenigstens einem vorgegebenen Fehlerkriterium ein Fehlersignal erzeugbar ist.The inventive device for mounting on or in a vehicle comprises a position detection device for determining a position of the vehicle, an environment detection device for the determination of layers of objects in an environment of the Vehicle having an image capture device for capturing Distance images of at least a portion of the environment of the vehicle and a device for detecting and / or tracking objects, correspond to the objects detected by the image capture device, based on distance images acquired by the image capture device, a digital map and a function control device, by means of those in dependence from the determined position of the vehicle in the digital map a section of the environment of the position of the vehicle can be determined is, data relating to one by the environment detection device determined object with data from the section of the digital map comparable and by means of which, if a deviation is detected between the data according to at least a fault signal can be generated according to a predetermined error criterion.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Positionsermittlungseinrichtung und die Umgebungserfassungseinrichtung verwendet, die beide an und/oder in demselben Fahrzeug angeordnet sind. Weiterhin wird die digitale Karte verwendet, die vorzugsweise ebenfalls an oder in dem Fahrzeug angeordnet ist.at the method according to the invention become the position detecting means and the environment detecting means used, both arranged on and / or in the same vehicle are. Furthermore, the digital card is used, preferably is also arranged on or in the vehicle.
Die Positionsermittlungseinrichtung wird zur Ermittlung einer Position des Fahrzeugs verwendet. Dabei können grundsätzlich beliebige Positionsermittlungseinrichtungen verwendet werden. Die Positionsermittlungseinrichtung kann dabei insbesondere zunächst nur die eigene Position erfassen, die dann unter Berücksichtigung der Lage der Positionsermittlungseinrichtung bzw. eines für Position relevanten Teils der Positionsermittlungseinrichtung relativ zu dem Fahrzeug zur Ermittlung einer Position eines Bezugspunkts des Fahrzeugs, beispielsweise eines geometrischen Mittelpunkts oder auch des Schwerpunkts des Fahrzeugs, verwendet werden kann. Die Position bezieht sich dabei vorzugsweise auf ein erdfestes Koordinatensystem, im Folgenden auch als Weltkoordinatensystem bezeichnet, das eine absolute Festlegung des Ortes des Fahrzeugs ermöglicht.The Position determining device is used to determine a position used of the vehicle. It can in principle Any position detecting devices are used. The Position determining device may in particular initially only capture the own position, which then taking into account the position of the position detection device or one for Position relevant part of the position detection device relative to the vehicle for determining a position of a reference point the vehicle, such as a geometric center or also the center of gravity of the vehicle. The Position preferably refers to an earth-fixed coordinate system, hereinafter also referred to as world coordinate system, the one absolute determination of the location of the vehicle allows.
Weiterhin wird die digitale Karte verwendet, bei der es sich um eine Einrichtung mit einem Speicher handeln kann, in dem in Abhängigkeit von Positionsdaten Informationen bzw. entsprechende Daten über Eigenschaften des entsprechenden Ortes, beispielsweise dort vorhandene Bauten und/oder Straßen und/oder Verkehrszeichen und/oder andere ortsfeste Gegenstände und/oder Fahrbahnen und vorzugsweise auch Fahrbahnmarkierungen gespeichert sein können. Als Speicher kann insbesondere ein austauschbarer Datenträger wie beispielsweise eine CD oder eine DVD dienen, jedoch sind auch andere, nichtflüchtige Speicher verwendbar. Die Einrichtung kann weiterhin Mittel zum Auslesen der Daten aus dem Speicher in Abhängigkeit von der Einrichtung zugeführten Positionsdaten aufweisen.Farther the digital card is used, which is a device can act with a memory in which depending on positional data Information or corresponding data about properties of the corresponding Place, for example, existing buildings and / or roads and / or traffic signs and / or other stationary objects and / or carriageways and preferably also road markings can be stored. When Memory in particular can be a removable disk like For example, a CD or a DVD are used, but are also other, nonvolatile Memory usable. The device may further include means for reading the data from the memory depending on the device supplied Have position data.
Die Umgebungserfassungseinrichtung dient dazu, wenigstens einen Abschnitt einer Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen. Hierzu besitzt sie die Bilderfassungseinrichtung zur Erfassung von Abstandsbildern wenigstens eines Abschnitts der Umgebung des Fahrzeugs. Die Bilderfassungseinrichtung kann insbesondere einen Sensor für elektromagnetische Strahlung aufweisen, mittels dessen Abstandsbilder eines Erfassungs- bzw. Sichtbereichs des Sensors erfassbar sind. Unter einem Abstandsbild eines Sensors zur Erfassung elektromagnetischer Strahlung, das häufig auch als tiefenaufgelöstes Bild oder Entfernungsbild bezeichnet wird, wird eine Menge von bei einer Abtastung des Erfassungsbereichs des Sensors erfassten Abstandsbildpunkten verstanden, denen Punkte bzw., je nach Auflösung des Sensors, auch Bereiche eines von dem Sensor erfassten Ge genstands bzw. der Oberfläche des Gegenstands entsprechen. Die Abstandsbildpunkte, die im Folgenden der Einfachheit halber auch als Bildpunkte bezeichnet werden, umfassen dabei wenigstens der Lage der zugehörigen Gegenstandspunkte bzw. -bereiche entsprechende Koordinaten zur Definition einer Lage dieser Gegenstandspunkte bzw. -bereiche wenigstens in einer Fläche, vorzugsweise einer Ebene, die nicht orthogonal zu einer Blickrichtung des Sensors orientiert ist. Aus den Koordinaten kann insbesondere der Abstand der Gegenstandspunkte bzw. -bereiche von dem Sensor ermittelbar sein. Regionen des Erfassungsbereichs, in denen keine Gegenstände vorhanden sind, können, je nach Sensor, trotzdem Abstandsbildpunkte zugeordnet sein, die dann entsprechend gekennzeichnet sein können. Vorzugsweise können die Koordinaten in einem Polarkoordinatensystem oder einem kartesischen Koordinatensystem gegeben sein.The Environment detection device serves to at least a section an environment of the vehicle to capture. For this she owns the Image capturing device for capturing distance images at least a section of the surroundings of the vehicle. The image capture device In particular, a sensor for Have electromagnetic radiation, by means of which distance images a detection or visual range of the sensor can be detected. Under a distance image of a sensor for detecting electromagnetic Radiation that often also as deep-dissolved Image or distance image is called a lot of at understood a scanning of the detection range of the sensor detected distance pixels, which points or, depending on the resolution of the sensor, also areas of a detected by the sensor Ge object or the surface of the object. The distance pixels, below for the sake of simplicity, may also be referred to as pixels at least the position of the associated object points or Areas corresponding coordinates for defining a location of these object points or areas at least in one area, preferably one level, which is not oriented orthogonal to a viewing direction of the sensor is. From the coordinates, in particular the distance of the object points or areas of the sensor can be determined. Regions of the coverage area, in which no objects can exist, depending on the sensor, still be assigned distance pixels, the then be marked accordingly. Preferably, the Coordinates in a polar coordinate system or a Cartesian Be given coordinate system.
Als Sensoren für elektromagnetische Strahlung können beispielsweise entsprechende Radarsensoren verwendet werden. Vorzugsweise werden jedoch Sensoren verwendet, die im infraroten oder sichtbaren Spektralbereich arbeiten.When Sensors for electromagnetic radiation can For example, corresponding radar sensors can be used. Preferably However, sensors are used in the infrared or visible spectral range work.
Zur Ermittlung der Lagen von Gegenständen aus den Abstandsbildern besitzt die Umgebungserfassungseinrichtung die Objekterkennungs- und/oder -verfolgungseinrichtung. Auf der Basis von von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Abstandsbildern ermittelt diese wenigstens die Lage von Objekten, die Gegenständen entsprechen, die von der Bilderfassungseinrichtung erfasst wurden und dementsprechend in den Abstandsbildern wiedergegeben sind. Mittels dieser Einrichtung können durch Auswertung wenigstens eines Abstandsbildes Abstandsbildpunkte zu Objekten zusammengefasst werden, die von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Gegenständen entsprechen. Verfahren zur Erkennung und/oder Verfolgung von Objekten auf der Basis von Abstandsbildern sind grundsätzlich bekannt. Ein Beispiel für ein solches Verfahren ist in der in der Reihe Fortschritts-Berichte, Sachgebiet: Verkehrstechnik/Fahrzeugtechnik, Band Nr. 438 veröffentlichten Dissertation von Kirchner, Alexander mit dem Titel "Sensordatenverarbeitung eines Laserscanners für autonome Fahrfunktionen von Kraftfahrzeugen", Hamburg, 2000, ISBN 3-18-343812-7, ISSN 0178-9449 genauer beschrieben, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird. Weiterhin findet sich eine Beschreibung eines solchen Verfahrens in der Veröffentlichung von Fürstenberg, K.Ch. et al.: "Pedestrian Recognition and Tracking of Vehicles using a Vehicle based Mulitlayer Laserscanner", Proceedings of ITS 2003, 10th World Congress on Intelligent Transport Systems, November 2003, Madrid, Spanien, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird.To determine the positions of objects from the distance images, the environment detection device has the object recognition and / or tracking device. On the basis of distance images acquired by the image acquisition device, the latter determines at least the position of objects which correspond to objects which were detected by the image acquisition device and are reproduced accordingly in the distance images. By means of this device, by evaluating at least one distance image, distance image points can be combined to form objects which correspond to objects detected by the image detection device. Methods for recognizing and / or tracking objects on the basis of distance images are known in principle. An example of such a method is in the series Progress Reports, Subject area: Traffic Engineering / Automotive Engineering, Volume 438 published dissertation by Kirchner, Alexander entitled "Sensor data processing of a laser scanner for autonomous driving functions of motor vehicles," Hamburg, 2000, ISBN 3-18-343812-7, ISSN 0178-9449, the contents of which are hereby incorporated by reference. Furthermore, there is a description of such a method in the publication by Fürstenberg, K.Ch. et al .: "Pedestrian Recognition and Tracking of Vehicles using a vehicle based Mulitlayer laser scanner", Proceedings of ITS 2003 10 th World Congress on Intelligent Transport Systems, November 2003 is taken Madrid, Spain, the contents of which are hereby incorporated by reference in the description ,
Die Lage von Objekten kann dabei grundsätzlich relativ zu dem Fahrzeug oder relativ zu einem erdfesten Koordinatensystem gegeben sein. Sie umfasst wenigstens Angaben über die Lage eines Bezugspunkts des Objekts, beispielsweise eines geometrischen Schwerpunkts. Darüber hinaus kann eine Lageangabe aber auch noch eine Orientierungsinformation enthalten, die eine Ausrichtung eines Objekts bzw. Gegenstands gegenüber einer vorgegebenen Bezugsachse, beispielsweise einer Längsachse des Fahrzeugs angibt.The Location of objects can basically be relative to the vehicle or relative to a terrestrial coordinate system. It contains at least information about the location of a reference point of the object, for example a geometric one Center of gravity. About that In addition, a location specification but also an orientation information containing an alignment of an object or object with respect to a predetermined reference axis, for example, indicates a longitudinal axis of the vehicle.
Zur Durchführung der Objekterkennung und/oder -verfolgung kann insbesondere eine Datenverarbeitungseinrichtung verwendet werden, die mit der Bilderfassungseinrichtung verbunden und zur Durchführung des Objekterkennungs- und/oder Verfolgungsverfahrens programmiert ist.to execution the object recognition and / or tracking can in particular a Data processing device used with the image capture device connected and to carry out the Object recognition and / or tracking method is programmed.
Zur Funktionskontrolle wird ausgenutzt, dass einerseits in der digitalen Karte Daten zu ortsfesten Gegenständen mit den Positionen und gegebenenfalls auch Ausdehnungen der Gegenstände gespeichert sind. Unter Gegenständen werden im Rahmen der Erfindung, wie bereits zuvor erwähnt, beispielsweise Bauten, wie Gebäude, Brücken, Mauern oder Tunnels, andere ortsfest verankerte Körper, wie beispielsweise Leitpfosten, Laternenpfähle oder andere Pfähle sowie Bäume, und/oder Fahrbahn- und/oder Fahrspurmarkierungen verstanden. Die Positionen sind dabei in einem erdfesten Koordinatensystem angegeben.to Functional control is exploited that, on the one hand, in the digital Map data on stationary objects with the positions and if necessary, also expansions of the objects are stored. Under objects are in the context of the invention, as already mentioned, for example Buildings, such as buildings, Bridges, Walls or tunnels, other fixedly anchored bodies, such as For example, delineators, lampposts or other piles as well trees, and / or roadway and / or Lane markings understood. The positions are in one Earth-fixed coordinate system specified.
Andererseits kann Objekten, die erfassten Gegenständen entsprechen, eine Relativlage zu der Bilderfassungseinrichtung bzw. dem Fahrzeug zugeordnet werden. Unter Verwendung der mit der Positionsermittlungseinrichtung ermittelten Position des Fahrzeugs können dann Daten in Bezug auf wenigstens ein Objekt, insbesondere dessen Lage, mit Daten aus einem Ausschnitt der digitalen Karte verglichen werden, der einen Abschnitt der Umgebung des Fahrzeugs bzw. der Position des Fahrzeugs wiedergibt und insbesondere wenigstens teilweise den Erfassungsbereich des von der Bilderfassungseinrichtung verwendeten Sensors umfasst.on the other hand may be a relative position to objects that correspond to detected objects be assigned to the image capture device or the vehicle. Using the determined with the position detecting device Position of the vehicle can then data related to at least one object, in particular its Location, compared with data from a section of the digital map be a portion of the environment of the vehicle or the Represents position of the vehicle and in particular at least partially the detection range of the image capture device used by the image capture device Includes sensor.
Dabei können Lage- bzw. Positionsdaten aus der digitalen Karte unter Verwendung der mittels der Positionsermittlungseinrichtung ermittelten Position in ein Koordinatensystem transformiert werden, in dem die Lagen der Objekte angegeben sind. Es ist jedoch auch möglich, die Lagen der Objekte in Abhängigkeit von der ermittelten Position des Fahrzeugs in ein Koordinatensystem der digitalen Karte zu transformieren.there can Location or position data from the digital map using the determined by means of the position detection means position be transformed into a coordinate system in which the layers the objects are specified. However, it is also possible the locations of the objects dependent on from the determined position of the vehicle in a coordinate system transform the digital map.
Bei einer fehlerfreien digitalen Karte, einer fehlerfreien Positionsermittlung und einer fehlerfreien Erfassung von Gegenständen in der Umgebung des Fahrzeugs dürfen sich innerhalb vorgegebener Toleranzen bzw. Messge nauigkeiten dieser Einrichtungen keine Abweichungen zwischen den entsprechenden Daten ergeben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher ein vorgegebenes Fehlerkriterium in Bezug auf Abweichungen der Daten voneinander überprüft und in Abhängigkeit davon, ob das Kriterium erfüllt ist, ein entsprechendes Fehlersignal erzeugt und ausgegeben.at a faultless digital card, a faultless position determination and error-free detection of objects in the vicinity of the vehicle allowed to within specified tolerances or Messge these inaccuracies Facilities no deviations between the corresponding data result. In the method according to the invention therefore becomes a given error criterion with respect to deviations the data checked from each other and in dependence of whether the criterion met is, generates a corresponding error signal and output.
Zur Durchführung dieser Schritte ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Funktionskontrolleinrichtung vorgesehen, die insbesondere durch einen im Rahmen der Objekterkennung und/oder -verfolgung verwendeten, entsprechend programmierten Prozessor gegeben sein kann, der über entsprechende Hard- und/oder Software-Schnittstellen mit der digitalen Karte, der Umgebungserfassungseinrichtung und der Positionsermittlungseinrichtung verbunden ist. Es kann jedoch auch eine separate Einrichtung verwendet werden, die mit der digitalen Karte, der Umgebungserfassungseinrichtung und der Positionsermittlungseinrichtung verbunden ist.To carry out these steps, the function control device is provided in the device according to the invention, which may be given in particular by an appropriately programmed processor used in the context of object recognition and / or tracking, the corresponding via hardware and / or software interfaces with the digital card , the environment detection device and the position detection device is connected. However, a separate device may be used with the digital map, the environment detection device and the position detecting ver is bound.
Auf diese Weise kann durch den erfindungsgemäßen Vergleich von Daten aus Abstandsbildern mit Daten aus einer digitalen Karte eine Funktionsprüfung der Positionsermittlungseinrichtung und/oder der Umgebungserfassungseinrichtung und/oder eine Kontrolle der digitalen Karte durchgeführt werden, wozu nur geringe zusätzliche Mittel notwendig sind.On This can be done by the comparison of data according to the invention Distance images with data from a digital map a functional test of Position determining device and / or the environment detection device and / or a control of the digital map are performed, which only a small additional Means are necessary.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren parallel zu der normalen Arbeit der genannten Einrichtungen ausgeführt werden, so dass die Kontrolle der Funktionsfähigkeit permanent während des Betriebs erfolgen kann.Especially can the inventive method be carried out in parallel to the normal work of the said facilities, so that the control of functioning permanently during the Operation can take place.
Das gebildete Fehlersignal kann dazu verwendet werden, direkt oder mittels einer entsprechenden Warneinrichtung den Fahrer über die Funktionsstörung zu informieren bzw. eine geeignete Reaktion eines Fahrerassistenzsystems auszulösen.The formed error signal can be used, directly or by means a corresponding warning device to the driver about the malfunction inform or a suitable response of a driver assistance system trigger.
Bei der Erfindung können beliebige Bilderfassungseinrichtungen zur Erfassung von Abstandsbildern verwendet werden. Beispielsweise können Stereobildkameras mit wenigstens zwei Videokameras verwendet werden, mittels derer in bekannter Weise aus synchron aufgenommenen Videobildern auf der Basis der relativen Anordnung der Videokameras zueinander und der Abbildungseigenschaften dieser Videokameras Abstandsbilder erzeugt werden können. Es ist jedoch als Ausführungsform bevorzugt, dass die Bilderfassungseinrichtung einen Laserscanner aufweist. Unter einem Laserscanner wird dabei insbesondere eine Einrichtung verstanden, bei der Abstandsbildpunkte ermittelt werden, indem ein Laserpuls ausgesandt und dessen Laufzeit von dem Sensor zu einem Oberflächenpunkt oder -bereich auf einem Gegenstand und zurück zu dem Sensor ermittelt wird. Besonders bevorzugt wird ein Laserscanner verwendet, der bei einer Abtastung seinen Erfassungsbereich mit mindestens einem gepulsten Strahlungsbündel abtastet, das einen vorgegebenen Winkelbereich, vorzugsweise mit einer Schwenkbewegung, überstreicht, und der von einem Punkt bzw. Bereich eines Gegenstands zurückgeworfene Strahlungspulse des Strahlungsbündels detektiert. Die für einen Abstandsbildpunkt erfassten Abtastdaten können dann als Koordinaten dem Winkel, bei dem der zurückgeworfene Puls erfasst wurde und die aus der Laufzeit des Pulses bzw. zurückgeworfenen Pulses bestimmte Entfernung des Gegenstandspunktes bzw. -bereichs von dem Laserscanner enthalten. Bei der elektromagnetischen Strahlung kann es sich insbesondere um sichtbares oder vorzugsweise infrarotes Licht handeln.at of the invention any image capture devices used to capture distance images become. For example, you can Stereo video cameras are used with at least two video cameras by means of which in a known manner from synchronously recorded video images based on the relative arrangement of the video cameras to each other and the imaging characteristics of these video cameras distance images can be generated. It is however as an embodiment preferred that the image capture device is a laser scanner having. Under a laser scanner is in particular a Understood device in which distance pixels are determined by emitting a laser pulse and its transit time from the sensor to a surface point or area on an object and back to the sensor becomes. Particularly preferred is a laser scanner is used, the at one scan its detection range with at least one pulsed one radiation beam scans, a predetermined angular range, preferably with a pivoting movement, sweeps over, and the discarded from a point or area of an object Radiation pulses of the radiation beam detected. The for A sampling pixel acquired a distance pixel can then be used as coordinates to the Angle at which the discarded Pulse was recorded and the from the duration of the pulse or discarded Pulse specific distance of the object point or area contained by the laser scanner. At the electromagnetic radiation in particular, it may be visible or preferably infrared Act light.
Um eine einfache und möglichst genaue Ermittlung der Position des Fahrzeugs zu ermöglichen, ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass eine Positionsermittlungseinrichtung verwendet wird, die einen Empfänger eines satellitengestützten Positionserfassungssystems umfasst. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es bevorzugt, dass die Positionsermittlungseinrichtung einen Empfänger eines satellitengestützten Positionserfassungssystems aufweist. Solche satellitengestützten Positionserfassungssysteme sind beispielsweise das GPS (Global Positioning System) oder das geplante Positionserfassungssystem GALILEO der Europäischen Union. Als Position des Empfängers wird im Wesentlichen die Position einer Antenne erfasst, die die Signale der Satelliten des Systems empfängt. Neben normalen Empfängern können insbesondere auch differentiell arbeitende Empfänger verwendet werden, die im Fall des GPS auch als DGPS-Empfänger bezeichnet werden. Das Positionserfassungssystem kann insbesondere mit Fahrzeugsensoren gekoppelt sein, die Daten über die Bewegung des Fahrzeugs bereitstellen. Beispielsweise können Daten wie Lenkwinkel und/oder Radumdrehungen und/oder Giergeschwindigkeiten erfasst werden. Da satellitengestützte Positionserfassungssysteme Signale häufig nur in fest vorgegebener zeitlicher Folge, nicht aber kontinuierlich abgeben und die Position somit genau nur zu den entsprechenden Zeitpunkten erfasst werden kann, können diese Fahrzeugbewegungsdaten insbesondere dazu verwendet werden, Positionsdaten zu Zeitpunkten zwischen dem Empfang von zwei Signalen zu schätzen.Around a simple and as possible to allow accurate determination of the position of the vehicle it is in a method according to the invention preferred that a position-determining device is used, the one receiver a satellite-based Position detection system comprises. In the device according to the invention it is preferred that the position determining means a receiver a satellite-based Position detection system has. Such satellite-based position detection systems are for example the GPS (Global Positioning System) or the planned position detection system GALILEO of the European Union. As the position of the recipient In essence, the position of an antenna is detected, which is the Receives signals from the satellites of the system. In addition to normal receivers, in particular also differentially operating receivers are used, the in the case of the GPS also be referred to as DGPS receiver. The Position detection system can in particular with vehicle sensors be coupled to the data over to provide the movement of the vehicle. For example, data can be such as steering angles and / or wheel revolutions and / or yaw rates be recorded. Because satellite-based position detection systems Signals frequently only in fixed time sequence, but not continuously Give up and the position thus only at the appropriate times can be detected this vehicle movement data is used in particular Position data at times between the receipt of two signals appreciate.
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
Daten in Bezug auch auf bewegte Objekte mit Daten aus einem entsprechenden
Ausschnitt der digitalen Karte verglichen werden. Beispielsweise
können
aus einer Position oder einer Trajektorie eines bewegten Objekts,
das beispielsweise einem Fahrzeug auf einer Fahrbahn entsprechen
kann, Daten in Bezug auf die Lage der Fahrbahn oder auch einer Fahrspur
ermittelt werden, die mit entsprechenden Daten der digitalen Karte
verglichen werden können.
Um jedoch einen schnellen und/oder genauen Vergleich zu ermöglichen,
ist es bevorzugt, dass der Vergleich nur für ortsfesten Gegenständen entsprechende
Objekte durchgeführt
wird. Dabei wird ausgenutzt, dass in einer digitalen Karte in der Regel
mehr ortsfeste als bewegliche oder nur ortsfeste Gegenstände verzeichnet
sind. Besonders bevorzugt wird bei der Objekterkennung und/oder
-verfolgung eine Klassifizierung der Objekte durchgeführt, bei
der beispielsweise Fußgänger von
in Abstandsbildern ähnlich
erscheinenden fest mit der Erde verbundenen und daher kleinen bzw.
schmalen ortsfesten Gegenständen,
wie beispielsweise Ampel- oder Straßenbeleuchtungsmasten unterschieden
werden. Dies erleichtert die Auswahl der Objekte. Die Erkennung
von ortsfesten Gegenständen
kann insbesondere allein auf der Basis von Abstandsbildern erfolgen.
Ein Verfahren zur Ermittlung von solchen ortsfesten Gegenständen auf
der Basis von Abstandsbildern ist in Fürstenberg, Kay Ch. et al.: "Laserscanner Innovations
for Detection of Obstacles and Road", Proceedings of AMAA 2003, 7th International Conference
on Advanced Microsystems for Automotive Applications, Mai 2003,
Berlin, Deutschland (veröffentlich
in Valldorf, Jürgen;
Gessner, Wolfgang (Eds.): "Advanced
Microsystems Automotive Applications 2003", in der Reihe VDI-Buch, 2003, ISBN:
3-540-00597-8, Seiten
223–247)
und der am 11. November 2002 eingereichten deutschen Patentanmeldung
der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen
Um einen Vergleich mit dem Ausschnitt der digitalen Karte schneller durchführen zu können, ist es bevorzugt, dass bei dem Vergleich nur solche in der digitalen Karte verzeichneten Gegenstände berücksichtigt werden, die ein vorgegebenes Auswahlkriterium erfüllen. Auf diese Weise brauchen Daten in Bezug auf Gegenstände, die sich aufgrund ihrer Lage oder Form nicht zum Vergleich mit erfassten Abstandsbildern eignen, nicht bei dem Vergleich berücksichtigt zu werden. Das Auswahlkriterium kann sich beispielsweise auf die Ausdehnung von Gegenständen, deren Kontur oder auch deren Typ beziehen. Beispielsweise brauchen für den Vergleich nur Gegenstände verwendet werden, die als Fahrbahnbegrenzungen dienen bzw. grundsätzlich am Rand von Fahrbahnen aufgestellt sind wie beispielsweise Leitpfosten, Straßenleuchten oder Ampeln. Weiterhin kann als Auswahlkriterium verwendet werden, ob die Gegenstände von der Bilderfassungseinrichtung überhaupt erfassbar und beispielsweise nicht durch andere Gegenstände verdeckt sind.Around a comparison with the cutout of the digital map faster carry out to be able to it is preferred that in the comparison only those in the digital Card listed items be taken into account that meet a given selection criterion. In this way need Data relating to objects, which, due to their location or shape, did not register for comparison Distance images are suitable, not taken into account in the comparison to become. The selection criterion may be, for example, the Expansion of objects, refer to their contour or their type. For example, need for the comparison only objects are used, which serve as roadway boundaries or basically on the edge lanes such as, for example, guide posts, street lights or traffic lights. Furthermore, it can be used as a selection criterion whether the objects from the image capture device at all detectable and for example not by other objects are covered.
Der Ausschnitt der Karte kann beispielsweise so gewählt werden, dass er den von der Umgebungserfassungseinrichtung erfassbaren Abschnitt der Umgebung des Fahrzeugs bzw. den Erfassungsbereich eines Sensors der Umgebungserfassungseinrichtung voll umfasst. Dies kann jedoch zu Problemen führen, wenn Gegenstände in dem Erfassungsbereich in dem Abstandsbild andere Gegenstände verdecken. Es ist daher bevorzugt, dass wenigstens ein Bereich in dem Ausschnitt der digitalen Karte ermittelt wird, der in den Abstandsbildern durch Verdeckung nicht sichtbar ist, und dass Daten aus diesem Bereich nicht bei dem Vergleich berücksichtigt werden. Die Daten können sich insbesondere auf in dem Bereich vorhandene Gegenstände beziehen. Auf diese Weise wird nicht nur die Menge der bei einem Vergleich zu berücksichtigenden Daten reduziert, sondern es werden auch Fehlzuordnungen von Objekten zu Gegenständen in der digitalen Karte vermieden, die in einem aktuellen Abstandsbild aufgrund einer Verdeckung nicht sichtbar und damit erfassbar sein können.Of the For example, a section of the map can be selected to match that of the environment detection device detectable portion of the environment of the vehicle or the detection range of a sensor of the environment detection device fully includes. However, this can cause problems if items are in the Detection area in the distance image obscure other objects. It is therefore preferred that at least one area in the cutout the digital card detected in the distance images Hiding is not visible, and that data from this area not considered in the comparison become. The data can in particular, relate to existing articles in the field. That way, not just the amount of a comparison to be considered Data is reduced, but there are also misallocations of objects to objects avoided in the digital map, in a current distance image can not be visible due to occlusion and thus be detectable.
Um den Vergleich zu beschleunigen, ist es weiterhin bevorzugt, dass vor dem Vergleich eine Zuordnung zwischen wenigstens einem Objekt und einem für den Vergleich verwendeten, in der digitalen Karte verzeichneten Gegenstand durchgeführt wird. Mit diesem Schritt kann erreicht werden, dass Daten in Bezug auf ein Objekt, insbesondere die Lage des Objekts, nur mit Daten in Bezug auf einen tatsächlich diesem Objekt entsprechenden Gegenstand aus der digitalen Karte verglichen werden. Dies erhöht die Sicherheit einer Erkennung einer Funktionsstörung wesentlich. Die Zuordnung kann dabei auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden. So kann nach Gegenständen einer bestimmten vorgegebenen Form, Größe oder auch Objektklasse bzw. entsprechenden Objekten in jedem Abstandsbild erneut gesucht werden, wobei insbesondere auch Erfahrungswissen über typische Anordnungen von Gegenständen verwendet werden kann. Es kann bei Durchführung einer Objektverfolgung jedoch bei wiedererkannten Objekten eine bestehende Zuordnung auch weitergeführt werden, sofern keine Widersprüche auftreten. Nur für neu erkannte Objekte ist dann eine neue Zuordnung durchzuführen. Es kann dann insbesondere eine Identifikation bzw. Zuordnung eines neuen Objekts zu einem entsprechenden Gegenstand der digitalen Karte unter Berücksichtigung der wiedererkannten Objekte und deren Lagen erfolgen, was die Zuordnung vereinfachen und deren Sicherheit erhöhen kann.Around To speed up the comparison, it is further preferred that before the comparison, an association between at least one object and one for used the comparison, listed in the digital map Object performed becomes. With this step can be achieved that data in relation on an object, especially the location of the object, only with data in terms of one actually object corresponding to this object from the digital map be compared. This increases the security of a detection of a malfunction essential. The assignment can be done in different ways. So can for objects a certain predetermined shape, size or object class or corresponding objects in each distance image are searched again, in particular, also empirical knowledge of typical arrangements of objects can be used. It can when performing an object tracking however, in the case of recognized objects, an existing assignment is also continued, if there are no contradictions occur. Only for newly recognized objects is then to perform a new assignment. It can then in particular an identification or assignment of a new object to a corresponding object of the digital map considering the recognized objects and their locations take place, reflecting the assignment simplify and increase their safety.
Die Zuordnung kann jedoch auch allein auf der Basis der relativen Anordnungen der Objekte und entsprechender Gegenstände zueinander erfolgen.The However, assignment may also be solely based on the relative arrangements the objects and corresponding objects to each other.
Bei dem Vergleich von Daten in Bezug auf ein Objekt mit Daten aus dem Ausschnitt der digitalen Karte können beispielsweise aus den Lagedaten für ein Objekt, das einem Fahrzeug entspricht, Daten in Bezug auf die Lage von Fahrbahn- oder Fahrspurmarkierungen abgeleitet werden, die dann mit entsprechenden Daten aus dem Ausschnitt der Karte verglichen werden. Ein solches indirektes Vorgehen kann jedoch mit relativ großen Fehlern für die Zwecke der Prüfung der Funktionsfähigkeit behaftet sein. Es ist daher bevorzugt, dass eine Lage mindestens eines in der digitalen Karte verzeichneten Gegenstands mit der ermittelten Lage des Objekts verglichen wird. Vorzugsweise erfolgt dieser Vergleich für Objekte und Gegenstände, die einander zugeordnet sind. In Abhängigkeit davon, ob eine festgestellte Abweichung ein vorgegebenes Fehlerkriterium erfüllt, kann dann ein entsprechendes Fehlersignal ausgegeben werden. Die Lagen können dabei die Lagen in einem mit dem Fahrzeug mitbewegten Bezugssystem oder Lagen in einem erdfesten Bezugssystem sein.In the comparison of data relating to an object with data from the section of the digital map, for example, from the location data for an object that corresponds to a vehicle, data relating to the location of lane or lane markings are derived, which then with corresponding Data can be compared from the cutout of the map. However, such indirect action may involve relatively large errors for the purpose of functional testing. It is therefore preferred that a position of at least one item recorded in the digital map is compared with the determined position of the object. Preferably, this comparison is made for objects and objects that are associated with each other. Depending on whether a detected deviation meets a predetermined error criterion, then a corresponding error signal can be output. The layers can thereby the layers in one with to the vehicle moving reference frame or layers in a terrestrial reference system.
Um möglichst einfach die Abstandsbilder mit den entsprechenden Ausschnitten der digitalen Karte vergleichen zu können, ist vorzugsweise die Orientierung bzw. Lage eine von der Umgebungserfassungseinrichtung verwendeten bzw. durch diese gegebenen Bezugsrichtung, beispielsweise eine Richtung parallel zur Längsachse des Fahrzeugs, zu einer entsprechenden Bezugsrichtung der digitalen Karte, beispielsweise geographisch Nord, bekannt. Die Orientierung kann beispielsweise mit Hilfe eines Kompasses oder bei Bewegung des Fahrzeugs mittels der Positionsermittlungseinrichtung ermittelt werden. Alternativ ist es bevorzugt, dass eine Trajektorie des Fahrzeugs unter Verwendung der Positionsermittlungseinrichtung und/oder der Umgebungserfassungseinrichtung ermittelt wird, und dass die Trajektorie mit Fahrbahnverläufen in einer digitalen Karte verglichen wird. Um eine möglichst hohe Genauigkeit zu Erreichen ist es bevorzugt, dass die Lagen wenigstens zweier in dem Ausschnitt der digitalen Karte verzeichneter Gegenstände oder Gegenstandsbereiche aus der digitalen Karte und die Lagen der diesen Gegenständen bzw. Gegenstandsbereichen entsprechenden Objekte bzw. Objektbereiche ermittelt werden, dass ein Drehwinkel ermittelt wird, um den die mittels der digita len Karte ermittelten Lagen gegenüber den entsprechenden aus einem Abstandsbild ermittelten Lagen gedreht sind, und dass dieser Drehwinkel zur Ermittlung der Orientierung einer Bezugsrichtung in der digitalen Karte relativ zu einer Bezugsrichtung in einem Abstandsbild verwendet wird. Es kann also statt zweier Gegenstände auch nur ein Gegenstand verwendet, von dem wenigstens zwei verschiedene Bereiche getrennt erfasst und verwendet werden. Insbesondere kann eine ganze Kontur eines Gegenstands verwendet werden. Mit dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Orientierung des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit ermittelt werden, was mit einer Positionsermittlungseinrichtung nicht unbedingt möglich ist. Wenn die Orientierung des Abstandsbildes relativ zu der digitalen Karte bzw. der Bezugsrichtung der digitalen Karte bekannt ist, kann eine durch Fehler der Positionsermittlungseinrichtung bedingte lineare Verschiebung zwischen den Lagen von Gegenständen in der digitalen Karte und entsprechenden Objekten mit größerer Sicherheit und genauer festgestellt werden. Wird darüber hinaus mittels der Umgebungserfassungseinrichtung eine Eigenbewegung des Fahrzeugs ermittelt, kann auf der Basis des ermittelten Drehwinkels die Ermittlung der Eigenbewegung des Fahrzeugs und damit eine Teilfunktion der Umgebungserfassungseinrichtung geprüft werden.Around preferably simply the distance images with the corresponding sections of the to be able to compare digital map, Preferably, the orientation is one of the environmental detection device used or given by this reference direction, for example a direction parallel to the longitudinal axis of the vehicle, to a corresponding reference direction of the digital Map, for example, geographically north, known. The orientation For example, with the help of a compass or when moving of the vehicle determined by the position detecting device become. Alternatively, it is preferable that a trajectory of the vehicle using the position detection device and / or the Environment detection device is detected, and that the trajectory with roadways is compared in a digital map. To one as possible To achieve high accuracy, it is preferred that the layers at least two items listed in the section of the digital map or Subject areas from the digital map and the locations of these objects or object areas corresponding objects or object areas be determined that a rotation angle is determined by the By means of the digital map determined positions against the rotated corresponding determined from a distance image layers are, and that this angle of rotation to determine the orientation a reference direction in the digital map relative to a reference direction is used in a distance image. It can be so instead of two objects also uses only one object, of which at least two different Areas can be recorded and used separately. In particular, can a whole contour of an object can be used. With this embodiment the method according to the invention can determine the orientation of the vehicle with high accuracy which is not necessarily what with a position detector possible is. If the orientation of the distance image relative to the digital Map or the reference direction of the digital card is known a conditional by errors of the position detection device linear Shifting between the layers of objects in the digital map and corresponding objects with greater security and more accurate be determined. Will over it In addition, by means of the environment detection device a self-motion of the vehicle can be determined on the basis of the determined angle of rotation the determination of the vehicle's own motion and thus a partial function the environment detection device to be tested.
Bei einem Vergleich des Ausschnitts der Karte mit dem Abstandsbild bzw. den Lagen von Objekten kann der Fall auftreten, dass ein in der Karte verzeichnetes Objekt nicht aufgefunden werden kann. Es ist daher bevorzugt, dass bei Nichtauffinden eines einem in dem Ausschnitt der digitalen Karte verzeichneten Gegenstand entsprechenden Objekts ein entsprechendes Fehlersignal ausgegeben wird. Das Fehlersignal braucht dabei allgemein nur das Auftreten eines Fehlers anzuzeigen. Vorzugsweise gibt das Fehlersignal jedoch gleichzeitig wieder, welche der Einrichtungen eine Funktionsstörung aufweist, soweit diese lokalisierbar ist.at a comparison of the section of the map with the distance image or The layers of objects can be the case that one in the Map recorded object can not be found. It is Therefore, it is preferable that if one does not find one in the cutout of the digital map recorded object corresponding object a corresponding error signal is output. The error signal needs generally indicating only the occurrence of an error. Preferably However, at the same time, the error signal reflects which of the devices a malfunction as far as it is localizable.
Um eine Ursache einer Funktionsstörung genauer angeben zu können, ist es bevorzugt, dass bei Nichtauffinden eines einem in dem Ausschnitt der digitalen Karte verzeichneten Gegenstand entsprechenden Objekts ein die Lage des Gegenstands umfassender Winkelsektor eines Sichtbereichs der Bilderfassungseinrichtung ermittelt wird, dass in aufeinanderfolgenden Abstandsbildern geprüft wird, ob in diesem Winkelsektor Objekte ermittelt werden, und dass in dem Fall, dass keine Objekte in dem Winkelsektor ermittelt werden, obwohl gemäß der digitalen Karte wenigstens ein einem in dem Ausschnitt der digitalen Karte verzeichneten Gegenstand entsprechendes Objekt ermittelbar sein sollte, ein Fehlersignal gebildet wird, das eine Funktionsstörung der Bilderfassungseinrichtung anzeigt. Eine solche Prüfung eignet sich insbesondere für Laserscanner, die zur Abstandsmessung ein geschwenktes Laserstrahlungsbündel verwenden. Bei Verschmutzung einer transparenten Abdeckung, durch die das Laserstrahlungsbündel abgestrahlt wird, in einem bestimmten Winkelsektor, kann der Laserscanner in diesem Winkelsektor "blind" werden, so dass keine Abstandsbildpunkte mehr erfassbar sind. Durch die Prüfung, ob wiederholt in dem gleichen Winkelsektor eigentlich erfassbare Gegenstände nicht erfasst werden, kann eine Verschmutzung zuverlässig erkannt werden. Vorzugsweise wird diese Prüfung in Verbindung mit einer Verdeckungserkennung verwendet, um sicherzustellen, dass nicht Objekte bzw. diesen entsprechende Gegenstände einen in der Karte verzeichneten Gegenstand verdecken.Around a cause of a malfunction specify more precisely it is preferred that if one does not find one in the cutout of the digital map recorded object corresponding object an angle sector of the field of view encompassing the position of the object the image capture device is determined that in successive Distance images checked whether objects are detected in this angle sector, and that in the case that no objects are detected in the angle sector, although according to the digital Card at least one in the cut-out of the digital map recorded object corresponding object can be determined should, an error signal is formed, which is a malfunction of the Image capture device displays. Such a test is suitable especially for Laser scanners that use a panned laser beam for distance measurement. When dirty, a transparent cover through which the laser beam emitted is, in a certain angle sector, the laser scanner in this angle sector become "blind", so that no distance pixels are more detectable. By examining whether does not repeat actually detectable objects in the same angle sector be detected, contamination can be reliably detected. Preferably will take this exam used in conjunction with a masking detection to make sure that not objects or those corresponding items one obscure the item listed in the card.
Besonders bevorzugt ist es dann, dass mit dem Fehlersignal, das eine Funktionsstörung der Bilderfassungseinrichtung anzeigt, Daten ausgegeben werden, die die Lage und/oder Größe des Winkelsektors wiedergeben. Auf diese Weise kann bei einer plötzlich auftretenden, teilweisen Verschmutzung die Bilderfassungseinrichtung wenigstens teilweise weiter verwendet werden, wobei jedoch bei der Auswertung der Bilder und insbesondere auch einer Weiterverwendung der Ergebnisse der Bildauswertung die Beschränkung des Sichtbereichs durch Verschmutzung berücksichtigt werden kann.Especially it is then preferred that with the error signal that a malfunction of the Image capture device displays data that is output the location and / or size of the angle sector play. In this way, in case of a sudden, partial Contamination the image capture device at least partially be used, but in the evaluation of the images and in particular also a further use of the results of the image analysis the restriction of the field of view due to contamination.
Werden die Lagen eines Objekts und eines entsprechenden Gegenstands miteinander verglichen, ist es bevorzugt, dass bei Feststellung einer gemäß einem vorgegebenen Kriterium zu starken Abweichungen zwischen einer mittels der digitalen Karte ermittelten Lage eines in dem Ausschnitt der digitalen Karte verzeichneten Gegenstands und der Lage des dem Gegenstand entsprechenden Objekts ein Fehlersignal gebildet wird, das eine Funktionsstörung der Positionsermittlungseinrichtung anzeigt. Dabei wird angenommen, dass die digitale Karte nicht fehlerhaft ist und die Umgebungserfassungseinrichtung entweder fehlerfrei arbeitet oder entsprechende Fehler bekannt sind. Als Kriterium für eine zu starke Abweichung kann beispielsweise verwendet werden, dass der mittlere absolute oder quadratische Abstand der aus der digitalen Karte und der mit der Umgebungserfassungseinrichtung ermittelten Lagen größer als ein vorgegebener Schwellwert ist, der beispielsweise in Abhängigkeit von im Normalbetrieb zu erwartenden Toleranzen der Positionsermittlungseinrichtung, der digitalen Karte und der Umgebungserfassungseinrichtung gewählt sein kann. Die Lagen können dabei jeweils in dem gleichen Bezugs- bzw. Koordinatensystem gegeben sein.If the positions of an object and a corresponding object are compared with each other, is it is preferred that, upon detection of a deviation between a position of an object recorded in the section of the digital map and the position of the object corresponding to the object, which is too strong according to a predetermined criterion, an error signal is formed which indicates a malfunction of the position determining device , It is assumed that the digital map is not faulty and the environment detection device either works without errors or corresponding errors are known. As a criterion for excessive deviation, it can be used, for example, that the average absolute or quadratic distance of the positions determined from the digital map and the positions determined with the environment detection device is greater than a predefined threshold value, which depends, for example, on the tolerances of the position-determining device expected in normal operation , which may be selected from the digital map and the environment detector. The layers can be given in each case in the same reference or coordinate system.
Ist jedoch nicht sicher bekannt, dass die Umgebungserfassungseinrichtung fehlerfrei arbeitet und insbesondere das Abstandsbild relativ zu einer Bezugsrichtung in der digitalen Karte nicht richtig orientiert ist, ist es bevorzugt, dass die Lagen wenigstens zweier in der digitalen Karte verzeichneter Gegenstände aus dem Ausschnitt der digitalen Karte und die Lagen diesen Gegenständen entsprechender Objekte ermittelt werden, und dass geprüft wird, ob die mittels der digitalen Karte ermittelten Lagen gegenüber den entsprechenden mit der Umgebungserfassungseinrichtung ermittelten Lagen um jeweils die gleiche Verschiebung verschoben sind. Die Verschiebungen, die sowohl die Richtung als auch die Größe der Verschiebung umfassen, brauchen dabei nur im Wesentlichen gleich zu sein. Dieses Kriterium kann beispielsweise dadurch geprüft werden, dass die Größe der Differenz zwischen den Verschiebungen der beiden Objekte bzw. entsprechenden Verschiebungsvektoren ermittelt wird. Überschreitet die Differenz bzw. deren Größe, beispielsweise der mittlere absolute oder quadratische Betrag, einen vorgegebenen ersten Schwellwert, werden die Verschiebungen als nicht gleich angesehen. Überschreitet die Größe der Verschiebungen einen vorgegebenen zweiten Schwellwert, kann ein entsprechendes Fehlersignal ausgegeben werden. Die Schwellwerte können insbesondere in Abhängigkeit von der zu erwartenden Genauigkeit der digitalen Karte, der Positionsermittlungseinrichtung und der Umgebungserfassungseinrichtung im normalen Betrieb gewählt werden. Bei dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ausgenutzt, dass bei einer Fehlorientierung der Bilderfassungseinrichtung bzw. eines Abstandsbildes relativ zu der digitalen Karte typischerweise keine gleichen linearen Verschiebungen, die im Rahmen der Erfassungsgenauigkeit signifikant wären, auftreten können. In dem Fall, dass die mittels der digitalen Karte ermittelten Lagen um jeweils die gleiche Verschiebung gegenüber den ermittelten Lagen verschoben sind, kann daher auf eine Gesamtverschiebung des Abstandsbildes gegenüber der digitalen Karte hinweisen, die auf eine Erfassung einer falschen Position durch die Positionsermittlungseinrichtung zurückgeführt werden kann.is however, it is not known for certain that the environment detection device works error-free and in particular the distance image relative to a reference direction in the digital map is not properly oriented it is preferred that the layers of at least two in the digital Map of listed objects from the cutout of the digital map and the layers corresponding to these objects Objects are determined, and that is checked whether the means of digital map determined relative to the corresponding with the Environment detection device determined layers to each of the same shift are shifted. The shifts, both the direction as well as the size of the shift include only need to be substantially the same. This Criterion can be checked, for example, that the size of the difference between the displacements of the two objects or corresponding ones Displacement vectors is determined. Exceeds the difference or their size, for example the mean absolute or quadratic amount, a given first threshold, the shifts are considered not equal. exceeds the size of the shifts a predetermined second threshold, a corresponding Error signal are output. The thresholds can in particular dependent on on the expected accuracy of the digital map, the position detection device and the environment detection means are selected in normal operation. In this development of the method according to the invention is exploited, that at a misorientation of the image capture device or a distance image relative to the digital map typically no same linear displacements, within the scope of detection accuracy would be significant may occur. In the case that the positions determined by means of the digital map shifted by the same shift relative to the determined positions may therefore be due to a total displacement of the distance image across from Point out the digital map that indicates a detection of a wrong Position are returned by the position detecting device can.
Es ist dann besonders bevorzugt, dass bei Feststellung einer einen vorgegebenen Schwellwert überschreitenden, gleichen Verschiebung zwischen den mittels der digitalen Karte ermittelten Lagen und den entsprechenden mit der Umgebungserfassungseinrichtung ermittelten Lagen ein Fehlersignal gebildet wird, das die Größe und Richtung der Verschiebung wiedergibt. Besonders bevorzugt kann der ermittelte Wert der Verschiebung dazu verwendet werden, eine entsprechende Korrektur der von der Positionsermittlungseinrichtung ausgegebenen Positionen durchzuführen, so dass insgesamt eine erhöhte Genauigkeit von Positionsdaten erreicht werden kann.It is then particularly preferred that upon detection of a exceeding given threshold, same shift between the determined by means of the digital map Layers and the corresponding with the environment detection device determined positions an error signal is formed, which is the size and direction the shift reflects. Particularly preferably, the determined Value of the shift used to be an appropriate one Correction of the output from the position detection device Perform positions, so that overall increased Accuracy of position data can be achieved.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass bei Feststellung einer gemäß einem vorgegebenen Kriterium zu starken Abweichung zwischen der Lage und/oder Orientierung eines einem in dem Ausschnitt der digitalen Karte verzeichneten Gegenstand entsprechenden Objekts und der mittels der digitalen Karte ermittelten Lage und/oder Orientierung des Gegenstands ein Fehlersignal gebildet wird, das eine Funktionsstörung der Umgebungserfassungseinrichtung anzeigt. Dabei wird angenommen, dass die Positionsermittlungseinrichtung fehlerfrei arbeitet und die digitale Karte keine Fehler aufweist. Als Kriterium für eine zu starke Abweichung kann insbesondere verwendet werden, dass der Betrag der Differenz der Lagen einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, der in Abhängigkeit von zu erwartenden Messgenauigkeiten der Positionsermittlungseinrichtung, der Umgebungserfassungseinrichtung und der Genauigkeit der digitalen Karte sowie gegebenenfalls in Abhängigkeit von dem Abstand des Objekts von der Bilderfassungseinrichtung gewählt sein kann.Farther it is preferred that upon detection of one according to a given criterion for strong deviation between the situation and / or Orientation of one listed in the section of the digital map Object corresponding object and the means of digital Map determined location and / or orientation of the object Error signal is formed, which is a malfunction of the environment detection device displays. It is assumed that the position detection device works without errors and the digital card has no errors. As criterion for too great a deviation can be used in particular that the amount of the difference of the layers exceeds a predetermined threshold, in dependence of expected measuring accuracies of the position-determining device, the environment detection device and the accuracy of the digital Map and, where appropriate, depending on the distance of Object can be selected by the image capture device.
Insbesondere bei der Verwendung von Laserscannern kann der Fall auftreten, dass die erfassten Abstände um einen festen Wert bzw. Offset zu groß oder zu klein im Vergleich zu dem tatsächlichen Abstand sind. Es ist daher bevorzugt, dass die Lagen wenigstens zweier in der digitalen Karte verzeichneter Gegenstände aus der digitalen Karte und die Lagen der diesen Gegenständen entsprechenden Objekte ermittelt werden, dass geprüft wird, ob die mittels der digitalen Karte ermittelten Lagen der Gegenstände entsprechend einem vorgegebenen Kriterium gegenüber den Lagen der entsprechenden Objekte in radialer Richtung von einem das Abstandsbild erfassenden Sensor der Bilderfassungseinrichtung verschoben sind, und dass bei Feststellung einer Verschiebung ein Fehlersignal gebildet wird, das eine Funktionsstörung der Bilderfassungseinrichtung anzeigt. Durch die Verwendung von zwei Objekten kann vermieden werden, dass Fehler der Positionsermittlungseinrichtung als Fehler der Umgebungserfassungseinrichtung erkannt werden. Als Kriterium für das Auftreten einer Verschiebung kann insbesondere verwendet werden, ob die Verschiebungen gleich sind und ob die Verschiebungen einen vorgegebenen Mindestwert überschreiten. Dazu kann geprüft werden, ob die Projektionen der Lagedifferenzen auf die radiale Richtung von dem Sensor der Bilderfassungseinrichtung zu dem Objekt, d.h. eine radiale Verschiebung, einen ersten Schwellwert überschreitet bzw. die Differenz der radialen Verschiebung einen zweiten Schwellwert unterschreitet. Die Schwellwerte können insbesondere in Abhängigkeit von zu erwartenden unsystematischen Messfehlern der Bilderfassungseinrichtung und insbesondere eines Sensors der Bilderfassungseinrichtung gewählt sein.In particular, when using laser scanners, the case may arise that the detected distances are too large or too small compared to the actual distance by a fixed value or offset. It is therefore preferred that the positions of at least two objects recorded in the digital map from the digital map and the positions of the objects corresponding to these objects are determined, and it is checked whether the positions of the objects determined by means of the digital map correspond to a predetermined criterion the positions of the corresponding objects in the radial direction of one the distance image detecting sensor of the image detection device are shifted, and that upon detection of a shift, an error signal is formed indicating a malfunction of the image detection device. By using two objects can be avoided that errors of the position detecting device are detected as errors of the environment detection device. As a criterion for the occurrence of a shift can be used in particular whether the shifts are the same and whether the shifts exceed a predetermined minimum value. For this purpose, it can be checked whether the projections of the position differences on the radial direction from the sensor of the image acquisition device to the object, ie a radial displacement, exceeds a first threshold value or the difference of the radial displacement falls below a second threshold value. The threshold values may be selected in particular as a function of expected unsystematic measurement errors of the image capture device and in particular of a sensor of the image capture device.
Es ist dann besonders bevorzugt, dass bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes für die Verschiebung in radialer Richtung zusammen mit einem Fehlersignal, das einen entsprechenden Fehler der Bilderfassungseinrichtung anzeigt, Daten ausgegeben werden, die die Größe und vorzugsweise Richtung der Verschiebung wiedergeben. Auch in diesem Fall kann die ermittelte Verschiebung dazu verwendet werden, die Abstandsbilder zu korrigieren und so eine erhöhte Genauigkeit der Abstandsbildpunkte zu erzielen.It is then particularly preferred that when exceeding a predetermined Threshold for the displacement in the radial direction together with an error signal, which indicates a corresponding error of the image capture device, Data is output that indicates the size and preferably direction of the Play shift. Also in this case, the determined Shift can be used to correct the distance images and so an increased Accuracy of the distance pixels to achieve.
Um die Abweichungen zwischen den Lagen in den Abstandsbildern und den entsprechenden Lagen in der digitalen Karte einfach ermitteln zu können, ist es bevorzugt, dass die Lagen in der digitalen Karte oder die mittels der Umgebungserfassungseinrichtung ermittelten Lagen in Abhängigkeit von einem Drehwinkel gedreht und/oder in Abhängigkeit von einem Verschiebungsvektor gegeneinander verschoben und/oder in Abhängigkeit von einem konstanten Abstandswert in radialer Richtung verschoben werden, so dass die mittleren Abweichungen zwischen den Lagen minimal werden. Bei Übereinstimmung von Abstandsbild und Ausschnitt der digitalen Karte sollten die Lagen übereinstimmen und die mittleren Abweichungen auch absolut sehr klein sein. Daher kann dann das Fehlerkriterium geprüft werden, ob die mittlere Größe der minimierten Abweichungen einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, und, wenn dies der Fall ist, kann ein entsprechendes Fehlersignal ausgegeben werden. Der Schwellwert kann insbesondere in Abhängigkeit von der erwarteten Genauigkeit der digitalen Karte, der Positionsermittlungseinrichtung und der Umgebungserfassungseinrichtung gewählt werden. Beispielsweise kann eine beliebige streng monotone Funktion der Differenzen der Lagen, beispielsweise der Mittelwert der absoluten oder quadratischen Abweichungen, als Funktion des Drehwinkels, der linearen Verschiebung und/oder des Abstandswertes minimiert werden. Auf diese Weise können zusammen mit einer Orientierung in Bezug auf die digitale Karte verschiedene Fehler gleichzeitig und getrennt voneinander ermittelt werden.Around the deviations between the layers in the distance images and the easily detect corresponding locations in the digital map can, it is preferred that the layers in the digital map or the detected by the environment detection means layers in dependence rotated from a rotation angle and / or in response to a displacement vector shifted against each other and / or depending on a constant Distance value to be shifted in the radial direction, so that the average deviations between the layers will be minimal. With agreement of distance image and section of the digital map should be the Layers match and the mean deviations are also very small. Therefore then the error criterion can be checked, whether the middle one Size of the minimized Deviations exceed a predetermined threshold, and, if so If this is the case, a corresponding error signal can be output. The threshold may vary depending on the expected Accuracy of the digital map, the position detection device and the environment detection device are selected. For example can be any strictly monotonic function of the differences of the Layers, for example, the mean of the absolute or quadratic Deviations, as a function of the angle of rotation, the linear displacement and / or the distance value are minimized. That way, along with an orientation in relation to the digital map different Errors are determined simultaneously and separately from each other.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass bei Nichtauffinden eines einem in dem Ausschnitt der digitalen Karte verzeichneten Gegenstand entsprechenden Objekts oder bei Feststellung einer gemäß einem vorgegebenen Kriterium zu starken Abweichung zwischen der Lage des dem in der digitalen Karte verzeichneten Gegenstand entsprechenden Objekts und der mittels der digitalen Karte ermittelten Lage des Gegenstands ein Fehlersignal gebildet wird, das einen Fehler in der digitalen Karte anzeigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Positionsermittlungseinrichtung und die Umgebungserfassungseinrichtung im Wesentlichen fehlerfrei arbeiten. Eine zu starke Abweichung kann insbesondere dann vorliegen, wenn der absolute oder quadratische Betrag der Differenzen der Lagen einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, der in Abhängigkeit von den im Normalbetrieb zu erwartenden Messgenauigkeiten der Positionsermittlungseinrichtung und der Umgebungserfassungseinrichtung sowie der erwarteten Genauigkeit der digitalen Karte abhängen kann.It is further preferred that when not finding a in corresponding to the excerpt of the digital map Object or upon determination of one according to a predetermined criterion too strong deviation between the location of the in the digital Map recorded object corresponding object and the means the digital map determined position of the object an error signal is formed, which indicates an error in the digital map. It gets away from it assumed that the position detection device and the environment detection device work essentially error-free. An excessive deviation can especially if the absolute or quadratic Amount of differences of the layers exceeds a predetermined threshold, in dependence from the expected in normal operation measurement accuracy of the position detection device and the environment detection device and the expected accuracy depend on the digital map can.
Kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Positionsermittlungseinrichtung und/oder die Umgebungserfassungseinrichtung einen Fehler aufweisen, so ist es bevorzugt, dass die Lagen wenigstens zweier in der digitalen Karte verzeichneter Gegenstände aus dem Ausschnitt der digitalen Karte und die Lagen diesen Gegenständen entsprechender Objekte ermittelt werden, dass geprüft wird, ob die mittels der digitalen Karte ermittelten Abstände der Gegenstände zueinander entsprechend einem vorgegebenen Kriterium von den entsprechenden aus dem Abstandsbild ermittelten Abstände der Objekte zueinander abweichen, und dass bei Feststellung einer Abweichung ein Fehlersignal gebildet wird, das einen Fehler in der digitalen Karte anzeigt. Dabei wird ausgenutzt, dass Fehlorientierungen von Bezugsrichtungen in den Abstandsbildern relativ zu einer Bezugsrichtung der digitalen Karte und/oder Fehler in der Positionsermittlungseinrichtung nicht dazu führen, dass die Abstände von Objekten verfälscht werden. Es können so Positionsfehler in der digitalen Karte ermittelt werden.can can not be excluded that the position detection device and / or the environment detection device have an error, so it is preferred that the layers of at least two in the digital Map of listed objects from the cutout of the digital map and the layers corresponding to these objects Objects are determined, that is checked, whether the means of digital map distances determined of the objects to each other according to a predetermined criterion of the corresponding from the distance image determined distances of the objects to each other deviate, and that when a deviation is detected an error signal which indicates an error in the digital map. there is exploited that misalignments of reference directions in the distance images relative to a reference direction of the digital Card and / or error in the position detection device not lead to, that the distances falsified by objects become. It can so position errors can be detected in the digital map.
Werden mehr als drei Objekte verwendet können statt der Abstände die Relativlagen verwendet werden.Become more than three objects can be used instead of the distances Relative positions are used.
Es ist dann besonders bevorzugt, dass eine festgestellte Abweichung zur Korrektur der digitalen Karte in einer der Einrichtungen oder einer anderen Speichereinrichtung in dem Fahrzeug gespeichert wird. Bei einer späteren Verwendung der digitalen Karte kann so eine korrigierte Version verwendet werden.It is then particularly preferred that a detected deviation to correct the digital map in one of the facilities or another storage device is stored in the vehicle. At a later Using the digital map can be a corrected version be used.
Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass Daten in Bezug auf die Lage des Gegenstands an einen Herausgeber der digitalen Karte übermittelt werden.alternative or additionally It is preferable that data in relation to the location of the object to a publisher of the digital map.
Um die Zuordnung von Objekten zu Gegenständen in der digitalen Karte zu erleichtern, ist es bevorzugt, dass wenigstens in einem Bereich, in dem ein Objekt erfasst wurde, ein Videobild erfasst wird, und dass in dem Videobild geprüft wird, ob ein in der digitalen Karte verzeichneter Gegenstand vorhanden ist. Mittels der Bilderfassungseinrichtung wird also gewissermaßen eine Aufmerksamkeitssteuerung einer Videoerfassung durchgeführt. Auf diese Weise können beispielsweise einfach Fußgänger von Laternenmasten unterschieden werden.Around the assignment of objects to objects in the digital map it is preferred that at least in one area, in which an object was detected, a video image is detected, and that checked in the video image whether an item listed in the digital map is available is. By means of the image capture device is so to speak a Attention control of a video capture performed. On this way you can for example, simply pedestrians of Lampposts are distinguished.
Die Aufgabe wird weiterhin nach einer zweiten Alternative gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 23.The Task is still solved by a second alternative a method having the features of claim 23.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kontrolle der Funktionsfähigkeit einer an oder in einem Fahrzeug angeordneten Umgebungserfassungseinrichtung zur Ermittlung von Lagen von Gegenständen in einer Umgebung des Fahrzeugs, die eine Bilderfassungseinrichtung zur Erfassung von Abstandsbildern wenigstens eines Abschnitts der Umgebung des Fahrzeugs und eine Einrichtung zur Erkennung und/oder Verfolgung von Objekten, die von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Gegenständen entsprechen, auf der Basis von von der Bilderfassungseinrichtung erfass ten Abstandsbildern umfasst, werden Daten über eine Bewegung des Fahrzeugs zwischen zwei aufeinander folgenden Zeitpunkten erfasst und auf der Basis wenigstens eines mittels der Bilderfassungseinrichtung erfassten Abstandsbildes werden Daten über eine Bewegung ortsfester Gegenstände und/oder eine Bezugsrichtung in der digitalen Karte relativ zu einem Sensors der Bilderfassungseinrichtung zu wenigstens einem der Zeitpunkte oder zwischen den Zeitpunkten ermittelt. Die durch die Daten gegebene Bewegung des Fahrzeugs und die auf der Basis des Abstandsbildes ermittelte Bewegung der ortsfesten Gegenstände bzw. die durch die Bewegung des Fahrzeugs gegebene Richtung und die Bezugsrichtung werden miteinander verglichen und es wird ein das Ergebnis des Vergleichs wiedergebendes Signal gebildet.at the method according to the invention to control the functionality an environment detection device arranged on or in a vehicle for detecting layers of objects in an environment of the Vehicle having an image capture device for capturing Distance images of at least a portion of the environment of the vehicle and a device for detecting and / or tracking objects, correspond to the objects detected by the image capture device, on the basis of distance images acquired by the image capture device includes, data is about a movement of the vehicle between two consecutive Times recorded on the basis of at least one of the Image acquisition device acquired distance image are data via a Movement of stationary objects and / or a reference direction in the digital map relative to one Sensors of the image capture device at least one of the times or between times. The given by the data Movement of the vehicle and based on the distance image determined movement of the stationary objects or by the movement the direction given by the vehicle and the reference direction become one with another and it becomes a result of the comparison Signal formed.
Die Aufgabe wird nach einer zweiten Alternative weiterhin durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 28 gelöst.The Task will continue after a second alternative by a Device solved with the features of claim 28.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Montage an oder in einem Fahrzeug nach der zweiten Alternative umfasst eine Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Position des Fahrzeugs, eine Umgebungserfassungseinrichtung zur Ermittlung von Lagen von Gegenständen in einer Umgebung des Fahrzeugs, die eine Bilderfassungseinrichtung zur Erfassung von Abstandsbildern wenigstens eines Abschnitts der Umgebung des Fahrzeugs und eine Einrichtung zur Erkennung und/oder Verfolgung von Objekten, die von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Gegenständen entsprechen, auf der Basis von von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Abstandsbildern umfasst, eine digitalen Karte und eine Funktionskontrolleinrichtung, mittels derer auf der Basis wenigstens eines mittels der Bilderfassungseinrichtung erfassten Abstandsbildes Daten über eine Bewegung ortsfester Gegenstände und/oder einer Bezugsrichtung in der digitalen Karte relativ zu einem Sensors der Bilderfassungseinrichtung wenigstens einem der Zeitpunkte oder zwischen den Zeitpunkten ermittelbar und die Bewegung mit einer Bewegung des Fahrzeugs bzw. die durch die Bewegung des Fahrzeugs gegebene Richtung mit der Bezugsrichtung zwischen zwei aufeinander folgenden Zeitpunkten vergleichbar und ein das Ergebnis des Vergleichs wiedergebendes Signal bildbar ist.The inventive device for mounting on or in a vehicle according to the second alternative comprises a position determination device for determining a Position of the vehicle, an environment detection device for Determination of layers of objects in an environment of the vehicle, which is an image capture device for acquiring distance images of at least a portion of Environment of the vehicle and a device for detection and / or Tracking objects captured by the image capture device objects on the basis of the image capture device captured distance images, a digital map and a Function control device, by means of which on the basis of at least a distance image acquired by means of the image acquisition device Data about a movement of stationary objects and / or a reference direction in the digital map relative to one Sensors of the image capture device at least one of the times or can be determined between the times and the movement with one Movement of the vehicle or by the movement of the vehicle given direction with the reference direction between two following times and a result of the comparison reproducing signal is bildbar.
Sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung nach der zweiten Alternative können mit dem Verfahren bzw. Vorrichtung nach der ersten Alternative kombiniert werden.Either the method as well as the device according to the second alternative can combined with the method or device according to the first alternative become.
Die Erläuterungen in Bezug auf die Positionsermittlungseinrichtung, die Umgebungserfassungseinrichtung und die digitale Karte sowie die verwendeten Begriffe gelten entsprechend auch für die zweite Alternative.The Explanations with respect to the position detection device, the environment detection device and the digital map and the terms used apply accordingly also for the second alternative.
Das Verfahren nach der zweiten Alternative kann insbesondere dazu dienen, eine Ausrichtung des Sensors der Bilderfassungseinrichtung gegenüber einer Bezugsrichtung des Fahrzeugs, insbesondere der Längsachse des Fahrzeugs, zu kontrollieren. Dabei wird verwendet, dass zum einen eine mittels der digitalen Karte vorgegebenen Bezugsrichtung oder eine durch eine Bewegung des Fahrzeugs bedingte Bewegung von ortsfesten Gegenständen relativ zu dem Sensor der Bilderfassungseinrichtung und insbesondere einer Bezugsachse ermittelbar ist.The method according to the second alternative can in particular serve to control an alignment of the sensor of the image capture device with respect to a reference direction of the vehicle, in particular the longitudinal axis of the vehicle. In this case, it is used that, on the one hand, a reference direction predetermined by means of the digital map or a movement of stationary objects caused by a movement of the vehicle relative to the sensor of the image capture device, and in particular one Be zugsachse can be determined.
Zum anderen ist eine Ausrichtung des den Sensor tragenden Fahrzeugs durch die Bewegung des Fahrzeugs ermittelbar, wenn angenommen wird, dass die Bewegung zu jedem Zeitpunkt im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsachse erfolgt.To the another is an orientation of the vehicle carrying the sensor determined by the movement of the vehicle, if it is assumed that the movement at any point in time is essentially parallel to vehicle longitudinal axis he follows.
Durch Vergleich der Bewegung des Fahrzeugs und der auf der Basis des Abstandsbildes ermittelte Bewegung der ortsfesten Gegenstände bzw. der durch die Bewegung des Fahrzeugs gegebenen Richtung und der Bezugsrichtung, beispielsweise nach Transformation in ein gemeinsames Koordinatensystem, kann eine Dejustierung durch Verdrehen oder Verschwenken des Sensors gegenüber dem Fahrzeug leicht ermittelt werden.By Comparison of the movement of the vehicle and that based on the distance image Determined movement of the stationary objects or by the movement given direction of the vehicle and the reference direction, for example After transformation into a common coordinate system, one can Maladjustment by twisting or pivoting the sensor relative to the Vehicle easily be determined.
Die Bewegung des Fahrzeugs wird zwischen zwei Zeitpunkten ermittelt. Die Zeitpunkte können dabei zwei aufeinander folgenden Zyklen entsprechen, in denen jeweils ein Abstandsbild erfasst und wenigstens teilweise verarbeitet wird. Vorzugsweise liegen die Zeitpunkte jedoch weiter voneinander entfernt. Die Bewegung kann dabei durch entsprechende Positionsdaten des Fahrzeugs bzw. dessen Trajektorie oder durch Daten für wenigstens eine Richtung, beispielsweise die der Geschwindigkeit, gegeben sein. Es ist jedoch keine umfassende Erfassung der Bewegung des Fahrzeugs notwendig.The Movement of the vehicle is determined between two times. The times can thereby two consecutive cycles correspond, in which in each case a distance image is detected and at least partially processed. Preferably, however, the times are farther apart. The movement can be done by corresponding position data of the vehicle or its trajectory or data for at least one direction, for example, the speed, be given. However, it is no comprehensive detection of the movement of the vehicle necessary.
Die Daten über die Bewegung der ortsfesten Gegenstände können insbesondere den Daten der Fahrzeugbewegung entsprechende Daten umfassen. Die Feststellung, ob Objekte ortsfesten Gegenständen entsprechen, kann anhand der digitalen Karte nach einer entsprechenden Zuordnung oder mit dem zuvor erwähnten Verfahren zur Ermittlung von ortfesten Gegenständen auf der Basis von Abstandsbildern erfolgen. Zur Erzielung einer hohen Genauigkeit werden vorzugsweise als ortsfeste Gegenstände nur in der digitalen Karte verzeichnete Gegenstände verwendet.The Data about The movement of fixed objects can in particular the data include data corresponding to the vehicle movement. The statement whether objects are stationary objects can, according to the digital map after a corresponding Assignment or with the previously mentioned Method for determining stationary objects on the basis of distance images respectively. To achieve high accuracy are preferably as stationary objects used only in the digital map recorded items.
Weichen nach einer Transformation in ein gemeinsames Koordinatensystem die Bewegung des Fahrzeugs und die der ortsfesten Gegenstände, abgesehen von dem umgekehrten Vorzeichen einer Geschwindigkeit, voneinander ab, ist von einer Dejustierung des Sensors auszugehen.give way after a transformation into a common coordinate system the Movement of the vehicle and the fixed objects, apart from the opposite sign of a speed, from each other From, it is to assume a misalignment of the sensor.
Gleiches gilt bei Vergleich einer durch die Bewegung des Fahrzeugs gegebenen Richtung, beispielsweise einer aufgrund von Positionen oder Lagen zu verschiedenen Zeitpunkten oder einer zwischen zwei Zeitpunkten geschätzten Geschwindigkeit gegebenen Richtung, und der mittels der digitalen Karte ermittelten Bezugsrichtung.The same applies when comparing a given by the movement of the vehicle Direction, for example, one due to positions or positions at different times or one between two times estimated Speed given direction, and that by means of digital Map determined reference direction.
Es kann dann ein entsprechendes Signal, insbesondere ein Fehlersignal gebildet werden, das beispielsweise einem Fahrassistenzsystem zugeführt werden kann.It then a corresponding signal, in particular an error signal are formed, which are supplied for example to a driver assistance system can.
Auch bei der Vorrichtung nach der zweiten Alternative ist es bevorzugt, dass die Bilderfassungseinrichtung einen Laserscanner aufweist.Also in the device according to the second alternative, it is preferable the image capture device has a laser scanner.
Zur Ermittlung der Bewegung des Fahrzeugs ist es nach einer Alternative bevorzugt, dass die Daten über die Bewegung des Fahrzeugs mittels einer Positionserfassungseinrichtung ermittelt werden. Dazu ist es bevorzugt, dass die Positionsermittlungseinrichtung einen Empfänger eines satellitengestützten Positionserfassungssystems aufweist. Diese Ermittlung hat den Vorteil, dass die Umgebungserfassungseinrichtung nicht verwendet wird und dass Fehler der Positionserfassung sich in vielen Fällen bei der Ermittlung der Bewegung, insbesondere von Geschwindigkeiten, durch Differenzbildung aufheben.to Determining the movement of the vehicle is an alternative preferred that the data about the movement of the vehicle by means of a position detection device be determined. For this purpose, it is preferred that the position detection device a receiver a satellite-based Position detection system has. This determination has the advantage that the environment detection device is not used and that errors of position detection are in many cases the determination of the movement, in particular of speeds, cancel by subtraction.
Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Daten über die Richtung der Bewegung des Fahrzeugs mittels der Objektverfolgungseinrichtung ermittelt werden. Hierzu kann beispielsweise mittels der digitalen Karte die Lage des Sensors der Bilderfassungseinrichtung relativ zu der digitalen Karte zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelt werden, indem Abstandsbilder und insbesondere Lagen von Objekten, die in der digitalen Karte verzeichneten Gegenständen entsprechen, mit der digitalen Karte abgeglichen werden.alternative or additionally It is preferable that the data is about the direction of movement of the vehicle determined by means of the object tracking device become. For this purpose, for example by means of the digital map, the Location of the sensor of the image capture device relative to the digital Map at different times can be determined by taking distance images and in particular locations of objects contained in the digital map listed objects match the digital map.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Bezugsrichtung in der digitalen Karte durch wenigstens zwei Gegenstände und/oder Gegenstandsbereiche gegeben ist. Die Bezugsrichtung kann so aus nur einem Abstandsbild ermittelt werden. Vorzugsweise werden Gegenstände mit geringer Ausdehnung und/oder Gegenstande mit eindeutig erfassbaren und in der Lage definierten Konturmerkmalen verwendet.Farther it is preferred that the reference direction in the digital map through at least two objects and / or subject areas. The reference direction can be determined from only one distance image. Preferably objects with a small extent and / or objects with clearly detectable and able to use defined contour features.
Die Erfindung wird im Folgenden noch weiter beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The Invention will be further exemplified below with reference to the Drawings explained. Show it:
In
Das
Fahrzeug
Die
Bilderfassungseinrichtung
Der
Laserscanner
Die
Erfassung der Lagen erfolgt anhand des auf eine Bezugsrichtung eines
Sensorkoordinatensystem des Laserscanners
Die
Daten der Abstandsbilder beinhalten also Lagen von erfassten Gegenstandspunkten
in dem Sensorkoordinatensystem, das mit dem Fahrzeug
Die
von der Bilderfassungseinrichtung
Die
Positionsermittlungseinrichtung
Die
digitale Karte
Die
Datenverarbeitungseinrichtung
Die
Datenverarbeitungseinrichtung
Das
Programm weist weiterhin ein Modul zur Funktionskontrolle auf, das
mit dem anderen Modul verflochten abgearbeitet wird, so dass die
Datenverarbeitungseinrichtung
Für die im
Folgenden beschriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfindung werden
zwei Bezugssysteme und darin jeweils ein kartesisches Koordinatensystem
verwendet, die im wesentlichen parallel zu der Ebene, in der sich
das Fahrzeug
Das
im Folgenden als Fahrzeugkoordinatensystem bezeichnete, kartesische
Koordinatensystem, das in
Bei
korrekter Justierung der Bilderfassungseinrichtung
Weiterhin wird das bereits erwähnte kartesische Weltkoordinatensystem verwendet, das ortsfest ist. Es ist durch die Koordinatenachsen X und Y gegeben.Farther will be the already mentioned used Cartesian world coordinate system that is stationary. It is given by the coordinate axes X and Y.
Das
Verfahren nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
schematisch als Ablaufdiagramm in
In
Schritt S10 wird mit dem Laserscanner
Die
folgenden Schritte werden mittels der Datenverarbeitungseinrichtung
In
Schritt S12 werden die Abstandsbildpunkte für die Gegenstandsbereiche in
dem Sensorkoordinatensystem, gegebenenfalls nach Korrekturen, unter
Verschiebung um den bekannten Abstandsvektor f zwischen dem Laserscanner
Darüber hinaus
werden in diesem Schritt in Bezug auf das Weltkoordinatensystem
bzw. die Erde unbewegte Objekte erkannt. Hierzu kann beispielsweise
der Bewegungszustand des Fahrzeugs
Weiterhin wird in diesem Schritt eine Objektklassifizierung durchgeführt, bei der Objekten in Abhängigkeit von ihrer Kontur in den Abstandsbildern, ihrer Größe, ihren dynamischen Daten und gegebenenfalls Lagen zueinander eine Objektklasse zugewiesen wird. Beispiele für solche Objektklassen sind Klassen für Fußgänger, für Lastkraftwagen, für Personenkraftwagen, für Fahrräder, für Pfähle, Ampeln oder Laternenmasten, für Leitpfosten oder für Verkehrszeichen.Farther In this step, an object classification is performed at the objects in dependence from their contour in the distance images, their size, theirs dynamic data and, if appropriate, positions to each other an object class is assigned. examples for such object classes are classes for pedestrians, for trucks, for passenger cars, for bicycles, for poles, traffic lights or lampposts, for delineators or for Traffic signs.
Entsprechende Daten können dann gespeichert und/oder beispielsweise an ein Fahrerassistenzsystem ausgegeben werden.Appropriate Data can then stored and / or for example to a driver assistance system be issued.
In Schritt S14 werden zur Funktionsprüfung zu verwendende Objekte ausgewählt. Bei dem Verfahren wird nach einer ersten Auswahl eines Objekts in einem Zyklus, das Objekt entsprechend gekennzeichnet und in folgenden Zyklen weiter verwendet, was den Aufwand für die Auswahl reduziert. Bei dem Verfahren in dem Ausführungsbeispiel werden nur in Bezug auf das Weltkoordinatensystem ruhende bzw. unbewegte Objekte verwendet, denen eine Objektklasse für Objekte bzw. Gegenstände zugeordnet ist, die in der digitalen Karte verzeichnet sind. Noch nicht ausgewählte Objekte werden auf diese Kriterien geprüft und gegebenenfalls ausgewählt.In Step S14 become objects to be used for functional testing selected. In the method, after a first selection of an object in one cycle, the object marked accordingly and in the following Cycles continue to be used, which reduces the effort for selection. at the method in the embodiment become stationary or unmoved only with respect to the world coordinate system Objects used, which are assigned an object class for objects or objects is that listed in the digital map. Unselected objects are checked for these criteria and optionally selected.
In
Schritt S16 wird dann mittels der Positionsermittlungseinrichtung
In
Schritt S18 wird eine vorläufige
Orientierung des Fahrzeugkoordinatensystems relativ zu dem Weltkoordinatensystem
und damit einer Bezugsrichtung der digitalen Karte, beispielsweise
die der Y-Achse, ermittelt. Die Orientierung der XF-
oder YF-Achse in dem Weltkoordinatensystem
bzw. der Winkel zwischen der YF-Achse und
der als Bezugsachse der digitalen Karte verwendeten Y-Achse kann
beispielsweise mittels eines entsprechenden, an dem Fahrzeugs
In
Schritt S20 wird ein aktueller Sichtbereich der Bilderfassungseinrichtung
In
Schritt S22 wird ausgehend von der aktuellen Position und Orientierung
des Fahrzeugs
In Schritt S24 erfolgt dann eine Zuordnung von ausgewählten Objekten und in der digitalen Karte in dem Ausschnitt verzeichneten, entsprechenden Gegenständen zueinander. Dieser Schritt und die folgenden Schritte S26 bis S34 werden nur ausgeführt, wenn wenigstens zwei Objekte ausgewählt wurden.In Step S24 then takes place an assignment of selected objects and in the digital map in the section listed, corresponding objects to each other. This step and the following steps S26 to S34 are only executed if at least two objects have been selected.
Eine
einmal in einem Zyklus erfolgte Zuordnung wird solange beibehalten,
bis das entsprechende Objekt nicht mehr in dem aktuellen Sichtbereich
liegt. Zur Neuzuordnung werden die Objektklassen der ausgewählten, noch
nicht zugeordneten Objekte und, soweit vorhanden, deren Relativlagen
zu anderen bereits zugeordneten Objekten herangezogen. Dabei brauchen
die Relativlagen nicht mit hoher Genauigkeit übereinzustimmen, vielmehr genügt es, dass
diese Lagen bis auf einen vorgegebenen maximalen Abstand voneinander übereinstimmen.
Der maximale Abstand kann in Abhängigkeit
von dem Abstand von in der digitalen Karte
In
Schritt S26 erfolgt eine Prüfung
auf Fehler der digitalen Karte
In
Schritt S28 erfolgt eine erste Kontrolle der Funktionsfähigkeit
der Bilderfassungseinrichtung
In
den Schritten S30 bis S34 erfolgt dann eine weitere Kontrolle der
Funktionsfähigkeit
der Umgebungserfassungseinrichtung und der Positionsermittlungseinrichtung
Dabei wird versucht, die Positionen der Objekte mit den Positionen der entsprechenden zugeordneten Gegenstände bestmöglich zur Deckung zu bringen.there is trying to find the positions of the objects with the positions of matching objects assigned to best match.
Dazu
werden in Schritt S30 die Lagen pSi der
Objekte i = 1,... N, (N Anzahl der verwendeten bzw. ausgewählten Objekte)
im Sensorkoordinatensystem in radialer Richtung entlang eines Einheitsvektors
eri von dem Laserscanner
Für alle Paare von Objekten und Gegenständen wird dann die Summe der quadratischen Abweichungen zwischen den so erhaltenen Positionen der Objekte i und den Positionen pi der entsprechenden Gegenstände gebildet: For all pairs of objects and objects, the sum of the square deviations between the positions of the objects i thus obtained and the positions p i of the corresponding objects is then formed:
Diese Funktion wird durch Variation des Festabstands R0, des Winkels φ und des Translationsvektor t minimiert, wobei als Startwert ein Winkel benutzt wird, der der in Schritt S18 ermittelten vorläufigen Orientierung entspricht.This function is minimized by varying the fixed distance R 0 , the angle φ and the translation vector t, using as start value an angle which corresponds to the provisional orientation determined in step S18.
Der
ermittelte Winkel φ,
bei dem die Funktion F ihr Minimum annimmt, gibt die aktuelle Orientierung der
Y-Achse und damit einer Bezugsrichtung der digitalen Karte
In
Schritt S32 erfolgt eine Prüfung
der Funktionsfähigkeit
der Positionsermittlungseinrichtung
In
Schritt S34 erfolgt eine zweite Kontrolle der Funktionsfähigkeit
der Umgebungserfassungseinrichtung, genauer der Bilderfassungseinrichtung
Überschreitet
der Festabstand R0 einen vorgegebenen Abstandsschwellwert
wird ebenfalls ein Fehler der Bilderfassungseinrichtung
Weiterhin
werden aus den Positionen des Fahrzeugs
Der
ermittelte Winkel wird mit dem Winkel φ verglichen, der die Ausrichtung
der YF-Achse und damit des Laserscanners
Statt
des Fehlersignals kann auch nur ein anderes Signal gebildet werden,
auf das hin die Differenz gespeichert wird, um in einem folgenden
Zyklus zur Korrektur der Ausrichtung der Fahrzeuglängsachse
L zu dem Laserscanner
Das Verfahren wird dann in einem neuen Zyklus mit Schritt S10 fortgesetzt.The The process then proceeds to step S10 in a new cycle.
Auf
diese Weise kann eine laufende Kontrolle der Funktionsfähigkeit
der Positionsermittlungseinrichtung
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Schritte S30 bis S34 geändert. Die Vorrichtung dieses anderen Ausführungsbeispiels entspricht bis auf die der Änderung des Verfahrens entsprechend geänderten Funktionskontrolleinrichtung der Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels.at another embodiment the steps S30 to S34 are changed. The device corresponds to this other embodiment except for the change amended accordingly Function control device of the device of the first embodiment.
Zunächst werden
für die
zweite Prüfung
der Funktionsfähigkeit
der Umgebungserfassungseinrichtung bzw. der Bilderfassungseinrichtung
Zur
Ermittlung der Orientierung der Bezugsrichtung der Bilderfassungseinrichtung
Andernfalls
wird der ermittelte mittlere Winkel als Winkel zwischen den Bezugsrichtungen
der Bilderfassungseinrichtung
Dann
wird für
alle ausgewählten
Objekte und den Objekten zugeordneten Gegenstände jeweils ein Differenzvektor
zwischen der Lage des jeweiligen Objektes und der des zugeordneten
Gegenstands gebildet und auf den radialen Einheitsvektor von dem
Laserscanner
Es
wird dann geprüft,
ob der Betrag des mittleren Differenzabstandswerts einen vorgegebenen
Grenzwert übersteigt,
der in Abhängigkeit
von der erwarteten Messgenauigkeit der Bilderfassungseinrichtung
Als
weitere Prüfung
wird die Prüfung
der Justierung der Ausrichtung des Laserscanners
Schließlich erfolgt
dann die Prüfung
der Funktionsfähigkeit
der Positionsermittlungseinrichtung
Andernfalls
wird angenommen, dass die Differenzvektoren im Wesentlichen gleich
sind. Es wird dann geprüft,
ob der Betrag des Mittelwerts für
eine der Komponenten einen Verschiebungsgrenzwert überschreitet, der
in Abhängigkeit
von der erwarteten Genauigkeit der Umgebungserfassungseinrichtung
und der Positionsermittlungseinrichtung
Bei
folgenden Positionsermittlungen mit der Positionsermittlungseinrichtung
Die
in Zusammenhang mit Fehlern der digitalen Karte
- 1010
- Fahrzeugvehicle
- 1212
- Fahrzeugvehicle
- 1414
- Pfahlstake
- 1616
- Pfahlstake
- 1818
- Pfahlstake
- 2020
- BilderfassungseinrichtungImage capture device
- 2222
- PositionsermittlungseinrichtungPosition-determining device
- 2424
- digitale Kartedigital map
- 2626
- DatenverarbeitungseinrichtungData processing device
- 2828
- Sicht- bzw. ErfassungsbereichView- or detection area
- 3030
- LaserstrahlungsbündelLaser radiation beam
- 3232
- Gegenstandspunkte bzw. -bereicheObject points or ranges
- 3434
- verdeckter Bereichconcealed Area
Claims (30)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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