DE102017103113A1

DE102017103113A1 - Fahrzeugspur-lernen

Info

Publication number: DE102017103113A1
Application number: DE102017103113.8A
Authority: DE
Inventors: Shane Elwart; Raveen Fernando
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-03-01
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2017-09-07
Also published as: GB201703175D0; MX2017002721A; CN107145817B; RU2017105058A; US9824300B2; GB2548711A; US20170255843A1; CN107145817A

Abstract

Ein System aus einem oder mehreren Computern kann dazu ausgelegt sein, besondere Operationen oder Aktionen aufgrund dessen durchzuführen, dass es auf dem System installierte Software, Firmware, Hardware oder eine Kombination von diesen aufweist, die im Betrieb bewirkt oder bewirken, dass das System die Aktionen durchführt. Ein allgemeiner Aspekt umfasst ein System, das einen Computer mit einem Prozessor und einem Speicher umfasst, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausführbar sind, so dass der Computer programmiert ist zum Empfangen eines Bildes mindestens einer Spurmarkierung von einer an einem Fahrzeug angebrachten Bilderfassungsvorrichtung. Das System identifiziert außerdem gemäß dem Bild einen Spurübergang. Das System kann auch Lenkung und/oder Bremsen und/oder Beschleunigung des Fahrzeugs gemäß einer Historie von Daten bezüglich der Spurübergangsorte steuern.

Description

HINTERGRUND
Das Verfolgen von Spurmarkierungen ist für verschiedene Arten von Fahrerunterstützungssystemen in modernen Kraftfahrzeugen wichtig. Zum Beispiel kann eine Spurabweichungswarnung (LDW, lane departure warning) das Verfolgen von Spurmarkierungen zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs in der Spur verwenden und kann ein Warnsignal aussenden, wenn das Fahrzeug einer Spurgrenze zu nahe kommt oder diese überschreitet. Es fehlen jedoch Mechanismen für Fahrzeuge zum Identifizieren von Spurmarkierungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Blockdarstellung eines beispielhaften Fahrzeugs auf einer Schnellstraße, das eine linke und eine rechte Straßenmarkierung detektiert.
2 ist eine ausführliche Blockdarstellung eines Teils der Schnellstraße von 1 mit einem beispielhaften Fahrzeug, das eine Änderung der Linksspurmarkierung detektiert, die eine Schnellstraßenausfahrtrampe anzeigt.
3 ist ein beispielhaftes Übergangsdiagramm, das das Fahrzeugansprechverhalten an bestimmten Orten vorhersehen kann.
4 ist eine beispielhafte resultierende Aktionsmatrix, die eine der Zellen des beispielhaften Übergangsdiagramms von 3 repräsentieren kann.
5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses, der durch den Computer des Fahrzeugs implementiert werden kann.
6 ist ein Flussdiagramm eines zweiten beispielhaften Prozesses, der durch den Computer des Fahrzeugs implementiert werden kann.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Lernen der Straße
Mit Bezug auf 1 ist ein beispielhaftes Fahrzeugspurmarkierungs-Detektionssystem 500 für ein Fahrzeug 10 auf einer Schnellstraßenspur 13 dargestellt, wobei es sich für die Zwecke des vorliegenden Beispiels um eine Schnellstraße wie etwa eine Umgehung um eine Stadt 20 handelt. Die Spur des Fahrzeugs 10 weist eine linke Spurmarkierung 11 auf, die eine einzelne gestrichelte Linie (z.B. eine herkömmliche gemalte Spurmarkierung auf einer Straße) links des Fahrzeugs 10 und eine einzelne durchgezogene Linie an der rechten Spurmarkierung 16 ist, die sich an einer Ausfahrtrampe 17 in eine zweite einzelne gestrichelte Linie 19 verwandelt. Das Fahrzeug 10 weist eine oder mehrere Bilderfassungsvorrichtungen auf, wie etwa eine nach vorne zeigende Kamera 12 mit einer Linksansicht-Ortslinie 15 und einer Rechtsansicht-Ortslinie 14.
Nunmehr mit Bezug auf 2, die eine ausführliche Blockdarstellung des Systems 5 von 1 ist, die die linke Spurmarkierung 11 links des Fahrzeugs 10 und die einzelne durchgezogene rechte Spurmarkierung 16 auf der rechten Seite, die sich am Anfang der Ausfahrtrampe 17 in die zweite einzelne gestrichelte Linie 19 verwandelt, besser darstellt. Außerdem ist ein Computer 8 gezeigt, der auch als eine elektronische Steuereinheit (ECU) der Bildgebung bezeichnet werden kann. Der Computer 8 besitzt mindestens einen Prozessor und einem Speicher zum Speichern von Computeranweisungen, Registerwerten und temporären und permanenten Variablen. Die Anweisungen umfassen ein oder mehrere vorbestimmte Detektionskriterien für eine Spurmarkierung.
Der Computer 8 kann auch einen zusätzlichen Spezialprozessor umfassen, wie etwa einen Bildprozessor oder einen digitalen Signalprozessor (DSP), um dem Prozessor mit der Signaldeutung zu helfen. Der Computer 8 ist z.B. über einen Fahrzeugkommunikationsbus oder ein anderes Fahrzeugnetzwerk auf bekannte Weise kommunikativ mit der Kamera 12 gekoppelt.
Während das Fahrzeug 10 über die Schnellstraßenspur 13 fährt, kann die Kamera 12 im Wesentlichen kontinuierlich Bilder der bevorstehenden Schnellstraßenspur 13 erfassen. Der Computer 8 empfängt im Wesentlichen kontinuierlich Bilder der Schnellstraße und der rechten und linken Spurmarkierung. Der Computer 8 umfasst Programmanweisungen zum Bestimmen des Auftretens einer detektierten Übergangskennung zum Beispiel wenn die rechte Spurmarkierung 16 eine durchgezogene weiße Linie mit einer Breite von 50 cm ist und die linke Spurmarkierung eine gestrichelte Linie mit einer Breite von 50 cm ist. Es können mehrere Dateneinträge im Speicher aufgezeichnet werden, wenn die rechte Spurmarkierung 16 zu einer gestrichelten Linie mit einer Breite von 50 cm wechselt, selbst wenn keine Änderung der linken Spurmarkierung 11 auftrat. Die Einträge können zum Beispiel einen Geoort des Übergangs, einen Spurmarkierungsänderungstyp, eine Richtungsänderung des Fahrzeugs 10 usw. umfassen.
3 ist ein Beispiel für ein Übergangsdiagramm 25, das aus historischen Daten zusammengestellt werden kann, während das Fahrzeug 10 über die Schnellstraßenspur 13 fährt. Ein "Übergang", so, wie der Ausdruck hier gebraucht wird, schließt ein Ereignis ein, bei dem ein Fahrzeug 10 Spuren wechselt. Wenn sich zum Beispiel das Fahrzeug 10 einer ersten Ausfahrtrampe 17 nähert, wie in Zeile 27 in dem Diagramm 25 als die Kreuzung von I-85 und Main Street angegeben, ist das Fahrzeug 10 in den letzten fünfzig Malen, dass das Fahrzeug 10 die Ausfahrtrampe 17 identifiziert hat, sechsundzwanzigmal von der Schnellstraßenspur 13 abgefahren. Als sich jedoch das Fahrzeug 10 der in Zeile 21 identifizierten zweiten Ausfahrtrampe 18 genähert hat, die sich an der Kreuzung von I-85 und Central Avenue befindet, ist das Fahrzeug 10 in den letzten fünfzig Malen fünfmal von der Schnellstraßenspur 13 abgefahren. An jeder Übergangsposition, d.h. einem Fall, bei dem das Fahrzeug 10 über einen Teil einer Schnellstraße fährt, der ein Subjekt des Diagramms 25 sein kann, d.h. ein Ort, an dem das Fahrzeug 10 abfahren, Spuren wechseln und/oder wenden sollte, und zum Beispiel durch eine Änderung der Spurmarkierungen identifiziert wird, kann durch die Werte der Zellen in dem Übergangsdiagramm 25 repräsentiert werden. Diese Werte werden jedes Mal inkrementiert, wenn das Fahrzeug 10 über eine Übergangsposition fährt. Eine "Ortsspalte" 22 des Diagramms 25 identifiziert den Ort der Übergangsposition, und eine Spalte 23 "wie oft abgefahren" gibt eine Anzahl von Malen, wie oft das Fahrzeug 10 abgefahren ist, Spuren gewechselt hat oder eine andere identifizierbare Aktion unternommen hat. Eine Spalte 24 "Gesamtzahl von Fahrten" gibt einen laufenden Gesamtwert der Anzahl von Fahrten, die das Fahrzeug auf einer bestimmten Route unternommen hat, und eine Spalte 26 "frühestes Datum" verfolgt ein frühestes Datum, an dem das Fahrzeug 10 auf die in Spalte 22 angegebene Übergangsposition gestoßen ist. Mit dem frühestens Datum 26 kann man das Diagramm 25 aktuell halten, zum Beispiel können etwaige aufgezeichnete Fahrten, die mehr als ein Jahr alt sind, aus der Spalte 23 "wie oft abgefahren" und der Spalte 24 "Gesamtzahl der Fahrten" entfernt werden.
4 ist eine beispielhafte resultierende Aktionsmatrix 30, die einen Eintrag für jeden Spurübergang umfassen kann. Eine resultierende Aktionsmatrix 30 bildet in dem Aggregat repräsentierte Daten in einem Übergangsdiagramm 25 ab, z.B. ist die Spalte 23 wie oft abgefahren aus dem Diagramm 25, die für den Übergangsort der Zeile 27 gezeigt ist, in der Matrix 30 von 4 ausführlich gezeigt. Spezieller repräsentiert die Aktionsmatrix 30 eine der Zellen des beispielhaften Übergangsdiagramms 25 von 3 von Positionen des Fahrzeugs 10 relativ zu der linken Spurmarkierung 11 für achtundzwanzig Distanzinkremente (Indizes 1 bis 28 auf der vertikalen Achse), während sich das Fahrzeug 10 der Ausfahrtrampe 17 nähert. Ein Index 0 ist ein Ort auf der Schnellstraßenspur 13, der als Referenzort für einen Übergangsort designiert ist; die Indizes können dann vorbestimmte Distanzinkremente, z.B. 1 Meter, 3 Meter, 5 Meter usw. auf der Schnellstraßenspur 13 mit Bezug auf den 0-Indexort repräsentieren. (Zum Beispiel, repräsentiert mit 28 Zeilen in dem Index der Matrix 30 ein Übergang von einer Zeile zur nächsten Zeile ungefähr 3,5 Meter). Werte in jeder Zelle der Matrix 30 repräsentieren somit, wie oft ein Fahrzeug 10 an dem lateralen Offset gewesen ist, das durch das Linksspuroffset angegeben wird, das auf der vertikalen Achse für jedes Mal gezeigt ist, dass das Fahrzeug 10 an dem 0-Index des Übergangsorts vorbeigekommen ist, wobei die 0-Position für das laterale Offset ein äußerster linker Rand einer äußersten linken Spur der Schnellstraßenspur 13 ist. Somit stellt die Matrix 30 eine Historie von Fahrten des Fahrzeugs 10 durch die Auffahrt zur Ausfahrtrampe 17 bereit, in diesem Beispiel z.B. vierzig verschiedene Fahrten.
Wie oben angegeben, werden jedes Mal, wenn ein Übergang auftritt, die entsprechenden Zellen der resultierenden Aktionsmatrix 30 aktualisiert, zum Beispiel werden, wenn das Fahrzeug durch den Übergangsbereich fährt, die Zellen, die die laterale und longitudinale Position an jedem der Longitudinalindizes 0 bis 28 repräsentieren, um eins inkrementiert.
Das Datum in jeder Zeile und Spalte der Matrix 30 stellt deshalb eine Anzahl von Malen bereit, wie oft eine Reaktion auf eine Spurmarkierung an einer bestimmten lateralen Position in der Spur (d.h. in einer bestimmten Distanz von der linken Spurmarkierung) an einem bestimmten Distanzindex aufgezeichnet wurde. Mit der Zeit wird somit die resultierende Aktionsmatrix 30 eine Historie der Fahrt entweder durch den Übergangsort bereitstellen, wobei höhere Zahlen eine höhere Wahrscheinlichkeit der Tendenz des Fahrzeugs 10 repräsentieren, dem matrixgelernten Pfad zu folgen. Zum Beispiel wird mit Bezug auf Zeile 31 (am Index 0) am Schnittpunkt der lateralen Position 0 und des Longitudinalindex von 0 von links nach rechts gelesen der Wert "2" bereitgestellt, wobei jeder angrenzende Kasten ein Segment der Breite der Spur von ungefähr gleich 20 cm (Zentimeter) repräsentiert, was insgesamt die Breite der Schnellstraßenspur 13 sein kann, die in diesem Beispiel ungefähr 3,2 Meter beträgt. Das heißt, das Fahrzeug 10 hat bestimmt, dass es sich in den letzten vierzig Fahrten durch diesen Ort auf der Schnellstraßenspur 13 zweimal am linken Extrem der Schnellstraßenspur 13 befand. Das Fahrzeug befand sich einmal in den vierzig Fahrten 100 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt. Das Fahrzeug befand sich einmal 120 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt. Das Fahrzeug befand sich achtmal 140 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt, und das Fahrzeug 10 befand sich dreizehnmal 160 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt. Weiter befand sich das Fahrzeug 10 von der linken Spurmarkierung 11 neunmal 180 cm entfernt, dreimal 200cm entfernt, einmal 220 cm entfernt, einmal 280 cm entfernt und einmal 300 cm entfernt.
In der nächsten Zeile, Zeile 32, mit einem Longitudinalindex von eins, ist ersichtlich, dass sich das Fahrzeug 10 vierzehnmal 160 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt befand, achtmal 180–220 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt und dreimal 240–320 cm entfernt. In der nächsten Zeile, Zeile 34 (Longitudinalindex 2), ist ersichtlich, dass sich das Fahrzeug vierzehnmal 160 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt, elfmal 180–220 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt und zweimal 240–320 cm entfernt befand. In einer Zeile 35 (Longitudinalindex 7) befand sich das Fahrzeug 10 dreizehnmal 160 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt, elfmal 180–220 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt und dreimal 240–320 cm entfernt. In einer Zeile 36 (Longitudinalindex 9) befand sich das Fahrzeug 10 elfmal 160 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt, zehnmal 180–220 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt und sechsmal 240–320 cm entfernt. In einer Zeile 38 (Longitudinalindex 11) befand sich das Fahrzeug 10 elfmal 160 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt, achtmal 180–220 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt und achtmal 240–320 cm entfernt. In einer Zeile 40 (Longitudinalindex 16) befand sich das Fahrzeug 10 zwölfmal 160 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt, siebenmal 180–220 cm von der linken Spurmarkierung 11 entfernt und siebenmal 240–320 cm entfernt. 4 zeigt, dass das Fahrzeug 10 dazu tendierte, in der Mitte der Schnellstraßenspur 13 zu bleiben, wie oft das Fahrzeug 10 von der Schnellstraßenspur 13 abgefahren ist, ist jedoch ersichtlich, wenn man bemerkt, wie oft das Fahrzeug 10 Einträge in den Spalten 140–300 cm hatte. Den mittleren Spalten von 4 ist ein Pfeil 29 überlagert, um die Tendenz des Fahrzeugs 10 zu repräsentieren, in der Mitte der Schnellstraßenspur 13 zu bleiben. Ein zweiter Pfeil 28 repräsentiert die gelegentliche Tendenz, wenn das Fahrzeug 10 die Schnellstraßenspur 13 verlässt und über die Ausfahrtrampe 17 abfährt.
Wenn der Computer 8 Spurmarkierungen und Spurmarkierungsübergänge detektiert, kann der Computer 8 die Spurmarkierungen in eine Ungültig-Spurkategorie und eine Gültig-Spurkategorie einteilen. Die Gültig-Spurkategorie kann zum Beispiel eine einzelne durchgezogene Linie, eine doppelte durchgezogene Linie, eine einzelne gestrichelte Linie, eine doppelte gestrichelte Linie, eine gestrichelte und durchgezogene Linie, eine breite gestrichelte Linie, eine Linie mit Oberflächenprofil und eine einzelne durchgezogene mit einer einzelnen gestrichelten Linie umfassen. Die ungültige Spurmarkierung kann zum Beispiel eine Führungsschiene oder ein Markierungsposten sein.
Die Position des Fahrzeugs 10 lässt sich über mehrere Verfahren erhalten, darunter ein Empfänger des GNSS (Global Navigation Satellite System) oder des GPS (Global Positioning System), ein Koppelnavigationssystem, ein Trägheitsnavigationssystem, und kann unter Verwendung der Anzahl von Reifenumdrehungen zur Bestimmung der Distanz von einem bekannten Startbezugspunkt berechnet werden.
Das GNSS ist ein System von Satelliten, die autonome georäumliche Positionsbestimmung mit globaler Abdeckung bereitstellen. Es erlaubt kleinen elektronischen Empfängern, ihren Ort (Längengrad, Breitengrad und Höhe/Erhebung) mit hoher Genauigkeit (bis auf einige Meter) unter Verwendung von auf einer Sichtlinie per Funk von Satelliten übertragenen Zeitsignalen zu bestimmen. Die Signale erlauben es den elektronischen Empfängern auch, die aktuelle örtliche Zeit mit hoher Genauigkeit zu berechnen, was Zeitsynchronisation erlaubt. GPS ist ein US-Amerikanischer Begriff für ein auf dem Raum basierendes Navigationssystem, das Orts- und Zeitinformationen unter allen Wetterbedingungen überall auf oder in der Nähe der Erde bereitstellt, wenn es eine unverdeckte Sichtlinie zu vier oder mehr GPS-Satelliten gibt.
Koppelnavigation ist der Prozess des Berechnens, seine aktuelle Position durch Verwendung einer zuvor bestimmten Position oder "Fixierung" und Vorrücken dieser Position auf der Basis bekannter oder geschätzter Geschwindigkeiten über vergangene Zeit und Kurs zu berechnen. Das Fahrzeug 10 würde eine "Fixierung" erhalten und die Richtung und Distanz, die für eine bestimmte Zeit zurückgelegt wird, berechnen und den neuen Ort des Fahrzeugs 10 bestimmen. Das interne Navigationssystem ist Kursauftragshilfe, die einen Computer, Bewegungssensoren (Beschleunigungsmesser) und Drehungssensoren (Kreisel) verwendet, um über Koppelnavigation kontinuierlich Position, Orientierung und Geschwindigkeit (Richtung und Geschwindigkeitsbetrag der Bewegung) eines sich bewegenden Objekts ohne Notwendigkeit externer Bezüge zu berechnen.
Der Geoort des Fahrzeugs 10 kann in UTM (Universal Transverse Mercator), Koordinatensystem, einem Fahrzeugkoordinatensystem, definiert durch die ISO (International Organization for Standardization) für ein Fahrzeugkoordinatensystem, ein MGRS (Military Grid Reference System) und ein universelles polares stereographisches bzw. UPS-System vorliegen. Das UTM-System teilt die Erde zwischen 80°S und 84°N Breitengrad in 60 Zonen mit jeweils 6 Längengraden Breite auf. Zone 1 deckt den Längengrad 180° bis 174° W ab; Zonennummerierung nimmt nach Osten zur Zone 60 hin zu, die die Längengrade 174° bis 180° O abdeckt. Jede der 60 Zonen verwendet eine transversale Mercator-Projektion, die eine Region mit großem Nord-Süd-Ausmaß mit geringer Verzerrung abbilden kann. Durch Verwendung schmaler Zonen von 6 Längengraden (bis zu 800 km) Breite und Verringern des Skalenfaktors entlang des zentralen Meridians auf 0,9996 (eine Reduktion von 1:2500) wird der Grad der Verzerrung in jeder Zone unter 1 Promille gehalten.
Das MGRS ist der Geokoordinatenstandard, der vom NATO-Militär zum Lokalisieren von Punkten auf der Erde verwendet wird. Das MGRS ist aus dem UTM-Gittersystem (Universal Transverse Mercator) und dem UPS-Gittersystem (Universal Polar Stereographic) abgleitet, verwendet aber eine andere Kennzeichnungskonvention. MGRS wird für die ganze Erde verwendet.
Das UPS-Koordinatensystem wird in Verbindung mit dem UTM-Koordinatensystem (Universal Transverse Mercator) zum Lokalisieren von Positionen auf der Erdoberfläche verwendet. Wie das UTM-Koordinatensystem verwendet das UPS-Koordinatensystem ein kartesisches Gitter auf Metrikbasis, das auf eine konform projizierte Oberfläche gelegt wird.
Zusätzlich kann der Pfad unter Verwendung bekannter Kalman- oder anderer Filterungstechniken zum Fahrpfad gefiltert werden. Bereitstellung eines Kalman-Filters kann zum Beispiel rauschbehaftete Messwerte kompensieren, die schnell "herumspringen" können, obwohl sie immer innerhalb einiger Meter von der realen Position entfernt bleiben. Zusätzlich kann, da erwartet wird, dass das Fahrzeug 10 den Gesetzen der Physik folgt, seine Position durch Integrieren seiner Geschwindigkeit über die Zeit geschätzt werden, die durch Mitverfolgen der Radumdrehungen und des Winkels des Lenkrads bestimmt wird. Wie oben beschrieben ist, ist dies eine als Koppelnavigation bekannte Technik. Typischerweise stellt die Koppelnavigation eine sehr glatte Schätzung der Position des Fahrzeugs 10 bereit, aber sie wird mit der Zeit driften, da sich kleine Fehler akkumulieren.
Das Kalman-Filter kann als in zwei verschiedenen Phasen arbeitend betrachtet werden:
Vorhersage und Aktualisierung. In der Vorhersagephase wird die Position des Fahrzeugs 10 gemäß den physikalischen Bewegungsgesetzen (dem dynamischen oder "Zustandsübergangs"-Modell) plus etwaigen Änderungen, die durch das Gaspedal und Lenkrad produziert werden, modifiziert. Eine neue Positionsschätzung kann berechnet und in das Übergangsdiagramm eingefügt werden, sowie eine Aktualisierung der resultierenden Aktionsmatrix.
Im Betrieb kann das Fahrzeugspurmarkierungs-Detektionssystem 5 fehlerhaft bestimmen, dass das Fahrzeug 10 durch einen zentralen Median fährt. Da es physikalisch unmöglich ist, durch einen Festkörper zu fahren, wird die fehlerhafte Positionsbestimmung als Rauschen behandelt, und das Kalman-Filter kann solche störenden berechneten Positionen des Fahrzeugs 10 eliminieren und/oder unterdrücken. Das Kalman-Filter kann Koeffizienten auf der Basis der Fahrhistorie des Fahrzeugs 10, zum Beispiel vorheriger Fahrten auf der Schnellstraßenspur 13, verwenden.
Ein Koppelnavigations-Positionsfehler der Position des Fahrzeugs 10 ist teilweise proportional zu der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10. Dies ist auf die Unbestimmtheit über die Genauigkeit der Koppelnavigations-Positionsschätzungen bei höheren Geschwindigkeiten zurückzuführen, da eine kleine Menge an Positionsfehlern bei höheren Geschwindigkeiten schneller wächst als bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Sobald das Fahrzeug 10 eine "bekannte Position", wie etwa eine Spurmarkierung, detektiert, kann das System deshalb etwaigen Koppelnavigationsdrift aus der tatsächlichen Position korrigieren. Andere "bekannte Positionen" wären zum Beispiel ein Spurmarkierungsübergang, eine Spurmarkierung an einer bekannten Kreuzung, ein Straßenschild, Markierungsposten usw.
Prozessflüsse
5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses 100 des Computers 8 zum Erfassen eines Bildes von Spurmarkierungen, Bestimmen der relativen Position des Fahrzeugs in der Spur und des Geoorts des Fahrzeugs und Abspeichern der Werte in einer Übergangsmatrix.
Der Prozess 100 beginnt in einem Block 105, der auch in einem Block 115 oder in einem Block 125 folgen kann. Die Kamera 12 erfasst ein nach vorne zeigendes Bild (relativ zum Fahrzeug 10) der Schnellstraßenspur 13. Das Bild wird in Speicher auf dem Computer 8 gespeichert, der auch als eine elektronische Steuereinheit (ECU) der Bildgebung bekannt ist, und die rechten und linken Spurmarkierungstypen werden identifiziert, z.B. unter Verwendung von Bilderkennungstechniken, die bekannt sein können und die in Programmanweisungen in dem Computer 8 enthalten sein können. Wie oben besprochen, können die Spurmarkierungstypen eine einzelne durchgezogenen Linie, eine doppelte durchgezogene Linie, eine einzelne gestrichelte Linie, eine doppelte gestrichelte Linie, eine gestrichelte und durchgezogene Linie, eine breite gestrichelte Linie, eine Linie mit Oberflächenprofil und eine einzelne durchgezogene mit einzelner gestrichelter Linie umfassen. Der Computer 8 kann auch gewöhnlich ein ungültiges Bildobjekt von einer Spurmarkierung unterscheiden, zum Beispiel kann der Computer 8 bestimmen, dass die Spurmarkierung keine Spurmarkierung sondern stattdessen eine Führungsschiene ist.
In einem Block 110 wird ein Zähler auf eine nächste Position inkrementiert, die ein Bild angibt, und seine Eigenschaften wurden in Speicher geladen. Die Eigenschaften können die rechten und linken Spurmarkierungstypen und den Geoort des Fahrzeugs 10 umfassen.
Als Nächstes bestimmt der Computer 8 im Block 115, ob das bei einer letzten Iteration des Blocks 105 gespeicherte Bild ein erstes erfasstes Bild ist, und wenn es das erste erfasste Bild ist, kehrt das System zum Block 105 zurück und erfasst ein nächstes sequenziertes Bild, andernfalls schreitet das System 100 in einem Block 120 voran.
Als Nächstes werden in einem Block 120 die Aktuelles-Bild-Eigenschaften mit den Eigenschaften des vorherigen Bildes verglichen, zum Beispiel bestimmt der Computer 8, dass die aktuelle rechte Spurmarkierung von einer einzelnen durchgezogenen zu einer einzelnen gestrichelten Linie gewechselt hat. Wenn eine Differenz von Bildeigenschaften besteht, wird der Prozess 100 in einem Block 125 fortgesetzt, andernfalls kehrt der Prozess zu Block 105 zurück.
Als Nächstes bestimmt das System 100 in einem Block 130 eine Spuroffsetdistanz des Fahrzeugs 10 mit Bezug auf die Spur, in der sich das Fahrzeug 10 befindet; wenn sich zum Beispiel das Fahrzeug 10 in der Mitte der Schnellstraßenspur 13 befindet und die Spur drei Meter breit ist, kann das Offset der linken Spurmarkierung 150 cm zur Mitte des Fahrzeugs 10 betragen. Außerdem kann der Geoort des Fahrzeugs 10 aus den oben angeführten Verfahren bestimmt werden, die einen Empfänger des Typs GNSS (Global Navigation Satellite System) oder GPS (Global Positioning System), ein Koppelnavigationssystem, ein Trägheitsnavigationssystem umfassen, und kann unter Verwendung der Anzahl der Reifenumdrehungen zur Bestimmung der Distanz von einem bekannten Startbezugspunkt berechnet werden.
Als Nächstes speichert der Computer in einem Block 135 das Offset der linken Spurmarkierung, den linken Spurmarkierungstyp, den rechten Spurmarkierungstyp und einen Geoort des Fahrzeugs 10 in einen Speicher.
Als Nächstes bestimmt der Computer 8 in einem Block 140, ob das Segment der Fahrt Sammeln von Bildern erfordert und Spurmarkierungsdaten vollständig sind, und wenn dem so ist, endet der Prozess 100, andernfalls kehrt der Prozess 100 zum Block 105 zurück.
6 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses 200 des Computers 8 zur Bestimmung des Orts des Fahrzeugs 10 und einer Ausfahrtrampe.
Der Prozess 200 beginnt in einem Block 205, der auch in einem Block 220 oder in einem Block 240 folgen kann. Die Kamera 12 erfasst ein nach vorne zeigendes Bild (relativ zum Fahrzeug 10) der Schnellstraßenspur 13. Das Bild wird in einem Speicher auf dem Computer 8 gespeichert.
Als Nächstes bestimmt der Computer 8 in einem Block 210 die Position des Fahrzeugs 10. Die Position kann im Allgemeinen unter Verwendung von GNSS oder Koppelnavigation von einem bekannten Startpunkt bestimmt werden.
Als Nächstes vergleicht der Prozessor in einem Block 215 die erfassten Bildeigenschaften mit bekannten Geoorten und ihren Eigenschaften. Wenn zum Beispiel die rechte Spurmarkierung 16 von einer einzelnen durchgezogenen Linie an der Ausfahrtrampe 17 zu der zweiten einzelnen gestrichelten Linie 19 wechselt. Der Computer 8 kann dann die Position des Fahrzeugs 10 auf der Schnellstraßenspur 13 bestimmen.
Als Nächstes bestimmt der Computer 8 im Block 220, ob irgendwelche der Eigenschaften des zuletzt erfassten Bildes mit irgendwelchen Eigenschaften zuvor gespeicherter Bilder in der Übergangsmatrix übereinstimmen. Wenn eine Übereinstimmung besteht, wird der Prozess in einem Block 225 fortgesetzt, andernfalls kehrt der Prozess zum Block 205 zurück, um ein anderes Bild von der Kamera 12 zu erfassen und zu verarbeiten.
Als Nächstes kann der Prozess 200 im Block 225 gegebenenfalls ein anderes Bild von der Kamera 12 erfassen und seine Spurmarkierungseigenschaften werden extrahiert.
Als Nächstes werden in einem Block 230 die optionalen Bildspureigenschaften vom Block 225 mit Bezug auf die Datenbank geprüft, um die Positionierung des Fahrzeugs 10 zu verifizieren.
Als Nächstes (Profil in einem Block 235) sendet der Computer 8 ein Steuersignal zum Fahrzeug 10, um das Ausfahren von der Schnellstraßenspur 13 auf die Ausfahrtrampe 17 zu beginnen. Wenn das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeug ist, manövriert das Steuerund Navigationssystem an Bord des Fahrzeugs das Fahrzeug durch Steuern von Lenkung und/oder Bremsen und/oder Beschleunigung. Wenn das Fahrzeug ein nichtautonomes Fahrzeug ist, sendet der Computer 8 einen Hinweis zu dem Fahrzeug 10 und zum Bediener, dass sich das Fahrzeug 10 einer gewünschten Ausfahrt nähert.
Wenn die Ausfahrt und der Schnellstraßenpfad wiederholt durchfahren wurden, besteht anders ausgedrückt eine statistische Präferenz, welcher Pfad ein bevorzugter Pfad ist, und seiner bevorzugten Form des Fahrens relativ zu der resultierenden Aktionsmatrix 30 beginnend am Übergangspunkt der bestimmten Übergangsmatrixzelle. Wenn eine Detektion eines bestimmten Übergangs detektiert wird, kann der Fahrer auf die bevorzugte erlernte Entscheidung hingewiesen werden und eine Aktion unternehmen, wenn es nicht vom Fahrer oder Passagier abgebrochen wird.
Als Nächstes verifiziert der Computer 8 in einem Block 240, dass sich das Fahrzeug 10 auf der Ausfahrtrampe befindet. Dies lässt sich mit einer weiteren Bilderfassung der Spurmarkierungen oder durch Nehmen einer GNSS-Position erreichen. Wenn sich das Fahrzeug auf der Ausfahrtrampe 17 befindet, wird der Prozess in einem Block 250 fortgesetzt, andernfalls kehrt der Prozess zum Block 205 zurück.
Als Nächstes sendet der Computer 8 in einem Block 250 eine Nachricht zu dem Steuerund Navigationssystem an Bord des Fahrzeugs, Bestätigung des Ausfahrens oder eine Nachricht an den Bediener. Nach dem Block 250 endet der Prozess 200.
Schlussbemerkungen
Wie hier verwendet, bedeutet das Adverb „im Wesentlichen“, das ein Adjektiv modifiziert, dass ein(e) Form, Struktur, Messwert, Wert, Berechnung usw. aufgrund von Unzulänglichkeiten hinsichtlich der Materialien, maschinellen Bearbeitung, Fertigung, Sensormessungen, Berechnungen, Verarbeitungszeit, Kommunikationszeiten usw. von einer/einem genau beschriebenen Geometrie, Entfernung, Messwert, Wert, Berechnung usw. abweichen kann.
Datenverarbeitungsvorrichtungen wie die hier besprochenen umfassen im Allgemeinen jeweils Anweisungen, die durch eine oder mehrere Datenverarbeitungsvorrichtungen, wie etwa die oben identifizierten, ausführbar sind, und zum Ausführen von Blöcken oder Schritten von Prozessen, die oben beschrieben werden. Computerausführbare Anweisungen können aus Computerprogrammen kompiliert oder interpretiert werden, die unter Verwendung vielfältiger Programmiersprachen und/oder -Technologien erstellt werden, darunter, ohne Beschränkung und entweder alleine oder in Kombination, Java^TM, C, C++, C#, Visual Basic, Python, Java Script, Perl, HTML, PHP usw. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z.B. ein Mikroprozessor) Anweisungen z.B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw. und führt diese Anweisungen aus, um dadurch einen oder mehrere Prozesse auszuführen, einschließlich eines oder mehrerer der hier beschriebenen Prozesse. Solche Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung einer Vielfalt von computerlesbaren Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in einer Datenverarbeitungsvorrichtung ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw., gespeichert sind.
Ein computerlesbares Medium enthält irgendein Medium, das daran beteiligt ist, Daten (z. B. Anweisungen) bereitzustellen, die von einem Computer gelesen werden können. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich unter anderem nichtflüchtige Medien, flüchtige Medien usw. Zu nichtflüchtigen Medien gehören zum Beispiel optische oder magnetische Disks und anderer persistenter Speicher. Zu flüchtigen Medien gehört ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM), der typischerweise einen Hauptspeicher bildet. Zu üblichen Formen computerlesbarer Medien zählen zum Beispiel eine Floppy-Disk, eine Diskette, Festplatte, Magnetband, irgendein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, irgendein anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, irgendein anderes physisches Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein Flash-EEPROM, irgendein(e) andere(r) Speicher-Chip oder -Cartridge oder irgendein anderes Medium, von dem ein Computer lesen kann.
Mit Bezug auf die hier beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren usw. versteht sich, dass, obwohl die Schritte solcher Prozesse usw. als gemäß einer bestimmten geordneten Sequenz auftretend beschrieben wurden, solche Prozesse mit den beschriebenen Schritten in einer anderen als der hier beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden könnten. Es versteht sich ferner, dass gewisse Schritte gleichzeitig durchgeführt werden könnten, dass andere Schritte hinzugefügt werden könnten oder dass gewisse, hier beschriebene Schritte weggelassen werden könnten. Mit anderen Worten werden hier die Beschreibungen von Systemen und/oder Prozessen zum Zweck der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen bereitgestellt und sollten auf keinerlei Weise als Beschränkung des offenbarten Gegenstands aufgefasst werden.
Folglich versteht es sich, dass die oben genannte Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Für den Fachmann würden bei Durchsicht der obigen Beschreibung viele andere Ausführungsformen und Anwendungen als die gegebenen Beispiele offensichtlich werden. Der Schutzumfang der Erfindung sollte nicht mit Bezug auf die obige Beschreibung bestimmt werden, sondern sollte stattdessen mit Bezug auf die hier angefügten und/oder in einer hierauf basierenden endgültigen Patentanmeldung enthaltenen Ansprüche, zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind, bestimmt werden. Es ist zu erwarten und beabsichtigt, dass zukünftige Entwicklungen im hier erörterten Fachbereich geschehen werden und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in derartige zukünftige Ausführungsformen integriert werden. Zusammengefasst versteht sich, dass der offenbarte Gegenstand modifiziert und abgewandelt werden kann.

Claims

System, das einen Computer mit einem Prozessor und einem Speicher umfasst, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die durch den Prozessor ausführbar sind, so dass der Computer programmiert ist zum Empfangen eines Bildes mindestens einer Spurmarkierung von einer an einem Fahrzeug angebrachten Bilderfassungsvorrichtung; Identifizieren eines Spurübergangsorts gemäß dem Bild; und Steuern von Lenkung und/oder Bremsen und/oder Beschleunigung des Fahrzeugs gemäß einer Historie von Daten bezüglich des Spurübergangsorts.
System nach Anspruch 1, wobei der Computer ferner programmiert ist zum Bestimmen einer Offsetdistanz von einer Spurmarkierung zum Fahrzeug.
System nach Anspruch 2, wobei der Computer ferner programmiert ist zum Bestimmen eines Geoorts des Fahrzeugs; und Speichern mindestens eines Spurmarkierungstyps, eines Musters der Spurmarkierung, der Offsetdistanz und des Geoorts des Fahrzeugs im Speicher.
System nach Anspruch 1, wobei der Computer ferner angewiesen wird, eine Spurmarkierung einer Spurmarkierungskategorie zuzuweisen.
System nach Anspruch 4, wobei die Spurmarkierungskategorie mindestens eine Gültig-Spurmarkierung oder eine Ungültig-Spurmarkierung umfasst.
System nach Anspruch 5, wobei der Computer ferner die Ungültig-Spurmarkierung bestimmt, wenn der Spurmarkierungstyp ein ungültiges Bildobjekt ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Spurmarkierung mindestens eine einzelne durchgezogene Linie, eine doppelte durchgezogene Linie, eine einzelne gestrichelte Linie, eine doppelte gestrichelte Linie, eine gestrichelte und durchgezogene Linie, eine breite gestrichelte Linie und eine einzelne durchgezogene mit einzelner gestrichelter umfasst.
System nach Anspruch 2, wobei der Computer ferner eine Änderung der Spurmarkierung bestimmt und im Speicher mindestens den Spurmarkierungstyp, das Muster der Spurmarkierung, die Offsetdistanz und den Geoort des Fahrzeugs speichert.
System nach Anspruch 8, wobei der Computer ferner angewiesen wird, den Geoort von mindestens einem Empfänger des GPS (Global Positioning System), einem Koppelnavigationssystem; und einem Trägheitsnavigationssystem zu erhalten.
System nach Anspruch 3, wobei der Geoort mindestens ein Koordinatensystem des UTM (Universal Transverse Mercator), ein MGRS-System (Military Grid Reference System) und ein UPS-System (Universal Polar Stereographic) ist.
Verfahren, umfassend: Empfangen eines Bildes mindestens einer Spurmarkierung von einer an einem Fahrzeug angebrachten Bildanpassungsvorrichtung; Bestätigen, dass das Bild ein vorbestimmtes Detektionskriterium als eine detektierte Spurmarkierung erfüllt; Bestimmen eines Spurmarkierungstyps; Bestimmen, ob sich ein Muster der Spurmarkierung von einem vorherigen Bild geändert hat; Vergleichen des Musters der Spurmarkierung mit einer Menge von Geoorten und ihren zugeordneten Eigenschaften, die in einem Speicher gespeichert sind; und Steuern mindestens von Lenkung, Bremsen und Beschleunigung des Fahrzeugs, während das Fahrzeug von einer Schnellstraße abfährt.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner Bestimmen einer Offsetdistanz von der Spurmarkierung zum Fahrzeug umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Bestimmen eines Geoorts des Fahrzeugs; und Speichern mindestens des Spurmarkierungstyps, des Musters der Spurmarkierung, einer Offsetdistanz und des Geoorts des Fahrzeugs in einem Speicher.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst, die Spurmarkierung einer Spurmarkierungskategorie zuzuweisen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Spurmarkierungskategorie mindestens eine Gültig-Spurmarkierung oder eine Ungültig-Spurmarkierung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner Bestimmen der Ungültig-Spurmarkierung aus einem ungültigen Bildobjekt umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Spurmarkierung mindestens eine einzelne durchgezogene Linie, eine doppelte durchgezogene Linie, eine einzelne gestrichelte Linie, eine doppelte gestrichelte Linie, eine gestrichelte und durchgezogene Linie, eine breite gestrichelte Linie und eine einzelne durchgezogene mit einzelner gestrichelter umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Bestimmen einer Änderung der Spurmarkierung; und Speichern mindestens des Spurmarkierungstyps, des Musters der Spurmarkierung, der Offsetdistanz und des Geoorts des Fahrzeugs in Speicher.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner Bestimmen umfasst zum Erhalten des Geoorts, von mindestens einem Empfänger des GPS (Global Positioning System), einem Koppelnavigationssystem; und einem Trägheitsnavigationssystem.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Geoort mindestens ein Koordinatensystem des UTM (Universal Transverse Mercator), ein MGRS-System (Military Grid Reference System) und ein UPS-System (Universal Polar Stereographic) ist.