DE102019130764A1

DE102019130764A1 - Fahrsteuersystem und verfahren eines autonomen fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019130764A1
Application number: DE102019130764.3A
Authority: DE
Inventors: Kang Hoon Lee; Eun Jin Choi; Ji Un Kim; Hae Ryong Lee; Young Chul Oh; Ki Cheol Shin
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2020-06-18
Also published as: KR20200080403A; KR102504229B1; US11415999B2; US20200192396A1

Abstract

Ein Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs weist auf: einen 2D-LIDAR-Sensor (S10), einen Raddrehzahl-Sensor (S20) zum Detektieren einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Gierraten-Sensor (S30) zum Detektieren einer Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, und eine Fehler-Korrektur-Vorrichtung (100) zum Ermitteln einer Gerade-Linie-Situation unter Verwendung eines mittels des 2D-LIDAR-Sensors (S10) detektierten LIDAR-Punktes, Extrahieren eines lateralen Geraden-Abstandswerts gemäß dem Ergebnis des Ermittelns, Akkumulieren des LIDAR-Punktes gemäß der mittels des Raddrehzahl-Sensors (S20) und des Gierraten-Sensors (S30) detektierten Fahrtrajektorie des Fahrzeugs, Berechnen eines Fehlers zwischen dem akkumulierten Punkt und der extrahierten Geraden, und Ermitteln und Zurückgeben eines Versatz-Korrekturparameters des Gierraten-Sensors (S30), wenn der berechnete Fehlerwert größer ist als ein vordefinierter Schwellenwert, um einen Fehlerparameter des Gierraten-Sensors (S30) automatisch zu korrigieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs.
HINTERGRUND
Im Allgemeinen bezieht sich ein autonomes Fahrzeug (selbstfahrendes Auto) auf ein Fahrzeug, das eine Situation unter Verwendung verschiedener im Fahrzeug bereitgestellter Sensoren, wie beispielsweise einer präzisen Karte und einem globalen Positionssystem (GPS), erfasst und autonom ein Ziel erreicht, ohne dass ein Fahrer ein Lenkrad, ein Gaspedal oder eine Bremse betätigen muss. In einem engeren Sinne unterscheidet sich ein autonomes Fahrzeug von einem fahrerlosen Auto, welches in einem Zustand gefahren wird, in dem eine Person nicht in dem Fahrzeug fährt, sondern genau genommen austauschbar durch dieses verwendet wird.
Um ein solches autonomes Fahrzeug zu realisieren, sind viele Technologien zum automatischen Einhalten eines Abstands zwischen Fahrzeugen erforderlich, wie beispielsweise eine Schnellstraßen-Fahrassistenz-Technologie („highway driving assist technology“, HAD), ein Spurverlassenswarnsystem (LDWS), ein Spurhalteassistenzsystem (LKAS), ein System zur Detektion von toten Winkeln („blind spot detection system“, BSD), eine fortgeschrittene, intelligente Geschwindigkeitssteuerung („advanced smart cruise control“, ASCC), und ein automatisches Notbremssystem (AEB), aber ein autonomes Fahrsteuersystem ist auch eine der wichtigsten Technologien.
Um das autonome Fahrzeug stabil zu fahren, ist es erforderlich, die Positionsinformationen des Fahrzeugs genau zu erkennen. Daher wird in einem konventionellen autonomen Fahrzeug ein Intertialnavigationssystem (INS) zum Vereinigen eines Signals eines globalen Positionssystems (GPS) und eines korrigierten Signals unter Verwendung eines virtuellen Referenzsystems (VRS) und von Informationen einer integrierenden inertialen Messeinheit (IMU) verwendet.
Allerdings ist eine aufwändige Ausrüstung erforderlich, um ein Navigationssystem, das dieses Verfahren verwendet, zu realisieren. Daher offenbaren die koreanische Patentveröffentlichung Nr. 10-2018-0091357 (16. August 2018) und die Anmeldungsveröffentlichung des US-Pendants 2018/224851 ein Steuerverfahren und eine Vorrichtung eines autonomen Fahrzeugs mit Koppelnavigation, die imstande sind, das autonome Fahrzeug in einer anormalen Situation, in welcher die Beurteilungs-/Planungs-/ Entscheidungsfunktion des autonomen Systems und/oder das Navigationssystem nicht ordnungsgemäß funktioniert/funktionieren, effizient zu steuern (z.B. ein eine Notbremsung).
In der betreffenden Technik wird, wenn die Positionsinformationen des Fahrzeugs erkannt werden, eine präzise Position mittels eines Kartenabgleichsalgorithmus gefunden unter Verwendung einer präzisen Karte bestehend aus Fahrspuren und Straßenrändern (Bordsteinkanten bzw. Gebäuden), welche mittels einer präzisen Vorvermessung und Daten von Sensoren (eine Kamera, ein LIDAR, ein GPS), die in dem autonomen Fahrzeug montiert sind, ermittelt wird.
Allerdings kann in der betreffenden Technik, wenn die Positionsinformationen des Fahrzeugs erkannt werden, zum Beispiel, wenn eine Straßenoberfläche verfärbt ist oder an einer komplizierten Kreuzung eine präzise Positionsberechnung unter Verwendung von Fahrspur- oder LIDAR-Daten nicht durchgeführt werden kann, ein Fehler bei der Verfolgung einer Fahrtrajektorie aufgrund eines Fehlers in der Koppelnavigation auftreten.
Da zum Beispiel in einer autonomen Fahrsituation ein Erzeugen einer Route und ein Ermitteln eines Risikogrades unter Verwendung der präzisen Karte durchgeführt werden, kann ein Fehler bei dem Erzeugen der Route und dem Ermitteln des Risikogrades auftreten, wenn die präzise Positionserkennung fehlerhaft ist. Aufgrund eines solchen Fehlers kann das autonome Fahrzeug, obwohl das autonome Fahrzeug normalerweise in eine gerade Richtung fahren soll/sollte, so gesteuert werden, dass es gemäß einer mittels Koppelnavigation berechneten Position auf eine Seite verschoben wird. Dies liegt daran, dass der Fahrwinkel des Fahrzeugs aufgrund eines in einem Gierraten-Sensor auftretenden Fehlers fehlerhaft gemessen wird.
Wenn ein Fehler in dem Gierraten-Sensor auftritt, wird in einer konventionellen Koppelnavigation, da die Position des Fahrzeugs tendenziell auf der präzisen Karte verschoben ist, die erzeugte Route korrigiert, um eine Steuerung derart durchzuführen, dass sich das Fahrzeug nach links bewegt.
Obwohl sich das Fahrzeug an einer vom Fahrer gewünschten Position befindet, kann das Fahrzeug ferner, da die Route basierend auf der präzisen Karte in der Koppelnavigation erzeugt wird, so gesteuert werden, dass es in eine fehlerhafte Richtung verschoben wird. Daher ist es wichtig, den Fehler des Gierraten-Sensors, welcher die Fahrtrichtung (einen Gierwinkel) in der konventionellen Koppelnavigation beeinflusst, zu korrigieren.
Ferner können die gleichen Probleme, wie oben beschrieben, auftreten, wenn ein Sensor-Versatz-Fehler gemäß der Einbaulage des Gierraten-Sensors und der Anzahl an Passagieren variiert oder wenn sich ein Fehler des Gierraten-Sensors, der gemessen wird, wenn das Fahrzeug anhält, von einem Fehler des Gierraten-Sensors, der während der Fahrt gemessen wird, unterscheidet.
ERFINDUNGSERLÄUTERUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs und in speziellen Ausführungsformen ein Fahrsteuersystem und ein Verfahren zur Fahrsteuerung eines autonomen Fahrzeugs, die imstande sind, einen Gierraten-Fehler, der in einem Gierraten-Sensor auftritt, während der Fahrt des autonomen Fahrzeugs automatisch zu korrigieren.
Dementsprechend können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Fahrsteuersystem und ein Verfahren zu Fahrsteuerung eines autonomen Fahrzeugs bereitstellen, die ein oder mehrere Probleme aufgrund von Einschränkungen und Nachteilen der betreffenden Technik im Wesentlichen vermeiden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Fahrsteuersystem und Verfahren zur Fahrsteuerung eines autonomen Fahrzeugs bereit, die imstande sind, einen Gierraten-Fehler, der in einem Gierraten-Sensor auftritt, während der Fahrt des autonomen Fahrzeugs automatisch zu beheben.
Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und teilweise werden diese von einem betreffenden Fachmann anhand einer Durchsicht des Folgenden deutlich oder können anhand einer Anwendung der Erfindung gelernt werden. Die Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung können durch die Strukturmerkmale, welche insbesondere in der schriftlichen Beschreibung und den Ansprüchen hiervon sowie in den beigefügten Zeichnungen hervorgehoben sind, realisiert und erreicht werden.
Wie hierin ausgeführt und allgemein beschrieben, kann ein Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs aufweisen: einen zweidimensionalen (2D) LIDAR-Sensor, der eingerichtet ist zum Detektieren eines Abstands, einer Richtung, einer Geschwindigkeit und einer Materialverteilung eines Objekts in der Nähe eines bestimmten Fahrzeugs, einen Raddrehzahl-Sensor, der eingerichtet ist zum Detektieren einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Gierraten-Sensor, der eingerichtet ist zum Detektieren einer Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, und eine Fehler-Korrektur-Vorrichtung, die eingerichtet ist, um eine Gerade-Linie-Situation unter Verwendung eines mittels des 2D-LIDAR-Sensors detektierten LIDAR-Punktes zu ermitteln, um einen lateralen Geraden-Abstandswert gemäß dem Ergebnis des Ermittelns zu extrahieren, um LIDAR-Punkte gemäß einer Fahrtrajektorie des Fahrzeugs, die mittels des Raddrehzahl-Sensors und des Gierraten-Sensors detektiert wird, zu akkumulieren, um einen Fehler zwischen dem akkumulierten Punkt und der extrahierten Geraden zu berechnen, und um einen Versatz-Korrekturparameter des Gierraten-Sensors zu berechnen und zurückzugeben, wenn der berechnete Fehlerwert größer ist als ein vordefinierter Schwellenwert, um einen Fehlerparameter des Gierraten-Sensors automatisch zu korrigieren.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Fahrsteuerung eines autonomen Fahrzeugs auf: Detektieren eines Abstands, einer Richtung, einer Geschwindigkeit und einer Materialverteilung eines Objekts in der Nähe eines bestimmten Fahrzeugs, Detektieren einer Geschwindigkeit und einer Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, Ermitteln einer Gerade-Linie-Situation unter Verwendung eines LIDAR-Punktes und Extrahieren eines lateralen Geraden-Abstandswerts gemäß dem Ergebnis des Ermittelns, Akkumulieren des LIDAR-Punktes gemäß der Fahrtrajektorie, welche die Geschwindigkeit und die Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist, Berechnen eines Fehlers zwischen dem akkumulierten Punkt und der extrahierten Geraden, Ermitteln, ob ein Wert des berechneten Fehlers kleiner ist als ein vordefinierter Schwellenwert, und Berechnen und Zurückgeben eines Versatz-Korrekturparameters des Gierraten-Sensors zum Detektieren der Drehwinkelgeschwindigkeit zu dem Akkumulieren des LIDAR-Punkts, wenn ermittelt wird, dass der Wert des berechneten Fehlers größer ist als der vordefinierte Schwellenwert, um einen Fehlerparameter eines Gierraten-Sensors automatisch zu korrigieren.
Es ist zu verstehen, dass sowohl die voranstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erläuternd sind und eine zusätzliche Erläuterung der beanspruchten Erfindung bereitstellen sollen.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, welche für ein zusätzliches Verständnis der Erfindung miteinbezogen sind und in die Anmeldung aufgenommen sind und Teil dieser bilden, veranschaulichen Ausführungsform(en) der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung des Prinzips der Erfindung. In den Zeichnungen:

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Fahrsteuerung eines autonomen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3A bis 3C sind Ansichten, die ein Ermitteln einer geradlinigen Fahrt und ein Verfahren einer Geradenversatz-Detektion in einem Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
4 bis 6 sind Ansichten, die ein Ermitteln einer geradlinigen Fahrt und ein Verfahren einer Geradenversatz-Detektion unter Verwendung einer Gitterkarte ein einem Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
7 ist eine Ansicht, die ein Verfahren eines Akkumulierens eines LIDAR-Punktes in einem Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ist eine Ansicht, die ein Verfahren eines Berechnens eines Fehlers in einem Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
9 bis 13 sind Ansichten, die ein Verfahren einer Fahrsteuerung eines autonomen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, so dass diese von einem Fachmann leicht umgesetzt werden können. Die vorliegende Erfindung kann allerdings auf verschiedene Weise umgesetzt werden und ist nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen - beschränkt. Um die vorliegende Erfindung eindeutig zu beschreiben, wird in den Zeichnungen auf Teile, die die Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht betreffen, verzichtet und gleiche Teile werden in der gesamten Beschreibung mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Wenn ein bestimmtes Teil eine bestimmte Komponente „aufweist“, bedeutet dies in der gesamten Beschreibung, dass andere Komponenten nicht ausgeschlossen sind, sondern dass das Teil ferner andere Komponenten aufweisen kann, sofern dies nicht speziell beschrieben ist. Die in der Beschreibung beschriebenen Begriffe „Einheit“, „-or/er“ und „Modul“ bezeichnen eine Einheit zum Verarbeiten von mindestens einer Funktion oder eines Verfahrens, welche /welches mittels Hardware, Software oder eine Kombination davon implementiert sein kann.
Wenn ein bestimmtes Teil eine bestimmte Komponente „aufweist“, bedeutet dies in der gesamten Beschreibung, dass andere Komponenten nicht ausgeschlossen sind, sondern dass das Teil ferner andere Komponenten aufweisen kann, sofern dies nicht speziell beschrieben ist. In den Zeichnungen werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile zu verweisen.
Im Folgenden werden die Konfiguration und ein Steuerverfahren eines Fahrsteuersystems eines autonomen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 13 ausführlich beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Mit Bezug auf 1 weist das Fahrsteuersystem des autonomen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: einen zweidimensionalen (2D) LIDAR-Sensor S10 zum Detektieren eines Abstands, einer Richtung, einer Geschwindigkeit und einer Materialverteilung mittels Aussendens von Laserpulsen zu Objekten in der Nähe des Fahrzeugs und Messens einer für die Rückkehr des Lichts benötigten Zeit und einer Stärke davon; Raddrehzahl-Sensoren S20, die jeweils an vier Rädern des Fahrzeugs bereitgestellt sind zum Detektieren der Rotationsgeschwindigkeit der Räder mittels einer Änderung einer Magnetkraftlinie in einem Sensor und einem Tonrad; einen Gierraten-Sensor S30 zum Detektieren einer Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Richtung einer vertikalen Achse; und eine Fehler-Korrektur-Vorrichtung 100 zum Ermitteln einer Gerade-Linie-Situation unter Verwendung eines mittels des 2D-LIDAR-Sensors detektierten LIDAR-Punktes S10, Extrahieren eines lateralen Abstandswerts der Geraden gemäß dem Ergebnis des Ermittelns, Akkumulieren eines LIDAR-Punktes gemäß der Fahrtrajektorie des Fahrzeugs, die mittels der Raddrehzahl-Sensoren S20 und des Gierraten-Sensors S30 detektiert wurde, Berechnen eines Fehlers zwischen dem akkumulierten Punkt und der extrahierten Geraden, und Zurückgeben eines Versatz-Korrekturparameters des Gierraten-Sensors S30, um den Fehlerparameter des Gierraten-Sensors S30 automatisch zu korrigieren.
Hierbei ist LIDAR eine Abkürzung für Lichtdetektion und Abstandserkennung („light detection und ranging“) oder für Laser-Bildgebungs-Detektion und Abstandserkennung („laser imaging detection und ranging“) und detektiert eine Richtung, eine Geschwindigkeit und eine Materialverteilung mittels Aussendens von Laserpulsen zu einem Ziel und Messens einer für die Rückkehr des Lichts benötigten Zeit und einer Stärke davon. LIDAR erfasst das Ergebnis des Verfahrens in einer sogenannten „Punktwolke“ nach dem Durchführen des Verfahrens. Die Wolke funktioniert in Echtzeit als eine dreidimensionale Karte der realen Welt.
Eine mittels LIDAR konfigurierte hochpräzise Karte zeigt nicht nur, wo sich ein Objekt befindet, sondern ermöglicht auch eine Identifizierung des Objekts. Ferner ermöglicht LIDAR nicht nur eine topographische Untersuchung, sondern ermöglicht auch ein Kartieren von nichtmetallischen Objekten, Gesteinen, Regen, Wolken, Aerosol und selbst von einzelnen Molekülen.
Ferner werden Raddrehzahl-Sensoren jeweils an den vier Rädern bereitgestellt und dienen einem Detektieren der Rotationsgeschwindigkeit der Räder mittels einer Änderung in einer Magnetkraftlinie in dem Sensor und dem Tonrad, und dienen einem Eingeben der Rotationsgeschwindigkeiten in einen Computer. Zum Zeitpunkt des schnellen Bremsens oder eines Bremsens auf einer rutschigen Straßenoberfläche steuert der Computer einen hydraulischen Bremsdruck, um eine Kontrollierbarkeit sicherzustellen und um einen Bremsweg zu verkürzen.
Ferner detektiert der Gierraten-Sensor eine Drehwinkelgeschwindigkeit in Richtung der vertikalen Achse des Fahrzeugs. Wenn eine Wechselspannung an eine Schwingungsvorrichtung angelegt wird, werden aufgrund von Deformationen Schwingungen erzeugt. Als eine Folge davon schwingt die Schwingungsvorrichtung immer mit einer bestimmten Anzahl an Schwingungen von einer Seite zu einer anderen Seite. In diesem Zustand wird bei einer Rotation mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit das Prinzip eines Ausgebens einer Wechselspannung angewendet, während die Schwingungsvorrichtung in einem rechten Winkel von einer Richtung, in welche eine Schwingung mittels der Corioliskraft ausgeübt wird, geneigt ist.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Fahrsteuerung eines autonomen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Mit Bezug auf 2 ermittelt eine Fehler-Korrektur-Vorrichtung 100 eine Gerade-Linie-Situation unter Verwendung des mittels des 2D-LIDAR-Sensors detektierten LIDAR-Punktes S10 und extrahiert einen lateralen Geraden-Abstand gemäß dem Ergebnis des Ermittelns (S20).
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, in den Schritten S10 und S20, ein Ermitteln einer geradlinigen Fahrt und einer Detektion eines Geradenversatzes unter Verwendung der folgenden drei Verfahren durchgeführt werden.
Erstes Verfahren zum Ermitteln einer geradlinigen Fahrt und einer Geradenversatz-Detektion
Die Fehler-Korrektur-Vorrichtung 100 kann, wie in 3A bis 3C gezeigt, eine Gerade-Linie-Komponente basierend auf einer Hough-Transformation detektieren. Zu diesem Zeitpunkt kann Theta auf 90 Grad festgelegt sein und nur die gleiche Gerade-Linie-Komponente wie die in eine Fahrtrichtung kann detektiert werden. Vorzugsweise wird eine Komponente einer Geraden mit einer bestimmten Länge (e.g., 50 m) oder mehr extrahiert und eine Genauigkeit der extrahierten Geraden (kleinste Quadrate) wird unter Verwendung eines umgebenden LIDAR-Punktes berechnet).
Ferner wird vorzugsweise ein Wert eines Geradenversatzes in Bezug auf die Gerade-Linie-Komponente mit einem kleinsten quadratischen Fehler mit einem bestimmten Wert oder weniger extrahiert.
Ferner wird vorzugsweise, wenn während einer bestimmten Zeit T ein gleicher lateraler Versatz detektiert wird, ein langer, geradliniger Abschnitt ermittelt.
Zweites Verfahren zum Ermitteln einer geradlinigen Fahrt und einer Geradenversatz-Detektion
Die Fehler-Korrektur-Vorrichtung 100 kann, wie in 4 gezeigt, eine Gitterkarte in Einheiten von Zellen mit einer bestimmten Größe unter Verwendung des LIDAR-Punktes erzeugen und eine Gerade-Linie-Komponente detektieren, um die Gerade-Linie-Komponente schnell zu detektieren.
Zum Beispiel weist die Fehler-Korrektur-Vorrichtung 100 einen LIDAR-Punkt, der in einem bestimmten Bereich von 100m×100m vorhanden ist, einer gitterförmigen Zelle (0.25m×0.25m) zu und ermittelt, dass die Zelle zulässig ist, wenn die Anzahl an Punkten in der Zelle gleich oder größer ist als ein bestimmter Wert.
Drittes Verfahren zum Ermitteln einer geradlinigen Fahrt und einer Geradenversatz-Detektion
Die Fehler-Korrektur-Vorrichtung 100 kann, wie in 5 gezeigt, die Geradenkomponente unter Verwendung einer Hough-Transformation detektieren. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, eine Hough-Transformation anzuwenden, welche die Geradenkomponente basierend auf der erzeugten Gitterkarte (Bild) detektiert.
Hierbei wird vorzugsweise schnell nach einer Gleichung zum Finden einer Geraden in der finiten Form von (r, Theta) unter Verwendung der Hough-Transformation gesucht.
Zu diesem Zeitpunkt hat die unter Verwendung der Hough-Transformation extrahierte Geradenkomponente einen Fehler entsprechend zu einer Zelle (0.25m×0.25m) und, um die Genauigkeit der extrahierten Geradenkomponente zu verbessern, kann die Position der Geraden unter Verwendung des Punktes in der Nähe der extrahierten Geraden akkurat nachjustiert werden.
Anschließend akkumuliert die Fehler-Korrektur-Vorrichtung 100 LIDAR-Punkte gemäß der Fahrtrajektorie des Fahrzeugs, wie in 7 gezeigt (S30).
Hierbei kompensiert die Fehler-Korrektur-Vorrichtung 100 den LIDAR-Punkt eines vorhergehenden Datenblocks um den Betrag einer Bewegung, der einer vordefinierten Empfangsperiode (z.B. 80ms) entspricht, unter Verwendung von Informationen über ein Verhalten eines betreffenden Fahrzeugs (Geschwindigkeits- und Rotationsinformationen), welche mittels der Raddrehzahl-Sensoren S20 und dem Gierraten-Sensor S30, die in dem Fahrzeug bereitgestellt sind, detektiert werden und akkumuliert die LIDAR-Punkte, wodurch eine Divergenz des Fehlers der Position der Punkte, der auf einen Fehler des Gierraten-Sensors S30 zurückzuführen ist, mit zunehmender Akkumulationszeit behoben wird.
Anschließend berechnet die Fehler-Korrektur-Vorrichtung 100 einen Fehler zwischen dem akkumulierten Punkt und der extrahierten Geraden, wie in 8 gezeigt (S40). Das heißt, dass die Fehler-Korrektur-Vorrichtung 100 den Fehlerwert des akkumulierten LIDAR-Punktes aus dem Versatz der extrahierten Geradenkomponente berechnet. Vorzugsweise wird ein Versatz-Korrekturwert zurückgegeben und eine Neuberechnung durchgeführt, so dass der Fehlerwert kleiner als ein Schwellenwert ist.
Anschließend ermittelt die Fehler-Korrektur-Vorrichtung 100, ob der Wert des berechneten Fehlers kleiner ist als ein vordefinierter Schwellenwert (50), beendet das Verfahren, wenn ermittelt wird, dass der Wert des berechneten Fehlers kleiner ist als der vordefinierte Schwellenwert, und berechnet einen Versatz-Korrekturparameter des Gierraten-Sensors zum Detektieren der Drehwinkelgeschwindigkeit und gibt diesen zu dem Schritt des Akkumulierens des LIDAR-Punktes (S60) zurück, wenn ermittelt wird, dass der Wert des berechneten Fehlers größer ist als der vordefinierte Schwellenwert, wodurch der Fehlerparameter des Gierraten-Sensors S30 automatisch korrigiert wird.
9 stellt ein Beispiel einer Situation dar, in welcher ein Ermitteln einer geradlinigen Fahrt möglich ist, wenn ein Fahrzeug entlang einer mittleren Leitplanke fährt, 10 und 11 stellen ein Beispiel einer Situation dar, in welcher ein Ermitteln einer geradlinigen Fahrt möglich ist, wenn ein Fahrzeug entlang einer Gebäudewand fährt, 12 ist ein Beispiel einer Situation, in welcher ein Ermitteln einer geradlinigen Fahrt möglich ist, wenn ein Fahrzeug durch einen Tunnel fährt, und 13 ist ein Beispiel einer Situation, in welcher ein Ermitteln einer geradlinigen Fahrt möglich ist, wenn ein Fahrzeug entlang einer mittleren Leitplanke und einer schallisolierenden Wand fährt.
Gemäß einem Fahrsteuersystem und einem Verfahren zur Fahrsteuerung eines autonomen Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Fehler, der in einem Gierraten-Sensor auftritt, während des Fahrens des autonomen Fahrzeugs automatisch zu korrigieren. Daher ist es möglich, die Leistung einer Koppelnavigation, die zum Steuern des Fahrens des Fahrzeugs durchgeführt wird, zu verbessern.
Ferner ist es möglich, den Fehler des Gierraten-Sensors unabhängig von einem Fahrzeugmodell oder der Einbaulage eines Sensors zu korrigieren und den Fehler des Gierraten-Sensors auch zu berechnen, wenn das Fahrzeug fährt.
Die Erfindung kann auch als ein computerlesbarer Code auf einem computerlesbaren Speichermedium realisiert werden. Das computerlesbare Speichermedium ist jede Datenspeichervorrichtung, die Daten speichern kann, welche anschließend mittels eines Computersystems, das einen Prozessor aufweist, gelesen werden können. Beispiele für ein computerlesbares Speichermedium weisen auf: einen Nurlesespeicher (ROM), einen Arbeitsspeicher (RAM), CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, optische Datenspeichervorrichtungen und Trägerwellen (wie beispielsweise eine Datenübertragung über das Internet bzw. mittels des Internets.
Die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sind daher in allen Aspekten als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu verstehen. Der Umfang der Erfindung soll durch die beigefügten Ansprüche und deren rechtmäßige Äquivalente, nicht durch die voranstehende Beschreibung, bestimmt werden und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalentbereich der beigefügten Ansprüche fallen, sollen darin aufgenommen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020180091357 [0005]
US 2018/224851 [0005]

Claims

Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs, das Fahrsteuersystem aufweisend: einen zweidimensionalen (2D) LIDAR-Sensor (S10), der eingerichtet ist zum Ermitteln eines Abstands, einer Richtung, einer Geschwindigkeit und einer Materialverteilung eines Objekts in der Nähe eines bestimmten Fahrzeugs, einen Raddrehzahl-Sensor (S20), der eingerichtet ist zum Ermitteln einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Gierraten-Sensor (S30), der eingerichtet ist zum Ermitteln einer Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, und eine Fehler-Korrektur-Vorrichtung (100), die eingerichtet ist, um eine Gerade-Linie-Situation unter Verwendung eines mittels des 2D-LIDAR-Sensors (S10) detektierten LIDAR-Punktes zu ermitteln, um einen lateralen Geraden-Abstandswert gemäß dem Ergebnis des Ermittelns zu extrahieren, um LIDAR-Punkte gemäß einer mittels des Raddrehzahl-Sensors (S20) und des Gierraten-Sensors (S30) detektierten Fahrtrajektorie des Fahrzeugs zu akkumulieren, um einen Fehler zwischen dem akkumulierten Punkt und der extrahierten Geraden zu berechnen, und um einen Versatz-Korrekturparameter des Gierraten-Sensors (S30) zu berechnen und zurückzugeben, wenn ein Wert der Berechnung größer ist als ein vordefinierter Schwellenwert, um einen Fehlerparameter des Gierraten-Sensors (S30) automatisch zu korrigieren.
Fahrsteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei die Fehler-Korrektur-Vorrichtung (100) eingerichtet ist zum Ermitteln der Gerade-Linie-Situation basierend auf einer Hough-Transformation, wobei ein Theta auf 90 Grad festgelegt ist, und wobei nur die gleiche Gerade-Linie-Komponente als eine Fahrtrichtung detektiert wird.
Fahrsteuersystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Fehler-Korrektur-Vorrichtung (100) eingerichtet ist zum Ermitteln der Gerade-Linie-Situation basierend auf einer Hough-Transformation.
Fahrsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Fehler-Korrektur-Vorrichtung (100) eingerichtet ist zum Erzeugen einer Gitterkarte in Einheiten von Zellen mit einer bestimmten Größe unter Verwendung des LIDAR-Punktes und zum Detektieren einer Gerade-Linie-Komponente.
Verfahren zur Fahrsteuerung eines autonomen Fahrzeugs, das Verfahren zur Fahrsteuerung aufweisend: Detektieren eines Abstands, einer Richtung, einer Geschwindigkeit und einer Materialverteilung eines Objekts in der Nähe eines bestimmten Fahrzeugs, Detektieren einer Geschwindigkeit und einer Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, Ermitteln einer Gerade-Linie-Situation unter Verwendung eines LIDAR-Punktes (S10) und Extrahieren eines lateralen Geraden-Abstandswerts gemäß einem Ergebnis des Ermittelns (S20); Akkumulieren des LIDAR-Punktes gemäß einer Fahrtrajektorie, die die Geschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist (S30), Berechnen eines Fehlers zwischen dem akkumulierten Punkt und der extrahierten Geraden (S40), Ermitteln, ob ein Wert des berechneten Fehlers kleiner ist als ein vordefinierter Schwellenwert (S50); und Berechnen und Zurückgeben eines Versatz-Korrekturparameters eines Gierraten Sensors zum Detektieren der Drehwinkelgeschwindigkeit zu dem Akkumulieren des LIDAR-Punktes (S60), wenn ermittelt wird, dass der Wert des berechneten Fehlers größer ist als ein vordefinierter Schwellenwert, um einen Fehlerparameter eines Gierraten-Sensors automatisch zu korrigieren.
Verfahren zur Fahrsteuerung gemäß Anspruch 5, wobei das Ermitteln der Gerade-Linie-Situation unter Verwendung des LIDAR-Punktes (S10) aufweist: Ermitteln der Gerade-Linie-Situation basierend auf einer Hough-Transformation, wobei ein Theta auf 90 Grad festgelegt ist, und wobei nur die gleiche Gerade-Linie-Komponente als eine Fahrtrichtung detektiert wird.
Verfahren zur Fahrsteuerung gemäß Anspruch 6, wobei das Detektieren nur der gleichen Gerade-Linie-Komponente als eine Fahrtrichtung aufweist: Extrahieren einer Komponente einer Geraden mit einer vordefinierten Länge oder mehr und Berechnen einer Genauigkeit der Geraden unter Verwendung eines LIDAR-Punktes in der Umgebung der extrahierten Geraden.
Verfahren zur Fahrsteuerung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Ermitteln einer Gerade-Linie-Situation unter Verwendung eines LIDAR-Punktes (S10) aufweist: Erzeugen einer Gitterkarte in Einheiten von Zellen mit einer bestimmten Größe unter Verwendung des LIDAR-Punktes und Detektieren einer Gerade-Linie-Komponente.
Verfahren zur Fahrsteuerung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das Ermitteln einer Gerade-Linie-Situation unter Verwendung eines LIDAR-Punktes (S10) aufweist: Extrahieren einer Gerade-Linie-Komponente basierend auf einer Hough-Transformation, wobei die Gerade-Linie-Komponente einen Fehler entsprechend einer Zelle mit einer vordefinierten Größe aufweist, und genaues Nachjustieren einer Position der Geraden unter Verwendung eines Punktes in der Umgebung der extrahierten Geraden.
Nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, das ein darauf gespeichertes Programm aufweist zum Ausführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9.
Fahrsteuersystem eines autonomen Fahrzeugs, das Fahrsteuersystem aufweisend: einen Prozessor; und ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, das mit dem Prozessor gekoppelt ist, wobei das computerlesbare-Speichermedium ein Programm speichert, das den Prozessor veranlasst, ein Verfahren auszuführen, das Verfahren aufweisend: Detektieren eines Abstands, einer Richtung, einer Geschwindigkeit und einer Materialverteilung eines Objekts in der Nähe eines bestimmten Fahrzeugs, Detektieren einer Geschwindigkeit und einer Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, Ermitteln einer Gerade-Linie-Situation unter Verwendung eines LIDAR-Punktes (S10) und Extrahieren eines lateralen Geraden-Abstandswerts gemäß einem Ergebnis des Ermittelns (S20), Akkumulieren des LIDAR-Punktes gemäß einer Fahrtrajektorie, die die Geschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist (S30), Berechnen eines Fehlers zwischen dem akkumulierten Punkt und der extrahierten Geraden (S40), Ermitteln, ob ein Wert des berechneten Fehlers kleiner ist als ein vordefinierter Schwellenwert (S50), und Berechnen und Zurückgeben eines Versatz-Korrekturparameters eines Gierraten Sensors zum Detektieren der Drehwinkelgeschwindigkeit zu dem Akkumulieren des LIDAR-Punktes (S60), wenn ermittelt wird, dass der Wert des berechneten Fehlers größer ist als ein vordefinierter Schwellenwert, um einen Fehlerparameter eines Gierraten-Sensors (S30) automatisch zu korrigieren.
Fahrsteuersystem gemäß Anspruch 11, ferner aufweisend einen zweidimensionalen (2D) LIDAR-Sensor (S10), der eingerichtet ist zum Ermitteln des Abstands, der Richtung, der Geschwindigkeit und der Materialverteilung des Objekts in der Nähe des bestimmten Fahrzeugs.
Fahrsteuersystem gemäß Anspruch 11 oder 12, ferner aufweisend einen Raddrehzahl-Sensor (S20), der eingerichtet ist zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Fahrsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, ferner aufweisend einen Gierraten-Sensor (S30), welcher eingerichtet ist zum Ermitteln der Drehwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Fahrsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Ermitteln der Gerade-Linie-Situation unter Verwendung des LIDAR-Punktes (S10) aufweist das Ermitteln der Gerade-Linie-Situation basierend auf einer Hough-Transformation, wobei ein Theta auf 90 Grad festgelegt ist, und wobei nur die gleiche Gerade-Linie-Komponente als eine Fahrtrichtung detektiert wird.
Fahrsteuersystem gemäß Anspruch 15, wobei das Detektieren nur der gleichen Gerade-Linie-Komponente als eine Fahrtrichtung aufweist: Extrahieren einer Komponente einer Linie mit einer vordefinierten Länge oder mehr und Ermitteln einer Genauigkeit der Geraden unter Verwendung eines LIDAR-Punktes in der Umgebung der extrahierten Geraden.
Fahrsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das Ermitteln einer Gerade-Linie-Situation unter Verwendung eines LIDAR-Punktes (S10) aufweist: Erzeugen einer Gitterkarte in Einheiten von Zellen mit einer bestimmten Größe unter Verwendung des LIDAR-Punktes und Detektieren einer Gerade-Linie-Komponente.
Fahrsteuersystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei das Ermitteln einer Gerade-Linie-Situation unter Verwendung eines LIDAR-Punktes (S10) aufweist: Extrahieren einer Gerade-Linie-Komponente basierend auf einer Hough-Transformation, wobei die Gerade-Linie-Komponente einen Fehler entsprechend einer Zelle mit einer vordefinierten Größe aufweist, und genaues Nachjustieren einer Position der Geraden unter Verwendung eines Punktes in der Umgebung der extrahierten Geraden.