車輛用的用于檢測軌跡的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛用的用于檢測軌跡的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 存在不同的駕駛員輔助系統(tǒng)，所述駕駛員輔助系統(tǒng)以部分自動化或完全自動化地 控制機(jī)動車來輔助機(jī)動車的駕駛員。這種駕駛員輔助系統(tǒng)是車道變換輔助系統(tǒng)、制動輔助 系統(tǒng)、緊急或者避讓輔助系統(tǒng)或者用于全自動地控制機(jī)動車的駕駛員輔助系統(tǒng)。
[0003] 在此，對于碰撞的軌跡檢驗(yàn)是非常耗費(fèi)的并且需要在機(jī)動車中的顯著的計(jì)算性 能。
[0004] 因此存在對于能高效實(shí)施的車輛用的用于檢測軌跡的方法和設(shè)備的顯著需求，從 而所述方法和設(shè)備能夠盡可能實(shí)時地計(jì)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，創(chuàng)造一種車輛用的用于檢測軌跡的方法和一種車輛用 的用于檢測軌跡的設(shè)備，在所述方法和設(shè)備中，能夠高效地檢驗(yàn)對于碰撞的軌跡。
[0006] 所述任務(wù)通過各獨(dú)立權(quán)利要求來解決。在從屬權(quán)利要求中列舉本發(fā)明的優(yōu)選的進(jìn) 一步擴(kuò)展方案。
[0007] 按照本發(fā)明的在車輛中用于檢測軌跡的方法包括如下步驟：
[0008]-利用傳感器采集物體的坐標(biāo)，
[0009]-借助于所采集的坐標(biāo)計(jì)算占據(jù)圖（Belegungskarte)或者成本圖 (Kostenkarte)，其中，占據(jù)圖或者成本圖劃分為多個單元格并且給每個單元格分派一個單 元格值，所述單元格值描述物體的存在和/或鄰近，
[0010] -計(jì)算成本空間（Kostenraum)，所述成本空間包括多個層，其中，每一個層劃分為 多個單元格并且給每一個單元格配設(shè)一個成本值（Kostenwert)，其中，借助于單元格值分 別針對車輛的確定的定向來計(jì)算在相應(yīng)的層中的成本值，并且
[0011] -確定盡可能成本有利的軌跡。
[0012] 利用本發(fā)明的方法計(jì)算成本空間，所述成本空間包括多個層，其中，每一個層劃分 為多個單元格并且給每一個單元格配設(shè)一個成本值，其中，分別針對車輛的確定的定位來 計(jì)算在相應(yīng)的層中的成本值。
[0013]占據(jù)圖劃分為多個單元格，其中，每個單元格代表一個確定的位置。給所述單元格 配設(shè)二進(jìn)制的單元格值，所述單元格值說明，在相應(yīng)的位置處是存在物體還是那里不存在 物體。
[0014] 成本圖劃分為多個單元格，其中，每個單元格代表一個確定的位置。給所述單元格 配設(shè)成本值。
[0015] 成本值說明，應(yīng)該駛過還是回避通過所述單元格所代表的位置。高的成本值意味 著應(yīng)該回避所述位置。低的成本值意味著可以駛過或者應(yīng)該駛過所述位置。成本值的數(shù)值 集合（Zahlenmenge)至少包括多于兩個數(shù)。成本值因此不是二進(jìn)制的值。
[0016]成本值例如可以是碰撞概率，所述碰撞概率說明：駛離相應(yīng)的單元格的位置的車 輛與物體碰撞的概率。所述碰撞概率說明，在確定的位置處以何種概率存在物體還是不存 在物體并且可以包括在0至1之間的任意概率值。當(dāng)物體的測量帶有測量不確定性時，這 點(diǎn)是特別有意義的。成本值也可以包含其它信息。特別是，碰撞成本包含關(guān)于相對于位置 最近的物體的距離的信息。
[0017] 占據(jù)圖僅說明，在哪個位置存在物體或者在哪個位置不存在物體。這樣的占據(jù)圖 因此描述物體的位置并且因此僅包含在采集物體坐標(biāo)時所獲得的信息。這樣的占據(jù)圖可以 用作成本圖。因?yàn)檎紦?jù)圖以二進(jìn)制的值描述物體的位置，所述占據(jù)圖不是成本圖。
[0018] 基本上也可能的是，使用一種相反的成本系統(tǒng)，在所述成本系統(tǒng)中較低的成本值 意味著應(yīng)該回避所述位置，而較高的成本值意味著可以駛過或者應(yīng)該駛過相應(yīng)的位置。在 這樣的相反的成本系統(tǒng)中，成本有利的軌跡是具有高的成本的軌跡。因?yàn)樵诔杀鞠到y(tǒng)中高 的成本值通常被評價為負(fù)面的，所以以下僅觀察這樣的示例，在所述示例中高的成本值意 味著應(yīng)該回避所述位置，而低的成本值意味著可以駛過或者應(yīng)該駛過所述位置。
[0019] 作為車輛可以使用機(jī)動車和自行駛的機(jī)器人。這樣的機(jī)器人可以是例如構(gòu)成為用 于清潔地板鋪層或者用于花園割草的家務(wù)機(jī)器人，或者也可以是在生產(chǎn)設(shè)備中的機(jī)器人。
[0020] 成本空間能夠非常高效地由成本圖計(jì)算，所述成本圖劃分為多個單元格，其中，給 每個單元格分派一個成本值。為了計(jì)算成本空間，可以使用圖像處理中的已知的、經(jīng)修改的 方法，以用于使成本圖擴(kuò)展或者說膨脹到成本空間的各個層中。因此能夠快速地實(shí)時計(jì)算 成本空間。
[0021] 在成本空間中的成本值可以是如下的碰撞概率，所述碰撞概率可以取包含0至1 之間的所有值。成本空間的成本值也可以附加于碰撞概率而還包含其它信息或者與碰撞概 率相聯(lián)系。特別是，碰撞成本包含關(guān)于相對于位置最近的物體的信息。碰撞成本也可以包 括關(guān)于利用與傳感器所采集的物體坐標(biāo)的可靠性的信息。
[0022] 優(yōu)選地，在按照本發(fā)明的方法中檢測無碰撞的軌跡。如果應(yīng)該無法存在無碰撞的 軌跡，則利用成本函數(shù)檢測盡可能成本有利的軌跡。
[0023] 在計(jì)算占據(jù)圖或者成本圖時，優(yōu)選地在靜態(tài)和動態(tài)的物體之間進(jìn)行區(qū)分并且排除 或者濾除動態(tài)的物體。這點(diǎn)例如通過將對于存在動態(tài)的物體的概率置為零來進(jìn)行。
[0024]借助于成本圖或者占據(jù)圖計(jì)算成本空間的層的計(jì)算特別是通過如下方式進(jìn)行， 即，對于在占據(jù)圖中存在物體的概率以車輛的足印來擴(kuò)展。擴(kuò)展特別是通過膨脹或者通過 卷積實(shí)施。
[0025]車輛的每個足印具有一個錨或者說參考點(diǎn)，所述錨或者說參考點(diǎn)例如是車輛的重 心。優(yōu)選地，將盡可能居中地或者在中心地設(shè)置在車輛中的點(diǎn)選擇為錨。給如下單元格配 設(shè)在成本圖的在足印之內(nèi)的單元格中所包含的所有概率的總和或者配設(shè)在成本圖的在足 印之內(nèi)的單元格中所包含的所有概率的最大值，成本空間的層的所述單元格相當(dāng)于占據(jù)圖 的如下單元格的位置，在擴(kuò)展時足印的錨位于所述單元格上，并且所述單元格以下被稱為 銷單元格。
[0026]如果在計(jì)算成本空間的層時基于成本圖，則成本圖的成本值可以借助于二進(jìn)制的 足印來擴(kuò)展，以便獲得成本空間的成本值。而如果使用占據(jù)圖，則可以使用車輛的足印，所 述足印除了車輛的二進(jìn)制的位置信息之外附加地也包括另外的信息，特別是包含距離信 息。這樣的足印例如可以是二進(jìn)制的足印，以成本暈圈包圍所述足印，所述成本暈圈具有隨 著與車輛的中心的距離增加而遞減的成本。
[0027] 將成本圖擴(kuò)展為成本空間可以借助于卷積實(shí)施，其中，為了計(jì)算卷積優(yōu)選將占據(jù) 圖和足印變換到頻率空間中。由此，每一個單元格的卷積可以僅以一次唯一的乘積來實(shí)施。
[0028] 在將成本圖擴(kuò)展為成本空間的層之前，優(yōu)選分別以成本暈圈包圍物體，其中，給成 本圖中在成本暈圈之內(nèi)的單元格配設(shè)成本值，所述成本值朝向成本暈圈的外邊緣逐漸遞 減。這點(diǎn)符合如下的成本函數(shù)，在障礙物與車輛之間的非常小的距離以所述成本函數(shù)賦上 高的成本。
[0029] 擴(kuò)展可以借助于卷積實(shí)施，其中，離散化預(yù)定的數(shù)量的成本值并且利用逆映射函 數(shù)h(n)將卷積結(jié)果映射到成本膨脹上。由此借助于卷積獲得成本膨脹。
[0030] 車輛的足印優(yōu)選構(gòu)成為矩形的或者正方形的。優(yōu)選僅計(jì)算一次成本圖的足印的相 同的對稱性。在矩形的形狀的情況下因此可以使計(jì)算的數(shù)量減半。在車輛為正方形的形狀 的情況下可以將計(jì)算過程的數(shù)量減少到四分之一。
[0031] 車輛的二維足印的膨脹或者擴(kuò)展可以通過分別以一個一維的足印的兩個膨脹來 代替。由此可以顯著地削減計(jì)算耗費(fèi)。足印優(yōu)選沿成本圖的軸向方向定向。在此，特別是 應(yīng)用vHGW方法。
[0032] 在確定在成本空間中的軌跡時，軌跡所延伸穿過的各個單元格的成本值優(yōu)選以軌 跡在相應(yīng)單元格中的相應(yīng)區(qū)段的長度來加權(quán)。由此以低的計(jì)算耗費(fèi)檢測碰撞概率或者成本 的正確的總值。
[0033] 車輛用的用于檢測軌跡的設(shè)備包括傳感器裝置、計(jì)算裝置和接口，其中，計(jì)算裝置 具有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序構(gòu)成為用于實(shí)施上面闡述的方法。
[0034] 在接口上可以提供具有盡可能低的碰撞危險(xiǎn)的軌跡。接口可以與車道變換輔助系 統(tǒng)、自動的制動輔助系統(tǒng)、緊急或者避讓輔助系統(tǒng)或者完全自主的駕駛員輔助系統(tǒng)相耦合。
[0035] 所述設(shè)備也可以是家庭機(jī)器人或者園藝機(jī)器人的組成部分，其自動地識別障礙物 并且繞開所述障礙物行駛。例如構(gòu)成為割草機(jī)器人的這樣的園藝機(jī)器人也可以包括攝像 機(jī)作為傳感器裝置，利用所述攝像機(jī)識別如下區(qū)域，在所述區(qū)域中草地未被剪過并且給該 區(qū)域配設(shè)低的成本，從而優(yōu)選在具有未被剪過的草地的區(qū)域內(nèi)行駛和剪草，其中，優(yōu)選附加 地，傳感器裝置具有激光掃描儀以用于精確地探測障礙物。
[0036] 原則上，所述用于車輛和機(jī)器人的設(shè)備的傳感器裝置可以包括激光掃描儀和/或 具有相應(yīng)的數(shù)字圖像分析裝置的攝像機(jī)和/或雷達(dá)。
【附圖說明】
[0037] 以下示例性地借助于附圖更詳細(xì)地闡述本發(fā)明。圖中：
[0038] 圖1示意性地示出具有用于探測在掃描區(qū)域中的障礙物的車輛，
[0039] 圖2a、b示意性地以在成本空間中擴(kuò)展的區(qū)域來示出點(diǎn)狀的障礙物和車輛，
[0040] 圖3a、b示出車輛的幾何形狀或者足印，所述疊加到成本圖上，
[0041] 圖4a_ e示意性地示出所探測的行駛區(qū)域，如由傳感器裝置采集的，按照二進(jìn)制 膨脹的、按照二進(jìn)制卷積的、按照成本膨脹的和按照成本卷積的行駛區(qū)域，
[0042] 圖5a_d示意性地示出車輛的足印、物體、具有成本暈圈的物體和在成本空間中帶 有和沒有成本暈圈的層以及連續(xù)的成本空間，
[0043] 圖6a、b示意性地示出成本值在成本空間中沿著軌跡以有規(guī)律的距離進(jìn)行的掃描 和以經(jīng)調(diào)整（gerichtet)的掃描進(jìn)行的掃描，以及
[0044] 圖7a_c示意性地示出FAM0D方法、vHGW-360方法和軌跡的確定。
【具體實(shí)施方式】
[0045]利用所述方法為車輛自動地檢測盡可能無碰撞的軌跡，其中，所述軌跡供不同的 駕駛員輔助系統(tǒng)使用。這些駕駛員輔助系統(tǒng)例如是自動的制動輔助系統(tǒng)、避讓輔助系統(tǒng)、自 動的車道變換系統(tǒng)或者高自動化的駕駛員系統(tǒng)，所述駕駛員系統(tǒng)在大多數(shù)的行駛情形下自 主地駕駛車輛。