DE102013201935A1 - Method for determining collision-free paths of e.g. car, in predetermined environment, involves classifying first set of candidate nodes or second set of candidate nodes, and classifying path nodes or open nodes or closed nodes - Google Patents
Method for determining collision-free paths of e.g. car, in predetermined environment, involves classifying first set of candidate nodes or second set of candidate nodes, and classifying path nodes or open nodes or closed nodes Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln von kollisionsfreien Pfaden für ein bewegliches Objekt. Ferner betrifft die Erfindung ein System für das bewegliche Objekt.The invention relates to a method and a device for determining collision-free paths for a moving object. Furthermore, the invention relates to a system for the moving object.
Moderne Fahrzeuge werden zunehmend autonomer, das heißt, die Fahrzeuge sind in der Lage, eine Fahrkontrolle mit weniger Intervention eines Fahrzeugführers bereitzustellen. Ein wesentliches Element des autonomen Fahrens ist die Wegeplanung. Meist werden zur Ermittlung der möglichen Wegstrecke gespeicherte digitale Kartendaten genutzt. Allerdings können hierbei Fälle auftreten, bei denen keine ausreichend genaue Lokalisierung des Fahrzeugs in der Karte möglich ist, zum Beispiel in sehr dicht besiedelten Gebieten, und/oder die digitalen Kartendaten spiegeln kurzzeitige Änderungen in den Streckenverläufen nicht oder nicht zuverlässig wider. Solche kurzzeitigen Änderungen können zum Beispiel durch Straßenbaustellen bedingt sein.Modern vehicles are becoming increasingly autonomous, that is, the vehicles are able to provide a driving control with less driver intervention. An essential element of autonomous driving is path planning. In most cases, stored digital map data are used to determine the possible route. However, in this case cases may occur in which a sufficiently accurate localization of the vehicle in the map is not possible, for example in very densely populated areas, and / or the digital map data reflect short-term changes in the routes not or not reliable. Such short-term changes may be due, for example, to roadworks.
Die Aufgabe, die der Erfindung zu Grunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln von kollisionsfreien Pfaden für ein bewegliches Objekt sowie ein System für das bewegliche Objekt zu schaffen, die ein effizientes Ermitteln von kollisionsfreien Pfaden in einer vorgegebenen Umgebung des beweglichen Objekts ermöglichen.The object underlying the invention is to provide a method and apparatus for determining collision-free paths for a moving object, as well as a system for the moving object, which efficiently determine collision-free paths in a given environment of the moving object Enable object.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem ersten und zweiten Aspekt aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Ermitteln von kollisionsfreien Pfaden für ein bewegliches Objekt in einer vorgegebenen Umgebung des beweglichen Objekts. Hierbei wird die vorgegebene Umgebung des beweglichen Objekts durch eine vorgegebene Belegungskarte repräsentiert. Es werden ein oder mehrere erste Pfade ermittelt, die jeweils beginnen an einem vorgegebenen Ausgangsknoten und enden an jeweiligen ersten Kandidatenknoten, die während des Ermittelns der ersten Pfade ermittelt werden. Sobald ein oder mehrere erste Pfade ermittelt sind, werden mehrere zweite Pfade ermittelt, die jeweils beginnen an dem vorgegebenen Ausgangsknoten und enden an jeweiligen zweiten Kandidatenknoten, die während des Ermittelns der zweiten Pfade ermittelt werden. Hierbei werden die ersten und zweiten Pfade ermittelt abhängig von einer Position des Ausgangsknotens in der Belegungskarte und abhängig von einer vorgegebenen Expansionsregel, mittels derer schrittweise Expansionsknoten ermittelt werden, die bei Erfüllung einer vorgegebenen Zielbedingung als die ersten Kandidatenknoten beziehungsweise als die zweiten Kandidatenknoten klassifiziert werden und ansonsten entweder als Pfadknoten oder als offener Knoten oder als geschlossener Knoten klassifiziert werden, wobei ein geschlossener Knoten ein nicht weiter zu expandierenden Expansionsknoten repräsentiert. Des Weiteren werden die zweiten Pfade jeweils ermittelt abhängig von einer Position eines jeweiligen Zufallsknotens, der aus Bereichen der Belegungskarte zufällig ausgewählt wird, die kein Hindernis aufweisen, und offenen Knoten, die jeweils ermittelte, aber noch nicht weiter expandierte, Expansionsknoten repräsentieren.The invention is characterized according to a first and second aspect by a method and a corresponding device for determining collision-free paths for a moving object in a predetermined environment of the moving object. Here, the predetermined environment of the mobile object is represented by a predetermined occupancy map. One or more first paths are determined, each starting at a given output node and ending at respective first candidate nodes determined during the determination of the first paths. Once one or more first paths are determined, a plurality of second paths are determined, each beginning at the given parent node and ending at respective second candidate nodes determined during the determination of the second paths. Here, the first and second paths are determined depending on a position of the origin node in the occupancy map and dependent on a predetermined expansion rule by which incremental expansion nodes are determined, which are classified on fulfillment of a predetermined target condition as the first candidate node or as the second candidate node and otherwise be classified as either a path node or an open node or a closed node, where a closed node represents an expansion node that does not expand further. Further, the second paths are respectively determined depending on a position of a respective random node randomly selected from areas of the occupancy map having no obstacle, and open nodes each of which has detected but not yet expanded expansion nodes.
Die ersten und zweiten Pfade werden jeweils unabhängig von einem vorgegebenen Zielknoten ermittelt. Dies ermöglicht kollisionsfreie Pfade zu ermitteln für ein bewegliches Objekt, zum Beispiel für ein Fahrzeug oder einen mobilen Roboter, in einer vorgegebenen Umgebung, ohne dass ein oder mehrere Zielknoten bekannt sind. Die Pfade können schnell und zuverlässig ermittelt werden. Es ermöglicht sehr schnell einen ersten Pfad zu ermitteln und abhängig von zeitlichen oder rechenleistungsbedingten Randbedingungen eine gewünschte Anzahl an zweiten Pfaden zu ermitteln. Die Expansionsregel kann derart vorgegeben werden, dass die Expansionsschritte für den oder die ersten Pfade analog zu den Expansionsschritten eines A*-Algorithmus oder eines hybriden A*-Algorithmus sind und die Expansionsschritte für die zweiten Pfade analog zu den Expansionsschritten eines Rapidly Exploring Random Tree (RRT) Algorithmus. Die ersten und zweiten Pfade können so sehr schnell und zuverlässig ermittelt werden.The first and second paths are each determined independently of a given destination node. This enables collision-free paths to be determined for a moving object, for example for a vehicle or a mobile robot, in a given environment, without one or more destination nodes being known. The paths can be determined quickly and reliably. It makes it possible to determine a first path very quickly and to determine a desired number of second paths depending on temporal or computation-related boundary conditions. The expansion rule can be specified such that the expansion steps for the first path or paths are analogous to the expansion steps of an A * algorithm or a hybrid A * algorithm and the expansion steps for the second paths are analogous to the expansion steps of a Rapidly Exploring Random Tree (FIG. RRT) algorithm. The first and second paths can be determined very quickly and reliably.
Eine derartige Ermittlung der ersten und zweiten Pfade ermöglicht, dass ausgehend von dem oder den ersten Pfaden die zweiten Pfade effizient ermittelt werden können, die sich in verschiedene Bereiche der Belegungskarte erstrecken. Die ermittelten Pfadknoten, offenen Knoten und Verbindungen des ersten Pfades weisen eine Baumstruktur auf und bilden somit einen Suchbaum. Dieser ermittelte Suchbaum des ersten Pfades kann genutzt werden für die weitere Expansion, so dass jeder Knoten nur einmal ermittelt wird. Die Zufallsknotens werden aus Bereichen der Belegungskarte zufällig ausgewählt, die kein Hindernis aufweisen. Ferner werden die Zufallsknoten so ausgewählt, dass sie nicht auf dem oder den ersten Pfaden liegen. Alternativ ist möglich, dass die Zufallsknoten aus der Menge der offenen Knoten ausgewählt werden, insbesondere dann, wenn die Menge der offenen Knoten bereits ein große Anzahl an Knoten aufweist. Die geschlossenen Knoten repräsentieren nicht weiter zu expandierenden Expansionsknoten. Die geschlossenen Knoten können beispielsweise in Bereichen angeordnet sein, die ein Hindernis aufweisen.Such determination of the first and second paths enables the second paths, which extend into different areas of the occupancy map, to be efficiently determined on the basis of the first path (s). The determined path nodes, open nodes and connections of the first path have a tree structure and thus form a search tree. This determined search tree of the first path can be used for the further expansion, so that each node is determined only once. The random nodes are randomly selected from areas of the occupancy map that have no obstruction. Further, the random nodes are selected so that they do not lie on the first path (s). Alternatively, it is possible that the random nodes are selected from the set of open nodes, especially if the set of open nodes already has a large number of nodes. The closed nodes represent expansion nodes that are not expanding further. The closed nodes may be arranged, for example, in areas that have an obstacle.
Der gebräuchliche englische Fachausdruck für Belegungskarte ist Occupancy Grid. Die Belegungskarte weist eine vorgegebene Anzahl von Gitterzellen auf. Den jeweiligen Gitterzellen sind Belegungswerte zugeordnet, die eine Belegungswahrscheinlichkeit repräsentieren, wobei ein Hindernis durch eine hohe Belegungswahrscheinlichkeit charakterisiert ist. Vorteilhafterweise ist zur Ermittlung der Belegungskarte keine Objekterkennung und/oder Objektklassifizierung erforderlich. Die Belegungskarte kann abhängig von Sensordaten, die mittels einer vorgegebenen Umgebungssensorvorrichtung erfasst werden, einfach ermittelt werden. Der Umgebungssensor kann ein oder mehre Radarsensoren und/oder Ultraschallsensoren und/oder Lidarsensoren umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann auch abhängig von erfassten Bilddaten, die die vorgegebene Umgebung repräsentieren, die Belegungskarte ermittelt werden.The common English term for occupancy card is Occupancy Grid. The Occupancy card has a predetermined number of grid cells. The respective grid cells are assigned occupancy values which represent an occupancy probability, an obstacle being characterized by a high occupancy probability. Advantageously, no object recognition and / or object classification is required to determine the occupancy map. The occupancy card can be easily determined depending on sensor data, which are detected by means of a predetermined environment sensor device. The environmental sensor may include one or more radar sensors and / or ultrasonic sensors and / or lidar sensors. Alternatively or additionally, the occupancy map can also be determined as a function of acquired image data that represents the predetermined environment.
Für eine Weiterverarbeitung der ermittelten Pfade, zum Beispiel in einem Navigationssystem, kann an einer vorgegebenen Schnittstelle ein Signal bereitgestellt werden, das die ermittelten Pfade repräsentiert.For a further processing of the determined paths, for example in a navigation system, a signal can be provided at a given interface, which represents the determined paths.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten und zweiten Aspekts werden der beziehungsweise die ermittelten ersten und zweiten Pfade in verschiedene Gruppen zusammengefasst abhängig von vorgegebenen Ähnlichkeitsmerkmalen. Ferner wird ein resultierender Pfad für die jeweilige Gruppe ermittelt abhängig von den ersten und/oder zweiten Pfaden der jeweiligen Gruppe. Dies ermöglicht, zumindest einen kollisionsfreien resultierenden Pfad zu ermitteln für ein bewegliches Objekt in der vorgegebenen Umgebung, ohne dass ein oder mehrere Zielknoten bekannt sind. Die resultierenden Pfade können schnell und zuverlässig ermittelt werden. Für eine Weiterverarbeitung der resultierenden Pfade, zum Beispiel in einem Navigationssystem, kann an der vorgegebenen Schnittstelle oder an einer weiteren Schnittestelle ein Signal bereitgestellt werden, das die resultierenden Pfade repräsentiert. Der gebräuchliche englische Fachausdruck für solch eine Gruppe, in der Datenobjekte zusammenfasst sind abhängig von vorgegebenen Ähnlichkeitsmerkmalen, ist Cluster. Algorithmen, die geeignet sind, Ähnlichkeitsstrukturen in Datenbeständen zu erkennen, werden auch als Cluster-Algorithmen bezeichnet.In an advantageous embodiment of the first and second aspects, the determined first and second paths are combined into different groups depending on predetermined similarity features. Furthermore, a resulting path for the respective group is determined depending on the first and / or second paths of the respective group. This makes it possible to determine at least one collision-free resulting path for a moving object in the given environment, without knowing one or more destination nodes. The resulting paths can be determined quickly and reliably. For a further processing of the resulting paths, for example in a navigation system, a signal representing the resulting paths can be provided at the given interface or at a further interface. The common English term for such a group, in which data objects are summarized depends on given similarity features, is a cluster. Algorithms that are suitable for detecting similarity structures in databases are also referred to as cluster algorithms.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten und zweiten Aspekts umfasst die Expansionsregel, dass eine vorgegebene Anzahl an Expansionsknoten zu einem aktuellen Pfadknoten ermittelt werden abhängig von der Position des aktuellen Pfadknotens und einem vorgegebenen Bewegungsmodell für das bewegliche Objekt. Ferner umfasst die Expansionsregel, dass die Gesamtkosten ermittelt werden für die jeweiligen Expansionsknoten abhängig von einer Summe von Verbindungskosten eines optimalen Pfads vom Ausgangsknoten bis zu dem jeweiligen Expansionsknoten. Des Weiteren umfasst die Expansionsregel, dass, wenn keiner der Expansionsknoten die vorgegebene Zielbedingung erfüllt, derjenige Expansionsknoten als der aktuelle Pfadknoten bestimmt wird, der die geringsten Gesamtkosten aufweist und die jeweils anderen Expansionsknoten jeweils entweder als offener Knoten oder als geschlossener Knoten klassifiziert wird abhängig von den jeweiligen Gesamtkosten dieser Expansionsknoten, und wenn der jeweilige Expansionsknoten die vorgegebene Zielbedingung erfüllt, der jeweilige Expansionsknoten als erster Kandidatenknoten beziehungsweise zweiter Kandidatenknoten klassifiziert wird. Dies hat den Vorteil, dass die derart ermittelten ersten Pfade kostenoptimale Pfade sind. Eine derartige Ermittlung der ersten und zweiten Pfade ermöglicht, dass ausgehend von dem oder den ersten Pfaden die zweiten Pfade effizient ermittelt werden können, die sich in verschiedene Bereiche der Belegungskarte erstrecken. Hierzu kann direkt der ermittelte Suchbaum des jeweiligen ersten Pfades genutzt werden für die weitere Expansion, so dass jeder Knoten nur einmal ermittelt wird. Die geschlossenen Knoten können beispielsweise in Bereichen angeordnet sein, die ein Hindernis aufweisen und somit hohe Belegungskosten und/oder Verbindungskosten aufweisen. Vorteilhafterweise ermöglicht dies, kollisionsfreie kostenoptimierte Pfade schnell und zuverlässig zu ermitteln, wobei die Bereiche, in die sich die zweiten Pfade entwickeln, abhängig sind von einer vorgegebenen Bewegungsrichtung des beweglichen Objekts im Ausgangsknoten.In a further advantageous embodiment of the first and second aspects, the expansion rule comprises determining a predefined number of expansion nodes for a current path node depending on the position of the current path node and a predetermined movement model for the moving object. Further, the expansion rule includes that the total costs are determined for the respective expansion nodes depending on a sum of connection costs of an optimal path from the root node to the respective expansion node. Further, the expansion rule includes that, if none of the expansion nodes satisfies the predetermined target condition, that expansion node is determined to be the current path node having the lowest total cost and the other expansion nodes are classified as either open node or closed node, respectively respective total costs of these expansion nodes, and if the respective expansion node meets the predetermined target condition, the respective expansion node is classified as a first candidate node or second candidate node. This has the advantage that the first paths determined in this way are cost-optimal paths. Such determination of the first and second paths enables the second paths, which extend into different areas of the occupancy map, to be efficiently determined on the basis of the first path (s). For this purpose, the ascertained search tree of the respective first path can be used directly for the further expansion, so that each node is determined only once. The closed nodes can be arranged, for example, in areas which have an obstacle and thus have high occupancy costs and / or connection costs. Advantageously, this makes it possible to quickly and reliably determine collision-free cost-optimized paths, wherein the areas in which the second paths develop depend on a predetermined direction of movement of the moving object in the output node.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt wird ein Fortsetzungsknoten für den jeweiligen zweiten Pfad ermittelt aus einer Knotenmenge, die die offenen Knoten umfasst, der einen kleinsten Abstand aufweist zu dem Zufallsknoten. Ausgehend von dem Fortsetzungsknoten wird abhängig von der vorgegebenen Expansionsregel der jeweilige zweite Pfad expandiert. Dies hat den Vorteil, dass der Fortsetzungsknoten einfach ermittelt werden kann.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, a continuation node for the respective second path is determined from a node set comprising the open nodes, which has a smallest distance to the random node. Starting from the continuation node, the respective second path is expanded depending on the predetermined expansion rule. This has the advantage that the continuation node can be easily determined.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt ist eine Anzahl von Expansionsschritten zum Ermitteln der ersten und/oder der zweiten Pfade vorgegeben. Die hat den Vorteil, dass die Anzahl Expansionsschritte anwendungsspezifisch, beispielsweise abhängig von vorgegebenen Zuverlässigkeitsanforderungen an das Auffinden von kollisionsfreien Pfaden und/oder einer Leistungsfähigkeit einer Recheneinheit, die zur Berechnung der Pfade genutzt wird, angepasst werden kann.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, a number of expansion steps for determining the first and / or the second paths is predetermined. This has the advantage that the number of expansion steps can be customized in an application-specific manner, for example, depending on predefined reliability requirements for finding collision-free paths and / or a computing unit's performance that is used to calculate the paths.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt wird der resultierende Pfad für die jeweilige Gruppe abhängig von den jeweiligen Gesamtkosten der Pfade der jeweiligen Gruppe ermittelt, wobei die Gesamtkosten des jeweiligen Pfades eine Summe repräsentieren von Verbindungskosten direkter Verbindungen zwischen den jeweiligen Pfadknoten, die auf dem jeweiligen Pfad liegen. Beispielsweise kann derjenige erste oder zweite Pfad aus der Gruppe ausgewählt werden, der die geringsten Gesamtkosten aufweist. Vorteilhafterweise ist der jeweils so ermittelte resultierende Pfad ein kostenoptimaler Pfad.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, the resulting path for the respective group is dependent on the respective total costs of the paths respective group, the total cost of the respective path representing a sum of connection costs of direct connections between the respective path nodes located on the respective path. For example, the first or second path can be selected from the group that has the lowest overall cost. Advantageously, the respectively determined resulting path is a cost-optimal path.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt ist eine maximale Anzahl an Gruppen, die gebildet werden, vorgegeben. Dies hat den Vorteil, dass damit auch die Anzahl der resultierenden Pfade vorgegeben ist.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, a maximum number of groups that are formed is predetermined. This has the advantage that it also sets the number of resulting paths.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt werden die jeweiligen Gruppen derart ermittelt, dass die ersten und/oder zweiten Pfade der jeweiligen Gruppe jeweils zueinander ein Abstandsmaß aufweisen, das einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Dies hat den Vorteil, dass durch die Wahl des Schwellwertes vorgegeben werden kann, wie ähnlich sich die jeweiligen Pfade sein müssen, damit sie einer Gruppe zugeordnet werden. Insbesondere ist möglich, dass der Schwellenwert angepasst wird abhängig davon, ob die vorgegebene maximale Anzahl an Gruppen, die gebildet werden sollen, bereits erreicht ist.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, the respective groups are determined in such a way that the first and / or second paths of the respective group in each case have a distance measure which falls below a predetermined threshold value. This has the advantage that the choice of the threshold value can specify how similar the respective paths must be in order to be assigned to a group. In particular, it is possible that the threshold value is adjusted depending on whether the predetermined maximum number of groups to be formed has already been reached.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt weist die Belegungskarte eine vorgegebene Anzahl von Gitterzellen auf und jeder Gitterzelle sind vorgegebenen Belegungskosten zugeordnet. Ferner ist dem beweglichen Objekt eine Objektmaske zugeordnet, die in Bezug auf eine Größe der Gitterzellen repräsentativ ist für eine Größe des Objekts. Die jeweiligen Verbindungskosten für die direkte Verbindung zwischen einem Knoten und einem benachbarten Knoten sind jeweils abhängig von den Belegungskosten der Gitterzellen, die zumindest tangiert werden von der vorgegebenen Objektmaske, wenn sich das bewegliche Objekt gemäß dem vorgegebenen Bewegungsmodell entlang der direkten Verbindung bewegt. Vorteilhafterweise können so die Verbindungskosten sehr einfach ermittelt werden. Insbesondere kann dadurch sichergestellt werden, dass die Pfade und/oder der resultierende Pfad kollisionsfrei sind. Die Belegungskosten sind vorzugsweise repräsentativ für eine Belegungswahrscheinlichkeit der jeweiligen Gitterzellen. In einem vereinfachten Fall kann die Gitterzelle einen ersten Wert aufweisen, wenn sie als belegt gilt, und einen zweiten Wert, wenn sie als nicht belegt gilt.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, the occupancy card has a predetermined number of grid cells and each grid cell are assigned to predetermined occupancy costs. Further, associated with the movable object is an object mask that is representative of a size of the object with respect to a size of the grid cells. The respective connection costs for the direct connection between a node and an adjacent node are each dependent on the occupancy costs of the grid cells, which are at least affected by the predetermined object mask, when the movable object moves according to the predetermined movement model along the direct connection. Advantageously, the connection costs can be determined very easily. In particular, this can ensure that the paths and / or the resulting path are collision-free. The occupancy costs are preferably representative of an occupancy probability of the respective grid cells. In a simplified case, the grid cell may have a first value if it is considered occupied, and a second value if it is not occupied.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt sind die jeweiligen Verbindungskosten für die direkte Verbindung von einem Knoten zu einem benachbarten Knoten abhängig von einem Abstand der direkten Verbindung und/oder des benachbarten Knotens von einem Hindernis. Vorteilhafterweise ermöglicht dies, sicherzustellen, dass die Pfade und/oder die resultierenden Pfade einen gewissen Abstand zu den Hindernissen aufweisen.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, the respective connection costs for the direct connection from one node to an adjacent node depend on a distance of the direct connection and / or the adjacent node from an obstacle. Advantageously, this makes it possible to ensure that the paths and / or the resulting paths have a certain distance from the obstacles.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt sind die jeweiligen Verbindungskosten für die direkte Verbindung von einem Knoten zu einem benachbarten Knoten abhängig von zumindest einer von dem beweglichen Objekt auszuführenden Aktion zum Erreichen des benachbarten Knotens. Dies ermöglicht vorteilhafterweise Verbindungen, die eine Aktion des beweglichen Objekts erfordern, mit höheren Kosten zu belegen, zum Beispiel eine von dem beweglichen Objekt auszuführende Lenkaktion zur Änderung einer aktuellen Achs- und Radstellung zum Erreichen des benachbarten Knotens.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, the respective connection costs for the direct connection from one node to an adjacent node depend on at least one action to be performed by the mobile object for reaching the neighboring node. This advantageously allows connections that require an action of the moving object to be charged at a higher cost, for example, a steering action to be performed by the moving object to change a current axle and wheel position to reach the adjacent node.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt ist die Zielbedingung abhängig von einer vorgegebenen maximalen Pfadlänge für die Pfade. Dies hat den Vorteil, dass einfach überprüft werden kann, ob die ermittelten Expansionsknoten die Zielbedingung erfüllen oder nicht.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, the target condition is dependent on a predetermined maximum path length for the paths. This has the advantage that it can be easily checked whether the determined expansion nodes meet the target condition or not.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten und zweiten Aspekt repräsentiert die maximale Pfadlänge eine vorgegebene maximale Tiefe eines Suchbaumes ausgehend von dem Ausgangsknoten. Dies hat den Vorteil, dass sehr einfach überprüft werden kann, ob die ermittelten Expansionsknoten die Zielbedingung erfüllen oder nicht.In a further advantageous embodiment according to the first and second aspects, the maximum path length represents a predefined maximum depth of a search tree starting from the output node. This has the advantage that it can be very easily checked whether the determined expansion nodes fulfill the target condition or not.
Gemäß einem dritten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein System für ein bewegliches Objekt. Das System umfasst eine Recheneinheit, die ausgebildet ist, abhängig von vorgegebenen Umfeldsensordaten, die eine vorgegebene Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren, eine Belegungskarte zu ermitteln, und eine Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt, die signaltechnisch mit der Recheneinheit gekoppelt ist zum Einlesen der Belegungskarte.According to a third aspect, the invention is characterized by a system for a moving object. The system comprises a computing unit which is designed to determine an occupancy map, depending on predetermined environmental sensor data representing a given environment of the vehicle, and a device according to the second aspect, which is signal-wise coupled to the arithmetic unit for reading in the occupancy map.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Aspekts gelten hierbei auch für den dritten Aspekt.Advantageous embodiments of the first and second aspects also apply to the third aspect.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.Embodiments of the invention are explained below with reference to the schematic drawings.
Es zeigen:Show it:
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction or function are provided across the figures with the same reference numerals.
Das System
Dem System
Die Recheneinheit
Die Pfadermittlungseinheit
Die Pfadermittlungseinheit
Das erste Programm wird, wie in
Zur Berechnung des beziehungsweise der ersten Pfade
Für die jeweiligen Expansionsknoten werden die Gesamtkosten ermittelt abhängig von einer Summe von Verbindungskosten eines optimalen Pfads vom Ausgangsknoten
Unter dem optimalen Pfad ist ein bezüglich der Verbindungskosten optimierter Pfad zu verstehen.The optimal path is to be understood as a path optimized in connection costs.
Die Verbindungskosten einer direkten Verbindung zwischen einem Knoten und einem benachbarten Knoten umfassen beispielsweise Belegungskosten. Jeder Gitterzelle der Belegungskarte
Die Gitterzellen weisen eine Breite und Höhe auf, die vorzugsweise kleiner ist, als die jeweilige Bewegungslänge des beweglichen Objekts.The grid cells have a width and height that is preferably smaller than the respective movement length of the movable object.
Die Verbindungskosten sind beispielsweise zusätzlich oder alternativ abhängig von einem Abstand der direkten Verbindung und/oder des benachbarten Knotens von einem Hindernis. Ferner sind die Verbindungskosten beispielsweise zusätzlich oder alternativ abhängig von zumindest einer von dem beweglichen Objekt auszuführenden Aktion des beweglichen Objekts zum Erreichen des benachbarten Knotens.The connection costs are additionally or alternatively dependent on a distance of the direct connection and / or the adjacent node from an obstacle. Furthermore, the connection costs are additionally or alternatively dependent on at least one action of the movable object to be performed by the mobile object for reaching the neighboring node.
Die Zielbedingung ist beispielsweise abhängig von einer vorgegebenen maximalen Pfadlänge für die Pfade.For example, the target condition depends on a given maximum path length for the paths.
Die Zielbedingung gilt für den jeweiligen Expansionsknoten beispielsweise als erfüllt, wenn die kostenoptimale Verbindung vom dem Ausgangsknoten
Die maximale Pfadlänge repräsentiert beispielsweise eine vorgegebene maximale Tiefe eines Suchbaumes ausgehend von dem Ausgangsknoten
Deutlich zu erkennen ist, dass sich die erste Pfade
Sobald ein oder mehrere erste Pfade
Die Pfadknoten
Zum Ermitteln der zweiten Pfade
Das in
Mittels des zweiten Programms, das in
Das zweite Programm wird in einem Schritt S20 gestartet. In einem Schritt S22 werden die ermittelten ersten und zweiten Pfade
Das Zusammenfassen der ersten und/oder zweiten Pfade
Die Gruppen
Alternativ ist möglich, dass die jeweiligen Gruppen
In einem Schritt S24 wird ein resultierender Pfad
Das zweite Programm wird in einem Schritt S26 beendet.The second program is ended in a step S26.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Systemsystem
- 22
- PfadermittlungseinheitLocation detection unit
- 44
- Recheneinheitcomputer unit
- 66
- UmfeldsensoreinheitEnvironment sensor unit
- 1010
- Belegungskarteoccupancy map
- 1515
- Ausgangsknotenoutput node
- 1717
- erster Pfadfirst path
- 2020
- erster Kandidatenknotenfirst candidate node
- 3030
- zweiter Kandidatenknotensecond candidate node
- 3434
- zweiter Pfadsecond path
- 3636
- offener Knotenopen knot
- 3737
- Pfadknotenpath node
- 4040
- Gruppegroup
- 5050
- resultierender Pfadresulting path
- S10 ... S20S10 ... S20
- Programmschritteprogram steps
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