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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung autonomer Fahrmanöver eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
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Heutige moderne Kraftfahrzeuge sind mit einer Vielzahl von Fahrerassistenzsystemen ausgerüstet, die dem Fahrer das Führen des Fahrzeugs erleichtern und sicherer machen. Zu derartigen Assistenzsystemen gehören die Einparkassistenten in ihren verschiedenen Formen, die von einfachen Einparkhilfen mit Einparkanweisungen an den Fahrer bis zu halbautonomen oder autonomen Einparkassistenten reichen. Ferner sind Assistenzsysteme bekannt, die einen Lenkeingriff im Sinne eines automatisches Lenkens ausführen, um das Fahrzeug in der aktuellen Fahrspur zu halten, wie dies beispielsweise bei Spurhalteassistenten der Fall ist.
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In der Druckschrift
DE 10 2005 037 468 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Einparkvorgangs eines Fahrzeugs in eine Parklücke beschrieben, die quer zur Fahrtrichtung angeordnet ist. Mittels einer Umfeldsensorik und einer Auswerteeinheit werden Einparkbahnen in die Parklücke bestimmt, wobei der Fahrer aus den ermittelten Einparkbahnen diejenige auswählt, die ihm günstig erscheint.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2008 002 699 A1 ist eine Vorrichtung zum Steuern einer automatischen Lenkung bekannt, bei der eine vorgegebene Soll-Fahrtrichtungsgröße mit einer Ist-Fahrtrichtungsgröße verglichen wird und aus der Differenz eine Korrekturgröße ermittelt wird.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2007 061 234 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anpassen der Führung eines Fahrzeugs in einem Bereich, der mindestens ein Hindernis aufweist, bekannt. Dabei wird vor dem Einfahren des Fahrzeugs in eine Parklücke ein Höhenprofil entlang einer Einparktrajektorie bestimmt und Hindernisse auf der Trajektorie erfasst. Erfasste Hindernisse werden klassifiziert in solche, die überfahren werden können und solche, die nicht überfahrbar sind. Für überfahrbare Hindernisse wird die Geschwindigkeit beim Einparkvorgang entsprechend gewählt.
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In der Druckschrift
DE 60 2004 000 669 T2 eine Fahrhilfeanlage für ein Fahrzeug beschrieben, welche in der Lage ist ein Fahrzeug entlang eines Weges mit einer von dem Weg abhängigen Geschwindigkeit zu führen.
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Die Druckschrift
DE 10 2011 107 974 A1 betrifft ein Verfahren und einen Rangierassistenten zum Rangieren eines Fahrzeugs in einem Umfeld, wobei in einem Lernmodus das Fahrzeug einen Referenz-Rangiervorgang in dem Umfeld durchführt, welcher abgespeichert wird, und in einem nach dem Lernmodus vom Fahrzeug zumindest semi-autonom durchzuführenden Wiederhol-Rangieren in diesem Umfeld der abgespeicherte Referenz-Rangiervorgang für das Wiederhol-Rangieren berücksichtigt wird.
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Die Druckschrift
DE 10 2011 109 492 A1 betrifft eine Fahrunterstützungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Unterstützung der Befahrung enger Fahrwege, mit einer Datenerfassungseinheit zur Erfassung der Daten einer zurückzulegenden Wegstrecke (Trajektorie) aus Rad- und Lenkwinkelsensoren und einer Trajektorien-Speichereinheit zur Aufzeichnung von Wegstreckendaten sowie mit einer Ansteuereinheit zur Ansteuerung des Kraftfahrzeuges auf der Grundlage der aufgezeichneten Wegstreckendaten, zum Abfahren der aufgezeichneten Wegstrecke in gleicher oder umgekehrter Richtung, wobei diese eine Satellitennavigationseinheit für die Ermittlung der Absolutposition des Kraftfahrzeuges sowie Digitalkartendaten mit Positionsattributdaten umfasst zur Prüfung, ob sich das Kraftfahrzeug in der Umgebung von Straßenbereichen mit eingeschränkter Navigationsmöglichkeit befindet und diese in einem solchen Fall die Aufzeichnung einer Trajektorie dem Fahrer vorschlägt oder automatisiert durchführt.
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Die oben beschriebenen Assistenzsysteme sind von hoher Komplexität und benötigen eine empfindliche Umgebungssensorik sowie ausreichend Rechenkapazität zur Bewältigung ihrer Aufgaben.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum autonomen Rangieren eines Fahrzeugs zu entwickeln, wobei die Anforderungen an die Komplexität des Systems gering sind.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Durchführung autonomer Fahrmanöver eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausführung eines autonomen Fahrmanövers eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug eine autonome Fahrfunktion zum autonomen Fahren des Fahrzeugs aufweist,
- - erfolgt eine Aufzeichnung eines vom Fahrer des Fahrzeugs durchgeführten Fahrmanövers auf Anforderung des Fahrers, wobei das Fahrmanöver das Fahrzeug von einem Startpunkt zu einem Endpunkt führt, und
- - erfolgt eine Ausführung des aufgezeichneten Fahrmanövers als autonomes Fahrmanöver durch die autonome Fahrfunktion auf Anforderung des Fahrers von dem Startpunkt zu dem Endpunkt oder von dem Endpunkt zu dem Startpunkt, wobei
- - mehrere gespeicherte Fahrmanöver hintereinander ausführbar sind, wenn sich ein zusammenhängender Fahrschlauch der Fahrmanöver bilden lässt.
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Auf diese Weise kann der Fahrer beispielsweise wiederkehrende kurze Fahrmanöver, wie das Einfahren oder Ausfahren aus einer Garage, auf einfache Weise aufzeichnen lassen, so dass das Fahrmanöver auf Anforderung des Fahrers durch die autonome Fahrfunktion des Fahrzeugs ausgeführt werden kann. Mit anderen Worten, das Nachfahren des aufgezeichneten Fahrwegs kann der Fahrer autonom vom Fahrzeug durchführen lassen. Dabei ist das Verfahren nicht auf einfache Fahrmanöver beschränkt, sondern es können auch komplexe Fahrmanöver mit erheblichem Rangieraufwand, wie beispielsweise komplizierte und/oder enge Ein- und Ausfahrten aufgezeichnet werden, so dass diese später autonom nachgefahren werden können. Dies führt zu einer erheblichen Entlastung des Fahrers beim Fahrzeugrangieren, auch in körperlicher Hinsicht.
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Ferner können mehrere aufgezeichnete Fahrmanöver hintereinander ausgeführt werden, wenn sich ein zusammenhängender Fahrschlauch der einzelnen Fahrmanöver bilden lässt. Mit anderen Worten, falls der Endpunkt eines ersten aufgezeichneten Fahrmanövers mit dem Startpunkt eines zweiten aufgezeichneten Fahrmanövers übereinstimmt, so können beide Fahrmanöver zusammenhängend ausgeführt werden, was insbesondere bei komplexen Fahrmanövern vorteilhaft ist
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Vorzugsweise werden zur Aufzeichnung des Fahrmanövers und zur nachfolgenden Rekonstruktion des Fahrschlauches zur Durchführung des autonomen Fahrmanövers zumindest die Parameter Startpunkt und Endpunkt der aufzuzeichnenden Fahrtstrecke, Fahrtzeit des Fahrmanövers sowie Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkwinkel während des Fahrmanövers gespeichert. Mit diesen grundlegenden Parametern ist eine Rekonstruktion des Fahrmanövers bzw. des Fahrschlauches grundsätzlich möglich.
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Weiter bevorzugt weisen der Startpunkt und der Endpunkt des aufgezeichneten Fahrmanövers einen vorgegebenen Toleranzbereich auf. Mit anderen Worten, der Fahrer ist in der grundlegenden Ausführung des Verfahrens dafür verantwortlich, dass der aufzuzeichnende Fahrweg nicht zu einer Kollision mit beispielsweise der Garageneinfahrt führt, da der Fahrer beim autonomen Nachfahren des Fahrweges das Fahrzeug in die ursprüngliche Startposition überführen muss. Da die ursprüngliche Startposition vom Fahrer nur innerhalb einer vorgegebenen Toleranzgrenze erreicht werden kann, führt das Nachfahren des aufgezeichneten Fahrweges auch nur innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenze zu dem ursprünglichen Endpunkt. Solange innerhalb der Toleranzgrenzen keine Behinderung oder Kollision mit vorgegebenen Begrenzungen erfolgt, steht der autonomen Ausführung eines aufgezeichneten Fahrweges nichts im Wege.
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Vorzugsweise werden Startpunkt und Endpunkt des aufgezeichneten Fahrwegs mit einem Satellitennavigationssystem und/oder einem Odometriesystem bestimmt. Auf diese Weise ist es möglich, den Fahrweg genauer festzulegen und die Toleranzgrenze zu verringern. Ferner kann mittels des Satellitennavigationssystems bzw. des Odometriesystems bei einer autonomen Wiederausführung des aufgezeichneten Fahrwegs des Startpunkt vom Fahrer leichter ermittelt werden. Neben der Satellitennavigation können auch Umfeldsensoren, wie beispielsweise Ultraschall, Radar, Lidar und Rückfahr- und Frontkamersysteme, zur Verbesserung der Positionsbestimmung herangezogen werden.
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Weiter bevorzugt wird die autonome Fahrfunktion bei einem autonomen Abfahren eines aufgezeichneten Fahrwegs abgeworfen, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
- - die Fahrzeuggeschwindigkeit ist größer als eine vorgegebene Grenzgeschwindigkeit,
- - das Fahrzeug verlässt des rekonstruierten Fahrschlauch des aufgezeichneten Fahrwegs, und
- - die Umfeldsensorik des Fahrzeugs ermittelt ein Hindernis im rekonstruierten Fahrschlauch des aufgezeichneten Fahrwegs.
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Als Grenzgeschwindigkeit kann beispielsweise eine Geschwindigkeit von 7 km/h festgelegt werden. Wird diese Geschwindigkeit, aus welchen Gründen auch immer, bei der Ausführung der autonomen Fahrfunktion überschritten, so erfolgt ein Abwurf der autonomen Fahrfunktion. Ferner wird die autonome Fahrfunktion während der Ausführung abgeworfen, wenn sich das Fahrzeug aus dem rekonstruierten Fahrschlauch heraus bewegt. Schließlich erfolgt ein Abwurf bei dem Auftauchen eines Hindernisses, welches von der Umfeldsensorik des Fahrzeugs, die zur Ausführung einer autonomen Fahrfunktion notwendig ist, ermittelt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche zur Durchführung des im Vorangegangenen beschriebenen Verfahrens zur Ausführung eines autonomen Fahrmanövers eines Fahrzeugs ausgelegt ist, und welche ein Assistenzsystem mit einer autonome Fahrfunktion und einer Umfeldsensorik zur Bestimmung von Umfelddaten für die autonome Fahrfunktion aufweist, umfasst ferner
- - eine Einrichtung zum Aufzeichnen vom Fahrer ausgewählter Fahrmanöver,
- - eine Einrichtung zum Ausführen eines aufgezeichneten Fahrmanövers durch die autonome Fahrfunktion des Assistenzsystems, und
eine Einrichtung zum Hintereinanderausführen aufgezeichneter Fahrmanöver.
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Weiter bevorzugt weist die Vorrichtung eine Einrichtung zum Abwerfen der autonomen Fahrfunktion während der Ausführung eines aufgezeichneten Fahrmanövers basierend auf vorgegebenen Bedingungen auf, wobei die Abwerfeinrichtung insbesondere zumindest aufgrund folgender Bedingungen die autonome Fahrfunktion abwirft:
- - die Fahrzeuggeschwindigkeit ist größer als eine vorgegebene Grenzgeschwindigkeit,
- - das Fahrzeug verlässt des rekonstruierten Fahrschlauch des aufgezeichneten Fahrwegs, und
- - die Umfeldsensorik des Fahrzeugs ermittelt ein Hindernis im rekonstruierten Fahrschlauch des aufgezeichneten Fahrwegs.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine satellitengestützte Navigationseinrichtung auf. Auf diese Weise kann zumindest der Startpunkt und der Endpunkt eines aufzuzeichnenden Fahrwegs bestimmt und gespeichert werden, Ferner kann der Fahrweg selbst genauer bestimmt und auf diese Weise bei einer Ausführung durch die autonome Fahrfunktion genauer nachvollzogen werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
- 1a das Aufzeichnen eines Fahrweges,
- 1b das autonome Abfahren des aufgezeichneten Fahrweges in Vorwärtsrichtung,
- 1c das autonome Abfahren des aufgezeichneten Fahrweges in Rückwärtsrichtung,
- 2a das autonome Abfahren eines zweiten aufgezeichneten Fahrweges,
- 2b das das autonome Abfahren zweier zusammenhängender aufgezeichneter Fahrwege, und
- 3 ein weiteres Beispiel des Abfahrens eines komplexen aufgezeichneten Fahrweges.
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1a zeigt in beispielhafter Darstellung das Abspeichern bzw. Aufzeichnen eines anschließend durch den Fahrer eines Fahrzeugs EF, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, abzufahrenden Fahrweges FW1. Das Fahrzeug EF befindet sich in einer Startposition A auf einer Fahrbahn FB und wird vom Fahrer des Fahrzeugs EF ausgehend von dem Startpunkt A entlang des Fahrwegs FW1 in einen Endpunkt B überführt, so dass sich das Fahrzeug EF dann innerhalb der in 1 angedeuteten Garage G befindet. Durch Betätigung beispielsweise eines Aufnahmetasters (nicht dargestellt) wird der Fahrweg FW1 mit dem Startpunkt A und dem Endpunkt B von einem Assistenzsystem aufgezeichnet.
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1b zeigt die Situation, in welcher das Fahrzeug EF auf dem Startpunkt A steht. Durch eine entsprechende Eingabe an das Assistenzsystem wählt der Fahrer den aufgezeichneten Fahrweg FW1 aus, der dann auf Anweisung des Fahrers, beispielsweise durch die Betätigung eines Tasters „Einfahrt“, durch die autonome Fahrfunktion ausgeführt wird, so dass das Fahrzeugs im Endpunkt B in der Garage G abgestellt wird.
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1c zeigt den zu 1b umgekehrten Fall. Hier steht das Fahrzeug EF im Endpunkt B in der Garage G und der Fahrer weist das Assistenzsystem beispielsweise durch Betätigung eines Tasters „Ausfahrt“ an, das Fahrzeug EF in umgekehrter Richtung entlang des aufgezeichneten Fahrwegs FW1 in den aufgezeichneten Startpunkt A durch die autonome Fahrfunktion zu überführen.
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2a zeigt den Fall, dass das Fahrzeug EF in der Garage G auf dem Startpunkt B bezüglich eine weiteres zweiten aufgezeichneten Fahrwegs FW2 steht. Durch die Auswahl des zweiten Fahrwegs FW2 und eine Betätigung des Tasters „Ausfahrt“ wird der vorher aufgezeichnete zweite Fahrweg FW2 rückwärts abgefahren und das Fahrzeug in den Endpunkt C überführt.
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2b zeigt die Möglichkeit der Hintereinanderausführung der beiden aufgezeichneten Fahrwege FW1 und FW2. Da der Endpunkt B des ersten Fahrweges FW1 in der Garage G quasi dem Startpunkt B des zweiten Fahrweges FW2 der 2a entspricht, können beide Fahrwege FW1 und FW2 durch die autonome Fahrfunktion hintereinander ausgeführt werden, so dass das Fahrzeug EF in rückwärtiger Richtung in der „Sackgasse“ der Fahrbahn FB in Endpunkt C zum Stehen kommt. Aus dieser Position C heraus kann der Fahrer dann das Fahrzeug EF in Vorwärtsrichtung aus der Sackgasse der Fahrbahn FB nach links in der 2b heraus fahren.
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3 zeigt eine komplexe Fahrsituation, in der sich das Fahrzeug in einem Startpunkt A befindet. Entlang eines ersten Fahrwegs FW1 wird das Fahrzeug auf der Fahrbahn FB in eine erste Position B überführt, aus der das Fahrzeug EF dann entlang eines zweiten Fahrwegs in rückwärtiger Fahrtrichtung zu einer Position C in einer Parklücke PL überführt wird. Voraussetzung zum autonomen Abfahren der beiden Fahrwege FW1 und FW2 ist deren entsprechende einmaligen Aufzeichnung durch den Fahrer. Ist diese Aufzeichnung einmal erfolgt, so kann das Fahrzeug mittels der autonomen Fahrfunktion problemlos in die Parkposition in der Parklücke PL überführt und auch wieder aus der Parklücke PL heraus geführt werden. Derartige komplexe Situationen sind in Parkhäusern oder Tiefgaragen anzutreffen, wo die autonome Fahrfunktion mit dem Abfahren der ausgezeichneten Fahrwege zu einer deutlichen Entlastung des Fahrers führt. Ferner ist eine Situation denkbar, in der ein versierter Fahrer für die Aufzeichnung der Fahrwege FW1, FW2 zuständig ist, so dass ein weniger versierter Fahrer dennoch die in 3 dargestellte komplexe Fahrsituationen mit der autonomen Fahrfunktion bewältigen kann.
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Bezugszeichenliste
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- EF
- Fahrzeug
- FB
- Fahrbahn
- FW1
- erster Fahrweg
- FW2
- zweiter Fahrweg
- G
- Garage
- PL
- Parklücke
- A
- Startpunkt
- B
- Endpunkt/Startpunkt
- C
- Endpunkt
