DE102013213006A1

DE102013213006A1 - Fahrerassistenz-Teilsystem für ein Kraftfahrzeug zur Ermittlung der Handlungsoptionen von mehreren Verkehrsteilnehmern

Info

Publication number: DE102013213006A1
Application number: DE102013213006.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus GRESSER; Lawrence Louis
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2015-01-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenz-Teilsystem für ein Kraftfahrzeug zur Ermittlung der Handlungsoptionen von einem Verkehrsteilnehmer mit Funktionsmodulen zur Durchführung nachfolgender Schritte: – Jedes erkannte Objekt (Verkehrsteilnehmer) wird als Agent eines Multiagentensystems simuliert; – Für jeden Agenten werden dessen Handlungsoptionen abhängig von der Gesamtsituation (z. B. Autobahnfahrt oder Parkhausmanöver, gegebenenfalls auch unter Beachtung von Verkehrsregeln) ermittelt; – Daraus wird die Absicht des Agenten zur Auswahl einer jeden Handlungsoption wahrscheinlichkeitsbasiert geschätzt (z. B. Überholen, Ausfahren, Abbremsen); – Zu jedem Zeitschritt wird simuliert, wie sich alle Objekte zukünftig weiterbewegen können; – Dabei können den Agenten Eigenschaftsmerkmale (z. B. Fahrertyp) zugeteilt werden (z. B. Aggressivität, Fahrerfahrung, Sicherheitsbedürfnis) – Es sind unterschiedliche Handlungsoptionen für jeden Agenten möglich, wobei die Handlungen der anderen Agenten berücksichtigt werden; – Es können mehrere Kombinationen simuliert werden; – diese werden jeweils mit einer Eintrittswahrscheinlichkeiten versehen; – Abhängig von den Eintrittswahrscheinlichkeiten aller Handlungsoptionen aller betrachteten Verkehrsteilnehmer wird die Strategie des eigenen Fahrerassistenzsystems proaktiv angepasst.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrerassistenz-Teilsystem für ein Kraftfahrzeug zur Ermittlung der Handlungsoptionen von einem Verkehrsteilnehmer.
Das zunehmende Verkehrsaufkommen in deutschen Ballungszentren sorgt für eine immer höhere Belastung des Fahrers. Dadurch steigt insbesondere auch das Unfallrisiko. Ein Ansatz, um Kollisionen zu vermeiden, ist die Entwicklung von warnenden und/oder verzögernd eingreifenden Fahrerassistenzsystemen.
Ein kollisionsvermeidendes Fahrersystem in einem Kraftfahrzeug versucht üblicherweise die Absicht des Fahrers dieses systemeigenen Kraftfahrzeuges (Egofahrzeug) zu ermitteln. Hierzu wird beispielsweise auf die Offenlegungsschrift DE 10 2006 040 537 A1 verwiesen, wonach auf die Absicht des Fahrers eines Egofahrzeuges zu einem eigenen Spurwechsel in Abhängigkeit von Lenkbewegungen in Verbindung mit dem Blinker-Signal und einer gleich bleibenden Geschwindigkeit im Egofahrzeug geschlossen wird.
Aus der deutschen Patentanmeldung der Anmelderin DE 10 2013 207 456 ist beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung im Kreuzungsbereich bekannt, das hierzu Umfeld- und Streckendaten mittels Sensoren und mittels den digitalen Karten-Daten eines Navigationssystems verwendet und daraus eine Fahrerabsicht vorherzusagen versucht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren eingangs genannter Art im Hinblick auf seine Zuverlässigkeit weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen, Erkenntnisse und Ideen zugrunde:
Aktuelle Fahrerassistenzsysteme reagieren auf im Egofahrzeug sensorisch erkannte Messwerte im Hinblick auf sich in der näheren Umgebung befindlichen und somit für das Egofahrzeug relevanten anderen Verkehrsteilnehmern, für die Datenverarbeitung innerhalb der Fahrerassistenzsysteme auch „Objekte” genannt. Es wird angenommen, dass sich diese Objekte wie bisher weiterbewegen, woraus eine einzige zukünftige Handlungs-Prädiktion durchgeführt wird. Diese Prädiktion stimmt nicht immer mit der Realität überein, woraus für den Fahrer des eigenen Fahrzeuges (Egofahrzeug) nicht erwartungskonforme Fahrzeugführungen der erkannten Objekte bzw. Verkehrsteilnehmer resultieren.
Die vorliegende Anmeldung beinhaltet ein Konzept zur Fahrerintentionserkennung, wobei nicht nur die Intention des Fahrers des Egofahrzeuges, sondern auch die Intention anderer im näheren Umfeld befindlicher Verkehrsteilnehmer (Fahrer eines Kraftfahrzeuges, Fußgänger, Radfahrer usw.) berücksichtigt wird. Der Fokus liegt dabei auf der Erkennung der wahrscheinlichsten Handlungsoptionen eines jeden Verkehrsteilnehmers, der jeweils eine oder mehrere Handlungsoptionen (z. B. Überholen, Ausfahren oder Abbremsen) zur Auswahl haben kann. Bei der Ermittlung der Wahrscheinlichkeit einer Handlungsoption werden vorzugsweise auch erkannte Eigenschaftsmerkmale eines anderen Verkehrsteilnehmers mitberücksichtigt, die aus der vergangenen Beobachtung des jeweiligen Verkehrsteilnehmers erfassbar sind (z. B. Aggressivität, Sicherheitsbedürfnis, Unsicherheit).
Zur Ermittlung der möglichen Handlungsoptionen auch gegebenenfalls abhängig von Eigenschaftsmerkmalen ist es erforderlich, dass Parameter (Grund-Parameter) und daraus durch längere zeitliche Beobachtung abgeleitete Informationen (erweiterte Parameter) nicht nur des (Fahrers des) Egofahrzeuges, sondern auch aller anderen sich in einem definierten näheren Umfeld des Egofahrzeuges befindenden weiteren Verkehrsteilnehmer einbezogen werden.
Im Speziellen werden für das Egofahrzeug bzw. für den Fahrer des Egofahrzeuges und für jeden anderen relevanten Verkehrsteilnehmer als Parameter insbesondere die Geschwindigkeiten und/oder die Beschleunigungen, die Bewegungsrichtungen (Orientierungen) und die Positionen (z. B. die Abstände der anderen relevanten Verkehrsteilnehmer zum Egofahrzeug) herangezogen.
Zur Ermittlung der Eigenschaftsmerkmale jedes Verkehrsteilnehmers werden beispielsweise Geschwindigkeitsmuster und/oder Beschleunigungsverhalten und/oder Abstände zum anderen Verkehrsteilnehmern aus der vergangenen Beobachtung über vorhergehende Zeitschritte analysiert und auch die entsprechenden Verkehrsregeln die örtlich zutreffen.
Vorzugsweise kann auch noch die Spurhaltegenauigkeit berücksichtigt werden, wenn beispielsweis ein Navigationssystem und/oder ein Kamerasystem zur Spurerkennung im Egofahrzeug enthalten ist.
Erfindungsgemäß werden dann sämtliche Handlungskombinationen abhängig von Parameter (Grund-Parameter und gegebenenfalls die Eigenschaftsmerkmale) für jede mögliche zur Auswahl stehende Handlungsoption und für jeden relevanten Verkehrsteilnehmer einschließlich des Egofahrzeugs bewertet. Durch die Erfindung denkt sozusagen das Fahrerassistenz-Teilsystem des Egofahrzeuges auch für die weiteren Verkehrsteilnehmer mit.
Vorzugsweise werden zur Vorhersage die zu erwartenden Handlungsoption für jeden relevanten Verkehrsteilnehmer und für jede zur Auswahl stehende Handlungsoption eine absolute Eintrittswahrscheinlichkeit bestimmt.
Die Verfahrensschritte zur Ermittlung der Handlungsspielräume und -motivationen zur (Handlungsoptionen) auch für die anderen Verkehrsteilnehmer werden nachfolgend nochmal im Einzelnen zusammengefasst:

– Zumindest jedes als relevant erkannte Objekt (andere Verkehrsteilnehmer), vorzugsweise auch das Egofahrzeug, wird als Agent eines Multiagentensystems simuliert;
– Für jeden Agenten werden dessen Handlungsoptionen abhängig von der Gesamtsituation (z. B. Autobahnfahrt oder Parkhausmanöver, gegebenenfalls auch unter Beachtung von Verkehrsregeln) jeweils für vorgegebene Zeitschritte ermittelt;
– Es sind unterschiedliche Handlungsoptionen für jeden Agenten möglich;
– Aus der Gesamtsituation wird die Absicht des Agenten zur Auswahl einer der Handlungsoptionen wahrscheinlichkeitsbasiert geschätzt (z. B. Überholen, Ausfahren, Abbremsen);
– Alle Handlungsoptionen des Agenten werden simuliert und bezüglich Gefährdung und Komfort bewertet;
– Zu jedem Zeitschritt wird basierend auf Erkenntnissen der vorhergehenden Zeitschritte simuliert, wie sich alle Agenten zukünftig weiterbewegen werden;
– Dabei können den Agenten Eigenschaftsmerkmale (z. B. Fahrertyp) zugeteilt werden (z. B. Aggressivität, Fahrerfahrung, Sicherheitsbedürfnis); diese können aus Beobachtungen der Vergangenheit ermittelt werden.
– Die Handlungsoptionen der anderen Agenten werden berücksichtigt;
– Es können mehrere Kombinationen von Handlungsoptionen simuliert werden;
– Diese werden jeweils mit einer Eintrittswahrscheinlichkeiten versehen;
– Abhängig von den Eintrittswahrscheinlichkeiten aller Handlungsoptionen aller betrachteten Verkehrsteilnehmer wird die Strategie der Fahrerassistenzsystems des Egofahrzeuges proaktiv angepasst.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, mit dem die Erfindung noch detaillierter erläutert werden soll. Es zeigt
1 eine schematische Darstellung des allgemeinen Gesamtkonzeptes der Erfindung und
2 ein Beispiel für eine Gesamtsituation, in der die Erfindung beispielsweise anwendbar ist.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenz-Teilsystem 1 insbesondere in Form einer elektronischen Steuereinheit für ein Kraftfahrzeug F1 (Egofahrzeug; 2) zur Ermittlung der Handlungsoptionen Hi von hier beispielsweise drei Verkehrsteilnehmern, dem Egofahrzeug F1 selbst, einem ersten relevanten Fremdfahrzeug F2 in Form eines PKW und einem zweiten relevanten Fremdfahrzeug F3 in Form eines LKW, dargestellt. Die Relevanz richtet sich beispielsweise nach einem vorgegebenen Abstand des Egofahrzeuges F1 von den weiteren Verkehrsteilnehmern. Alle drei Verkehrsteilnehmer F1, F2 und F3 sind jeweils als Agenten S(F1), S(F2) und S(F3), z. B. in Form von Software-Funktionsmodulen, eines Multiagentensystems 4 simulierbar. Für jeden Agenten S(F1), S(F2) und S(F3) sind dessen jeweiligen Handlungsoptionen Hi(F1), Hi(F2) und Hi(F3) abhängig von der erfassten Gesamtsituation ermittelbar.
Die Absicht jedes Verkehrsteilnehmers F1; F2; F3 zur Auswahl einer aus seinen möglichen Handlungsoptionen Hi(F1): H1, H2, H3; Hi(F2): H1, H4; Hi(F3): H5 wird auf Basis von Eintrittswahrscheinlichkeiten P1(H1), P1(H2), P1(H3); P2(H1), P2(H4); P3(H5) geschätzt.
Dazu wird nach jedem Zeitschritt vorzugsweise durch die erfassten Parameter simuliert, wie sich alle Verkehrsteilnehmer F1, F2, F3 zukünftig weiterbewegen können.
Die Gesamtsituation wird abhängig von vorgegebenen für alle Agenten S(F1), S(F2) und S(F3) erfassten Parametern ermittelt und über einen vorgegebenen Zeitschritt ausgewertet. Derartige vorgegebene Parameter sind vorzugsweise die Geschwindigkeit v1, die Position P1 und die Fahrtrichtung R1 des Egofahrzeuges F1, die Geschwindigkeit v2, die Position P2 und die Fahrtrichtung R2 des zweiten Verkehrsteilnehmers F2 und die Geschwindigkeit v3, die Position P3 und die Fahrtrichtung R3 des dritten Verkehrsteilnehmers F3.
Weitere aus diesen und/oder anderen Grund-Parametern ermittelte weiterführende Parameter sind vorzugsweise Eigenschaftsmerkmale T1, T2 und T3 der Verkehrsteilnehmer F1, F2 und F3, wie z. B. „aggressives Fahrverhalten”, „vorsichtiges Fahrverhalten”, „unsicheres Fahrverhalten”. Diese Eigenschaftsmerkmale können über ein empirisch ermitteltes Merkmalskennfeld 3 z. B. mittels Geschwindigkeitsverhaltensmustern identifiziert werden. Den Agenten S(F1), S(F2), S(F3) können diese Eigenschaftsmerkmale T1, T2, T3 zugeteilt werden, die bei der Schätzung der Eintrittswahrscheinlichkeiten P1(H1), P1(H2), P1(H3); P2(H1), P2(H4); P3(H5) der Handlungsoptionen Hi(F1): H1, H2, H3; Hi(F2): H1, H4; Hi(F3): H5 berücksichtigt werden.
Vorzugsweise wird auch abhängig von Umfeld-Parametern, die beispielsweise mittels eines Navigations-Systems, eines Car-to-X-Kommunikationssystems und/oder eines Kamerasystems erfassbar sind, eine für alle Agenten gleich vorliegende globale Fahrsituation VS bei der Schätzung der Eintrittswahrscheinlichkeiten P1(H1), P1(H2), P1(H3); P2(H1), P2(H4); P3(H5) der Handlungsoptionen Hi(F1): H1, H2, H3; Hi(F2): H1, H4; Hi(F3): H5 berücksichtigt. Eine globale Fahrsituation VS kann beispielsweise eine Autobahnfahrt oder ein Parkmanöver sein. Dieser Maßnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, dass derartige globale Fahrsituationen sich nach psychologischen Erkenntnissen auch auf die Auswahl von Handlungsoptionen auswirken können – ebenso wie die Eigenschaftmerkmale der Verkehrsteilnehmer.
2 zeigt beispielsweise eine globale Fahrsituation VS in Form einer Autobahnfahrt, bei der auf einer zweispurigen Fahrbahn das Egofahrzeug F1 als erster Verkehrsteilnehmer auf der linken Fahrspur und zwei weitere Verkehrsteilnehmer F2 und F3 auf der rechten Fahrspur etwas versetzt vor dem Egofahrzeug F1 fahren. Als Gesamtsituation wird erfasst, dass sich der Verkehrsteilnehmer F3, beispielsweise ein LKW, mit einer vergleichsweise langsamen Geschwindigkeit v3 vorwärtsbewegt und dass sich der Verkehrsteilnehmer F2 mit einer vergleichsweise schnellen Geschwindigkeit v2 von hinten nähert. Für den Verkehrsteilnehmer F2 wäre eine erste Handlungsoption H1 „Bremsen” und eine zweite Handlungsoption H4 „Spur wechseln” und somit Einscheren vor dem Egofahrzeug F1. Die Handlungsoption H5 des Verkehrsteilnehmers F3 ist hier lediglich „Konstantfahrt”; denn vor ihm soll bei diesem Beispiel zur Vereinfachung kein weiterer Verkehrsteilnehmer erkannt werden. Die Handlungsoptionen Hi(F1) für das Egofahrzeuges F1 sind abhängig von dieser Gesamtsituation H1 „Bremsen”, H2 „Folgefahrt” oder H3 „Überholen des Verkehrsteilnehmers F2”.
Aus den Parametern v1, v2, v3, P1, P2, P3, R1, R2, R3; T1, T2, T3; VS ermittelt der Agent S(F3) zur Simulation des Verkehrsteilnehmers F3 in diesem Fall beispielsweise eine Eintrittswahrscheinlichkeit P3(H5) für die Auswahl der Handlungsoption H5 „Konstantfahrt” von 100%.
Aus den Parametern v1, v2, v3, P1, P2, P3, R1, R2, R3; T1, T2, T3; VS ermittelt der Agent S(F2) zur Simulation des Verkehrsteilnehmers F2 in diesem Fall beispielsweise eine Eintrittswahrscheinlichkeit P2(H1) für die Auswahl der Handlungsoption H1 „Bremsen” von 30% und eine Eintrittswahrscheinlichkeit P2(H4) für die Auswahl der Handlungsoption H4 „Spur wechseln” von 70%.
Aus den Parametern v1, v2, v3, P1, P2, P3, R1, R2, R3; T1, T2, T3; VS ermittelt der Agent S(F1) zur Simulation des Egofahrzeuges F1 in diesem Fall beispielsweise eine Eintrittswahrscheinlichkeit P1(H1) für die Auswahl der Handlungsoption H1 „Bremsen” von 60%, eine Eintrittswahrscheinlichkeit P1(H2) für die Auswahl der Handlungsoption H2 „Folgefahrt” von 30% und eine Eintrittswahrscheinlichkeit P1(H3) für die Auswahl der Handlungsoption H3 „Überholen” von 10%.
Zu jedem Zeitschritt wird simuliert, wie sich alle Verkehrsteilnehmer F1, F2 und F3 zukünftig weiterbewegen werden. Dabei können den Agenten Eigenschaftsmerkmale T1, T2, T3 (z. B. Fahrertyp) zugeteilt werden (z. B. Aggressivität, Fahrerfahrung, Sicherheitsbedürfnis).
Es können mehrere Kombinationen simuliert werden, die jeweils mit einer kombinierten Eintrittswahrscheinlichkeit P_ki versehen werden können: Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 sind mögliche Kombinationen Ki mit den kombinierten Eintrittswahrscheinlichkeiten P_ki: K1: H1; H1; H5 → P_k1 = P1(H1) × P2(H1) × P3(H3) = 60% × 30% × 100% = 18% K2: H2; H1; H5 → P_k2 = P1(H2) × P2(H1) × P3(H3) = 30% × 30% × 100% = 9% K3: H3; H1; H5 → P_k3 = P1(H3) × P2(H1) × P3(H3) = 10% × 30% × 100% = 3% K4: H1; H4; H5 → P_k4 = P1(H1) × P2(H4) × P3(H3) = 60% × 70% × 100% = 42% K5: H2; H4; H5 → P_k5 = P1(H1) × P2(H4) × P3(H3) = 30% × 70% × 100% = 21% K6: H3; H4; H5 → P_k6 = P1(H1) × P2(H4) × P3(H3) = 10% × 70% × 100% = 7%
Abhängig von diesen kombinierten Eintrittswahrscheinlichkeiten P_ki aller Handlungsoptionen Hi aller betrachteten Verkehrsteilnehmer Fi wird die Strategie der eigenen Fahrerassistenzregelsysteme FAS1, FAS2 usw. proaktiv angepasst. Im vorliegenden Fall ist K4 am wahrscheinlichsten, somit kann beispielsweise ein Bremsregelsystem des Egofahrzeuges F1 einen automatischen Bremseingriff einleiten, um die wahrscheinlichste Handlungsoption H1 „Bremsen” vorzubereiten, solange die Situation nicht eindeutig ist, und ggf. durchzuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006040537 A1 [0003]
DE 102013207456 [0004]

Claims

Fahrerassistenz-Teilsystem (1) für ein Kraftfahrzeug (Egofahrzeug F1) zur Ermittlung der Handlungsoptionen (Hi) von mindestens einem weiteren Verkehrsteilnehmer (F2, F3) zusätzlich zum Egofahrzeug (F1), wobei – zumindest jeder als für das Egofahrzeug (F1) relevant erkannter anderer Verkehrsteilnehmer (F2, F3) als Agent (S(F2), S(F3)) eines Multiagentensystems (4) simulierbar ist, wobei – für jeden Agenten (S(F1), S(F2), S(F3)) dessen Handlungsoptionen (Hi(F1), Hi(F2), Hi(F3)) abhängig von der erfassten Gesamtsituation ermittelbar sind, wobei – die Gesamtsituation abhängig von vorgegebenen für alle Agenten erfassten Parametern (v1, v2, v3, P1, P2, P3, R1, R2, R3; T1, T2, T3; VS) ermittelbar ist und über einen vorgegebenen Zeitschritt auswertbar ist, und wobei – die Absicht jedes Verkehrsteilnehmers (F1; F2; F3) zur Auswahl einer aus seinen möglichen Handlungsoptionen (Hi(F1): H1, H2, H3; Hi(F2): H1, H4; Hi(F3): H5) auf Basis von Eintrittswahrscheinlichkeiten (P1(H1), P1(H2), P1(H3); P2(H1), P2(H4); P3(H5) geschätzt wird.
Fahrerassistenz-Teilsystem (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Zeitschritt durch die erfassten Parameter (v1, v2, v3, P1, P2, P3, R1, R2, R3; T1, T2, T3; VS) simuliert wird, wie sich alle Verkehrsteilnehmer (F1, F2, F3) zukünftig weiterbewegen können.
Fahrerassistenz-Teilsystem (1) nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Agenten (S(F1), S(F2), S(F3)) basierend auf definierten erfassten Parametern aus vergangenen Zeitschritten Eigenschaftsmerkmale (T1, T2, T3) zugeteilt werden, die bei der Schätzung der Eintrittswahrscheinlichkeiten (P(1H1), P1(H2), P1(H3); P2(H1), P2(H4); P3(H5)) der Handlungsoptionen (Hi(F1): H1, H2, H3; Hi(F2): H1, H4; Hi(F3): H5) berücksichtigt werden.
Fahrerassistenz-Teilsystem (1) nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von Umfeld-Parametern eine für alle Agenten gleich vorliegende globale Fahrsituation (VS) bei der Schätzung der Eintrittswahrscheinlichkeiten (P(1H1), P1(H2), P1(H3); P2(H1), P2(H4); P3(H5) der Handlungsoptionen (Hi(F1): H1, H2, H3; Hi(F2): H1, H4; Hi(F3): H5) berücksichtigt wird.
Fahrerassistenz-Teilsystem (1) nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Laufzeitoptimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur Teilmengen aller Handlungsoptionen (Hi) berücksichtigt werden.
Fahrerassistenz-Teilsystem (1) nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Regeln der Verkehrsordnung oder des üblichen Verhaltens oder Erfahrungswissen bei der Schätzung der Eintrittswahrscheinlichkeiten (P(1H1), P1(H2), P1(H3); P2(H1), P2(H4); P3(H5) der Handlungsoptionen (Hi(F1): H1, H2, H3; Hi(F2): H1, H4; Hi(F3): H5) berücksichtigt werden.