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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Durchführen eines Fahrmanövers. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, das ein derartiges Verfahren ausführen kann. Ebenso betrifft die Erfindung ein Steuergerät, das das Verfahren zum Unterstützen des Fahrers des Kraftfahrzeugs ausführen kann, sowie ein Kraftfahrzeug, das das Steuergerät umfasst.
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Halbautomatische Einparksysteme sind bereits seit einigen Jahren in Serienproduktion: der Fahrer fährt mit seinem Fahrzeug an Parklücken entlang, Das Einparksystem identifiziert freie Parklücken mittels seitlich verbauter Sensoren (z.B. Ultraschallsensoren). Der Fahrer hält an und legt den Rückwärtsgang ein, das Einparksystem übernimmt die Kontrolle über das Lenkrad und steuert das Fahrzeug in die Parklücke. Der Fahrer muss selbst Gas geben und die Bremse betätigen. Eine Erweiterung dieses Prinzips sind Systeme, bei denen der Fahrer nicht mehr selbst Gas geben oder bremsen muss. Dies übernimmt ebenfalls das Einparksystem z.B. durch direkten Zugriff auf die Längsführungsaktuatorik des Fahrzeugs (Bremse, Motorsteuerung). Das Fahrzeug wird vollautomatisch in die Parklücke gesteuert.
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Es sind weiterhin Systeme bekannt, bei welchen lediglich einmal eingelernt wird, wo sich ein bestimmter Parkplatz befindet, beispielsweise die heimische Garage. Im Anschluss an den Einlernvorgang muss der Fahrer das Fahrzeug in die Nähe der zuvor eingelernten Parkposition bzw. Zielposition bringen. Das Einparksystem erkennt, dass eine eingelernte Trajektorie zum Zielparkplatz in einem Speicher vorhanden ist. Aktiviert der Fahrer die Einparkfunktion, erkennt das System die aktuelle Position relativ zur Zielposition selbstständig und bewegt das Fahrzeug voll- oder teilautomatisch von der aktuellen Position bis zu der eingelernten Park- bzw. Zielposition. Derartige Systeme sind auch unter den Begriffen „automatisches Garagenparken“ oder „Homezone“ aus dem Stand der Technik bekannt.
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So beschreibt die
DE 10 2012 008 858 A1 ein Verfahren zur Durchführung eines autonomen Parkvorgangs eines Kraftfahrzeugs, wobei zwischen einem sich außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Bediener und dem Kraftfahrzeug eine Kommunikationsverbindung besteht, durch welche zumindest ein Befehl zum Aktivieren des autonomen Parkvorgangs des Kraftfahrzeugs übertragbar ist, wobei vor Beginn des autonomen Parkvorgangs des Kraftfahrzeugs die Zielposition und/oder zuletzt gefahrene Trajektorie des Kraftfahrzeugs in einer hierfür geeigneten Vorrichtung gespeichert wird, und das Kraftfahrzeug nach der ersten Aktivierung des autonomen Parkvorgangs autonom von der Startposition aus anhand von den in der Vorrichtung gespeicherten Daten den Parkvorgang ausführt. Die Festlegung der Zielposition durch einen Insassen des Kraftfahrzeugs kann in vorteilhafter Weise beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Fahrer zunächst die Zielposition anfährt und diese Zielposition im System hinterlegt wird.
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Für die Realisierung einer derartigen Funktion wird während des Abfahrens der zuvor gespeicherten Trajektorie mit Hilfe eines Lenkreglers versucht, die gespeicherte Trajektorie so genau wie möglich nachzufahren, beispielsweise indem gespeicherte Lenkradwinkel von der automatischen Lenkung eingeregelt werden. Zu Problemen in Form von größeren Regelabweichungen kann es hierbei kommen, falls bereits während der Lernphase durch den Fahrer ein sehr großer oder der maximal mögliche Lenkradwinkel verwendet wurde. Dies kann insbesondere dann vorkommen, wenn zumindest für Teile des Fahrmanövers nur wenig Platz zur Verfügung steht, so dass große Lenkradwinkel nötig sind. Für eine genaue Regelung müssen sowohl kleinere als auch größere Lenkradwinkel hinsichtlich des Ziel-Lenkradwinkels möglich sein. Wenn bereits der maximale oder auch ein sehr großer Lenkradwinkels als Ziel-Lenkradwinkel gespeichert ist, ist dies allerdings nicht möglich. Die Konsequenz hieraus sind Regelabweichungen, so dass die gespeicherte Trajektorie unter Umständen nicht genau abgefahren werden kann und das unterstützte Fahrmanöver abgebrochen werden muss.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Durchführen eines automatischen Einparkens eines Fahrzeuges auf einen vordefinierten Parkplatz mittels eines Einparksystems des Fahrzeuges und ein entsprechendes Einparksystem vorgeschlagen, das das oben genannte Problem vermeidet.
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Es wird ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Fahrzeugs vorgeschlagen, das eine Lernphase umfasst, in der nach Aktivierung der Lernphase durch den Fahrer ein Fahrmanöver vom Fahrer ausgeführt wird, bei dem das Fahrzeug manuell von einer ersten Startposition entlang einer ersten Trajektorie in eine Zielposition verbracht wird. Dabei werden Informationen über die erste Startposition, sowie Informationen über die erste Trajektorie gespeichert, insbesondere werden eingestellte Lenkradwinkel erfasst und gespeichert. Erfindungsgemäß ist während der Lernphase der maximal mögliche, also der maximal vom Fahrer einstellbare Lenkradwinkel des Fahrzeugs begrenzt, so dass der Lenkradwinkel nur solche Winkelwerte aufweisen kann, die kleiner als ein vordefinierter Lenkradwinkelgrenzwert sind.
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Das Verfahren umfasst weiterhin eine Ausführungsphase, wobei dem Fahrer die Möglichkeit zur Aktivierung einer Unterstützungsfunktion angeboten wird, wenn erkannt wird, dass sich das Fahrzeug in einer zweiten Startposition im Bereich der ersten Startposition befindet. Nach Aktivierung der Unterstützungsfunktion wird ein unterstütztes Fahrmanöver von der zweiten Startposition zu der Zielposition entlang einer zweiten Trajektorie basierend auf den während der Lernphase gespeicherten Informationen durchgeführt. Während der Ausführungsphase ist der maximal mögliche Lenkradwinkel des Fahrzeugs erfindungsgemäß nicht begrenzt.
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Bevorzugt kann ein Versatz zwischen der zweiten Startposition und der ersten Startposition bestimmt werden. Weiter bevorzugt können anhand des gespeicherten Verlaufes der ersten Trajektorie und des bestimmten Versatzes Korrekturen berechnet werden, die an der ersten Bahn durchgeführt werden müssen, um den Verlauf einer zweiten Bahn zu bestimmen, die von der der zweiten Startposition zu der Zielposition verläuft.
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Auch wird mittels des Einparksystems das Fahrzeug zum Befahren der zweiten Bahn während der Ausführungsphase automatisch geführt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in der Ausführungsphase die Begrenzung des Lenkradwinkels aufgehoben.
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Vorzugsweise wird ein Verlauf eines nicht begrenzten Lenkradwinkels, den das Fahrzeuglenkrad während des Befahrens der zweiten Bahn eingeschlagen wird, mittels eines Lenkreglers anhand des Verlaufes des begrenzten Lenkradwinkels, den das Fahrzeuglenkrad während des Befahrens der ersten Bahn tatsächlich eingeschlagen wurde, automatisch eingestellt.
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Die Erfindung sieht demnach ein Verfahren zum unterstützten Durchführen Fahrmanövers von einer Startposition in eine Zielposition vor, beispielsweise eines Einparkmanövers eines Fahrzeugs in einer vorgegebenen Parklücke. Die Zielposition wird dabei durch einen Fahrer vorgegeben, indem die Bahnkurve zwischen einer vorgegebenen Startposition und der Zielposition während einer Lernphase einmalig bei manueller Steuerung abgefahren wird.
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Gemäß der Erfindung wird demnach ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Fahrzeugs vorgeschlagen, umfassend eine Lernphase, in der nach Aktivierung der Lernphase durch den Fahrer ein Fahrmanöver ausgeführt wird bei dem das Fahrzeug manuell vom Fahrer von einer Startposition in eine Zielposition verbracht wird. Während der Lernphase wird erfindungsgemäß der Lenkradwinkel, den der Fahrer einstellen kann begrenzt, so dass der Lenkradwinkel nur solche Winkelwerte aufweisen, die kleiner als ein vordefinierter Lenkradwinkelgrenzwert sind. Beispielsweise weist der Lenkradwinkelgrenzwert einen Wert auf, der um 45 bis 180° kleiner ist als der Betrag des maximalen Lenkwinkels. Üblicherweise variiert der Betrag des maximalen Lenkwinkels mit dem Fahrzeugtyp. Ist der maximal mögliche Lenkradwinkel = A und der Lenkradwinkelgrenzwert während der Lernphase = B, so ist B = A – X, wobei X ein Wert zwischen 45° und 180° sein kann, beispielsweise beträgt X = 120°. Somit wird erreicht, dass der Fahrer während der Lernphase nur Lenkradwinkel kleiner als B nach rechts und/oder links einstellen kann.
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Nach Aktivierung der Unterstützungsfunktion bewegt sich das Fahrzeug teil- oder vollautomatisch gemäß der gespeicherten Trajektorie von seiner aktuellen Position in Richtung der Zielposition. Dabei erfolgt erfindungsgemäß keine Begrenzung des Lenkradwinkels mehr.
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Unter einem teilautomatisch durchgeführten Fahrmanöver wird dabei verstanden, dass das Fahrzeug selbsttätig die Lenkung, also die Quersteuerung übernimmt, während der Fahrer nach Vorgabe lediglich beschleunigt und bremst, also die Längssteuerung durchführt. Bei einem vollautomatisch durchgeführten Fahrmanöver erfolgt sowohl die Längssteuerung als auch die Quersteuerung des Fahrzeugs automatisch. Fahrzeuge, die eine derartige Funktionalität aufweisen, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und sollen an dieser Stelle nicht nochmals ausführlich beschrieben werden.
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Bevorzugt wird der maximal mögliche Lenkradwinkel während der Lernphase durch ein elektronisches Lenkhilfesystem, insbesondere ein Electronic-Power-Steering System (EPS), des Fahrzeugs limitiert. Besonders bevorzugt wird dazu während der Lernphase bei Erreichen eines bestimmten Grenzlenkradwinkels ein entsprechend großes Gegenmoment durch das elektronische Lenkhilfesystem erzeugt, so dass der Fahrer den Eindruck vermittelt bekommt, bereits bei Erreichen des Grenzlenkradwinkels den Volleinschlag des Lenkrads erreicht zu haben.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass eine verbesserte Genauigkeit der Positions- und Ausrichtungsregelung des Fahrzeugs beim automatisierten Abfahren einer durch den Fahrer festgelegten Trajektorie erreicht wird. Vor allem bei Fahrmanövern in „engen“ Situationen, die häufig das Einstellen großer Lenkradwinkel erfordert, kann so eine höhere Genauigkeit erzielt werden. Eine hohe Genauigkeit ist gerade in solchen Situationen mit wenig Raum zum Manövrieren zwingend erforderlich, da bereits kleine Abweichungen von der gespeicherten Trajektorie zu Kollisionen oder zum Abbruch des unterstützten Fahrmanöver führen könnten. Damit ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung insgesamt eine Erhöhung der Anwendbarkeit der Funktion, da häufige Abbrüche oder gar Kollisionen durch die erhöhte Genauigkeit vermieden werden.
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Es ist zur Aktivierung des unterstützten Fahrmanövers, also dem Einleiten der Ausführungsphase, nicht nötig, dass sich das Fahrzeug exakt an der ersten Startposition befindet an der die Lernphase gestartet wurde. Stattdessen wird erkannt, dass sich das Fahrzeug an einer zweiten Startposition in einem Bereich, mit anderen Worten in der nicht mehr als ca. 2m von der gespeicherten, ersten Startposition befindet. Diese Erkennung kann beispielsweise basierend auf Erfassung und Vergleich charakteristischer Merkmale in den durch die Umfeldsensorik erfassten Umgebungsdaten und Abgleich mit gespeicherten Informationen über die erste Startposition erfolgen. Zusätzlich können vorteilhaft Navigationsdaten bzw. GPS-Daten erfasst und zur Lokalisierung des Fahrzeugs verwendet werden.
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Bevorzugt werden in der Lernphase Informationen über die erste Startposition mittels einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs erfasst werden. Alternativ oder zusätzliche werden bevorzugt in der Ausführungsphase aktuellen Positionsinformationen des Fahrzeugs mittels einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs erfasst.
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Die Erkennung, ob sich das Fahrzeug in einem Bereich der ersten Startposition befindet, erfolgt in einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, indem charakteristische Merkmale der Fahrzeugumgebung in den aktuellen Positionsinformationen mit den Merkmalen in den gespeicherten Informationen verglichen werden.
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Die Informationen zu den ersten und zweiten Startpositionen und/oder die aktuellen Positionsinformationen des Fahrzeugs können weiterhin Navigationsdaten, insbesondere GPS-Daten umfassen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden anhand der während des unterstützten Fahrmanövers erfassten Umgebungsdaten Fahrzeugreaktionen, insbesondere kollisionsvermeidende Fahrzeugreaktionen, aufgeführt. Mit anderen Worten ist in dieser Ausführung die Umfelderfassung während der Ausführungsphase dauerhaft aktiv und erfasst, insbesondere bewegliche Objekte, die den Fahrweg des Fahrzeugs kreuzen und Kollisionen verursachen könnten. Wird ein derartiges Objekt erkannt, kann das voll- oder teilautomatische Fahrmanöver beispielsweise unterbrochen werden, bis durch die Umfeldsensorik erkannt wird, dass keine Kollisionsgefahr mehr besteht.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung handelt es sich bei der Zielposition um einen Parkplatz. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass im Fall dass während der Ausführungsphase durch die Umfeldsensorik erkannt wird, dass die ursprüngliche Zielposition nicht erreicht werden kann, da beispielsweise der entsprechende Parkplatz belegt ist, durch die Umfeldsensorik alternative Parkplätze in der Nähe der Zielposition erkannt werden, und das Fahrmanöver auf Basis der durch die Umfeldsensoren des Fahrzeugs erfassten Umgebungsinformation vollendet wird, indem in einen alternativen Parkplatz eingeparkt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf Parkvorgänge beschränkt. Ebenfalls denkbare Fahrmanöver beinhalten das Durchfahren von Engstellen beispielsweise in Einfahrten oder Innenhöfen, oder Wendemanöver in einer unübersichtlichen Umgebung. Der Fachmann kann ohne weiteres das erfindungsgemäße Prinzip auf eine Vielzahl weiterer Fahrsituationen anwenden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogrammprodukt, mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein elektronisches Steuergerät für ein Fahrzeug, umfassend eine Speichervorrichtung und eine Steuervorrichtung, die mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs verbunden ist, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug, umfassend ein derartiges Steuergerät.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt schematisch die Lernphase bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Einparken.
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2 zeigt schematisch die Ausführungsphase eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
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3 zeigt ein Fahrzeug, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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Ausführungen der Erfindung
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Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Figuren dargestellt. In diesem Beispiel ist das unterstützte Fahrmanöver ein Einparkvorgang in eine Querparklücke.
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1 zeigt schematisch eine Fahrsituation in Vogelperspektive. Dargestellt ist die Lernphase eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Unterstützen eines Fahrers des gezeigten Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 befindet sich an einer ersten Startposition 20. Der Fahrer kann nun die Lernphase aktivieren und das Fahrzeug 10 entlang der Trajektorie 45 manuell, also indem er selbst die Längs- und Querführung des Fahrzeugs übernimmt, zur Zielposition 30 steuern. Erfindungsgemäß werden zunächst Informationen über die Startposition 20 erfasst. Dazu weist das Fahrzeug Umfeldsensoren 12 auf, die beispielsweise als Ultraschallsensoren oder als ein Kamerasystem ausgebildet sein können. Die Informationen über die erste Startposition 20 werden zum Beispiel als Bilddaten und/oder als Abstandsdaten erfasst und in einer Speichereinheit in einem Steuergerät des Fahrzeugs (nicht dargestellt) gespeichert. Zusätzlich oder alternativ zu den mittels der Umfeldsensoren 12 erfassten Umfeldinformationen können auch Ortsinformationen, wie z.B. GPS-Koordinaten, von den entsprechenden in dem Fahrzeug angeordneten Ortungssystemen, zu der ersten Startposition 20 erfasst und gespeichert werden.
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Das durchgeführte Fahrmanöver, also die Trajektorie 45 wird während der Fahrt zur Zielposition 30 erfasst und in einer Speichereinheit in einem Steuergerät des Fahrzeugs (nicht dargestellt) gespeichert. Dabei werden insbesondere die während der Fahrt vom Fahrer eingestellten Lenkradwinkel gespeichert. Erfindungsgemäß wird der maximal mögliche, vom Fahrer einstellbare Lenkradwinkel auf einen Wert, der um 45 bis 180° kleiner ist als der Betrag des maximalen Lenkwinkels, begrenzt.
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In 2 ist die Ausführungsphase des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Fahrzeug 10 kommt zu einem späteren Zeitpunkt in den Bereich der ersten Startposition 20 zurück und befindet sich an einer zweiten Startposition 20‘, die gegenüber der ersten Startposition 20 einen Versatz d aufweist. Durch Vergleich von aktuell durch die Umfeldsensoren 12 erfassten Umgebungsinformationen mit den zu der ersten Startposition 20 gespeicherten Informationen wird erkannt, dass dich das Fahrzeug 10 im Bereich, also in der Nähe, also bis ca 2m, der ersten Startposition 20 befindet. Dem Fahrer wird nun die Möglichkeit angeboten eine Unterstützungsfunktion für das Fahrmanöver zu aktivieren.
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Aktiviert der Fahrer die Unterstützungsfunktion, so wird erfindungsgemäß das zuvor in der Lernphase gespeicherte Fahrmanöver zur Verbringung des Fahrzeugs 10 in die Zielposition 30 automatisch durchgeführt. Dazu wird das Fahrzeug 10 von der zweiten Startposition 20‘ teil- oder vollautomatisch entlang der Trajektorie 45‘ gesteuert, die basierend auf der während der Lernphase gespeicherten Trajektorie 45 und dem Versatz d zwischen der ersten Startposition 20 und der zweiten Startposition 20‘ berechnet wird. Dabei werden die während der Lernphase gespeicherten Lenkradwinkel eingeregelt. Es erfolgt keine Begrenzung des Lenkradwinkels mehr, so dass auch eine Regelung auf einen Lenkradwinkel nahe des in der Lernphase eingestellten Grenzwerts, der um 45 bis 180° kleiner ist als der Betrag des maximalen Lenkwinkels problemlos möglich ist.
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In 3 ist schematisch ein als PKW ausgebildetes Fahrzeug 10 dargestellt, das eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Dazu weist das Fahrzeug verschiedene Umfeldsensoren 12 auf, die beispielsweise als Ultraschallsensoren und/oder Kamerasysteme ausgebildet sind. Das Fahrzeug 10 umfasst ein Steuergerät 60 mit einer Speichervorrichtung 70 und einer Steuervorrichtung 75, die mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs 10, wie etwa der Lenkung 90 und dem Antriebsstrang 80, sowie dem Electronic-Power-Steering (EPS) System 95 des Fahrzeugs 10 verbunden ist. Das Steuergerät 60 empfängt Messdaten der Umfeldsensoren 12 und verarbeitet diese zu Umfeldinformationen. Während der Lernphase wird der vom Fahrer einstellbare Lenkradwinkel vom EPS-System 95 auf einen bestimmten Grenzwinkel, der um 45 bis 180° kleiner ist als der Betrag des maximalen Lenkwinkels, begrenzt. Während der Ausführungsphase ist der Lenkradwinkel nicht mehr durch das EPS-System 95 begrenzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012008858 A1 [0004]
