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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Fahrerassistenzfunktionen für Fahrzeuge bekannt. Diese können in der Regel von einem Fahrer aktiviert oder deaktiviert werden.
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In der
EP 2 562 060 B1 wird ein Verfahren für eine computerbasierende Vorhersage von Bewegungsmustern von zumindest einem Zielobjekt, wie zum Beispiel einem Fahrzeug offenbart.
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In der
DE 10 2012 215 093 A1 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems für ein auf einer Fahrbahn fahrendes Fahrzeug beschrieben. Hierbei wird in Abhängigkeit einer prognostizierten Trajektorie eines Gegenverkehr-Fahrzeugs ein voraussichtlicher Treffpunkt mit dem fahrenden Fahrzeug ermittelt und ggf. eine Sicherheitseinrichtung aktiviert.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug umfasst hierbei eine Umfeldsensorik und wenigstens eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion. Mittels der Umfeldsensorik wird zu wenigstens einem ersten Zeitpunkt und einem späteren zweiten Zeitpunkt ein Objektzustand erfasst und anhand der erfassten Objektzustände ein Aktivierungszustand der Fahrfunktion angepasst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass die Sicherheit im Straßenverkehr erhöht wird. Mittels der Erfassung von Objektzuständen zu unterschiedlichen Zeitpunkten kann festgestellt werden, ob eine Fahrfunktion zu einem Zeitpunkt der Erfassung in der Lage ist, das Fahrzeug sicher zu führen. Durch die Anpassung des Aktivierungszustands kann vermieden werden, dass eine Fahrfunktion außerhalb von Bereichen genutzt werden, in denen sie nicht die volle Funktionsfähigkeit aufweist und ein gewisses Sicherheitsniveau gewährleisten kann.
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Bei der Umfeldsensorik kann es sich um gängige Sensoren handeln, wie Kameras, Lidar, Radar oder Ultraschallsensoren oder entsprechende Sensoranordnungen. Bei der zumindest teilautomatisierten Fahrfunktion kann es sich bspw. um Systeme zur Fahrerunterstützung oder zur automatisierten Führung des Fahrzeugs bis hin zu Systemen zum hochautomatisierten oder sogar autonomen Fahren handeln. Hierunter fallen beispielsweise Spurhaltesysteme, Adaptive Cruise Control, Stauassistenten mit Quer- und/oder Längsführung oder Systeme zur zumindest zeitweise vollständigen Übernahme der Fahrzeugführung. Unter einer Fahrfunktion kann ebenfalls ein einzelnes von der Fahrfunktion ausführbares Manöver oder ein mittels der Fahrfunktion erreichbarer Fahrzustand verstanden werden.
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Unter den erfassten Objektzuständen können alle denkbaren Eigenschaften von erfassten Objekten verstanden werden, wobei alle mittels der Umfeldsensorik erfassbaren Umfelddetails oder Gegenstände als Objekte bezeichnet werden. Hierunter fallen beispielsweise weitere Verkehrsteilnehmer, Fahrzeuge, Fahrzeuginsassen oder Fahrzeugführer, Straßenmarkierungen, sonstige Markierungen, Landmarken, wie Bäume oder Schilder, Infrastruktureinrichtungen, wie Tunnel, Baustellen oder Leitplanken. Die Eigenschaften der Objekte können hierbei bspw. Position, Größe, Geschwindigkeit, Abstand, Farbe, Bewegungsrichtung, Struktur und/oder weitere Details umfassen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt mittels des zum ersten und/oder zweiten Zeitpunkt erfassten Objektzustands eine Prädiktion wenigstens eines Objektzustands zu einem späteren Zeitpunkt. Die Anpassung des Aktivierungszustands erfolgt anhand des wenigstens einen prädizierten Objektzustands.
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Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass bei der Anpassung des Aktivierungszustands ein Objektzustand einfließt, der basierend auf einer Einschätzung des Objektverhaltens in einer Umgebung des Fahrzeugs berechnet wurde. Somit kann in Abhängigkeit der Einschätzung beurteilt werden, inwiefern der Aktivierungszustand angepasst werden sollte.
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Die Prädiktion kann hierbei anhand eines Objektmodells erfolgen, welches im Fahrzeug hinterlegt sein kann. Werden beispielsweise die Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung und die aktuelle Position eines Objekts erfasst, sowie die Geschwindigkeit und Position des Fahrzeugs berücksichtigt, kann für einen späteren Zeitpunkt die Position des Objekts beispielsweise unter Annahme einer konstanten Fahrtrichtung und Geschwindigkeit prädiziert werden. Es ist auch denkbar, dass für unterschiedliche Objektklassen, wie bspw. weitere Fahrzeuge, Motorräder, Fahrradfahrer, Fußgänger oder fest installierte, nicht bewegliche Infrastruktureinrichtungen, unterschiedliche Objektmodelle hinterlegt sind. Die Klassifikation der Objekte kann mittels bekannter Klassifikationsverfahren erfolgen, beispielsweise mit Hilfe von erfassten Kamerabildern. Je nach zugewiesener Objektklasse können somit unterschiedliche Prädiktionen erfolgen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Anpassung des Aktivierungszustands der Fahrfunktion basierend auf einem Vergleich von wenigstens zwei prädizierten Objektzuständen und/oder wenigstens einem für einen späteren Zeitpunkt prädizierten und einem zu dem späteren Zeitpunkt erfassten Objektzustand.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass die Anpassung des Aktivierungszustands auf Basis eines Vergleichs einer Einschätzung des Objektverhaltens in einer Umgebung des Fahrzeugs mit einer weiteren Einschätzung zu einem späteren Zeitpunkt oder dem erfassten Objektzustand zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen kann. Hierdurch ist es möglich, die Einschätzung mittels zumindest teilweise unabhängiger Objektzustände zu einem Zeitpunkt zu validieren und in Abhängigkeit des Vergleichs der Objektzustände den Aktivierungszustand anzupassen.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird eine Güte wenigstens eines prädizierten Objektzustands ermittelt und der Aktivierungszustand basierend auf der Güte angepasst.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass der Aktivierungszustand auf Basis einer Genauigkeit der Vorhersage, und somit der Fähigkeit des Fahrzeugs das Umfeld einzuschätzen, angepasst wird.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird die Güte als zu gering bewertet, wenn die Güte unterhalb eines Schwellenwerts für die Güte liegt. Folglich wird bei einer Güte unterhalb des Schwellwerts die zumindest eine wenigstens teilautomatisierte Fahrfunktion deaktiviert oder es wird eine Aktivierung der Fahrfunktion verhindert.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass die Sicherheit erhöht wird. Ist die Vorhersage des prädizierten Objektzustands zu ungenau, weichen bspw. die Prädiktionen von zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Objektzuständen zu weit voneinander ab, ist dies ein Anzeichen dafür, dass das Objektverhalten in der Umgebung des Fahrzeugs vom Fahrzeug nicht ausreichend gut eingeschätzt werden kann. Folglich wird die Fahrfunktion, falls sie zum Zeitpunkt der Ermittlung der Güte aktiv war, deaktiviert. Die Deaktivierung kann direkt nach der Ermittlung, verzögert oder schrittweise erfolgen, beispielsweise durch vordefinierte Rückfallebenen, die eine Geschwindigkeitsreduzierung oder ein automatisiertes Anhalten oder das Erreichen eines sicheren Zustands beinhalten können. Es kann auch eine entsprechende Warnung an den Fahrer ausgegeben und dieser zur Übernahme der Fahrzeugkontrolle aufgefordert werden. Ist die Fahrfunktion zum Zeitpunkt der Ermittlung der zu geringen Güte nicht aktiv, so wird eine Aktivierung der Fahrfunktion verhindert. Hierfür wird beispielsweise die Einschaltfunktion der Fahrfunktion oder ein entsprechender Schalter deaktiviert. Die Einschränkung der Fahrfunktion kann dem Fahrer auch angezeigt werden, beispielsweise in Form von Leuchtsymbolen in der Armatur.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird als Maß für die Güte eine mittlere Abweichung von wenigstens zwei prädizierten Objektzuständen zum zweiten Zeitpunkt und/oder wenigstens einem prädizierten Objektzustand und dem zu dem zweiten Zeitpunkt erfassten Objektzustand bestimmt.
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Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Güte wenigstens eines prädizierten Objektzustands sehr schnell und sehr einfach ermittelt werden kann und folglich eine schnelle Anpassung des Aktivierungszustands der Fahrfunktion erfolgen kann.
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Zur Ermittlung der Güte können entweder wenigstens zwei, aus zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Objektzuständen prädizierte Objektzustände zu einem gemeinsamen späteren Zeitpunkt oder wenigstens ein aus einem ersten Zeitpunkt erfassten Objektzustand prädizierter Objektzustand zu einem zweiten Zeitpunkt mit dem zum zweiten Zeitpunkt erfassten Objektzustand verwendet werden. Die Ermittlung kann immer zum Zeitpunkt der zweiten Erfassung durchgeführt werden, unabhängig davon, ob der zum zweiten Zeitpunkt erfasste Objektzustand oder ein mittels des zum zweiten Zeitpunkt erfassten Objektzustands prädizierter Objektzustand zur Ermittlung der Güte verwendet wird.
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Zur Bestimmung der mittleren Abweichung können alle bereits genannten Objektzustände und -eigenschaften verwendet werden. Beispielsweise Abstände der prädizierten oder erfassten Objektpositionen, Abweichungen in den Objektgeschwindigkeiten, Abweichungen der Objektform oder der Objektbewegungsrichtung oder der Objektfarbe (Beleuchtung, Einfahrt in Tunnel, etc.).
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Anstelle der Berechnung der mittleren Abweichung der prädizierten oder erfassten Objektzustände ist auch eine Bestimmung der Varianz oder eine Bildung der Summe der Abstände denkbar. Je kleiner die Abweichungen / Summe, desto besser ist die Güte der Prädiktion.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird bei der Anpassung des Aktivierungszustands die Fahrfunktion deaktiviert oder die Fahrfunktion bleibt aktivierbar, oder die Fahrfunktion bleibt weiter aktiv oder es wird eine Aktivierung der Fahrfunktion verhindert.
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Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Fahrfunktion nur dann ausgeführt werden kann oder ausgeführt wird, wenn die Einschätzung der Objektzustände in der Umgebung des Fahrzeugs mit ausreichend hoher Genauigkeit möglich ist. Folglich wird ein Aktivieren der Fahrfunktion verhindert, wenn das sichere Ausführen der Fahrfunktion nicht gewährleistet ist. Bei bereits aktivierter Fahrfunktion wird die Fahrzeugkontrolle an einen Fahrer zurückgegeben oder ein entsprechendes Sicherheitsmanöver ausgeführt, um die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer zu erhöhen. Da unter einer Fahrfunktion ebenfalls ein einzelnes von der Fahrfunktion ausführbares Manöver oder ein mittels der Fahrfunktion erreichbarer Fahrzustand verstanden werden kann, kann eine Anpassung der Fahrfunktion ebenfalls eine Beschränkung der Fahrfunktion bedeuten. Beispielsweise, dass mittels der Fahrfunktion eine maximale Geschwindigkeit nicht überschritten werden darf.
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Die Erfindung umfasst des Weiteren eine elektronische Steuereinheit, die eingerichtet ist, alle Schritte des in dieser Anmeldung beschrieben Verfahrens auszuführen, sowie ein entsprechendes Computerprogramm. Ebenso umfasst die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist.
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Zeichnungen
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1 zeigt ein Verfahrensdiagramm.
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2 zeigt ein weiteres Verfahrensdiagramm.
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3 zeigt Objektzustände zu unterschiedlichen Zeitpunkten.
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Ausführungsbeispiel
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In 1 ist ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs dargestellt. Das Fahrzeug ist mit einer Umfeldsensorik, wenigstens einer zumindest teilautomatisierten Fahrfunktion und einer Steuereinheit zur Anpassung eines Aktivierungszustands der Fahrfunktion ausgestattet. Das Verfahren kann, wie in diesem Beispiel auf einer separaten Steuereinheit ausgeführt werden, ist alternativ aber auch in die Fahrfunktion und das entsprechende Steuergerät integrierbar. Das Verfahren startet in Schritt 101.
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In Schritt 102 wird mittels der Umfeldsensorik zu einem ersten Zeitpunkt ein Objektzustand erfasst. In diesem Beispiel die Position, Fahrtrichtung und Geschwindigkeit eines weiteren Fahrzeugs.
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In Schritt 103 wird zu einem späteren zweiten Zeitpunkt ein weiterer Objektzustand erfasst. In diesem Fall wieder die Position, Fahrtrichtung und die Geschwindigkeit des weiteren Fahrzeugs.
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In Schritt 104 wird basierend auf den erfassten Objektzuständen mittels der Steuereinheit ein Aktivierungszustand der wenigstens einen zumindest teilautomatisierten Fahrfunktion angepasst. Hierfür werden die wenigstens zwei Objektzustände mittels der Steuereinheit ausgewertet, bspw. gespeichert und anschließend verglichen.
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Bei der Fahrfunktion kann es sich beispielsweise um einen Überholassistenten handeln, welcher auf zweispurigen Straßen automatisiert Überholmanöver einleiten und durchführen kann, beispielsweise per Knopfdruck. Wird in Schritt 104 bei einer Auswertung der erfassten Objektzustände festgestellt, dass beispielsweise ein erfasstes überholendes weiteres Fahrzeug eine derart hohe Geschwindigkeit aufweist, dass ein sicheres Ausführen eines Überholvorgangs auf dem aktuell befahrenen Streckenabschnitt mittels der Fahrfunktion nicht sicher erscheint, bspw. da die Umfeldsensorik keinen entsprechend großen Erfassungsbereich aufweist, so wird eine Aktivierung dieser Fahrfunktion verhindert. Hierfür kann beispielsweise der Knopf zum Aktivieren der Fahrfunktion deaktiviert werden. Zusätzlich kann dem Fahrer angezeigt werden, dass die Funktion aufgrund der aktuellen Verkehrssituation nicht aktivierbar ist. Das Verfahren endet in Schritt 105.
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In 2 ist ein weiteres Verfahren abgebildet, das auf dem gleichen Fahrzeug ausgeführt werden kann. Das Verfahren startet in Schritt 201.
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In Schritt 202 wird zu einem ersten Zeitpunkt t_1 wenigstens ein Objektzustand erfasst. Bei dem erfassten Objekt kann es sich bspw. um einen Fahrradfahrer handeln, dessen Objektzustände, Position, Geschwindigkeit und Blickrichtung zum Zeitpunkt t_1 erfasst werden.
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In Schritt 203 wird mittels der Steuereinheit wenigstens ein Objektzustand des erfassten Objekts zu einem späteren zweiten Zeitpunkt t_2 prädiziert. In diesem Beispiel die Position und die Geschwindigkeit des Fahrers zum Zeitpunkt t_2. Es können, müssen aber nicht zwangsweise alle zum Zeitpunkt t_1 erfassten Objektzustände zu einem späteren Zeitpunkt prädiziert werden. Beispielsweise ist es auch denkbar, dass aus der Position, Geschwindigkeit und Blickrichtung des Fahrradfahrers ausschließlich eine Prädiktion der Position des Fahrradfahrers zum Zeitpunkt t_2 durchgeführt wird oder alle drei Zustände prädiziert werden.
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In Schritt 204 wird zu dem späteren zweiten Zeitpunkt t_2 erneut ein Objektzustand des gleichen Objekts erfasst. In diesem Beispiel wiederum die Position, Geschwindigkeit und Blickrichtung des Fahrers.
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In Schritt 205 werden mittels der Steuereinheit die Objektzustände, welche zum zweiten Zeitpunkt t_2 erfasst wurden, mit den Objektzuständen, welche aus den Objektzuständen zum Zeitpunkt t_1 für den Zeitpunkt t_2 prädiziert wurden, verglichen. Beispielsweise kann mittels des Vergleichs eine Güte der Prädiktion ermittelt werden. Für die Ermittlung der Güte kann bspw. der Abstand eins prädizierten Objektzustands oder eine mittlere Abweichung aller prädizierten Objektzustände für den Zeitpunkt t_2 zu dem oder den tatsächlich zum Zeitpunkt t_2 erfassten Objektzustand / Objektzuständen berechnet werden. Anstelle der Berechnung der mittleren Abweichung der Objektzustände ist auch eine Bestimmung der Varianz oder eine Bildung der Summe der Abstände denkbar. Je kleiner die Abweichungen, desto besser ist die Güte der Prädiktion.
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Basierend auf dem durchgeführten Vergleich der Objektzustände erfolgt eine Entscheidung über die Anpassung des Aktivierungszustands der wenigstens einen Fahrfunktion. Unterschreitet die ermittelte Güte einen vorgegebenen Grenzwert, ist bspw. die mittele Abweichung größer als ein vorgegeben Schwellwert, kann dies darauf hindeuten, dass das Fahrzeug die aktuelle Verkehrssituation nicht ausreichend genau vorhersagen und entsprechend beurteilen kann. Die Güte kann beispielweise als Maß für die Komplexität einer bestimmten Verkehrssituation angesehen werden, die es von der Funktion zu meistern gilt. Da die zur Erfassung der Objektzustände verwendeten Sensoren ebenfalls für die Fahrfunktion verwendet werden können, und in diesem Beispiel auch verwendet werden, besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Güte und der Funktionsfähigkeit der Fahrfunktion.
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Unterschreitet die in Schritt 205 ermittelte Güte einen vorgegebenen Schwellwert, so geht das Verfahren in Schritt 206 weiter in welchem eine Anpassung des Aktivierungszustands der Fahrfunktion erfolgt. Ist die Fahrfunktion zum Zeitpunkt t_2 und/oder zum Zeitpunkt der Ermittlung der Prädiktionsgüte aktiv, erfolgt eine Deaktivierung der Funktion. Diese kann direkt erfolgen oder mit einer angepassten Verzögerung. Beispielsweise könnte der Fahrer zunächst informiert werden, dass er die Fahrzeugführung übernehmen muss. Alternativ kann das Fahrzeug auch mittels implementierter Rückfallebenen arbeiten, sodass sukzessive einzelne Fahrfunktionen deaktiviert oder Eigenschaften der Fahrfunktion begrenzt werden. Beispielweise könnte eine Verringerung der Geschwindigkeit oder eine Ansteuerung eines sicheren Haltebereichs erfolgen.
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Ist die Fahrfunktion zum Zeitpunkt t_2 oder dem Zeitpunkt der Ermittlung der zu geringen Güte nicht aktiviert, so erfolgt in Schritt 206 eine Anpassung des Aktivierungszustands der Fahrfunktion in Form einer Verhindert der Aktivierung der Fahrfunktion. Dies kann bspw. dadurch geschehen, dass die Aktivierfunktion deaktiviert wird, sodass ein entsprechender Schalter nicht mehr betätigbar ist oder dessen Betätigung keine Aktivierung der Fahrfunktion bewirkt. Gleichzeitig kann die Information, dass die Aktivierung der Fahrfunktion aktuell nicht möglich ist, dem Fahrer angezeigt werden.
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Im Falle der zu geringen Güte endet das Verfahren im Schritt 208 und kann anschließend erneut in Schritt 201 gestartet werden. Alternativ können auch dauerhaft Objektzustände erfasst werden und basierend auf den erfassten Objektzuständen prädizierte Objektzustände zu späteren Zeitpunkten bestimmt werden, die jeweils miteinander oder mit zu späteren Zeitpunkten erfassten Objektzuständen verglichen werden.
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Unterschreitet die in Schritt 205 ermittelte Güte nicht den vorgegeben Schwellwert, liegt eine für die jeweilige Fahrfunktion beherrschbare Verkehrssituation vor. Das Verfahren geht in diesem Fall in Schritt 207 weiter, in welchem eine Anpassung des Aktivierungszustands der Fahrfunktion erfolgt. Ist die Fahrfunktion bereits aktiv, so wird durch die Anpassung der Aktivierungszustand bestätigt und die Fahrfunktion bleibt aktiv. Unter einer Anpassung kann in diesem Fall somit auch verstanden werden, dass sich am Zustand der Fahrfunktion nichts ändert und keine Änderung notwendig ist.
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Ist die Fahrfunktion zum Zeitpunkt t_2 oder zum Zeitpunkt der Ermittlung der Güte nicht aktiviert, so erfolgt in Schritt 206 eine Anpassung des Aktivierungszustands der Fahrfunktion in Form einer Freigabe der Aktivierbarkeit der Fahrfunktion. War die Fahrfunktion vor dem Zeitpunkt t_2 oder dem Zeitpunkt der Ermittlung der Güte nicht aktivierbar, wird der Aktivierungszustand auf aktivierbar gesetzt und die Fahrfunktion kann aktiviert werden. War die Fahrfunktion bereits aktivierbar, ändert sich nichts am Aktivierungszustand und die Fahrfunktion verbleibt weiterhin aktivierbar.
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Das Verfahren endet in diesem Fall in Schritt 209 und kann anschließend erneut durchlaufen werden.
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In
3 ist eine beispielhafte Darstellung des Erfassens und Prädizierens von Objektzuständen dargestellt. In diesem Beispiel werden als Objektzustände Objektpositionen erfasst
301 und Objektpositionen prädiziert
302. Zu unterschiedlichen Zeitpunkten t_1 bis t_6 werden Objektpositionen
301 mittels der Umfeldsensorik erfasst. Für jede zu einem Zeitpunkt t_x, x∊
erfasste Objektposition
301 werden mehrere Objektpositionen
302 für spätere Zeitpunkte t_x + i, i∊
prädiziert. Diese können zu einem beliebigen Zeitpunkt t_y, y∊
mit weiteren prädizierten Objektpositionen
302 und/oder der tatsächlich zu dem entsprechenden Zeitpunkt erfassten Objektposition
301 verglichen werden.
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Es können auch lediglich prädizierte Objektpositionen 302 (oder prädizierte Objektzustände) verglichen werden. Es muss nicht zwingend eine erfasste Objektposition 301 (ein erfasster Objektzustand) vorliegen. Unterscheiden sich beispielsweise ein aus dem zum Zeitpunkt t_1 erfassten Objektzustand für den Zeitpunkt t_3 vorhergesagten Objektzustand zu stark von einem aus dem zum Zeitpunkt t_2 erfassten Objektzustand für den Zeitpunkt t_3 prädizierten Objektzustand, kann schon vor dem Zeitpunkt t_3 eine Anpassung des Aktivierungszustands der Fahrfunktion erfolgen. Der tatsächlich zum Zeitpunkt t_3 erfasste Objektzustand fließt in diesem Fall somit nicht bei der Anpassung ein.
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Ein Vergleich von Objektzuständen kann zu einem beliebigen Zeitpunkt t_x, x∊
erfolgen. In
4 werden beispielsweise die erfassten
301 und prädizierten
302 Objektpositionen (entlang einer x-Achse aufgetragen) verglichen und als Güte für die Prädiktion wird eine Abweichung
303 der prädizierten Objektpositionen
302 von der tatsächlich erfassten Objektposition
301 bestimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2562060 B1 [0003]
- DE 102012215093 A1 [0004]
mit weiteren prädizierten Objektpositionen
