DE102016212905A1 - Control unit for a driver assistance system for carrying out an automated convoy - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit in einem Fahrzeug (Ego-Fahrzeug) zur Durchführung von Kolonnenfahrt-bezogenen Teilfunktionen, wobei das Ego-Fahrzeug mit einer elektronischen Steuereinheit ausgestattet, die derart ausgestaltet ist, dass vom Ego-Fahrzeug als Kolonnensuchender Daten von mindestens einem Mitglied einer Kolonne empfangbar sind und eine Kolonnenauswahl vom Ego-Fahrzeug an mindestens ein Mitglied einer Kolonne übermittelbar ist. Vorzugsweise ist von mindestens einem Mitglied einer Kolonne auch eine Information zur Aufforderung zur Ankopplung an einer bestimmten Position in der Kolonne empfangbar. Nach eigenständiger Ankopplung des Ego-Fahrzeugs an dieser Position der Kolonne gibt die Steuereinheit vorzugsweise einen Befehl an den Fahrer zur Übergabe an eine autonome Weiterfahrt in der Kolonne aus. Weiterhin ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass vom Ego-Fahrzeug als Kolonnenverlassender einen Auskoppelwunsch an mindestens ein Mitglied einer Kolonne aussendbar und von diesem empfangbar ist. Nach Eingang einer Bestätigung des Empfangs des Auskoppelwunsches durch das andere Kolonnen-Mitglied an das Ego-Fahrzeug gibt die Steuereinheit vorzugsweise einen Befehl zur Fahrzeugübernahme für eine eigenständige Weiterfahrt aus. Schließlich ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass das Ego-Fahrzeug umgekehrt als Kolonnenführer oder als Kolonnen-Mitglied die für Kolonnensuchende oder Kolonnenverlassende erforderlichen Daten an andere Kolonnensuchende oder Kolonnen-Teilnehmer ausgibt und von diesen empfängt.The invention relates to a control unit in a vehicle (ego vehicle) for performing convoy-related sub-functions, wherein the ego vehicle equipped with an electronic control unit which is configured such that from the ego vehicle as a column search data from at least one member of a Column are receivable and a column selection of the ego vehicle to at least one member of a column is transmitted. Preferably, at least one member of a column can also receive information for requesting coupling at a specific position in the column. After autonomous coupling of the ego vehicle at this position of the column, the control unit preferably issues a command to the driver for transfer to an autonomous onward journey in the column. Furthermore, the control unit is configured in such a way that the outgoer vehicle can send out a decoupling request to at least one member of a convoy and can be received by it as a column diverter. After receiving an acknowledgment of the receipt of the Auskoppelwunsches by the other members of the column to the ego vehicle, the control unit preferably issues a command to take over the vehicle for an independent onward journey. Finally, the control unit is configured such that the ego vehicle, conversely as a column leader or as a column member, outputs and receives the data required for column seekers or columns to other column seekers or column participants.
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für ein Fahrerassistenzsystem zur Kolonnenfahrt und ein Verfahren zur Durchführung eines automatisierten Kolonnenfahrens. The invention relates to a control unit for a driver assistance system for convoy travel and a method for carrying out an automated convoy driving.
Zum jetzigen Zeitpunkt laufen bereits Projekte, die gezeigt haben, dass autonomes Fahren in einer Kolonne aktuell schon möglich ist. Ein Beispiel hierfür ist das sog. SARTRE-Projekt (Safe Road Trains for the Environment). Ein Test hat belegt, dass es möglich ist, bis zu fünf Fahrzeuge im Abstand von teilweise nur vier Metern über größere Distanzen hintereinander herfahren zu lassen. Hierzu wurden die Sensoren (z.B. Kamera, Radar, Laser-Technologie), wie sie in aktuellen Fahrassistenz-Systemen (z.B. ACC, City Safety, Spurhalteassistent, Blind Spot Information) bereits verwendet werden, erweitert. So sind bereits jetzt schon zeitweise autonome Längs- und Querführungen eines Fahrzeugs möglich. Den einzelnen Fahrzeugen war es möglich einer Kolonne beizutreten oder aus einer Kolonne auszutreten und untereinander zu kommunizieren. Der Kolonnenführer muss bei den bekannten Tests ein speziell zu diesem Zweck ausgebildeter Fahrer sein. At the moment, projects are already running which have shown that autonomous driving in a convoy is currently possible. An example of this is the so-called SARTRE project (Safe Road Trains for the Environment). A test has shown that it is possible to drive up to five vehicles at a distance of sometimes only four meters over greater distances in a row. To this end, the sensors (e.g., camera, radar, laser technology) already in use in current driver assistance systems (e.g., ACC, City Safety, Lane Keeping Assist, Blind Spot Information) have been expanded. For example, autonomous longitudinal and transverse guidance of a vehicle is already possible at times. The individual vehicles it was possible to join a column or withdraw from a column and communicate with each other. The column leader must be in the known tests a specially trained for this purpose driver.
Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Systeme und Methoden sind auf das sichere Verbinden zweier Fahrzeuge gerichtet, um sie sehr nah hintereinander herfahren zu lassen. Das Hauptaugenmerk lag bisher auf Kraftstoffeinsparung und verbesserter Sicherheit für das Folgefahrzeug. Beispielhaft wird auf die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktionalitäten einer Kolonnenfahrt zu erweitern. The invention has for its object to expand the functionalities of a convoy.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst, während in den abhängigen Ansprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind. According to the invention this object is solved by the features of the independent claim, while in the dependent claims preferred embodiments of the invention are given.
Wie im Stand der Technik beschrieben, ist es modernen Fahrzeugen mit Hilfe ihrer Sensoren bereits möglich über weite Strecken in einer Kolonne zu fahren, ohne dass eine Bedienung durch den Fahrer zwingend notwendig ist. Eingesetzt wird diese Technik vorrangig auf Langstrecken, d.h. bei Autobahnfahrten. Diese Grundlage soll erfindungsgemäß genutzt werden, um folgende drei Teilfunktionen zu realisieren:
- – Teilfunktion „Kolonnensuche und Kolonnenauswahl“: Das die Erfindung enthaltende Ego-Fahrzeug sucht auf einer geplanten Strecke nach bereits vorhandenen in der Nähe befindlichen (vorrangig zurückliegenden) Kolonnen oder nach einem Fahrzeug, das sich als Kolonnenführer anbietet. Eine Kolonne umfasst somit im weiteren Sinne einen Kolonnenführer, der zunächst einziges oder erstes Mitglied einer Kolonne ist oder war und mindestens einem zukünftigen oder bereits vorhandenen Kolonnen-Mitglied. Zumindest der Kolonnenführer weist sich mit für potenzielle Kolonnen-Mitglieder interessanten Informationen aus. Hierzu zählen z.B. der Status (offen/ geschlossen), das Fahrtziel, die aktuelle Reichweite und/oder die durchschnittliche Geschwindigkeit. Das Ego-Fahrzeug erhält eine Liste von möglichen Kolonnen-Angeboten, aus der bevorzugt auch mit Hilfe von Prioritäten (bspw. „möglichst schnell“) eine Kolonne ausgewählt werden kann. Mit der Auswahl einer gewünschten Kolonne ist die erste Teilfunktion abgeschlossen. Das Ego-Fahrzeug meldet sich zumindest beim Kolonnenführer der ausgewählten Kolonne als neues Mitglied an.
- – Teilfunktion „Anmeldung und Ankopplung“: Nachdem das Ego-Fahrzeug zumindest beim Kolonnenführer der ausgewählten Kolonne als neues Mitglied angemeldet ist, erhält es beispielsweise durch Übermittlung des Nummernschildes eines und zwar bevorzugt des bis dahin letzten Kolonnen-Mitglieds die Information, hinter welchem Fahrzeug sich das Ego-Fahrzeug einzuordnen hat. Hinter dem richtigen Kolonnen-Mitglied eingeordnet, beginnt der Koppelvorgang unterstützt durch die zur autonomen Kolonnenfahrt notwendigen Systeme und Sensoren zur Längs- und Querführung des Ego-Fahrzeuges(wie z.B. ACC Active Cruise Control und Spurhaltefunktion). Ist der Koppelvorgang abgeschlossen, wird das Ego-Fahrzeug als neues möglicherweise letztes Kolonnen-Mitglied gekennzeichnet und fährt nun autonom. Der Fahrer wird vorzugsweise aufgefordert, die Bremse, das Fahrpedal und das Lenkrad nicht mehr zu bedienen.
- – Teilfunktion „Auskoppeln“: Zum Auskoppeln wählt der Fahrer des Ego-Fahrzeuges eine entsprechende Teilfunktion zum Verlassen der Kolonne. Er wird daraufhin aufgefordert, wieder die Kontrolle über das Fahrzeug zu übernehmen. Das Ego-Fahrzeug meldet sich aus der Kolonne ab, wodurch abhängig von der Position des Ego-Fahrzeuges in der Kolonne die anderen Teilnehmer einen neuen Vorgänger bzw. Nachfolger zugewiesen bekommen. Die Kolonne kann beispielsweise mit Hilfe des Spurwechselassistenten räumlich verlassen werden. Es beginnt wieder eine eigenständige Weiterfahrt.
- Partial function "Column search and column selection": The ego vehicle containing the invention searches on a planned route for already existing nearby (predominantly past) columns or for a vehicle that offers itself as a column leader. A column thus broadly comprises a column leader who is or was the first or only member of a column and at least one future or existing column member. At least the column leader has interesting information for potential members of the column. These include, for example, the status (open / closed), the destination, the current range and / or the average speed. The ego vehicle receives a list of possible column offers from which a column can preferably also be selected with the aid of priorities (for example "as fast as possible"). By selecting a desired column, the first partial function is completed. The ego vehicle registers as a new member at least at the column leader of the selected column.
- - Subfunction "registration and coupling": After the ego vehicle is registered as a new member at least the column leader of the selected column, it receives, for example, by transmitting the license plate one and preferably the last column member until then the information behind which vehicle itself to classify the ego vehicle. Arranged behind the correct column member, the coupling process begins with the systems and sensors required for autonomous column travel for longitudinal and lateral guidance of the ego vehicle (such as ACC Active Cruise Control and Lane Keeping function). If the coupling process is completed, the ego vehicle is marked as a new possibly last column member and now drives autonomously. The driver is preferably requested to stop operating the brake, the accelerator pedal and the steering wheel.
- - Partial function "decoupling": For decoupling, the driver of the ego vehicle selects a corresponding subfunction to leave the column. He is then asked to regain control of the vehicle. The ego vehicle logs out of the column, whereby the other participants get assigned a new predecessor or successor depending on the position of the ego vehicle in the column. The column can be left spatially, for example, with the help of the lane change assistant. It begins again an independent onward journey.
Ergänzend wird daraufhin gewiesen, dass das Ego-Fahrzeug selbst ebenfalls Kolonnenführer sein kann. In addition, it is pointed out that the ego vehicle itself can also be a column leader.
Zur Durchführung der genannten Teilfunktionen ist das Ego-Fahrzeug mit einer elektronischen Steuereinheit ausgestattet, die derart ausgestaltet ist, dass vom Ego-Fahrzeug als Kolonnensuchender Daten von mindestens einem Mitglied einer Kolonne, insbesondere vom Kolonnen-Führer, empfangbar sind und eine Kolonnenauswahl vom Ego-Fahrzeug an mindestens ein Mitglied einer Kolonne, insbesondere an den Kolonnen-Führer, übermittelbar ist. Vorzugsweise ist von mindestens einem Mitglied einer Kolonne, insbesondere vom Kolonnen-Führer, auch eine Information zur Aufforderung zur Ankopplung an einer bestimmten Position in der Kolonne empfangbar. Dazu kann insbesondere das Kennzeichen des Kolonnen-Mitgliedes, hinter dem das Ego-Fahrzeug zu folgen hat, übermittelt werden und von der Steuereinheit empfangbar sein. To carry out the said sub-functions, the ego vehicle is equipped with an electronic control unit which is configured such that data from at least one member of a column, in particular from the column leader, can be received by the ego vehicle as a column searcher and a column selection from the ego Vehicle to at least one member of a column, in particular to the column leader, can be transmitted. Preferably, information from at least one member of a column, in particular from the column leader, can also be received for the purpose of coupling to a specific position in the column. For this purpose, in particular the number plate of the member, behind which the ego vehicle has to follow, be transmitted and be receivable by the control unit.
Nach eigenständiger Ankopplung des Ego-Fahrzeugs an dieser Position der Kolonne gibt die Steuereinheit vorzugsweise einen Befehl an den Fahrer zur Übergabe an eine autonome Weiterfahrt in der Kolonne aus, wobei eine Aufforderung ergehen kann, die Bremse, das Fahrpedal und die Lenkung nicht mehr zu betätigen. After autonomous coupling of the ego vehicle at this position of the column, the control unit preferably issues a command to the driver for transfer to an autonomous onward journey in the column, wherein a request can be made not to operate the brake, the accelerator pedal and the steering ,
Weiterhin ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass vom Ego-Fahrzeug als Kolonnenverlassender ein Auskoppelwunsch an mindestens ein Mitglied einer Kolonne, insbesondere an den Kolonnen-Führer, aussendbar ist und von diesem empfangbar ist. Nach Eingang einer Bestätigung des Empfangs des Auskoppelwunsches durch das andere Kolonnen-Mitglied an das Ego-Fahrzeug gibt die Steuereinheit vorzugsweise einen Befehl zur Fahrzeugübernahme für eine eigenständige Weiterfahrt aus. Furthermore, the control unit is configured such that from the ego vehicle as Kolonnenverlassender a decoupling request to at least one member of a column, in particular to the column leader, can be emitted and is receivable by this. After receiving an acknowledgment of the receipt of the Auskoppelwunsches by the other members of the column to the ego vehicle, the control unit preferably issues a command to take over the vehicle for an independent onward journey.
Schließlich ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass das Ego-Fahrzeug umgekehrt als Kolonnenführer oder als Kolonnen-Mitglied die für Kolonnensuchende oder Kolonnenverlassende erforderlichen Daten an andere Kolonnensuchende oder Kolonnen-Teilnehmer ausgibt und von diesen empfängt. Finally, the control unit is configured such that the ego vehicle, conversely as a column leader or as a column member, outputs and receives the data required for column seekers or columns to other column seekers or column participants.
Jeder Kolonnen-Teilnehmer außer der Kolonnenführer agiert innerhalb der autonomen Kolonnenfahrt als virtueller Anhänger des Vorderfahrzeuges. Every column participant except the column leader acts within the autonomous column travel as a virtual trailer of the front vehicle.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit auch derart ausgestaltet, dass das Ego-Fahrzeug als Kolonnen-Führer eine Information zur Auflösung der Kolonne ausgeben kann. Die Auflösung der Kolonne ist erst dann möglich, wenn alle anderen Kolonnen-Teilnehmer die Kenntnis über den Auflösungswunsch bestätigt haben und eine eigenständige Weiterfahrt jedes Kolonnen-Mitglieds sicher gestellt ist. Preferably, the control unit is also configured such that the ego vehicle can output as column guides information for the dissolution of the column. The dissolution of the column is only possible if all other column participants have confirmed the knowledge about the resolution request and an independent continuation of each column member is ensured.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind vorzugsweise auch Sicherheitssysteme des Ego-Fahrzeuges während der autonomen Kolonnenfahrt in einem Sondermodus derart scharf geschaltet, dass sie schnell eingreifen können, wenn sich beispielsweise in einem Notfall ein unvorhergesagtes Ende der Kolonnenfahrt ereignet. In a further development of the invention, safety systems of the ego vehicle during autonomous convoy travel are preferably also set in a special mode so sharp that they can intervene quickly if, for example, an unforeseen end of the convoy movement occurs in an emergency.
Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile:
- – Autonomes Fahren: entspanntes Fahren, Kraftstoffverbrauch senken (Windschatten), Verkehrseffizienz erhöhen, Unfallrisiko senken, rechtliche Befreiung des Fahrers
- – Keine zusätzliche Intelligenz notwendig bei modernen Fahrzeugen
- – Nutzung offener Kolonnen als virtueller Anhängerzug
- - Autonomous driving: relaxed driving, reduce fuel consumption (slipstream), increase traffic efficiency, reduce accident risk, legal exemption of the driver
- - No additional intelligence necessary in modern vehicles
- - Use of open columns as a virtual trailer train
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch ein oder mehrere der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren auszuführen. In another aspect, a software (SW) program is described. The SW program may be set up to be executed on a processor (e.g., on a controller of a vehicle) and thereby perform one or more of the methods described in this document.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch ein oder mehrere der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren auszuführen. In another aspect, a storage medium is described. The storage medium may include a SW program configured to be executed on a processor and thereby perform one or more of the methods described in this document.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Weiterhin können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, apparatus, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dabei zeigt die einzige Figur schematisch ein Ego-Fahrzeug auf der Suche nach einer möglichen Kolonnenfahrt.
- 1. Kolonnensuche und Kolonnenauswahl: Das mit der Erfindung ausgestattete Ego-
Fahrzeug 1 , das auf eine Autobahn auffährt, sucht nach bereits vorhandenen (vorrangig zurückliegenden) Kolonnen, hier A, B und C. Diese weisen sich mit allen für den Fahrer desFahrzeugs 1 interessanten Informationen DA, DB und DC aus. Hierzu zählen z.B. der Status (offen/ geschlossen), das Fahrtziel, die Reichweite, die durchschnittliche Geschwindigkeit, die Anzahl der Kolonnenmitglieder und/oder die Kennung (z.B. Nummernschild) des letzten Kolonnen-Mitglieds. Dadurch ergibt sich eine Liste von möglichen Angeboten, aus der auch mit Hilfe von Prioritäten (bspw. „möglichst schnell“) eine Kolonne ausgewählt werden kann. Mit der Auswahl W ist die erste Teilfunktion abgeschlossen. - 2. Anmeldung und Ankopplung: Der Fahrer des
Fahrzeugs 1 meldet sein Fahrzeug bei der gewählten Kolonne an und erhält die Information (z. B. geografisch oder durch die Kennung des letzten Kolonnen-Mitglieds mittels dessen Nummernschild) zurück, hinter welchem Fahrzeug er sich einzuordnen hat. Beispielsweise hinter dem letzten Kolonnen-Mitglied der gewählten Kolonne eingeordnet, beginnt der Koppelvorgang unterstützt durch die zur Kolonnenfahrt notwendigen Systeme und Sensoren, wie z.B. ACC (Active Cruise Control) und Spurhaltefunktion. Ist der Vorgang der Anmeldung und Ankopplung abgeschlossen,wird das Fahrzeug 1 beispielsweise als neues letztes Kolonnen-Mitglied gekennzeichnet.Das Fahrzeug 1 fährt nun autonom. Vorzugsweise wird hierzu dem Fahrer eine Aufforderung gemeldet, nicht zu bremsen, nicht Gas zu geben und nicht das Lenkrad zu bedienen. - 3. Auskoppeln: Zum Auskoppeln wählt der Fahrer des
Fahrzeugs 1 die Funktion „Kolonne verlassen“. Er wird aufgefordert, wieder die Kontrolleüber das Fahrzeug 1 zu übernehmen.Das Fahrzeug 1 meldet sich von der Kolonne ab, wodurch, je nach Position in der Kolonne, die anderen Kolonnen-Mitglieder gegebenenfalls einen neuen Vorgänger bzw. Nachfolger zugewiesen bekommen. Vorzugsweise wird mit Hilfe eines Spurwechselassistenten die Kolonne auch räumlich verlassen und die eigenständige Weiterfahrt beginnt.
- 1. Column search and column selection: The equipped with the
invention ego vehicle 1 looking for a highway, looks for existing (prior back) columns, here A, B and C. These are all with the driver of thevehicle 1 interesting information DA, DB and DC. These include, for example, the status (open / closed), the destination, the range, the average speed, the number of column members and / or the identifier (eg license plate) of the last column member. Thereby This results in a list of possible offers from which a column can also be selected with the aid of priorities (eg "as fast as possible"). Selecting W completes the first subfunction. - 2. Registration and Connection: The driver of the
vehicle 1 logs his vehicle at the selected column and receives the information (eg geographically or by the identifier of the last column member by means of its license plate) back, behind which vehicle he has to classify. For example, arranged behind the last column member of the selected column, the coupling process begins supported by necessary for the convoy travel systems and sensors, such as ACC (Active Cruise Control) and lane keeping function. When the process of registration and coupling is completed, the vehicle becomes1 for example, as a new last column member. Thevehicle 1 now drives autonomously. Preferably, this is the driver a request reported not to brake, not to give gas and not to operate the steering wheel. - 3. Uncoupling: For decoupling, the driver of the vehicle selects
1 the function "leave column". He is asked to regain control of thevehicle 1 to take over. Thevehicle 1 logs off from the column, which, depending on the position in the column, the other column members may get assigned a new predecessor or successor. Preferably, the column is also left spatially with the help of a lane change assistant and the independent onward journey begins.
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