DE102016226067A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überführung eines Kraftfahrzeugs von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überführung eines Kraftfahrzeugs von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (10) zur Überführung eines Kraftfahrzeugs von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus zum Abfahren einer abgelegten Trajektorie (2), umfassend einen Speicher (11), in dem die Trajektorie (2) und ein Toleranzbereich (3) der Trajektorie (2) abgelegt sind, Mittel (12) zur Lokalisierung des Kraftfahrzeugs (1) relativ zur abgelegten Trajektorie (2) und eine Steuereinheit (13), wobei die Steuereinheit (13) derart ausgebildet ist, dass bei Erfüllung mindestens eines vorgegebenen Kriteriums eine Übergangs-Trajektorie (4) von einer aktuellen Ist-Position zur abgelegten Trajektorie (2) berechnet und ein Lenkmoment generiert wird, das das Kraftfahrzeug (1) in Richtung der berechneten Übergangs-Trajektorie (4) lenkt, wobei das mindestens eine Kriterium ein Abstandsschwellwert zu der abgelegten Trajektorie (2) ist, wobei der Abstandsschwellwert derart gewählt ist, dass dieser außerhalb des Toleranzbereiches (3) liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überführung eines Kraftfahrzeugs von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus.
  • Beispielsweise bei der Funktion „Trainiertes Parken“ kann ein Fahrer dem Fahrzeug eine Trajektorie zu einem Parkplatz anlernen, die dann in dem Fahrzeug abgespeichert wird. Bei den späteren Anfahrten kann das Fahrzeug diese Trajektorie dann automatisiert abfahren. Für die Lokalisierung in der Fahrumgebung werden über eine Umfeldsensorik (z.B. Frontkamera) Umgebungsmerkmale erfasst und in einer digitalen Lokalisierungskarte abgelegt. Zum automatisierten Abfahren fährt der Fahrer in die Nähe der abgelegten Trajektorie. Das Fahrzeug lokalisiert sich und der Fahrer kann die Fahraufgabe an das Fahrzeug übergeben. Der trainierte Parkplatz kann dazu bereits bei Fahrtantritt in der Navigation ausgewählt werden. Der Bereich, in dem automatisiert die trainierte Trajektorie abgefahren werden darf, ist aus Sicherheitsgründen begrenzt. Diese Begrenzung bildet einen Toleranzbereich aus, in dem sich das Fahrzeug befinden muss, damit automatisiert gefahren werden kann. Zudem ist der mögliche seitliche Abstand des Fahrzeugs und dessen Winkel-Ausrichtung zur Trajektorie, in dem sich das Fahrzeug noch in der digitalen Karte lokalisieren kann, durch die verwendete Sensortechnologie begrenzt. Insbesondere bei Verwendung einer Frontkamera ist dies nur eingeschränkt möglich.
  • Wie bereits ausgeführt, muss der Fahrer sein Fahrzeug in den Toleranzbereich um die Trajektorie führen, damit diese automatisiert abgefahren werden kann. Die Lage und insbesondere der Startpunkt der Trajektorie sind dem Fahrer manchmal nur ungenau oder teilweise sogar gar nicht bekannt. Gründe hierfür können sein:
    • - das Trainieren der Trajektorie zu einem Parkplatz liegt schon eine Zeit zurück,
    • - das Trainieren der Trajektorie wurde von einer anderen Person oder technischen Einrichtungen vorgenommen,
    • - das Training wurde automatisch durch das Fahrzeug durchgeführt,
    • - der Startpunkt der Trajektorie wird nicht explizit trainiert (z.B. wenn ausgehend vom Parkplatz immer eine feste Streckenlänge trainiert wird).
  • Eine mögliche Visualisierung der Trajektorie auf einer Anzeigeeinheit lenkt die Aufmerksamkeit des Fahrers ab und könnte für einen geübten Fahrer, der weiß, wo seine trainierte Trajektorie beginnt, als störend empfunden werden.
  • Aus der DE 10 2013 201 799 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug bekannt, umfassend zumindest einen Sensor zum Erzeugen eines Fahrzeugzustandssignals und/oder Umfeldsignals, und eine Berechnungseinheit, die eine Fahrstrecke basierend auf dem Fahrzeugzustandssignal und/oder Umfeldsignal aufzeichnet. Die Berechnungseinheit ist weiter ausgebildet zum Wiedererkennen einer bestimmten Position des Fahrzeugs durch Abgleichen der aufgezeichneten Fahrstrecke mit einer abgespeicherten Fahrstecke und zum Anbieten einer abgespeicherten Trajektorie an den Fahrer, wenn die bestimmte Position wiedererkannt ist, wobei das Fahrerassistenzsystem dazu ausgebildet ist, um das Fahrzeug zum selbständigen oder halb-selbständigen Befahren der Trajektorie anzusteuern.
  • Aus der DE 10 2010 031 672 A1 ist ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs bei einem Fahrmanöver bekannt, bei dem das Fahrzeug automatisch entlang einer zuvor berechneten Trajektorie geführt wird oder die Querführung zur Fahrt entlang der Trajektorie automatisch durchgeführt wird und nach Beendigung des Fahrmanövers die Steuerung wieder an den Fahrer übergeben wird. Dabei werden vor und/oder während der Übergabe der Steuerung an den Fahrer Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs und geeignete Lenkeinstellungen an den Fahrer gegeben.
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Überführung eines Kraftfahrzeugs von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus zum Abfahren einer gespeicherten Trajektorie zur Verfügung zu stellen. Ein weiteres technisches Problem ist die Schaffung einer geeigneten Vorrichtung.
  • Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Das Verfahren zur Überführung eines Kraftfahrzeugs von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus zum Abfahren einer abgelegten Trajektorie, wobei zu der abgelegten Trajektorie ein Toleranzbereich abgelegt ist, beinhaltet den Verfahrensschritt, dass bei Erfüllung mindestens eines vorgegebenen Kriteriums eine Übergangs-Trajektorie von einer aktuellen Ist-Position zur abgelegten Trajektorie berechnet wird und ein Lenkmoment generiert wird, das das Kraftfahrzeug in Richtung der berechneten Übergangs-Trajektorie lenkt, wobei das mindestens eine Kriterium ein Abstandsschwellwert zu der abgelegten Trajektorie ist, wobei der Abstandsschwellwert derart gewählt ist, dass dieser außerhalb des Toleranzbereichs liegt. Somit wird der Fahrer assistiert in den Toleranzbereich geleitet, wobei dann ab da je nach Ausführungsform das Fahrzeug automatisiert oder assistiert die Trajektorie abfährt. Beim assistierten Abfahren kann beispielsweise nur die Querführung automatisiert erfolgen oder aber es werden nur Lenkmomente erzeugt, um ein Verlassen des Toleranzbereichs zu erschweren. Der Übergang zum automatisierten Abfahren bei Erreichen des Toleranzbereichs kann dabei entweder automatisch erfolgen oder nach einer Bestätigung durch den Fahrer. Ist der Toleranzbereich symmetrisch um die Trajektorie angeordnet, so ist der Abstandsschwellwert mindestens größer als der halbe Toleranzbereich. Allerdings sollte der Abstandsschwellwert auch nicht zu groß gewählt werden, da es ansonsten zu Irritationen aufgrund des Lenkmoments kommen könnte. Ein möglicher Abstandsschwellwert ist beispielsweise 20 m.
  • In einer Ausführungsform wird bei mehreren abgelegten Trajektorien die Trajektorie gewählt, die das Kriterium oder die Kriterien am besten erfüllt oder die vorab ausgewählt wurde. Dabei kann vorgesehen sein, dass bei mehreren Kriterien diese gewichtet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Berechnung der Übergangs-Trajektorie in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder des seitlichen Abstandes. Dabei gilt, dass bei größeren Fahrzeuggeschwindigkeiten oder größerem seitlichem Abstand eine längere Übergangs-Trajektorie berechnet wird, um die Größe des Lenkmoments beschränken zu können.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird zusätzlich eine Längsregelung angepasst. Hierzu wird beispielsweise die Setzgeschwindigkeit eines ACC-Reglers oder einer Geschwindigkeitsregelanlage so eingestellt, dass die folgende automatisierte Fahrt auf der Trajektorie durch den Parkregler oder einen anderen Regler für eine automatisierte Fahrt sicher und komfortabel möglich ist. Wird für die Übergabe zwischen dem assistierenden Fahren auf die Trajektorie und dem automatisierten Abfahren der Trajektorie normativ ein Stopp gefordert, so kann dieser nach Erreichen der abgelegten Trajektorie ebenfalls automatisch durchgeführt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die berechnete Übergangs-Trajektorie bei neu erfassten Hindernissen dynamisch angepasst, um so zuvor nicht erfasste Hindernisse zu berücksichtigen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird bei einem Handmoment größer einem Schwellwert entgegen des generierten Lenkmoments das Verfahren abgebrochen, d.h. der Fahrer kann das assistierende Auffahren auf die Trajektorie jederzeit abbrechen.
  • Die Vorrichtung zur Überführung eines Kraftfahrzeugs von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus zum Abfahren einer abgelegten Trajektorie umfasst einen Speicher, in dem die Trajektorie und ein Toleranzbereich der Trajektorie abgelegt sind. Weiter umfasst die Vorrichtung Mittel zur Lokalisierung des Kraftfahrzeugs relativ zur abgelegten Trajektorie und eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass bei Erfüllung mindestens eines vorgegebenen Kriteriums eine Übergangs-Trajektorie von einer aktuellen Ist-Position zur abgelegten Trajektorie berechnet und ein Lenkmoment generiert wird, das das Kraftfahrzeug in Richtung der berechneten Übergangs-Trajektorie lenkt, wobei das mindestens eine Kriterium ein Abstandsschwellwert zu der abgelegten Trajektorie ist, wobei der Abstandsschwellwert derart gewählt ist, dass dieser außerhalb des Toleranzbereiches liegt.
  • Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die vorangegangenen Ausführungen zum Verfahren Bezug genommen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
    • 1 eine beispielhafte Situation für das assistierte Auffahren auf eine abgelegte Trajektorie,
    • 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Überführung eines Kraftfahrzeugs von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus und
    • 3 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zur Überführung eines Kraftfahrzeugs von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus.
  • In der 1 ist eine Situation eines Kraftfahrzeugs 1 dargestellt, das sich in einem manuellen Betriebsmodus befindet. Das Kraftfahrzeug 1 befindet sich mit seitlichem Abstand zu einer abgelegten Trajektorie 2, wobei ein Toleranzbereich 3 um die Trajektorie 2 dargestellt ist. Weiter ist eine berechnete Trajektorie 4 dargestellt, mittels derer das Kraftfahrzeug 1 in den Toleranzbereich 3 geführt werden kann, wobei der gestrichelte Verlauf eine Trajektorie zur abgelegten Trajektorie 2 beschreibt. Die Größe des Toleranzbereichs 3 ist durch den Doppelpfeil gekennzeichnet.
  • Die Vorrichtung 10 zur Überführung des Kraftfahrzeugs 1 von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus im Toleranzbereich 3 ist in 2 dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Speicher 11, in dem die Trajektorie 2 und der Toleranzbereich 3 abgelegt sind. Weiter umfasst die Vorrichtung 10 Mittel 12 zur Lokalisierung des Kraftfahrzeugs 1 relativ zu der mindestens einen abgelegten Trajektorie 2 sowie mindestens eine Steuereinheit 13. Die Steuereinheit 13 erhält die Daten der Mittel 12 und kann den Speicher 11 auslesen. Weiter erhält die Steuereinheit 13 weitere Fahrzeugdaten, insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit V. Die Steuereinheit 13 kann eine Übergangs-Trajektorie 4 zum Toleranzbereich 3 berechnen und Steuersignale für einen Querregler 14 und einen Längsregler 15 berechnen.
  • Die Funktionsweise der Vorrichtung 10 soll nun anhand von 3 erläutert werden. In einem ersten Schritt S1 lokalisiert sich das Kraftfahrzeug 1 relativ zu den abgelegten Trajektorien 2 mittels der Mittel 12. Die Lokalisierung kann dabei mittels GPS und/oder Landmarken erfolgen. Zur Aktivierung des assistierten Übergangs vom manuellen Betriebsmodus in den automatisierten Betriebsmodus werden für die gefundenen Trajektorien 2 in Schritt S2 folgende Kriterien geprüft, wobei nur das erste Kriterium zwingend ist:
    • - die Entfernung zum ersten bzw. nächsten Trajektorienpunkt kleiner als ein Abstandsschwellwert ist,
    • - die Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu den möglichen Fahrtrichtungen der Trajektorie passt,
    • - die Trajektorie in der eigenen Fahrspur liegt,
    • - der seitliche Abstand und die Ausrichtung zur Trajektorie hinreichend klein ist, d.h. der Winkel zwischen Fahrzeuglängsachse und Trajektorie erheblich kleiner als 90° ist.
  • In einem nachfolgenden Schritt S3 wird überprüft, ob mehrere Trajektorien 2 die Kriterien erfüllen. Ist dies der Fall, wird in Schritt S4 ermittelt, welche Trajektorie 2 den Kriterien am besten genügt oder aber ob der Fahrer bereits vorab eine manuelle Vorauswahl getroffen hatte. Hat hingegen nur eine Trajektorie 2 die Kriterien erfüllt, so wird diese für die weitere Verarbeitung in Schritt S5 herangezogen. In diesem Schritt S5 ermittelt die Steuereinheit 13 den am nächsten liegenden Punkt auf der ausgewählten Trajektorie 2 sowie die Ausrichtung der Trajektorie 2 in Bezug auf die Fahrzeugausrichtung. Zu diesem Punkt wird eine Übergangs-Trajektorie 4 berechnet, wobei die maximale Krümmung durch den seitlichen Abstand zur Trajektorie und die Fahrzeuggeschwindigkeit beeinflusst wird. Bei großem seitlichem Versatz wird die Krümmung geringer und damit die Länge der Übergangs-Trajektorie 4 länger. Entsprechend wird auch bei größeren Geschwindigkeiten die Krümmung geringer gewählt und die Übergangs-Trajektorie 4 entsprechend länger. Die Steuereinheit 13 erzeugt dann ein Lenkmoment in Richtung der berechneten Übergangs-Trajektorie 4, das der Fahrer an der Lenkhandhabe spürt. Wenn der Fahrer dann dieses Lenkmoment nicht übersteuert, so wird das Kraftfahrzeug in Richtung der Trajektorie 2 geführt. Zusätzlich kann auch die Längsführung angepasst werden. Im Schritt S6 wird überprüft, ob der Toleranzbereich 3 erreicht ist. Sollte dies nicht der Fall sein, wird das Verfahren fortgesetzt. Ist dies hingegen der Fall, so wird im Schritt S7 automatisch oder nach manueller Betätigung auf den automatisierten Betriebsmodus umgeschaltet und der Fahrer kann beispielsweise die Hände von der Lenkhandhabe nehmen, wobei das Kraftfahrzeug automatisiert die Trajektorie abfährt.
  • Das Verfahren ermöglicht einen komfortablen Übergang vom manuellen zum automatisierten Fahren auf trainierten oder anderweitig zur Verfügung gestellten Trajektorien. Auch wird das automatisierte Abfahren der Trajektorie verbessert, da das Fahrzeug durch das Auffahren bereits optimal zur Trajektorie ausgerichtete werden kann. Die Funktion lässt sich leicht implementieren, da diese ähnlich einem Lane-Assist-Systems arbeitet.
  • 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 102013201799 A1 [0005]
    • DE 102010031672 A1 [0006]

Claims (8)

  1. Verfahren zur Überführung eines Kraftfahrzeugs (1) von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus zum Abfahren einer abgelegten Trajektorie (2), wobei zu der abgelegten Trajektorie (2) ein Toleranzbereich (3) abgelegt ist, wobei bei Erfüllung mindestens eines vorgegebenen Kriteriums eine Übergangs-Trajektorie (4) von einer aktuellen Ist-Position zur abgelegten Trajektorie (2) berechnet wird und ein Lenkmoment generiert wird, das das Kraftfahrzeug in Richtung der berechneten Übergangs-Trajektorie (4) lenkt, wobei das mindestens eine Kriterium ein Abstandsschwellwert zu der abgelegten Trajektorie (2) ist, wobei der Abstandsschwellwert derart gewählt wird, dass dieser außerhalb des Toleranzbereichs (3) liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Kriterium zur Berechnung einer Übergangs-Trajektorie (4) ist, dass die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs (1) zu den möglichen Fahrtrichtungen der abgelegten Trajektorie (2) passt und/oder die abgelegte Trajektorie (2) in einer aktuellen Fahrspur liegt und/oder der seitliche Abstand und die Ausrichtung zur abgelegten Trajektorie (2) hinreichend klein ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren abgelegten Trajektorien (2) die Trajektorie gewählt wird, die das Kriterium oder die Kriterien am besten erfüllt oder die vorab ausgewählt wurde.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Übergangs-Trajektorie (4) in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und/oder des seitlichen Abstandes erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Längsregelung angepasst wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die berechnete Übergangs-Trajektorie (4) bei neu erfassten Hindernissen dynamisch angepasst wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Handmoment größer einem Schwellwert entgegen des generierten Lenkmoments das Verfahren abgebrochen wird.
  8. Vorrichtung (10) zur Überführung eines Kraftfahrzeugs von einem manuellen Betriebsmodus in einen automatisierten oder assistierenden Betriebsmodus zum Abfahren einer abgelegten Trajektorie (2), umfassend einen Speicher (11), in dem die Trajektorie (2) und ein Toleranzbereich (3) der Trajektorie (2) abgelegt sind, Mittel (12) zur Lokalisierung des Kraftfahrzeugs (1) relativ zur abgelegten Trajektorie (2) und eine Steuereinheit (13), wobei die Steuereinheit (13) derart ausgebildet ist, dass bei Erfüllung mindestens eines vorgegebenen Kriteriums eine Übergangs-Trajektorie (4) von einer aktuellen Ist-Position zur abgelegten Trajektorie (2) berechnet und ein Lenkmoment generiert wird, das das Kraftfahrzeug (1) in Richtung der berechneten Übergangs-Trajektorie (4) lenkt, wobei das mindestens eine Kriterium ein Abstandsschwellwert zu der abgelegten Trajektorie (2) ist, wobei der Abstandsschwellwert derart gewählt ist, dass dieser außerhalb des Toleranzbereiches (3) liegt.
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