DE102017004118A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems (2) für ein Fahrzeug (1), bei dem- Umgebungsdaten (D) des Fahrzeugs (1) mittels einer fahrzeugeigenen Sensorik (1.1) erfasst und zur Bestimmung einer Position des Fahrzeugs (1) in einer digitalen Umgebungskarte mit in der Umgebungskarte hinterlegten Kartendaten (D) abgeglichen werden,- zur Bestimmung einer Position des Fahrzeugs (1) in einer realen Umgebung Positionsdaten (D) des Fahrzeugs (1) mittels mindestens eines fahrzeugeigenen Satellitenempfängers (1.3) empfangen werden,- die Positionsdaten (D) und mit den Umgebungsdaten (D) abgeglichene Umgebungsdaten (D') einem Positionsfilter (2.2) zugeführt werden, wobei mittels des Positionsfilters (2.2) die Position des Fahrzeugs (1) in der Umgebungskarte plausibilisiert wird, und- in Abhängigkeit einer Genauigkeit der bestimmten Position des Fahrzeugs (1) in der Umgebungskarte ein vollautomatisierter Betrieb des Fahrzeugs (1) freigegeben wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zusätzlich- eine Genauigkeit prädiziert wird, mit welcher die Position des Fahrzeugs (1) in der Umgebungskarte für einen vorgegebenen, dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitt bestimmbar ist, und- in Abhängigkeit des vorausliegenden Streckenabschnitts mindestens ein Schwellwert für die Genauigkeit zur Freigabe des vollautomatisierten Betriebs des Fahrzeugs (1) prädiziert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems, mittels welchem ein teil- und/oder vollautomatisierter Betrieb eines Fahrzeugs möglich ist, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind in der DE 10 2011 119 762 A1 ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Kraftfahrzeugs und ein für das Kraftfahrzeug geeignetes Positionsbestimmungs-System beschrieben. Das System umfasst eine digitale Karte, in der Daten über ortsspezifische Merkmale lokalisiert verzeichnet sind, zumindest eine Umfelderkennungsvorrichtung zur Erfassung der ortsspezifischen Merkmale in der Umgebung des Fahrzeugs und ein mit der digitalen Karte und der Umfelderkennungsvorrichtung gekoppeltes Lokalisierungsmodul. Das Lokalisierungsmodul weist eine Verarbeitungseinheit zum Abgleich der erfassten Daten und der in der digitalen Karte verzeichneten Daten über die ortsspezifischen Merkmale und zur Lokalisierung der Fahrzeugposition anhand der in der digitalen Karte lokalisiert verzeichneten ortsspezifischen Merkmale auf. Ferner umfasst das System eine inertiale Messeinheit des Fahrzeugs für Fahrzeugbewegungsdaten, die mit dem Lokalisierungsmodul gekoppelt ist, dessen Verarbeitungseinheit konfiguriert ist, die Fahrzeugposition mittels der Fahrzeugbewegungsdaten basierend auf der anhand der ortsspezifischen Merkmale lokalisierten Position zu bestimmen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug werden Umgebungsdaten des Fahrzeugs mittels einer fahrzeugeigenen Sensorik erfasst und zur Bestimmung einer Position des Fahrzeugs in einer digitalen Umgebungskarte mit in der Umgebungskarte hinterlegten Kartendaten abgeglichen. Zur Bestimmung einer Position des Fahrzeugs in einer realen Umgebung werden Positionsdaten des Fahrzeugs mittels mindestens eines fahrzeugeigenen Satellitenempfängers empfangen. Des Weiteren werden die Positionsdaten und mit den Umgebungsdaten abgeglichene Umgebungsdaten einem Positionsfilter zugeführt, wobei mittels des Positionsfilters die Position des Fahrzeugs in der Umgebungskarte mit der realen Position des Fahrzeugs abgeglichen wird und insbesondere mittels des Abgleichs die Position des Fahrzeugs in der Umgebungskarte plausibilisiert wird. Ferner wird in Abhängigkeit einer Genauigkeit der bestimmten Position des Fahrzeugs in der Umgebungskarte ein vollautomatisierter Betrieb des Fahrzeugs freigegeben.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zusätzlich die Genauigkeit prädiziert wird, mit welcher die Position des Fahrzeugs in der Umgebungskarte für einen vorgegebenen, dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitt bestimmbar ist, und dass zusätzlich in Abhängigkeit des vorausliegenden Streckenabschnitts mindestens ein Schwellwert für die Genauigkeit zur Freigabe des vollautomatisierten Betriebs des Fahrzeugs prädiziert wird.
  • Mittels des Verfahrens sind gegenüber konventionellen Verfahren längere vollautomatisierte Fahrten mit weniger Unterbrechungen möglich. Dies steigert eine Qualität des Erlebnisses des vollautomatisierten Fahrbetriebs für den Fahrer. Durch einen Abgleich der prädizierten Genauigkeit sowie des Schwellwerts, welcher einer Anforderung an die Genauigkeit der Positionsermittlung im vorausliegenden Streckenabschnitt entspricht, kann eine Verfügbarkeit des vollautomatisierten Betrieb des Fahrzeugs für eine bestimmte Zeit im Voraus geplant werden. Der Schwellwert für die Genauigkeit der Position des Fahrzeugs in der Umgebungskarte wird insbesondere in Abhängigkeit eines Fahrspurverlaufes, einer Fahrspurbreite und/oder gewünschter oder vorgegebener Fahrgeschwindigkeiten prädiziert. Beispielsweise ist der Schwellwert für die Genauigkeit für einen Kurvenverlauf niedriger als für einen geradlinigen Fahrspurverlauf. Die Vorausplanung der Verfügbarkeit des vollautomatisierten Betriebs des Fahrzeugs ermöglicht zudem eine Verlängerung einer für eine manuelle Rückübernahme des Betriebs des Fahrzeugs durch den Fahrer zur Verfügung stehende Zeit. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Dabei zeigt:
    • 1 schematisch ein Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem.
  • Die einzige 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs 1 mit einem Fahrerassistenzsystem 2 in einem Ausführungsbeispiel.
  • Das Fahrerassistenzsystem 2 ist zur Durchführung eines teil- und vollautomatisierten Betriebs des Fahrzeugs 1 ausgebildet und umfasst eine Steuereinheit 2.1, mittels welcher der teil- und vollautomatisierte Betrieb aktivierbar, deaktivierbar und bei Aktivierung durchführbar ist. Die Steuereinheit 2.1 ist dazu mit einer fahrzeugeigenen Sensorik 1.1 gekoppelt, mittels der Umgebungsdaten DUmg des Fahrzeugs 1 erfasst werden. Die fahrzeugeigene Sensorik 1.1 umfasst beispielsweise Lidarsensoren, Radarsensoren, Ultraschallsensoren und/oder Infrarotsensoren, die einen begrenzten Erfassungsbereich aufweisen.
  • Mittels der fahrzeugeigenen Sensorik 1.1 können in einer digitalen Umgebungskarte hinterlegte Kartendaten DKart, welche Landmarken und Fahrspureigenschaften umfassen, während der Fahrt in einer Fahrzeugumgebung erkannt und mit den Kartendaten DKart abgeglichen werden. In der Umgebungskarte sind Kartendaten DKart über ortsspezifische Merkmale, insbesondere Landmarken, und Fahrspureigenschaften hinterlegt, die einer lokalen, geographischen Position zugeordnet sind. Als Landmarken können beispielsweise Verkehrsschilder, Straßenmasten oder andere Objekte hinterlegt sein. Die Umgebungskarte kann in einer Navigationsvorrichtung 1.2 des Fahrzeugs 1 hinterlegt sein, wobei üblicherweise nur ein Ausschnitt aus der Umgebungskarte im Fahrzeug 1 hinterlegt ist, welcher einen dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitt umfasst. Durch den Abgleich der erfassten Umgebungsdaten DUmg mit den hinterlegten Kartendaten DKart ist eine Position des Fahrzeugs 1 in der Umgebungskarte bestimmbar.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Fahrzeug 1 weiterhin einen Satellitenempfänger 1.3, z. B. einen sogenannten GNSS- (Globales Navigationssatellitensystem) Empfänger, mittels dem Positionsdaten DPos des Fahrzeugs 1 in einer realen Umgebung empfangen werden.
  • Für eine Plausibilisierung der Position des Fahrzeugs 1 in der Umgebungskarte werden die Positionsdaten DPos des Fahrzeugs 1 und mit den Kartendaten DKart abgeglichene Umgebungsdaten D'Umg an einen Positionsfilter 2.2 übermittelt. Zusätzlich dazu können dem Positionsfilter 2.2 Odometriedaten übermittelt werden. Der Positionsfilter 2.2 ist Bestandteil des Fahrerassistenzsystems 2 und ist beispielsweise als ein Kalman-Filter ausgebildet. Anhand der Plausibilisierung der Position des Fahrzeugs 1 mittels des Positionsfilters 2.2 kann die Position des Fahrzeugs 1 in der Umgebungskarte mit der höchsten Wahrscheinlichkeit bestimmt werden. Des Weiteren kann der Positionsfilter 2.2 anhand der zugeführten Daten DPos, DKart eine Genauigkeit der bestimmten Position des Fahrzeugs 1 in der Umgebungskarte ermitteln.
  • Eine hohe Genauigkeit der bestimmten Position des Fahrzeugs 1 in der Umgebungskarte ist zur Aktivierung des vollautomatisierten Betriebs des Fahrzeugs 1 obligatorisch. D. h., unterschreitet die Genauigkeit der bestimmten Position des Fahrzeugs 1 einen vorgegebenen Schwellwert, wird der vollautomatisierte Betrieb des Fahrzeugs 1 nicht aktiviert oder deaktiviert. Dies resultiert daraus, dass für einen vollautomatisierten Betrieb des Fahrzeugs 1 eine weitreichende Kenntnis der Umgebung des Fahrzeugs 1 erforderlich ist, die über einen Erfassungsbereich der fahrzeugeigenen Sensorik 1.1 hinausgeht. Insbesondere ist die Kenntnis eines genauen Fahrspurverlaufs in einem dem Fahrzeug 1 vorausliegenden Streckenabschnitt zur sicheren Durchführung vollautomatisierter Brems- und Ausweichmanöver von zentraler Bedeutung.
  • Eine Unterschreitung des Schwellwerts ist beispielsweise bei einer niedrigen Signalqualität der empfangenen Positionsdaten DPos und/oder bei einer zu niedrigen Anzahl markanter Landmarken in der Umgebung möglich. Dadurch können sicherheitsbedingt Unterbrechungen des vollautomatisierten Betriebs des Fahrzeugs 1 erfolgen, bei denen ein Fahrer den Betrieb des Fahrzeugs 1 manuell übernehmen muss. Jedoch kann der Schwellwert für bestimmte Streckenabschnitte, insbesondere Fahrspurverläufe, höher vorgegeben sein als erforderlich. Des Weiteren kann der Schwellwert in Abhängigkeit einer Fahrspurbreite und/oder gewünschter oder vorgegebener Fahrgeschwindigkeiten variieren. Beispielsweise kann es vorkommen, dass der vollautomatisierte Betrieb des Fahrzeugs 1 bei einem geraden Fahrspurverlauf unterbrochen wird, wobei zumindest für eine Querführung des Fahrzeugs 1 eine geringe Genauigkeit erforderlich wäre als für eine Fahrspur mit Kurvenverlauf. Zur Übernahme des manuellen Betriebs des Fahrzeugs 1 steht üblicherweise nur eine kurze Zeitdauer zur Verfügung, so dass der Fahrer auch im vollautomatisierten Betrieb stets aufmerksam und in Übernahmebereitschaft sein muss.
  • Zur Steigerung einer Qualität des Erlebnisses des vollautomatisierten Fahrbetriebs für den Fahrer werden die Genauigkeit der Position des Fahrzeugs 1 in der Umgebungskarte für einen vorgegebenen, dem Fahrzeug 1 vorausliegenden Streckenabschnitt und mindestens ein Schwellwert für die Genauigkeit zur Freigabe des vollautomatisierten Betriebs des Fahrzeugs 1 prädiziert.
  • Zur Prädiktion der Genauigkeit der Position des Fahrzeugs 1 wird zum einen eine Genauigkeit der Position des Fahrzeugs 1 in der realen Umgebung prädiziert. Insbesondere wird anhand von ortsspezifischen Merkmalen in der Umgebungskarte eine Empfangsqualität, d. h. eine zu erwartende Signalqualität von zu empfangenden Positionsdaten DPos, geschätzt. Eine Empfangsqualität kann beispielsweise bei Überführungen, Mehrwegeffekten von vertikalen Strukturen usw. verringert werden. Dies verringert die Genauigkeit der bestimmten Position des Fahrzeugs 1 in der Umgebungskarte.
  • Zur Prädiktion der Genauigkeit der Position des Fahrzeugs 1 in der realen Umgebung wird zunächst ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs 1 und einer aktuellen Satellitenkonstellation des globalen Navigationssatellitensystems eine Testfahrt durch den vorausliegenden Streckenabschnitt, beispielsweise für eine vorgegebene Anzahl von Kilometern, simuliert. Werden Überführungen und/oder vertikale Strukturen neben oder auf der Fahrbahn während der simulierten Testfahrt passiert, wird die zu erwartende Beeinflussung auf die Effekte auf die Empfangsqualität der Positionsdaten DPos ausgewertet. Zur Prädiktion der Genauigkeit der Position des Fahrzeugs 1 in der realen Umgebung wird hierbei ein vereinfachtes Simulationsmodell verwendet.
  • Zur Prädiktion der Genauigkeit der Position des Fahrzeugs 1 wird zum anderen eine Genauigkeit der in der Umgebungskarte bestimmten, noch nicht plausibilisierten Position des Fahrzeugs 1 prädiziert. Diese Genauigkeit ist abhängig von einer räumlichen Dichte der in der Umgebungskarte hinterlegten Landmarken. Hierbei wird ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs 1 und eines aktuellen Zustands des Positionsfilters 2.2 eine Testfahrt durch den vorausliegenden Streckenabschnitt, beispielsweise für eine vorgegebene Anzahl von Kilometern, simuliert. Im Rahmen dieser Simulation werden in Abhängigkeit der Landmarken virtuelle Sensordaten generiert. Ein vereinfachtes Modell des Positionsfilters 2.2 verwendet die virtuellen Sensordaten, um die Entwicklung der Genauigkeit der Position des Fahrzeugs 1 im vorausliegenden Streckenabschnitt, insbesondere Kartenabschnitt, zu schätzen.
  • Zur Prädiktion des mindestens einen Schwellwerts werden die den vorausliegenden Streckenabschnitt umfassenden Kartendaten DKart hinsichtlich eines Fahrspurverlaufes, einer Fahrspurbreite und/oder gewünschter oder vorgegebener Fahrgeschwindigkeiten ausgewertet. Der Streckenabschnitt umfasst beispielsweise eine Länge von 200 Meter, ausgehend von einem aktuellen Betrachtungspunkt. Eine Genauigkeit der Prädiktion ist abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall.
  • Durch einen Abgleich der prädizierten Genauigkeit für die Position des Fahrzeugs 1 in der Umgebungskarte und des Schwellwerts kann die Verfügbarkeit des vollautomatisierten Betriebs des Fahrzeugs 1 für eine bestimmte Zeit im Voraus geplant werden. Dies ermöglicht eine Verlängerung einer für eine manuelle Rückübernahme des Betriebs des Fahrzeugs durch den Fahrer zur Verfügung stehende Zeit und steigert eine Qualität des Erlebnisses des vollautomatisierten Fahrbetriebs für den Fahrer.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    1.1
    fahrzeugeigene Sensorik
    1.2
    Navigationsvorrichtung
    1.3
    Satellitenempfänger
    2
    Fahrerassistenzsystem
    2.1
    Steuereinheit
    2.2
    Positionsfilter
    DKart
    Kartendaten
    DUmg
    Umgebungsdaten
    D'Umg
    abgeglichene Umgebungsdaten
    DPos
    Positionsdaten
  • 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 102011119762 A1 [0002]

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems (2) für ein Fahrzeug (1), bei dem - Umgebungsdaten (DUmg) des Fahrzeugs (1) mittels einer fahrzeugeigenen Sensorik (1.1) erfasst und zur Bestimmung einer Position des Fahrzeugs (1) in einer digitalen Umgebungskarte mit in der Umgebungskarte hinterlegten Kartendaten (DKart) abgeglichen werden, - zur Bestimmung einer Position des Fahrzeugs (1) in einer realen Umgebung Positionsdaten (DPos) des Fahrzeugs (1) mittels mindestens eines fahrzeugeigenen Satellitenempfängers (1.3) empfangen werden, - die Positionsdaten (DPos) und mit den Umgebungsdaten (DUmg) abgeglichene Umgebungsdaten (D'Umg) einem Positionsfilter (2.2) zugeführt werden, wobei mittels des Positionsfilters (2.2) die Position des Fahrzeugs (1) in der Umgebungskarte plausibilisiert wird, und - in Abhängigkeit einer Genauigkeit der bestimmten Position des Fahrzeugs (1) in der Umgebungskarte ein vollautomatisierter Betrieb des Fahrzeugs (1) freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich - eine Genauigkeit prädiziert wird, mit welcher die Position des Fahrzeugs (1) in der Umgebungskarte für einen vorgegebenen, dem Fahrzeug vorausliegenden Streckenabschnitt bestimmbar ist, und - in Abhängigkeit des vorausliegenden Streckenabschnitts mindestens ein Schwellwert für die Genauigkeit zur Freigabe des vollautomatisierten Betriebs des Fahrzeugs (1) prädiziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prädiktion der Genauigkeit, ausgehend von einer aktuellen Position des Fahrzeugs (1) und eines aktuellen Zustands des Positionsfilters (2.2), eine Fahrt durch den vorausliegenden Streckenabschnitt simuliert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während der Simulation der Fahrt in Abhängigkeit der Kartendaten DKart virtuelle Sensordaten generiert werden, wobei in Abhängigkeit der virtuellen Sensordaten ein Verlauf einer Genauigkeit zur Bestimmung der Position des Fahrzeugs 1 in dem Streckenabschnitt prädiziert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prädiktion der Genauigkeit, ausgehend von einer aktuellen Position des Fahrzeugs (1) und einer aktuellen Satellitenkonstellation eines globalen Navigationssatellitensystems, eine weitere Fahrt durch den vorausliegenden Streckenabschnitt simuliert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der simulierten weiteren Fahrt passierte, virtuelle Landmarken erfasst werden, wobei in Abhängigkeit der erfassten Landmarken ein Verlauf einer Empfangsqualität zum Empfang der Positionsdaten DPos prädiziert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prädiktion des mindestens einen Schwellwerts die den vorausliegenden Streckenabschnitt umfassenden Kartendaten (DKart) hinsichtlich eines Fahrspurverlaufes, einer Fahrspurbreite und/oder hinsichtlich gewünschter oder vorgegebener Fahrgeschwindigkeiten ausgewertet werden.
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