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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Häufig sind komplexe, unübersichtliche Verkehrssituationen Ursache für Verkehrsunfälle. Bekannte Ansätze zur Unterstützung in komplexen Verkehrssituationen sind beispielsweise Fahrerassistenzfunktionen wie Spurhalteassistent oder adaptiver Tempomat, digitale Karten mit Informationen zu Anzahl und Art von Fahrstreifen oder eine automatische Pfadplanung anhand neuronaler Netze, die basierend auf einer großen Menge von Trainingsdaten automatisch eine mögliche Fahrtrajektorie in bekannten wie in unbekannten Szenen ermitteln können.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs vorgestellt, wobei das Fahrzeug mit zumindest einem Umfeldsensor zum Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs ausgestattet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Empfangen einer Situationsinformation, die eine unter Verwendung des Umfeldsensors erfasste Verkehrssituation des Fahrzeugs repräsentiert, und einer Fahrverhaltensinformation, die ein unter Verwendung des Umfeldsensors und/oder zumindest eines fahrzeugfremden Umfeldsensors erfasstes Fahrverhalten zumindest eines Fremdfahrzeugs repräsentiert;
- Ermitteln einer Vorzugsverhaltensinformation, die zumindest ein an die Verkehrssituation angepasstes Vorzugsverhalten repräsentiert, unter Verwendung der Fahrverhaltensinformation und der Situationsinformation; und
- Ausgeben eines Steuersignals zum Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung der Vorzugsverhaltensinformation.
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Unter einem Umfeldsensor kann beispielsweise eine Kamera, ein Beschleunigungs-, Lenkraddreh-, Raddreh-, Radar-, Lidar-, Ultraschall-, GPS-, Licht- oder Regensensor verstanden werden. Unter einem fahrzeugfremden Umfeldsensor kann ein Umfeldsensor eines anderen Fahrzeugs verstanden werden, etwa des Fremdfahrzeugs. Unter einer Situationsinformation können bestimmte örtliche, zeitliche oder physikalische Parameter verstanden werden, durch die die aktuelle Verkehrssituation des Fahrzeugs charakterisiert werden kann. Unter einer Fahrverhaltensinformation oder einer Vorzugsverhaltensinformation kann beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Geschwindigkeitsänderung, eine Trajektorie, eine Anzahl von Spurwechseln oder eine Fahrspur verstanden werden. Beispielsweise kann die Vorzugsverhaltensinformation auf der Basis der Geschwindigkeit, der Geschwindigkeitsänderung, der Trajektorie, der Anzahl der Spurwechsel oder der Fahrspur des Fremdfahrzeugs ermittelt werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass anhand des Fahrverhaltens eines oder mehrerer beobachteter Fremdfahrzeuge in einer bestimmten beobachteten Verkehrssituation ein Vorzugsverhalten, d. h. ein einer gängigen Praxis entsprechendes Fahrverhalten, erlernt und zur automatisierten Steuerung eines Fahrzeugs genutzt werden kann.
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Ein Fahrzeugführer kann in komplexen und unübersichtlichen Verkehrssituationen häufig nur auf seinen Erfahrungsschatz und das in der Fahrschule erlernte theoretische Wissen zurückgreifen. Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht es nun, dem Fahrer in solchen Situationen Hilfestellung zu geben, die an die aktuell vorherrschende Situation angepasst ist. Die Hilfestellung soll dabei gemäß der gängigen Praxis erfolgen, englisch Best-Practice genannt. Dies kann etwa die Wahl einer am besten geeigneten Fahrspur, eine angepasste Fahrweise bei akuten Gefahrenstellen, etwa in Form einer Geschwindigkeitsreduktion oder eines Ausweichmanövers, oder eine optimierte Kreisverkehrsdurchfahrt mit den Phasen Einfädeln, Fahrspurwahl, Fahrspurwechsel im Kreisverkehr und Ausfahrt sein.
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Kern des hier vorgestellten Ansatzes ist das Erlernen und Nutzen von als gängige Praxis erachteten Verhaltens für beliebige, insbesondere auch komplexe Verkehrsszenarien mit Kraftfahrzeugen. Unter einem solchen der gängigen Praxis folgenden Verhalten, auch als Vorzugsverhalten bezeichnet, kann ein übliches Verhalten in einer aktuellen Situation verstanden werden: „Wie hat man sich in dieser Situation zu verhalten?“ Das zu lernende Verhalten wird durch Beobachtungen des Fahrzeugumfelds mit geeigneter Sensorik ermöglicht, genauer durch explizites Beobachten und Erlernen üblicher Verhaltensmuster von Verkehrsteilnehmern im Zusammenspiel mit einer vorliegenden Infrastruktur.
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Bereits existierende Fahrerassistenzfunktionen wie Spurhalteassistent und adaptiver Tempomat können den Fahrer nur in einem eingeschränkten Umfang und unter eingeschränkten Rahmenbedingungen unterstützen. Sie ermöglichen beispielsweise nicht die Wahl der am besten geeigneten Spur in einer konkret vorliegenden Situation und können auch nicht vor potenziell kreuzendem Verkehr warnen. Demgegenüber kann durch Nutzung des Vorzugsverhaltens beispielsweise auch die aktuelle Verkehrssituation, etwa eine Verkehrsdichte und das jeweilige Fahrverhalten anderer Verkehrsteilnehmer, in die Wahl der besten Fahrspur einfließen.
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Das beobachtete und gelernte Vorzugsverhalten ermöglicht ein deutlich verbessertes Verständnis der aktuellen Situation. Das verbesserte Verständnis basiert insbesondere auf Wissen über das zu erwartende Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer und der Handlungsoptionen für das eigene Fahrzeug und kann daher zur situationsspezifischen Unterstützung des Fahrers, vor allem in hochkomplexen Verkehrssituationen, genutzt werden. Dadurch können gefährliche Situationen und damit Unfälle vermieden werden. Ein weiterer Vorteil besteht im erhöhten Komfortgewinn, da unnötiger Stress vermieden oder reduziert wird.
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Des Weiteren ermöglicht es der hier vorgestellte Ansatz, von der Norm abweichendes Verhalten zu erkennen. Verhalten sich Verkehrsteilnehmer nicht gemäß dem erlernten und damit zu erwartenden Verhalten, kann der Fahrer beispielsweise frühzeitig gewarnt werden oder es können eventuell vorhandene Fahrerassistenzsysteme in Alarmbereitschaft versetzt werden.
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Vorteilhafterweise kann der hier vorgestellte Ansatz insbesondere im Kontext automatisiert oder automatisch fahrender Fahrzeuge eingesetzt werden, die so neben ihrer Umfelderfassung weitere Informationen nutzen können. Dadurch können Mängel im Bereich der Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Situationsverstehens von Verkehrsszenarien behoben werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Empfangens die Fahrverhaltensinformation eine Geschwindigkeit, eine Geschwindigkeitsänderung, eine Trajektorie, eine Anzahl von Spurwechseln oder eine Fahrspur des Fremdfahrzeugs oder eine Kombination aus zumindest zwei der genannten Informationen repräsentieren. Dadurch kann das Fahrverhalten des Fremdfahrzeugs mit hinreichender Zuverlässigkeit und Genauigkeit nachgebildet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Ermittelns die Geschwindigkeit, die Geschwindigkeitsänderung, die Trajektorie, die Anzahl der Spurwechsel oder die Fahrspur des Fremdfahrzeugs oder eine Kombination aus zumindest zwei der genannten Informationen als die Vorzugsverhaltensinformation ermittelt werden. Dadurch kann das zu erreichende Fahrverhalten des Fahrzeugs anhand des Fahrverhaltens des Fremdfahrzeugs ermittelt werden. Somit kann das Fahrverhalten anderer Verkehrsteilnehmer kontinuierlich erlernt und zur Steuerung des Fahrzeugs genutzt werden.
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Vorteilhafterweise kann im Schritt des Ermittelns die Vorzugsverhaltensinformation unter Verwendung zumindest einer früher ermittelten Vorzugsverhaltensinformation bezüglich der Verkehrssituation oder, zusätzlich oder alternativ, zumindest einer der Verkehrssituation ähnlichen Vergleichssituation ermittelt werden. Dadurch kann die Robustheit der Ermittlung des Verzugsverhaltens erhöht werden.
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Das Verfahren kann gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Schritt des Sendens der Vorzugsverhaltensinformation an eine Schnittstelle zu einer externen Datenverarbeitungseinrichtung zu umfassen. Unter einer externen Datenverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise ein zentraler Datenserver zur Verwaltung von Fahrverhaltensinformationen einer Mehrzahl von Fahrzeugen verstanden werden. Zusätzlich oder alternativ kann es sich bei der Datenverarbeitungseinrichtung um ein Sende- oder Empfangsmodul des Fremdfahrzeugs handeln, durch das das Fahrzeug und das Fremdfahrzeug beispielsweise über C2C-Kommunikation direkt miteinander kommunizieren können. Dadurch kann die Fahrverhaltensinformation besonders effizient bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Empfangens zumindest eine weitere Fahrverhaltensinformation, die ein unter Verwendung des Umfeldsensors oder, zusätzlich oder alternativ, des fahrzeugfremden Umfeldsensors erfasstes Fahrverhalten eines weiteren Fremdfahrzeugs repräsentiert, empfangen werden. Dementsprechend kann im Schritt des Ermittelns die Vorzugsverhaltensinformation durch Vergleichen der Fahrverhaltensinformation mit der weiteren Fahrverhaltensinformation unter Verwendung der Situationsinformation ermittelt werden. Durch diese Ausführungsform kann das Vorzugsverhalten anhand zweier unterschiedlicher Fahrverhalten zweier unterschiedlicher Verkehrsteilnehmer ermittelt werden.
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Ferner kann im Schritt des Empfangens die Fahrverhaltensinformation eine Mehrzahl von während eines definierten Erfassungszeitraumes unter Verwendung des Umfeldsensors oder des fahrzeugfremden Umfeldsensors oder beider Umfeldsensoren erfassten Fahrverhalten einer Mehrzahl von Fremdfahrzeugen repräsentieren. Dabei kann in einem Schritt des Analysierens die Fahrverhaltensinformation analysiert werden, um eine jeweilige Häufigkeit der Fahrverhalten zu ermitteln. Im Schritt des Ermittelns kann die Vorzugsverhaltensinformation schließlich abhängig von der jeweiligen Häufigkeit ermittelt werden. Dadurch wird eine zuverlässige Ermittlung eines Vorzugsverhaltens auf der Basis einer Mehrzahl unterschiedlicher Fahrverhalten ermöglicht.
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Dabei kann im Schritt des Ermittelns die Vorzugsverhaltensinformation auf der Basis des Fahrverhaltens mit der größten Häufigkeit ermittelt werden. Dadurch kann das am besten geeignete Fahrverhalten mit verhältnismäßig geringem Aufwand ermittelt werden.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch die Vorrichtung eine Steuerung des Fahrzeugs. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise auf Sensorsignale wie Beschleunigungs-, Druck-, Lenkwinkel- oder Umfeldsensorsignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie Brems- oder Lenkaktoren oder ein Motorsteuergerät des Fahrzeugs.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung aus 1;
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine schematische Darstellung eines Kreisverkehrs; und
- 5 eine schematische Darstellung eines Ausweichmanövers mit einem Fahrzeug aus 1.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 100 ist mit einem Umfeldsensor 104, hier beispielhaft einer Kamera, zum Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs 100 ausgestattet. Der Umfeldsensor 104 ist ausgebildet, um eine Situationsinformation 106, die eine aktuelle Verkehrssituation des Fahrzeugs 100 repräsentiert, sowie eine Fahrverhaltensinformation 108, die ein Fahrverhalten eines Fremdfahrzeugs 110, hier eines dem Fahrzeug 100 vorausfahrenden Fahrzeugs, repräsentiert, an die Vorrichtung 102 zu senden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel empfängt die Vorrichtung 102 zumindest eine der beiden Informationen 106, 108 über eine geeignete Schnittstelle 112 zu einer externen Datenverarbeitungseinrichtung 114, beispielsweise einem zentralen Server. Bei der Datenverarbeitungseinrichtung 114 kann es sich aber auch um eine in das Fremdfahrzeug 110 integrierte Komponente handeln. In diesem Fall empfängt die Vorrichtung 102 die Situationsinformation 106 oder die Fahrverhaltensinformation 108 statt mithilfe des Umfeldsensors 104 direkt von dem Fremdfahrzeug 110. Dabei handelt es sich bei der Situationsinformation 106 oder der Fahrverhaltensinformation 108 je um eine unter Verwendung eines Umfeldsensors des Fremdfahrzeugs 110 und somit fahrzeugextern bereitgestellte Information.
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Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um unter Verwendung der beiden Informationen 106, 108 ein der aktuellen Verkehrssituation des Fahrzeugs 100 angepasstes Vorzugsverhalten, das auch als Best-Practice-Verhalten bezeichnet werden kann, zu ermitteln und dieses als Basis zur Ansteuerung des Fahrzeugs 100 zu verwenden. Um das Fahrzeug 100 entsprechend dem Vorzugsverhalten anzusteuern, gibt die Vorrichtung 102 ein unter Verwendung des ermittelten Vorzugsverhaltens erzeugtes Steuersignal 116 aus, das beispielsweise zur Ansteuerung geeigneter Aktoren des Fahrzeugs 100 oder auch zur Weiterverarbeitung in einem Steuergerät des Fahrzeugs 100 dient.
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Je nach Ausführungsbeispiel repräsentiert die Fahrverhaltensinformation 108 eine Geschwindigkeit, eine Geschwindigkeitsänderung, eine Trajektorie, eine Anzahl von Spurwechseln oder auch eine Fahrspur des Fremdfahrzeugs 110. Dementsprechend basiert auch das ermittelte Vorzugsverhalten je nach erkannter Verkehrssituation beispielsweise auf der Geschwindigkeit, der Geschwindigkeitsänderung, der Trajektorie, der Anzahl der Spurwechsel oder der Fahrspur des Fremdfahrzeugs 110. Der Situationsinformation 106 zugrunde liegende Parameter werden nachfolgend noch näher beschrieben.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 102 aus 1. Die Vorrichtung 102 umfasst eine Empfangseinheit 210 zum Empfangen der Situationsinformation 106 und der Fahrverhaltensinformation 108. Die Empfangseinheit 210 kann beispielsweise die Schnittstelle zur Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinrichtung umfassen. Die Empfangseinheit 210 überträgt die beiden Informationen 106, 108 an eine Ermittlungseinheit 220, die ausgebildet ist, um unter Verwendung der beiden Informationen 106, 108 eine das Vorzugsverhalten repräsentierende Vorzugsverhaltensinformation 222 zu ermitteln. Eine Ausgabeeinheit 230 ist ausgebildet, um die Vorzugsverhaltensinformation 222 von der Ermittlungseinheit 220 zu empfangen und diese zur Generierung und Ausgabe des Steuersignals 116 zu verwenden.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 300 zum Steuern eines Fahrzeugs kann beispielsweise von einer Vorrichtung, wie sie vorangehend anhand der 1 und 2 beschrieben ist, ausgeführt werden. Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 310, in dem die Situationsinformation und die Fahrverhaltensinformation empfangen werden. In einem weiteren Schritt 320 werden die beiden Informationen zur Ermittlung der Vorzugsverhaltensinformation verarbeitet. Schließlich wird in einem Schritt 330 das Steuersignal zum Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung der Vorzugsverhaltensinformation erzeugt und ausgegeben.
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Die Schritte 310, 320, 330 können fortlaufend ausgeführt werden.
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Bevor im Nachfolgenden anhand der 4 und 5 konkret auf zwei mögliche Anwendungsfälle des hier vorgestellten Ansatzes eingegangen wird, soll zunächst genauer definiert werden, was unter dem Begriff Vorzugsverhalten oder Best Practice im Kontext einer Verkehrssituation zu verstehen ist.
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Unter dem Vorzugsverhalten kann ein zu erwartendes Verhalten in einer vorliegenden Verkehrssituation verstanden werden. Ferner können darunter davon abgeleitete Optionen zum bestmöglichen eigenen Verhalten in der vorliegenden Verkehrssituation verstanden werden. Das Vorzugsverhalten kann auch mit folgenden Fragen formuliert werden: „Wie verhalten sich Verkehrsteilnehmer in dieser Situation üblicherweise?“ oder „Wie habe ich mich in dieser Situation zu verhalten?“.
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Die Verkehrssituation wird mittels der Situationsinformation erfasst, die den Ort der Verkehrssituation mit dessen genauer Geometrie und Struktur, die Zeit und externe Einflüsse umfasst. Demnach berücksichtigt das Vorzugsverhalten stets die aktuellen Randbedingungen wie Ort, Zeit und externe Einflüsse.
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Das Vorzugsverhalten wird somit niemals losgelöst von der konkreten Verkehrssituation ermittelt. Es stellt sich nun beispielsweise die Frage: „Wie durchfahre ich am besten diesen Kreisverkehr?“ Dies kann allerdings auch auf einer Art Metaebene geschehen. Es muss als nicht unbedingt das Vorzugsverhalten genau dieser Verkehrssituation bekannt sein, sondern es reicht auch aus, wenn das Vorzugsverhalten in einer Verkehrssituation mit vergleichbarer Geometrie bekannt ist. Die Frage kann dementsprechend auch allgemein formuliert werden: „Wie durchfahre ich am besten einen Kreisverkehr?“ Dennoch sollten gewisse Anpassungen an die konkret vorliegende Verkehrssituation erfolgen.
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Als örtliche Situationsinformationen, die bei der Beobachtung und Analyse der jeweiligen Verkehrssituation zur Ermittlung des Vorzugsverhaltens relevant sind und erfasst werden, kommen beispielsweise Informationen zur Straßenform wie Autobahn, Landstraße oder Innenstadt oder zu komplexen Verkehrsszenarien wie Kreuzung, Kreisverkehr oder Ein- und Ausfahrten in Betracht.
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Des Weiteren erfolgt bei der Ermittlung des Vorzugsverhaltens eine zeitliche Kopplung. Die aktuelle Zeit kann einen Einfluss auf die Verkehrslage oder auch die Erscheinung der Verkehrssituation haben. Beispielsweise stellt sich die Frage: „Wie durchfahre ich am besten diesen Kreisverkehr im morgendlichen Berufsverkehr?“ oder „Wie durchfahre ich am besten diesen Kreisverkehr unter Berücksichtigung der in diesem Moment vorherrschenden Verkehrslage?“
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Als zeitliche Situationsinformationen, die bei der Beobachtung und Analyse der jeweiligen Verkehrssituation zur Ermittlung des Vorzugsverhaltens relevant sind und erfasst werden, kommen beispielsweise folgende Informationen in Betracht: Datum, Tageszeit (Uhrzeit, Tag/Nacht, Informationen zu zeitlichen Einflüssen wie etwa Berufsverkehr, allgemeine Statistik zur Verkehrsfrequenz in Abhängigkeit von der Tageszeit), Wochenzeit (Status Wochenende, Anfang/Ende der Woche wegen erhöhten Reiseverkehrs am Wochenende), Jahreszeit (Frühling, Sommer, Herbst, Winter) oder Ferien (Schulferien, Werksferien, Semesterferien an Universitäten).
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Das Vorzugsverhalten kann auch von externen Einflüssen bezüglich der aktuellen Verkehrssituation abhängig sein. So kann ein Fahrer beispielsweise durch Gegenlicht geblendet werden, abrupt bremsen oder von der Fahrspur abkommen. Am Beispiel eines Kreisverkehrs stellt sich also die Frage: „Wie durchfahre ich am besten diesen Kreisverkehr bei blendendem Gegenlicht?“ Situationsinformationen, die externe Einflüsse repräsentieren, sind beispielsweise Informationen über Sichtverhältnisse anhand von Lichtstärke, Dunkelheit oder Gegenlicht, über Wetter- und Witterungsverhältnisse anhand von allgemeiner Trockenheit, Straßentrockenheit, Nässe, Schnee oder Eis oder über Temperatur wie Luft- oder Straßentemperatur.
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Ort, Zeit und externe Einflüsse bedingen sich häufig gegenseitig und sind daher nicht als unabhängig zu sehen. So tritt beispielsweise Gegenlicht abhängig vom Ort in der Regel zu bestimmten Zeiten auf.
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Die Ermittlung des Vorzugsverhaltens erfolgt nicht auf direktem Weg. Es bedarf zunächst eines Verfahrens zur Erfassung der Verkehrssituation, sodass anschließend aus diesen Beobachtungen das geeignete Vorzugsverhalten abgeleitet werden kann. Die Erfassung der jeweiligen Informationen zur Situation wie Infrastruktur, Verhalten von Verkehrsteilnehmern und eigenes Verhalten findet durch geeignete Umfeldsensoren statt, beispielsweise mittels Lichtsensoren, Temperatursensoren, Fahrdynamiksensoren, etwa zur Erfassung der Geschwindigkeit und Beschleunigung des eigenen Fahrzeugs, gegebenenfalls auch des Reibwerts der Straße, Ortungssensoren zur Ermittlung der Geoposition, digitale Karten, Fahrzeugumfelderfassung durch Videokameras, Radar-, Lidar-, Ultraschall- oder weitere Sensoren, Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern, beispielsweise über C2C-Kommunikation, Kommunikation mit der Verkehrsinfrastruktur, beispielsweise über C2X-Kommunikation, Zugriff auf weitere Daten wie beispielsweise aggregierte Informationen oder mittels Mikrofon, beispielsweise zur Erfassung eines Martinshorns oder einer Hupe.
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Die gewonnene Situationsinformation wird optional mit bereits vorhandenen Daten angereichert. Anschließend wird diese aggregierte Situationsinformation interpretiert und daraus ein situationsgerechtes Vorzugsverhalten abgeleitet, situationsspezifisch differenziert nach Ort, Zeit und externen Einflüssen. Das so ermittelte Vorzugsverhalten wird nun entweder direkt genutzt oder für zukünftige Fälle abgespeichert, etwa in einer Cloud.
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Durch ausreichend viele Beobachtungen einer speziellen Verkehrssituation können Ausreißer wie untypisches oder nicht legales Verhalten herausgefiltert werden. Zusätzlich werden beispielsweise auch, etwa unter Hinzunahme einer ausreichend detaillierten Karte, gewisse Regeln manuell definiert (global oder lokal) und mit den gemessenen Daten kombiniert. Dies stellt die Einhaltung der Verkehrsregeln sicher und unterbindet nicht legales Verhalten, wie etwa das häufig zu beobachtende Überfahren von Sperrflächen. Sollte eine konkrete Verkehrssituation noch nicht beobachtet worden sein, so wird die Verkehrssituation beispielsweise anhand einer vergleichbaren Verkehrssituation generalisierend bewertet.
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Das Vorzugsverhalten wird dem Fahrer in geeigneter Weise mitgeteilt oder, zusätzlich oder alternativ, vom Fahrzeug direkt genutzt. Die Kommunikation mit dem Fahrer erfolgt beispielsweise über ein Navigationsgerät, ein Head-up-Display oder über akustische Warnungen oder Anweisungen. Die direkte Nutzung ist beispielsweise mittels einer Fahrerassistenzfunktion realisiert.
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Aus dem Vorzugsverhalten abgeleitete Empfehlungen sind beispielsweise: Wahl der am besten geeigneten Fahrspur im Kreisverkehr, bei Kreuzungen oder mehrspurigen Straßen mit vielen abgehenden Straßen, etwa im urbanen Umfeld, Unterstützung beim Spurhalten auf der Autobahn oder bei Fahrten entlang geparkter Fahrzeuge, Reduktion oder Erhöhung der Geschwindigkeit oder Empfehlungen zur Interaktion mit Verkehrsteilnehmern („Wer fährt zuerst?“), etwa zum optimierten Verkehrsfluss (etwa bei Kreisverkehrsdurchfahrten), beim Durchfahren von Engstellen oder bei Abbiegeszenarien.
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Aus dem Vorzugsverhalten abgeleitete Warnungen sind beispielsweise Warnungen vor häufigen Spurwechseln, bei Kurven, die häufig geschnitten werden, oder vor querendem Verkehr.
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Je nach Ausführungsbeispiel wird das Vorzugsverhalten folgendermaßen erlernt und genutzt:
- - Das Vorzugsverhalten wird durch einmalige Beobachtung oder aggregierte Beobachtungen erlernt.
- - Das Vorzugsverhalten wird zum aktuellen Zeitpunkt beobachtet oder ist zu einem früheren Zeitpunkt beobachtet worden.
- - Das Vorzugsverhalten ist in derselben Szene erlernt worden oder von ähnlichen Szenen auf die aktuell vorliegende Szene oder Infrastruktur übertragen oder generalisiert worden.
- - Das Vorzugsverhalten wird vom Fahrzeug selbst oder von anderen Verkehrsteilnehmern beobachtet.
- - Das Vorzugsverhalten wird im Fahrzeug selbst oder in einer Cloud gespeichert oder aggregiert.
- - Das Vorzugsverhalten wird direkt, etwa durch Pfadplanung, oder auch indirekt genutzt, etwa durch Erkennung und Warnung vor abweichendem Verhalten, genutzt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Kreisverkehrs 400, hier eines dreispurigen Kreisverkehrs. Gezeigt ist das Fremdfahrzeug 110 sowie beispielhaft ein erstes weiteres Fremdfahrzeug 402 und ein zweites weiteres Fremdfahrzeug 404 beim Durchfahren des Kreisverkehrs 400. Die Trajektorien der drei Fremdfahrzeuge 110, 402, 404 sind je durch einen Pfeil gekennzeichnet. Die drei Fremdfahrzeuge 110, 402, 404 werden beispielsweise mittels des Umfeldsensors des vorangehend anhand der 1 bis 3 beschriebenen Fahrzeugs beobachtet, um deren jeweiliges Fahrverhalten zur Ermittlung eines angepassten Vorzugsverhaltens beim Durchfahren des Kreisverkehrs 400 zu ermitteln.
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Zur Ermittlung des Vorzugsverhaltens werden zunächst die drei Fremdfahrzeuge 110, 402, 404 beobachtet, um deren jeweiliges Fahrverhalten interpretieren zu können:
- 1. Beobachtung: Das Fremdfahrzeug 110 fährt auf einer rechten, äußeren Spur in den Kreisel ein und verlässt den Kreisel an einer ersten Ausfahrt 406. Interpretation: Das Fremdfahrzeug 110 biegt rechts ab.
- 2. Beobachtung: Das Fremdfahrzeug 402 fährt in einer mittleren Spur in den Kreisel ein und verlässt den Kreisel an einer zweiten Ausfahrt 408. Interpretation:
- Das Fremdfahrzeug 402 fährt geradeaus.
- 3. Beobachtung: Das Fremdfahrzeug 404 fährt in einer linken, inneren Spur in den Kreisel ein und verlässt den Kreisel an einer dritten Ausfahrt 410. Interpretation: Das Fremdfahrzeug 404 biegt links ab.
- 4. Beobachtung: Zusätzlich wird hier ein viertes Fremdfahrzeug 412 beobachtet, das auf einer rechten, äußeren Spur in den Kreisel einfährt, dauerhaft in der rechten, äußeren Spur bliebt und den Kreisel an der Ausfahrt 408 verlässt. Interpretation: Das Fremdfahrzeug 412 biegt links ab.
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Die Beobachtungen mit ihrer jeweiligen Interpretation bilden also mögliche Verhaltensweisen in dieser Situation ab. Ohne zusätzliche Information ist dies also als die einfachste Form eines Vorzugsverhaltens zu sehen.
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Durch mehrfaches Beobachten der Situation kann nun zusätzlich festgestellt werden, welche der beobachteten Fahrverhalten deutlich häufiger auftreten. Es liegt nahe, dass ein häufigeres Fahrverhalten üblicher ist und daher eher als Vorzugsverhalten angesehen werden sollte.
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Zusätzlich wird beispielsweise das Fahrverhalten des vierten Fremdfahrzeugs 412 als unkooperativ identifiziert, da viele Kreuzungen und Überschneidungen von Spuren erfolgen. Dies kann einerseits in die Ermittlung des Vorzugsverhaltens als nicht nachzuahmendes Verhalten einfließen oder auch als Gefahrenpotenzial identifiziert werden. Der Fahrer wird dann entsprechend gewarnt oder es werden Fahrerassistenzfunktionen in erhöhte Bereitschaft versetzt. Es ist also vorteilhaft, wenn alle Varianten bekannt sind, da sich das automatisiert oder automatisch fahrende Fahrzeug auf die Varianten einstellen kann und diese entsprechend berücksichtigen kann.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausweichmanövers 500 mit einem Fahrzeug 100 aus 1. Gezeigt ist die Draufsicht auf eine Verkehrssituation, in der das Fahrzeug 100 dem vorausfahrenden Fremdfahrzeug 110 folgt. Alle vom Umfeldsensor des Fahrzeugs 100, in diesem Fall etwa durch eine Frontkamera, erfassten Fahrzeuge sind mit dem Bezugszeichen 502 gekennzeichnet. Die Bebauung ist durch die Grundrisse umliegender Häuser angedeutet. Im relevanten Bereich zeigen gepunktete Striche den linken und rechten Fahrbahnrand an. Eine detektierte Fahrtrajektorie des vorausfahrenden Fahrzeugs 110 ist mit einer Linie 504 eingezeichnet. Diese Information wird vom Fahrzeug 100 direkt genutzt, um ein parkendes Fahrzeug 506 auf der eigenen Spur zu umfahren. Die Beobachtung des vorausfahrenden Fahrzeugs 110 ermöglicht also das Erlernen eines an diese spezielle Situation angepassten Vorzugsverhaltens. Zusätzlich kann das Fahrzeug 100 bereits durch eine für diese Szene ungewöhnliche Geschwindigkeitsreduktion des vorausfahrenden Fahrzeugs 110 auf eine Besonderheit, hier auf das parkende Fahrzeug 506 auf der eigenen Spur, hingewiesen oder gewarnt worden sein.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
