DE102017216351A1

DE102017216351A1 - Gleisüberquerung mittels Fahrassistent

Info

Publication number: DE102017216351A1
Application number: DE102017216351.8A
Authority: DE
Inventors: Michael FASSBINDER; Tobias RICKE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern eines einen Fahrassistenten aufweisenden Kraftfahrzeugs über ein Hindernis, insbesondere ein quer zur Fahrbahn verlaufendes Gleis, bereitgestellt, wobei das Kraftfahrzeug eine Verbindung zu einer Rechnerwolke aufweist, die dem Fahrassistenten Informationen über die vorausliegende Fahrbahn bereitstellt, und wobei der Fahrassistent eine von einer ersten Trajektorie des Fahrzeugs abweichenden Alternativtrajektorie berechnet und das Fahrzeug die Alternativtrajektorie steuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines einen Fahrassistenten mit einer Verbindung zu einer Rechnerwolke aufweisenden Kraftfahrzeugs über ein Hindernis.
Fahrassistenzsysteme dienen zum Unterstützen eines Fahrers beim Steuern eines Fahrzeugs, bei autonom fahrenden Kraftfahrzeugen aber auch zum Ausführen aller Steuerungsprozesse, die mit der Fortbewegung des entsprechenden Kraftfahrzeugs assoziiert sind. Zur Erfüllung ihrer Aufgaben sind Fahrassistenzsysteme herkömmlicherweise mit diversen Sensoren einer Umfeldsensorik zum Erfassen des Umfelds verbunden. Die DE 10 2010 045 162 A1 beschreibt ein Verfahren zum Querführen eines mit einer Umfeldsensorik ausgestatteten Kraftfahrzeug besonders über Schlaglöcher. Herkömmliche Schlagloch-spezifische Assistenzsysteme benötigen für eine effiziente Funktion einen Kontakt mit der Fahrbahn durch drei von vier Fahrzeugrädern.
Die Umfeldsensorik erfasst Hindernisse häufig nur auf kurze Distanz, so dass bei hohen Geschwindigkeiten Hindernissen nicht effizient genug ausgewichen werden kann. Besonders bei selbstfahrenden Fahrzeugen ist das ein Problem. Weiterhin kann die Fahrweise bestimmten Hindernissen, wie z.B. quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Bahngleisen, nur schwer angepasst werden. Es besteht damit die Aufgabe, ein effizienteres Verfahren zum Erfassen und Ansteuern von Hindernissen auf einer Fahrbahn bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Neben- und Unteransprüchen, den Figuren und den Ausführungsbeispielen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines sich auf einer ersten Trajektorie bewegenden Kraftfahrzeugs mit einem Fahrassistenten mit einer Verbindung zu einer Rechnerwolke über ein Hindernis auf einer Fahrbahn, wobei in der Rechnerwolke Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden, der Fahrassistent von der Rechnerwolke Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeugs erhält, bei Ermitteln eines Hindernisses eine Alternativtrajektorie ermittelt wird, die eine im Vergleich zur ersten Trajektorie bequemere Route über oder um das Hindernis bereitstellt, und der Fahrassistent das Fahrzeug entsprechend der ermittelten Alternativtrajektorie steuert.
Das Verfahren ist vorteilhaft, weil die Kombination eines Fahrassistenten mit von einer Rechenwolke bereitgestellten Informationen eine sichere und intelligente Routenplanung ermöglicht. In diesem Sinne ist das Verfahren besonders vorteilhaft für selbstfahrende Fahrzeuge. Das Verfahren ermöglicht eine bequemere Route, weil das Fahrzeug und damit die Insassen weniger Vibrationen ausgesetzt werden. Weiterhin kann die aktuelle Geschwindigkeit beibehalten werden.
Rechnerwolke ist dabei der deutsche Begriff für das unter der englischen Bezeichnung bekannte Cloud Computing, d.h. das Bereitstellen von informationstechnologischer Infrastruktur wie beispielsweise Speicherplatz, Rechenleistung oder Anwendungssoftware über das Internet. In der Erfindung werden Informationen genutzt, die in der Rechnerwolke über die einem Fahrzeug vorausliegende Strecke einer Fahrbahn abgespeichert sind. Die entsprechende Information wird direkt dem Fahrassistenten des Fahrzeugs, der eine Verbindung zur Rechnerwolke aufweist, bereitgestellt.
Vorzugsweise wird das Hindernis aus der Gruppe umfassend ein Bahngleis, ein Schlagloch, Schnee, Eis, Wasser und/oder Fahrzeugteile ausgewählt. Das Hindernis ist dabei nicht auf diese Auswahl beschränkt.
Bevorzugt ist das Hindernis in im Bereich der Fahrbahn verlaufendes Bahngleis. Besonders bevorzugt ist das Hindernis ein im Wesentlichen quer zur Straße verlaufendes Bahngleis. In Bezug auf Bahngleise ist das Verfahren besonders vorteilhaft, weil die Fahrzeugfederung herkömmlicherweise nicht effektiv genug das Überqueren von Gleisen absorbiert, wogegen in Verbindung mit einer Alternativtrajektorie entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren die Gleise effektiver überquert werden können. Bevorzugt setzt der Fahrassistent zusätzlich zur Alternativtrajektorie das Überqueren der Bahngleise einem Überqueren eines Schlaglochs gleich. Dabei kann z.B. der Stoßdämpfer des Rades mit direktem Kontakt zu den Gleisen jeweils anders eingestellt werden als die restlichen Stoßdämpfer.
Vorzugsweise weist das Fahrzeug zusätzlich eine Umfeldsensorik auf, von der der Fahrassistent Informationen über das Umfeld des Fahrzeugs erhält, die mit den Informationen der Rechnerwolke kombiniert werden. Mittels der Umfeldsensorik wird sowohl die die relativ zur Fahrtrichtung vorausliegende Fahrbahn vermessen als auch die relativ zur Fahrtrichtung seitlich des und hinter dem Fahrtzeug gelegenen Bereiche. Dabei werden einerseits ermittelte Daten mit den von der Rechnerwolke erhaltenen Daten kombiniert, um Informationen der Rechnerwolke zu verifizieren oder eine Alternativtrajektorie genauer zu berechnen. Zum anderen wird das unmittelbare Umfeld des Fahrzeugs, besonders in Bezug auf andere, sich relativ zum Fahrzeug bewegende Fahrzeuge beobachtet, um eine durch eine Bewegung des Fahrzeugs verursachte kritische Situation mit anderen Fahrzeugen gar nicht erst entstehen zu lassen. Es ist deshalb besonders bevorzugt, wenn die ermittelte Alternativtrajektorie nur gestartet wird, wenn die Umgebung des Fahrzeugs dies zulässt.
Vorzugsweise wird in dem Verfahren zusätzlich zum Berechnen einer Alternativtrajektorie eine derartige Einstellung der Fahrzeugfederung berechnet und eingestellt, dass die Wirkung des Überfahrens des Hindernisses möglichst vollständig von der Fahrzeugfederung absorbiert wird.
Vorzugsweise wird die Berechnung der Alternativtrajektorie derart vorgenommen, dass das Fahrzeug in seiner aktuellen Fahrspur bleibt. Dadurch wird vorteilhaft eine Interferenz mit Verkehrsteilnehmener auf anderen Fahrbahnen vermieden.
Vorzugsweise erfolgt eine Warnung des nachfolgenden Verkehrs durch das Fahrzeug, wenn die Alternativtrajektorie einen Fahrspurwechsel bedingt, bevor die Bewegung entsprechend der Alternativtrajektorie gestartet wird. Dazu können z.B. die Blinkgeber oder die Hupe des Fahrzeugs aktiviert werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrassistenten mit einer Verbindung zu einer Rechnerwolke, der zum Steuern des Fahrzeugs gemäß einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist. Die Vorteile des Fahrzeugs entsprechen den Vorteilen des Verfahrens. Bevorzugt ist das Kraftfahrzeug ein autonom fahrendes Fahrzeug.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

1 schematische Darstellung des Prinzips des erfindungsgemäßen Verfahrens.
2 schematische Darstellung einer Verkehrssituation unter Anwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
3 Fließdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In 1 ist das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Mittelpunkt der Darstellung ist ein Fahrassistent 10 eines Fahrzeugs 1. Das Fahrzeug 1 ist vor allem ein selbstfahrendes, also autonom fahrendes Kraftfahrzeug. Das Fahrzeug 1 ist in den Darstellungen der Figuren ein PKW, kann aber auch ein Van, Bus, Lastkraftwagen o.ä. sein, für die das Verfahren ebenfalls geeignet ist. Unter dem Wort INPUT, das für die Eingabe von Informationen steht, ist gezeigt, dass dem Fahrassistenten 10 von einer Rechnerwolke (Cloud) Informationen besonders über Gleise, die im Bereich einer vorausliegenden Fahrbahn 2 verlaufen, bereitgestellt werden (Cloud-Information). Die Gleise werden z.B. an einem Bahnübergang überquert, oder sind Straßenbahngleise o.ä. Darüber hinaus können von der Cloud auch Informationen über Schlaglöcher oder andere Auffälligkeiten im Bereich der vorausliegenden Fahrbahn bereitgestellt werden.
Zusätzlich zur Cloud können dem Fahrassistenten 10 auch Informationen bereitgestellt werden, die von einem oder verschiedenen Sensoren ermittelt werden, die in oder am Fahrzeug angeordnet sind. Die Sensoren sind ausgebildet, in der vorausliegenden Fahrbahn, aber auch in seitlich und hinter dem Fahrzeug liegenden Bereichen der Fahrbahn, zu erkennen und Hindernisse zu ermitteln. Die Sensoren sind z.B. Ultraschallsensoren, oder basieren auf Radar, Kameras, Laser oder Lidar. Auch über Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, GPS oder andere Technologien können dem Fahrassistenten Informationen bereitgestellt werden.
Der Fahrassistent 10 verarbeitet die von der Rechnerwolke und ggf. von den Sensoren erhaltenen Informationen. Der Fahrassistent 10 ist dabei dem Fachmann als eine Prozesseinheit umfassend bekannt. Auf der Basis der erhaltenen Information berechnet der Fahrassistent relevante Reaktionen und gibt diese Information besonders an die Lenkung des Fahrzeugs weiter. Dabei wird besonders eine Alternativtrajektorie ermittelt, die die ursprüngliche erste Trajektorie ersetzen und stattdessen gefahren werden soll. Wie unter dem Wort OUTPUT, das für die Eingabe von Informationen steht, zu sehen ist, wird ein entsprechender Steuerbefehl an die Lenkung gegeben, die entsprechend der Alternativtrajektorie eingestellt wird. Weiterhin wird auch ein Steuerbefehl an die Federung des Fahrzeugs 1 gegeben.
In 2 ist eine Verkehrssituation dargestellt, in der das Fahrzeug 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt. Das Fahrzeug 1, das sich auf einer Fahrbahn 2 befindet, einen von einer ersten Trajektorie A abweichenden einer Alternativtrajektorie B entsprechenden schrägen Kurs auf quer zur Fahrbahn verlaufende Gleise 3 steuert, um möglichst geringe Vibrationen oder Erschütterungen durch die Gleise 3 zu erfahren. Dabei bekommt bei einem vierrädrigen Fahrzeug 1 jeweils ein Rad 4 Kontakt mit den Gleisen, während die übrigen Räder 5 Kontakt mit der Fahrbahn haben. Zusätzlich können weitere Steuerbefehle z.B. an die Federung gegeben werden, die beim Überqueren der Gleise 3 angewiesen wird, z.B. die Stoßdämpfer des aktuell in Kontakt mit dem Gleis 3 befindlichen Rades 4 so einzustellen, dass die Wirkung der Gleise 3 auf das Fahrzeug 1 möglichst derart neutralisiert wird, dass die Insassen des Fahrzeugs 1 keine Erschütterungen wahrnehmen. Beim Überqueren der nachfolgenden Räder 5 werden deren Stoßdämpfer entsprechend in gleicher Weise eingestellt. Dem Fachmann ist dabei die Art und Weise des Einstellens der Stoßdämpfer bekannt. In gleicher Weise wird das Ausweichen und/oder Überqueren eines Schlaglochs oder eines anderen Hindernisses ermöglicht.
In 3 ist das Verfahren gemäß 2 in Form eines Fließdiagrams dargestellt. In einem ersten Schritt S1 werden in der Rechnerwolke Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt S2 erhält der Fahrassistent von der Rechnerwolke Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeugs. In einem dritten Schritt S3 wird bei Ermitteln eines Hindernisses eine Alternativtrajektorie B ermittelt wird, die eine im Vergleich zur ersten Trajektorie A bequemere Route über oder um das Hindernis bereitstellt. Das Hindernis ist besonders ein quer zur Fahrbahn verlaufendes Gleis 3 (siehe 2).
Vor dem Erteilen eines entsprechenden Steuerbefehls an die Lenkung des Fahrzeugs 1, die Alternativtrajektorie B entlang zu steuern, wird in einem vierten Schritt S4 von der Umfeldsensorik des Fahrzeugs überprüft, ob die Alternativtrajektorie B gefahrlos gesteuert werden kann oder ob beispielsweise andere Verkehrsteilnehmer gefährdet werden könnten oder weitere Hindernisse den Weg versperren. Ist die Umgebung nicht frei, wird der Befehl zum Steuern der Alternativtrajektorie B nicht gegeben (N wie No, dt. Nein). Die Gleise 3 werden dann mit einer anderen Strategie überquert, z.B. durch ein Abbremsen des Fahrzeugs 1 vor dem Überfahren der Gleise 3, und Einstellen der Stoßdämpfer in Anpassung an den Kontakt mit den Gleisen 3. Das Verfahren läuft dann wieder zu Schritt S1 zurück und beginnt wieder von neuem.
Ist die Umgebung frei, kann die Alternativtrajektorie B befahren werden (Y wir Yes, dt. Ja). Der Fahrassistent erteilt in einem fünften Schritt S5 einen Steuerbefehl an die Lenkung des Fahrzeugs. Das Fahrzeug wird entsprechend der ermittelten Alternativtrajektorie B über die Gleise 3 gesteuert. Nach dem Überqueren der Gleise 3 läuft das Verfahren ebenfalls wieder zu Schritt S1 zurück und beginnt wieder von neuem.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Fahrbahn
3: Gleis
4: Rad in Kontakt mit Gleis
5: Rad in Kontakt mit Fahrbahn
10: Fahrassistent
A: erste Trajektorie
B: Alternativtrajektorie

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 102010045162 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Steuern eines sich auf einer ersten Trajektorie (A) bewegenden Kraftfahrzeugs (1) mit einem Fahrassistenten (6) mit einer Verbindung zu einer Rechnerwolke über ein Hindernis (3) auf einer Fahrbahn (2), wobei in der Rechnerwolke Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeugs (1) bereitgestellt werden, der Fahrassistent (6) von der Rechnerwolke Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeugs (1) erhält, bei Ermitteln eines Hindernisses (3) eine Alternativtrajektorie (B) ermittelt wird, die eine im Vergleich zur ersten Trajektorie (A) bequemere Route über oder um das Hindernis (3) bereitstellt, und der Fahrassistent das Fahrzeug (1) entsprechend der ermittelten Alternativtrajektorie (B) steuert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Hindernis (3) ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend ein Bahngleis, ein Schlagloch, Schnee, Eis, Wasser, Fahrzeugteile.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Hindernis (3) ein im Bereich der Fahrbahn (2) verlaufendes Bahngleis (3) ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Hindernis (3) ein im Wesentlichen quer zur Fahrbahn (2) verlaufendes Bahngleis (3) ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Fahrassistent (6) zusätzlich zum Berechnen und Ausführen der Alternativtrajektorie (B) das Überqueren der Bahngleise (3) einem Überqueren eines Schlaglochs gleichsetzt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Fahrzeug (1) zusätzlich eine Umfeldsensorik aufweist, von der der Fahrassistent (6) Informationen über das Umfeld des Fahrzeugs (1) erhält, die mit den Informationen der Rechnerwolke kombiniert werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die ermittelte Alternativtrajektorie (B) nur gestartet wird, wenn die Umgebung des Fahrzeugs (1) dies zulässt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zusätzlich zum Berechnen einer Alternativtrajektorie (B) eine Einstellung der Fahrzeugfederung berechnet und eingestellt, dass ein die Wirkung des Überfahrens des Hindernisses (3) möglichst vollständig von der Fahrzeugfederung absorbiert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Berechnung der Alternativtrajektorie (B) derart vorgenommen wird, dass das Fahrzeug (1) in seiner aktuellen Fahrspur bleibt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Warnung des nachfolgenden Verkehrs erfolgt, wenn die Alternativtrajektorie (B) einen Fahrspurwechsel bedingt.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrassistenten (6) mit einer Verbindung zu einer Rechnerwolke, der zum Steuern des Fahrzeugs (1) mit einem Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 11, wobei das Kraftfahrzeug (1) ein autonom fahrendes Fahrzeug (1) ist.