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Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit und ein Verfahren für ein Fahrzeug mit automatisierter Längs- und Querführung.
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Ein Fahrzeug mit automatisierte Längs- und Querführung (in diesem Dokument auch als autonom fahrendes Fahrzeug bezeichnet) ist eingerichtet, das Fahrzeug selbständig, d.h. ohne manuelle Eingriffe durch einen Fahrer, längs- und querzuführen. Zu diesem Zweck umfasst das Fahrzeug typischerweise eine Vielzahl von Umfeldsensoren, die jeweils eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf ein Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, ein oder mehrere Aktoren des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den Sensordaten anzusteuern, um das Fahrzeug in autonomer Weise durch den Straßenverkehr zu führen, d.h. um in automatisierter Weise die Längs- und Querführung des Fahrzeugs durchzuführen.
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Die Steuereinheit eines Fahrzeugs mit automatisierter Längs- und Querführung kann künstliche Intelligenz anwenden, um Sensordaten zu interpretieren und/oder um eine Fahrstrategie zu ermitteln und/oder um Fahrentscheidungen zu treffen. Beispielsweise kann künstliche Intelligenz (z.B. in Form eines neuronalen Netzwerkes) verwendet werden, um auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren andere Verkehrsteilnehmer in einem Umfeld des Fahrzeugs zu erkennen und/oder um bei Vorliegen einer bestimmten Fahrsituation eine bestimmte Fahrentscheidung zu treffen. Die künstliche Intelligenz wird dabei typischerweise auf Basis von Trainingsdaten angelernt, wobei die Trainingsdaten typische Fahrsituationen und passende Fahrentscheidungen aufweisen.
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Es ist, insbesondere in einer Anfangsphase autonom fahrender Fahrzeuge, zu erwarten, dass ein autonom fahrendes Fahrzeug eine komplexe Verkehrs- bzw. Fahrsituation weniger gut und/oder weniger schnell erfassen kann als ein menschlicher Fahrer. Folglich kann ggf. ein autonom fahrendes Fahrzeug zumindest in bestimmten Verkehrs- bzw. Fahrsituationen ein weniger optimales Fahrverhalten aufweisen als ein menschlicher Fahrer. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die Zuverlässigkeit und/oder die Qualität eines Fahrzeugs mit automatisierter Längs- und Querführung zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein autonom fahrendes Fahrzeug bzw. für ein Fahrzeug mit automatisierter Längs- und Querführung beschrieben. Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeug um ein hochautomatisiert oder vollautomatisiert fahrendes Fahrzeug handeln. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, über eine Benutzerschnittstelle des Fahrzeugs einen Hinweis eines Nutzers des Fahrzeugs in Bezug auf eine erste Fahrsituation zu empfangen. Der Hinweis kann dabei in einem automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeugs empfangen werden, bei dem eine automatisierte Längs- und Querführung des Fahrzeugs erfolgt.
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Die Benutzerschnittstelle kann einen Sensor (insbesondere ein Mikrofon) umfassen, um ein Sprachsignal des Nutzers zu erfassen. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, den Hinweis des Nutzers auf Basis eines erfassten Sprachsignals zu ermitteln (d.h. mittels Spracherkennung bzw. Natural Language Processing). Es kann somit einem Nutzer des Fahrzeugs (insbesondere einem Insassen des Fahrzeugs) in komfortabler Weise ermöglicht werden, einen Hinweis an ein autonom fahrendes Fahrzeug bzw. an ein Fahrzeug mit automatisierter Längs- und Querführung zu geben.
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Der Hinweis entspricht dabei bevorzugt einer Empfehlung und/oder einer Hilfestellung an die Steuereinheit, die nicht (direkt) durch die Steuereinheit umgesetzt werden muss. Insbesondere umfasst der Hinweis typischerweise keine Anweisung an die Steuereinheit, die von der Steuereinheit (nach Möglichkeit kollisionsfrei) umzusetzen ist. Vielmehr kann es sich bei dem Hinweis des Nutzers um Wissen und/oder Erfahrung des Nutzers handeln, die der Nutzer an das autonom fahrende Fahrzeug bzw. an das Fahrzeug mit automatisierter Längs- und Querführung weitergeben möchte, um das „Wissen“ und/oder den „Erfahrungsschatz“ des Fahrzeugs zu erweitern. Alternativ oder ergänzend kann es sich bei dem Hinweis um einen Fahrhinweis und/oder um einen Tipp und/oder um eine Hilfestellung bezüglich einer Fahrstrategie handeln. Der Hinweis kann somit ein Fahrhinweis, ein Tipp und/oder ein Hilfestellungs-Hinweis sein. Beispielsweise kann der Hinweis eine Fahrentscheidung anzeigen, die der Nutzer bezüglich der ersten Fahrsituation treffen würde (wenn er selbst „manuell“ fahren würde). Eine beispielhafte Formulierung eines Hinweises ist eine Empfehlungsformulierung in der Form „Ich würde in dieser Fahrsituation so handeln“. Der Hinweis umfasst typischerweise keine Anweisungsformulierung in der Form „In dieser Fahrsituation ist so zu handeln“.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein (im automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeugs), auf Basis von Information, die vom Fahrzeug ermittelt wurde, eine Fahrstrategie, insbesondere eine Fahrentscheidung, bezüglich der ersten Fahrsituation und/oder bezüglich einer zukünftigen Fahrsituation eines gleichen Situationstyps zu ermitteln. Eine Fahrstrategie für eine Fahrsituation kann das Verhalten des Fahrzeugs in Bezug auf diese Fahrsituation beschreiben. Eine Fahrentscheidung für eine Fahrsituation kann die Auswahl eines bestimmten Fahrmanövers (z.B. eines Spurwechsels, eines Bremsmanövers, etc.) aus einer Mehrzahl von möglichen Fahrmanövern für die Fahrsituation umfassen.
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Der Hinweis des Nutzers kann als zusätzliche Information und/oder als Empfehlung bei einer Ermittlung der Fahrstrategie und/oder der Fahrentscheidung berücksichtigt werden. Dabei kann der Hinweis direkt bei der ersten Fahrsituation als Empfehlung berücksichtigt werden. Alternativ oder ergänzend kann der Hinweis als Empfehlung bei einer zukünftigen Fahrsituation, insbesondere bei einer zukünftigen Fahrsituation des gleichen Situationstyps, berücksichtigt werden. Die erste Fahrsituation kann z.B. einem ersten Situationstyp entsprechen und der Hinweis kann sich generell auf eine Fahrsituation des ersten Situationstyps beziehen. Dabei kann ein bestimmter Situationstyp durch eine bestimmte örtliche Position und/oder durch eine bestimmte Zeitangabe und/oder durch eine bestimmte Verkehrs situation und/oder durch eine bestimmte Verkehrskonstellation gekennzeichnet sein. Beispielsweise kann der Hinweis auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs an einer bestimmten Stelle einer Fahrbahn und/oder an einem bestimmten Zeitpunkt (z.B. morgens oder abends) gerichtet sein. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, den Hinweis bei einer Fahrstrategie und/oder einer Fahrentscheidung bezüglich einer zukünftigen Fahrsituation des ersten Situationstyps zu berücksichtigen (z.B. bei einer erneuten Fahrt an der bestimmten Stelle und/oder zu der bestimmten Tageszeit).
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Die Steuereinheit ist dann eingerichtet, das Fahrzeug in der ersten Fahrsituation und/oder in der zukünftigen Fahrsituation in Abhängigkeit von der unter Berücksichtigung des Hinweises ermittelten Fahrstrategie bzw. Fahrentscheidung (autonom) zu führen. Insbesondere kann die automatisierte Quer- und Längsführung auf Basis der ermittelten Fahrstrategie bzw. Fahrentscheidung erfolgen. Das Fahrzeug wird somit bevorzugt weiterhin autonom geführt.
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Die Steuereinheit ermöglicht es somit einem Nutzer eines Fahrzeugs mit automatisierte Längs- und Querführung, in komfortabler Weise sein Wissen und/oder seinen Erfahrungsschatz in Form von Hinweisen bezüglich unterschiedlicher Fahrsituationen an das Fahrzeug zu übergeben. Die Steuereinheit kann dieses Wissen und/oder diesen Erfahrungsschatz aufnehmen (z.B. durch Anpassen einer maschinen-erlernten Entscheidungseinheit des Fahrzeugs), und bei der Ermittlung von zukünftigen Fahrstrategien bzw. Fahrentscheidungen (z.B. anhand der angepassten Entscheidungseinheit) berücksichtigen. So kann die Funktionsweise eines Fahrzeugs mit automatisierter Längs- und Querführung in komfortabler und individueller Weise verbessert werden.
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Das Fahrzeug umfasst typischerweise ein oder mehrere Umfeldsensoren (z.B. Bildkamera, Radarsensor, Lidar-Sensor, Ultraschallsensor, Infrarotsensor, etc.) zur Erfassung von Sensordaten bezüglich eines Umfelds des Fahrzeugs. Des Weiteren kann das Fahrzeug einen Positionssensor umfassen, mit dem Sensordaten in Bezug auf eine Position des Fahrzeugs ermittelt werden können (z.B. GPS Koordinaten). Dabei kann digitale Karteninformation (ggf. inkl. aktueller Verkehrsinformation) in Zusammenhang mit der Position des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Die Sensordaten können als vom Fahrzeug ermittelte Information betrachtet werden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein (in dem automatisierten Fahrbetrieb), auf Basis der Sensordaten eine Fahrsituation zu erkennen. Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten eine Fahrstrategie bzw. eine Fahrentscheidung bezüglich der Fahrsituation zu treffen (insbesondere unter Verwendung einer Entscheidungseinheit). Die Fahrstrategie bzw. die Fahrentscheidung können dabei eine Fahrtrajektorie und/oder eine Fahrroute des Fahrzeugs umfassen. Alternativ oder ergänzend können die Fahrstrategie bzw. die Fahrentscheidung eine Entscheidung darüber umfassen, ob ein Spurwechsel durchgeführt wird oder nicht. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, ein oder mehrere Aktoren des Fahrzeugs (z.B. eine Lenkvorrichtung, einen Antriebsstrang und/oder eine Bremse) anzusteuern, um das Fahrzeug entsprechend der Fahrstrategie bzw. der Fahrentscheidung zu führen.
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Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Hinweis bzgl. der ersten Fahrsituation als Ergänzung zu den Sensordaten bei der Ermittlung der Fahrstrategie bzw. der Fahrentscheidung zu berücksichtigen. Der Hinweis kann z.B. eine Empfehlung in Bezug auf einen Fahrspurwechsel, auf eine Fahrtrajektorie und/oder auf eine Fahrroute (bei der ersten Fahrsituation umfassen. Die Steuereinheit kann diese Empfehlung des Nutzers als zusätzliche Information in Ergänzung zu den Sensordaten berücksichtigen, um eine Fahrstrategie bezüglich einer Fahrsituation zu ermitteln bzw. um eine Fahrentscheidung bezüglich einer Fahrsituation zu treffen (wobei eine Fahrstrategie bzw. eine Fahrentscheidung bezüglich einer anderen Fahrsituation als der ersten Fahrsituation ermittelt werden kann). Anders als bei einer Fahranweisung des Nutzers erfolgt dabei jedoch keine reine (kollisionsfreie) Umsetzung der Fahranweisung des Nutzers. Vielmehr liegt die endgültige Fahrentscheidung bzw. die Ermittlung der Fahrstrategie weiterhin bei der Steuereinheit, wobei der Hinweis des Nutzers als „Tipp“ bei der Entscheidungsfindung bzw. bei der Ermittlung der Fahrstrategie berücksichtigt wird.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine maschinen-erlernte Entscheidungseinheit zu nutzen, um eine Fahrstrategie bezüglich einer Fahrsituation zu ermitteln bzw. um eine Fahrentscheidung bezüglich einer Fahrsituation zu treffen. Dabei kann die maschinen-erlernte Entscheidungseinheit eingerichtet sein, Sensordaten bezüglich einer Fahrsituation, die von ein oder mehreren (Umfeld-) Sensoren des Fahrzeugs erfasst wurden, eine entsprechende Fahrentscheidung bzw. eine entsprechende Fahrstrategie zuzuweisen. Die maschinen-erlernte Entscheidungseinheit kann dabei Mittel bzw. Verfahren der künstlichen Intelligenz (etwa neuronale Netzwerke) nutzen.
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Die maschinen-erlernte Entscheidungseinheit kann z.B. anhand von Trainingsdaten mit einer Vielzahl von Datensätzen angelernt worden sein, wobei ein Datensatz Sensordaten bezüglich einer tatsächlichen Fahrsituation und eine entsprechende tatsächliche Fahrentscheidung bzw. eine entsprechende tatsächliche Fahrstrategie umfassen kann. Die maschinen-erlernte Entscheidungseinheit kann somit anhand von tatsächlichen Trainingsdaten angelernt worden sein, um automatisch Fahrsituationen zu erkennen und/oder Fahrentscheidungen zu treffen und/oder Fahrstrategien zu ermitteln. Dabei hängen die Fahrentscheidungen bzw. Fahrstrategien typischerweise von dem in den Trainingsdaten reflektierten Erfahrungsschatz (d.h. von den tatsächlichen Fahrentscheidungen bzw. den tatsächlichen Fahrstrategien der Trainingsdaten) ab.
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Die maschinen-erlernte Entscheidungseinheit kann an dem Zeitpunkt, an dem ein Hinweis des Nutzers empfangen wird, einen aktuellen Zustand aufweisen. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Hinweis des Nutzers zum Anlernen der maschinen-erlernten Entscheidungseinheit zu verwenden. Mit anderen Worten, die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Zustand der Entscheidungseinheit auf Basis des Hinweises zu verändern. Insbesondere können Sensordaten bezüglich der ersten Fahrsituation und der Hinweis des Nutzers bezüglich der ersten Fahrsituation als Datensatz zum Anlernen der maschinen-erlernten Entscheidungseinheit verwendet werden. Dabei kann der durch den Hinweis erzeugte Datensatz gleichwertig zu einem (ggf. zu jedem) anderen Datensatz der Trainingsdaten sein. Andererseits kann der durch den Hinweis erzeugte Datensatz ggf. eine höhere Gewichtung aufweisen als andere Datensätze der Trainingsdaten (um das Wissen des Nutzers stärker zu berücksichtigen).
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Die Steuereinheit ermöglicht es somit einem Nutzer, über Hinweise die Entscheidungseinheit des autonom fahrenden Fahrzeugs und somit das Entscheidungs-Verhalten des Fahrzeugs mit automatisierter Längs- und Querführung zu verändern. Mit anderen Worten, das Wissen und/oder der Erfahrungsschatz eines Nutzers können über Hinweise (insbesondere über gesprochene Hinweise) bezüglich unterschiedlicher Fahrsituationen als zusätzliche Trainingsdaten zum Anlernen der Entscheidungseinheit verwendet werden. Dabei können die Sensordaten bezüglich einer Fahrsituation die Fahrsituation beschreiben. Andererseits kann der Hinweis des Nutzers eine mögliche Fahrentscheidung bzw. eine mögliche Fahrstrategie bei einer solchen Fahrsituation anzeigen.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, bezüglich einer Mehrzahl von Fahrsituationen eines gleichen Situationstyps eine entsprechende Mehrzahl von inhaltlich gleichen Hinweisen des Nutzers des Fahrzeugs zu empfangen. Es kann dann eine Gewichtung des Hinweises beim Anlernen der maschinen-erlernten Entscheidungseinheit in Abhängigkeit von der Anzahl der empfangenen inhaltlich gleichen Hinweise erhöht werden. Folglich wird es einem Nutzer des Fahrzeugs ermöglicht, durch das wiederholte Geben von inhaltlich gleichen Hinweisen bei wiederholt wiederkehrenden Fahrsituationen des gleichen Situationstyps, das Verhalten des autonom fahrenden Fahrzeugs bzw. des Fahrzeugs mit automatisierter Längs- und Querführung nachhaltig zu verändern.
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Beispielsweise kann die Entscheidungseinheit durch Trainingsdaten angelernt worden sein, so dass die Entscheidungseinheit in einem Ausgangszustand in einer Fahrsituation eines bestimmten Situationstyps eine erste Fahrstrategie ermittelt und/oder eine erste Fahrentscheidung trifft (z.B. Bremsen in der gleichen Fahrspur). Der Nutzer kann (ggf. wiederholt) den Hinweis geben, dass es bei einer Fahrsituation des bestimmten Situationstyps vorteilhaft wäre, eine zweite (von der ersten Fahrstrategie unterschiedliche) Fahrstrategie zu ermitteln bzw. eine zweite (von der ersten unterschiedlichen) Fahrentscheidung zu treffen (z.B. einen Spurwechsel). Die Entscheidungseinheit kann durch die (ggf. wiederholt) gegebenen Hinweise derart verändert werden, dass die Entscheidungseinheit schließlich in einem Endzustand (z.B. nach 5, 10 oder mehr Wiederholungen des Hinweises) selbständig die zweite Fahrentscheidung trifft bzw. die zweite Fahrstrategie ermittelt. Durch die Hinweise kann somit ein Entscheidungs-Verhalten des Fahrzeugs mit automatisierter Längs- und Querführung bei zukünftigen Fahrsituationen angepasst werden (ohne, dass bei den zukünftigen Fahrsituationen ein Einwirken des Nutzers erforderlich ist).
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Die Steuereinheit ermöglicht es somit einem Nutzer, über Hinweise in Bezug auf konkrete Fahrsituationen das Verhalten des autonom fahrenden Fahrzeugs bzw. des Fahrzeugs mit automatisierter Längs- und Querführung in der Zukunft (ggf. nachhaltig) zu verändern. Dabei liegt die Entscheidungshoheit weiterhin bei dem Fahrzeug. Durch die Hinweise kann jedoch der Prozess der Entscheidungsfindung des autonom fahrenden Fahrzeugs bzw. des Fahrzeugs mit automatisierter Längs- und Querführung verändert werden. Insbesondere kann die Wissens- und/oder Erfahrungsbasis des Fahrzeugs bei der Entscheidungsfindung mit dem in den Hinweisen vermittelten Wissen und/oder der vermittelten Erfahrung erweitert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Führen eines autonom fahrenden Fahrzeugs beschrieben. Das Verfahren kann durch eine Steuereinheit eines autonom fahrenden Fahrzeugs bzw. eines Fahrzeugs mit automatisierter Längs- und Querführung ausgeführt werden. Das Verfahren umfasst (in einem automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeugs) das Erfassen, mittels einer Benutzerschnittstelle des Fahrzeugs, eines Hinweises eines Nutzers des Fahrzeugs in Bezug auf eine erste Fahrsituation. Das Verfahren umfasst ferner das Berücksichtigen des Hinweises als zusätzliche Information bei einer Fahrentscheidung bzw. bei der Ermittlung einer Fahrstrategie bezüglich einer (ggf. zukünftigen) Fahrsituation. Insbesondere kann der Hinweis als zusätzliche Information bei der Ermittlung einer Fahrstrategie bzw. einer Fahrentscheidung für die erste Fahrsituation und/oder für eine zukünftige Fahrsituation des gleichen Situationstyps berücksichtigt werden. Außerdem umfasst das Verfahren das Führen des Fahrzeugs in dem automatisierten Fahrbetrieb bei der ersten Fahrsituation und/oder bei der zukünftigen Fahrsituation, in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrstrategie bzw. Fahrentscheidung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (autonom fahrendes, insbesondere ein hochautomatisiert und/oder vollautomatisiert fahrendes) Straßenkraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
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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 das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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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 das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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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. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs;
- 2 eine beispielhafte Fahrsituation; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung der Zuverlässigkeit und/oder des Komforts eines autonom fahrenden Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang zeigt 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 umfasst ein oder mehrere Umfeldsensoren 104, etwa ein oder mehrere Bildkameras, ein oder mehrere Ultraschallsensoren, ein oder mehrere Radarsensoren und/oder ein oder mehrere Lidar-Sensoren. Ein Umfeldsensor 104 ist eingerichtet, Sensordaten in Bezug auf ein Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Des Weiteren kann das Fahrzeug 100 einen Positionssensor umfassen, der Sensordaten in Bezug auf eine Position des Fahrzeugs 100 (z.B. GPS Koordinaten) bereitstellt. Die Position des Fahrzeugs 100 kann in Zusammenhang mit digitaler Karteninformation (ggf. inkl. aktueller Verkehrsinformation) bei einer Fahrentscheidung berücksichtigt werden.
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Das Fahrzeug 100 umfasst eine Steuereinheit 101, die eingerichtet, auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 104 und/oder des Positionssensors (ggf. in Zusammenhang mit digitaler Karteninformation) eine Verkehrs- bzw. Fahrsituation im Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen, eine Fahrentscheidung bzw. eine Fahrstrategie in Bezug auf die Verkehrs- bzw. Fahrsituation zu treffen und ein oder mehrere Aktoren 102 des Fahrzeugs 100, insbesondere ein oder mehrere Längsführungs-Aktoren (etwa zur Beschleunigung oder zur Verzögerung des Fahrzeugs 100) und/oder ein oder mehrere Querführungs-Aktoren (etwa eine Lenkvorrichtung), anzusteuern, um die Fahrentscheidung bzw. die Fahrstrategie umzusetzen. Ferner umfasst das Fahrzeug 100 typischerweise eine Benutzerschnittstelle 103, die es einem Nutzer des Fahrzeugs 100 ermöglicht, eine Anweisung an das Fahrzeug 100 zu geben, und/oder über die eine Rückmeldung an den Nutzer des Fahrzeugs 100 ausgegeben werden kann.
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Beispielsweise kann ein Nutzer über die Benutzerschnittstelle 103 einen Zielpunkt angeben, zu dem das Fahrzeug 100 in autonomer bzw. hochautomatisierter Weise, z.B. in einem automatisierten Fahrbetrieb, ausgehend von einem Ausgangspunkt fahren soll. Die Steuereinheit 101 des Fahrzeugs 100 kann dann die Aktoren 102 des Fahrzeugs 100 in Abhängigkeit von den Sensordaten ansteuern, um das Fahrzeug 100 zu dem Zielpunkt zu fahren. Bei der Fahrt von dem Anfangspunkt zu dem Zielpunkt müssen dabei eine Vielzahl von Fahrsituationen erfasst, eine Vielzahl von Fahrentscheidungen getroffen und eine Vielzahl von Fahrmanövern durchgeführt werden.
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2 zeigt eine beispielhafte Fahrsituation, bei der das (autonom bzw. hochautomatisiert fahrende bzw. mit automatisierter Längs- und Querführung fahrende) Fahrzeug 100 auf einer ersten Fahrspur 201 einer zweispurigen Fahrbahn fährt, die auch eine zweite Fahrspur 202 aufweist. Die Steuereinheit 101 des Fahrzeugs 100 erkennt auf Basis der Sensordaten, dass sich auf der ersten Fahrspur 201 ein Bus 200 befindet, der an einer Haltestelle 203 hält. Die Steuereinheit 101 des Fahrzeugs 100 kann in Bezug auf diese Fahrsituation zumindest zwei unterschiedliche Fahrentscheidungen treffen: Entweder kann das Fahrzeug 100 abgebremst werden, um auf der ersten Fahrspur 201 hinter dem Bus 200 zum Stehen zu kommen; alternativ kann das Fahrzeug 100 in die zweite Fahrspur 202 überführt werden, um an dem Bus 200 vorbeizufahren.
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Die Steuereinheit 101 des Fahrzeugs 100 verwendet typischerweise eine Entscheidungseinheit mit einem (maschinen-erlernten) Regelwerk, um eine Fahrentscheidung bezüglich einer vorliegenden Fahrsituation zu treffen. Das Regelwerk kann z.B. in Form von künstlicher Intelligenz, z.B. in Form von neuronalen Netzwerken, hinterlegt sein. Insbesondere kann das Regelwerk im Rahmen einer Trainingsphase auf Basis von Trainingsdaten angelernt worden sein, z.B. um das Kollisionsrisiko des Fahrzeugs 100 zu reduzieren (insbesondere zu minimieren).
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Die Steuereinheit 101 kann z.B. auf Basis des Regelwerks in der in 2 dargestellten Fahrsituation die Fahrentscheidung treffen, in der ersten Fahrspur 201 hinter dem Bus 200 stehen zu bleiben. Beispielsweise sind die Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 104 und/oder des Positionssensors (in Zusammenhang mit digitaler Karteninformation) unzureichend, um zu erkennen, dass der Bus 200 an einer Bushaltestelle 203 hält, so dass die Steuereinheit 101 davon ausgeht, dass es sich bei dem stehenden Bus 200 um stockenden Verkehr handelt. Andererseits kann der Fahrer erkannt haben, dass der Bus 200 an einer Bushaltestelle 203 hält, und der Bus 200 möglicherweise für längere Zeit die erste Fahrspur 201 blockieren wird. Beispielsweise kann der Fahrer des Fahrzeugs 100 wissen, dass sich an der bestimmten Stelle an der ersten Fahrspur 201 eine Haltestelle 203 befindet, an dem regelmäßig Busse 200 halten.
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Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, über die Benutzerschnittstelle 103 einen Hinweis des Fahrers bzw. des Nutzers des Fahrzeugs 100 in Bezug auf eine Fahrsituation zu empfangen. Insbesondere kann dabei eine Spracheingabe des Nutzers erfasst werden. Beispielsweise kann der Nutzer des Fahrzeugs 100 darauf hinweisen, dass der Bus 200 in der in 2 dargestellten Fahrsituation an einer Bushaltestell 203 hält. Des Weiteren kann der Nutzer darauf hinweisen, dass sich an einer bestimmten Stelle eine Bus-Haltestelle 203 auf der ersten Fahrspur 201 befindet, an dem ein Bus 200 halten könnte.
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Die Steuereinheit 101 kann dann den Hinweis des Nutzers bei der Fahrentscheidung bzw. bei der Fahrstrategie für die aktuelle Fahrsituation bzw. für eine zukünftige Fahrsituation des gleichen Situationstyps (z.B. an der gleichen Stelle) berücksichtigen. Insbesondere kann die Steuereinheit 101 in der in 2 dargestellten Fahrsituation, ggf. abweichend von der ursprünglichen Entscheidung, die Fahrentscheidung treffen, auf die zweite Fahrspur 202 zu wechseln. Insbesondere kann der Hinweis bzgl. der Haltestelle 203 für zukünftige Fahrentscheidungen verwendet werden, wenn das Fahrzeug 100 erneut an der Haltestelle 203 vorbeifährt.
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Ein Fahrzeug 100 kann somit aufgrund des verfügbaren Regelwerks in komplexen Verkehrs- bzw. Fahrsituationen zu spät reagieren. Beispielsweise kann in der in 2 dargestellten Verkehrs situation der Spurwechsel erst dann erfolgen, wenn der Bus 200 an der Haltestelle 203 anhält. Das Fahrzeug 100 kann ggf. die Tatsache, dass der Bus 200 an der Haltestelle 203 halten wird, nicht antizipieren. Andererseits kann der Nutzer des Fahrzeugs 100 (z.B. aufgrund vorhergehender Erfahrungen), ggf. das Anhalten des Busses 200 vorhersehen. Das Halten des Busses kann dabei ggf. bereits viele hundert Meter vor dem Halt des Busses 200 durch einen Nutzer des Fahrzeugs 100 vorgesehen werden (noch bevor sich die Situation abzeichnet, allein aus der Erfahrung, dass ein Bus 200 an einer vorausliegenden Haltestelle 203 anhalten wird). Der Nutzer kann dann über die Benutzerschnittstelle 103, insbesondere über Spracheingabe, einen Hinweis bzw. einen Tipp zur Fahrstrategie geben. Beispielshafte Hinweise sind: „Hier würde ich besser auf die zweite Fahrspur fahren. An der Stelle hält morgens immer der Bus und die erste Fahrspur ist blockiert“ oder: „Ich würde hier rechts abbiegen, da vorne ist eine temporäre Baustelle“.
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Bei einem Hinweis des Nutzers handelt es sich nicht um eine konkrete Fahranweisung. Das Fahrzeug 100 fährt weiterhin autonom. Bei dem Hinweis handelt es sich vielmehr um eine Empfehlung, die die Steuereinheit 101 des Fahrzeugs 100 bei der Bewertung einer Fahrsituation berücksichtigen kann oder ggf. auch nicht.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Führen eines autonom fahrenden Fahrzeugs 100 bzw. eines Fahrzeugs 100 mit automatisierter Längs- und Querführung. Das Verfahren 300 kann durch eine Steuereinheit 101 des Fahrzeugs 100 ausgeführt werden. Das Verfahren 300 umfasst (in einem automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100, bei dem eine automatisierte Längs- und Querführung erfolgt) das Erfassen 301, mittels einer Benutzerschnittstelle 103 des Fahrzeugs 100, eines Hinweises eines Nutzers des Fahrzeugs 100 in Bezug auf eine erste Fahrsituation. Die erste Fahrsituation kann dabei einem ersten Situationstyp entsprechen. Ein bestimmter Situationstyp kann eine bestimmte örtliche Position und/oder eine bestimmte zeitliche Angabe aufweisen. Des Weiteren kann ein bestimmter Situationstyp eine bestimmte Verkehrssituation und/oder eine bestimmte Verkehrskonstellation aufweisen. Ein beispielhafter Situationstyp ist ein Bus, der regelmäßig an einer bestimmten Haltestelle (d.h. an einer bestimmten Position) hält. Dieser Situationstyp ist somit durch eine Position (Ort der Haltestelle) und eine Verkehrssituation (haltender Bus) beschrieben. Ein weiterer beispielhafter Situationstyp ist eine Baustelle, auf einem bestimmten Straßenabschnitt, und der durch die Baustelle verursachte Stau im morgentlichen Berufsverkehr. Dieser Situationstyp ist durch eine Position (Ort der Baustelle), eine zeitliche Angabe (morgens) und durch eine Verkehrssituation (Stau) beschrieben.
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Der Nutzer des Fahrzeug 100 kann somit einen Hinweis dazu geben, wie sich das Fahrzeug 100 vorteilhaft bei einer Fahrsituation des ersten Situationstyps verhalten könnte. Dabei handelt es sich bei dem Hinweis nicht um eine explizite Fahranweisung, wie sich das Fahrzeug 100 in der ersten Fahrsituation verhalten soll, sondern um eine Empfehlung an das Fahrzeug 100.
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Das Verfahren 300 umfasst ferner (in dem automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100) das Berücksichtigen 302 des Hinweises als zusätzliche Information bei einer Fahrentscheidung bzw. bei der Ermittlung einer Fahrstrategie bezüglich einer Fahrsituation. Insbesondere kann der Hinweis bei einer (ggf. zukünftigen) Fahrentscheidung bzw. Fahrstrategie für eine Fahrsituation des ersten Situationstyps berücksichtigt werden. Dabei wird der Hinweis jedoch nur als (ggf. gleichwertige) weitere Information neben den Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 104 des Fahrzeugs 100 und neben einem aktuellen Zustand einer maschinen-erlernten Entscheidungseinheit des Fahrzeugs 100 (z.B. einer auf künstlicher Intelligenz basierenden Entscheidungseinheit) berücksichtigt. Insbesondere kann der Hinweis (ggf. in Zusammenhang mit Sensordaten bezüglich der ersten Fahrsituation) dazu verwendet werden, den Zustand der maschinen-erlernten Entscheidungseinheit zu verändern. Beispielsweise kann der Hinweis als weiterer Trainingsdatensatz zum Anpassen des Zustands der maschinen-erlernten Entscheidungseinheit verwendet werden. Als Folge daraus kann der Hinweis implizit bei zukünftigen Fahrentscheidungen berücksichtigt werden.
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Das Verfahren 300 ermöglicht es somit, Wissen und/oder Erfahrungen eines Nutzers des Fahrzeugs 100 bei der Ermittlung einer Fahrentscheidung bzw. einer Fahrstrategie eines autonom fahrenden Fahrzeugs 100 bzw. eine Fahrzeugs 100 mit automatisierter Längs- und Querführung zu berücksichtigen. Insbesondere kann durch den Hinweis eines Nutzers eine maschinen-erlernte Entscheidungseinheit zur automatischen Ermittlung von Fahrentscheidungen bzw. Fahrstrategien angepasst werden, um das Wissen und/oder die Erfahrungen eines Nutzers zu berücksichtigen. Dabei kann ggf. durch das Wiederholen des (inhaltlich) gleichen Hinweises bezüglich der Fahrsituationen eines gleichen Situationstyps die Gewichtung des Hinweises bei der Ermittlung einer Fahrentscheidung bzw. einer Fahrstrategie erhöht werden. Das Verfahren ermöglicht es somit einem Nutzer sein Wissen und/oder seine Erfahrungen in komfortabler und zuverlässiger Weise an ein autonom fahrendes Fahrzeug bzw. an ein Fahrzeug mit automatisierter Längs- und Querführung weiterzugeben.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
