DE102018205278A1

DE102018205278A1 - Verfahren und System zur Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018205278A1
Application number: DE102018205278.6A
Authority: DE
Inventors: Nina Kauffmann; Niko Kirsamer; Cristina Menendez; Christian Rathgeber; Franz Winkler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-10-10

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren und Systeme zur Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs mittels einer Steuereinheit. Das Verfahren umfasst Erfassen eines oder mehrerer Umfeldparameter betreffend ein Umfeld des Fahrzeugs; Bestimmen, für einen Betrieb des Fahrzeugs, eines oder mehrerer Fahrzeugparameter basierend auf den ein oder mehreren Umfeldparametern; Erfassen eines oder mehrerer Fremdfahrzeugparameter für zwei oder mehr im Umfeld des Fahrzeugs befindliche Fremdfahrzeuge; Ermitteln, für mindestens eine Untermenge der zwei oder mehr Fremdfahrzeuge, einer kollektiven Abweichung der jeweiligen Fremdfahrzeugparameter von entsprechenden Fahrzeugparametern; Anpassen der ein oder mehreren Fahrzeugparameter basierend auf der kollektiven Abweichung; Steuern des Fahrzeugs basierend auf den angepassten ein oder mehreren Fahrzeugparametern. Ein Fahrzeug umfassend das System ist ebenfalls offenbart.

Description

Die Offenbarung betrifft ein Verfahren und ein System zur Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs. Die Offenbarung betrifft insbesondere ein Verfahren und ein System zur Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs basierend auf situationsabhängiger, kollektiver Orientierung an anderen Fahrzeugen.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, die sensorgestützt Daten über das Umfeld eines Fahrzeugs einschließlich Fremdfahrzeuge erfassen und auf Basis der erfassten Daten einen (teil-) autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs erlauben. In einigen Fällen werden beispielsweise prädiktive Techniken zur Vorhersage künftigen Verhaltens anderer Fahrzeuge angewandt. Weitere können besondere Verfahren für nichtreguläre Situationen, beispielsweise in Notsituationen oder in anderweitig akuten oder komplexen Szenarien Anwendung finden.
Die Druckschrift DE 10 2014 218 565 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur adaptiven Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung eines Fahrzeugs, wobei für eine Mehrzahl von in der Umgebung des Fahrzeugs befindlichen Fremdfahrzeugen jeweils den Bewegungszustand dieser Fremdfahrzeuge beschreibende Kenngrößen sensorgestützt erfasst werden, und wobei die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder der Abstand des Fahrzeugs zu dem unmittelbar vorausfahrenden Fremdfahrzeug in Abhängigkeit von dieser Erfassung eingestellt wird, wobei eine Vorhersage der künftigen Bewegung von in der Umgebung des Fahrzeugs befindlichen Fremdfahrzeugen basierend auf einem Schwarmalgorithmus durchgeführt wird, wobei dieser Schwarmalgorithmus auf einen Fahrzeugschwarm angewendet wird, welcher in der Umgebung des Fahrzeugs befindliche Fremdfahrzeuge umfasst.
Die Druckschrift DE 10 2016 214 100 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ausführung eines zumindest teilautomatisierten Manövers mittels einer elektronischen Steuereinheit für ein Fahrzeug, bei dem zumindest ein Eingriffsparameter in die Querführung des Fahrzeugs abhängig von zumindest einem Parameter der Verkehrs situation gesteuert wird, wobei die Verkehrssituation auch eine Verkehrssituation vor dem vorausfahrenden Fahrzeug umfasst. Das beschriebene Verfahren richtet sich insbesondere auf Situationen in denen andere Fahrzeuge ebenfalls reguläre Manöver ausführen bzw. im Begriff sind, auszuführen, beispielsweise Ausweichmanöver, Einfädelmanöver, Spurwechselmanöver, sogenannte Reißverschlussverfahren oder eine bestimmte Phase solcher Manöver.
Die Druckschrift DE 10 2016 213 300 A1 beschreibt ein Verfahren zum Führen eines autonom fahrenden Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, auf Basis von Sensordaten bzgl. eines Umfelds des Fahrzeugs, dass eine kritische Fahrsituation bevorsteht, in der das Fahrzeug nicht autonom fahren kann; das Senden von Situations-Daten in Bezug auf die kritische Fahrsituation und das Senden einer Übergabe-Anforderung an eine Zentraleinheit, die getrennt von dem Fahrzeug angeordnet ist; das Empfangen von Steuerdaten zum Führen des Fahrzeugs von der Zentraleinheit, wobei die Steuerdaten von den Situations-Daten abhängen; und das Führen des Fahrzeugs während der kritischen Fahrsituation in Abhängigkeit von den Steuerdaten. Das beschriebene Verfahren richtet sich insbesondere darauf, ein autonomes Fahren von Fahrzeugen ohne Eingriff eines Insassen des Fahrzeugs auch in kritischen Fahrsituationen zu ermöglichen.
Typischerweise zielen die vorgenannten Verfahren und Systeme auf einen geregelten und kontrollierten Fahrbetrieb innerhalb sehr strikter Vorgaben ab, außerhalb derer ein (teil-) autonomes Fahren nicht gewährleistet wird.
In manchen Situationen ist jedoch eine kontrollierte Abweichung vom regulären Fahrbetrieb bzw. ein geregelter Fahrbetrieb außerhalb berechneter Fahrparameter notwendig, sofern dies aus übergeordneter Sicht erforderlich ist. Beispielhaft seien hierbei genannt die Bildung einer Rettungsgasse auf der Autobahn oder der Fahrbetrieb über eine zeitweise von Einsatzkräften der Verkehrspolizei geregelte Kreuzung bei Ausfall der Lichtzeichenanlagen.
Das Bilden einer Rettungsgasse auf der Autobahn erfordert beispielsweise Abweichungen in der Querführung des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrbahnmarkierungen und unter Berücksichtigung baulicher Gegebenheiten der Strecke sowie anderer Fahrzeuge. Unter Umständen muss zur Bildung der Rettungsgasse erheblich von sonst üblichen Fahrparametern für dieselbe Strecke abgewichen werden. Ähnlich kann die zeitweise Verkehrsregelung an einer Kreuzung einen Fahrbetrieb in Konflikt mit vorhandener Beschilderung (z.B. Vorfahrtsregelung, Ampelschaltung) erforderlich machen.
Klassische Verfahren und Systeme können in solchen Situationen typischerweise die Konflikte zwischen den auf Basis des Umfelds generierten regulären Fahrparametern und den durch die Sondersituation entstehenden, notwendigen Anpassungen nicht eigenständig vornehmen und sind zumindest auf externe Einflussnahme angewiesen oder verlassen den (teil-) autonomen Fahrbetrieb vollständig.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, Verfahren und Systeme bereitzustellen, die in solchen und weiteren Situationen der oben beschriebenen Art einem (teil-) autonom gesteuerten Fahrzeug ermöglichen, das aktuelle, akute Verkehrsgeschehen zu erkennen und in einen alternativen Fahrmodus wechseln zu können, in dem der Steuerung des Fahrzeugs die vorgenannten Abweichungen vom regulären Fahrbetrieb erlaubt und eine Anpassung der Fahrparameter ermöglicht werden, ohne den (teil-) autonomen Fahrbetrieb ganz oder teilweise einstellen zu müssen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs mittels einer Steuereinheit angegeben. Das Verfahren umfasst: Erfassen eines oder mehrerer Umfeldparameter betreffend ein Umfeld des Fahrzeugs; Bestimmen, für einen Betrieb des Fahrzeugs, eines oder mehrerer Fahrzeugparameter basierend auf den ein oder mehreren Umfeldparametern; Erfassen eines oder mehrerer Fremdfahrzeugparameter für zwei oder mehr im Umfeld des Fahrzeugs befindliche Fremdfahrzeuge; Ermitteln, für mindestens eine Untermenge der zwei oder mehr Fremdfahrzeuge, einer kollektiven Abweichung der jeweiligen Fremdfahrzeugparameter von entsprechenden Fahrzeugparametern; Anpassen der ein oder mehreren Fahrzeugparameter basierend auf der kollektiven Abweichung; und Steuern des Fahrzeugs basierend auf den angepassten ein oder mehreren Fahrzeugparametern.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiter Ermitteln der kollektiven Abweichung basierend auf mindestens zwei Elementen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: den ein oder mehreren Fahrzeugparametern; den ein oder mehreren Umfeldparametern; und den ein oder mehreren Fremdfahrzeugparametern.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiter Ermitteln der kollektiven Abweichung mittels maschinellem Lernen und/oder Deep Learning.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiter Ermitteln der kollektiven Abweichung basierend auf einer Vielzahl von Referenzdaten, die für eine Vielzahl gleichartiger Verkehrs situationen erhoben wurden.
Vorzugsweise weist das Umfeld vor dem Fahrzeug eine erste Ausdehnung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf, die zumindest basierend auf einer momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs anpassbar ist. Weiter weist das Umfeld hinter dem Fahrzeug eine zweite Ausdehnung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf. Die zweite Ausdehnung ist vorzugsweise gleich der ersten Ausdehnung.
Vorzugsweise wird die erste Ausdehnung derart angepasst, dass sie basierend auf der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs einer Fahrstrecke von mindestens 2 Sekunden entspricht. Vorzugsweise entspricht die erste Ausdehnung einer Fahrstrecke von mindestens 3 Sekunden.
Vorzugsweise weist das Umfeld seitlich vom Fahrzeug eine dritte Ausdehnung quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf, die mindestens jeweils angrenzende Fahrspuren beinhaltet.
Vorzugsweise steht die kollektive Abweichung in Konflikt mit mindestens einem der basierend auf den ein oder mehreren Umfeldparametern bestimmten ein oder mehreren Fahrzeugparametern.
Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein System zur Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs angegeben. Das System umfasst eine Steuereinheit, die konfiguriert ist zur Ausführung des Verfahrens gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen.
Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug angegeben, umfassend ein System gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer regulären Verkehrssituation für ein (teil-) autonom betriebenes Fahrzeug in der das Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Anwendung finden kann,
2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften besonderen Verkehrssituation für ein (teil-) autonom betriebenes Fahrzeug in der das Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Anwendung finden kann, und
3 ein Flussdiagramm des Verfahrens zur Steuerung eines (teil-) autonom betriebenen Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

Ausführungsformen der Offenbarung
Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer regulären Verkehrs situation für ein (teil-) autonom betriebenes Fahrzeug 100 in der das Verfahren 300 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Anwendung finden kann. Das Fahrzeug 100, auf das zur Klarheit auch als „Ego-Fahrzeug“ Bezug genommen werden kann, um es insbesondere von Fremdfahrzeugen abzugrenzen, weist eine Steuereinheit 120 auf, die konfiguriert ist, zusammen mit einer Sensorik und Aktuatoren (nicht dargestellt), einen (teil-) autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 zu ermöglichen. Wenn im Folgenden auf einen autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeuges Bezug genommen wird, sind damit stets alle Arten teilautonomen und vollautonomen Fahrens gemeint, sowie Abstufungen bzw. Mischformen derer.
Die Steuereinheit 120 ist konfiguriert, mittels der Sensorik und/oder anhand weiterer bzw. anderer Datenquellen Informationen über das Umfeld 80 um das Fahrzeug 100 herum kontinuierlich zu erfassen und laufend zu aktualisieren. Diese Informationen über das Umfeld können als Umfeldparameter 140 bezeichnet werden und gestatten es der Steuereinheit 120 ein maschinell verarbeitbares Modell des Verkehrsgeschehens im Umfeld 80 des Fahrzeugs zu erstellen. Anhand der laufend aktualisierten Umfeldparameter 140 kann die Steuereinheit kontinuierlich alle notwendigen Fahrzeugparameter, wie zum Beispiel Lenkwinkel, Fahrgeschwindigkeit, Beschleunigung, und dergleichen berechnen, um einen autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 im Umfeld 80 zu ermöglichen. Auf weitere, für den autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 100 generell notwendige Informationen zur Durchführung klassischer Routenplanung im Rahmen üblicher Straßennavigation sei hier nicht im Detail eingegangen.
Umfeldparameter 140 können beispielsweise beinhalten: Größe, Lage und Art von Fahrspuren 140-1 und Fahrbahnmarkierungen 140-3, Lage und Art von vorhandenen Beschilderungen 140-2, und dergleichen mehr. Umfeldparameter 140 können weiter Fremdfahrzeugparameter 260 für jedes im Umfeld 80 des Fahrzeugs 100 befindliche Fremdfahrzeug 200 beinhalten, insbesondere betreffend deren Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, und dergleichen mehr.
Im regulären autonomen Fahrbetrieb kann das Steuergerät 120 konfiguriert sein, das Fahrzeug 100 innerhalb des durch eine Beschilderung 140-2 vorgegebenen Geschwindigkeitsbereiches und in geregeltem Abstand d_long zum vorausfahrenden Fahrzeug 200, sowie im Wesentlichen mittig in der durch Fahrbahnmarkierungen 140-3 abgegrenzten Fahrspur zu betreiben. Hierbei kann das Steuergerät 120 beispielsweise konfiguriert sein, beidseitig im Wesentlichen den gleichen Abstand d_lat zur Fahrspurbegrenzung durch die Fahrbahnmarkierungen 140-3 einzuhalten. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Steuergerät 120 konfiguriert sein, einem vorausfahrenden Fahrzeug hinsichtlich der Querführung im Wesentlichen zu folgen.
Soweit das Verkehrsgeschehen es erlaubt bzw. erfordert, kann das Steuergerät 120 weiter konfiguriert sein, verschiedene geregelte Manöver für das Fahrzeug 100 durchzuführen, beispielsweise Spurwechsel, Überholvorgänge oder Stop-and-Go Betrieb. Die durch die Steuereinheit 120 dabei errechneten Befehle zur Ansteuerung der Aktuatoren, um die Befehle im Fahrbetrieb umzusetzen, basieren im Wesentlichen auf den kontinuierlich erfassten Umfeldparametern 140.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften besonderen Verkehrssituation für ein (teil-) autonom betriebenes Fahrzeug 100 in der das Verfahren 300 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Anwendung finden kann.
2 zeigt eine Verkehrs situation in einem Umfeld 80, das im Wesentlichen dem Umfeld 80 in 1 entspricht, abgesehen von der jeweiligen Position der Fahrzeuge 100, 200. Die dargestellte Situation illustriert beispielhaft die besondere Verkehrssituation der Bildung einer Rettungsgasse durch die auf der Fahrbahn befindlichen Fahrzeuge 200 (vgl. 200' und 200"), die mit regulären Steuermechanismen für ein autonom fahrendes Fahrzeug 100 nicht ohne weiteres zu bewältigen wäre. Wie in 2 dargestellt, weisen die Fahrzeuge 200', die sich gewöhnlich im Wesentlichen mittig auf der mittleren Fahrspur befinden, einen seitlichen Versatz nach rechts auf. Erkennbar ist der Abstand Δd_lat' zur linken Fahrspurbegrenzung bei den Fahrzeugen 200' deutlich größer, als rechts, wo der Abstand negativ ist, da die Fahrzeuge 200' sich bereits über der rechten Fahrspurbegrenzung befinden. Weiter weisen die Fahrzeuge 200", die sich gewöhnlich im Wesentlichen mittig auf der linken Fahrspur befinden, einen seitlichen Versatz nach links auf. Erkennbar ist der Abstand Δd_lat" zur rechten Fahrspurbegrenzung bei den Fahrzeugen 200" deutlich größer, als links, wo der Abstand sehr gering ist, da die Fahrzeuge 200" sich sehr nah an der linken Fahrspurbegrenzung befinden.
Klassischerweise würde das Steuergerät in einem autonom fahrenden Fahrzeug 100' das Fahrzeug 100' mittig auf der gewählten Fahrspur platzieren, um planmäßig ausreichend Abstand zu anderen Fahrspuren und Fremdfahrzeugen zu halten. Ein Freihalten der Rettungsgasse wäre so nicht möglich.
Anhand des Flussdiagramms in 3 wird das Verfahren 300 gemäß der vorliegenden Offenbarung zur Steuerung des Fahrzeugs 100 in der in 2 gezeigten besonderen Verkehrssituation genauer erläutert.
3 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens 300 zur Steuerung eines (teil-) autonom betriebenen Fahrzeugs 100 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren beginnt bei Schritt 302.
In Schritt 304 werden notwendige Umfeldparameter 140 erfasst. Die Umfeldparameter 140 betreffen ein Umfeld 80 des Fahrzeugs 100, wie weiter oben in Verbindung mit 1 und 2 beschrieben. Typischerweise wird ein Umfeld 80 betrachtet, dessen Ausdehnung in Längsrichtung, d.h. entlang einer Fahrtrichtung 70 des Fahrzeugs 100 größer ist, als in der Richtung quer dazu. Weiter kann das Umfeld in Fahrtrichtung 70 vor dem Fahrzeug 100 eine größere Ausdehnung haben, als hinter dem Fahrzeug 100. Vorzugsweise hat das Umfeld 80 eine geschwindigkeitsabhängige Ausdehnung, so dass eine ausreichende Vorausschau von mindestens zwei Sekunden, vorzugsweise mindestens drei Sekunden, eingehalten wird. Dies stellt sicher, dass sich ändernde Umfeldparameter (z.B. Hindernisse, Änderungen im Verkehrsfluss, Manöver anderer Verkehrsteilnehmer) ausreichend früh erfasst und entsprechende Anpassungen in den Fahrzeugparametern vorgenommen werden können.
Je nach abzubildendem Modell können ein oder mehrere Umfeldparameter 140 erfasst werden. Vorzugsweise wird eine Vielzahl von Umfeldparametern 140 erfasst, beispielsweise einschließlich Größe, Lage und Art von Fahrspuren 140-1 und Fahrbahnmarkierungen 140-3, bauliche Gegebenheiten, Navigationsdaten der befahrenen Strecke, oder Lage und Art von vorhandenen Beschilderungen 140-2.
In Schritt 306 werden für einen Betrieb des Fahrzeugs 100 ein oder mehrere Fahrzeugparameter 160, basierend auf den ein oder mehreren Umfeldparametern 140, bestimmt. Hier sind im Wesentlichen die Verarbeitungsschritte beinhaltet, die das Steuergerät 120 vornimmt, um anhand der Umfeldparameter 140 einen Satz an Fahrzeugparametern 160 zu generieren, die einen sicheren Betrieb das Fahrzeugs 100 ermöglichen. Fahrzeugparameter 160 können beispielsweise beinhalten: Position des Fahrzeugs (global und/oder relativ), Lenkwinkel, Beschleunigung, Geschwindigkeit, und dergleichen mehr.
In Schritt 308 werden ein oder mehrere Fremdfahrzeugparameter 260 für eine Vielzahl (z.B. zwei oder mehr) der sich im Umfeld 80 des Fahrzeugs 100 befindlichen Fremdfahrzeuge 200 erfasst. Die Fremdfahrzeugparameter 260 können im Wesentlichen - sofern verfügbar - die gleichen Informationen umfassen, wie die Fahrzeugparameter 160. Es ist jedoch auch möglich, dass nur eine Untermenge der Fahrzeugparameter 160 eine Entsprechung in den Fremdfahrzeugparametern 260 findet. Es ist für das offenbarte Verfahren nicht notwendig, dass dieselben bzw. alle Parameter für sämtliche im Umfeld 80 befindlichen Fremdfahrzeuge 200 erfasst werden. Es ist ausdrücklich vorgesehen, lediglich einen Teil der Parameter zu erfassen (z.B. Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung) und diesen nur für eine Untermenge der Fremdfahrzeuge 200.
In Schritt 310 wird für mindestens eine Untermenge 200', 200" der zwei oder mehr Fremdfahrzeuge 200, eine kollektive Abweichung 170 der jeweiligen Fremdfahrzeugparameter 260 von entsprechenden Fahrzeugparametern 160 ermittelt. Hier werden Abweichungen zwischen entsprechenden Parametern ermittelt, die im Wesentlichen für eine Untermenge 200', 200" der Fremdfahrzeuge 200 im Vergleich zum Fahrzeug 100 gelten. Es müssen also mehrere Fremdfahrzeuge 200', 200" jeweils eine im Wesentlichen gleiche Abweichung zumindest eines Parameters im Vergleich zum Fahrzeug 100 aufweisen.
In dem in 2 gezeigten Beispiel kann aus einem Vergleich der Positionsdaten der Fremdfahrzeuge 200' mit denen des Fahrzeugs 100 abgeleitet werden, dass die Fremdfahrzeuge 200' in Fahrtrichtung 70 kollektiv einen seitlichen Versatz Δd_lat' nach rechts aufweisen. Für einen solchen Vergleich reichen beispielsweise relative Positionsdaten der beteiligten Fremdfahrzeuge 200' aus, die in Bezug gesetzt werden zur Lage der Fahrspur und/oder zu einer für das in derselben Fahrspur operierenden Fahrzeug 100 generierten Position.
Um Abweichungen 170 zu ermitteln können gemäß der vorliegenden Offenbarung jegliche geeigneten Daten verwendet und mit geeigneten Verfahren verarbeitet werden. Das vorliegend offenbarte Verfahren ist nicht auf ein oder mehrere spezielle Berechnungsmethoden angewiesen.
In einer bevorzugten Ausführungsform lassen sich die Abweichungen 170 mit Hilfe von Schwarmalgorithmen ermitteln. Schwarmalgorithmen stammen aus dem Gebiet der künstlichen Intelligenz und setzen Agententechnologien ein, um Computerprogrammen, sogenannten Agenten, in gewissen Grenzen eigenständiges Verhalten zu verleihen. Ein Schwarm im Sinne der Schwarmalgorithmen des Verfahrens kann somit aus einer Vielzahl von Fahrzeugen 100, 200 (d.h. Agenten) bestehen, deren Verhalten in bestimmten Verkehrssituationen simuliert und ausgewertet werden kann. Im vorliegenden Verfahren werden dann Simulationsdaten als Referenzdaten verwendet, um Abweichungen 170 ermitteln zu können. Durch eine Vielzahl von Simulationen können so umfangreiche Referenzdaten gewonnen und eine Vielzahl von Verkehrssituationen angelernt werden. Die Zuverlässigkeit des Verfahrens kann mit steigender Anzahl an gewonnenen Referenzdaten weiter gesteigert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform lassen sich die Abweichungen 170 durch Verfahren des maschinellen Lernens bzw. des Deep Leamings ermitteln. Beim maschinellen Lernen kann ein System aus in einer Lernphase angelernten Beispielen lernen und auf deren Basis Verallgemeinerungen generieren. Anschließend kann das System auf Basis des Gelernten in den Lerndaten erkannte Muster und Gesetzmäßigkeiten anwenden und diese auf unbekannte Situationen anwenden. Im vorgenannten Beispiel können Muster und Gesetzmäßigkeiten einer Reihe gleichartiger Sondersituationen so anhand entsprechender Referenzdaten angelernt werden. Die Ermittlung von Abweichungen 170 kann dann auf Basis der erkannten Muster und Gesetzmäßigkeiten erfolgen.
Deep Learning bezeichnet eine Klasse von Optimierungsmethoden künstlicher neuronaler Netze, die zahlreiche Zwischenlagen zwischen einer Eingabeschicht und einer Ausgabeschicht aufweisen. Eine entsprechende innere Struktur ermöglicht die Lösung komplexer Probleme einschließlich die oben beschriebene Ermittlung von Abweichungen 170.
Vorzugsweise können die Referenzdaten von einer Vielzahl verschiedener Fahrzeuge 100 erhoben und untereinander zur Verfügung gestellt werden, sodass die Zuverlässigkeit des Verfahrens mit steigender Anzahl an gewonnenen Referenzdaten weiter gesteigert werden kann.
In Schritt 312 werden ein oder mehrere Fahrzeugparameter 160 basierend auf der kollektiven Abweichung 170 angepasst und in Schritt 314 wird das Fahrzeug 100 basierend auf den angepassten Fahrzeugparametern 160 gesteuert. In 2 ist eine solche Anpassung schematisch dargestellt, in Form der Positionen zweier Fahrzeuge 100 und 100'. Das Fahrzeug 100 repräsentiert die aufgrund der Umfeldparameter 140 ermittelte Sollposition (und - geschwindigkeit, -beschleunigung, etc.) des Fahrzeugs 100, auf Basis derer die Steuereinheit 120 einen regulärer Fahrbetrieb der Fahrzeugs 100 durchführen würde. Bedingt durch die ermittelte kollektive Abweichung 170 passt die Steuereinheit 120 die Fahrzeugparameter 160 auf Basis der kollektiven Abweichung 170 an und steuert das Fahrzeug 100 kontrolliert in die Position, die durch das Fahrzeug 100' dargestellt ist, sodass das Fahrzeug 100 das Verhalten der Fremdfahrzeuge 200' annehmen bzw. nachahmen und in die Position des Fahrzeugs 100' gebracht werden kann. So kann die Bildung einer Rettungsgasse völlig transparent im autonomen Fahrbetrieb und ohne Eingriff eines Fahrzeuglenkers bewerkstelligt werden. Im Fall von nur autonomen Fahrzeugen wäre zur Initiierung der Bildung einer Rettungsgasse eine Kommunikation mit einer geeigneten Infrastruktur (Car2X) oder zwischen einem Einsatzfahrzeug und den autonomen Fahrzeugen (Car2Car) denkbar bzw. notwendig. Alternativ oder zusätzlich wäre auch eine Erkennung von Einsatzfahrzeugen durch eine im autonomen Fahrzeug verbaute rückwärtige Kamera denkbar.
Ein analoges Vorgehen mit einer Anpassung an die Fahrzeuge 200" mit einem Versatz Δd_dat" nach links für den Fall, dass sich das Fahrzeug 100 auf der linken Fahrspur befindet, kann auf Basis desselben Verfahrens realisiert werden.
Es sind eine Vielzahl von Situationen denkbar, in denen eine wie oben beschriebene Anpassung der Fahrzeugparameter 160 zielführend sein kann. Einige dieser Situationen seien beispielhaft angeführt.
In bestimmten Fällen kann bzw. muss der Fahrbetrieb über eine Kreuzung zeitweise von Einsatzkräften der Verkehrspolizei geregelt werden, etwa Aufgrund eines Ausfalls der Ampelanlagen. In solchen Fällen kann das Verhalten jeweils von Untermengen von Fremdfahrzeugen in Konflikt mit der Beschilderung stehen, beispielsweise wenn Fahrzeuge trotz des Zeichens „Vorfahrt gewähren“ (Zeichen Nr. 205 nach Anlage 2 zu §41 (1) StVO) durch Handsignale der Beamten aufgefordert werden, die Kreuzung zu überqueren, und/oder trotz des Zeichens „Vorfahrt“ bzw. „Vorfahrtstraße“ (Zeichen Nr. 301 bzw. Nr. 306 nach Anlage 3 zu §41 (2) StVO) durch Handsignale der Beamten aufgefordert werden, anzuhalten.
Ähnliches kann für Unfallsituationen und Baustellen gelten, in denen oft vom regulären Fahrbetrieb abgewichen werden muss, um die Unfallstelle oder Baustelle zu passieren. In solchen Fällen kann ggfs. ein improvisierter Wechselverkehr auftreten, bei dem Fahrzeuge wechselweise warten müssen, wenn eine Fahrbahnverengung vorhanden ist, die einen beidseitig fließenden Verkehr verhindert. Nicht immer sind in solchen Situationen Einsatzkräfte vor Ort, die eine verlässliche Regelung sicherstellen.
In diesen und in ähnlich gelagerten Fällen kann sich ein autonom betriebenes Fahrzeug durch das vorliegend offenbarte Verfahren jeweils dem Verhalten von Fremdfahrzeugen anpassen, ohne dass es eines Eingriffs in die Steuerung des Fahrzeugs bedarf.
In einem anderen Aspekt umfasst die vorliegende Offenbarung eine Steuereinheit 120, insbesondere umfassend ein entsprechendes Computerprogramm für eine elektronische Steuereinheit.
Die vorliegende Offenbarung umfasst weiter ein Computerprogramm, insbesondere ein Computerprogrammprodukt umfassend das Computerprogramm, wobei das Computerprogramm ausgebildet ist, auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung des Fahrzeug oder des mobilen Anwendergeräts einen Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens gemäß einem oder mehrerer Merkmale des Verfahrens bei seiner Ausführung durchzuführen. Insbesondere handelt es sich bei dem Computerprogramm um ein Softwareprogramm, welches beispielsweise als eine App (= „Applikation“) auf einer im Fahrzeug verbauten oder mitführbaren Steuereinheit lauffähig ist. Ein Teil der Steuereinheit kann dabei ein mobiles Anwendergerät sein. Das Computerprogramm umfasst dabei einen ausführbaren Programmcode, der bei einer Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung zumindest einen Teil des Verfahrens ausführt.
Das Computerprogrammprodukt kann als ein Update eines bisherigen Computerprogramms ausgebildet kann, welches beispielsweise im Rahmen einer Funktionserweiterung, beispielsweise im Rahmen eines sogenannten Remote Software Updates die Teile des Computerprogramms bzw. des entsprechenden Programmcodes für eine entsprechende Steuereinheit des Fahrzeug umfasst.
Wenn vorliegend von einem Fahrzeug die Rede ist, so handelt es hierbei bevorzugt um ein mehrspuriges Kraftfahrzeug (PKW, LKW, Transporter) oder um ein Motorrad. Daraus ergeben sich mehrere im Rahmen dieses Dokuments explizit beschriebene sowie mehrere weitere für den Fachmann nachvollziehbare Vorteile. Ein besonders großer Vorteil ergibt sich bei der Anwendung auf ein zumindest teilautomatisiert fahrendes Fahrzeug. Alternativ kann das Fahrzeug ein Luftfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug sein, wobei das Verfahren auf Luftfahrzeuge bzw. Wasserfahrzeuge sinngemäß angewendet wird. Als Fahr-Spuren können in diesem Fall insbesondere virtuelle Flugkorridore bzw. Fahrkorridore für Wasserfahrzeuge gelten. Im Falle eines Luftfahrzeugs kann das Verfahren dreidimensional und/oder in Bezug auf dreidimensionale Fahrspuren angewandt werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014218565 A1 [0003]
DE 102016214100 A1 [0004]
DE 102016213300 A1 [0005]

Claims

Verfahren (300) zur Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs (100) mittels einer Steuereinheit (120), das Verfahren umfassend: - Erfassen (304) eines oder mehrerer Umfeldparameter (140) betreffend ein Umfeld (80) des Fahrzeugs (100); - Bestimmen (306), für einen Betrieb des Fahrzeugs (100), eines oder mehrerer Fahrzeugparameter (160) basierend auf den ein oder mehreren Umfeldparametern (140); - Erfassen (308) eines oder mehrerer Fremdfahrzeugparameter (260) für zwei oder mehr im Umfeld (80) des Fahrzeugs (100) befindliche Fremdfahrzeuge (200); - Ermitteln (310), für mindestens eine Untermenge (200', 200") der zwei oder mehr Fremdfahrzeuge (200), einer kollektiven Abweichung (170) der jeweiligen Fremdfahrzeugparameter (260) von entsprechenden Fahrzeugparametern (160); - Anpassen (312) der ein oder mehreren Fahrzeugparameter (160) basierend auf der kollektiven Abweichung (170); und - Steuern (314) des Fahrzeugs (100) basierend auf den angepassten ein oder mehreren Fahrzeugparametern (160).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, weiter umfassend Ermitteln (310) der kollektiven Abweichung (170) basierend auf mindestens zwei Elementen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: - den ein oder mehreren Fahrzeugparametern (160); - den ein oder mehreren Umfeldparametern (140); und - den ein oder mehreren Fremdfahrzeugparametern (260).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend Ermitteln (310) der kollektiven Abweichung (170) mittels maschinellem Lernen und/oder Deep Learning.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend Ermitteln (310) der kollektiven Abweichung (170) basierend auf einer Vielzahl von Referenzdaten, die für eine Vielzahl gleichartiger Verkehrssituationen erhoben wurden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umfeld (80) vor dem Fahrzeug eine erste Ausdehnung in Fahrtrichtung (70) des Fahrzeugs (100) aufweist, wobei die erste Ausdehnung zumindest basierend auf einer momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100) anpassbar ist; vorzugsweise wobei das Umfeld (80) hinter dem Fahrzeug eine zweite Ausdehnung in Fahrtrichtung (70) des Fahrzeugs (100) aufweist, weiter vorzugsweise wobei die zweite Ausdehnung gleich der ersten Ausdehnung ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Ausdehnung derart angepasst wird, dass sie basierend auf der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100) einer Fahrstrecke von mindestens 2 Sekunden entspricht, vorzugsweise einer Fahrstrecke von mindestens 3 Sekunden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umfeld (80) seitlich vom Fahrzeug (100) eine dritte Ausdehnung quer zur Fahrtrichtung (70) des Fahrzeugs (100) aufweist, die mindestens jeweils angrenzende Fahrspuren beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kollektive Abweichung (170) in Konflikt mit mindestens einem der basierend auf den ein oder mehreren Umfeldparametern (140) bestimmten ein oder mehreren Fahrzeugparametern (160) steht.
System zur Steuerung eines autonom fahrenden Fahrzeugs (100), umfassend eine Steuereinheit (120), wobei die Steuereinheit (120) konfiguriert ist zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug (100), umfassend das System nach dem vorhergehenden Anspruch.