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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs in einer Parkumgebung von einer Startposition zu einer Zielposition, wobei die Parkumgebung eine zentrale Einrichtung aufweist, welche dem Fahrzeug eine Zielposition zuweist. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Fahrzeug, eine Leiteinrichtung, eine zentrale Einrichtung und eine Parkumgebung, welche jeweils zur Verwendung mit dem Verfahren eingerichtet sind.
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Stand der Technik
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Moderne Fahrzeuge sind mit Fahrerassistenzsystemen ausgestattet, um den Fahrer eines Fahrzeugs bei der Durchführung verschiedener Fahrmanöver zu unterstützen. Dabei sind im Stand der Technik automatische und semiautomatische Systeme bekannt. Bei automatischen Systemen wird das durchzuführende Fahrmanöver automatisch vom Fahrerassistenzsystem sowohl hinsichtlich der Längsführung als auch hinsichtlich der Querführung des Fahrzeugs durchgeführt. Hierbei wird unter Längsführung das Beschleunigen bzw. Abbremsen des Fahrzeugs verstanden und unter Querführung wird die Lenkung des Fahrzeugs verstanden. Bei einem semi-automatischen System führt der Fahrer des Fahrzeugs entweder die Längsführung durch und die Querführung wird vom Fahrerassistenzsystem übernommen, oder die Querführung wird vom Fahrer des Fahrzeugs durchgeführt und die Längsführung wird vom Fahrerassistenzsystem übernommen.
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Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, um einem Fahrzeug in einer Parkumgebung eine Zielposition zuzuweisen, das Fahrzeug automatisiert ohne das Eingreifen eines Fahrers zu der Zielposition zu führen und das Fahrzeug an der Zielposition abzustellen. Derartige Verfahren sind als automatisiertes Valet-Parking (AVP) bekannt.
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DE 10 2009 029 117 A1 beschreibt ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrbetriebs eines Kraftfahrzeugs bei dem an das Kraftfahrzeug von einer externen Einrichtung Navigationsinformationen übermittelt werden. Die Navigationsinformationen können eine Zielposition umfassen. Das Fahrzeug wird unter Verwendung der Navigationsinformationen zumindest teilautomatisch zu der Zielposition geführt. Bei dem Verfahren kann zunächst eine grob aufgelöste Karte als Navigationsinformation übertragen werden, welche unter Berücksichtigung der momentanen Position und/oder einer gewählten Wegstrecke durch erneutes Übertragen von Navigationsinformationen aktualisiert wird.
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DE 10 2014 224 073 A1 beschreibt einen Server zum Betreiben eines Parkplatzes, der eine Datenbank mit einer digitalen Karte des Parkplatzes umfasst. Für ein vollautomatisiertes Einparken von Fahrzeugen wird basierend auf der Karte für eine Zielposition ein Ausschnitt der Karte ermittelt, der einem Teilbereich des Parkplatzes entspricht, welcher von dem Fahrzeug auf seiner Fahrt zur Zielposition autonom durchfahren werden soll. Dieser Ausschnitt der Karte wird über ein Kommunikationsnetzwerk an das Fahrzeug gesendet. Der Ausschnitt kann in Unterausschnitte unterteilt werden, wobei die Unterausschnitte Bereichen entsprechen, der von dem Fahrzeug autonom durchquert werden sollen, wobei nur die Unterausschnitte an das Fahrzeug übertragen werden. Des Weiteren kann vorgesehen sein, eine durch den Teilbereich führende Route zu der Zielposition basierend auf der Karte zu ermitteln und an das Fahrzeug zu senden.
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DE 10 2012 222 562 A1 beschreibt ein System für bewirtschaftete Parkflächen zur Überführung eines Fahrzeugs von einer Startposition zu einer Zielposition. Eine ortsfest angeordnete zentrale Recheneinrichtung berechnet eine Bewegungsbahn entlang der sich das Fahrzeug mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit autonom zur Zielposition bewegt. Die Bewegungsbahn wird in Form von Wegpunkten übermittelt, wobei Abweichungen von der Bewegungsbahn durch die zentrale Recheneinrichtung überwacht und über Regelanweisungen an das Fahrzeug geregelt werden. Hierzu werden beispielsweise Kameraaufnahmen ausgewertet.
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DE 10 2014 221 751 A1 offenbart ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs auf einem Parkplatz. Eine Route, mit der das Fahrzeug von einer Startposition zu einer Zielposition geführt wird, wird Fahrzeugextern ermittelt und in Form von durch das Fahrzeug autonom abzufahrenden Teilstücken an das Fahrzeug übermittelt. Das Abfahren der Teilstücke wird mit einem Fahrzeugexternen Überwachungssystem überwacht, wobei bei Erkennen von Abweichungen eine Ausgleichsroute zum Ausgleichen der Abweichung ermittelt und an das Fahrzeug übertragen wird. Ist eine Strecke durch ein Hindernis blockiert, so wird fahrzeugextern ein Weg um das Hindernis herum berechnet und als Umfahrroute an das Fahrzeug übermittelt.
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Aus
US 2012/0188100 A1 ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines Valet-Parkdienstes bekannt. Bei dem Verfahren wird einem Nutzer auf einem Terminal, welches ein Mobilgerät des Nutzers sein kann, der Fortschritt des Parkvorgangs angezeigt. Über das Terminal wird vom Nutzer eine endgültige Parkposition des Fahrzeugs ausgewählt. Anschließend wird von einer Servereinrichtung eine Route generiert und an das Fahrzeug gesendet. Das Fahrzeug fährt entlang der empfangenen Route autonom zur endgültigen Parkposition. Während der Ausführung des Vorgangs wird das Fahrzeug durch als Infrastruktur bereitgestellte Sensoren geortet und überwacht, wobei bei Erkennen von Hindernissen oder wenn die ausgewählte endgültige Parkposition in der Zwischenzeit durch ein anderes Fahrzeug belegt wird die Route aktualisiert wird.
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Nachteilig am bekannten Stand der Technik ist, dass für das Führen von Fahrzeugen durch eine zentrale Einrichtung der Parkumgebung eine hochgenaue Karte erforderlich ist. Das Erstellen einer solchen Karte ist mit hohem Aufwand und hohen Kosten verbunden. Es besteht somit Bedarf nach einem Verfahren zum Führen von Fahrzeugen, welches keine hochgenaue Karte der gesamten Parkumgebung benötigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs in einer Parkumgebung von einer Startposition zu einer Zielposition vorgeschlagen. Die Parkumgebung weist eine zentrale Einrichtung auf, welche dem Fahrzeug eine Zielposition zuweist. Ferner ist vorgesehen, dass die Parkumgebung eine Vielzahl von Leiteinrichtungen umfasst, welche jeweils ein Sichtfeld aufweisen, in dem die jeweilige Leiteinrichtung das Fahrzeug sowie Hindernisse erkennen kann.
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Das Führen eines Fahrzeugs von der Startposition zu der Zielposition umfasst in einem ersten Schritt a) das Planen einer Route von der Startposition zu der Zielposition durch die zentrale Einrichtung, wobei die Route eine Abfolge von Leiteinrichtungen umfasst, welche das Fahrzeug nacheinander zu der Zielposition führen werden. Anschließend bestimmt eine Leiteinrichtung auf der Route in einem nachfolgenden Schritt b) eine Trajektorie, wobei die Trajektorie das Fahrzeug zur Zielposition oder zu einer Übergabeposition führt und wobei die Trajektorie vollständig innerhalb eines Sichtfeldes der Leiteinrichtung liegt.
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Die bestimmte Trajektorie wird in einem folgenden Schritt c) an das Fahrzeug übermittelt und das Fahrzeug wird entlang der übermittelten Trajektorie geführt. Bevorzugt erfolgt das Übermitteln der bestimmten Trajektorie an das Fahrzeug durch die Leiteinrichtung, welche die Trajektorie bestimmt hat. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Leiteinrichtung die bestimmte Trajektorie an die zentrale Einrichtung überträgt, wobei die zentrale Einrichtung die bestimmte Trajektorie an das Fahrzeug weiterleiten kann.
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Sofern das Fahrzeug die Zielposition noch nicht erreicht hat, werden die Schritte b) und c) für jede weitere Leiteinrichtung der Route wiederholt, wobei die Leiteinrichtungen auf der Route die Führung des Fahrzeugs jeweils an einem Übergabeposition beginnen und das Fahrzeug zu einer weiteren Übergabeposition oder zu der Zielposition führen.
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Die Parkumgebung, bei der es sich beispielsweise um ein Parkhaus, eine Tiefgarage oder eine offene Parkfläche handeln kann, umfasst eine Vielzahl von Stellplätzen, eine Vielzahl von Leiteinrichtungen und eine zentrale Einrichtung. Optional kann die Parkumgebung zusätzlich Stellplatzbelegungssensoren umfassen, welche die Belegung einzelner Stellplätze erkennen und an die zentrale Einrichtung melden. Bevorzugt sind die Leiteinrichtungen derart ausgestaltet, dass diese die Belegung der Stellplätze erkennen und an die zentrale Einrichtung weiterleiten. Des Weiteren kann optional vorgesehen sein, die Parkumgebung mit Markierungen wie Landmarken zur Unterstützung und Justage der Positionserfassung auszustatten.
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Die Leiteinrichtungen verfügen jeweils über mindestens einen Umfeldsensor, mit dem diese innerhalb eines Sichtfeldes Fahrzeuge, insbesondere das zu führende Fahrzeug, sowie Hindernisse erfassen können. Des Weiteren ist die Leiteinrichtung bevorzugt eingerichtet, Begrenzungen wie Wände oder Säulen zu ermitteln und Flächen innerhalb eines im Sichtfeld liegenden Teilbereichs der Parkumgebung zu erfassen, die von Fahrzeugen befahren werden können. Diese ermittelten Daten über den Teilbereich der Parkumgebung werden zur Erstellung einer Karte verwendet, auf deren Basis die Leiteinrichtung Trajektorien bestimmt.
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Durch die Leiteinrichtungen werden bevorzugt sowohl bewegliche bzw. dynamische Hindernisse wie andere Fahrzeuge oder Fußgänger als auch statische Hindernisse wie Wände, Säulen oder andere feste Begrenzungen erfasst. Bevorzugt wird aus den erfassten beweglichen Hindernissen eine Verkehrsdichte bestimmt, wobei hierzu die Leiteinrichtungen bevorzugt die erfassten beweglichen Hindernisse, also insbesondere die in ihrem Sichtbereich erfassten Fahrzeuge inklusive einer bestimmten Fahrtrichtung an die zentrale Einrichtung melden. Bevorzugt wird aus den erfassten beweglichen Hindernissen auch eine potentielle Kollisionsgefahr bestimmt und bei Bedarf eine Anpassung der Fahrzeugbewegung wie z.B. eine Geschwindigkeitsreduzierung oder eine Notbremsung eingeleitet.
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Bevorzugt sind die Leiteinrichtungen eingerichtet, Informationen über belegte und freie Stellplätze, welche in ihrem Sichtfeld erkennbar sind, zu erfassen und an die zentrale Einrichtung zu übermitteln. Diese Informationen können auch die Position des parkenden Fahrzeugs relativ zu Stellplatzbegrenzungen wie beispielsweise Markierungen oder Wände enthalten, um beispielsweise die verfügbare Stellplatzfläche zu bestimmen und den Stellplatz für geeignete Fahrzeuggrößen freizugeben. Alternativ oder zusätzlich können für das Erkennen der Belegung der Stellplätze in der Parkumgebung weitere Sensoren angeordnet sein, die mit der zentralen Einrichtung in Verbindung stehen.
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Bevorzugt sind die Leiteinrichtungen jeweils dazu eingerichtet, eine Trajektorie zu planen, mit der ein Fahrzeug innerhalb des Sichtbereichs der Leiteinrichtung von einer Position zu einer weiteren Position geführt werden kann. Eine Trajektorie stellt dabei eine Bahnkurve dar, der das Fahrzeug folgen kann, um von der Position zu der weiteren Position zu gelangen. Liegen die Startposition und die Zielposition beide in dem Sichtbereich derselben Leiteinrichtung, so wird durch die Leiteinrichtung eine Trajektorie ermittelt, welche das Fahrzeug von der Startposition zur Zielposition führt und diese Trajektorie wird an das Fahrzeug übertragen. Da ein Sichtfeld einer Leiteinrichtung in der Regel nur einen Teilbereich der Parkumgebung erfasst, wirken mehrere Leiteinrichtungen zusammen und führen das Fahrzeug dabei jeweils innerhalb ihres Sichtbereichs. Ein Sichtbereich einer Leiteinrichtung entspricht dabei einem Teilbereich der Parkumgebung, der der entsprechenden Leiteinrichtung zugeordnet ist, wobei sich Sichtbereiche von Leiteinrichtungen teilweise überlappen können, so dass sich entsprechend auch die Teilbereiche der Parkumgebung überlappen können.
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Die zentrale Einrichtung ist bevorzugt eingerichtet, die Vergabe von Stellplätzen in der Parkumgebung zu koordinieren. Informationen über freie Stellplätze und/oder deren verfügbare Fläche können Beispielsweise über die Sensoren der Leiteinrichtungen und/oder über weitere, in der Parkumgebung angeordnete Belegungssensoren erhalten werden.
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Zum Parken eines Fahrzeugs unter Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens wird dieses bevorzugt an einer Abgabestelle abgestellt und der Fahrer verlässt bevorzugt das Fahrzeug. Das Fahrzeug nimmt Kontakt mit der zentralen Einrichtung auf. Die Kontaktaufnahme erfolgt bevorzugt bereits vor dem Abstellen des Fahrzeugs an der Abgabestelle. Beispielsweise kann die Kontaktaufnahme erfolgen, sobald das Fahrzeug in einen der Parkumgebung zugeordneten Bereich einfährt. Dies kann beispielsweise über eine direkte Kommunikationsverbindung geschehen oder beispielsweise indirekt über eine der Leiteinrichtungen oder über ein Netzwerk wie das Internet geschehen. Von der zentralen Einrichtung wird dem Fahrzeug ein freier Stellplatz als Zielposition zugewiesen.
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Die zentrale Einrichtung plant ferner eine Route, entlang der das Fahrzeug zu der Zielposition geführt werden soll. Vorteilhafterweise berücksichtigt die zentrale Einrichtung dabei eine unter Verwendung der Leiteinrichtungen erfasste Verkehrsdichte und mögliche Engpässe oder Blockaden auf den möglichen Routen. Diese Route wird in Form einer Liste erstellt, welche eine Abfolge von Leiteinrichtungen darstellt und repräsentiert damit eine Abfolge von Teilbereichen der Parkumgebung, die von dem Fahrzeug auf dem Weg zur Zielposition zu durchqueren sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Leiteinrichtungen gemäß der mit der Route festgelegten Reihenfolge nacheinander für das Führen des Fahrzeugs verantwortlich sind. Die durch die zentrale Einrichtung geplante Route wird an die betreffenden Leiteinrichtungen übermittelt, wobei hierzu beispielsweise drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsmittel verwendet werden können. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Route mit der Abfolge der Leiteinrichtungen auch an das zu führende Fahrzeug übermittelt wird.
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Zunächst übernimmt die erste Leiteinrichtung der Route die Führung des Fahrzeugs, wobei eine Trajektorie bestimmt wird, die das Fahrzeug zur Zielposition führt, sofern die Zielposition ebenfalls im Sichtbereich der ersten Leiteinrichtung liegt, oder zu einer Übergabeposition führt, an der die Verantwortlichkeit für das Führen des Fahrzeugs auf die in der Route nachfolgende Leiteinrichtung übergeht. Für das Bestimmen der Trajektorie verwendet die Leiteinrichtung bevorzugt eine unter Verwendung des mindestens einen Umfeldsensors erstellte Karte des im Sichtfeld der Leiteinrichtung liegenden Teilbereichs der Parkumgebung.
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Die Trajektorie wird an das Fahrzeug übermittelt und durch Aktuatoren des Fahrzeugs ausgeführt. Das Fahrzeug übernimmt dabei sowohl eine Längsführung, also das Beschleunigen und Abbremsen, als auch eine Querführung, also die Lenkung, ohne dass es eines Eingriffs durch einen Fahrer bedarf.
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Ist am Ende der Trajektorie die Zielposition erreicht, so wird das Fahrzeug abgestellt und das Verfahren endet. Erreicht das Fahrzeug am Ende der Trajektorie eine Übergabeposition, so geht dort die Führung des Fahrzeugs auf die gemäß der von der zentralen Einrichtung erstellten Route nachfolgende Leiteinrichtung über. Es wird anschließend erneut eine Trajektorie bestimmt und an das Fahrzeug übermittelt. Diese Abfolge wird wiederholt, bis die Zielposition erreicht ist.
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Zum Führen des Fahrzeugs von dem Stellplatz, an dem das Fahrzeug abgestellt wurde, zu einer Abholposition, an der das Fahrzeug durch einen Fahrer wieder übernommen wird, kann das vorgeschlagene Verfahren entsprechend angewendet werden, wobei die Startposition dann die Position ist, an der das Fahrzeug zuvor abgestellt wurde, und die Zielposition die Abholposition ist.
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Bevorzugt wird die Route durch die zentrale Einrichtung neu geplant, falls die zentrale Einrichtung während der Führung des Fahrzeugs eine neue Zielposition festlegt oder falls erkannt wurde, dass die bisherige Route blockiert ist.
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Eine Neuzuweisung einer Zielposition kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn die Parkumgebung auch von nicht-automatisierten Fahrzeugen genutzt wird und die bisherige Zielposition nun durch ein anderes Fahrzeug blockiert wird.
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Bevorzugt erfolgt durch die Leiteinrichtungen eine kontinuierliche Überwachung der jeweiligen Sichtfelder. Wird dabei von der Leiteinrichtung, welche gerade das Fahrzeug führt, ein Hindernis erkannt, so wird die Trajektorie aktualisiert und die aktualisierte Trajektorie an das Fahrzeug übermittelt. Auf diese Weise können neu auftretende Hindernisse umfahren werden. Wird durch die Leiteinrichtung festgestellt, dass aufgrund eines Hindernisses keine Trajektorie zur Zielposition bzw. zu einer Übergabeposition ermittelt werden kann, so erfolgt bevorzugt eine Benachrichtigung der zentralen Einrichtung und ein Neuplanen der Route durch die zentrale Einrichtung. Bevorzugt werden alle erfassten Fahrzeuge bzw. bewegliche Hindernisse an die zentrale Einrichtung gemeldet, so dass die zentrale Einrichtung über Informationen über die Dichte des Verkehrs sowie potentielle Hindernisse in der Parkumgebung verfügt.
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Bevorzugt überlappen sich die Sichtfelder von jeweils mindestens zwei Leitfeinrichtungen teilweise, wobei eine Übergabeposition von einer Leiteinrichtung zu einer weiteren Leiteinrichtung innerhalb des überlappenden Sichtbereichs der beiden Leiteinrichtungen liegt. Bei der Planung der Route wird entsprechend die Abfolge der Leiteinrichtungen so gewählt, dass sich die Sichtfelder zweier in der Route aufeinanderfolgender Leiteinrichtungen teilweise überlappen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine Leiteinrichtung umfassend mindestens einen Umfeldsensor, eine Recheneinrichtung, eine Fahrzeugkommunikationseinrichtung und Mittel zur Kommunikation mit einer zentralen Einrichtung bereitzustellen. Die Leiteinrichtung ist bevorzugt für die Verwendung mit einem der hierin beschriebenen Verfahren eingerichtet. Daher gelten im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Merkmale entsprechend für die Leiteinrichtung und umgekehrt im Zusammenhang mit der Leiteinrichtung beschriebene Merkmale gelten auch entsprechend für die Verfahren.
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Die Fahrzeugkommunikationseinrichtung ist bevorzugt eingerichtet, über gängige Funkstandards wie WLAN, Bluetooth, Zigbee und dergleichen mit einem Fahrzeug zu kommunizieren. Des Weiteren kann die Fahrzeugkommunikationseinrichtung als Verbindung zu einem Mobilfunknetz wie GSM, UMTS oder LTE ausgestaltet sein. Auch eine Verbindung zu einer Kommunikationsinfrastruktur wie beispielsweise das Internet ist möglich, wobei dann das Fahrzeug bevorzugt über einen drahtlosen Internetzugang verfügt.
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Die Mittel zur Kommunikation mit einer zentralen Einrichtung sind beispielsweise als kabellose oder drahtgebundene Kommunikationsmittel ausgestaltet. Die Mittel zur Kommunikation mit der einer zentralen Einrichtung und die Fahrzeugkommunikationseinrichtung können auch als eine gemeinsame Kommunikationseinrichtung ausgestaltet sein.
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Der mindestens eine Umfeldsensor einer Leiteinrichtung ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass dieser die Umgebung dreidimensional erfassen kann. Hierdurch wird insbesondere ermöglicht, dass der durch ein Fahrzeug sicher befahrbare Raum erkannt und vermessen werden kann. Des Weiteren ermöglicht eine dreidimensionale Erfassung ein Erkennen der relativen Position und der Abmessung eines Hindernisses. Durch Auswerten mehrerer zeitlich nacheinander aufgenommenen Daten über die Umgebung kann darüber hinaus zwischen beweglichen und statischen Hindernissen unterschieden werden, wobei bevorzugt bei beweglichen Hindernissen auch eine Bewegungsrichtung und eine Geschwindigkeit der Bewegung bestimmt wird.
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Bevorzugt ist der mindestens eine Umfeldsensor ausgewählt aus einem Lidarsensor, einer Monokamera, einer Stereokamera, einem Time-of-Flight Sensor oder einer Kombination mehrerer dieser Umfeldsensoren. Grundsätzlich sind alle Sensoren oder Sensorkombinationen als Umfeldsensor geeignet, welche eine dreidimensionale Erfassung der Umgebung ermöglichen.
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Bei Verwendung einer Monokamera ist es bevorzugt, Markierungen bzw. Landmarken in der Parkumgebung anzubringen, um eine dreidimensionale Erfassung der Parkumgebung zu unterstützen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine zentrale Einrichtung bereitzustellen, welche Kommunikationsmittel zur Kommunikation mit einer Vielzahl von Leiteinrichtungen und eine Recheneinheit umfasst. Bevorzugt ist die zentrale Einrichtung für die Verwendung mit einem der hierin beschriebenen Verfahren eingerichtet. Daher gelten im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Merkmale entsprechend für die zentrale Einrichtung und umgekehrt im Zusammenhang mit der zentralen Einrichtung beschriebene Merkmale gelten auch entsprechend für die Verfahren.
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Die zentrale Einrichtung kann beispielsweise als ein Server oder auch als ein Cloud-Server ausgestaltet sein, welcher über ein Kommunikationsnetzwerk mit der Vielzahl von Leiteinrichtungen verbunden ist. Die Recheneinheit ist insbesondere eingerichtet, Fahrzeugen eine Zielposition zuzuordnen und ausgehend von einer Startposition eine Route zu der Zielposition zu planen. Die Route ist dabei eine Abfolge von Leiteinrichtungen, welche nacheinander die Führung des Fahrzeugs übernehmen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine Parkumgebung bereitzustellen, welche eine zentrale Einrichtung, eine Vielzahl von Leiteinrichtungen und eine Vielzahl von Stellplätzen umfasst. Bevorzugt ist die Parkumgebung für die Verwendung mit einem der hierin beschriebenen Verfahren eingerichtet. Daher gelten im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Merkmale entsprechend für die Parkumgebung und umgekehrt im Zusammenhang mit der Parkumgebung beschriebene Merkmale gelten auch entsprechend für die Verfahren.
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Die Parkumgebung ist bevorzugt als ein Parkhaus, eine Tiefgarage oder eine offene Parkfläche ausgestaltet.
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Des Weiteren wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches über Aktuatoren für das Übernehmen einer Längsführung und einer Querführung verfügt und zur Verwendung mit einem der hierin beschriebenen Verfahren eingerichtet ist. Daher gelten im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Merkmale entsprechend für das Fahrzeug und umgekehrt im Zusammenhang mit dem Fahrzeug beschriebene Merkmale gelten auch entsprechend für die Verfahren.
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Das Fahrzeug umfasst bevorzugt eine Kommunikationseinheit, welche zur drahtlosen Kommunikation mit einer Leiteinrichtung und/oder einer zentralen Einrichtung eingerichtet ist.
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Vorteile der Erfindung
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Das vorgeschlagene Verfahren zur Führung eines Fahrzeugs in einer Parkumgebung benötigt nur eine zentrale Einrichtung mit geringen Ressourcen, da diese keine hochgenauen Karten der Parkumgebung benötigt. Die zentrale Einrichtung übernimmt lediglich eine allgemeine Koordinierung, indem abzustellenden Fahrzeugen Zielpositionen zugeordnet werden und grobe Routen geplant werden. Das Planen der Routen für die abzustellenden Fahrzeuge benötigt keine hochgenaue Karte und auch nur geringe Rechenleistung, da die zentrale Einrichtung die Route lediglich als eine Liste mit einer Abfolge von Leiteinrichtungen erstellt, welche nacheinander das jeweilige Fahrzeug zur Zielposition führen. Somit stellt die Route nur eine grobe Planung dar, die die Abfolge der vom Fahrzeug zur durchquerenden Teilbereiche der Parkumgebung festlegt. Das Führen innerhalb eines der Teilbereiche erfolgt dann über eine der Leiteinrichtungen.
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Die Leiteinrichtungen verfügen jeweils über mindestens einen Umfeldsensor, mit dem diese einen Teilbereich der Parkumgebung überwachen können. Somit kann eine Leiteinrichtung, welche in dem ihr zugeordneten Teilbereich der Parkumgebung ein Fahrzeug führt, dynamisch auf Veränderungen wie andere Fahrzeuge oder Fußgänger reagieren. Vorteilhafterweise kann eine von der Leiteinrichtung benötigte Karte des Teilbereichs unter Verwendung des Umfeldsensors erstellt werden. Dabei muss eine Leiteinrichtung nur für ihren eigenen Teilbereich eine Karte erstellen, ein aufwändiges Zusammenführen der Daten zu einer hochgenauen Karte der gesamten Parkumgebung ist nicht erforderlich.
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Durch das Führen des Fahrzeugs durch die Leiteinrichtungen wird vorteilhafterweise der Verarbeitungsweg von Umfeldinformationen verkürzt, da eine vorherige Übermittlung an eine zentrale Einrichtung nicht erforderlich ist. Eine durch Informationsübertragung und Informationsverarbeitung verursachte Verzögerung (Latenz) zwischen dem Erfassen von Umfeldinformationen bis zum Erstellen der Trajektorie wird vorteilhafterweise verkürzt, so dass insbesondere bei plötzlich auftauchenden Hindernissen schnell reagiert werden kann. Die bis zum Einleiten einer Notbremsung verstreichende Zeitspanne wird verkürzt und die Betriebssicherheit somit erhöht.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Aktuatoren zur automatischen Ausführung von Fahrmanövern,
- 2 eine schematische Darstellung einer Leiteinrichtung, und
- 3 eine schematische Darstellung einer Parkumgebung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten oder Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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In 1 ist schematisch ein Fahrzeug 100 dargestellt. Das Fahrzeug 100 umfasst einen ersten Aktuator 101, welcher zur Ausführung der Querführung, also der Lenkung, eingerichtet ist. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 100 einen zweiten Aktuator 102, welcher zur Ausführung der Längsführung, also dem Beschleunigen und Abbremsen, eingerichtet ist. In der 1 ist der erste Aktuator 101 schematisch als eine Verbindung zu einem Lenkrad dargestellt und der zweite Aktuator 102 ist schematisch als eine Verbindung zu einem Pedal dargestellt.
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Das Fahrzeug 100 umfasst ferner eine Steuereinheit 103, welche mit dem ersten Aktuator 101, dem zweiten Aktuator 102 und mit einer Kommunikationseinheit 104 verbunden ist. Die Steuereinheit 103 ist eingerichtet, über die Kommunikationseinheit 104 eine Trajektorie zu empfangen und das Fahrzeug 100 durch Ansteuern des ersten Aktuators 101 und des zweiten Aktuators 102 entlang dieser Trajektorie zu führen.
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In dem in 1 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeug 100 zusätzlich einen Sensor 105, mit dem das Fahrzeug 100 die Umgebung überwachen kann. Der Sensor 105 kann als Sicherheitsmaßnahme eingesetzt werden, um beispielsweise das Fahren entlang der empfangen Trajektorie zu pausieren oder zu stoppen, falls der Sensor 105 ein Hindernis erkennen sollte.
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2 zeigt schematisch eine Leiteinrichtung 130. Die Leiteinrichtung 130 umfasst eine Recheneinrichtung 152, welche mit einem Umfeldsensor 150, einer Fahrzeugkommunikationseinrichtung 154 und Mitteln 156 zur Kommunikation mit einer zentralen Einrichtung 120, vergleiche 3, verbunden ist.
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Der Umfeldsensor 150 ist beispielsweise als ein Lidarsensor oder eine Stereokamera ausgeführt und weist ein Sichtfeld 140 auf, innerhalb dem der Umfeldsensor 150 Hindernisse und Fahrzeuge erkennen und deren relative Position zur Leiteinrichtung (130) bestimmen kann. Des Weiteren ist der Umfeldsensor 150 bevorzugt eingerichtet, einen im Sichtfeld 140 liegenden Teilbereich der Parkumgebung zu vermessen, wobei bevorzugt zusätzlich zu Hindernissen und Fahrzeugen insbesondere auch die Lage von Begrenzungen wie Wände 112 oder Säulen 114, vergleiche 3, ermittelt und abgespeichert wird. Des Weiteren erfasst der Umfeldsensor 150 die Flächen innerhalb des Sichtfeldes 140 bzw. innerhalb des im Sichtfeld 140 liegenden Teilbereichs einer Parkumgebung, die von Fahrzeugen befahren werden können sowie bevorzugt auch die mit Markierungen gekennzeichneten Stellplätze und deren Belegung mit Fahrzeugen. Unter Verwendung der erfassten Daten erstellt die Recheneinrichtung 152 eine digitale Karte des im Sichtfeld 140 liegenden Teilbereichs einer Parkumgebung, welche insbesondere zum Bestimmen von Trajektorien zur Führung von Fahrzeugen 100 verwendet wird.
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Über die Mittel 156 zur Kommunikation mit einer zentralen Einrichtung 120 empfängt die Leiteinrichtung 130 eine Route für das Fahrzeug 100, welche in Form einer Liste von Leiteinrichtungen 130 bereitgestellt wird. Des Weiteren werden gegebenenfalls Positionen wie eine Startposition 1, Zielposition 5 und/oder Übergabepositionen 2, 3 übertragen, vergleiche 3. Sobald die Leiteinrichtung 130 gemäß dieser Liste an der Reihe ist, die Führung des Fahrzeugs 100 zu übernehmen, wird durch die Recheneinrichtung 152 unter Verwendung der erstellten digitalen Karte und Kenntnis gegebenenfalls übertragener Positionen eine Trajektorie bestimmt, die anschließend über die Fahrzeugkommunikationseinrichtung 154 an das Fahrzeug 100 übermittelt wird. Das Fahrzeug 100 führt die Trajektorie aus und bewegt sich entlang der durch die Trajektorie definierten Bahn.
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3 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Parkumgebung, welche als ein Parkdeck 110 eines Parkhauses ausgestaltet ist. Das Parkdeck 110 umfasst eine Vielzahl von Stellplätzen 116, eine zentrale Einrichtung 120 und eine Vielzahl von Leiteinrichtungen 130. Die Parkumgebung weist ferner Hindernisse und Begrenzungen auf, die hier beispielhaft als Wände 112 und Säulen 114 dargestellt sind. Die zentrale Einrichtung umfasst eine Recheneinheit 122 und Kommunikationsmittel 124.
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In der 3 ist des Weiteren ein Fahrzeug 100 zu erkennen, welches an einer Startposition 1 abgegeben wurde und auf einem der Stellplätze 116 des Parkdecks 110 abgestellt werden soll. Das Fahrzeug 100 kommuniziert mit der zentralen Einrichtung 120 und teilt der zentralen Einrichtung 120 den Parkwunsch mit. In dem dargestellten Beispiel erfolgt die Kommunikation indirekt über eine erste Leiteinrichtung 131, welche die Anfrage des Fahrzeugs 100 an die zentrale Einrichtung 120 weiterleitet.
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Die zentrale Einrichtung 120 wählt einen der Stellplätze 116 der Parkumgebung als Zielposition 5 aus und plant eine Route in Form einer Liste von Leiteinrichtungen 130. Die Zielposition 5 und die Route werden an die beteiligten Leiteinrichtungen 130 übermittelt. Die erste Leiteinrichtung 131 leitet die Route und die Zielposition 5 zudem an das Fahrzeug 100 weiter.
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Die Startposition 1 befindet sich in einem ersten Sichtfeld 141 der ersten Leiteinrichtung 131, die Zielposition 5 hingegen nicht. Das bedeutet, dass mehrere Leiteinrichtungen 130 benötigt werden, um das Fahrzeug 100 zur Zielposition 5 zu führen, wobei an Übergabepositionen 2, 3 die Zuständigkeit für das Führen des Fahrzeugs 100 von einer Leiteinrichtung 130 an die jeweils in der Route nachfolgende Leiteinrichtung 130 übergeben wird.
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In einem ersten Beispiel führt die Route über die erste Leiteinrichtung 131, eine zweite Leiteinrichtung 132 und eine dritte Leiteinrichtung 133. Für eine Übergabe zwischen der ersten Leiteinrichtung 131 und der zweiten Leiteinrichtung 132 wird eine Übergabeposition 2 vorgesehen, welche in einem überlappenden Bereich des ersten Sichtfelds 141 der ersten Leiteinrichtung 131 und einem zweiten Sichtfeld 142 der zweiten Leiteinrichtung 132 liegt. Des Weiteren wird eine weitere Übergabeposition 3 vorgesehen, welche in einem überlappenden Bereich des zweiten Sichtfelds 142 der zweiten Leiteinrichtung 132 und einem dritten Sichtfeld 143 der dritten Leiteinrichtung 133 liegt.
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Das Fahrzeug 100 wird zunächst von der ersten Leiteinrichtung 131 geführt, welche die primäre Leiteinrichtung 130 auf der von der zentralen Einrichtung 120 erstellten Route ist. Die erste Leiteinrichtung 131 bestimmt eine erste Trajektorie 11, welche das Fahrzeug 100 von der Startposition 1 zur Übergabeposition 2 führt. Die erste Trajektorie 11 wird an das Fahrzeug 100 übermittelt und durch Aktuatoren 101, 102 des Fahrzeugs 100 ausgeführt.
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An der Übergabeposition 2 angekommen, übernimmt die zweite Leiteinrichtung 132 die Führung des Fahrzeugs 100, da die zweite Leiteinrichtung 132 die nächste Leiteinrichtung 130 auf der Route ist. Die zweite Leiteinrichtung 132 bestimmt eine zweite Trajektorie 12, welche das Fahrzeug 100 von der Übergabeposition 2 zu einer weiteren Übergabeposition 3 führt. Die zweite Trajektorie 12 wird an das Fahrzeug 100 übermittelt und durch das Fahrzeug 100 ausgeführt.
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An der weiteren Übergabeposition 3 angekommen, übernimmt die dritte Leiteinrichtung 133 die Führung. Zum Erreichen der Zielposition 5 fügt die dritte Leiteinrichtung 133 eine Zwischenposition 4 ein, welche wie auch die Zielposition 5 im dritten Sichtfeld 143 der dritten Leiteinrichtung 133 liegt. Über eine dritte Trajektorie 13 erreicht das Fahrzeug 100 die Zwischenposition 4 und über eine vierte Trajektorie 14 gelangt das Fahrzeug 100 zur Zielposition 5, wo das Fahrzeug 100 abgestellt wird.
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In einem weiteren Beispiel wurde eine alternative Zielposition 5' durch die zentrale Einrichtung 120 ausgewählt. Entsprechend dienen andere Leiteinrichtungen 130 als alternative zweite Leiteinrichtung 132' und als alternative dritte Leiteinrichtung 133' mit alternativen Sichtfeldern 142', 143', wobei die Übergabe zwischen jeweils zwei Leiteinrichtungen an den alternativen Übergabepositionen 2' und 3' erfolgt. Die alternative Zielposition 5' wird in dem weiteren Beispiel durch Abfahren der alternativen Trajektorien 11', 12', 13' ohne das Einfügen einer Zwischenposition 4 erreicht.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009029117 A1 [0004]
- DE 102014224073 A1 [0005]
- DE 102012222562 A1 [0006]
- DE 102014221751 A1 [0007]
- US 2012/0188100 A1 [0008]
