DE102018217896A1

DE102018217896A1 - Parkbereichsmanagementsystem und Parkbereichsmanagementverfahren für zumindest zwei autonome Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102018217896A1
Application number: DE102018217896.8A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Kneißl; Hasan Esen; Adam Molin
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2020-04-23

Abstract

Es werden ein Parkbereichsmanagementsystem für zumindest zwei autonome Fahrzeuge und ein Parkbereichsmanagementverfahren vorgesehen. Bei diesem System und diesem Verfahren erfolgt ein Abspeichern von zumindest einem ersten Pfad des ersten autonomen Fahrzeugs (F1) in Bezug auf einen ersten Parkplatz (P2), einem zweiten Pfad des zweiten autonomen Fahrzeugs in Bezug auf einen zweiten Parkplatz (P6) und zumindest einem kritischen Punkt (K), in dem sich der erste Pfad und der zweite Pfad schneiden, ein Senden von dem ersten Pfad und von dem zumindest einen kritischen Punkt (K) zu dem ersten autonomen Fahrzeug (F1) und von dem zweiten Pfad und von dem zumindest einen kritischen Punkt (K) zu dem zweiten autonomen Fahrzeug (F2), ein Empfangen von positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem ersten autonomen Fahrzeug (F1) und dem zweiten autonomen Fahrzeug (F2) in Bezug auf den kritischen Punkt (K) und ein Berechnen von Daten, durch die das Überqueren des zumindest einen kritischen Punktes (K) durch die zwei autonomen Fahrzeuge (F1, F2) mit einer vorbestimmten Ablaufplanung ermöglicht ist. Nach dem Berechnen dieser Daten sind diese Daten zu dem ersten und dem zweiten autonomen Fahrzeug (F1, F2) sendbar sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Parkbereichsmanagementsystem und ein Parkbereichsmanagementverfahren für zumindest zwei autonome Fahrzeuge.
Stand der Technik
In den letzten Jahren haben sich Komfortsystem zur vollständigen Fahrzeugführung ständig weiterentwickelt. Eines dieser Komfortsysteme ist das automatisierte Valet-Parken-System, bei dem ein Fahrzeug im Eingangsbereich (Übergabebereich) zu einem Parkplatz gefahren wird. Der Fahrer verlässt das Fahrzeug und übergibt dieses einem autonomen Parkbereichsmanagementsystem (Parking-Area-Management(PAM)-System). Das Parkbereichsmanagementsystem verfügt über eine drahtlose Schnittstelle für die Kommunikation mit dem Fahrzeug. Das autonome Fahrzeug, das sich an dem Übergabebereich befindet, verfügt ebenfalls über eine drahtlose Schnittstelle. Daher ist das Parkbereichsmanagementsystem in der Lage, dem autonomen Fahrzeug Befehle zu übermitteln. Das Parkbereichsmanagementsystem ist in der Lage, dem Fahrzeug einen bestimmten Parkplatz im Parkbereich zuzuweisen, sendet diesem autonomen Fahrzeug die Parkbefehle zu und ermöglicht dem Fahrzeug an dem angegebenen Parkplatz zu parken.
Beim Abholen des Fahrzeuges sendet das Parkbereichsmanagementsystem eine vom Fahrer ausgelöste Abholanforderung an das Fahrzeug und das Parkbereichsmanagementsystem unterstützt das autonome Fahrzeug beim Herausfahren und koordiniert den Weg zum Übergabebereich.
Bei einem derartigen Valet-Parken-System bestehen bei der Bewegung von mehreren autonomen Fahrzeugen in dem Parkbereich die Notwendigkeit einer sicheren und effizienten Koordinierung der Fahrzeuge und einer gegenseitigen Abstimmung der Trajektorien der Fahrzeuge, das heißt der orts- und zeitabhängigen Bewegungspfade der Fahrzeuge, zu dem Parkplatz hin und von dem Parkplatz weg.
Aus der DE 10 2015 002 405 A1 ist ein Verfahren zur Verkehrskoordinierung von Fahrzeugen einer Parkumgebung bekannt, bei dem eine zentrale Recheneinheit zur räumlichen und zeitlichen Koordinierung des Verkehrs in der Parkumgebung ausgebildet ist und die Sensordaten zur Ermittlung von Verkehrslagedaten der Parkumgebung ermittelt und zu den jeweiligen Kraftfahrzeugen übertragen werden. Nachteilig bei einem derartigen Verkehrskoordinierungssystem ist die große übertragene Datenmenge.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung zum Betreiben eines Parkplatzes aus der DE 10 2014 224 101 A1 wird der Verkehr von mehreren Fahrzeugen innerhalb des Parkplatzes derartig koordiniert, dass zwischen zwei Fahrzeugen ein vorgegebener Mindestabstand eingehalten wird, sodass eine Kollision von Fahrzeugen vermieden werden kann. Konkrete Maßnahmen zur Datenreduzierung und zum konkreten Ablauf von Kollisionsvermeidung werden nicht angeführt.
Bei der Vorrichtung und dem Verfahren für das automatisierte Einparken von autonomen Fahrzeugen aus der US 2017/0212511 A1 koordiniert eine Steuereinrichtung die Bewegung einer Vielzahl an Fahrzeugen, die sich dann in einer Gruppe bewegen, um weiteren, ankommenden Fahrzeugen Platz zu machen oder um zu ermöglichen, dass Fahrzeuge den Parkbereich verlassen.
Aus der DE 10 2012 021 282 A1 ist ein Verfahren zur Koordinierung des Betriebes von zwei automatisiert fahrenden Fahrzeugen bekannt, bei dem Trajektorien für jedes Fahrzeug ermittelt werden, ein Koordinierungsbedarf aus Trajektorien erkannt wird und im Falle eines Konfliktes die Trajektorie auf Grund mindestens einer Regel angepasst wird. Auch hier erfolgt ein umfangreicher Datenaustausch.
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin ein Parkbereichsmanagementsystem und ein Parkbereichsmanagementverfahren für zumindest zwei autonome Fahrzeuge vorzusehen, mit denen ein hoher Durchsatz an ein- und ausparkenden Fahrzeugen möglich ist, ein sicherer Betrieb vorgenommen werden kann und das Auftreten von Konfliktsituationen vermieden wird.
Darüber hinaus wird bevorzugt, dass der Umfang der ausgetauschten Daten gering ist, was insbesondere aus Gründen der Datensicherheit und der Verringerung des Kommunikationsaufwandes zwischen den Fahrzeugen und der Parkbereichsmanagementsystemstruktur bevorzugt ist.
Ferner soll bevorzugt der Rechenaufwand zwischen dem Fahrzeug und dem Parkbereichsmanagementsystem effizient verteilt werden. Darüber hinaus wird bevorzugt, dass Fahrzeuge in Gefahrsituationen selbstständig agieren können.
Lösung des Problems
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Parkbereichsmanagementsystem für zumindest zwei autonome Fahrzeuge vorgesehen mit einer Speichereinrichtung zum Abspeichern von zumindest einem ersten Pfad des ersten autonomen Fahrzeugs in Bezug auf einen ersten Parkplatz, einem zweiten Pfad des zweiten autonomen Fahrzeugs in Bezug auf einen zweiten Parkplatz und zumindest einem kritischen Punkt, in dem sich der erste Pfad und der zweite Pfad schneiden, einer Sendeeinrichtung zum Senden von dem ersten Pfad und von dem zumindest einen kritischen Punkt zu dem ersten autonomen Fahrzeug und von dem zweiten Pfad und von dem zumindest einen kritischen Punkt zu dem zweiten autonomen Fahrzeug, einer Empfangseinrichtung zum Empfangen von positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem ersten autonomen Fahrzeug und dem zweiten autonomen Fahrzeug in Bezug auf den kritischen Punkt und einer Koordinierungseinrichtung, durch die nach dem Empfangen der positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem ersten und dem zweiten autonomen Fahrzeug in Bezug auf den kritischen Punkt Daten berechenbar sind, durch die das Überqueren des zumindest einen kritischen Punktes durch die zwei autonomen Fahrzeuge mit einer vorbestimmten Ablaufplanung ermöglicht ist, wobei die Sendeeinrichtung derart konfiguriert ist, dass durch diese nach dem Berechnen der Daten, durch die das Überqueren des zumindest einen kritischen Punktes durch die zwei autonomen Fahrzeuge mit einer vorbestimmten Ablaufplanung ermöglicht ist, durch die Koordinierungseinrichtung, diese Daten zu dem ersten und dem zweiten autonomen Fahrzeug sendbar sind. Durch das Übermitteln von positionsbezogenen Vorhersagendaten in Bezug auf den kritischen Punkt werden nur die für den kritischen Punkt relevanten Daten zwischen Fahrzeug und Parkbereichsmanagementsystem geteilt, sodass ein geringer Datendurchsatz möglich ist. Darüber hinaus wird durch die Verarbeitung der Vorhersagedaten durch das Parkbereichsmanagementsystem und die Übermittlung von Daten, mit denen das Überqueren des kritischen Punktes mit einer vorbestimmten Ablaufplanung ermöglicht ist, ein schnelles Reagieren mit hoher Sicherheit bei der Koordinierung zwischen den Fahrzeugen möglich.
Bei einem Parkbereichsmanagementsystem entsprechend dem zweiten Aspekt, der den ersten Aspekt weiterbildet, weisen die positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem autonomen Fahrzeug in Bezug auf den kritischen Punkt die Position des autonomen Fahrzeugs auf einer Trajektorie oder den Abstand des autonomen Fahrzeugs zu dem zumindest einen kritischen Punkt auf. Bei der Übertragung von Abstandsdaten zu dem zumindest einem kritischen Punkt ist sichergestellt, dass nur ein geringer Datenumfang übertragen wird, was eine hohe Kommunikationseffizienz ermöglicht. In dem Fall, in dem die Position des autonomen Fahrzeugs auf einer Trajektorie Teil der positionsbezogenen Vorhersagedaten zum Parkbereichsmanagementsystem ist, ist es für das Parkbereichsmanagementsystem möglich, weitere orts- und zeitabhängige Faktoren bei der Berechnung der Daten zu berücksichtigen, durch die das Überqueren des zumindest einen kritischen Punktes durch die zwei autonomen Fahrzeuge mit einer vorbestimmten Ablaufplanung ermöglicht ist.
Bei einem Parkbereichsmanagementsystem entsprechend dem dritten Aspekt, der den ersten oder zweiten Aspekt weiterbildet, ist die Sendeeinrichtung derart konfiguriert, dass durch diese zusätzlich zu dem ersten und zweiten Pfad und zu dem zumindest einen kritischen Punkt zumindest eine umgebungsbedingte Geschwindigkeitsbeschränkung und/oder eine Referenzgeschwindigkeit zu den autonomen Fahrzeugen sendbar ist. Die Datenübermittlung vom Parkbereichsmanagementsystem zum autonomen Fahrzeug, die eine effiziente Trajektorienberechnung durch das Fahrzeug ermöglicht, wird bevorzugt. Genauer gesagt ermöglichen umgebungsbedingte Geschwindigkeitsbeschränkungen und/oder eine Referenzgeschwindigkeit, die das Parkbereichsmanagementsystem in Bezug auf den übermittelten ersten oder zweiten Pfad zu dem ersten oder zweiten autonomen Fahrzeug übermittelt, dass baulichen Randbedingungen im Parkbereichsmanagementsystem durch die Trajektorie Rechnung getragen wird.
Bei einem Parkbereichsmanagementsystem entsprechend dem vierten Aspekt, der zumindest einen der vorhergehen Aspekte weiterbildet, empfängt die Empfangseinrichtung neben den positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem ersten autonomen Fahrzeug und dem zweiten autonomen Fahrzeug in Bezug auf den kritischen Punkt Trajektoriendaten des ersten autonomen Fahrzeug in Bezug auf den ersten Pfad und Trajektoriendaten des zweiten autonomen Fahrzeug in Bezug auf den zweiten Pfad. Die Ermittlung von zumindest einem Teil der Trajektoriendaten des ersten autonome Fahrzeugs in Bezug auf den ersten Pfad und des zweiten autonomen Fahrzeugs in Bezug auf den zweiten Pfad ermöglicht eines detaillierte Vorhersagesteuerung in Bezug auf das Fahrverhalten des ersten und zweiten autonomen Fahrzeugs bezüglich des kritischen Punktes.
Bei einem Parkbereichsmanagementsystem entsprechend dem fünften Aspekt, der zumindest einen der vorhergehen Aspekte weiterbildet, ermöglicht die vorbestimmte Ablaufplanung, dass die zumindest zwei autonomen Fahrzeuge den zumindest einen kritischen Punkt erst nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Minimalzeit überqueren oder diese beim Überqueren des zumindest einen kritischen Punktes einen vorbestimmten Minimalabstand zueinander nicht unterschreiten. Durch die vorbestimmte Minimalzeit oder den vorbestimmten Minimalabstand zwischen den Fahrzeugen können entsprechende Sicherheitsüberlegungen für den Betrieb des Parkbereichsmanagementsystems Rechnung getragen werden.
Bei einem Parkbereichsmanagementsystem entsprechend dem sechsten Aspekt, der zumindest einen der vorhergehen Aspekte weiterbildet, ist durch die vorbestimmte Ablaufplanung eine Priorisierung desjenigen Fahrzeuges ermöglicht, das sich bereits eine längere Zeit im Parkbereichsmanagementsystem befindet und/oder das den Pfad in der Richtung zu dem Parkplatz hin oder, alternativ dazu, von diesem weg befährt, oder eine Berücksichtigung der Fahrzeugklasse erfolgt. Hiermit ist es möglich, dass trotz der geringen Datenmenge aufgrund der positionsbezogenen Vorhersagedaten in Bezug auf den kritischen Punkt, die zum Parkbereichsmanagementsystem übertragen werden, globalen Anforderungen im Parkbereichsmanagementsystem Rechnung getragen wird, sodass Fahrzeuge, die sich eine längere Zeit im Parkbereichsmanagementsystem befinden, beispielsweise eher aus dem Parkbereichsmanagementsystem geführt werden oder dass eine Priorisierung für einparkende Fahrzeuge bzw. ausparkende Fahrzeuge im Parkbereichsmanagementsystem erfolgt oder eine Priorisierung bestimmter Fahrzeugklassen erfolgt.
Bei einem Parkbereichsmanagementsystem entsprechend dem siebenten Aspekt, der zumindest einen der vorhergehen Aspekte weiterbildet, erfolgt das Abspeichern des jeweiligen Pfades des jeweiligen autonomen Fahrzeugs in der Speichereinrichtung in Bezug auf den Parkplatz in Abhängigkeit davon, dass der Pfad zwischen dem Übergabebereich des Fahrzeugs zum Parkbereichsmanagementsystem und Parkplatz kurz ist, dass die Größe des Parkplatzes zur Größe des Fahrzeugs passt oder dass die Pfadlänge bei beabsichtigter längeres Parkzeit des autonomen Fahrzeugs länger ist. Die Pfadbestimmung im Parkbereichsmanagementsystem und das nachfolgende Abspeichern können somit für einen effizienten Betrieb des Parkbereichsmanagementsystems optimiert sein. Bei einem kurzen Pfad zwischen Übergabebereich des Fahrzeuges und Parkplatz können bei einer geringen Nutzung des Parkbereichs Fahrzeuge immer mit kurzen Wegen abgestellt werden. Bei einer Abstimmung zwischen Größe des Parkplatzes und Größe des Fahrzeuges kann zum Beispiel der Normalfall von kleinen Parkplätzen im Parkbereichsmanagementsystem vorgesehen werden und erst ab dem Überschreiten bestimmter Ausmaße für das einzuparkende Fahrzeug kann ein Berücksichtigen besonders großer Parkplätze erfolgen. In vorausschauender Weise kann bei längerem Parken ein hinterer Parkplatz bevorzugt werden, sodass kurzzeitiger parkenden Fahrzeugen ein Parkplatz mit geringerer Entfernung zur Verfügung steht und auf diese Weise das Parkbereichsmanagementsystem effizient gestaltet werden kann.
Entsprechend einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Parkbereichsmanagementverfahren für zumindest zwei autonome Fahrzeuge mit den Schritten vorgesehen: Abspeichern von zumindest einem ersten Pfad des ersten autonomen Fahrzeugs in Bezug auf einen ersten Parkplatz, einem zweiten Pfad des zweiten autonomen Fahrzeugs in Bezug auf einen zweiten Parkplatz und zumindest einem kritischen Punkt, in dem sich der erste Pfad und der zweite Pfad schneiden, Senden von dem ersten Pfad und von dem zumindest einen kritischen Punkt zu dem ersten autonomen Fahrzeug und von dem zweiten Pfad und von dem zumindest einen kritischen Punkt zu dem zweiten autonomen Fahrzeug, Empfangen von positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem ersten autonomen Fahrzeug und dem zweiten autonomen Fahrzeug in Bezug auf den kritischen Punkt und nach dem Empfangen der positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem ersten und dem zweiten autonomen Fahrzeug in Bezug auf den kritischen Punkt Berechnen von Daten, durch die das Überqueren des zumindest einen kritischen Punktes durch die zwei autonomen Fahrzeuge mit einer vorbestimmten Ablaufplanung ermöglicht ist, und Senden von diesen Daten zu dem ersten und dem zweiten autonomen Fahrzeug.
Bei einem Parkbereichsmanagementverfahren entsprechend dem neunten Aspekt, der den achten Aspekte weiterbildet, weisen die positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem autonomen Fahrzeug in Bezug auf den kritischen Punkt die Position des autonomen Fahrzeugs auf einer Trajektorie oder den Abstand des autonomen Fahrzeugs zu dem zumindest einen kritischen Punkt auf.
Bei einem Parkbereichsmanagementverfahren entsprechend dem zehnten Aspekt, der den achten oder neunten Aspekte weiterbildet, ist in dem Schritt des Sendens zusätzlich zu dem ersten und zweiten Pfad und zu dem zumindest einen kritischen Punkt zumindest eine umgebungsbedingte Geschwindigkeitsbeschränkung und/oder eine Referenzgeschwindigkeit zu den autonomen Fahrzeugen sendbar.
Durch die Parkbereichsmanagementverfahren entsprechend dem achten bis zehnten Aspekt können vergleichbare Vorteile wir beim Parkbereichsmanagementsystem entsprechend dem ersten bis dritten Aspekt erhalten werden.
Figurenliste
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und die entsprechende detaillierte Beschreibung wird die vorliegende Erfindung detaillierter im Zusammenhang mit weiteren Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen beschrieben.

1 stellt einen Parkbereich mit einem Parkbereichsmanagementsystem und zwei autonome Fahrzeuge entsprechend einem Ausführungsbeispiel dar.
2 stellt den Aufbau des Parkbereichsmanagementsystems und ein Fahrzeug mit Steuereinrichtung dar.
3 stellt einen Ablauf in einem Parkbereichsmanagementsystem entsprechend dem Ausführungsbeispiel dar, wobei ein erstes Fahrzeug eingeparkt und ein zweites Fahrzeug ausgeparkt werden soll.

Die 4a bis 4d stellen den chronologischen Ablauf beim Überqueren eines kritischen Punktes durch vier Fahrzeuge F1 bis F4 dar.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachfolgend werden ein Parkbereichsmanagementsystem und ein Parkbereichsmanagementverfahren für zumindest zwei autonome Fahrzeuge mit Abwandlungen beschrieben.
In 1 ist ein Parkbereich 10 mit einem Parkbereichsmanagementsystem 20 und einem ersten autonomen Fahrzeug F1 und einem zweiten autonomen Fahrzeug F2 gezeigt.
Der Parkbereich 10 ist beispielhaft mit einem Übergabebereich Ub und einem neben diesem angeordneten Abholbereich Ab wiedergegeben. Das Fahrzeug F1 befindet sich hinter einer Schranke S im Übergabebereich Ub. Zu beiden Seiten von Übergabebereich und Abholbereich erstrecken sich gegenüberliegend Parkplätze P1 bis P3 und P4 bis P6.
Das autonome Fahrzeug F1 soll in diesem Beispiel auf einem Parkplatz P2 geparkt werden, der sich auf der entgegengesetzten Seite in Bezug auf den Übergabebereich Ub befindet. Das zweite autonome Fahrzeug, das sich auf dem Parkplatz P6 eingeparkt befindet, soll zum Abholbereich Ab gebracht werden. Da sich die Parkplätze P4 bis P6 auf der entgegengesetzten Seite zu den Parkplätzen P1 bis P3 befinden, schneidet sich ein Pfad 1, den das erste autonome Fahrzeug F1 vom Übergabebereich Ub zum Parkplatz P2 zurücklegen soll, mit dem Pfad 2, den das zweite autonome Fahrzeug F2 vom Parkplatz P6 zum Abholbereich Ab zurücklegen soll, an einem kritischen Punkt K. Wenn Pfad 1 und Pfad 2 nacheinander abgefahren werden, ergibt sich kein Problem, jedoch bei einer gleichzeitigen Bewegung von dem ersten autonomen Fahrzeug F1 und dem zweiten autonomen Fahrzeug F2 ist eine Koordinierung zwischen den Fahrzeugbewegungen notwendig. Diese wird durch das Parkbereichsmanagementsystem 20 vorgenommen. Sowohl das erste autonome Fahrzeug F1, das zweite autonome Fahrzeug F2 als aus auch das Parkbereichsmanagementsystem 20 sind in der Lage, durch eine drahtlose Schnittstelle miteinander zu kommunizieren. Diese Kommunikation kann zum Beispiel über WLAN und/oder ein Mobilfunknetz oder über ein anderes geeignetes Übertragungsprotokoll erfolgen.
2 zeigt den Aufbau des Parkbereichsmanagementsystems 20 und den generellen Ablauf für die Steuerung in dem ersten autonomen Fahrzeug F1 beispielhaft.
Das Parkbereichsmanagementsystem 20 weist einen Speicher 22, einen Sender 24, einen Empfänger 26 und eine Koordinierungseinrichtung 28, die Teil einer zentralen Verarbeitungseinheit ist, auf. Der Speicher 22 ist in einer solchen Weise eingerichtet, dass in diesem zumindest die Informationen über die autonomen Fahrzeuge, die sich momentan im Parkbereich 10 befinden, vorhanden sind. Vorzugsweise ist in dem Speicher 22 ein statisches Verzeichnis des Parkbereiches 10, ein Verzeichnis über die verfügbaren und besetzen Parkplätze in jedem Moment und die Information über die Anzahl der Fahrzeuge zu einem bestimmte Zeitpunkt im Parkbereich 10 gespeichert. Der Sender 24 hat die Funktion, Vorhersagedaten für den Pfad und den kritischen Punkt zwischen dem Parkbereichsmanagementsystem 20 und dem autonomen Fahrzeugen F1 und F2 zu übertragen. Der Empfänger 26 hat die Funktion, Vorhersagedaten, die von den ersten und zweiten autonomen Fahrzeugen F1 und F2 ausgesandt werden, im Parkbereichsmanagementsystem zu empfangen und zur Weiterverarbeitung der Koordinierungseinrichtung 28 zuzuführen. Ausgangsdaten von der Koordinierungseinrichtung 28 können dann wieder über den Sender 24 zu den autonome Fahrzeugen F1 und F2 übertragen werden.
In der Steuereinrichtung der autonomen Fahrzeuge, wobei beispielhaft das erste autonome Fahrzeug F1 in 2 gezeigt ist, wird die Verarbeitung von Daten, die von dem Parkbereichsmanagementsystem 20 übertragen wurden und zu diesem weitergeleitet werden, abgearbeitet. Durch das autonome Fahrzeug F1 werden Vorhersagedaten für den Pfad und den kritischen Punkt K für das erste autonome Fahrzeug F1 empfangen und mit diesen Ausgangsdaten das Problem der modellprädiktiven Regelung in Schritt S2 formuliert sowie dann dieses Problem in Schritt S3 in ein Problem der quadratischen Optimierung umgewandelt. Im anschließenden Schritt S4 erfolgt das Lösen des Problems der quadratischen Optimierung, sodass im Fahrzeug eine Trajektorie vorhanden ist, entlang der sich das Fahrzeug F1 in 1 entlang des Pfades 1 bewegen soll. Mit diesen Trajektoriendaten und den in Schritt S1 empfangenen Informationen über den kritischen Punkt K; werden die Position des Fahrzeuges in Bezug auf den kritischen Punkt K in 1 oder der Abstand des Fahrzeuges F1 in Bezug auf den kritischen Punkt K vorhergesagt und dem Parkbereichsmanagementsystem 20 zugeleitet.
Es wird bevorzugt, wenn in Schritt S1 neben den Vorhersagedaten für den Pfad und den kritische Punkt ebenfalls Informationen entweder für eine umgebungsbedingte Geschwindigkeitsbeschränkung oder eine Referenzgeschwindigkeit zu dem autonomen Fahrzeug übersandt wird. Auf diese Weise kann mit genauen Kenntnissen von Einzelheiten des Parkbereichs im autonomen Fahrzeug die Trajektorie auf der Grundlage des Pfades berechnet werden. Das Fahrzeug F1 ist so eingerichtet, dass dieses sich nach dem Berechnen der Trajektorie auf der Grundlage von den Daten zu dem Pfad und dem kritischen Punkt autonom entlang der Trajektorie bewegen kann und dieses bei einer Trajektorienneuberechnung zwischenzeitlich erhaltene Informationen von Parkbereichsmanagementsystem 20 aufnehmen und verarbeiten kann.
Nachfolgend wird ein Parkbereichsmanagementverfahren zum Einparken des Fahrzeuges F1 vom Übergabebereich Ub zum Parkplatz P2 und zum Abholen des Fahrzeuges F2 vom Parkplatz P6 am Abholbereich Ab in 1 unter Bezugnahme auf 3 erläutert.
In Schritt S10 befindet sich das Fahrzeug F1 im Übergabebereich Ub und sendet in Schritt S20 einen Parkbefehl zum Parkbereichsmanagementsystem 20. Das Parkbereichsmanagementsystem 20 berechnet in Schritt S30 den Pfad und weist dem Fahrzeug F1 den Parkplatz P2 zu.
Im vorliegenden Beispiel wird davon ausgegangen, dass gleichzeitig sich das Fahrzeug F2 am Parkplatz P6 befindet, was durch Schritt S40 wiedergegeben ist, und dieses in Schritt S50 einen Abholbefehl zum Parkbereichsmanagementsystem 20 sendet. Das Parkbereichsmanagementsystem 20 berechnet in Schritt S60 den Pfad 2 zum Abholbereich Ab. Da aufgrund der Schritte S30 und S60 das Parkbereichsmanagementsystem 20 nun Kenntnis von allen Pfaden, das heißt dem Pfad 1 und dem Pfad 2 hat, können die kritischen Punkte, in diesem Fall der kritische Punkt K in 1, wo sich die Pfade schneiden, berechnet werden. Dieses erfolgt in Schritt S70. Die Daten zum Pfad 1 und 2, die in den Schritten S30 und S60 berechnet werden, werden in Schritt S90 zu dem jeweiligen Fahrzeug übersendet und in Schritt S100 im Fahrzeug aus diesen Daten die Trajektorie berechnet. Das Parkbereichsmanagementsystem 20 nimmt im Schritt S101 die Trajektorie von allen Fahrzeugen auf und koordiniert in Schritt S102 die Ablaufplanung der Fahrzeuge an den kritischen Punkten und definiert Abstandsbeschränkungen. Hierzu werden die in Schritt S70 berechneten kritischen Punkte aufgenommen. Anschließend sendet das Parkbereichsmanagementsystem 20 die kritischen Punkte und die Abstandbeschränkungen in Schritt S103 an das Fahrzeug, das dann in Schritt S100 wiederum mit diesen Daten die Trajektorie berechnet.
Neben den kritischen Punkten und den Abstandbeschränkungen kann das Parkbereichsmanagementsystem 20 in Schritt S103 auch umgebungsbedingte Geschwindigkeitseinschränkungen, wie zum Beispiel verringerte Geschwindigkeit an engen Passagen übertragen werden. Mit den Daten zu dem Pfad und der Referenzgeschwindigkeit ist in Schritt S100 die Berechnung der optimalen Trajektorie, d.h. der optimalen zeitbasierten Bewegung auf dem Pfad, möglich. Somit kann vorhergesagt werden, innerhalb von welchem Abstand sich auf einen kritischen Punkt zubewegt wird. Mit der Ablaufplanung des Parkbereichsmanagementsystems 20 in Schritt S102 ist es möglich, ein optimiertes Feedback zu dem Fahrzeugen F1 und F2 zu liefern, mit dem ein sicheres Überqueren der kritischen Punkte möglich ist und der Fahrzeugfluss optimiert ist. Der zusätzliche Input von Schritt S103 vom Parkbereichsmanagementsystem 20 zum Fahrzeug wird im Fahrzeug berücksichtigt, während gleichzeitig lokalen dynamischen Umgebungsänderungen Rechnung getragen wird, wie zum Beispiel dem Gelangen von Fußgängern in die Nähe des Pfades der Fahrzeuge. Die Schritte S100 bis S103 werden iterativ wiederholt, bis sich das Fahrzeug F1 am Parkplatz P2 befindet und sich das Fahrzeug P2 am Abholbereich Ab am Ende des Pfades 2 befindet.
In dem Fall, in dem in Schritt S90 ein aktualisierter Pfad zum Fahrzeug geschickt wird, kann im Parkbereichsmanagementsystem 20 in Schritt S80 ein mögliches Pfadupdate ebenfalls weitergeleitet werden, sodass in Schritt S70 das Berechnen der kritischen Punkte aufgrund des aktualisierten Pfades erfolgt.
Im Ergebnis wird durch den Ablauf in 3 eine Koordinierung zwischen der Bewegung des Fahrzeuges F1 entlang des Pfades 1 und des Fahrzeuges F2 entlang des Pfades 2 vorgenommen. Die Aufteilung der Berechnungen zwischen Parkbereichsmanagementsystem und den Fahrzeugen F1 und F2 erfolgt interaktiv.
Nachfolgend werden bevorzugte Varianten für das Parkbereichsmanagementverfahren entsprechend 3 erläutert.
In Schritt S30 erfolgt in 3 das Berechnen des Pfades zum Parkplatz P2 durch das Parkbereichsmanagementsystem 20. Dieses Zuweisen des verfügbaren Parkplatzes durch die Anfrage durch ein Fahrzeug und das Berechnen des Pfades, d.h. der Wegpunkte zu diesem Bestimmungsort, kann mit unterschiedlichen Randbedingungen erfolgen. Bei der Zuweisung kann ein Fokus darauf liegen, dass der am nächsten befindliche Parkplatz in Bezug auf den Übergabebereich gefunden wird. Alternativ dazu kann ein Parkplatz gefunden werden, der am besten für die Größe des zu parkenden Fahrzeuges geeignet ist. Ferner kann bei der Zuweisung der Rückgabezeitpunkt eine Rolle spielen. Beispielweise können Fahrzeuge, die für einige Tage zu parken sind, im hinteren Bereich des Parkbereiches geparkt werden, während Fahrzeuge mit kurzer Parkzeit in den vorderen Parkplätzen zu parken sind. Ferner kann eine Priorisierung der Parkplätze auch dadurch erfolgen, dass unabhängig von der Parkzeit durch Zuzahlung ein vorderer Parkplatz gewählt werden kann.
Bei der Berechnung der Pfade können unterschiedliche Ansätze gewählt werden. Ein Ansatz ist, dass im Speicher 22 von 2 bereits alle möglichen Pfade zu den Parkplätzen im Voraus berechnet gespeichert sind. Unter Berücksichtigung der Fahrzeugkinematik, die entweder im Zusammenhang mit der Fahrzeuggröße stehen kann oder die in einem Verzeichnis nachgeschlagen werden kann, kann der Pfad des Fahrzeuges dann berechnet werden. In Schritt S102 wird durch das Parkbereichsmanagementsystem 20 die Ablaufplanung vorgenommen, das heißt die Reihenfolge der Fahrzeuge, die den kritischen Punkt passieren. Bei einem ersten Durchlaufen des Parkbereichsmanagementverfahrens aus 3 werden nur die Pfaddaten in Schritt S90 zu den Fahrzeugen in der Form von Wegpunktkoordinaten, zum Bespiel liegt x, y und z gesendet. Nach einem ersten iterativen Wiederholen der Schritte S100 bis S103 ist das Senden des Pfades zum Fahrzeug in Schritt S90 lediglich notwendig, wenn eine neue Pfadberechnung im Parkbereichsmanagementsystem, zum Beispiel aufgrund von Änderungen bei der Umgebung, vorgenommen wurde. Es ist aber auch möglich die Pfaddaten bei jedem iterativen Wiederholen zu übertragen. Nachteilig ist hier jedoch die erhöhte Datenrate.
Die Berechnung der Trajektorie in Schritt S100 kann optimiert werden, wenn auch Abstandsdaten eines vorausfahrenden oder nachfolgenden Fahrzeuges durch das Parkbereichsmanagementsystem 20 zu dem jeweiligen Fahrzeug übertragen werden. Auf die Weise können diese Daten bei der modellprädiktiven Regelung im Fahrzeug, wie es beispielhaft in 2 gezeigt ist, ebenfalls verwendet werden. Bei der modellprädiktiven Regelung in den Fahrzeugen kann die Abstandvorhersage des vorherfahrenden und des folgenden Fahrzeuges bei dem lokalen Fahrzeugoptimierungsproblem als Bedingung berücksichtigt werden. Als Sicherheitsrandbedingung kann ein minimaler Abstand zwischen den Fahrzeugen Anwendung finden.
Als Optimierungsergebnis sind in den in S100 berechneten Trajektorien neben den Wegpunkten x, y und z ebenfalls abstandsbasierte Informationen.
Durch das Senden der kritischen Punkte und der Abstandsbeschränkungen in Schritt S103 durch das Parkbereichsmanagementsystem 20 kann ein sicheres Überqueren der kritischen Punkte und ein optimaler Fahrzeugfluss sichergestellt werden. Um den Rechenaufwand zu verringern, kann für bestimmte kritische Punkte eine Beschränkung bei den zu berücksichtigenden Fahrzeugen vorgenommen werden. Beispielsweise können nur Fahrzeuge beim Parkbereichsmanagement berücksichtigt werden, die den kritischen Punkt innerhalb einer bestimmten Anzahl von Sekunden durchqueren oder die einen vorbestimmten Abstand zu anderen Fahrzeugen haben.
Die Ablaufplanung in Schritt S102 kann nach anderen Kriterien erfolgen. Zum Beispiel kann diese nur davon abhängen, welches Fahrzeug sich als erstes an den kritischen Punkt annähert. Ferner kann eine Priorisierung nach weiteren Gesichtspunkten erfolgen, wie zum Beispiel, dass ein Fahrzeug früher einen kritischen Punkt passiert, wobei sich dieses Fahrzeug bereits eine längere Zeit als andere Fahrzeuge im Parkbereich 10 befunden hat. Die Priorisierung kann auch danach erfolgen, ob das Fahrzeug vom Übergabebereich Ub zum Parkplatz fährt oder vom Parkplatz zum Abholbereich Ab, oder erfolgt nach Fahrzeugklasse. Wenn ein weiteres Fahrzeug zusätzlich zu den Fahrzeugen 1 und 2 in 3 in das Parkbereichsmanagementverfahren eintritt, erfolgt eine Pfadberechnung und eine Berechnung der kritischen Punkte zu den anderen Pfaden im Schritt S70 durch das Parkbereichsmanagementsystem 20 und erfolgt anschließend das Berechnen der Trajektorie in Schritt S100 durch alle im Parkbereich befindliche Fahrzeuge.
Unter Bezugnahme auf die 4a bis 4d wird nun die räumliche Anordnung von vier Fahrzeugen in Bezug auf einen kritischen Punkt K aufgezeigt. In 4a nähern sich zwei Fahrzeuge F1 und F3 in Vertikalrichtung dem kritischen Punkt K, während sich zwei Fahrzeuge F2 und F4 in dieser Reihenfolge in horizontaler Richtung in 4a dem kritischen Punkt K nähern.
Zu dem in 4a gezeigten Zeitpunkt befinden sich alle Fahrzeuge vor dem kritischen Punkt K. Es wird angenommen, dass der Abstand d₁ des Fahrzeuges F1 zum kritischen Punkt K gleich dem Abstand d₂ des Fahrzeuges F2 zum kritischen Punkt K ist. Würde nun keine Koordinierung der Bewegung der Fahrzeuge F1 und F2 auf den kritischen Punkt K erfolgen, würde eine Kollision zwischen den Fahrzeugen F1 und F2 eintreten. Zu dem späteren Zeitpunkt, der in 4b gezeigt ist, ist das Fahrzeug F2 abgebremst und befindet sich dieses in einem Minimalabstand dmin zum kritischen Punkt, während sich das Fahrzeug F1 am kritischen Punkt K befindet. Da dmin der Minimalabstand zwischen Fahrzeugen ist, der aus Sicherheitsgründen einzuhalten ist, kann das Fahrzeug F1 sicher den kritischen Punkt überqueren und anschließend das Fahrzeug F2 zum kritischen Punkt K gelangen.
In 4c ist der Zeitpunkt dargestellt, in dem das Fahrzeug F1 den kritischen Punkt K bereits verlassen hat und sich das Fahrzeug F2 ebenfalls hinter dem kritischen Punkt K befindet. Das Fahrzeug F3 befindet sich im Minimalabstand dmin zum Fahrzeug F2, sodass ein ausreichender Sicherheitsabstand zwischen den Fahrzeugen F3 und F2 besteht.
In 4d ist der spätere Zeitpunkt gezeigt, zu dem alle Fahrzeuge F1 bis F4 den kritischen Punkt K passiert haben und zwischen den Fahrzeugen F2 und F4 sowie zwischen den Fahrzeugen F1 und F3 jeweils der Minimalabstand dmin eingehalten ist. Dieser Sicherheitsabstand dmin stellt einerseits die Möglichkeit eines sicheren Abbremsens nachfolgender Fahrzeuge sicher und ermöglicht andrerseits einen hohen Durchsatz innerhalb des Parkbereichsmanagementsystems.
Mit dem vorbeschriebenen Parkbereichsmanagementsystem und dem vorbeschriebenen Parkbereichsmanagementverfahren für zumindest zwei autonome Fahrzeuge ist aufgrund der Übertragung von positionsbezogenen Vorhersagedaten nur ein geringer Datendurchsatz zwischen den Fahrzeugen und dem Parkbereichsmanagementsystem notwendig. Ferner kann die Rechenlast zwischen den Fahrzeugen und Parkbereichsmanagementsystem verteilt sein, während gleichzeitig das Fahrzeug auf Anforderungen, wie z.B. Fußgänger im Parkbereich, bei der Trajektorienanpassung Rücksicht nehmen kann. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Parkbereichsmanagementsystems und des erfindungsgemäßen Parkbereichsmanagementverfahrens besteht darin, dass kein Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen erfolgen soll. Lediglich das Parkbereichsmanagementsystem kommuniziert mit den Fahrzeugen. Darüber hinaus sind die kommunizierten Daten auf das Überqueren des kritischen Punktes fokussiert, sodass die Gefahr der Übertragung von privaten Daten der Fahrzeuge vermindert ist. Die modellprädiktive Regelung kann sowohl bei der Trajektorienplanung im Fahrzeug als auch bei der Berechnung im Parkbereichsmanagementsystem verwendet werden. Auf diese Weise kann sich ändernden Umgebungsbedingungen bei der Optimierung schnell Rechnung getragen werden.
Bezugszeichenliste

10: Parkbereich
20: Parkbereichsmanagementsystem
F1: erstes autonomes Fahrzeug
F2: zweites autonomes Fahrzeug
F3: drittes autonomes Fahrzeug
F4: viertes autonomes Fahrzeug
Ub: Übergabebereich
Ab: Abholbereich
S: Schranke
P1-P6: Parkplatz
K: kritischer Punkt
22: Speicher
24: Sender
26: Empfänger
28: Koordinierungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015002405 A1 [0005]
DE 102014224101 A1 [0006]
US 2017/0212511 A1 [0007]
DE 102012021282 A1 [0008]

Claims

Parkbereichsmanagementsystem (20) für zumindest zwei autonome Fahrzeuge mit einer Speichereinrichtung (22) zum Abspeichern von zumindest einem ersten Pfad des ersten autonomen Fahrzeugs (F1) in Bezug auf einen ersten Parkplatz (P2), einem zweiten Pfad des zweiten autonomen Fahrzeugs in Bezug auf einen zweiten Parkplatz (P6) und zumindest einem kritischen Punkt (K), in dem sich der erste Pfad und der zweite Pfad schneiden, einer Sendeeinrichtung (24) zum Senden von dem ersten Pfad und von dem zumindest einen kritischen Punkt (K) zu dem ersten autonomen Fahrzeug (F1) und von dem zweiten Pfad und von dem zumindest einen kritischen Punkt (K) zu dem zweiten autonomen Fahrzeug (F2), einer Empfangseinrichtung (26) zum Empfangen von positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem ersten autonomen Fahrzeug (F1) und dem zweiten autonomen Fahrzeug (F2) in Bezug auf den kritischen Punkt (K) und einer Koordinierungseinrichtung (28), durch die nach dem Empfangen der positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem ersten und dem zweiten autonomen Fahrzeug (F1, F2) in Bezug auf den kritischen Punkt Daten berechenbar sind, durch die das Überqueren des zumindest einen kritischen Punktes (K) durch die zwei autonomen Fahrzeuge (F1, F2) mit einer vorbestimmten Ablaufplanung ermöglicht ist, wobei die Sendeeinrichtung (24) derart konfiguriert ist, dass durch diese nach dem Berechnen der Daten, durch die das Überqueren des zumindest einen kritischen Punktes (K) durch die zwei autonomen Fahrzeuge (F1, F2) mit einer vorbestimmten Ablaufplanung ermöglicht ist, durch die Koordinierungseinrichtung (28), diese Daten zu dem ersten und dem zweiten autonomen Fahrzeug (F1, F2) sendbar sind.
Parkbereichsmanagementsystem (20) nach Anspruch 1, wobei die positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem autonomen Fahrzeug (F1, F2) in Bezug auf den kritischen Punkt (K) die Position des autonomen Fahrzeugs (F1, F2) auf einer Trajektorie oder den Abstand des autonomen Fahrzeugs(F1, F2) zu dem zumindest einen kritischen Punkt (K) aufweisen.
Parkbereichsmanagementsystem (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sendeeinrichtung (24) derart konfiguriert ist, dass durch diese zusätzlich zu dem ersten und zweiten Pfad und zu dem zumindest einen kritischen Punkt (K) zumindest eine umgebungsbedingte Geschwindigkeitsbeschränkung und/oder eine Referenzgeschwindigkeit zu den autonomen Fahrzeugen (F1, F2) sendbar ist.
Parkbereichsmanagementsystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Empfangseinrichtung (26) neben den positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem ersten autonomen Fahrzeug (F1) und dem zweiten autonomen Fahrzeug (F2) in Bezug auf den kritischen Punkt (K) Trajektoriendaten des ersten autonomen Fahrzeug (F1) in Bezug auf den ersten Pfad und Trajektoriendaten des zweiten autonomen Fahrzeug (F2) in Bezug auf den zweiten Pfad empfängt.
Parkbereichsmanagementsystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte Ablaufplanung ermöglicht, dass die zumindest zwei autonomen Fahrzeuge (F1, F2) den zumindest einen kritischen Punkt (K) erst nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Minimalzeit überqueren oder diese beim Überqueren des zumindest einen kritischen Punktes (K) einen vorbestimmten Minimalabstand (dmin) zueinander nicht unterschreiten.
Parkbereichsmanagementsystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die vorbestimmte Ablaufplanung eine Priorisierung desjenigen Fahrzeuges (F1, F2) ermöglicht ist, das sich bereits eine längere Zeit im Parkbereichsmanagementsystem (20) befindet und/oder das den Pfad in der Richtung zu dem Parkplatz (P2, P6) hin oder, alternativ dazu, von diesem weg befährt, oder eine Berücksichtigung der Fahrzeugklasse erfolgt.
Parkbereichsmanagementsystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abspeichern des jeweiligen Pfades des jeweiligen autonomen Fahrzeugs (F1, F2) in der Speichereinrichtung (22) in Bezug auf den Parkplatz (P2, P6) in Abhängigkeit davon erfolgt, dass der Pfad zwischen dem Übergabebereich des Fahrzeugs (Ub) zum Parkbereichsmanagementsystem (20) und Parkplatz kurz ist, dass die Größe des Parkplatzes zur Größe des Fahrzeugs (F1, F2) passt oder dass die Pfadlänge bei beabsichtigter längeres Parkzeit des autonomen Fahrzeugs (F1, F2) länger ist.
Parkbereichsmanagementverfahren für zumindest zwei autonome Fahrzeuge (F1, F2) mit den Schritten Abspeichern von zumindest einem ersten Pfad des ersten autonomen Fahrzeugs (F1) in Bezug auf einen ersten Parkplatz (P2), einem zweiten Pfad des zweiten autonomen Fahrzeugs (F2) in Bezug auf einen zweiten Parkplatz (P6) und zumindest einem kritischen Punkt (K), in dem sich der erste Pfad und der zweite Pfad schneiden, Senden von dem ersten Pfad und von dem zumindest einen kritischen Punkt (K) zu dem ersten autonomen Fahrzeug (F1) und von dem zweiten Pfad und von dem zumindest einen kritischen Punkt (K) zu dem zweiten autonomen Fahrzeug (F2), Empfangen von positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem ersten autonomen Fahrzeug (F1) und dem zweiten autonomen Fahrzeug (F2) in Bezug auf den kritischen Punkt (K) und nach dem Empfangen der positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem ersten und dem zweiten autonomen Fahrzeug (F1, F2) in Bezug auf den kritischen Punkt (K) Berechnen von Daten, durch die das Überqueren des zumindest einen kritischen Punktes (K) durch die zwei autonomen Fahrzeuge (F1, F2) mit einer vorbestimmten Ablaufplanung ermöglicht ist, und Senden von diesen Daten zu dem ersten und dem zweiten autonomen Fahrzeug (F1, F2).
Parkbereichsmanagementverfahren nach Anspruch 8, wobei die positionsbezogenen Vorhersagedaten von dem autonomen Fahrzeug (F1, F2) in Bezug auf den kritischen Punkt (K) die Position des autonomen Fahrzeugs (F1, F2) auf einer Trajektorie oder den Abstand des autonomen Fahrzeugs (F1, F2) zu dem zumindest einen kritischen Punkt (K) aufweisen.
Parkbereichsmanagementverfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei in dem Schritt des Sendens zusätzlich zu dem ersten und zweiten Pfad und zu dem zumindest einen kritischen Punkt (K) zumindest eine umgebungsbedingte Geschwindigkeitsbeschränkung und/oder eine Referenzgeschwindigkeit zu den autonomen Fahrzeugen (F1, F2) sendbar ist.