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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum zumindest teilweise automatischen Steuern eines Ego-Fahrzeugs in einer Umgebung einer Vielzahl von Durchfahrten, wobei ein Rechensystem des Ego-Fahrzeugs dazu benutzt wird, Sensordaten von mindestens einem Umgebungssensorsystem zu empfangen und eine Position eines ersten Fahrzeugs in der Umgebung basierend auf den Sensordaten zu bestimmen und einen ersten Pfad zu bestimmen, der eine Position des Ego-Fahrzeugs mit der Position des ersten Fahrzeugs verbindet. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein elektronisches Fahrzeugführungssystem und ein Computerprogrammprodukt.
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Im Kontext des autonomen Fahrens oder teilweise autonomen Fahrens wird die Pfadplanung gewöhnlich basierend auf Fahrspurmarkierungen auf der Straße durchgeführt.
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In gewissen Situationen kann es jedoch vorkommen, dass keine oder nicht ausreichende Fahrspurmarkierungen auf der Straße vorhanden sind, um eine zuverlässige Pfadplanung zu erlauben. Dies kann beispielsweise der Fall sein in der Umgebung von Mautstellen oder an anderen Orten, an denen eine relativ geringe Anzahl von Fahrspuren kontinuierlich auf eine Vielzahl von Zielen, wie beispielsweise Durchfahrten oder Mautstellen, übergehen.
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Die Webseite https://safecarnews.com/staging/hitachi-demonstrates-vehicle-with-11-function-autonomous-driving-ecu/ (aufgerufen am 26. November, 2019) beschreibt eine Verkehrsstauassistenz, die einer Niedriggeschwindigkeits-Abstandsregeltempomat-Funktion zum Fahren auf einer Autobahn entspricht. Sie ist dazu imstande, einem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen, und ermöglicht es, in der Nähe einer Autobahnmautstelle autonom zu fahren, wo keine Autobahnspuren vorhanden sind.
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Eine Kehrseite dieser Herangehensweise besteht darin, dass nur ein einziger Pfad für das Ego-Fahrzeug verfügbar ist und dieser fest mit dem Fahrzeug gekoppelt ist, das dem Ego-Fahrzeug vorausfährt. Daher kann die Sicherheit und der Fahrkomfort eingeschränkt sein, falls der Pfad des vorausfahrenden Fahrzeugs hinsichtlich Sicherheit und Komfort nicht optimal ist. Des Weiteren kann das Verkehrsstaubildungsrisiko nur in sehr eingeschränktem Maße reduziert werden, da potenziell verfügbare Ziele nicht in Betracht gezogen werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zum zumindest teilweise automatischen Steuern eines Ego-Fahrzeugs in einer Umgebung einer Vielzahl von Zielen bereitzustellen, welches das Verkehrsstaubildungsrisiko reduziert und/oder die Sicherheit und/oder den Fahrkomfort für das Ego-Fahrzeug oder seine Benutzer erhöht.
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Gemäß dem verbesserten Konzept wird diese Aufgabe gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Der Gegenstand der abhängigen Ansprüche betrifft weitere Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen.
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Das verbesserte Konzept beruht auf dem Gedanken, zusätzlich zu einem ersten Pfad, der von einer Position des Ego-Fahrzeugs zu einer Position eines ersten Fahrzeugs in der Umgebung führt, für jedes Ziel einen jeweiligen zweiten Pfad zu bestimmen, der die Position des Ego-Fahrzeugs mit einer Position des jeweiligen Ziels verbindet. Der erste Pfad und die zweiten Pfade werden gemäß vordefinierten Regeln gefiltert, um einen Pfad für das Ego-Fahrzeug auszuwählen.
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Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Verfahren zum zumindest teilweise automatischen Steuern eines Ego-Fahrzeugs in einer Umgebung einer Vielzahl von Zielen bereitgestellt. Ein Rechensystem des Ego-Fahrzeugs wird dazu benutzt, Sensordaten von mindestens einem Umgebungssensorsystem zu empfangen und eine Position eines ersten Fahrzeugs in der Umgebung basierend auf den Sensordaten zu bestimmen. Das Rechensystem wird dazu benutzt, einen ersten Pfad zu bestimmen, der eine Position des Ego-Fahrzeugs mit der Position des ersten Fahrzeugs verbindet. Das Rechensystem wird dazu benutzt, einen jeweiligen zweiten Pfad für jedes Ziel der Vielzahl von Zielen zu bestimmen, der die Position des Ego-Fahrzeugs mit einer Position des jeweiligen Ziels verbindet. Das Rechensystem wird dazu benutzt, den ersten Pfad und jeden der zweiten Pfade gemäß einem vordefinierten Satz von Auswahlregeln zu bewerten. Das Rechensystem wird dazu benutzt, den ersten Pfad oder einen der zweiten Pfade basierend auf einem Ergebnis der Bewertung auszuwählen und das Ego-Fahrzeug zumindest teilweise automatisch zu steuern, um dem ausgewählten Pfad zu folgen.
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Die Umgebung der Ziele kann auch als eine Umgebung des Ego-Fahrzeugs und/oder des ersten Fahrzeugs oder weiterer Fahrzeuge betrachtet werden.
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Das erste Fahrzeug befindet sich insbesondere zwischen der Vielzahl von Zielen und dem Ego-Fahrzeug, insbesondere zwischen jedem der Vielzahl von Zielen und dem Ego-Fahrzeug.
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Die Ziele können beispielsweise als jeweilige von dem Ego-Fahrzeug anzusteuernde Zielpositionen oder Zielregionen verstanden werden. Beispielsweise können die Ziele jeweiligen Durchfahrten, insbesondere Mautstellen, beispielsweise auf einer Autobahn entsprechen.
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Bei anderen Ausführungen können die Ziele beispielsweise Parkpositionen entsprechen.
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Insbesondere weist zumindest ein Teil der Umgebung, insbesondere ein zwischen der Vielzahl von Zielen und dem Ego-Fahrzeug befindlicher Teil der Umgebung, keine Fahrspurmarkierungen oder nur einen reduzierten Satz Fahrspurmarkierungen auf. Mit anderen Worten kann die Anzahl von Fahrspurmarkierungen geringer sein als für Fahrbahnbereiche, die an den besagten Teil der Umgebung angrenzen.
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Das mindestens eine Umgebungssensorsystem kann ein erstes Umgebungssensorsystem des Ego-Fahrzeugs und/oder ein zweites Umgebungssensorsystem des ersten Fahrzeugs oder eines zweiten Fahrzeugs in der Umgebung und/oder ein drittes Umgebungssensorsystem einer Infrastrukturvorrichtung in der Umgebung enthalten.
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Ein Umgebungssensorsystem kann als ein Sensorsystem verstanden werden, welches dazu imstande ist, Daten oder Signale zu erzeugen, welche die Umgebung beschreiben, darstellen oder abbilden. Insbesondere kann ein Umgebungssensorsystem eine oder mehrere Kameras, eines oder mehrere Lidar-Systeme, eines oder mehrere Radar-Systeme und/oder eines oder mehrere Ultraschallsensorsysteme enthalten.
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Hier und im Folgenden kann eine Position als eine Relativposition hinsichtlich der Position des Ego-Fahrzeugs verstanden werden, sofern nicht anders angegeben.
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Die Positionen können sich zum Beispiel aufgrund einer möglichen Bewegung des Ego-Fahrzeugs und/oder des ersten oder des zweiten Fahrzeugs dynamisch ändern. In diesem Fall wird das Rechensystem dazu benutzt, den jeweiligen Pfad oder andere Größen basierend auf den Positionen, insbesondere wiederholt oder kontinuierlich, anzupassen.
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Das Rechensystem kann die Positionen der Ziele von den Zielen selbst oder von einer Infrastrukturvorrichtung in der Umgebung, wie einem Funksendegerät empfangen. Insbesondere kann das Rechensystem die Positionen der Ziele über eine Kommunikationsschnittstelle des Ego-Fahrzeugs, beispielsweise des Rechensystems, empfangen, welche als eine Fahrzeug-zu-Infrastruktur-, V2I-, Schnittstelle implementiert sein kann.
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Dass das Ego-Fahrzeug zumindest teilweise automatisch gesteuert wird, kann so verstanden werden, dass das Ego-Fahrzeug vollautomatisch oder vollautonom und insbesondere ohne die Notwendigkeit eines manuellen Eingreifens oder Steuerns durch einen Fahrer oder Benutzer des Ego-Fahrzeugs gesteuert wird. Das Fahrzeug führt erforderliche Lenkmanöver, Bremsmanöver und/oder Beschleunigungsmanöver und so weiter automatisch durch. Insbesondere kann das Fahrzeug als vollautomatisches oder vollautonomes Fahrzeug gemäß Stufe 5 der SAE J3016 Klassifizierung implementiert sein. Hier und im Folgenden bezieht sich SAE J3016 auf den jeweiligen Standard mit Datum vom Juni 2018.
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Dass das Ego-Fahrzeug zumindest teilweise automatisch gesteuert wird, kann auch so verstanden werden, dass das Fahrzeug von einem Fahrerassistenzsystem, ADAS, insbesondere des Rechensystems, gesteuert wird, welches einen Fahrer beim teilweise automatischen oder teilweise autonomen Fahren unterstützt. Insbesondere kann das Ego-Fahrzeug als ein teilautomatisches oder teilautonomes Fahrzeug gemäß einer der Stufen 1 bis 4 der SAE J3016 Klassifikation implementiert sein.
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Außer dem ausgewählten Pfad können mittels des Rechensystems basierend auf dem Ergebnis der Bewertung einer oder mehrere weitere Pfade aus dem ersten Pfad und den zweiten Pfaden ausgewählt werden. Das Rechensystem kann dann das Ego-Fahrzeug zumindest teilweise automatisch steuern, um einem der ausgewählten Pfade zu folgen.
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Mittels des verbesserten Konzepts kann das Ego-Fahrzeug in Umgebungen teilweise oder vollständig automatisch gesteuert werden, ohne auf Fahrspurmarkierungen auf der Straße angewiesen zu sein. Dabei ist das Steuern nicht auf einen einzigen Pfad beschränkt, der einem weiteren vorausfahrenden Fahrzeug folgt. Daher kann das Komfortniveau für den Benutzer des Ego-Fahrzeugs sowie die Verkehrssicherheit verbessert werden. Des Weiteren kann der Verkehr gleichmäßiger auf die verfügbaren Ziele verteilt werden, da das Rechensystem eine Auswahl aus mehreren Pfaden trifft, was zu einem verringerten Verkehrsstaubildungsrisiko führt.
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Gemäß einigen Ausführungen des Verfahrens gemäß dem verbesserten Konzept wird der erste Pfad basierend auf dem Ergebnis der Bewertung nur dann ausgewählt, wenn das erste Fahrzeug mit einer Längsgeschwindigkeit fährt, die niedriger ist als eine vordefinierte Maximalgeschwindigkeit.
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Gemäß einigen Ausführungen wird das Rechensystem dazu benutzt, jeweilige Positionen mindestens eines weiteren ersten Fahrzeugs in der Umgebung basierend auf den Sensordaten zu bestimmen und für jedes der weiteren ersten Fahrzeuge einen jeweiligen weiteren ersten Pfad zu bestimmen, der die Position des Ego-Fahrzeugs mit der jeweiligen Position des jeweiligen weiteren ersten Fahrzeugs verbindet. Die Bewertung beinhaltet eine Bewertung des ersten Pfades und der weiteren ersten Pfade sowie der zweiten Pfade gemäß dem vordefinierten Satz von Auswahlregeln. Der erste Pfad, einer der weiteren ersten Pfade oder einer der zweiten Pfade wird mittels des Rechensystems basierend auf dem Ergebnis der Bewertung ausgewählt.
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Gemäß einigen Ausführungen enthält der vordefinierte Satz von Auswahlregeln mindestens eine sicherheitsbezogene Regel und/oder mindestens eine fahrkomfortbezogene Regel.
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Gemäß einigen Ausführungen betrifft eine erste Auswahlregel des vordefinierten Satzes von Auswahlregeln, insbesondere der mindestens einen komfortbezogenen Regeln, einen maximalen lateralen Versatz eines jeweiligen zu bewertenden Pfades.
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Mit anderen Worten wird der jeweilige Pfad basierend auf dem Ergebnis der Bewertung nur dann ausgewählt, wenn ein lateraler Gesamtversatz oder eine laterale Gesamtamplitude der Bewegung des Ego-Fahrzeugs beim Verfolgen des jeweiligen Pfades geringer ist als ein vordefinierter maximaler Versatz.
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Gemäß einigen Ausführungen betrifft eine zweite Auswahlregel des vordefinierten Satzes von Auswahlregeln, insbesondere die mindestens eine sicherheitsbezogene Regel, einen Mindestabstand des Ego-Fahrzeugs von dem ersten Fahrzeug.
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Mit anderen Worten wird der jeweilige Pfad basierend auf dem Ergebnis der Bewertung nur dann ausgewählt, wenn ein Mindestabstand zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem ersten Fahrzeug sichergestellt werden kann, falls das Ego-Fahrzeug dem jeweiligen Pfad folgt.
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Gemäß einigen Ausführungen betrifft eine dritte Auswahlregel des vordefinierten Satzes von Auswahlregeln, insbesondere der zumindest sicherheitsbezogenen Regel, eine Maximalgeschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs.
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Mit anderen Worten wird der jeweilige Pfad basierend auf dem Ergebnis der Bewertung nur dann ausgewählt, wenn eine vordefinierte maximale Längsgeschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs beachtet werden kann, falls das Ego-Fahrzeug so gesteuert würde, dass es dem entsprechenden Pfad folgt.
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Gemäß einigen Ausführungen betrifft eine vierte Auswahlregel des vordefinierten Satzes von Auswahlregeln, insbesondere der mindestens einen sicherheitsbezogenen Regel, ein Kollisionsrisiko des Ego-Fahrzeugs mit einem Objekt in der Umgebung.
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Insbesondere wird der jeweilige Pfad basierend auf dem Ergebnis der Bewertung nur dann ausgewählt, wenn der jeweilige Pfad nicht mit dem Objekt oder mit einer potenziellen oder geschätzten Trajektorie des Objekts kollidiert. Das Objekt kann zum Beispiel ein weiteres Fahrzeug oder ein ortsfestes Objekt in der Umgebung sein.
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Gemäß einigen Ausführungen betrifft eine fünfte Auswahlregel des vordefinierten Satzes von Auswahlregeln, insbesondere der mindestens einen sicherheitsbezogenen Auswahlregel, ein Fahrverhalten des ersten Fahrzeugs oder einen Fahrer des ersten Fahrzeugs.
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Insbesondere wird der jeweilige Pfad basierend auf dem Ergebnis der Bewertung nur dann ausgewählt, wenn eine beobachtete Trajektorie des ersten Fahrzeugs kein vordefiniertes kritisches Manöver, wie ein starkes Bremsmanöver, ein starkes Beschleunigungs- oder Schlangenlinienfahrtmanöver enthält.
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Um zu überprüfen, ob die jeweilige Auswahlregel erfüllt ist, kann das Rechensystem insbesondere die Sensordaten auswerten.
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Gemäß einigen Ausführungen wird das Rechensystem dazu benutzt, einen ersten Satz der Sensordaten von einem ersten Umgebungssensorsystem des Ego-Fahrzeugs zu empfangen.
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Insbesondere wird das Rechensystem dazu benutzt, den ersten Pfad basierend auf dem ersten Satz der Sensordaten zu bestimmen.
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Je mehr Quellen für die Sensordaten dazu benutzt werden, den Pfad für das Ego-Fahrzeug zu bestimmen, desto mehr mögliche Pfade können sich ergeben und/oder desto zuverlässiger wird die Bewertung sein. Daher wird das Verkehrsstaubildungsrisiko verringert und die Sicherheit beziehungsweise der Fahrkomfort können gesteigert werden.
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Gemäß mehreren Ausführungen wird das erste Umgebungssensorsystem des Ego-Fahrzeugs dazu benutzt, den ersten Satz der Sensordaten zu erzeugen.
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Gemäß einigen Ausführungen wird das Rechensystem dazu benutzt, einen zweiten Satz der Sensordaten von einem zweiten Umgebungssensorsystem des ersten Fahrzeugs oder eines zweiten Fahrzeugs in der Umgebung zu empfangen.
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Insbesondere wird das Rechensystem dazu benutzt, den ersten Pfad basierend auf dem zweiten Satz der Sensordaten zu bestimmen.
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Insbesondere kann der zweite Satz der Sensordaten durch das Rechensystem von dem ersten beziehungsweise dem zweiten Fahrzeug über eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-, V2V-, Schnittstelle des Ego-Fahrzeugs empfangen werden.
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Gemäß mehreren Ausführungen wird das Rechensystem dazu benutzt, einen dritten Satz der Sensordaten von einem dritten Umgebungssensorsystem einer Infrastrukturvorrichtung in der Umgebung zu empfangen.
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Insbesondere kann das Rechensystem den dritten Satz der Sensordaten von der Infrastrukturvorrichtung über die V2l-Schnittstelle des Ego-Fahrzeugs empfangen.
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Je mehr Quellen für die Sensordaten dazu benutzt werden, den Pfad für das Ego-Fahrzeug zu bestimmen, desto mehr mögliche Pfade können sich ergeben und/oder desto zuverlässiger wird die Bewertung sein. Daher wird das Verkehrsstaubildungsrisiko verringert und die Sicherheit beziehungsweise der Fahrkomfort können gesteigert werden.
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Gemäß einigen Ausführungen wird das Rechensystem dazu benutzt, Verfügbarkeitsinformationen betreffend eine Bewertung der Vielzahl von Zielen, insbesondere von jedem der Vielzahl von Zielen oder von manchen der Vielzahl von Zielen, über eine Kommunikationsschnittstelle des Ego-Fahrzeugs, insbesondere über die V2I-Schnittstelle, zu empfangen. Das Rechensystem wird dazu benutzt, die Auswahl des ersten Pfades oder eines der zweiten Pfade abhängig von den Verfügbarkeitsinformationen zu treffen.
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Insbesondere können die Verfügbarkeitsinformationen jeweilige Informationen betreffen, ob das jeweilige Ziel, insbesondere die Durchfahrt, verfügbar ist oder wann es gegebenenfalls verfügbar sein wird.
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Auf diese Weise wird vermieden, dass das Ego-Fahrzeug so gesteuert wird, dass es einem Pfad folgt, der das Ego-Fahrzeug zu einem nicht verfügbaren Ziel führt. Folglich wird das Verkehrsstaubildungsrisiko verringert und das Sicherheitsniveau und der Fahrkomfort können erhöht werden.
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Gemäß einigen Ausführungen wird das Rechensystem dazu benutzt, die Position jedes Ziels der Vielzahl von Zielen basierend auf Kartendaten zu bestimmen, um die zweiten Pfade zu bestimmen.
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Die Kartendaten können Daten beinhalten, die als digitale Karte, insbesondere hochauflösende digitale Karte, auch als HD-Karte bezeichnet, gespeichert sind. Die digitale Karte kann als eine Datenbank betrachtet werden, die auf einer Speichereinheit des Ego-Fahrzeugs, insbesondere des Rechensystems, gespeichert ist. Die HD-Karte kann beispielsweise Informationen mit einer Auflösung im Bereich von einem oder einigen Zentimetern bereitstellen.
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Insbesondere wird die Position der Ziele in den Kartendaten, insbesondere in einem definierten Kartenkoordinatensystem, gespeichert.
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Die Position des Ego-Fahrzeugs in dem Kartenkoordinatensystem kann mittels des Rechensystems abhängig von den Sensordaten, GPS-Daten und/oder Odometriedaten bestimmt werden.
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Gemäß einigen Ausführungen wird das Rechensystem dazu benutzt, einen Satz von potenziellen Pfaden basierend auf dem Ergebnis der Bewertung zu bestimmen, jedem der potenziellen Pfade eine jeweilige Priorität zuzuweisen und einen potenziellen Pfad aus dem Satz potenzieller Pfade abhängig von den zugewiesenen Prioritäten auszuwählen, um den ersten Pfad oder einen der zweiten Pfade basierend auf dem Ergebnis der Bewertung auszuwählen.
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Die potenziellen Pfade entsprechen insbesondere einer Teilmenge der ersten und zweiten Pfade oder allen der ersten und zweiten Pfade.
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Das Zuweisen der Prioritäten kann als ein Ordnen des potenziellen Pfades verstanden werden.
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Insbesondere erlauben es derartige Implementierungen, einen Pfad auf reproduzierbare Weise auszuwählen, falls basierend auf dem Ergebnis der Bewertung mehr als ein Pfad ausgewählt werden könnte.
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Gemäß einigen Ausführungen wird das Rechensystem dazu benutzt, die jeweilige Priorität gemäß einem entsprechenden Verkehrsstaubildungsrisiko zuzuweisen.
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Insbesondere wird das Rechensystem dazu benutzt, für jeden der potenziellen Pfade einen Wert eines oder mehrerer vordefinierter Parameter zu bestimmen, die die Wahrscheinlichkeit einer Verkehrsstaubildungsrisiko beeinflussen, und das jeweilige Verkehrsstaubildungsrisiko basierend auf den bestimmten Werten zu berechnen.
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Insbesondere ist die jeweilige Priorität des entsprechenden Pfades geringer das entsprechende Staubildungsrisiko auf der Straße ist.
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Insbesondere wird das Rechensystem dazu benutzt, den potenziellen Pfad auszuwählen, der das geringste Verkehrsstaubildungsrisiko birgt beziehungsweise die höchste Priorität hat.
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Auf diese Weise wird das Verkehrsstaubildungsrisiko verringert.
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Gemäß einigen Ausführungen wird das Rechensystem dazu benutzt, ein Informationssignal abhängig von einem aus der Vielzahl von Zielen ausgewählten Ziel zu erzeugen, wobei das ausgewählte Ziel dem ausgewählten Pfad entspricht. Das Rechensystem wird dazu benutzt, das Informationssignal dem Kommunikationssystem oder einem anderen Kommunikationssystem des Ego-Fahrzeugs, insbesondere der V2V- und/oder der V2I-Schnittstelle bereitzustellen.
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Das Informationssignal kann als ein Ankündigungssignal betrachtet werden, welches der Infrastrukturvorrichtung, den Zielen und/oder weiteren Fahrzeugen in der Umgebung ankündigt, welches das ausgewählte Ziel ist. Auf diese Weise können andere Straßenbenutzer entsprechend informiert werden, und das Verkehrsstaubildungsrisiko kann weiter verringert werden.
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Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein elektronisches Fahrzeugführungssystem zum zumindest teilweise automatischen Steuern eines Ego-Fahrzeugs in einer Umgebung einer Vielzahl von Zielen bereitgestellt. Das Fahrzeugführungssystem enthält ein Rechensystem, welches dazu eingerichtet ist, Sensordaten von mindestens einem Umgebungssensorsystem zu empfangen, eine Position des ersten Fahrzeugs in der Umgebung basierend auf den Sensordaten zu bestimmen und einen ersten Pfad zu bestimmen, der eine Position des Ego-Fahrzeugs mit der Position des ersten Fahrzeugs verbindet. Das Rechensystem ist dazu eingerichtet, für jedes Ziel einen jeweiligen zweiten Pfad zu bestimmen, der die Position des Ego-Fahrzeugs mit einer Position des jeweiligen Ziels verbindet, den ersten Pfad und jeden der zweiten Pfade gemäß einem vordefinierten Satz von Auswahlregeln zu bewerten, den ersten Pfad auszuwählen oder einen der zweiten Pfade basierend auf einem Ergebnis der Bewertung auszuwählen und das Ego-Fahrzeug zumindest teilweise automatisch zu steuern, um dem ausgewählten Pfad zu folgen.
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Ein elektronisches Fahrzeugführungssystem kann verstanden werden als ein elektronisches System, das dazu eingerichtet ist, ein Fahrzeug vollautomatisch oder vollautonom und insbesondere ohne die Notwendigkeit einer manuellen Intervention oder Steuerung durch einen Fahrer oder Benutzer des Fahrzeugs zu führen. Das Fahrzeug führt erforderliche Lenkmanöver, Bremsmanöver und/oder Beschleunigungsmanöver und so weiter automatisch aus. Insbesondere kann das elektronische Fahrzeugführungssystem einen vollautomatischen oder vollautonomen Fahrmodus gemäß Stufe 5 der SAE J3016 Klassifizierung implementieren. Ein elektronisches Fahrzeugführungssystem kann auch als ein Fahrerassistenzsystem, ADAS, implementiert sein, das einen Fahrer beim teilautomatischen oder teilautonomen Fahren unterstützt. Insbesondere kann das elektronische Fahrzeugführungssystem einen teilautomatischen oder teilautonomen Fahrmodus gemäß den Stufen 1 bis 4 der SAE J3016 Klassifizierung implementieren.
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Gemäß einigen Ausführungen des elektronischen Fahrzeugführungssystems enthält das Fahrzeugführungssystem ein erstes Umgebungssensorsystem des Ego-Fahrzeugs und das Rechensystem ist dazu eingerichtet, einen ersten Satz der Sensordaten von dem ersten Umgebungssensorsystem zu empfangen.
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Gemäß einigen Ausführungen enthält das Fahrzeugführungssystem mindestens eine Kommunikationsschnittstelle und das Rechensystem ist dazu eingerichtet, einen zweiten Satz der Sensordaten von einem zweiten Umgebungssensorsystem des ersten Fahrzeugs oder eines zweiten Fahrzeugs in der Umgebung über die mindestens eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere über eine V2V-Schnittstelle zu empfangen.
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Gemäß einigen Ausführungen ist das Rechensystem dazu eingerichtet, einen dritten Satz der Sensordaten von einem dritten Umgebungssensorsystem einer Infrastrukturvorrichtung in der Umgebung über die mindestens eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere über die V2I-Schnittstelle zu empfangen.
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Gemäß einigen Ausführungen enthält das Fahrzeugführungssystem ein Speichermedium, welches Kartendaten speichert.
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Gemäß einigen Ausführungen ist das Rechensystem dazu eingerichtet, die Position jedes Ziels der Vielzahl von Zielen basierend auf den Kartendaten zu bestimmen, um die zweiten Pfade zu bestimmen.
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Weitere Ausführungen des elektronischen Fahrzeugführungssystems gemäß dem verbesserten Konzept ergeben sich unmittelbar aus den verschiedenen Ausführungen des Verfahrens gemäß dem verbesserten Konzept und umgekehrt. Insbesondere kann ein elektronisches Fahrzeugführungssystem gemäß dem verbesserten Konzept dazu eingerichtet oder programmiert sein, ein Verfahren gemäß dem verbesserten Konzept durchzuführen oder das Fahrzeugführungssystem führt ein Verfahren gemäß dem verbesserten Konzept durch.
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Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Fahrzeug bereitgestellt, welches ein elektronisches Fahrzeugführungssystem gemäß dem verbesserten Konzept enthält.
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Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das Befehle beinhaltet. Wenn die Befehle von einem Computersystem, insbesondere von einem elektronischen Fahrzeugführungssystem gemäß dem verbesserten Konzept ausgeführt werden, beispielsweise von dem Rechensystem des elektronischen Fahrzeugführungssystems, veranlassen die Befehle das Computersystem dazu, ein Verfahren gemäß dem verbesserten Konzept auszuführen.
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Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein computerlesbares Speichermedium bereitgestellt, welches ein Computerprogramm gemäß dem verbesserten Konzept speichert.
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Das Computerprogramm sowie das computerlesbare Speichermedium können als jeweilige Computerprogrammprodukte verstanden werden, welche die Befehle beinhalten.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder davon abweichen.
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In den Figuren zeigen
- 1 ein Fahrzeug mit einer beispielhaften Ausführung eines elektronischen Fahrzeugführungssystems gemäß dem verbesserten Konzept und eine Situation gemäß einer beispielhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem verbesserten Konzept;
- 2 eine weitere Situation des Verfahrens aus 1;
- 3 eine weitere Situation des Verfahrens aus 1;
- 4 eine weitere Situation des Verfahrens aus 1;
- 5 eine weitere Situation des Verfahrens aus 1;
- 6 eine weitere Situation des Verfahrens aus 1; und
- 7 ein Flussdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß dem verbesserten Konzept.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einer beispielhaften Ausführungsform eines elektronischen Fahrzeugführungssystems 6 gemäß dem verbesserten Konzept. Das Fahrzeugführungssystem 6 enthält ein Rechensystem 3, welches eine oder mehrere Recheneinheiten, beispielsweise ECUs, des Ego-Fahrzeugs 1 enthalten kann. Das Fahrzeugführungssystem 6 enthält des Weiteren mindestens eine Kommunikationsschnittstelle 5, einschließlich zum Beispiel einer V2V-Schnittstelle und/oder einer V2I-Schnittstelle.
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Die Funktionalität des elektronischen Fahrzeugführungssystems 6 wird anhand der beispielhaften Ausführungen eines Verfahrens zum Steuern des Ego-Fahrzeugs 1 gemäß dem verbesserten Konzept genauer erklärt.
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Verschiedene Situationen eines Verfahrens gemäß dem verbesserten Konzept sind in 1 bis 6 gezeigt. 7 zeigt ein Blockdiagramm oder ein Flussdiagramm des Verfahrens.
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Gemäß 1 bis 6 befindet sich das Ego-Fahrzeug 1 in einer Umgebung einer Vielzahl von Zielen, welche zum Beispiel Mautstellen 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f sein können. Jedoch treffen die folgenden Erklärungen direkt oder in Analogie auf andere Zieltypen zu.
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Insbesondere kann das Ego-Fahrzeug 1 im Begriff sein, in einen Bereich zwischen dem Ego-Fahrzeug 1 und den Mautstellen 2a-2f einzufahren, in dem keine Fahrspurmarkierungen auf der Fahrbahn 7 vorhanden sind oder nur eine beschränkte Menge an Fahrspurmarkierungen vorhanden ist, die nicht ausreichend ist, um eine Pfadplanung für autonomes Fahren des Ego-Fahrzeugs 1 basierend auf den Fahrspurmarkierungen durchzuführen.
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In der Umgebung der Mautstellen 2a-2f können weitere Fahrzeuge 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f vorhanden sein.
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In Schritt S1 des Verfahrens, wie es in 7 gezeigt ist, empfängt das Rechensystem 3 mehrere Sätze Sensordaten von dem Umgebungssensorsystem 4 des Ego-Fahrzeugs 1 und beispielsweise weiterer Umgebungssensorsysteme 4a, 4b mancher der oder aller weiteren Fahrzeuge 1a-1f. Die Daten von den weiteren Fahrzeugen 1a, 1b können über die V2V-Schnittstelle der Kommunikationsschnittstelle 5 empfangen werden.
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Basierend auf allen verfügbaren Sensordaten kann das Rechensystem 3 zum Beispiel eine kombinierte Objektliste erzeugen. Die kombinierte Objektliste kann insbesondere jeweilige Positionen mancher der oder aller weiteren Fahrzeuge 1a-1f enthalten. Insbesondere kann das Rechensystem 3 eine Vielzahl erster Pfade P1a, P1b, P1c, P1d, P1e bestimmen oder planen, welche die gegenwärtige Position des Ego-Fahrzeugs 1 mit den jeweiligen gegenwärtigen Positionen der weiteren Fahrzeuge 1a, 1b, 1d, 1e verbindet, wie in 2 dargestellt. Die ersten Pfade P1a-P1e können auch als multiobjekt-basierte virtuelle Fahrspuren bezeichnet werden.
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In Schritt S2 bestimmt das Rechensystem 3 die jeweiligen Positionen jedes der Durchfahrten 2a-2f, beispielsweise basierend auf den Kartendaten einer HD-Karte, die in dem Ego-Fahrzeug 1, insbesondere in dem Rechensystem 3 gespeichert ist, und/oder basierend auf weiteren Informationen, die von einer Infrastrukturvorrichtung 8, wie einem Funksendegerät, insbesondere über die V2I-Schnittstelle des Ego-Fahrzeugs 1 empfangen werden.
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Das Rechensystem 3 bestimmt einen jeweiligen zweiten Pfad P2a, P2b, P2c, P2c, P2d, P2f, der die gegenwärtige Position des Ego-Fahrzeugs 1 mit den jeweiligen Positionen der Durchfahrten 2a-2f verbindet, wie es in 3 zu sehen ist. Die zweiten Pfade können auch als Durchfahrten-basierte virtuelle Fahrspuren bezeichnet werden.
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In Schritt S3 kann das Rechensystem 3 optional Verfügbarkeitsinformationen betreffend die jeweilige Verfügbarkeit der Durchfahrten 2a-2f empfangen, insbesondere über die V2I-Schnittstelle, beispielsweise von der Infrastrukturvorrichtung 8.
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Basierend auf den Verfügbarkeitsinformationen und optional basierend auf den Kartendaten kann das Rechensystem 3 bestimmen, welche der Durchfahrten 2a-2f gegenwärtig verfügbar sind oder in Kürze verfügbar sein werden.
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Beispielsweise können einzelne Durchfahrten geschlossen sein, wie für die Durchfahrt 2c in 4 gezeigt, oder durch andere Fahrzeuge blockiert sein, wie für die Durchfahrten 2b und 2e in 4 gezeigt.
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In Schritt S4 kann das Rechensystem 3 die ersten Pfade P1a-P1e und die zweiten Pfade P2a-P2f gemäß einem vordefinierten Satz komfortbezogener und/oder sicherheitsbezogener Regeln bewerten. Mit anderen Worten werden die ersten und zweiten Pfade P1a-P2e, P2a-P2f gemäß den vordefinierten Regeln gefiltert.
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Dabei können die vordefinierten Regeln zum Beispiel Regeln enthalten, die das Ego-Fahrzeug 1 umgebende Objekte betreffen, insbesondere potenzielle Kollisionen mit diesen Objekten. Die Regeln können auch ein maximales laterales Abdriften oder einen maximalen lateralen Versatz des Ego-Fahrzeugs 1, ein Verhalten eines der weiteren Fahrzeuge 1a-1f oder seinen jeweiligen Fahrer, Geschwindigkeitsbeschränkungen, Sicherheitsabstände und so weiter betreffen.
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Das Rechensystem wendet einen Risikoschätzungsalgorithmus auf die ersten und die zweiten Pfade P1a-P1e, P2a-P2f abhängig von den vordefinierten Regeln an.
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Als ein Ergebnis der Schätzung kann eine Teilmenge der potenziellen Pfade P1b, P2d, P2f wie in 5 gezeigt übrigbleiben.
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In Schritt S5 kann das Rechensystem 3 die potenziellen Pfade P1b, P2d, P2f ordnen, insbesondere nach ihrem jeweiligen Risiko, eine Staubildung auf der Straße zu verstärken beziehungsweise zu verursachen.
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Basierend auf einem Ergebnis des Ordnens wählt das Rechensystem 3 einen oder mehrere der potenziellen Pfade P1b, P2d, P2f mit dem geringsten Staubildungsrisiko auf der Straße aus.
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In dem optionalen Schritt S6 kann das Rechensystem 3 den ausgewählten Pfad P2f, wie in 6 gezeigt, bewerten. Um den ausgewählten Pfad P2f zu bewerten, kann das Rechensystem 3 die Kartendaten und/oder Informationen betreffend die Fahrbahnbegrenzungen oder andere Begrenzungsbedingungen dazu benutzen zu bestimmen, ob eine Verfolgung des ausgewählten Pfades tatsächlich praktisch durchführbar ist.
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In Schritt S7 steuert das Rechensystem 3 das Ego-Fahrzeug 1 entlang des ausgewählten Pfades P2f zu der entsprechend ausgewählten Durchfahrt 2f, vorausgesetzt die Bewertung des ausgewählten Pfades P2f war gegebenenfalls erfolgreich.
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Wie beschrieben erlaubt das verbesserte Konzept ein vollständig oder teilweise autonomes Steuern eines Ego-Fahrzeugs in einer Umgebung, sogar ohne die Notwendigkeit von Fahrspurmarkierungen.
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Insbesondere reduziert das verbesserte Konzept das Staubildungsrisiko auf der Straße und/oder verbessert das Sicherheitsniveau oder den Fahrkomfort.
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Bei verschiedenen Ausführungen des verbesserten Konzepts kann eine verbesserte Handhabung des fahrspurübergreifenden Verkehrsflusses von Fahrzeugen an einer Mautstelle erreicht werden. Das Ego-Fahrzeug kann in dem jeweiligen Bereich geführt werden, wenn dort keine Fahrbahnmarkierungen vorhanden sind, beispielsweise wenn die Gesamtbreite der Fahrbahn zunimmt. Das verbesserte Konzept kann auch unvorhergesehene Ereignisse in Betracht ziehen, die auftreten können, wenn das Ego-Fahrzeug durch oder zu einer Mautstelle quert. Folglich wird das Verkehrsstaubildungsrisiko verringert.
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Insbesondere können gemäß dem verbesserten Konzept vermehrte Möglichkeiten der drahtlosen Kommunikation und Datenkommunikationstechnologien, die im Automobilkontext implementiert sind, genutzt werden. Zum Beispiel können Fahrzeug-zu-Fahrzeug-, Fahrzeug-zu-Vorrichtungs-, Fahrzeug-zu-Fußgänger-, Fahrzeug-zu-Heim-, Fahrzeug-zu-Netz- und/oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation genutzt werden.
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Die Fähigkeit, den ausgewählten Pfad zu verfolgen, ermöglicht es, eine AutobahnMautstelle vollautonom zu durchfahren, wenn dort keine Autobahnmarkierungen vorhanden sind. Insbesondere kann, sobald die Mautstelle durchfahren ist, ein umgekehrter Vorgang der Fahrspurzusammenführung zur Beachtung der wiederauftretenden Fahrbahnmarkierungen angewendet werden. Dann kann das Ego-Fahrzeug seine Strecke normal weiterverfolgen.
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Mehrere Sicherheits- und Komfortregeln können zur Bewertung der Pfade beachtet werden. Insbesondere kann ein maximales laterales Abdriften oder eine Gate-Begrenzung berücksichtigt werden. Das Ego-Fahrzeug kann darauf eingeschränkt sein, innerhalb zwei oder drei Fahrspurbreiten zu fahren, ohne weitere Fahrspuren überqueren zu dürfen. Dies kann sich beispielsweise in der Form der jeweiligen Trajektorien widerspiegeln.
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Auch Sicherheitsabstand und Anpassung von Geschwindigkeitsbeschränkungen können eingesetzt werden, um die Pfade zu bewerten. Auch Kollisionswarnaspekte können beinhaltet sein. Trajektorien, die rückwärtige Hindernisse hinsichtlich des Ego-Fahrzeugs mit einer höheren Geschwindigkeit betreffen, können beispielsweise nicht ausgewählt werden. Auch aktivierte Fahrtrichtungsanzeiger eines weiteren Fahrzeugs können berücksichtigt werden. Durch Verwerfen von Trajektorien mit hohem Fahrrisiko, kann ein dynamisches Fahrverhalten ermöglicht werden.
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Insbesondere kann durch das verbesserte Konzept die beste Durchfahrt oder das beste Ziel hinsichtlich des geringsten Verkehrsstaubildungsrisiko effektiv ausgewählt werden.
