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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug zur Durchführung von automatischem Valet-Parken (AVP) auf und/oder an einem Fahrweg, nämlich einer öffentlichen Straße oder einem Fahrweg auf einem Gelände oder in einem Gebäude mit Stellplätzen für Kraftfahrzeuge.
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Automatisierte Kraftfahrzeug-Parkassistenten bekommen immer neue Fähigkeiten. Parklenkassistenten sind in der Lage, die Quersteuerung des Fahrzeugs zu übernehmen, während der Fahrer den Antriebsstrang steuert. Bei der nächsten Generation von Parkassistenten, z. B. der sog. erweiterten automatisierten Einparkhilfe, ist das System in der Lage, die Quer- und Längssteuerung des Fahrzeugs zu übernehmen, wobei der im Auto sitzende Fahrer noch die Umgebung überwachen muss.
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Die
DE 10 2014 221 920 A1 offenbart einen Parkassistenten zur automatischen Durchführung eines Einparkvorgangs, nachdem ein Fahrer sein Fahrzeug in einer geeigneten Position in der Nähe einer von ihm erkannten Parklücke oder eines freien Stellplatzes abgestellt und verlassen hat. Umfeldsensoren des Fahrzeugs überwachen die Fahrzeugumgebung, wobei Einstellwerte bzw. Sollwerte für die Längssteuerung (über Antrieb, Bremsbetätigung sowie Schalthebelstellung) und Quersteuerung (mittels Lenken) erzeugt werden. Diese Einstellwerte werden während des Manövriervorganges in chronologischer Reihenfolge gespeichert, um ein automatisches Verlassen einer während des Manövriervorganges herbeigeführten Fahrzeugposition auf Basis der gespeicherten Sollwerte zu ermöglichen, wobei die Einstellwerte in umgekehrter Reihenfolge abgerufen werden.
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Die
DE 10 2016 206 757 A1 offenbart einen Parkassistenten, der auch das Suchen einer freien Parklücke unterstützt, indem es vor dem eigentlichen Einparken eine sog. Such- oder Erkundungsphase gibt, in der eine zum Einparken des Fahrzeugs geeignete Parklücke sensorgestützt ermittelt und dem Fahrer vorgeschlagen wird. Danach kann das Fahrzeug autonom einparken.
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Die vorgenannten Parkassistenten setzen eine gewisse Steuerung und Überwachung durch den Fahrer voraus.
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Die nächste Generation von Parkassistenten ist ein Assistent für sog. Automated Valet Parking oder automatisches Valet-Parken (AVP), bei dem ein Fahrer z. B. an einer Abgabestelle vor einer Parkfläche wie z. B. einer Tiefgarage, einem Parkhaus oder irgendeinem Parkgelände aussteigen kann und das Fahrzeug nach Aktivierung durch den Fahrer dann autonom zu einem freien Stellplatz oder einer Parklücke fährt und dort einparkt. Umgekehrt kann sich der Fahrer sein geparktes Fahrzeug wieder zu der Abgabestelle kommen lassen.
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Ein derartiger AVP-Assistent ist z. B. in der
DE 10 2015 208 068 A1 erwähnt. Er benötigt ein Parksystem mit einer Infrastruktur, welche Elemente enthält, die für gute Erkennbarkeit durch fahrzeugeigene Sensoren ausgelegt sind. Auch bei anderen bekannten AVP-Assistenten muss die Parkfläche eine dedizierte Infrastruktur besitzen, die z. B. eine digitale Parkflächenkarte und/oder überall verteilte Lokalisierungssensoren umfasst.
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Im Rahmen des sog. autonomen Fahrens ist automatisches Valet-Parken als autonomes Fahren auf relativ niedriger Autonomiestufe einzuordnen. Komplexere Situationen auf Fahrwegen mit vielen angrenzenden Parkflächen erfordern jedoch komplexere Parkflächen-Infrastrukturen oder/oder höhere Autonomiestufen, wobei letztere sowohl unter technischen als auch rechtlichen Gesichtspunkten schwer zu realisieren sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug für automatisches Valet-Parken (AVP) vorzuschlagen, das bzw. die in der Lage sind, mit relativ geringem Aufwand im Fahrzeug und ohne zusätzliche Parkhilfe-Infrastrukturen außerhalb des Fahrzeugs in einem Standalone-Modus zu arbeiten, d. h., ohne dass sich ein Fahrer im Fahrzeug befindet.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte, nach Aktivierung durch den Fahrer eines Kraftfahrzeugs ein für den Fahrweg geltendes Straßenszenario aus mehreren voreingestellten Szenarien auszuwählen oder vom Fahrer auswählen zu lassen, wobei die voreingestellten Szenarien mindestens die Parkflächen-Layouts Längsparken, Senkrechtparken und Querparken umfassen; zu prüfen, ob ein Straßenszenario ausgewählt worden ist; den Fahrer zu benachrichtigen, manuelle Steuerelemente des Fahrzeugs freizugeben und das Fahrzeug zu verlassen; zu prüfen, ob die Steuerelemente freigegeben worden sind und der Fahrer das Fahrzeug verlassen hat; wenn die Steuerelemente freigegeben sind und der Fahrer das Fahrzeug verlassen hat, in eine Betriebsart ERKUNDEN einzutreten, in der das Kraftfahrzeug mittels Längs- und Quersteuerungen 4, 5 langsam autonom den Fahrweg entlang fahren gelassen wird und unter Verwendung lediglich von fahrzeugeigenen Umfeldsensoren, die insbesondere LIDAR-, RADAR- und/oder Ultraschallsensoren sind, nach einem freien Stellplatz oder einer Parklücke gesucht wird; wenn ein freier Stellplatz oder eine Parklücke von für das Kraftfahrzeug ausreichender Größe gefunden worden ist, das Kraftfahrzeug in eine zum Einparken geeignete Einparkposition zu bringen und dort anzuhalten; wenn das Kraftfahrzeug die zum Einparken geeignete Position erreicht hat, aus der Betriebsart ERKUNDEN in eine Betriebsart PARKEN zu wechseln, in der das Kraftfahrzeug mittels der Längs- und Quersteuerungen unter Verwendung lediglich der vorher in der Betriebsart ERKUNDEN von den Umfeldsensoren gewonnenen Umfelddaten sowie von auch in der Betriebsart PARKEN laufend davon erfassten Umfelddaten autonom aus der Einparkposition auf dem Stellplatz oder in der Parklücke eingeparkt und dort abgestellt wird.
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Mit der Erfindung kann ein Fahrer auf einer Straße mit angrenzenden Parkplätzen in irgendeiner bestimmten Anordnung (parallel, senkrecht, schräg) anhalten, das AVP-System aktivieren und das Fahrzeug verlassen. Das Kraftfahrzeug beginnt dann einen geeigneten freien Stellplatz oder einer geeignete Parklücke ausfindig zu machen, wobei es nur auf LIDAR / RADAR-Sensoren, evtl. in Kombination mit Ultraschallsensoren, angewiesen ist, und wenn es freien Stellplatz oder eine Parklücke gefunden hat, nimmt es eine geeignete Einparkposition an und manövriert hinein, womit das Verfahren endet.
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Mit der Erfindung wird ein einfaches Verfahren zur Durchführung eines automatischem Valet-Parkens bereitgestellt, das u.a. besonders das parallele Parken auf öffentlichen Straßen ohne zusätzliche Parkhilfe-Infrastrukturen außerhalb des Fahrzeugs ermöglicht. Das Verfahren stützt sich auf allein mittels fahrzeugeigener Sensoren (LIDAR, RADAR usw.) überwachte Gebiete, deren Größe dynamisch veränderbar ist, und außerdem auf eine Längssteuerung, eine Quersteuerung, eine Trajektorienplanungseinheit sowie eine Planungs- und Arbitrierungslogik.
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Während das AVP-System aktiv ist, können verschiedene Pausen- und Abbruchbetriebsarten aktiviert werden, wenn in verschiedenen Phasen des Manövers Hindernisse in bestimmten Gebieten um das Fahrzeug herum auftreten. Ein Einsatz des AVP-Systems wird dem Fahrer nur dann vorgeschlagen, wenn die dazu benötigten Fahrzeugkomponenten fehlerfrei arbeiten.
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Vor Aktivierung des AVP-Systems sollte das AVP-System und/oder der Fahrer sich ferner sicher sein, dass es mindestens einen freien und vorzugsweise kostenlosen Stellplatz oder eine entsprechende Parklücke an der Straße oder auf der Parkfläche gibt. Der Fachmann kennt Möglichkeiten, wie dies erreicht werden kann.
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In bevorzugten Ausführungsformen wird das Kraftfahrzeug in der Betriebsart ERKUNDEN mit konstanter, aber schrittweise verminderter Geschwindigkeit autonom den Fahrweg entlang fahren gelassen. Vorzugsweise wird das Kraftfahrzeug zunächst mit einer konstanten Geschwindigkeit von ca. 10 km/h und in weiteren Phasen der Betriebsart ERKUNDEN schrittweise mit geringeren Geschwindigkeiten als ca. 10 km/h, insbesondere ca. 8 km/h und dann ca. 6 km/h, den Fahrweg entlang fahren gelassen.
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In der Betriebsart PARKEN wird das Kraftfahrzeug vorzugsweise mit wesentlich geringeren Geschwindigkeiten als in der Betriebsart ERKUNDEN und insbesondere mit ca. 2 km/h fahren gelassen.
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In bevorzugten Ausführungsformen werden mittels der Umfeldsensoren vier Gebiete rings um das Kraftfahrzeug überwacht, wobei die Größe der überwachten Gebiete schrittweise verkleinert wird und insbesondere mit kleiner werdender Geschwindigkeit schrittweise verkleinert wird. Die vier Gebiete sind vorzugsweise ein erstes Gebiet geradeaus vor dem Kraftfahrzeug, ein zweites Gebiet vorne rechts (beim Rechtsparken) oder vorne links (beim Linksparken) von dem Kraftfahrzeug, ein drittes Gebiet, das sich über eine ganze Seitenlänge des Kraftfahrzeugs erstreckt, und ein viertes Gebiet, das sich über einen Teil der Seitenlänge des Kraftfahrzeugs erstreckt und weiter zur Seite reicht als das dritte Gebiet.
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In bevorzugten Ausführungsformen werden die Signale der Umfeldsensoren von vier Überwachungseinheiten ausgewertet, die jeweils einem der vier Gebiete zugeordnet sind und aus den Signalen Informationen gewinnen, ob ein Hindernis in den zugeordneten Gebieten vorhanden ist oder nicht, und wie groß ggf. der Abstand, insbesondere als ein longitudinaler und ein seitlicher Abstand, zu diesem Hindernis ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen wird das Verfahren ohne eine außerhalb des Fahrzeugs auf oder an dem Fahrweg befindliche Parkhilfe-Infrastruktur (mit an Kraftfahrzeug-Umfeldsensoren angepassten Elementen) und ohne vorherige Kenntnis von Wegen zu einem Stellplatz oder einer Parklücke durchgeführt, wobei mindestens die Betriebsarten ERKUNDEN und PARKEN ohne Überwachung durch eine Person durchgeführt werden können.
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In bevorzugten Ausführungsformen tritt das Verfahren unter bestimmten Bedingungen in eine Betriebsart PAUSE oder in eine Betriebsart ABBRUCH ein, aus denen das Verfahren selbständig in die Betriebsart ERKUNDEN oder PARKEN zurückkehren kann, und tritt aus jeder der vorgenannten Betriebsarten unter bestimmten Bedingungen in eine Betriebsart FEHLER ein, in der das Kraftfahrzeug sofort stehen bleibt und mindestens der Fahrer von dem Ereignis benachrichtigt wird.
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Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
- 1 einen Überblick ein AVP-System;
- 2 eine Draufsicht auf ein mit dem AVP-System ausgestattetes Kraftfahrzeug auf einer Straße mit Parkmöglichkeit und die davon überwachten Gebiete;
- 3 Betriebsarten des AVP-Systems und mögliche Übergänge dazwischen;
- 4 Verfahrensschritte der Betriebsart ERKUNDEN;
- 5 Verfahrensschritte der Betriebsart PARKEN; und
- 6 Beispiele der Formen von Parameter-Einstellwerten zur Durchführung des ersten Manövers der Betriebsart PARKEN.
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In dem in 1 gezeigten Überblick über das vorgeschlagene AVP-System veranschaulicht der Block 1 ein selbst bzw. autonom fahrfähiges Kraftfahrzeug, das auch ohne Einfluss eines menschlichen Fahrers fahren, steuern und einparken kann. Dazu kann das Fahrzeug 1 mit Hilfe verschiedener Umfeldsensoren wie z. B. LIDAR, RADAR und/oder Ultraschallsensoren seine Umgebung wahrnehmen und aus den gewonnenen Informationen seine Position und diejenige anderer Verkehrsteilnehmer bestimmen. Das Fahrzeug 1 verfügt über sog. „Drive-by-Wire“ für das Fahren und Steuern ohne mechanische Kraftübertragung von Bedienelementen, wie Pedale und Lenkrad, zu entsprechenden Stellelementen, wie etwa Drosselklappen, Bremsen und Lenkung, die stattdessen über elektrische Leitungen und Servomotoren bzw. elektromechanische Aktoren gesteuert werden. In Zusammenarbeit mit einem Navigationssystem kann das Fahrzeug 1 autonom ein Fahrziel ansteuern und Kollisionen auf dem Weg vermeiden. Das Fahrzeug 1 kann ein z.B. ein konventionelles Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und Automatikgetriebe oder irgendein HEV/BEV-Fahrzeug sein. Das Fahrzeug 1 ist dafür eingerichtet, das hierin beschriebene AVP-Verfahren durchzuführen, und die dazu nötigen Hard- und Software-Komponenten bilden eine entsprechende Vorrichtung.
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Das Bezugszeichen 2 veranschaulicht einen Besitzer oder Fahrer des Fahrzeugs 1, der das AVP-System aktivieren und unter mehreren voreingestellten Straßenszenarien 3 eines auswählen kann. Die Straßenszenarien 3 geben an, für welche Arten von Parkszenarien für eine Straße oder eine andere Fahr- und Parkfläche das AVP-System eine Parkstrategie anbieten kann.
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Das Straßenszenario 3 kann vom Fahrer 2 ausgewählt werden, bevor er das Fahrzeug 1 verlässt. Alternativ kann das vor Ort geltende Straßenszenario 3 dem Fahrzeug 1 auch durch Verkehrsvernetzung (sog. V2X) von einem anderen Fahrzeug, einem zentralen Server oder einer Infrastruktur geliefert werden. Die Straßenszenarien 3 können auch vordefinierte Parkrauminformationen wie z. B. Parallel-, Senkrecht-, Schrägparken und auch (z. B. mit einem 3D-Editor) individuell erstellbare Parklayouts beinhalten.
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Block 4 veranschaulicht eine Fahrzeug-Längssteuerung, die im Wesentlichen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 auf Basis eines Geschwindigkeits-Einstellwerts oder -Sollwerts steuert, der von einer Kernlogik 11 bereitgestellt wird. Die Steuersignale sind zum Beispiel eine virtuelle Fahrpedalstellung und eine virtuelle Bremspedalstellung. Zu diesem Zweck kann ein PI-Regler verwendet werden.
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Block 5 veranschaulicht eine Fahrzeug-Quersteuerung, die im Wesentlichen den seitlichen Abstand des Fahrzeugs 1 zu seitlichen Hindernissen auf Basis eines Seitenabstands-Einstellwerts oder -Sollwerts steuert, der ebenfalls von der Kernlogik 11 bereitgestellt wird. Zusätzlich enthält die Quersteuerung 5 eine Seitenausreißer-Korrekturlogik, die es ermöglicht, ein in falscher Ausrichtung geparktes Fremdfahrzeug unter Verwendung der Eingaben in eine Überwachungseinheit 9 zu überwachen. Das Steuersignal für die Quersteuerung 5 ist zum Beispiel eine virtuelle Lenkwinkelposition. Zu diesem Zweck kann ein Steuergerät verwendet werden, das mit einer Logik für einen sog. Leaky-Bucket-Algorithmus kombiniert ist, der falsch ausgerichtete Hindernisse behandelt.
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Block 6 veranschaulicht eine erste, vordere Überwachungseinheit zur Überwachung eines Bereichs vor dem Fahrzeug 1, bestehend aus mindestens einem Satz von Sensoren (z. B. LIDAR, RADAR, Ultraschall) für mindestens ein zu überwachendes Gebiet 6a. Die erste vordere Überwachungseinheit 6 erkennt das Vorhandensein eines vorderen Hindernisses, z. B. eines Fußgängers, der die Straße vor dem Fahrzeug 1 überquert.
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Block 7 veranschaulicht eine zweite, vordere rechte Überwachungseinheit in der vorderen rechten Ecke des Fahrzeugs 1, bestehend aus mindestens einem Satz von Sensoren (z. B. LIDAR, RADAR, Ultraschall) für mindestens ein zu überwachendes Gebiet 7a. Die zweite, vordere rechte Überwachungseinheit 7 erkennt das Vorhandensein eines vorderen rechten Hindernisses, z. B. eines falsch geparkten Fremdfahrzeugs, und ermöglicht es dem Fahrzeug 1, seine seitliche Ausrichtung zu korrigieren, wenn Ausreißer vorhanden sind.
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Block 8 veranschaulicht eine dritte, seitliche Überwachungseinheit für die gesamte von der Fahrbahn weg weisende Seite des Fahrzeugs 1, bestehend aus mindestens einem Satz von Sensoren (z. B. LIDAR, RADAR, Ultraschall) für mindestens ein zu überwachendes Gebiet 8a. Die dritte, seitliche Überwachungseinheit 8 erkennt das Vorhandensein eines freien Stellplatzes oder einer Parklücke, d. h. einer Fläche, die groß genug ist, um das Fahrzeug 1 darauf abzustellen.
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Block 9 veranschaulicht eine vierte, vordere seitliche Überwachungseinheit für einen vorderen Teil der von der Fahrbahn weg weisende Seite des Fahrzeugs 1, bestehend aus mindestens einem Satz von Sensoren (z. B. LIDAR, RADAR, Ultraschall) für mindestens ein zu überwachendes Gebiet 9a. Diese Einheit erkennt das Vorhandensein und den Abstand zu einem seitlichen Hindernis wie z. B. ein geparktes Fremdfahrzeug, Bäume usw., und ermöglicht es dem Fahrzeug 1, seine seitliche Ausrichtung zu steuern.
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Die Lage der Überwachungseinheiten 6 bis 9 am Fahrzeug 1 bzw. die davon überwachten Gebiete 6a bis 9a sind in 2 veranschaulicht. Man beachte, dass die verschiedenen Überwachungseinheiten 6 bis 9 gleiche physische Sensoren gemeinsam nutzen können und dass sich die von einzelnen Sensoren oder Überwachungseinheiten 6 bis 9 überwachten Gebiete 6a bis 9a überschneiden können. Ein weiteres Merkmal der Überwachungseinheiten 6 bis 9 ist, dass sie gemeinsam mindestens die Informationen oder Messungen liefern können, ob ein Hindernis in den von ihnen überwachten Gebieten 6a bis 9a vorhanden ist oder nicht, die Größe des Abstands zu diesem Hindernis, einen seitlichen Abstand zu diesem Hindernis, einen Längsabstand zu diesem Hindernis, usw.
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Block 10 bezeichnet eine Straße, an der man ein Fahrzeug parken und auf der man auch kurz anhalten darf, um einen Fahrgast abzusetzen. Am Rand der Straße befinden sich neben unbeweglichen Objekten wie z. B. Bäumen insbesondere andere geparkte Fahrzeuge, die von dem Fahrzeug 1 zur Steuerung seiner seitlichen Ausrichtung verwendet werden können.
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Block 11 veranschaulicht die Kernlogik. Betriebsarten der Kernlogik, mit denen die Kernlogik 11 das AVP-System koordiniert, sind in 3 dargestellt und werden im Folgenden erläutert.
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Im Ausführungsbeispiel werden den vier Überwachungseinheiten 6 bis 9 unterschiedliche Parameterwerte zugeordnet. Diese Parameterwerte können unter anderem sein:
- - Abhängig von mindestens einem Fahrzeugparameter (z. B. Geschwindigkeit),
- - abhängig vom gewählten Straßenszenario 3,
- - ein konstanter Wert,
- - eine Nachschlag-Tabelle,
- - das Ergebnis einer Vorverarbeitung (Offline-Funktion),
- - das Ergebnis einer Online-Verarbeitung (Online-Funktion), und/oder
- - eine geometrische Form mit bestimmten Abmessungen.
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Die Betriebsarten sind die Folgenden und geben die folgenden Anweisungen an das AVP-System:
- AUS: Deaktiviere alle Aktivierungsanforderungen an die Überwachungseinheiten 6 bis 9 und die Längs- und Quersteuerungen 4 bis 5.
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START:
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- - Vergewissere Dich, dass mindestens ein Stellplatz oder eine Parklücke irgendwo rund um das Fahrzeug 1 verfügbar ist, d. h. in einem bestimmten Radius um das Fahrzeug 1 herum.
- - Melde dem Fahrer 2, ein Straßenszenario 3 auszuwählen, oder frage ein Straßenszenario 3 aus Infrastruktur ab.
- - Melde dem Fahrer 2, alle manuellen Aktuatoren (Lenkung, Bremsen, Fahrpedal) freizugeben und den Wählhebel eines Automatikgetriebes in Parkstellung P zu bringen.
- - Melde dem Fahrer 2, das Fahrzeug 1 zu verlassen.
- - Überwache, ob der Fahrer 2 auf alle Meldungen reagiert hat und das Fahrzeug verlassen hat.
- - Stelle den Rad-Lenkwinkel ein (z. B. auf null)
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ERKUNDEN:
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Im Gegensatz zu voll unterstützten Einparkhilfen oder zu verbesserten Einparkhilfe-Merkmalen oder zu ferngesteuertem Einparken befindet sich kein Fahrer 2 im Fahrzeug 1 oder überwacht das Fahrzeug 1 von außen, sondern das AVP-System kümmert sich allein um die Erkundung der Umgebung.
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2 veranschaulicht eine Situation, in der das Fahrzeug 1 in der Betriebsart ERKUNDEN langsam eine Straße entlangfährt, an deren Rand sich ein erstes Hindernis 12 und ein zweites Hindernis 13 befinden, die z. B. geparkte Fremdfahrzeuge sind. Mit Hilfe der Überwachungseinheiten 5 bis 9 kann das AVP-System erkennen, dass alle überwachten Gebiete 6a bis 9a frei von Hindernissen sind und dass insbesondere sowohl vor als auch neben dem Fahrzeug 1 ausreichend Platz ist, damit das Fahrzeug 1 autonom in einen Bereich 14 zwischen den Hindernissen 12 und 13 rangieren kann, der einen freien Stellplatz bzw. eine Parklücke darstellt. Die Überwachung nach vorne ist erforderlich, weil ein Hindernis vor dem Fahrzeug 1 es unmöglich machen würde, rückwärts einzuparken, wie bei relativ geringem Abstand zwischen den Hindernissen 12 und 13 erforderlich.
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4A und 4B zeigen Verfahrensschritte, welche die Kernlogik 11 mittels der Längs- und Quersteuerungen 4 bis 5 und der Überwachungseinheiten 6 bis 9 in der Betriebsart ERKUNDEN durchführt, ohne dass der Fahrer 2, der das Fahrzeug 1 verlassen hat, noch steuernd oder überwachend tätig sein muss.
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Im Schritt S1 wird die seitliche Überwachungseinheit 8 aktiviert und ihr ein erster Parametersatz zugewiesen.
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Im Schritt S2 wird die vordere Überwachungseinheit 6 aktiviert und ihr ein erster Parametersatz zugewiesen.
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Im Schritt S3 wird die Längssteuerung 4 mit einem ersten Erkundungsgeschwindigkeits-Einstellwert (10 km/h) aktiviert.
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Im Schritt S4 wird der Messwert der seitlichen Überwachungseinheit 8 überwacht, um ein erstes seitliches Hindernis zu erkennen.
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Solange im Schritt S5 festgestellt wird, dass kein seitliches Hindernis vorhanden ist, geht es zum Schritt S4 zurück. Wird im Schritt S5 festgestellt, dass ein seitliches Hindernis vorhanden ist, geht es zum Schritt S6 weiter.
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Im Schritt S6 wird vordere rechte Überwachungseinheit 7 aktiviert und ihr ein erster Parametersatz zugewiesen
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Im Schritt S7 wird die vordere seitliche Überwachungseinheit 9 aktiviert und ihr ein erster Parametersatz zugewiesen.
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Im Schritt S8 wird die Quersteuerung 5 mit einem ersten Seitenabstands-Einstellwert (z. B. 0,5 m) aktiviert.
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Im Schritt S9 wird die Längssteuerung 4 mit einem zweiten Erkundungsgeschwindigkeits-Einstellwert (z. B. 8 km/h) adaptiert.
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Im Schritt S10 wird der Messwert der seitlichen Überwachungseinheit 8 überwacht, um eine freie Parkfläche zu erkennen.
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Solange im Schritt S11 festgestellt wird, dass ein seitliches Hindernis vorhanden ist, geht es zum Schritt S10 zurück. Wird im Schritt S11 festgestellt, dass kein seitliches Hindernis vorhanden ist, geht es zum Schritt S12 weiter.
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Im Schritt S12 wird die Quersteuerung 5 aktiviert und wird ein bestimmter Lenkwinkelwert (z. B. null) erzwungen, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug 1 parallel zu Parkflächen bleibt, wenn keine anderen Objekte vorhanden sind.
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Im Schritt S13 wird die Längssteuerung 4 mit einem dritten Erkundungsgeschwindigkeits-Einstellwert (z. B. 6 km/h) adaptiert.
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Im Schritt S14 wird der Messwert der seitlichen Überwachungseinheit 8 überwacht, um ein zweites seitliches Hindernis zu erkennen.
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Solange im Schritt S15 festgestellt wird, dass kein seitliches Hindernis vorhanden ist, geht es zum Schritt S4 zurück. Wird im Schritt S15 festgestellt, dass ein seitliches Hindernis vorhanden ist, geht es zum Schritt S16 weiter.
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Im Schritt S16 wird begonnen, die von der aktuellen Position des Fahrzeugs 1 zurückgelegte Distanz D1 zu messen
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Im Schritt S17 wird die Quersteuerung 5 mit einem zweiten Seitenabstands-Einstellwert (z. B. 0,5 m) aktiviert.
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Im Schritt S18 wird die Längssteuerung 4 mit einem vierten Erkundungsgeschwindigkeits-Einstellwert (4 km/h) adaptiert.
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Im Schritt S19 wird die Distanz D1 überwacht.
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Solange im Schritt S19 festgestellt wird, dass die Distanz D1 kleiner als ein Schwellenwert (z. B. Fahrzeuglänge + 2 m) ist, geht es zum Schritt S16 zurück. Wird im Schritt S19 festgestellt, dass die Distanz D1 größer als der Schwellenwert (z. B. Fahrzeuglänge + 2 m) oder gleich groß ist, geht es zum Schritt S20 weiter.
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Im Schritt S21 werden die Quer- und Längssteuerungen deaktiviert, werden alle Überwachungseinheiten deaktiviert, wird das Fahrzeug 1 bis zum Stillstand gebremst, evtl. nach einem anderem Verzögerungsmuster, und wird ein Lenkwinkel null erzwungen.
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Im Schritt S22 ist das Fahrzeug 1 bereit, das Einparken in die Parklücke zu starten.
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Alternativ zu der Erkennung eines zweiten seitlichen Hindernisses könnte automatisch ein virtuelles Hindernis erkannt werden, wenn das Fahrzeug 1 eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, ohne ein Hindernis zu erkennen, was es erlaubt, Parklücken gut auszunutzen.
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Da das Erkunden per Software erfolgt, ist die Endposition des Fahrzeugs 1 (d. h. bereit zum Einparken) in jeder Parksituation nahezu identisch. Veränderungen von Parksituation zu Parksituation zum Parken werden wenig wichtig sein, und dies kann die Trajektorienplanung in der Betriebsart PARKEN erleichtern.
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PARKEN:
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Die überwachten zurückgelegten Distanzen D1, D2, D3 sind vorzeichenbehaftet, was bedeutet, dass bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs die Distanz größer und bei Rückwärtsfahrt kleiner wird. Dies ermöglicht es, Tabellen oder Karten für Trajektorien und Einstellwerte einfach umzukehren.
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Da die Betriebsart ERKUNDEN eine ziemlich reproduzierbare Positionierung des Fahrzeugs vor der Parklücke gewährleistet, kann die Trajektorienplanung in der Betriebsart PARKEN einfach gehalten und auf zwei Phasen reduziert werden, nämlich ein erstes Manöver rückwärts in die Parklücke und ein zweites Manöver vorwärts, um die Position des Fahrzeugs in Bezug auf die Parklücke neu zu zentrieren.
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Während der Betriebsart PARKEN überwachen die Überwachungseinheiten Gebiete mit Kollisionsgefahr, insbesondere ein vorzugsweise rechteckiges Gebiet mit variabler (z. B. von der Einparkgeschwindigkeit abhängiger) Länge hinter dem Fahrzeug und ein Gebiet entlang derjenigen Seite des Fahrzeugs, die zuerst in die Parklücke eindringt und wo das Fahrzeug auf Hindernisse wie z. B. Fußgänger treffen könnte. Das Gebiet entlang der Seite des Fahrzeugs ist z. B. ein rechteckiger Bereich, der sich entlang der ganzen Länge des Fahrzeugs erstreckt, aber relativ schmal ist, z. B. 1/3 der Fahrzeugbreite, wobei diese Breite ebenfalls variabel sein kann, z. B. größer, solange das Fahrzeug gegensteuert.
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Die verschiedenen Steuerungsparameter (einschließlich der in der Betriebsart PARKEN zu überwachenden Bereiche) der Überwachungseinheiten 6, 7, 8 und der Längs- und Quersteuerungen 4, 5 können zum Beispiel in einer oder mehreren Nachschlagtabellen in Bezug auf die relative zurückgelegte Distanz angegeben sein. Diese Parameter können z. B. wie folgt verarbeitet werden:
- - Durch manuelles Training in einer virtuellen Testumgebung.
- - Durch maschinelles Lernen.
- - Durch geometrische Funktionen.
- - Durch Optimierungskriterien (z. B. Sicherstellen einer Sicherheitsmarge zu umliegenden Hindernissen).
- - Durch laufende Überwachung der Längs- und Querbewegungsrichtung des Fahrzeugs, um Kollisionen zu vermeiden.
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5A und 5B zeigen Verfahrensschritte, welche die Kernlogik 11 mittels der Längs- und Quersteuerungen 4 bis 5 und der Überwachungseinheiten 6 bis 9 in der Betriebsart PARKEN durchführt.
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Im Schritt S23 wird ein erstes Manöver gestartet. Dazu wird im Schritt S24 der Getriebewählhebel in Rückwärtsfahrstellung R gebracht. Im Schritt S25 wird begonnen, die vom Fahrzeug 1 zurückgelegte Distanz D2 zu messen. Im Schritt S26 werden die Überwachungseinheiten 6, 7, 8 und die Längssteuerung 4 aktiviert. Im Schritt S27 wird die Distanz D2 überwacht.
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Im Schritt S28 wird der Überwachungseinheit 6 ein zweiter Parametersatz zugewiesen, der eine Funktion der Distanz D2 ist. Typischerweise wird der hintere Bereich zwischen dem Fahrzeug 1 und dem geparkten Fremdfahrzeug überwacht.
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Im Schritt S29 wird der Überwachungseinheit 7 ein zweiter Parametersatz zugewiesen, der eine Funktion der Distanz D2 ist. Typischerweise wird der hintere Bereich zwischen dem Fahrzeug 1 und dem geparkten Fremdfahrzeug überwacht.
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Im Schritt S30 wird der Überwachungseinheit 8 ein zweiter Parametersatz zugewiesen, der eine Funktion der Distanz D2 ist. Typischerweise wird jene Seite des Fahrzeugs 1 überwacht, die sich in Richtung der Parklücke bewegt, um eine mögliche Seitenkollision mit einem Hindernis zu verhindern.
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Im Schritt S31 wird der Längssteuerung 4 ein erster Einparkgeschwindigkeits-Einstellwert zugewiesen, der eine Funktion der Distanz D2 ist.
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Im Schritt S32 wird ein Lenkwinkel mit einem bestimmten Wert angewendet, der eine Funktion der Distanz D2 ist.
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Im Schritt S33 wird geprüft, ob die Distanz D2 einen ersten Schwellenwert überschritten hat (z. B. Fahrzeuglänge + 2 m). Wenn nein, geht es zum Schritt S28 zurück.
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Wenn die Distanz D2 den ersten Schwellenwert überschritten hat, wird im Schritt S34 ein zweites Manöver gestartet. Dazu wird im Schritt S35 der Getriebewählhebel in Vorwärtsfahrstellung D gebracht. Im Schritt S36 wird begonnen, die vom Fahrzeug 1 zurückgelegte Distanz D3 zu messen. Im Schritt S37 wird die Distanz D3 überwacht.
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Im Schritt S38 wird den Überwachungseinheiten 6, 7, 8 ein dritter Parametersatz zugewiesen, der konstante Werte enthalten kann. Typischerweise wird der vordere Bereich des Fahrzeugs 1 überwacht.
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Im Schritt S39 wird der Längssteuerung 4 ein zweiter Einparkgeschwindigkeits-Einstellwert zugewiesen, der eine Funktion der Distanz D3 ist (z. B. konstanter Wert von 2 km/h).
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Im Schritt S40 wird ein Lenkwinkel mit einem bestimmten Wert angewendet, der eine Funktion der Distanz D3 ist (z. B. konstanter Wert von null).
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Im Schritt S41 wird geprüft, ob die Distanz D3 einen zweiten Schwellenwert überschritten hat (z. B. Parkflächenlänge / 3). Wenn nein, geht es zum Schritt S37 zurück.
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Wenn die Distanz D3 den zweiten Schwellenwert überschritten hat, werden im Schritt S42 die Quer- und Längssteuerungen deaktiviert, werden alle Überwachungseinheiten deaktiviert, wird das Fahrzeug 1 bis zum Stillstand gebremst, evtl. nach einem anderem Verzögerungsmuster, und wird ein Lenkwinkel null erzwungen.
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Im Schritt S43 ist das Fahrzeug 1 in der Parklücke eingeparkt.
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Der erste Distanz-Schwellenwert sollte proportional zur Position des hinteren (ersten) Hindernisses einschließlich einer Sicherheitsmarge sein, damit das Fahrzeug 1 diesem Hindernis nicht zu nahe kommt.
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Der zweite Distanz-Schwellenwert sollte proportional zur Größe des Stellplatzes oder der Parklücke sein.
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Während des Parkmanövers kann der Lenkwinkel im offenen oder geschlossenen Regelkreis gesteuert werden.
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Wenn das Fahrzeug in der Parklücke geparkt ist, schaltet es automatisch den Motor ab und aktiviert eine elektronische Parkbremse.
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6 zeigt Beispiele für die Form von verschiedenen Parameter-Einstellwerten, die zur Durchführung des ersten Manövers der Betriebsart PARKEN verwendet werden. Alle Parameter sind in einer oder mehreren Nachschlagtabellen in Bezug auf die zurückgelegte Distanz D2 angegeben.
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PAUSE:
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Die Betriebsart PAUSE wird in den folgenden Fällen betreten:
- - Die Quersteuerung des Fahrzeugs ist in einem eingefrorenen Zustand (ein Integrator ist deaktiviert und wird festgehalten, eine Lenkwinkel-Ausgabe wird gehalten). Die Steuerungseingaben werden in Speicher festgehalten.
- - Die Längssteuerung des Fahrzeugs ist zurückgesetzt (Integrator auf null zurückgesetzt, alle Ein-/Ausgaben auf null zurückgesetzt) und deaktiviert (keine Geschwindigkeitssteuerung). Die Steuerungseingaben werden in Speicher festgehalten.
- - Die Bremse ist gezwungen, z. B. 100% zu leisten, um das Fahrzeug im Sillstand zu halten.
- - Die Überwachungseinheiten bleiben aktiv.
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Verlassen der Betriebsart PAUSE:
- - Aktiviere die Quersteuerung und stelle die im Speicher festgehaltenen Eingaben wieder her.
- - Aktiviere die Längssteuerung und stelle die im Speicher festgehaltenen Eingaben wieder her.
- - Löse die Bremse.
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ABBRUCH:
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Wird die Betriebsart ABBRUCH betreten, wird das Fahrzeug angehalten und wird die Längssteuerung deaktiviert.
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Ausführen der Betriebsart ABBRUCH bedeutet, dass das Fahrzeug das erste Manöver der Betriebsart PARKEN gestartet hat, aber wegen unerwarteter Hindernisse die Parklücke nicht nutzen kann.
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Zunächst bewege das Fahrzeug von der aktuellen Position zurück in die Position, die es beim Start der Betriebsart PARKEN eingenommen hat, bringe den Getriebewählhebel in die Stellung D und kehre die Parameter der Längs- und Quersteuerungen um. Es muss nichts Besonderes getan werden, da die Distanz D2 automatisch größer wird und somit der frühere Satz Einstellwerte gilt. Fahre fort, bis die Distanz D2 ungefähr null m (entsprechend der Ausgangsposition) nahe am ersten Hindernisses ist. Deaktiviere alle Überwachungseinheiten und Steuerungen und stoppe das Fahrzeug.
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Danach automatische Reaktivierung der und Rückkehr in die Betriebsart ERKUNDEN. Dies geschieht beim Verlassen der Betriebsart ABBRUCH.
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Nach Rückkehr in die Betriebsart ERKUNDEN sucht das Fahrzeug die nächste freie Parklücke.
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Aus jeder der vorgenannten Betriebsarten geht das Verfahren in eine Betriebsart FEHLER über, wenn irgendein Defekt des Fahrzeugs oder des AVP-Systems vorliegt. Dabei soll das Fahrzeug sofort bremsen und alle Sensoren und Steuerungen deaktivieren. Darüber hinaus wird oder kann es andere Verkehrsteilnehmer warnen und den Fahrer, einen Reparaturdienst und/oder einen Notdienst benachrichtigen.
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Zwischen den in 2 dargestellten Betriebsarten sind die folgenden Übergänge unter den nachfolgend angegebenen Umständen möglich:
- A0:
- Fahrzeug gestartet (Zündschlüssel gedreht oder Startknopf gedrückt).
- A1:
- AVP-System vom Fahrer oder von einer Infrastruktur aktiviert.
- A2:
- Mindestens eine Parklücke ist irgendwo rings das Fahrzeug vorhanden (d. h. in einem bestimmten Radius um das Fahrzeug herum).
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Der Fahrer hat ein Straßenszenario ausgewählt, oder ein Straßenszenario wurde aus Infrastruktur abgefragt.
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Der Fahrer hat alle Stellglieder (Pedale, Lenkung) freigegeben und den Getriebewählhebel in die Stellung P gebracht.
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Der Fahrer hat das Fahrzeug verlassen, was anhand einer logischen Kombination der folgenden Indikatoren überprüft werden kann:
- - Sicherheitsgurt abgeschnallt;
- - Fahrertür öffnet und schließt innerhalb einer bestimmten Zeitspanne;
- - eine Fahrersitzbelegungserkennung meldet einen leeren Sitz;
- - eine Innenraumkamera erkennt keinen Fahrgast im Fahrzeug.
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Lenkwinkel des Rades auf bestimmtem Wert (z. B. null) oder nahe daran.
- A3:
- Das Fahrzeug hat den Zustand „Fahrzeug bereit, das Einparken in die Parklücke zu starten“ (S22) der Betriebsart ERKUNDEN erreicht.
- A4:
- Das Fahrzeug hat den Zustand „In Parklücke geparkt“ (S43) der Betriebsart PARKEN erreicht, eine elektronische Parkbremse ist aktiviert, und das Fahrzeug abgeschaltet.
- A5:
- Ein Hindernis, das während der Betriebsart ERKUNDEN Kollisionsrisiken darstellt, wird von einer der Überwachungseinheiten des Fahrzeugs und insbesondere den Überwachungseinheiten 6, 7 und 8 erkannt. Dieser Auslöser kann entprellt werden, um häufiges Hin- und Herwechseln zwischen PAUSE und ERKUNDEN zu vermeiden.
- A5':
- Es wird kein Hindernis von einer der Überwachungseinheiten des Fahrzeugs und insbesondere den Überwachungseinheiten 6, 7 und 8 erkannt.
- A6:
- Ein Hindernis, das während der Betriebsart PARKEN Kollisionsrisiken darstellt, wird von einer der Überwachungseinheiten des Fahrzeugs und insbesondere den Überwachungseinheiten 6, 7 und 8 erkannt. Dieser Auslöser kann entprellt werden, um häufiges Hin- und Herwechseln zwischen PAUSE und PARKEN zu vermeiden.
- A6' :
- Es wird kein Hindernis von einer der Überwachungseinheiten des Fahrzeugs und insbesondere den Überwachungseinheiten 6, 7 und 8 erkannt.
- A7:
- Optional, wenn von einer der Überwachungseinheiten des Fahrzeugs während der Betriebsart PARKEN ein Hindernis erkannt wird, geht das AVP-System in die Betriebsart ABBRUCH.
- Optional, wenn ein offensives (schnell in Richtung auf das Fahrzeug 1 kommendes) Hindernis von einer der Überwachungseinheiten des Fahrzeugs 1 erkannt wird, geht das AVP-System in die Betriebsart ABBRUCH.
- A8:
- Das AVP-System ist für eine bestimmte Zeitspanne in der Betriebsart PAUSE, und das AVP-System hat vorher von PARKEN nach PAUSE gewechselt, was bedeutet, dass das Hindernis die Parklücke möglicherweise dauerhaft belegt.
- A9:
- Wenn das Fahrzeug durch ABBRUCH in seine Ausgangsposition zurückgebracht wird, geht das AVP-System automatisch zurück zu ERKUNDEN.
- A10:
- Irgendein Fehlerzustand vorhanden (Motordefekt, Bremsendefekt, Getriebedefekt usw.).
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Beschrieben wurde ein Verfahren zur Durchführung von automatischem Valet-Parken, das die folgenden Merkmale und Vorteile aufweist:
- Das Verfahren benötigt keine externe (d. h. außerhalb des Fahrzeugs befindliche) Infrastruktur oder zuvor aufgezeichnete oder geführte Wege zu einem Stellplatz oder einer Parklücke, um Parken zu ermöglichen.
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Das Verfahren benötigt keine physische Überwachung durch eine Person.
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Das Verfahren verlangt gewisse Anfangsaktionen des Fahrers, läuft dann aber automatisch ab, ohne dass es noch einer Aufsicht durch die Person bedarf, die das Fahrzeug dem automatischem Valet-Parken übergeben hat.
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Das Verfahren ist in der Lage, einen Stellplatz oder eine Parklücke zu finden, darin einzuparken sowie Pause-, Abbruch- und Fehlerszenarien zu überwachen. Darüber hinaus kann das Verfahren das Fahrzeug auf Wunsch des Fahrers in ähnlicher Weise (mit umgekehrten Einstellwerten) wie in der Betriebsart PARKEN ausparken.
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In dem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren alle oben beschriebenen Betriebsarten START, ERKUNDEN, PARKEN, PAUSE, ABBRUCH und FEHLER. Mindestens umfasst das Verfahren aber die Betriebsart ERKUNDEN wie anhand von Figuren 4A und 4B beschrieben sowie die Betriebsart PARKEN wie anhand von 5A und 5B beschrieben.
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Es wird mit allen möglichen Arten von Parkflächen fertig, ob an einer Straße, auf einem Gelände oder in einem Gebäude, und die Straße oder zu Stellplätzen führenden Fahrwege können beliebige Formen haben, insbesondere auch Kurven.
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Das Verfahren ermöglicht eine reproduzierbare Anfangspositionierung in der Betriebsart ERKUNDEN, was die Trajektorienplanung vereinfacht.
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Das AVP-System kann mit zusätzlichen Bedienelementen erweitert werden. Seine Wahrnehmungsfähigkeit wird durch Überwachungseinheiten sichergestellt, die während Manövern alle Stellen in Bezug auf die Fahrzeugbewegung, wo Kollisionsgefahr besteht, ständig beobachten.
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Der Fahrer eines Fahrzeugs, der das Fahrzeug dem AVP-System überlassen möchte, hat das AVP-System über irgendeine dedizierte Mensch-Maschine-Schnittstelle zu aktivieren. Das AVP-System hat den Fahrer dann zu benachrichtigen, alle Steuerelemente freizugeben, und zu überwachen, dass der Fahrer dies getan hat. Das AVP-System hat den Fahrer auch zu benachrichtigen, ein Straßenszenario auszuwählen (z. B. mit Angabe von Parkflächen-Layout, Parkflächen-Szenario usw.)., und zu überwachen, dass der Fahrer dies getan hat. Das AVP-System hat den Fahrer zu benachrichtigen, das Fahrzeug zu verlassen, und zu überwachen, dass der Fahrer dies getan hat (z. B. durch Sitzbelegungserkennung, Schließ- bzw. Öffnungszustände von Fahrzeugtür und Gurtschloss, usw.
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Vorzugsweise werden mindestens vier Überwachungseinheiten 6, 7, 8, 9 verwendet, um verschiedene Gebiete um das Fahrzeug 1 herum zu überwachen und Messdaten für die Fahrzeugsteuerungen zu gewinnen.
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Die Überwachungseinheiten 6, 7, 8, 9 beinhalten jeweils mindestens einen Überwachungssensor und überwachen damit ein zugehöriges Gebiet um das Fahrzeug 1 herum.
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Die verschiedenen Überwachungseinheiten 6, 7, 8, 9 können gleiche physische Sensoren gemeinsam nutzen und können Überschneidungen in den von den Sensoren überwachten Gebieten aufweisen.
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Vorzugsweise liefern die oben beschriebenen Überwachungseinheiten 6, 7, 8, 9, mindestens Informationen bzw. Messungen, die angeben, ob ein Hindernis in den von ihnen überwachten Gebieten vorhanden ist, sowie den Abstand zu diesem Hindernis, insbesondere als ein longitudinaler und/oder seitlicher Abstand zu diesem Hindernis.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014221920 A1 [0003]
- DE 102016206757 A1 [0004]
- DE 102015208068 A1 [0007]
