DE102019215658B3 - System and method for controlling automated driving functions for an automatically operated vehicle and an automatically operated vehicle - Google Patents
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Abstract
System (10) zur Kontrolle automatisierter Fahrfunktionen für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug (1) umfassend mehrere Markierungselemente (11), die in einer Fahrbahnoberfläche (2) angeordnet sind, mehrere an dem Fahrzeug (1) in einer Anordnung anordbare Sensoren (12), die Feldstärken einzelner der mehreren Markierungselemente (11) messen, und eine Recheneinheit (13), die in Abhängigkeit der von den Sensoren (12) gemessenen Feldstärken eine jeweilige Position der Sensoren (12) und in Abhängigkeit der Anordnung der Sensoren (12) eine Position des Fahrzeuges (1) relativ zu den Markierungselementen (11) bestimmt, wobei das System (10) ein Steuergerät (14) für automatisiertes Fahren umfasst und die Recheneinheit (13) während des automatisierten Betriebs eine mit dem Steuergerät (14) in Abhängigkeit von Signalen von Umfelderfassungssensoren (3) des Fahrzeuges (1) bestimmte Trajektorie für das Fahrzeug (1) in Abhängigkeit der Position des Fahrzeuges (1) relativ zu den Markierungselementen (11) und Fahrzeugdaten kontrolliert und im Falle einer Abweichung Steuerungssignale des Steuergeräts (14) für Aktuatoren (4) zur Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges (1) übersteuert oder deaktiviert.System (10) for controlling automated driving functions for an automatically operated vehicle (1) comprising several marking elements (11) which are arranged in a road surface (2), several sensors (12) which can be arranged on the vehicle (1) in an arrangement which Measure field strengths of individual of the plurality of marking elements (11), and a computing unit (13) which, depending on the field strengths measured by the sensors (12), a respective position of the sensors (12) and depending on the arrangement of the sensors (12) a position of the The vehicle (1) is determined relative to the marking elements (11), the system (10) comprising a control unit (14) for automated driving and the computing unit (13) communicating with the control unit (14) depending on signals from during the automated operation Environment detection sensors (3) of the vehicle (1) determine a trajectory for the vehicle (1) as a function of the position of the vehicle (1) relative to the marking elements n (11) and vehicle data are checked and, in the event of a discrepancy, control signals from the control unit (14) for actuators (4) for longitudinal and / or lateral guidance of the vehicle (1) are overridden or deactivated.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein System und Verfahren zur Kontrolle automatisierter Fahrfunktionen für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug und automatisiert betreibbares FahrzeugThe invention relates to a system and a method for controlling automated driving functions for an automated vehicle and an automated vehicle
Aus dem Stand der Technik sind automatische spurgeführte Personentransportsysteme, beispielsweise Personal Rapid Transit, bekannt.Automatic track-guided passenger transport systems, for example Personal Rapid Transit, are known from the prior art.
Beispielsweise offenbart die
Die
Die
Die
Die
Die Norm SAE J3016 beschreibt die Klassifizierung und Definition von Begriffen für straßengebundene Kraftfahrzeuge mit Fahrzeugsystemen zum autonomen Fahren. Derartige Fahrzeugsysteme, die einen Einfluss auf das Führen eines Fahrzeugs haben, gelten als konform mit dem Wiener Übereinkommen über den Straßenverkehr, sofern die Fahrzeugsysteme vom Fahrzeugführer übersteuert oder deaktiviert werden können, siehe Übereinkommen, Kapitel II, Art. 8, 5bis. In der Praxis bedeutet dies, dass bei automatisierten Fahrfunktionen stets ein speziell geschulter und eingewiesener Sicherheitsfahrer/Sicherheitsoperator erforderlich ist zur Einhaltung dieses Übereinkommens.The SAE J3016 standard describes the classification and definition of terms for road-bound motor vehicles with vehicle systems for autonomous driving. Such vehicle systems, which have an influence on the driving of a vehicle, are considered to conform with the Vienna Convention on Road Traffic, provided that the vehicle systems can be overridden or deactivated by the driver, see Convention, Chapter II, Art. 8, 5bis. In practice, this means that a specially trained and instructed safety driver / safety operator is always required for automated driving functions in order to comply with this convention.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen menschlichen Sicherheitsfahrer/Sicherheitsoperator zu ersetzen, insbesondere bei der Erprobung automatisierter Fahrfunktionen.It was an object of the present invention to replace a human safety driver / safety operator, in particular when testing automated driving functions.
Das erfindungsgemäße System und Verfahren lösen diese Aufgabe durch ein Autonomous Monitoring System, das das Verhalten der Fahrzeugsysteme für das automatisierte Fahren, die wie ein Fahrschüler das Fahren auf der Straße lernen, überwacht.The system and method according to the invention solve this problem by means of an autonomous monitoring system that monitors the behavior of the vehicle systems for automated driving that learn to drive on the road like a learner driver.
Gemäß einem Aspekt stellt die Erfindung ein System bereit zur Kontrolle automatisierter Fahrfunktionen für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug. Das System umfasst
- • mehrere Markierungselemente, die in einer Fahrbahnoberfläche angeordnet sind,
- • mehrere an dem Fahrzeug in einer Anordnung anordbare Sensoren, die Feldstärken einzelner der mehreren Markierungselemente messen, und
- • eine Recheneinheit, die in Abhängigkeit der von den Sensoren gemessenen Feldstärken eine jeweilige Position der Sensoren und in Abhängigkeit der Anordnung der Sensoren eine Position des Fahrzeuges relativ zu den Markierungselementen bestimmt.
- • several marking elements that are arranged in a road surface,
- A plurality of sensors that can be arranged on the vehicle in an arrangement that measure the field strengths of individual of the plurality of marking elements, and
- A computing unit that determines a respective position of the sensors as a function of the field strengths measured by the sensors and a position of the vehicle relative to the marking elements as a function of the arrangement of the sensors.
Das erfindungsgemäße System umfasst ein Steuergerät für automatisiertes Fahren Die Recheneinheit kontrolliert während des automatisierten Betriebs eine mit dem Steuergerät in Abhängigkeit von Signalen von Umfelderfassungssensoren des Fahrzeuges bestimmte Trajektorie für das Fahrzeug in Abhängigkeit der Position des Fahrzeuges relativ zu den Markierungselementen und Fahrzeugdaten und übersteuert oder deaktiviert im Falle einer Abweichung Steuerungssignale des Steuergeräts für Aktuatoren zur Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges.The system according to the invention comprises a control unit for automated driving In the event of a discrepancy, control signals from the control unit for actuators for longitudinal and / or lateral guidance of the vehicle.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren bereit zur Kontrolle automatisierter Fahrfunktionen für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug. Bei der Durchführung des Verfahrens werden Feldstärken einzelner von mehreren in einer Fahrbahnoberfläche angeordneten Markierungselemente gemessen werden und in Abhängigkeit der gemessenen Feldstärken eine jeweilige Position des Fahrzeuges relativ zu den Markierungselementen bestimmt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während des automatisierten Betriebs eine Trajektorienplanung für das Fahrzeug in Abhängigkeit der Position des Fahrzeuges relativ zu den Markierungselementen und weiteren Fahrzeugdaten kontrolliert und im Falle einer Abweichung übersteuert oder deaktiviert wird. Zur Durchführung des Verfahrens wird ein erfindungsgemäßes System verwendet wird.According to a further aspect, the invention provides a method for controlling automated driving functions for a vehicle that can be operated in an automated manner. When carrying out the method, field strengths of individual of a plurality of marking elements arranged in a road surface are measured and a respective position of the vehicle relative to the marking elements is determined as a function of the measured field strengths. In the method according to the invention, trajectory planning for the vehicle is checked during automated operation as a function of the position of the vehicle relative to the marking elements and other vehicle data and is overridden or deactivated in the event of a deviation. A system according to the invention is used to carry out the method.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein automatisiert betreibbares Fahrzeug bereit, dem mehrere Markierungselemente, die in einer Fahrbahnoberfläche angeordnet sind, bereitgestellt werden. Das Fahrzeug umfasst
- • ein Steuergerät für automatisiertes Fahren, das in Abhängigkeit von an dem Fahrzeug angeordneten Umfelderfassungssensoren bereitgestellten Daten Steuerungssignale für Aktuatoren zur Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges berechnet,
- • Sensoren, die Feldstärken einzelner der Markierungselementen messen, und
- • eine Recheneinheit, die Signal übertragend mit einem Fahrzeugbussystem in Wirkverbindung steht um Fahrzeugdaten zu erhalten, in Abhängigkeit der von den Sensoren gemessenen Feldstärken eine jeweilige Position des Fahrzeuges relativ zu den Markierungselementen bestimmt und während des automatisierten Betriebs eine mit dem Steuergerät bestimmte Trajektorie für das Fahrzeug in Abhängigkeit der Position des Fahrzeuges relativ zu den Markierungselementen und den Fahrzeugdaten kontrolliert und im Falle einer Abweichung die Steuerungssignale des Steuergeräts übersteuert oder deaktiviert.
- • a control unit for automated driving that calculates control signals for actuators for longitudinal and / or lateral guidance of the vehicle as a function of the data provided on the surrounding area detection sensors,
- • Sensors that measure the field strengths of individual marking elements, and
- • a processing unit that is in operative connection with a vehicle bus system to transmit signals in order to receive vehicle data, determines a respective position of the vehicle relative to the marking elements depending on the field strengths measured by the sensors and, during automated operation, a trajectory for the vehicle determined with the control unit controlled as a function of the position of the vehicle relative to the marking elements and the vehicle data and, in the event of a discrepancy, the control signals of the control unit are overridden or deactivated.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Zeichnung und der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Advantageous configurations of the invention emerge from the subclaims, the drawing and the description of preferred exemplary embodiments.
Ein automatisiert betreibbares Fahrzeug ist ein Fahrzeug, beispielsweise ein LKW, PKW oder Bus, das über eine technische Ausrüstung, beispielsweise Umfelderfassungssensoren wie Radar, Kamera, Lidar oder Mikrofone, elektronische Steuergeräte und/oder Aktuatoren, verfügt, die zur Bewältigung einer Fahraufgabe, beispielsweise Längs- und/oder Querführung, beim Steuern des Fahrzeuges den Fahrzeugführer unterstützten (SAE Level 0 bis 3) oder das Fahrzeug automatisiert ohne menschliche Eingriffe steuern (SAE Level 4 bis 5). Nach einem Aspekt der Erfindung wird das System und das Verfahren ab SAE Level 3 eingesetzt.A vehicle that can be operated automatically is a vehicle, for example a truck, car or bus, which has technical equipment, for example environment detection sensors such as radar, camera, lidar or microphones, electronic control devices and / or actuators, which are used to cope with a driving task, for example longitudinal - and / or lateral guidance, assisting the driver in steering the vehicle (
Nach einem Aspekt der Erfindung ist das automatisiert betreibbare Fahrzeug ein selbstfahrender People Mover.According to one aspect of the invention, the automatically operated vehicle is a self-driving people mover.
Automatisierte Fahrfunktionen sind Fahrfunktionen für Längs- und/oder Querführung, beispielsweise Beschleunigung wie etwa Bremsen oder Lenkung, und Fahrfunktionen zur Kommunikation mit Umfeld, beispielsweise Betätigung einer Lichtanlage wie etwa Scheinwerfer oder Blinker oder Betätigung von Schallerzeugungseinrichtungen, beispielsweise einer Hupe.Automated driving functions are driving functions for longitudinal and / or lateral guidance, for example acceleration such as braking or steering, and driving functions for communicating with the environment, for example actuation of a lighting system such as headlights or indicators or actuation of sound generating devices such as a horn.
Die Markierungselemente üben eine Kraftwirkung auf Probekörper aus, die sich in einem Feld einzelner Markierungselemente, das heißt einer räumlichen und zeitlichen Verteilung einer physikalischen Größe, befinden. Die Markierungselemente sind beispielsweise wie Nadeln in einer Fahrbahnoberfläche, beispielsweise Asphalt, angeordnet. Die Fahrbahnoberfläche ist beispielsweise die Oberfläche einer Autobahn, Bundesstraße, Landstraße oder einem Verkehrsweg in einem urbanen Umfeld. Beispielsweise sind die Markierungselemente entlang von Straßenmarkierungen, beispielsweise Längsmarkierungen wie etwa Leitlinie oder Fahrbahnbegrenzungslinie, Flächenmarkierungen wie etwa Radwegmarkierungen oder Quermarkierungen wie etwa Stoppschild oder Zebrastreifen, angeordnet.The marking elements exert a force on test specimens which are located in a field of individual marking elements, that is to say a spatial and temporal distribution of a physical quantity. The marking elements are arranged, for example, like needles in a road surface, for example asphalt. The road surface is, for example, the surface of a motorway, federal highway, country road or a traffic route in an urban environment. For example, the marking elements are arranged along road markings, for example longitudinal markings such as a guideline or lane boundary line, area markings such as cycle path markings or transverse markings such as stop signs or zebra crossings.
Die Sensoren zur Messung der Feldstärke umfassen den Probekörper und sind beispielsweise über die Breite des Fahrzeuges angeordnet, beispielsweise in einem Messträger, der mehrere Sensoren, beispielsweise 25 bis 100 Sensoren, umfasst. Die Sensoren sind an einem Untergrund des Fahrzeuges oder vorne an der Stoßstange beispielsweise derart angeordnet, dass sie einen Abstand von 30 cm zur Fahrbahnoberfläche haben. Die Sensoren werden beispielsweise mit einer Frequenz in der Größenordnung von 20 kHz bis MHz abgetastet. Nach einem Aspekt der Erfindung ist die Frequenz vom Zustand des Fahrzeuges, beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, abhängig.The sensors for measuring the field strength include the test specimen and are arranged, for example, across the width of the vehicle, for example in a measurement carrier that includes several sensors, for example 25 to 100 sensors. The sensors are arranged on a surface of the vehicle or on the front of the bumper, for example in such a way that they are 30 cm away from the road surface. The sensors are scanned, for example, at a frequency on the order of 20 kHz to MHz. According to one aspect of the invention, the frequency is dependent on the state of the vehicle, for example the vehicle speed.
Die Recheneinheit umfasst beispielsweise einen FGPA, ASIC oder einen weiteren Baustein oder eine Computerplattform.The processing unit includes, for example, an FGPA, ASIC or another module or a computer platform.
Das Steuergerät für automatisiertes Fahren umfasst wenigstens eine ADAS oder AD Domain ECU zur Steuerung eines automatisierten Fahrbetriebs, beispielsweise eines fahrerlosen, vollautomatisierten oder autonomen Fahrbetriebs. ADAS bedeutet Advanced Driver Assistance System, das heißt Fahrerassistenzsystem, das sind elektronische Zusatzeinrichtungen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrersituationen. AD bedeutet Autonomous Driving, das heißt autonomes Fahren. ECU bedeutet Electronic Control Unit, das heißt elektronisches Steuergerät. Domain bedeutet Domäne. Domänen im Fahrzeug sind beispielsweise Antriebsstrang, Fahrwerk, Karosserie oder Multi-Media. Viele Funktionen wirken innerhalb einer Domäne, aber auch Domänengrenzen hinweg miteinander in einem Funktionsnetz zusammen.The control device for automated driving comprises at least one ADAS or AD domain ECU for controlling automated driving, for example driverless, fully automated or autonomous driving. ADAS means Advanced Driver Assistance System, which means driver assistance system, these are additional electronic devices to support the driver in certain driver situations. AD means Autonomous Driving, that is, autonomous driving. ECU means Electronic Control Unit, which means electronic control unit. Domain means domain. Domains in the vehicle are, for example, the drive train, chassis, body or multimedia. Many functions work together within a domain, but also across domains, in a function network.
Die ADAS oder AD Domain umfasst Umfelderfassungssensoren, deren Signale die AD Domain ECU verarbeitet und beispielsweise in Form von Steuersignalen den Antriebs-, Lenkungs- und Bremssystemen bereitstellt für eine autonome Regelung und Steuerung der Längs- und/oder Querführung. Anders ausgedrückt, die ADAS oder die AD Domain ECU nimmt mittels Umfelderfassungssensoren ein Fahrzeugumfeld wahr, leitet daraus eine Trajektorienplanung ab und bestimmt entsprechende Steuersignale, die Fahrzeugaktuatoren bereitgestellt werden, um die Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges zu regeln und zu steuern. Die Umfelderfassungssensoren sind signalübertragend mit der ECU verbunden.The ADAS or AD Domain includes environment detection sensors, the signals of which are processed by the AD Domain ECU and, for example, provide the drive, steering and braking systems in the form of control signals for autonomous regulation and control of the longitudinal and / or lateral guidance. In other words, the ADAS or the AD Domain ECU perceives a vehicle's surroundings by means of surroundings detection sensors, derives a trajectory planning from it and determines corresponding control signals that are provided to the vehicle actuators in order to regulate and control the longitudinal and / or lateral guidance of the vehicle. The surroundings detection sensors are connected to the ECU to transmit signals.
Das Steuergerät umfasst beispielsweise einen Mehrkernprozessor und Speichermodule. Der Mehrkernprozessor ist für einen Signal-/Datenaustausch mit Speichermodulen konfiguriert. Beispielsweise umfasst der Mehrkernprozessor ein Bussystem. Die Speichermodule bilden den Arbeitsspeicher. Die Speichermodule sind beispielsweise RAM, DRAM SDRAM oder SRAM. Bei einem Mehrkernprozessor sind mehrere Kerne auf einem einzigen Chip, das heißt einem Halbleiterbauelement, angeordnet sind. Mehrkernprozessoren erreichen eine höhere Rechenleistung und sind kostengünstiger in einem Chip zu implementieren im Vergleich zu Mehrprozessorsystemen, bei denen jeder einzelne Kern in einem Prozessorsockel angeordnet ist und die einzelnen Prozessorsockel auf einer Hauptplatine angeordnet sind.The control unit includes, for example, a multi-core processor and memory modules. The multi-core processor is configured for signal / data exchange with memory modules. For example, the multi-core processor includes a bus system. The memory modules form the main memory. The memory modules are, for example, RAM, DRAM SDRAM or SRAM. In a multi-core processor, several cores are arranged on a single chip, that is to say a semiconductor component. Multi-core processors achieve higher computing power and are more cost-effective to implement in a chip compared to multi-processor systems in which each individual core is arranged in a processor socket and the individual processor sockets are arranged on a motherboard.
Das Steuergerät umfasst nach einem Aspekt der Erfindung wenigstens einen zentralen Verarbeitungsprozessor, im Englischen als Central Processing Unit, abgekürzt CPU, bezeichnet. Das Steuergerät umfasst auch wenigstens einen Grafikprozessor, im Englischen als Graphic Processing Unit, abgekürzt GPU, bezeichnet. Grafikprozessoren besitzen eine spezielle Mikroarchitektur zum parallelen Prozessieren von Abläufen. Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst der Grafikprozessor wenigstens eine Prozesseinheit, die speziell zum Ausführen von Tensor-und/oder Matrixmultiplikationen ausgeführt ist. Tensor- und/oder Matrixmultiplikationen sind die zentralen Rechenoperationen für das Deep Learning. Die Recheneinheit umfasst nach einem Aspekt der Erfindung auch Hardware Beschleuniger für künstliche Intelligenz, zum Beispiel sogenannte Deep Learning Accelerators. Das Steuergerät ist über Schnittstellen mit Fahrzeugaktuatoren Signal übertragend verbunden, beispielsweise mit Bremsaktuatoren.According to one aspect of the invention, the control device comprises at least one central processing unit, referred to in English as a central processing unit, abbreviated to CPU. The control device also includes at least one graphics processor, referred to as Graphic Processing Unit, abbreviated GPU. Graphics processors have a special micro-architecture for the parallel processing of sequences. According to one aspect of the invention, the graphics processor comprises at least one process unit which is specifically designed to carry out tensor and / or matrix multiplications. Tensor and / or matrix multiplications are the central arithmetic operations for deep learning. According to one aspect of the invention, the processing unit also includes hardware accelerators for artificial intelligence, for example so-called deep learning accelerators. The control unit is connected to vehicle actuators via interfaces to transmit signals, for example to brake actuators.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist die Recheneinheit in das Steuergerät integriert.According to one aspect of the invention, the computing unit is integrated into the control device.
Durch das erfindungsgemäße Übersteuern oder Deaktivierens des Steuergeräts durch die Recheneinheit werden die automatisierten Fahrfunktionen wie von einem Sicherheitsfahrer/Sicherheitsoperator kontrolliert. Der Kontrolle liegt zugrunde, dass das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren deterministisch, die Fahrzeugsysteme für automatisiertes Fahren prohabilistisch arbeiten. Die Erfindung ermöglicht einen schnellen Markteintritt von Fahrzeugsystemen für einen autonomen Fahrzeugbetrieb, sogenannten autonomous driving systems, abgekürzt AD systems. Mittels des erfindungsgemäßen Systems und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die AD systems unter real world conditions trainiert.By overriding or deactivating the control device according to the invention by the computing unit, the automated driving functions are controlled as by a safety driver / safety operator. The control is based on the fact that the system according to the invention and the method according to the invention work deterministically and the vehicle systems for automated driving work prohabilistically. The invention enables vehicle systems for autonomous vehicle operation to enter the market quickly, so-called autonomous driving systems, or AD systems for short. By means of the system according to the invention and the method according to the invention, the AD systems are trained under real world conditions.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung steht die Recheneinheit Signal übertragend mit einem Fahrzeugbussystem in Wirkverbindung. Die Recheneinheit erhält als als Fahrzeugdaten Längs-, Quer-, Vertikalbeschleunigung des Fahrzeuges, Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkungssignale, Bremssignale, Fahrzeuglichtsignale und/oder Schallzeichensignale und kontrolliert Steuerungsbefehle des Steuergeräts betreffend Längs-, Quer-, Vertikalbeschleunigung des Fahrzeuges, Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkung, Bremse, Fahrzeuglichtsignale und/oder Schallzeichensignale.According to a further aspect of the invention, the processing unit is in operative connection with a vehicle bus system to transmit signals. The computing unit receives as vehicle data the longitudinal, lateral and vertical acceleration of the vehicle, vehicle speed, steering signals, brake signals, vehicle light signals and / or acoustic signals and controls control commands from the control unit relating to the longitudinal, lateral and vertical acceleration of the vehicle, vehicle speed, steering, braking, vehicle light signals and / or acoustic signals.
Beispielsweise umfasst die Recheneinheit Schnittstellen zu einem CAN-Bus, LIN-Bus und/oder für sicherheitskritische Fahrfunktionen zu einem FlexRay-Bus. Zur Kontrolle der betreffenden Steuerungsbefehle kann die Recheneinheit eine weitere Schnittstelle zu dem Steuergerät umfassen. Die Kontrolle wird beispielsweise durch eine logische Operation von Signalen durchgeführt, beispielsweise größer, kleiner oder gleich.For example, the computing unit includes interfaces to a CAN bus, LIN bus and / or for safety-critical driving functions to a FlexRay bus. To control the relevant control commands, the computing unit can include a further interface to the control device. The control is carried out, for example, by a logical operation of signals, for example greater than, less than or equal to.
Bestimmte Fahraufgaben, die von automatisierten Fahrfunktionen bewältigt werden, erfordern beispielsweise auch eine automatische Steuerung von Fahrzeuglichtsignalen und/oder Schallzeichensignalen, beispielsweise beim Abbiegen Blinker aktivieren oder beim Warnen anderer Verkehrsteilnehmer betätigen einer Hupe. Fahrzeuglichtsignale sind beispielsweise Signale für Fahrzeugscheinwerfer oder Fahrzeugblinker. Schallzeichensignale sind beispielsweise Signale für eine Hupe.Certain driving tasks that are handled by automated driving functions also require, for example, automatic control of vehicle light signals and / or acoustic signals, for example activating indicators when turning or operating a horn when warning other road users. Vehicle light signals are, for example, signals for Vehicle headlights or vehicle indicators. Sound signals are signals for a horn, for example.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung regelt und/oder steuert die Recheneinheit in Wirkverbindung mit dem Steuergerät ein betriebssicheres Ausfallen, auch fail operational genannt, von sicherheitsrelevanten Fahrfunktionen, beispielsweise Bremse. Die Regelung erfolgt beispielsweise mit einem PDT oder PIDT Regler, der in die Recheneinheit integriert ist. Beispielsweise umfasst das automatisiert betreibbare Fahrzeug ein zweites, zu dem ersten redundantes, Bremssystem. Damit werden false negative/false positive Ereignisse überwacht.According to a further aspect of the invention, the processing unit regulates and / or controls in operative connection with the control device an operationally safe failure, also called fail operational, of safety-relevant driving functions, for example brakes. The regulation takes place, for example, with a PDT or PIDT controller, which is integrated in the computing unit. For example, the vehicle that can be operated in an automated manner comprises a second brake system that is redundant to the first. This means that false negative / false positive events are monitored.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kodieren die Markierungselemente in Abhängigkeit der Anordnung der Markierungselemente relativ zu einer Verkehrsinfrastruktur rechtliche Regelsysteme der Verkehrsinfrastruktur in die Fahrbahnoberfläche. Die Recheneinheit dekodiert die Regelsysteme und regelt und/oder steuert die Einhaltung der Regelsysteme. Nach einem Aspekt der Erfindung erfolgt die Kodierung in Abhängigkeit mit der Anordnung der Markierungselemente entlang von Straßenmarkierungen, beispielsweise Längsmarkierungen wie etwa Leitlinie oder Fahrbahnbegrenzungslinie, Flächenmarkierungen wie etwa Radwegmarkierungen oder Quermarkierungen wie etwa Stoppschild oder Zebrastreifen, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich sind die Markierungselemente in einem vorgegebenen Abstand von den Straßenmarkierungen angeordnet. Damit können Straßenverkehrsordnungen durch die Markierungselemente kodiert und durch die Recheneinheit dekodiert werden. Dies bedeutet, dass die Recheneinheit analog zu einem Sicherheitsfahrer/Sicherheitsoperator die Einhaltung von Verkehrsregeln von dem Steuergerät für automatisiertes Fahren kontrolliert.According to a further aspect of the invention, the marking elements encode legal control systems of the traffic infrastructure into the road surface as a function of the arrangement of the marking elements relative to a traffic infrastructure. The processing unit decodes the control systems and regulates and / or controls compliance with the control systems. According to one aspect of the invention, the coding takes place as a function of the arrangement of the marking elements along road markings, for example longitudinal markings such as a guideline or lane boundary line, area markings such as cycle path markings or cross markings such as stop signs or zebra crossings. Alternatively or additionally, the marking elements are arranged at a predetermined distance from the road markings. Road traffic regulations can thus be coded by the marking elements and decoded by the computing unit. This means that the processing unit controls the compliance with traffic rules by the control device for automated driving in a manner analogous to a safety driver / safety operator.
Rechtliche Regelsysteme sind beispielsweise Straßenverkehrsordnungen. Markieren die Markierungselemente beispielsweise eine Haltelinie, so kann durch eine Modulation der Feldstärke dieser Markierungselemente die Information des Haltens kodiert werden. Allgemein können die Markierungselemente derart in der Fahrbahnoberfläche angeordnet sein, dass durch Ausnutzung der Orientierung und/oder des gegenseitigen Abstandes zwischen den Markierungselementen eineindeutige Kombinationen erzeugt werden, die Informationen in Bezug auf rechtliche Regelsysteme und/oder den Ort wiedergeben. Damit wird durch die Erfindung die Einhaltung von Verkehrsregeln von einem Steuergerät für automatisiertes Fahrens kontrollierbar ohne Einsatz eines menschlichen Sicherheitsfahrers/Sicherheitsoperators.Legal control systems are, for example, road traffic regulations. If the marking elements mark a stop line, for example, the information about the stop can be encoded by modulating the field strength of these marking elements. In general, the marking elements can be arranged in the road surface in such a way that, by utilizing the orientation and / or the mutual distance between the marking elements, unique combinations are generated which reflect information relating to legal control systems and / or the location. The invention thus makes compliance with traffic rules controllable by a control device for automated driving without the use of a human safety driver / safety operator.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wertet das Steuergerät zur Trajektorienbestimmung Signale eines Navigationssatellitensystems aus. Navigationssatellitensysteme sind beispielsweise NAVSTAR GPS, GLONASS, Galileo, IRNSS oder Beidou. Die Signale werden über eine Schnittstelle zu einem Navigationssatellitensystem-Endgerät bereitgestellt. Damit wird die Positionsbestimmung mittels der Markierungselemente plausibilisiertAccording to a further aspect of the invention, the control device evaluates signals from a navigation satellite system in order to determine trajectories. Navigation satellite systems are for example NAVSTAR GPS, GLONASS, Galileo, IRNSS or Beidou. The signals are provided via an interface to a navigation satellite system terminal. The position determination is thus checked for plausibility by means of the marking elements
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Markierungselemente Magnete und/oder Lichtstrahlenquellen.According to a further aspect of the invention, the marking elements comprise magnets and / or light beam sources.
Die Magnete sind beispielsweise Permanentmagnete, beispielsweise anisotrope Ferritmagnete, in der Form von Magnetnageln. Das magnetische Feld dieser Magnete ist beispielsweise in https://www.researchgate.net/profile/Carsten_Markgraf/publication/33959284_Autonomes_Fahren_mit_Hilfe_der_Magnetnageltechnik_Elektronische_Ressource/links/00b7d522ddf2a30264000000/Autonomes-Fahren-mit-Hilfeder-Magnetnageltechnik-Elektronische-Ressource.pdf, Kapitel 2, beschrieben und ist durch diesen Verweis mitoffenbart. Die Sensoren, die die magnetische Feldstärke messen, sind Magnetsensoren. Bei den Magnetsensoren kommt beispielsweise die sogenannte GMR-Technik (Giant Magneto Resistive Effect) zum Einsatz. Die Messzelle besteht aus Widerständen mit mehreren extrem dünnen ferromagnetischen und unmagnetischen Schichten. Werden in einer klassischen Wheatstone'schen Brückenschaltung zwei GMR-Widerstände verwendet, erhält man bei Vorhandensein eines Magnetfeldes ein großes, dem Magnetfeld proportionales Signal. Ab einem festgelegten Schwellwert wird über einen Komparator ein Ausgangssignal geschaltet. The magnets are, for example, permanent magnets, for example anisotropic ferrite magnets, in the form of magnetic nails. The magnetic field of these magnets is described, for example, in https://www.researchgate.net/profile/Carsten_Markgraf/publication/33959284_Autonomes_Fahren_mit_Hilfe_der_Magnetnageltechnik_Elektronische_Ressource/links/00b7d522dagelte.power, Chapter and is also disclosed by this reference. The sensors that measure the magnetic field strength are magnetic sensors. For example, the so-called GMR technology (Giant Magneto Resistive Effect) is used for the magnetic sensors. The measuring cell consists of resistors with several extremely thin ferromagnetic and non-magnetic layers. If two GMR resistors are used in a classic Wheatstone bridge circuit, a large signal proportional to the magnetic field is obtained when a magnetic field is present. From a defined threshold value, an output signal is switched via a comparator.
Die Kodierung von rechtlichen Regelsystemen erfolgt beispielsweise über die Polarität der Magnete. Wenn ein Magnet, der in der Fahrbahnoberfläche mit Nordpol aus der Fahrbahnoberfläche hinaus weisend angeordnet ist, eine 0 darstellt und ein Magnet, der in der Fahrbahnoberfläche mit Südpol aus der Fahrbahnoberfläche hinaus weisend angeordnet ist, eine 1 darstellt, können verschiedene Kodierungsverfahren angewendet werden abhängig von der Anordnung der Magnete. Beispiele für Kodierungsverfahren sind in
Die Lichtstrahlenquellen sind beispielsweise Infrarot-LEDs. Die Sensoren, die die Lichtfeldstärke messen, sind beispielsweise Photodioden. Damit wird eine Lichtschranke realisiert.The light beam sources are, for example, infrared LEDs. The sensors that measure the light field strength are, for example, photodiodes. A light barrier is thus implemented.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Recheneinheit in dem Fahrzeug anordbar oder außerhalb des Fahrzeuges angeordnet. Für die Anordnung außerhalb des Fahrzeuges werden die Fahrfunktionen von der Recheneinheit ferngesteuert kontrolliert, auch remote control genannt. Damit wird ein Sicherheitsoperator realisiert.According to a further aspect of the invention, the computing unit can be arranged in the vehicle or is arranged outside the vehicle. For the arrangement outside the vehicle, the Driving functions controlled remotely by the processing unit, also called remote control. A safety operator is thus implemented.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird bei dem Verfahren ein betriebssicheres Ausfallen von sicherheitsrelevanten Fahrfunctionen von dem System gesteuert. Beispielsweise wird die Bremse gesteuert.According to a further aspect of the invention, an operationally reliable failure of safety-relevant driving functions is controlled by the system in the method. For example, the brake is controlled.
Die Erfindung wird in den folgenden Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems, -
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems mit einem Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges, -
3 ein Ausführungsbeispiel zur Kodierung von rechtlichen Regelsystemen, -
4 ein Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen automatisiert betreibbaren Fahrzeuges und -
5 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 an embodiment of a system according to the invention, -
2 another embodiment of a system according to the invention with an embodiment of a vehicle, -
3 an embodiment for the coding of legal control systems, -
4th an embodiment of an automated vehicle according to the invention and -
5 an embodiment of a method according to the invention.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsähnliche Teile. In den jeweiligen Figuren werden übersichtshalber die für das jeweilige Verständnis relevanten Bezugsteile angegeben.In the figures, the same reference numerals designate the same or functionally similar parts. For the sake of clarity, the relevant reference parts for the respective understanding are indicated in the respective figures.
Die Komponenten des Systems
Die magnetischen Feldstärken der einzelnen Markierungselemente
Die Signale der Sensoren
Das in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- FahrbahnoberflächeRoad surface
- 33
- UmfelderfassungssensorEnvironment detection sensor
- 44th
- AktuatorActuator
- 1010
- NavigationssatellitensystemNavigation satellite system
- 1111
- MarkierungselementMarking element
- 1212
- Sensorsensor
- 1313
- RecheneinheitArithmetic unit
- 1414th
- SteuergerätControl unit
- V1-V4V1-V4
- VerfahrensschrittProcess step
- NN
- NordpolNorth Pole
- SS.
- SüdpolSouth Pole
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-
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