DE102021209834A1

DE102021209834A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs entlang einer Fahrspur

Info

Publication number: DE102021209834A1
Application number: DE102021209834.7A
Authority: DE
Inventors: Frank Baehrle-Miller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-09-07
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2023-03-09

Abstract

Verfahren (300) und Vorrichtung (110) zum Betreiben (330) eines automatisierten Fahrzeugs (100) entlang einer Fahrspur (200) mit einem Schritt des Bestimmens (310) einer ersten Trajektorie (150) für das automatisierte Fahrzeug (100) innerhalb der Fahrspur (200), Insbesondere abhängig von Fahrbahnbegrenzungen (210) der Fahrspur (200), einem Schritt des Bestimmens (320) einer zweiten Trajektorie (160) für das automatisierte Fahrzeug (100) innerhalb der Fahrspur (200), abhängig von der ersten Trajektorie (150), wobei die zweite Trajektorie (160) eine Abweichung (170) zu der ersten Trajektorie (150) aufweist und die zweite Trajektorie (160) im Wesentlichen parallel zu der ersten Trajektorie (150) verläuft, und einem Schritt des Betreibens (330) des automatisierten Fahrzeugs (100), abhängig von der zweiten Trajektorie (160).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs entlang einer Fahrspur, umfassend einen Schritt des Bestimmens einer ersten Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug innerhalb der Fahrspur, einen Schritt des Bestimmens einer zweiten Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug innerhalb der Fahrspur, abhängig von der ersten Trajektorie, und einen Schritt des Betreibens des automatisierten Fahrzeugs, abhängig von der zweiten Trajektorie.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs entlang einer Fahrspur umfasst einen Schritt des Bestimmens einer ersten Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug innerhalb der Fahrspur, Insbesondere abhängig von Fahrbahnbegrenzungen der Fahrspur. Das Verfahren umfasst weiterhin einen Schritt des Bestimmens einer zweiten Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug innerhalb der Fahrspur, abhängig von der ersten Trajektorie, wobei die zweite Trajektorie eine Abweichung zu der ersten Trajektorie aufweist und die zweite Trajektorie im Wesentlichen parallel zu der ersten Trajektorie verläuft, und einen Schritt des Betreibens des automatisierten Fahrzeugs, abhängig von der zweiten Trajektorie.
Unter einem automatisierten Fahrzeug ist ein teil-, hoch oder vollautomatisiertes Fahrzeug gemäß einem der SAE-Level 1 bis 5 (siehe Norm SAE J3016) zu verstehen.
Unter einem Betreiben des automatisierten Fahrzeugs, abhängig von einer Trajektorie, ist hier beispielsweise das Ausführen einer Quer- und/oder Längssteuerung des automatisierten Fahrzeugs, zu verstehen. In einer möglichen Ausführungsform umfasst das Betreiben beispielsweise auch das Ausführen sicherheitsrelevanter Funktionen („Scharfstellen“ eines Airbags, Feststellen der Sicherheitsgurte, etc.) und/oder weitere (Fahrassistenz-) Funktionen.
Unter einer ersten und/oder zweiten Trajektorie ist beispielsweise - in Relation zu einer Karte - einer Linie zu verstehen, welcher das automatisierte Fahrzeug folgt. In einer Ausführungsform bezieht sich diese Linie beispielsweise auf einen festen Punkt an dem automatisierten Fahrzeug. In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist unter einer Trajektorie beispielsweise ein Fahrschlauch zu verstehen, welcher von dem automatisierten Fahrzeug durchfahren wird. Unter einer zweiten Trajektorie, welche eine Abweichung zu der ersten Trajektorie aufweist und im Wesentlichen parallel zu der ersten Trajektorie verläuft, ist eine Trajektorie zu verstehen, welche prinzipiell für dieselbe Fahrspur, in der auch die erste Trajektorie verläuft, bestimmt wird, aber eben von dieser abweicht. Dabei kann die Abweichung sowohl nur einige Zentimeter (beispielsweise 5-10cm) als auch größere Abstände (beispielsweise 50-100cm) aufweisen, was von der maximalen Breite der Fahrspur und/oder von der Breite des automatisierten Fahrzeugs und/oder von der Breite der einzelnen Räder des automatisierten Fahrzeugs, etc. abhängen kann. Dass die zweite Trajektorie im Wesentlichen parallel zu der ersten Trajektorie verläuft, schließt nicht aus, dass die zweite Trajektorie die erste Trajektorie auch kreuzen kann (die zweite Trajektorie kann sowohl links als auch rechts von der ersten Trajektorie verlaufen) oder dass sich der Abstand auch zeitweise ändern kann.
Unter einer Fahrspur ist beispielsweise eine einzelne Fahrspur oder auch eine Fahrspur eines mehrspurigen Verkehrsweges zu verstehen, welche als solche mittels entsprechenden Fahrbahnbegrenzungen (Markierungen, bauliche Begrenzungen, Leitplanken, etc.) zu erkennen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst vorteilhafterweise die Aufgabe, ein sicheres Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs zu ermöglichen und die Sicherheit im Straßenverkehr insgesamt zu erhöhen. Insbesondere bei höherer Geschwindigkeit (Landstraße/Autobahn) kann es bei Spurrillen und Nässe zum Aufschwimmen (Aquaplaning) kommen. D.h. das Wasser wird zwischen dem Fahrbahnbelag und den Rädern nicht schnell genug verdrängt und es bildet sich ein Wasserfilm zwischen Fahrbahnbelag und Reifen aus. Dabei kann beispielsweise die Bodenhaftung verloren gehen. Dem entgegenwirkend setzt das erfindungsgemäße Verfahren für das automatisierte Fahrzeug an, indem abhängig von einer ersten Trajektorie eine zweite Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug bestimmt wird, wobei die zweite Trajektorie eine Abweichung zu der ersten Trajektorie aufweist. Mit diesem Verfahren können somit beispielsweise das Aufschwimmen bzw. die Wahrscheinlichkeit, dass es zum Aufschwimmen kommen kann, reduziert werden.
Vorzugsweise wird die zweite Trajektorie abhängig von der ersten Trajektorie und abhängig von einem Fahrbahnzustand der Fahrspur bestimmt.
In einer Ausführungsform wird dazu der Fahrbahnzustand mittels einer Umfeldsensorik, welche von dem automatisierten Fahrzeug umfasst wird, erfasst und ausgewertet. Unter einer Umfeldsensorik ist wenigstens ein Video- und/oder wenigstens ein Radar- und/oder wenigstens ein Lidar- und/oder wenigstens ein Ultraschall- und/oder wenigstens ein weiterer Sensor zu verstehen, welcher dazu ausgebildet ist, eine Umgebung in Form von (Umgebungs-) Datenwerten zu erfassen. Für das Auswerten dieser Datenwerte bzw. das Bestimmen von Umgebungsmerkmalen (wie beispielsweise ein Fahrbahnzustand, etc.) umfasst die Umfeldsensorik beispielsweise eine Recheneinheit (Prozessor, Arbeitsspeicher, Speichereinheit) mit einer geeigneten Software. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Umfeldsensorik diese Recheneinheit nicht selbst, sondern ist mittels einer geeigneten Datenschnittstelle mit dieser Recheneinheit, welche ebenfalls von dem automatisierten Fahrzeug umfasst wird, verbunden.
Vorzugsweise umfasst der Fahrbahnzustand, wo und/oder wie viel Feuchtigkeit sich auf einer Fahrbahnoberfläche der Fahrspur befindet. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Fahrbahnzustand zusätzlich oder alternativ beispielsweise eine Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn (Spurrillen, Schlaglöcher, Schmutz [Schlamm, Steine, etc.], etc. zu verstehen, welche sowohl temporär als auch dauerhaft vorhanden sein kann. Hierin zeigt sich der Vorteil, dass Feuchtigkeit auf der Fahrbahn berücksichtigt wird, was insbesondere bei höherer Geschwindigkeit höherer Geschwindigkeit (auf einer Landstraße, Autobahn, etc.) bei Spurrillen zum Aufschwimmen (Aquaplaning) führen kann. Dabei wird das Wasser zwischen der Fahrbahnoberfläche und den Rädern nicht schnell genug verdrängt und es bildet sich ein Wasserfilm zwischen Fahrbahnbelag und Reifen aus. Wird nun die zweite Trajektorie mit einer entsprechenden Abweichung zu der ersten Trajektorie bestimmt, kann dieser Wasserfilm umgangen werden, indem das automatisierte Fahrzeug beispielsweise Spurrillen, in denen sich mehr Wasser sammelt als an anderen Stellen, ausweicht.
Vorzugsweise wird der Fahrbahnzustand abhängig von einem Bremsverhalten wenigstens eines Rades des automatisierten Fahrzeugs bestimmt.
Hierbei kann vorteilhafterweise, insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten (z.B. größer als 60 km/h), die Radgeschwindigkeiten des Fahrzeuges dahingehend ausgewertet werden, dass beispielsweise eines der Vorderräder plötzlich eine Verzögerung erfährt (im Vergleich zum jeweils anderen Vorderrad). Dieser Effekt tritt insbesondere dann auf, wenn das betroffene Rad aufschwimmt und sich dadurch der Rollwiderstand ändert. Damit kann davon ausgegangen werden, dass sich das entsprechende Rad in einer Spurrinne befindet und sich dort Wasser angesammelt hat.
In einer weiteren Ausführungsform lässt sich das Vorhandensein von Feuchtigkeit bzw. Aquaplaning auch mittels Auswerten eines Gierratensensors und/oder Längsbeschleunigungssensors, welche von dem automatisierten Fahrzeug umfasst werden, bestimmen. Bei einseitigem Aquaplaning beispielsweise wird einerseits das automatisierte Fahrzeug etwas verzögert und gleichzeitig erhält es durch den sich ausbildenden „Wasser-Brems-Keil“ einen Drehimpuls, welcher mittels des Gierratensensors erfasst werden kann.
Vorzugsweise wird die zweite Trajektorie abhängig von der ersten Trajektorie und abhängig von einem Fahrbahnzustand der Fahrspur bestimmt, indem für die Abweichung ein dauerhafter Wert oder ein vorübergehender Wert festgelegt wird.
Vorzugsweise wird die zweite Trajektorie abhängig von der ersten Trajektorie bestimmt, indem für die Abweichung ein zufälliger Wert innerhalb eines vorgegebenen Bereiches festgelegt wird.
Hierin zeigt sich der Vorteil, dass die prinzipiell die Wahrscheinlichkeit reduziert werden kann, dass sich das automatisierte Fahrzeug in einer Spurrinne, etc. befindet.
Vorzugsweise wird für die Abweichung eine Summe aus dem zufälligen Wert innerhalb des vorgegebenen Bereichs und dem dauerhaften oder vorübergehenden Wert festgelegt.
Vorzugsweise überschreitet die Abweichung, insbesondere abhängig von einer Ausgestaltung der Fahrspur, nicht eine vorgegebene Maximalabweichung. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich das automatisierte Fahrzeug weiterhin innerhalb der Fahrspur befindet und somit keine Gefahr entsteht, dass das automatisierte Fahrzeug in eine andere Fahrspur gerät oder von der Fahrbahn abkommt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät, ist dazu eingerichtet, alle Schritte des Verfahrens gemäß einem der Verfahrensansprüche zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs auszuführen.
Dazu umfasst die Vorrichtung insbesondere eine Recheneinheit (Prozessor, Arbeitsspeicher, Speichermedium) sowie eine geeignete Software um das Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche auszuführen. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Schnittstelle um Datenwerte, mittels einer Kabel- und/oder kabellosen Verbindung, beispielsweise mit weiteren Einrichtungen des automatisierten Fahrzeugs (Steuergeräte, Kommunikationseinrichtungen, Umfeldsensorik, etc.) auszusenden und zu empfangen.
Weiterhin wird ein Computerprogramm beansprucht, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs auszuführen. In einer Ausführungsform entspricht das Computerprogramm der von der Vorrichtung umfassten Software.
Weiterhin wird ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, beansprucht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung aufgeführt.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs; und
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs in Form eines Ablaufdiagramms.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 300, wobei sich das hier beispielhaft gezeigte automatisierte Fahrzeug 100 in einer Fahrspur 200 befindet. Das automatisierte Fahrzeug 100 umfasst dabei die Vorrichtung 110, welche dazu eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens 300 auszuführen
Dabei wird für das automatisierte Fahrzeug 100 eine erste Trajektorie 150 bestimmt. Das Bestimmen 310 der ersten Trajektorie 150 erfolgt beispielsweise abhängig von einer Zielposition und der aktuellen Position des automatisierten Fahrzeugs 100. Weiterhin wird der konkrete Verlauf der ersten Trajektorie 150 insbesondere abhängig von Fahrbahnbegrenzungen 210 der Fahrspur 200 bestimmt.
Abhängig von der somit bestimmten ersten Trajektorie 150 wird nun eine zweite Trajektorie 160 bestimmt, wobei die zweite Trajektorie 160 eine Abweichung 170 zu der ersten Trajektorie 150 aufweist und im Wesentlichen parallel zu der ersten Trajektorie 150 verläuft.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 300 zum Betreiben 330 eines automatisierten Fahrzeugs 100 entlang einer Fahrspur 200.
In Schritt 301 startet das Verfahren 300.
In Schritt 310 wird eine erste Trajektorie 150 für das automatisierte Fahrzeug 100 innerhalb der Fahrspur 200, Insbesondere abhängig von Fahrbahnbegrenzungen 210 der Fahrspur 200, bestimmt.
In Schritt 320 wird eine zweite Trajektorie 160 für das automatisierte Fahrzeug 100 innerhalb der Fahrspur 200, abhängig von der ersten Trajektorie 150, bestimmt, wobei die zweite Trajektorie 160 eine Abweichung 170 zu der ersten Trajektorie 150 aufweist und die zweite Trajektorie 160 im Wesentlichen parallel zu der ersten Trajektorie 150 verläuft.
In Schritt 330 wird das automatisierte Fahrzeug 100, abhängig von der zweiten Trajektorie 160, betrieben.
In Schritt 340 endet das Verfahren 300.

Claims

Verfahren (300) zum Betreiben (330) eines automatisierten Fahrzeugs (100) entlang einer Fahrspur (200), umfassend: - Bestimmen (310) einer ersten Trajektorie (150) für das automatisierte Fahrzeug (100) innerhalb der Fahrspur (200), Insbesondere abhängig von Fahrbahnbegrenzungen (210) der Fahrspur (200); - Bestimmen (320) einer zweiten Trajektorie (160) für das automatisierte Fahrzeug (100) innerhalb der Fahrspur (200), abhängig von der ersten Trajektorie (150), wobei die zweite Trajektorie (160) eine Abweichung (170) zu der ersten Trajektorie (150) aufweist und die zweite Trajektorie (160) im Wesentlichen parallel zu der ersten Trajektorie (150) verläuft; - Betreiben (330) des automatisierten Fahrzeugs (100), abhängig von der zweiten Trajektorie (160).
Verfahren (300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trajektorie (160) abhängig von der ersten Trajektorie (150) und abhängig von einem Fahrbahnzustand der Fahrspur (200) bestimmt wird.
Verfahren (300) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrbahnzustand umfasst, wo und/oder wie viel Feuchtigkeit sich auf einer Fahrbahnoberfläche der Fahrspur (200) befindet.
Verfahren (300) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrbahnzustand abhängig von einem Bremsverhalten wenigstens eines Rades des automatisierten Fahrzeugs (100) bestimmt wird.
Verfahren (300) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trajektorie (160) abhängig von der ersten Trajektorie (150) und abhängig von einem Fahrbahnzustand der Fahrspur (200) bestimmt wird, indem für die Abweichung (170) ein dauerhafter Wert oder ein vorübergehender Wert festgelegt wird.
Verfahren (300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trajektorie (160) abhängig von der ersten Trajektorie (150) bestimmt wird, indem für die Abweichung (170) ein zufälliger Wert innerhalb eines vorgegebenen Bereiches festgelegt wird.
Verfahren (300) nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abweichung (170) eine Summe aus dem zufälligen Wert innerhalb des vorgegebenen Bereichs und dem dauerhaften oder vorübergehenden Wert festgelegt wird.
Verfahren (300) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung (170) eine vorgegebene Maximalabweichung, insbesondere abhängig von einer Ausgestaltung der Fahrspur (200), nicht überschreitet.
Vorrichtung (110), insbesondere ein Steuergerät, die eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 10 gespeichert ist.