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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl eines zumindest teilweise automatisierten Fahrmanövers aus einer Gruppe von mehreren Fahrmanövern mittels eines Fahrassistenzsystems.
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Es sind Fahrassistenzsysteme bekannt, die basierend auf dem aktuellen Fahrszenario eine Trajektorie berechnen können, auf der sich das Fahrzeug automatisiert, d.h. beispielsweise ohne Lenkeingriff des Fahrers und/oder ohne Betätigung des Gas- bzw. Bremspedals durch den Fahrer bewegt.
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Abhängig von dem jeweiligen Fahrszenario ist es möglich, unterschiedliche Fahrmanöver zu initiieren. So ist es beispielsweise auf einer mehrspurigen Straße beim Annähern an ein vorausfahrendes, langsameres Fremdfahrzeug möglich, zu unterschiedlichen Zeitpunkten bzw. Abständen zu diesem Fremdfahrzeug die Geschwindigkeit zu reduzieren.
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Zudem sind Fahrassistenzsysteme mit Trajektorienplanern bekannt, die zu den unterschiedlichen Fahrmanövern jeweils zumindest eine Trajektorie berechnen und nach Auswählen einer Trajektorie die Fahrzeugsteuerung basierend auf dieser ausgewählten Trajektorie erfolgt.
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Derartige Fahrassistenzsystem berücksichtigen lediglich die Fahrsituation des Ego-Fahrzeugs, d.h. des Fahrzeugs, in dem das Fahrassistenzsystem verbaut ist, für sich allein, beachten jedoch beim Auswählen eines Fahrmanövers nicht die Fahrsituation, in der sich zumindest ein weiteres Fahrzeug im Umgebungsbereich des Ego-Fahrzeugs befindet. Dadurch kann von dem Ego-Fahrzeug ein Fahrmanöver vollzogen werden, das zunächst für das Ego-Fahrzeug zwar vorteilhaft ist, das weitere Fahrzeug jedoch in eine sehr nachteilige Fahrsituation bringt und dieses weitere Fahrzeug damit zu einem Fahrmanöver zwingt, das im Rückschluss einen negativen Einfluss auf die Fahrsituation des Ego-Fahrzeugs hat.
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Aus der
DE 10 2014 211 507 A1 ist ein Verfahren für ein Fahrerassistenzsystem eines ersten Fahrzeugs bekannt, wobei eine Umgebungsinformation einer Umgebung des ersten Fahrzeugs erfasst und durch das Fahrerassistenzsystem des ersten Fahrzeugs eine Gruppe von aktuell möglichen Eigenfahrmanövern des ersten Fahrzeugs auf der Grundlage der Umgebungsinformation bestimmt wird, wobei diese Gruppe diejenigen Fahrmanöver umfasst, welche in der erfassten Umgebung gemäß einer vorgegebenen Regel durchführbar sind, und wobei durch das Fahrerassistenzsystem des ersten Fahrzeugs für jedes Fahrmanöver dieser Gruppe auch ein jeweiliger Eigenkostenwert bestimmt wird. Ferner wird von einem Fahrerassistenzsystem eines mit dem ersten Fahrzeug (bspw. mittels einer Car-to-Car-Kommunikation) in Kommunikation stehenden zweiten Fahrzeugs ebenfalls eine Gruppe von aktuell möglichen Eigenfahrmanövern des zweiten Fahrzeugs bestimmt, wobei diese Gruppe diejenigen Fahrmanöver umfasst, welche gemäß einer vorgegebenen Regel durchführbar sind, und wobei durch das Fahrerassistenzsystem des zweiten Fahrzeugs für jedes Fahrmanöver dieser Gruppe auch ein jeweiliger Eigenkostenwert bestimmt wird. Anschließend werden die von dem zweiten Fahrzeug bestimmten Eigenfahrmanöver und zugehörigen Eigenkostenwerte als Fremdfahrmanöver und zugehörige Fremdkostenwerte
an das erste Fahrzeug übertragen. Dann wird durch das Fahrerassistenzsystem des ersten Fahrzeugs eine Gruppe von aktuell möglichen Fahrmanöverkombinationen bestimmt, welche Kombinationen aus aktuell möglichen Eigenfahrmanövern des ersten Fahrzeugs und aktuell möglichen Fremdfahrmanövern des zweiten Fahrzeugs umfasst. Für jede Kombination der Gruppe von aktuell möglichen Fahrmanöverkombinationen wird ein entsprechender Gesamtkostenwert bestimmt und in Abhängigkeit von den Gesamtkostenwerten eine Kombination aus der Gruppe von aktuell möglichen Fahrmanöverkombinationen ausgewählt. Anschließend wird das Eigenfahrmanöver der ausgewählten Kombination ausgeführt.
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Die
DE 10 2015 221 817 A1 beschreibt ein Verfahren zum dezentralen Abstimmen von Fahrmanövern von zwei Fahrzeugen. Eine Plantrajektorie und eine gegenüber der Plantrajektorie bevorzugte Wunschtrajektorie eines zweiten Fahrzeugs werden von dem zweiten Kraftfahrzeug bestimmt und an ein erstes Fahrzeug über eine Vehicle2Vehicle-Kommunikation zwischen den beiden Fahrzeugen übermittelt. In dem ersten Fahrzeug wird eine von dem ersten Fahrzeug bestimmte Plantrajektorie des ersten Fahrzeugs verglichen mit der übermittelten Wunschtrajektorie des zweiten Fahrzeugs. Sofern dabei ein Anpassungskriterium erfüllt ist, wird die Plantrajektorie des ersten Fahrzeugs angepasst zu einer angepassten Plantrajektorie des ersten Fahrzeugs. Das Anpassungskriterium ist hierbei, dass die von dem ersten Fahrzeug empfangene Wunschtrajektorie des zweiten Fahrzeugs mit der Plantrajektorie des ersten Fahrzeugs kollidiert und durch das Anpassen eine Gesamtkostenfunktion optimiert wird, welche Kostenfunktionen des ersten und des zweiten Fahrzeugs umfasst, wobei das Optimieren der Gesamtkostenfunktion einen Vergleich von Kosten bei Ausführen der Plantrajektorien des ersten und zweiten Fahrzeugs mit Kosten bei Ausführen der Wunschtrajektorie des zweiten Fahrzeugs und der angepassten Plantrajektorie des ersten Fahrzeugs umfasst.
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Die
DE 10 2018 109 883 A1 beschreibt ein Verfahren zum dezentralen und kooperativen Abstimmen von zukünftigen Fahrmanövern eines Ego-Fahrzeugs mit Fremdmanövern eines Fremdfahrzeugs. Dabei wird durch das Ego-Fahrzeug eine Trajektorienschar aus vorausgeplanten Trajektorien für das Ego-Fahrzeug mit je einem Aufwandswert unter Verwendung zumindest eines Bewertungskriteriums bewertet und es wird von dem Fremdfahrzeug über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation an das Ego-Fahrzeug eine von dem Fremdfahrzeug ermittelte Fremdtrajektorienschar mit unterschiedlichen vorausgeplanten Fremdtrajektorien für das Fremdfahrzeug und zugehörigen Fremdaufwandswerten übermittelt, wobei die entsprechenden Aufwandswerte den zum Abfahren einer der Trajektorien erforderlichen Fahraufwand beschreiben. Anschließend werden durch das Ego-Fahrzeug je eine Trajektorie und eine Fremdtrajektorie zu Tupeln und ein jeweiliger Aufwandswert mit dem jeweiligen Fremdaufwandswert zu einem Tupelaufwandswert des Tupels kombiniert, die Trajektorie und der zugehörige Aufwandswert eines kollisionfreien Tupels mit dem geringsten Tupelaufwandswert als Bezugstrajektorie und Bezugsaufwandswert ausgewählt, Trajektorien mit einem niedrigeren Aufwandswert als der Bezugsaufwandswert als Bedarfstrajektorien klassifiziert, Trajektorien mit einem höheren Aufwandswert als der Bezugsaufwandswert als Alternativtrajektorien klassifiziert und dann an das Fremdfahrzeug ein Datenpaket mit einer Trajektorienschar aus der Bezugstrajektorie und dem zugehörigen Bezugsaufwandswert sowie zumindest einer Trajektorie aus einer Gruppe umfassend die Bedarfstrajektorien und die Alternativtrajektorien sowie die entsprechenden Aufwandswerte an das Fremdfahrzeug gesendet.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Auswahl eines zumindest teilweise automatisierten Fahrmanövers aus einem Satz von mehreren Fahrmanövern anzugeben, das es ermöglicht, ein Fahrmanöver zu wählen, das die weiteren im Umgebungsbereich des Fahrzeugs befindlichen Fahrzeuge berücksichtigt und dabei ein kooperatives Fahren mehrerer Fahrzeuge in Fahrsituationen bewirkt, in denen sich diese Fahrzeuge wechselseitig beeinflussen.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Fahrassistenzsystem ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 14.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Auswahl eines zumindest teilweise automatisiert durchgeführten Fahrmanövers eines ersten Fahrzeugs aus einem Satz von mehreren Fahrmanövern mittels eines Fahrassistenzsystems des ersten Fahrzeugs offenbart. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Zunächst wird zumindest ein zweites Fahrzeug im Umgebungsbereich des ersten Fahrzeugs erfasst und durch das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs das aktuelle Fahrszenario ermittelt, in dem sich das erste Fahrzeug und das zweite Fahrzeug befindet. Dadurch lässt sich erkennen ob eine Fahrsituation existiert, die eine Auswahl von Fahrmanövern durch das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs nötig macht, die unter Rücksichtnahme auf das zumindest eine zweite Fahrzeug zu treffen ist.
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Anschließend werden mehrere Fahrmanöverkombinationen durch das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs bestimmt, wobei jede Fahrmanöverkombination ein Paar von Fahrmanövern mit einem möglichen Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs und einem möglichen Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs umfasst. Dadurch wird ermittelt, welche Fahrmanöver grundsätzlich beim ersten und zweiten Fahrzeug möglich sind.
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Daraufhin werden zumindest eine Trajektorie pro möglichem Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs und jeweils ein erster Bewertungsindikator pro Trajektorie berechnet. Der erste Bewertungsindikator ist dabei ein Maß für den Komfort und/oder die Sicherheit der jeweiligen Trajektorie des ersten Fahrzeugs. In anderen Worten wird durch die Berechnung der trajektorienbezogenen Bewertungsindikatoren die Möglichkeit geschaffen, die Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs hinsichtlich Komfort und/oder Sicherheit zu beurteilen.
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Zudem werden zumindest eine Trajektorie pro möglichem Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs und jeweils ein zweiter Bewertungsindikator pro Trajektorie des zweiten Fahrzeugs durch das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs berechnet. Zur Trajektorienberechnung werden beispielsweise auch für das zweite Fahrzeug relevante Objekte (z.B. weiteres Fahrzeug vor dem zweiten Fahrzeug auf dessen Fahrspur) und/oder das relevante Straßenmodell (z.B. Fahrspurreduzierung etc.) für das zweite Fahrzeug erfasst. Der zweite Bewertungsindikator ist dabei ein Maß für den Komfort und/oder die Sicherheit der jeweiligen Trajektorie des zweiten Fahrzeugs. In anderen Worten werden durch das Ego-Fahrzeug die Trajektorien der möglichen Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs berechnet und durch die Berechnung der trajektorienbezogenen Bewertungsindikatoren ist das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs in der Lage, die Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs hinsichtlich Komfort und/oder Sicherheit zu beurteilen und damit vorherzusagen, welches Fahrmanöver das zweite Fahrzeug aller Voraussicht nach vollziehen wird, und zwar ohne einen Informationsaustausch zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug.
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Anschließend wird jeweils ein kombinierter Bewertungsindikator für die Fahrmanöverkombinationen basierend auf einem ersten Bewertungsindikator einer Trajektorie des ersten Fahrzeugs und basierend auf einem zweiten Bewertungsindikator einer Trajektorie des zweiten Fahrzeugs berechnet. Der erste Bewertungsindikator wurde dabei für die Trajektorie des jeweiligen Fahrmanövers des ersten Fahrzeugs, das in der jeweiligen Fahrmanöverkombination umfasst ist, berechnet und der zweite Bewertungsindikator wurde für die Trajektorie des jeweiligen Fahrmanövers des zweiten Fahrzeugs, das in der jeweiligen Fahrmanöverkombination umfasst ist, berechnet. Durch den zweiten Bewertungsindikator ist es insbesondere möglich, ein Pareto-Optimum der Fahrmanöveroptionen des ersten und zweiten Fahrzeugs zu suchen.
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Zuletzt wird ein Fahrmanöver zur Steuerung eines Fahrvorgangs des ersten Fahrzeugs basierend auf den kombinierten Bewertungsindikatoren der Fahrmanöverkombinationen und einer Auswahlrichtlinie ausgewählt. Die Auswahlrichtlinie gibt dabei die Kriterien vor, nach denen unter Berücksichtigung der Bewertungsindikatoren die Auswahl des Fahrmanövers erfolgt.
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Die vorstehenden Schritte können in der angegebenen oder aber auch in einer davon abweichenden Reihenfolge vollzogen werden. Auch eine zeitgleiche Abarbeitung von Verfahrensschritten ist möglich, sofern diese nicht Ergebnisse eines vorhergehenden Schritts benötigen.
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Der technische Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das Fahrassistenzsystem kooperative Fahrentscheidungen trifft. Dadurch wird ein natürlicheres Fahrverhalten des Fahrassistenzsystems erreicht, das zu einer höheren Akzeptanz bei den Fahrzeuginsassen führt. Zudem führt das offenbarte Verfahren zu einem besseren Verkehrsfluss, da durch die kooperativen Fahrentscheidungen kritische Fahrsituationen weitestgehend verhindert werden und damit starke Verzögerungen beispielsweise bei einem Einfädelvorgang verhindert werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel bezieht sich der erste Bewertungsindikator zumindest auf ein Teilstück einer zukünftigen, vom ersten Fahrzeug gefahrenen Trajektorie und gibt an, welchen Komfort und/oder welche Sicherheit das Teilstück der Trajektorie hat. Die Trajektorie erstreckt sich beispielsweise über einen Zeitraum von 5 bis 10 Sekunden und gibt in diesem Zeitraum die Bewegungsbahn des Fahrzeugs und vorzugsweise auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs entlang der Bewegungsbahn an. Dadurch ist es möglich, die unterschiedlichen Fahrmanöver, die das erste Fahrzeug vollziehen kann, bezüglich deren Komfort- und Sicherheitseindruck für die Fahrzeuginsassen miteinander zu vergleichen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Berechnung der Trajektorie des ersten Fahrzeugs die Berechnung von mehrdimensionalen Koordinaten, entlang denen sich das erste Fahrzeug beim Durchfahren der Trajektorie bewegt, die Berechnung von Längs- und Querbeschleunigungswerten und/oder die Berechnung von Längs- und Querruckwerten. Basierend auf diesen berechneten Werten lässt sich der Komfort- und Sicherheitseindruck der jeweiligen Trajektorie für die Fahrzeuginsassen beurteilen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Berechnung der Trajektorie des zweiten Fahrzeugs durch das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs zumindest die Berechnung von mehrdimensionalen Koordinaten, entlang denen sich das zweite Fahrzeug beim Durchfahren der Trajektorie bewegt, die Berechnung von Längs- und Querbeschleunigungswerten und/oder die Berechnung von Längs- und Querruckwerten. Basierend auf diesen berechneten Werten lässt sich der Komfort- und Sicherheitseindruck der jeweiligen Trajektorie des zweiten Fahrzeugs beurteilen und damit indirekt ableiten, welches Fahrmanöver das zweite Fahrzeug durchführen wird, da menschliche Fahrer oder autonom gesteuerte Fahrzeuge in aller Regel ein Fahrmanöver durchführen, das ein Komfort- und Sicherheitslevel nicht unterschreitet, um unbequeme bzw. sicherheitsgefährdende Fahrsituationen zu vermeiden. Dadurch ist es indirekt möglich, das Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs vorherzusagen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Berechnung des ersten Bewertungsindikators einer Trajektorie des ersten Fahrzeugs unter Einbeziehung des Abstands des ersten Fahrzeugs zum zweiten Fahrzeug, dem Abstand des ersten Fahrzeugs zu zumindest einem weiteren Fahrzeug und/oder weiteren Umgebungsobjekten, dem Unterschied zu einer gesetzten Geschwindigkeit und/oder den Längs- und/oder Querbeschleunigungswerten. Insbesondere diese Parameter sind dazu geeignet, den ersten Bewertungsindikator zu bestimmen und dadurch vorab den Komfort- und Sicherheitseindruck zu schätzen, den ein Insasse des ersten Fahrzeugs beim Durchfahren der jeweiligen Trajektorie erfahren würde, wenn das erste Fahrzeug auf dieser Trajektorie bewegt wird. Der erste Bewertungsindikator kann insbesondere ein Skalar sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Berechnung des zweiten Bewertungsindikators einer Trajektorie des zweiten Fahrzeugs unter Einbeziehung des Abstands des zweiten Fahrzeugs zum ersten Fahrzeug, dem Abstand des zweiten Fahrzeugs zu zumindest einem weiteren Fahrzeug und/oder weiteren Umgebungsobjekten und/oder dem Abstand zwischen dem ersten Fahrzeug und einem weiteren Fahrzeug. Insbesondere diese Parameter sind dazu geeignet, den zweiten Bewertungsindikator zu bestimmen und dadurch von dem Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs aus den Komfort- und Sicherheitseindruck zu schätzen, den ein Insasse des zweiten Fahrzeugs beim Durchfahren der jeweiligen Trajektorie erfahren würde. Der zweite Bewertungsindikator kann insbesondere ein Skalar sein.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Berechnung des zweiten Bewertungsindikators einer Trajektorie des zweiten Fahrzeugs unter Berücksichtigung des Fahrzeugtyps und/oder des in einem Zeitfenster in der Vergangenheit ermittelten Fahrverhaltens des zweiten Fahrzeugs. Durch die Feststellung des Fahrzeugtyps (z.B. Sportwagen, Limousine, Transporter, Lastkraftwagen etc.) bzw. dem bisherigen Fahrverhalten kann eingeschätzt werden, ob das zweite Fahrzeug eine konservative Fahrweise zeigt, d.h. beispielsweise einen hohen Sicherheitsabstand zu anderen Fahrzeugen einhält bzw. selten bremst oder eine progressivere Fahrweise zeigt, d.h. beispielsweise häufig die Spur wechselt, häufig bremst bzw. einen geringen Abstand zu anderen Fahrzeugen einhält. Daraus können Rückschlüsse auf zukünftige Fahrmanöver gezogen werden. Bei der Planung der Trajektorien des zweiten Fahrzeugs können beispielsweise höhere Beschleunigungswerte und geringere Abstände als akzeptabel angenommen werden, falls für das zweite Fahrzeug eine progressive Fahrweise erkannt wurde. Bei der Optimierung der Trajektorie des zweiten Fahrzeugs wird die Kostenfunktion angepasst, indem beispielsweise die Gewichte für Komfortgrößen verringert werden und die Gewichte für Fahrerziele wie beispielsweise „Erreichen einer Zielgeschwindigkeit“ erhöht werden. Dadurch wird die zu einem Manöver des zweiten Fahrzeugs berechnete Trajektorie mit höherer Wahrscheinlichkeit dem tatsächlichen Fahrerverhalten entsprechen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Falle von mehreren weiteren Fahrzeugen im Umgebungsbereich des ersten Fahrzeugs für die weiteren Fahrzeuge jeweils ein Relevanzindikator bestimmt. Basierend auf diesem Relevanzindikator wird ein Fahrzeug aus der Gruppe der weiteren Fahrzeuge als zweites Fahrzeug bestimmt. Die Auswahl des zumindest teilweise automatisierten Fahrmanövers des ersten Fahrzeugs erfolgt unter Berücksichtigung möglicher Fahrmanöver dieses zweiten Fahrzeugs. Durch den Relevanzindikator ist es damit möglich, zu bestimmen, welches zweite Fahrzeug in dem Umgebungsbereich des Ego-Fahrzeugs am ehesten Einfluss auf den Fahrvorgang des Ego-Fahrzeugs Einfluss nehmen könnte. An diesem zweiten Fahrzeug wird anschließend die Auswahl des Fahrmanövers des Ego-Fahrzeugs orientiert.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der kombinierte Bewertungsindikator durch Addition des ersten und zweiten Bewertungsindikators der Trajektorien, deren zugehörige Fahrmanöver der jeweiligen Fahrmanöverkombination zugeordnet sind, berechnet.
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Dadurch wird eine einfache Bestimmung des kombinierten Bewertungsindikators ermöglicht.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der kombinierte Bewertungsindikator durch eine gleichgewichtete Addition des ersten und zweiten Bewertungsindikators berechnet. Dadurch wird erreicht, dass der Komfort- und Sicherheitseindruck der Trajektorien des ersten und zweiten Fahrzeugs gleichgewichtet in die Auswahl der Trajektorie für das erste Fahrzeug einfließen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der kombinierte Bewertungsindikator durch eine ungleich gewichtete Addition des ersten und zweiten Bewertungsindikators berechnet. Dadurch wird erreicht, dass der Komfort- und Sicherheitseindruck der Trajektorien des ersten und zweiten Fahrzeugs unterschiedlich gewichtet in die Auswahl der Trajektorie für das erste Fahrzeug einfließen kann, beispielsweise derart, dass der Komfort- und Sicherheitseindruck der Trajektorien des ersten Fahrzeugs höher gewichtet wird als der Komfort- und Sicherheitseindruck der Trajektorien des zweiten Fahrzeugs.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird nach der Berechnung eines kombinierten Bewertungsindikators geprüft, ob das Fahrszenario, auf dem die Bestimmung des kombinierten Bewertungsindikators basiert, fortbesteht, beendet wurde oder ein neues Fahrszenario vorliegt. Dadurch ist es möglich festzustellen, ob das Fahrassistenzsystem basierend auf dem neu erkannten Fahrszenario eine neue kooperative Fahrmanöverauswahl treffen muss, das existierende Fahrszenario fortbesteht oder das erste Fahrzeug ohne Berücksichtigung weiterer Fahrzeuge Fahrmanöver wählen kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird nach dem Beenden eines Fahrszenarios oder nach dem Erkennen eines neuen Fahrszenarios entschieden, ob das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs eine Fahrmanöverentscheidung für das erste Fahrzeug ohne Berücksichtigung oder unter Berücksichtigung möglicher Fahrmanöver eines zweiten Fahrzeugs zu treffen hat. Dadurch ist es möglich eine Auswahl eines Fahrmanövers entweder unter Berücksichtigung möglicher Fahrmanöver anderer Fahrzeuge oder ausschließlich basierend auf einer im Hinblick auf den Komfort und die Sicherheit des Ego-Fahrzeugs vorteilhaften Trajektorie zu treffen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Auswählen eines Fahrmanövers zur Steuerung eines Fahrvorgangs des ersten Fahrzeugs ohne einen Informationsaustauch zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug. Dies hat den Vorteil, dass das zweite Fahrzeug keinerlei technische Einrichtungen für einen Informationsaustausch aufweisen muss, damit das erste Fahrzeug eine Fahrmanöverauswahl für ein kooperatives Fahren des ersten und zweiten Fahrzeugs treffen kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug offenbart, das zur Planung eines zumindest teilweise automatisierten Fahrmanövers eines Fahrzeugs als erstes Fahrzeug ausgebildet ist, wobei das Fahrassistenzsystem zur Auswahl eines zumindest teilweise automatisiert durchgeführten Fahrmanövers eines ersten Fahrzeugs aus einem Satz von mehreren Fahrmanövern ausgebildet ist und wobei das Fahrassistenzsystem dazu ausgebildet ist, die folgenden Schritte durchzuführen:
- a) Erfassen zumindest eines zweiten Fahrzeugs im Umgebungsbereich des ersten Fahrzeugs und Ermitteln des aktuellen Fahrszenarios, in dem sich das erste Fahrzeug und das zweite Fahrzeug befindet, durch das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs;
- b) Bestimmen mehrerer Fahrmanöverkombinationen durch das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs, wobei jede Fahrmanöverkombination ein Paar von Fahrmanövern mit einem möglichen Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs und einem möglichen Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs umfasst;
- c) Berechnen zumindest einer Trajektorie pro möglichem Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs und jeweils einen ersten Bewertungsindikator pro Trajektorie, wobei der erste Bewertungsindikator ein Maß für den Komfort und/oder die Sicherheit der jeweiligen Trajektorie des ersten Fahrzeugs ist;
- d) Berechnen zumindest einer Trajektorie pro möglichem Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs und jeweils eines zweiten Bewertungsindikators pro Trajektorie des zweiten Fahrzeugs durch das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs, wobei der zweite Bewertungsindikator ein Maß für den Komfort und/oder die Sicherheit der jeweiligen Trajektorie des zweiten Fahrzeugs ist, und wobei die Berechnung des zweiten Bewertungsindikators einer Trajektorie des zweiten Fahrzeugs unter Berücksichtigung des Fahrzeugtyps und/oder des in einem Zeitfenster in der Vergangenheit ermittelten Fahrverhaltens des zweiten Fahrzeugs erfolgt;
- e) Berechnen jeweils eines kombinierten Bewertungsindikators für die Fahrmanöverkombinationen basierend auf einem ersten Bewertungsindikator einer Trajektorie des ersten Fahrzeugs und basierend auf einem zweiten Bewertungsindikator einer Trajektorie des zweiten Fahrzeugs, wobei der erste Bewertungsindikator für die Trajektorie des jeweiligen Fahrmanövers des ersten Fahrzeugs, das in der jeweiligen Fahrmanöverkombination umfasst ist, berechnet wurde und wobei der zweite Bewertungsindikator für die Trajektorie des jeweiligen Fahrmanövers des zweiten Fahrzeugs, das in der jeweiligen Fahrmanöverkombination umfasst ist, berechnet wurde; und
- f) Auswählen eines Fahrmanövers zur Steuerung eines Fahrvorgangs des ersten Fahrzeugs basierend auf den kombinierten Bewertungsindikatoren der Fahrmanöverkombinationen und einer Auswahlrichtlinie.
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Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
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Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 beispielhaft und schematisch ein erstes und ein zweites Fahrzeug in einem Fahrszenario, bei dem sich die Fahrmanöver der jeweiligen Fahrzeuge wechselseitig beeinflussen;
- 2 beispielhaft eine Tabelle, die die möglichen Fahrmanöver des ersten und zweiten Fahrzeugs in dem in 1 gezeigten Fahrszenario und die Werte der ersten und zweiten Bewertungsindikatoren enthält, die zu den jeweiligen Trajektorien berechnet wurden, basierend auf denen die jeweiligen Fahrmanöver vollzogen werden;
- 3 beispielhaft und schematisch ein Blockdiagramm eines Fahrassistenzsystems, mittels dem die Auswahl eines Fahrmanövers aus einer Gruppe von Fahrmanövern zur Durchführung eines kooperativen Fahrvorgangs möglich ist;
- 4 beispielhaft ein Ausschnitt des Fahrassistenzsystems gemäß 3, das den Aufbau der Planereinheit für kooperative Fahrvorgänge und deren Zusammenwirken mit weiteren Funktionsblöcken des Fahrassistenzsystems näher verdeutlicht; und
- 5 beispielhaft und schematisch ein Ablaufdiagramm, das die Schritte eines Verfahrens zur Auswahl eines zumindest teilweise automatisiert durchgeführten Fahrmanövers eines ersten Fahrzeugs aus einem Satz von mehreren Fahrmanövern veranschaulicht.
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1 zeigt beispielhaft ein Fahrszenario, bei dem ein erstes Fahrzeug 1, auch als Ego-Fahrzeug bezeichnet, auf einer ersten Fahrspur, im gezeigten Beispiel der linken Fahrspur, einer mehrspurigen Straße fährt.
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In dem Fahrszenario befindet sich auf einer weiteren Fahrspur, im gezeigten Ausführungsbeispiel der rechten Fahrspur, ein zweites Fahrzeug 2. Das zweite Fahrzeug 2 fährt beispielsweise versetzt vor dem ersten Fahrzeug 1, so dass zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem zweiten Fahrzeug 2 ein Abstand d besteht.
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Auf der ersten Fahrspur befindet sich beabstandet zu dem ersten Fahrzeug 1 ein weiteres Fahrzeug FF, wobei zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem weiteren Fahrzeug FF ein Abstand D1 besteht, so dass zwischen den Fahrzeugen auf der ersten Fahrspur eine Lücke besteht, im Bereich derer sich auf der weiteren Fahrspur das zweite Fahrzeug 2 befindet.
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In der gezeigten Fahrsituation endet die weitere Fahrspur, auf der sich das zweite Fahrzeug 2 befindet, so dass das zweite Fahrzeug 2 ohne Fahrspurwechsel nicht weiterfahren kann und damit entweder auf der weiteren Fahrspur verbleibt und eine Bremsung einleitet oder einen Fahrspurwechsel auf die erste Fahrspur vollzieht und sich beispielsweise in die Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem weiteren Fahrzeug FF einfädelt.
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Das erste Fahrzeug 1 weist ein Fahrassistenzsystem 10 auf, mittels dem das erste Fahrzeug automatisierte bzw. teilautomatisierte Fahrvorgänge vollziehen kann. Insbesondere kann das erste Fahrzeug 1 eine Rechnereinheit aufweisen, in der ein Trajektorienplaner implementiert ist. Dabei ist das Fahrassistenzsystem 10 dazu konfiguriert, für das erste Fahrzeug 1 selbst sowie auch für zumindest ein weiteres Fahrzeug 2 in dessen Umgebungsbereich eine Trajektorienplanung zu vollziehen. Der Trajektorienplanung für das zweite Fahrzeug 2 liegen ein oder mehrere Fahrmanöver zugrunde, die das zweite Fahrzeug 2 vollziehen kann. Im Ausführungsbeispiel der 1 sind dies beispielsweise die Fahrmanöver „Spurhalten und Bremsen“ und „Spurwechsel“. Für diese möglichen Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs 2 kann der Trajektorienplaner des Fahrassistenzsystems 10 jeweils zumindest eine Trajektorie berechnen. Die Trajektorie beschreibt dabei zumindest den Positionsverlauf des zweiten Fahrzeugs 2 im Raum, wie dies durch den S-förmigen Pfeil in 1 angedeutet ist und den Geschwindigkeitsverlauf entlang dieses Positionsverlaufs.
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Das erste Fahrzeug 1 weist eine Sensorik auf, mittels der die Umgebung des ersten Fahrzeugs erfassbar ist. Die Sensorik kann insbesondere Ultraschallsensoren, eine oder mehrere Kameras, zumindest einen Radarsensor und/oder zumindest einen LIDAR-Sensor umfassen. Mittels dieser Sensorik lässt sich insbesondere die Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs, der Abstand des zweiten Fahrzeugs 2 zum ersten Fahrzeug 1, zu einem weiteren Fahrzeug und/oder zu sonstigen Umgebungsobjekten erfassen. Mittels der von der Sensorik gelieferten Informationen ist es insbesondere möglich, Informationen über das aktuelle Fahrszenario zu erfassen, in der sich das erste und zweite Fahrzeug 1, 2 befindet.
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Das Fahrassistenzsystem 10 des ersten Fahrzeugs 1 kann zudem dazu ausgebildet sein, das zweite Fahrzeug 2 hinsichtlich dessen Fahrweise zu klassifizieren, beispielsweise als Fahrzeug mit dynamischem Fahrverhalten, mit durchschnittlichem Fahrverhalten oder mit konservativem Fahrverhalten. Diese Klassifizierung kann beispielsweise über den Fahrzeugtyp erfolgen (beispielsweise Sportwagen, Kleinwagen, Lastkraftwagen etc.) und/oder aber aufgrund eines über einen Zeitraum erfassten Fahrverhaltens des zweiten Fahrzeugs 2.
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Das Fahrassistenzsystem 10 ist dazu konfiguriert, das Fahrszenario, in dem sich das erste Fahrzeug 1 und das zweite Fahrzeug 2 befindet, zu erkennen und beispielsweise zu klassifizieren. Das in 1 gezeigte Fahrszenario kann beispielsweise als Spurwechselszenario erkannt und klassifiziert werden.
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Abhängig von dem erkannten Fahrszenario ist es möglich, Fahrmanöver zu bestimmen, die das erste Fahrzeug 1 und das zweite Fahrzeug 2 jeweils vollziehen können. Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das erste Fahrzeug 1 beispielsweise die Fahrmanöver „Spurhalten und Größe der Lücke zum vorausfahrenden Fahrzeug verkleinern“, „Spurhalten und Größe der Lücke zum vorausfahrenden Fahrzeug konstant halten“ oder „Spurhalten und Größe der Lücke zum vorausfahrenden Fahrzeug vergrößern“ vollziehen. Das zweite Fahrzeug 2 kann die Fahrmanöver „Spurhalten und Bremsen“ oder „Spurwechseln in die Lücke zwischen dem ersten Fahrzeug 1 und dem weiteren Fahrzeug FF“ vollziehen.
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Das Fahrassistenzsystem 10 ist dazu konfiguriert, Fahrmanöverkombinationen für das erkannte Fahrszenario zu bestimmen, wobei jede Fahrmanöverkombination ein Fahrmanöverpaar umfassend ein mögliches Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs 1 und ein mögliches Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs 2 umfasst. 2 zeigt beispielhaft mehrere Fahrmanöverkombinationen in einer matrixartigen Darstellung.
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In dem Fahrassistenzsystem 10 können mehrere Fahrszenarien vordefiniert sein und jedem Fahrszenario können mehrere Fahrmanöverkombinationen zugeordnet sein, so dass basierend auf dem erkannten Fahrszenario schnell die jeweiligen Fahrmanöverkombinationen zu diesem Fahrszenario ermittelt werden können.
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Der Trajektorienplaner des Fahrassistenzsystems des ersten Fahrzeugs 1 ist dazu konfiguriert, zu den möglichen Fahrmanövern des ersten und zweiten Fahrzeugs 1, 2 jeweils zumindest eine Trajektorie zu berechnen.
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Die Trajektorienberechnung für das erste Fahrzeug 1 kann auf sämtliche fahrphysikalische Parameter zurückgreifen, die im Fahrassistenzsystem 10 zu dem ersten Fahrzeug 1 vorhanden sind. Dies sind insbesondere der Abstand d des ersten Fahrzeugs 1 zum zweiten Fahrzeug 2, der Abstand D1 des ersten Fahrzeugs 1 zu dem weiteren Fahrzeug FF und/oder weiteren Umgebungsobjekten, die Fahrzeuggeschwindigkeit etc.
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Für die Berechnung der Trajektorien zu den Fahrmanövern des zweiten Fahrzeugs 2 ist das Fahrassistenzsystem 10 dazu ausgebildet, die zur Berechnung nötigen Informationen mittels der Sensorik des ersten Fahrzeugs 1 zu ermitteln. Dies sind insbesondere die Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs 2, die relative Lage bzw. den Abstand des zweiten Fahrzeugs 2 zum ersten Fahrzeug 1, die relative Lage bzw. den Abstand des zweiten Fahrzeugs 2 zu zumindest einem weiteren Fahrzeug FF und/oder der Abstand des zweiten Fahrzeugs 2 zu sonstigen Umgebungsobjekten (z.B. Leitplanken, Hindernisse etc.). Basierend auf diesen Informationen ist es möglich, durch das Fahrassistenzsystem 10 zu ermitteln, welche Trajektorie bzw. Bewegungsbahn das zweite Fahrzeug 2 bei der Durchführung des jeweiligen Fahrmanövers vollziehen wird.
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Das Fahrassistenzsystem 10 des ersten Fahrzeugs 1 ist weiterhin dazu ausgebildet, für jede Trajektorie einen Bewertungsindikator zu berechnen. Insbesondere ist das Fahrassistenzsystem 10 dazu ausgebildet, für die Trajektorien, die zu den Fahrmanövern, die das erste Fahrzeug 1 in dem erkannten Fahrszenario vollziehen kann, berechnet wurden, jeweils einen ersten Bewertungsindikator B1 zu berechnen. Der erste Bewertungsindikator B1 ist ein Maß, wie komfortabel die jeweilige Trajektorie ist bzw. welche Sicherheitsrisiken die jeweilige Trajektorie hat. Der Komfort einer Trajektorie kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, welche Geschwindigkeitsabweichung von einer gesetzten Geschwindigkeit der Geschwindigkeitsregelanlage auftritt bzw. welche Längs- und Querbeschleunigung und/oder welcher Längs- und Querruck beim Durchfahren der jeweiligen Trajektorie auftritt. Das Sicherheitsrisiko der jeweiligen Trajektorie kann beispielsweise davon abhängen, welche Abstände das erste Fahrzeug 1 von dem zweiten Fahrzeug 2, dem weiteren Fahrzeug FF und/oder anderen Umgebungsobjekten einhält.
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Des Weiteren ist das Fahrassistenzsystem 10 dazu ausgebildet, für die Trajektorien, die zu den Fahrmanövern, die das zweite Fahrzeug 2 in dem erkannten Fahrszenario vollziehen kann, berechnet wurden, jeweils einen zweiten Bewertungsindikator B2 zu berechnen. Der zweite Bewertungsindikator B2 ist ein Maß, wie komfortabel die jeweilige Trajektorie des zweiten Fahrzeugs 2 ist bzw. welche Sicherheitsrisiken die jeweilige Trajektorie hat. Der Komfort einer Trajektorie des zweiten Fahzeugs kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, ob eine Geschwindigkeitsänderung des zweiten Fahrzeugs 2 nötig ist und in welchem Maße die Geschwindigkeit geändert werden muss. Darüber hinaus können auch Informationen zu Längs- und Querbeschleunigung und/oder Längs- und Querruck beim Durchfahren der jeweiligen Trajektorie zur Beurteilung des Komforts der Trajektorie des zweiten Fahrzeugs 2 berücksichtigt werden. Das Sicherheitsrisiko der jeweiligen Trajektorie kann beispielsweise davon abhängen, welche Abstände das zweite Fahrzeug 2 von dem ersten Fahrzeug 1, dem weiteren Fahrzeug FF und/oder anderen Umgebungsobjekten einhält.
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Die Trajektorien werden vorzugsweise durch einen Trajektorienplaner berechnet, der ein modellprädiktives Planungsverfahren vollzieht. Der Trajektorienplaner berechnet beispielsweise die Trajektorien des ersten Fahrzeugs 1 basierend auf einem fahrdynamischen Modell des ersten Fahrzeugs 1, das beispielsweise die Grenzen der Aktuatoren, die Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeugs 1 und den Haftreibungskoeffizienten der Reifen auf der Fahrbahn berücksichtigt. Für das zweite Fahrzeug 2 kann der Trajektorienplaner Standardwerte eines fahrdynamischen Modells verwenden oder den Fahrzeugtyp aus den von der Sensorik erfassten Informationen schätzen und basierend darauf die Parameter des fahrdynamischen Modells wählen.
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Der Trajektorienplaner nutzt vorzugsweise ein numerisches Optimierungsverfahren zur Ermittlung einer oder mehrerer Trajektorien für das jeweilige Fahrmanöver, um dadurch eine für das Fahrmanöver vorteilhafte Trajektorie zu erhalten. Der Trajektorienplaner ist beispielsweise dazu ausgebildet, eine in Bezug auf Komfort- und/oder Sicherheitsmerkmale vorteilhafte Trajektorie zu den Fahrmanövern zu ermitteln. Derartige Komfortmerkmale können beispielsweise die Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeugs entlang der Trajektorie, die Geschwindigkeitsabweichung von einer vorgegebenen Geschwindigkeit (z.B. gesetzter Wert der Geschwindigkeitsregelanlage), die Abweichung von der Fahrspurmitte oder der Abstand zu einem oder mehreren Fahrzeugen oder sonstigen Umgebungsobjekten sein.
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2 zeigt die bildliche Veranschaulichung einer Datenstruktur in der die jeweiligen Fahrmanöverkombinationen gelistet sind. Die Datenstruktur kann beispielsweise eine Tabelle oder eine tabellenartige Datenstruktur sein, die mehrere Felder bzw. Datenstrukturbereiche enthält, die jeweils einer Fahrmanöverkombination aus einem Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs 1 und einem Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs 2 zugeordnet ist.
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Die Tabelle gemäß 2 enthält mehrere Zeilen und Spalten, wobei die Zeilen für die Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs 2 und die Spalten für die Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs 1 stehen. In die einzelnen Tabellenfelder sind beispielhaft jeweils die ersten und zweiten Bewertungsindikatoren B1, B2 eingetragen, wobei der erste Bewertungsindikator B1 angibt, welchen Komfort bzw. welche Sicherheit die Trajektorie bietet, die zu dem jeweiligen Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs 1 berechnet wurde. In analoger Weise gibt der zweite Bewertungsindikator B2 an, welchen Komfort bzw. welche Sicherheit die Trajektorie bietet, die zu dem jeweiligen Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs 1 berechnet wurde. Im gezeigten Ausführungsbeispiel geben die Bewertungsindikatoren B1, B2 die Kosten der jeweiligen Trajektorie an, d.h. je höher der Wert eines Bewertungsindikators ist, desto schlechter ist das Fahrmanöver des jeweiligen Fahrzeugs 1, 2 hinsichtlich Komfort und/oder Sicherheit.
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Aus den ersten und zweiten Bewertungsindikatoren B1, B2 lässt sich ein kombinierter Bewertungsindikator ermitteln. Dieser kombinierte Bewertungsindikator ist ein Maß dafür, welchen Komfort bzw. welche Sicherheit die Fahrmanöverkombination aus den Fahrmanövern des ersten und zweiten Fahrzeugs 1, 2 bietet.
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Der kombinierte Bewertungsindikator kann auf unterschiedliche Weise berechnet werden. Beispielsweise können der erste und zweite Bewertungsindikator B1, B2 addiert werden, um den kombinierten Bewertungsindikator zu erhalten. Die Addition des ersten und zweiten Bewertungsindikators B1, B2 kann dabei gleich gewichtet oder ungleich gewichtet erfolgen. So kann beispielsweise der erste Bewertungsindikator B1, der sich auf das Fahrmanöver des Ego-Fahrzeugs bezieht, höher bewertet werden, als der zweite Bewertungsindikator B2, der sich auf das Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs bezieht. Alternativ können auch komplexere lineare oder nichtlineare Funktionen zur Gewichtung der Addition der Bewertungsindikatoren B1, B2 verwendet werden. Auch ist es möglich, die Gewichtungsfaktoren fahrmanöverabhängig zu wählen.
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Eine gleichgewichtete Addition der Bewertungsindikatoren B1, B2 vorausgesetzt, ist, wie in der Tabelle der 2 zu erkennen, im gezeigten Ausführungsbeispiel die Fahrmanöverkombination „Lücke vergrößern durch das erste Fahrzeug (Ego-Fahrzeug)“ und „Spur wechseln durch das zweite Fahrzeug“ hinsichtlich des Komforts bzw. der Sicherheit für beide Fahrzeuge 1, 2 optimal, da dadurch die geringsten Gesamtkosten für beide Fahrzeuge 1, 2 entstehen. Basierend auf der Auswahlrichtlinie „Auswählen der Fahrmanöverkombination mit den geringsten Gesamtkosten für beide Fahrzeuge“ würde damit das Fahrassistenzsystem 10 des ersten Fahrzeugs 1 das Fahrmanöver „Lücke vergrößern“ wählen, um dem zweiten Fahrzeug 2 das Einfädeln in die Lücke zu vereinfachen und damit die Gesamtkosten für beide Fahrzeuge zu minimieren, obwohl für das erste Fahrzeug 1 für sich allein gesehen das Fahrmanöver „Lückengröße beibehalten“ die geringeren Kosten hätte.
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Der Vorteil des offenbarten Verfahrens besteht darin, dass ohne Informationsaustausch zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug 1, 2 das erste Fahrzeug 1 ein Fahrmanöver durchführt, das für beide Fahrzeuge 1, 2 im Hinblick auf Komfort und/oder Sicherheit vorteilhaft ist. Durch diese interaktive Planung wird zudem die Prädizierbarkeit von Szenarien verbessert. Dadurch, dass dem zweiten Fahrzeug 2 sichere und komfortable Handlungsoptionen eröffnet werden, sinkt die Wahrscheinlichkeit von unerwarteten Manövern wie beispielsweise abruptem Einscheren mit geringem Sicherheitsabstand.
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Das vorstehend beschriebene Verfahren wird vorzugsweise iterativ vollzogen. Insbesondere ist der Trajektorienplaner des ersten Fahrzeugs 1 dazu ausgebildet, die Trajektorien für des Ego-Fahrzeug selbst mit einer ersten Wiederholrate zu berechnen, die kleiner als 1s ist, beispielsweise 100ms. Die Länge der berechneten Trajektorie beträgt beispielsweise zwischen 5s und 10s, insbesondere 6s, 7s, 8s oder 9s.
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Mit einer zweiten Wiederholrate wird zudem geprüft, ob sich eine Änderung des erkannten Fahrszenarios ergeben hat. Die zweite Wiederholrate kann beispielsweise gleich oder unterschiedlich zur ersten Wiederholrate gewählt sein. Insbesondere kann die zweite Wiederholrate größer als die erste Wiederholrate gewählt sein, beispielsweise im Bereich zwischen 1 s und 5s.
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Wenn kein neues Fahrszenario erkannt wird, wird das Verfahren basierend auf dem zuvor erkannten Fahrszenario weitergeführt. Wenn erkannt wird, dass ein zuvor erkanntes Fahrszenario beendet wurde, vollzieht das Fahrassistenzsystem zumindest teilweise autonome Fahrvorgänge auf Basis einer vordefinierten Standard-Fahrstrategie. Die Standard-Fahrstrategie kann beispielsweise das Beibehalten der Spur mit einem vordefinierten Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug (in 1 das weitere Fahrzeug FF) und/oder die gesetzte Geschwindigkeit der Geschwindigkeitsregelanlage des ersten Fahrzeugs 1 sein.
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Wenn sich eine Änderung des Fahrszenarios ergeben hat, werden die Schritte des Verfahrens basierend auf diesem neu erkannten Fahrszenario erneut vollzogen.
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Nachfolgend wird der Aufbau und die Funktionsweise des Fahrassistenzsystems 10 näher erläutert. 3 zeigt beispielhaft ein Blockschaltbild eines Fahrassistenzsystems 10, das zur Planung eines automatisierten Fahrvorgangs und zudem der Ausführung des vorbeschriebenen Verfahrens zur Auswahl eines zumindest teilweise automatisiert durchgeführten Fahrmanövers des ersten Fahrzeugs 1 aus einem Satz von mehreren möglichen Fahrmanövern ausgebildet ist.
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Das Fahrassistenzsystem 10 umfasst eine Eingangsschnittstelle 11, über die dem Fahrassistenzsystem 10 Eingangsinformationen zugeleitet werden, die für die Berechnung der Trajektorien bzw. die automatisierte Steuerung des ersten Fahrzeugs 1 nötig sind. Dies sind zunächst Umgebungsinformationen, die durch geeignete Sensorik ermittelt werden oder beispielsweise über Karten etc. verfügbar sind. Die Umgebungsinformationen umfassen insbesondere ein Straßenmodell, das die vom Fahrzeug befahrene Straße charakterisiert. Das Straßenmodell kann Informationen über die Fahrbahn, die Anzahl der Fahrspuren in Fahrtrichtung, die Spurmarkierungen etc. angeben.
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Zudem können die Umgebungsinformationen eine Objektliste umfassen, die angibt, welche Objekte in der Umgebung des ersten Fahrzeugs 1 vorhanden sind, beispielsweise Fremdfahrzeuge, feststehende Objekte, Fußgänger, Radfahrer, Motorradfahrer etc. Die Objektliste umfasst beispielsweise auch das zweite Fahrzeug 2, in Bezug auf das ein optimiertes Fahrmanöver vollzogen werden soll.
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Zudem werden dem Fahrassistenzsystem 10 vorzugsweise Eingangsinformationen über die Eigenbewegung des ersten Fahrzeugs 1 übermittelt. Dies können insbesondere Informationen einer Odometrieeinheit des ersten Fahrzeugs 1 sein. Die Odometrieeinheit ist beispielsweise dazu ausgebildet, die Position, Ausrichtung, Geschwindigkeit und den Fahrzustand des ersten Fahrzeugs 1 zu bestimmen. Als Eingangsgrößen der Odometrieeinheit können Messgrößen aus dem Fahrwerk (beispielsweise Raddrehung, Richtung), eines Gierratensensors (beispielsweise aus dem ESP/ABS-System; ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm; ABS: Anti-Blockiersystem) und der Lenkung (beispielsweise Radlenkwinkel, Lenkradwinkel) dienen.
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Diese Eingangsinformationen werden zumindest teilweise einer Manöverbestimmungseinheit 12 zugeleitet. Diese Manöverbestimmungseinheit 12 empfängt vorzugsweise Informationen zu den aktuell geltenden Verkehrsregeln, beispielsweise Geschwindigkeitsbeschränkungen, Überholverbot etc. und bestimmt basierend auf den Eingangsinformationen und den Verkehrsregel-Informationen die in dem aktuellen Fahrszenario möglichen Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs 1.
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Die Manöverbestimmungseinheit 12 generiert vorzugsweise eine Liste von in dem aktuellen Fahrszenario möglichen Fahrmanövern (z.B. Spurhalten, Spurwechsel nach links) des ersten Fahrzeugs 1, d.h. diejenigen Manöver, die grundsätzlich durch das erste ersten Fahrzeug 1 möglich sind und übermittelt diese an eine Manöverplanereinheit 13 des Manöverplaners MP.
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Die Manöverplanereinheit 13 ist dazu ausgebildet, basierend auf den grundsätzlich möglichen Manövern die Fahrmanöver zu planen, beispielsweise „Spurwechsel nach links“, „Spurwechsel nach rechts“, „Spur halten“ etc, die das erste Fahrzeug 1 vollziehen kann. Vorzugsweise ist die Manöverplanereinheit 13 auch dazu ausgebildet, basierend auf den grundsätzlich möglichen Manövern zusätzliche von der Planereinheit „kooperative Fahrstrategie“ 15 angeforderte mögliche Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs 1 zu planen. Dadurch wird erreicht, dass zusätzlich zu einem Standardfahrmanöver wie „Spurhalten“ auch noch für das kooperative Fahren möglicherweise vorteilhafte Fahrmanöver wie „Spurhalten mit leichter Verzögerung“ erzeugt werden.
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Der Manöverplaner MP ist beispielsweise mit einem Trajektorienplaner 14 gekoppelt, so dass der Trajektorienplaner 14 Informationen bezüglich möglicher Fahrmanöver des ersten und zweiten Fahrzeugs 1, 2 von der Manöverplanereinheit 13 empfangen kann.
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Des Weiteren kann der Manöverplaner MP einen Trigger für die Berechnung von Trajektorien bereitstellen. Dieser Trigger wird vorzugsweise ebenfalls an den Trajektorienplaner 14 übermittelt, so dass die Trajektorienberechnung für das erste und zweite Fahrzeug 1, 2 durch diesen Trigger ausgelöst werden kann. Für die Trajektorienberechnung des ersten und zweiten Fahrzeugs 1, 2 werden vorzugsweise unterschiedliche Trigger verwendet, so dass die Auslösung der Trajektorienberechnung für die Fahrzeuge 1, 2 unabhängig voneinander erfolgen kann.
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Der Trajektorienplaner 14 empfängt neben den von dem Manöverplaner MP bereitgestellten Informationen auch zumindest teilweise die vorgenannten Eingangsinformationen, die über die Eingangsschnittstelle 11 dem Fahrassistenzsystem 10 übermittelt werden.
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Der Trajektorienplaner 14 ist dazu ausgebildet, basierend auf den von dem Manöverplaner MP bereitgestellten Informationen und den Eingangsinformationen mehrere kollisionsfreie Trajektorien für das erste und zweite Fahrzeug 1, 2 zu berechnen. Die Trajektorien können sich zumindest teilweise auf unterschiedliche Fahrmanöver beziehen. Die Trajektorien umfassen Informationen zur Bewegungsbahn des ersten bzw. zweiten Fahrzeugs 1, 2 in einem zweidimensionalen Koordinatensystem. Zudem können die Trajektorien Informationen zur Geschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs 1, 2 umfassen, mit der die Bewegungsbahn durchfahren wird. Des Weiteren kann die Trajektorie zudem Informationen über die Längs- und Querbeschleunigung bzw. den Längs- und Querruck entlang der Bewegungsbahn des jeweiligen Fahrzeugs 1, 2 enthalten.
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Es versteht sich, dass die vorbeschriebenen Abläufe periodisch bzw. in gewissen Zeitabständen wiederholt durchgeführt werden, um fortlaufend eine aktualisierte Trajektorie bereitstellen zu können, die dem aktuellen Fahrszenario entspricht. Die Wiederholrate der Abläufe kann beispielsweise im Bereich von 20ms bis 200ms liegen, insbesondere 100ms betragen. Die Trajektorien beziehen sich auf einen wesentlich längeren Zeitraum, d.h. Bestimmen das Fahrverhalten des jeweiligen Fahrzeugs 1, 2 in einem wesentlich längeren Zeitraum, der beispielsweise 5 bis 10 Sekunden, insbesondere 6, 7, 8 oder 9 Sekunden beträgt.
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Die von dem Trajektorienplaner 14 berechnete Trajektorie wird anschließend an den Manöverplaner MP übermittelt. Der Manöverplaner MP umfasst eine Einheit 16, die eine Trajektorienliste zusammenstellt.
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Die Einheit 16 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen Bewertungsindikator zu der jeweiligen Trajektorie des ersten bzw. zweiten Fahrzeugs 1, 2 zu berechnen. Insbesondere berechnet die Einheit 16 einen ersten Bewertungsindikator B1, der sich auf eine Trajektorie zu einem Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs 1 bezieht. Des Weiteren berechnet die Einheit 16 einen zweiten Bewertungsindikator B2, der sich auf eine Trajektorie zu einem Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs 2 bezieht. Der erste und zweite Bewertungsindikator B1, B2 ist vorzugsweise ein Indikator bezüglich des Komforts und/oder der Sicherheit der jeweiligen Trajektorie, d.h. gibt an, wie ein menschlicher Fahrer bzw. Insasse des jeweiligen Fahrzeugs 1, 2 die Trajektorie hinsichtlich Komfort und/oder Sicherheit beurteilt. Vorzugsweise ist der erste bzw. zweite Bewertungsindikator B1, B2 eine Zahl, so dass durch Vergleich der Bewertungsindikatoren die einzelnen Trajektorien hinsichtlich Komfort und/oder Sicherheit miteinander verglichen werden können. Die Berechnung der Bewertungsindikatoren B1, B2 der Trajektorien wird vorzugsweise mit Hilfe einer Kostenfunktion vorgenommen (Berechnung der aggregierten Kosten der Trajektorien).
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Die von der Einheit 16 gebildete Trajektorienliste wird anschließend an die Trajektorienlisten-Evaluierungseinheit 17 weitergeleitet. Diese Trajektorienlisten-Evaluierungseinheit 17 ist dazu ausgebildet, abhängig von der aktuellen Fahrsituation eine Trajektorie der Trajektorienliste für das erste Fahrzeug 1 auszuwählen und an die Bewegungssteuerung 18 des ersten Fahrzeugs 1 zu übermitteln, damit diese die Fahrzeugsteuerung basierend auf der ausgewählten Trajektorie vollzieht.
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Das Fahrassistenzsystem 10 umfasst zudem eine Kollisionsvermeidungseinheit 19. Die Kollisionsvermeidungseinheit 19 ist dazu konfiguriert, die an der Eingangsschnittstelle 11 bereitgestellten Eingangsinformationen zu empfangen und basierend darauf das Risiko einer Kollision des ersten Fahrzeugs 1 mit einem Umgebungsobjekt zu erkennen. Falls eine Kollisionsgefahr oberhalb eines Schwellwerts erkannt wird, wird eine Information an den Manöverplaner MP weitergeleitet, dass eine Kollisionsgefahr besteht. Diese Information wird vorzugsweise auch an die Bewegungssteuerung 18 weitergeleitet, um beispielsweise hochdynamische Fahrvorgänge zu ermöglichen. Zudem kann die Kollisionsvermeidungseinheit 19 eine Manöverempfehlung abgeben, um die Kollision entweder zu vermeiden oder zumindest den Schaden abzuschwächen.
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Der Manöverplaner MP enthält zudem eine Planereinheit 15 für eine kooperative Fahrstrategie, d.h. die Planereinheit 15 bietet eine Funktionalität, die es ermöglicht, kooperative Fahrmanöver zu planen, die nicht nur für das Ego-Fahrzeug 1 selbst, sondern für zwei oder mehr Fahrzeuge, im Beispiel der 1 für das erste und zweite Fahrzeug 1, 2, ein Fahrmanöver findet, das für beide Fahrzeuge vorteilhaft im Hinblick auf Komfort und Sicherheit ist. Die Funktionsweise der Planereinheit 15 wird nachfolgend basierend auf der 4 näher erläutert.
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Die Planereinheit 15 empfängt an einer Eingangsschnittstelle Eingangsinformationen, die die vorbeschriebenen Umgebungsinformationen, das Straßenmodell, Informationen zu Objekten im Umgebungsbereich des Ego-Fahrzeugs 1 und Informationen zur Bewegung des Ego-Fahrzeugs 1 umfassen.
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Diese Eingangsinformationen werden an einen Szenario-Detektor 15.1 übermittelt. Der Szenariodetektor 15.1 ist dazu ausgebildet, basierend auf den Eingangsinformationen ein Fahrszenario zu detektieren, bei dem die Auswahl eines Fahrmanövers aus einer Vielzahl von möglichen Fahrmanövern des ersten Fahrzeugs 1 nicht nur unter Berücksichtigung der Fahrmanövermöglichkeiten des ersten Fahrzeugs 1 selbst sondern unter Berücksichtigung der Fahrmanövermöglichkeiten eines zweiten Fahrzeugs 2 im Umgebungsbereich des ersten Fahrzeugs 1 erfolgt.
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Anhand der Informationen zu weiten Fahrzeugen im Umgebungsbereich des Ego-Fahrzeugs 1 kann der Szenariodetektor 15.1 insbesondere eine Fahrsituation erkennen, in der ein zweites Fahrzeug 2 verwickelt ist, wobei das zweite Fahrzeug 2 aufgrund von Begebenheiten in der Fahrsituation (z.B. Spurverengung, Blockieren einer Spur, langsam vorausfahrendes Fahrzeug etc.) ein Fahrmanöver durchführen kann, das Einfluss auf das Fahrmanöver des Ego-Fahrzeugs 1 hat.
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Für den Fall, dass mehrere Fahrzeuge im Umgebungsbereich des Ego-Fahrzeugs 1 vorhanden sind, die möglicherweise Fahrmanöver durchführen werden, die das Fahrmanöver des Ego-Fahrzeugs 1 beeinflussen, kann der Szenariodetektor 15.1 dazu ausgebildet sein, Relevanzindikatoren zu bestimmen, wobei jeweils ein Relevanzindiaktor einem Fahrzeug zugeordnet ist. Der Relevanzindikator kann angeben, welchen Einfluss ein von dem jeweiligen Fahrzeug durchgeführtes Fahrmanöver für das Ego-Fahrzeug 1 hat. Basierend auf den Relevanzindikatoren kann dann entschieden werden, welches Fahrzeug die höchste Relevanz für ein kooperatives Fahren hat und damit bei der Auswahl möglicher Fahrmanöver durch das Ego-Fahrzeug 1 zu berücksichtigen ist. Für das Fahrzeug mit der höchsten Relevanz wird anschließend die Bestimmung möglicher Fahrmanöverkombinationen vorgenommen.
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Der Szenariodetektor 15.1 ist beispielsweise dazu ausgebildet, Informationen zu einem detektierten Fahrszenario an eine Strategiematrix-Erstellungseinheit 15.2 zu übermitteln. Die Strategiematrix-Erstellungseinheit 15.2 ist dazu konfiguriert, basierend auf der Information zu dem detektierten Fahrszenario eine Anforderung zur Berechnung möglicher Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs 2 an die Manöverplanereinheit 13 zu senden. Auf diese Anforderung hin empfängt die Strategiematrix-Erstellungseinheit 15.2 Informationen zu möglichen Fahrmanövern des zweiten Fahrzeugs 2.
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Basierend auf den möglichen Fahrmanövern des zweiten Fahrzeugs 2 und den Informationen, welche Fahrmanöver durch das erste Fahrzeug 1 (Ego-Fahrzeug) möglich sind, wird durch die Strategiematrix-Erstellungseinheit 15.2 eine Tabelle erstellt, die sämtliche mögliche Fahrmanöverkombinationen aus möglichen Fahrmanövern des ersten und zweiten Fahrzeugs 1, 2 umfasst.
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Anschließend wird durch die Strategiematrix-Erstellungseinheit 15.2 die Planung der Trajektorien zu den möglichen Fahrmanövern des zweiten Fahrzeugs 2 angestoßen. Dazu wird durch die Strategiematrix-Erstellungseinheit 15.2 eine Anforderung zur Berechnung einer Trajektorie zu dem jeweiligen Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs 2 an den Trajektorienplaner 14 übermittelt.
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Nach der Planung der Trajektorien zu den Fahrmanövern des zweiten Fahrzeugs 2 werden die Trajektorien von dem Trajektorienplaner 14 an eine Berechnungseinheit 15.3 übermittelt. Die Berechnungseinheit 15.3 ist dazu ausgebildet, für jede Trajektorie des zweiten Fahrzeugs 2 einen Bewertungsindikator zu berechnen. Der Bewertungsindikator gibt dabei insbesondere die aggregierten Kosten der jeweiligen Trajektorie an. Die Strategiematrix-Erstellungseinheit 15.2 ist dazu ausgebildet, von der Berechnungseinheit 15.3 Bewertungsindikatoren zu den Trajektorien der jeweiligen Fahrmanöver und vorzugsweise auch die Trajektorieninformationen (d.h. die Bewegungsbahn des zweiten Fahrzeugs 2 im Raum selbst etc.) selbst zu erhalten.
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Die Strategiematrix-Erstellungseinheit 15.2 empfängt weiterhin Informationen zu den Trajektorien des Ego-Fahrzeugs 1, insbesondere die ersten Bewertungsindikatoren zu den möglichen Fahrmanövern des Ego-Fahrzeugs 1 von der Einheit 16.
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Die Strategiematrix-Erstellungseinheit 15.2 kann basierend auf den empfangenen ersten und zweiten Bewertungsindikatoren zu den jeweiligen Fahrmanövern des ersten und zweiten Fahrzeugs 1, 2 die gesammelten Informationen an eine Strategiematrix-Evaluierungseinheit 15.4 übermitteln. Diese Strategiematrix-Evaluierungseinheit 15.4 berechnet aus den ersten und zweiten Bewertungsindikatoren jeweils kombinierte Bewertungsindikatoren und wählt basierend auf eine Auswahlrichtlinie diejenige Fahrmanöverkombination aus, die der Auswahlrichtlinie am besten entspricht. Die Auswahlrichtlinie kann beispielsweise denjenigen kombinierten Bewertungsindikator bestimmen, der die geringsten Komfort- und/oder Sicherheitseinbußen für beide Fahrzeuge 1, 2 verspricht. Im Falle, dass mehrere Fahrmanöverkombinationen denselben kombinierten Bewertungsindikatorwert aufweisen, kann diejenige Fahrmanöverkombination gewählt werden, bei der der Bewertungsindikator des Ego-Fahrzeugs die geringsten Komfort- und/oder Sicherheitseinbußen indiziert.
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Nach der Auswahl einer Fahrmanöverkombination kann anschließend das Fahrmanöver für das Ego-Fahrzeug aus dieser Fahrmanöverkombination extrahiert werden. Anschließend wird die Information zu der ausgewählten Trajektorie an die Trajektorienevaluierungseinheit 17 übermittelt, damit die Steuerung des Ego-Fahrzeugs 1 basierend auf dieser Trajektorie erfolgen kann.
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Zusammenfassend wird durch die Planereinheit 15 eine Trajektorienauswahl im Ego-Fahrzeug 1 möglich, die nicht nur für das Ego-Fahrzeug 1 allein hinsichtlich Komfort und/oder Sicherheit vorteilhaft ist, sondern in Zusammenschau für das Ego-Fahrzeug 1 und zumindest ein weiteres Fahrzeug 2 gemeinsam, wobei sich diese Fahrzeuge 1, 2 in der jeweiligen Fahrsituation wechselseitig beeinflussen.
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5 zeigt schematisch ein Ablauflaufdiagramm eines Verfahrens zur Auswahl eines zumindest teilweise automatisiert durchgeführten Fahrmanövers eines ersten Fahrzeugs aus einem Satz von mehreren Fahrmanövern mittels eines Fahrassistenzsystems des ersten Fahrzeugs.
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Zunächst wird zumindest ein zweites Fahrzeug im Umgebungsbereich des ersten Fahrzeugs erfasst und das aktuelle Fahrszenario ermittelt, in dem sich das erste Fahrzeug und das zweite Fahrzeug befindet. Diese Schritte erfolgen durch das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs (S10).
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Anschließend werden mehrere Fahrmanöverkombinationen durch das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs bestimmt, wobei jede Fahrmanöverkombination ein Paar von Fahrmanövern mit einem möglichen Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs und einem möglichen Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs umfasst (S11).
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Daraufhin wird zumindest eine Trajektorie pro möglichem Fahrmanöver des ersten Fahrzeugs und jeweils ein erster Bewertungsindikator pro Trajektorie berechnet, wobei der erste Bewertungsindikator ein Maß für den Komfort und/oder die Sicherheit der jeweiligen Trajektorie des ersten Fahrzeugs ist (S12).
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Weiterhin wird zumindest eine Trajektorie pro möglichem Fahrmanöver des zweiten Fahrzeugs und jeweils ein zweiter Bewertungsindikator pro Trajektorie des zweiten Fahrzeugs durch das Fahrassistenzsystem des ersten Fahrzeugs berechnet. Der zweite Bewertungsindikator ist dabei ein Maß für den Komfort und/oder die Sicherheit der jeweiligen Trajektorie des zweiten Fahrzeugs (S13).
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Anschließend wird jeweils ein kombinierter Bewertungsindikator für die Fahrmanöverkombinationen basierend auf einem ersten Bewertungsindikator einer Trajektorie des ersten Fahrzeugs und basierend auf einem zweiten Bewertungsindikator einer Trajektorie des zweiten Fahrzeugs berechnet. Der erste Bewertungsindikator wurde dabei für die Trajektorie des jeweiligen Fahrmanövers des ersten Fahrzeugs, das in der jeweiligen Fahrmanöverkombination umfasst ist, berechnet und der zweite Bewertungsindikator wurde für die Trajektorie des jeweiligen Fahrmanövers des zweiten Fahrzeugs berechnet, das in der jeweiligen Fahrmanöverkombination umfasst ist (S14).
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Zuletzt erfolgt ein Auswählen eines Fahrmanövers zur Steuerung eines Fahrvorgangs des ersten Fahrzeugs basierend auf den kombinierten Bewertungsindikatoren der Fahrmanöverkombinationen und einer Auswahlrichtlinie (S15).
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Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- zweites Fahrzeug
- 10
- Fahrassistenzsystem
- 11
- Eingangsschnittstelle
- 12
- Manöverbestimmungseinheit
- 13
- Manöverplanereinheit
- 14
- Trajektorienplaner
- 15
- Planereinheit
- 15.1
- Szenario-Detektor
- 15.2
- Strategiematrix-Erstellungseinheit
- 15.3
- Berechnungseinheit
- 15.4
- Strategiematrix-Evaluierungseinheit
- 16
- Einheit
- 17
- Trajektorienlisten-Evaluierungseinheit
- 18
- Bewegungssteuerung
- 19
- Kollisionsvermeidungseinheit
- B1
- erster Bewertungsindikator
- B1
- zweiter Bewertungsindikator
- d
- Abstand
- D1
- Abstand
- D2
- Abstand
- FF
- weiteres Fahrzeug
- MP
- Manöverplaner
