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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb einer Fahrfunktion eines Fahrzeugs an einer Signalisierungseinheit.
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Ein Fahrzeug kann ein oder mehrere Fahrfunktionen aufweisen, die den Fahrer des Fahrzeugs bei der Führung, insbesondere bei der Längsführung und/oder bei der Querführung, des Fahrzeugs unterstützen. Eine beispielhafte Fahrfunktion zur Unterstützung der Längsführung eines Fahrzeugs ist die Adaptive Cruise Control (ACC) Funktion, die dazu genutzt werden kann, das Fahrzeug mit einer festgelegten Setz- bzw. Ziel-Fahrgeschwindigkeit und/oder in einem festgelegten Setz- bzw. Ziel-Abstand zu einem vor dem Fahrzeug fahrenden Vorder-Fahrzeug längszuführen. Die Fahrfunktion kann auch in Zusammenhang mit einer Signalisierungseinheit (insbesondere einer Ampel) an einem Verkehrs-Knotenpunkt (etwa an einer Kreuzung) genutzt werden, um eine automatisierte Längsführung, etwa eine automatisierte Verzögerung, an der Signalisierungseinheit zu bewirken.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Komfort einer Fahrfunktion zur automatisierten Längsführung eines Fahrzeugs an einer Signalisierungseinheit in sicherer Weise zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zum Betrieb einer Fahrfunktion zur automatisierten Längsführung eines (Kraft-) Fahrzeugs an einer Signalisierungseinheit (z.B. an einer Lichtsignalanlage, etwa an einer Ampel, oder an einem Verkehrszeichen) beschrieben. Die Fahrfunktion kann ausgebildet sein, das Fahrzeug unter Verwendung eines Abstands- und/oder Geschwindigkeitsreglers automatisiert längszuführen. Dabei kann an einer Signalisierungseinheit (z.B. an einer roten Ampel) automatisiert bewirkt werden, dass das Fahrzeug verzögert wird, um an der Haltelinie der Signalisierungseinheit zum Stillstand zu kommen.
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Die Vorrichtung ist eingerichtet, zu bestimmen, dass das an der Signalisierungseinheit stehende Fahrzeug ein automatisiertes Anfahr-Manöver durchführen kann. Die Vorrichtung kann in diesem Zusammenhang eingerichtet sein, anhand von ein oder mehreren Umfeldsensoren (z.B. anhand einer Kamera) des Fahrzeugs Umfelddaten in Bezug auf die Signalisierungseinheit und/oder in Bezug auf das in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug angeordnete Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen. Auf Basis der Umfelddaten kann der Signalisierungszustand (z.B. die angezeigte Farbe) der Signalisierungseinheit bestimmt werden. Es kann dann in zuverlässiger Weise auf Basis des Signalisierungszustands der Signalisierungseinheit bestimmt werden, dass das an der Signalisierungseinheit stehende Fahrzeug ein automatisiertes Anfahr-Manöver durchführen kann (z.B., weil ein Phasenwechsel von Rot auf Grün erkannt wurde).
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Auf Basis der Umfelddaten kann ggf. überprüft werden, ob das Fahrzeug als erstes Fahrzeug und/oder direkt an der Haltelinie der Signalisierungseinheit steht oder nicht. Es kann (ggf. nur dann) bestimmt werden, dass das Fahrzeug ein automatisiertes Anfahr-Manöver durchführen kann, wenn erkannt wurde, dass das Fahrzeug als erstes Fahrzeug und/oder direkt an der Haltelinie der Signalisierungseinheit steht. Ansonsten kann (alternativ) eine automatisierte Folgefahrt des Fahrzeugs in Bezug auf ein vor dem Fahrzeug angeordnetes Vorder-Fahrzeug bewirkt werden.
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Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, Blickinformation in Bezug auf die Blickrichtung des Fahrers des Fahrzeugs zu ermitteln. Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, anhand von ein oder mehreren Fahrersensoren (z.B. anhand einer Innenraumkamera), Sensordaten in Bezug auf den Fahrer des Fahrzeugs zu erfassen. Die Blickinformation kann dann in präziser Weise auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Fahrersensoren und auf Basis der Umfelddaten ermittelt werden. Dabei kann als Blickinformation ermittelt werden, ob und ggf. über welchen Zeitraum der Fahrer die Signalisierungseinheit betrachtet.
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Des Weiteren ist die Vorrichtung eingerichtet, das automatisierte Anfahr-Manöver in Abhängigkeit von der Blickinformation zu bewirken oder zu unterbinden.
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Dabei kann im Rahmen des automatisierten Anfahr-Manövers bewirkt werden, dass das Fahrzeug automatisiert auf eine Ziel- bzw. Setzgeschwindigkeit beschleunigt wird und/oder mit einem Ziel- bzw. Setzabstand zu dem vor dem Fahrzeug fahrenden Vorder-Fahrzeug automatisiert längsgeführt wird. Alternativ oder ergänzend kann im Rahmen des automatisierten Anfahr-Manövers das Fahrzeug beschleunigt werden und anschließend mit einem Abstands- und/oder Geschwindigkeitsregler automatisiert längsgeführt werden.
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Die Vorrichtung ermöglicht es somit dem Fahrer eines Fahrzeugs, (ggf. allein) durch die Blickrichtung ein automatisiertes Anfahren des Fahrzeugs an einer Signalisierungseinheit zu bewirken. Das automatisierte Anfahr-Manöver kann dabei typischerweise jederzeit von dem Fahrer abgebrochen werden (z.B. durch Betätigen des Bremspedals des Fahrzeugs). So kann der Komfort der Fahrfunktion in sicherer Weise erhöht werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der Blickinformation zu bestimmen, ob der Fahrer die Signalisierungseinheit, insbesondere den Signalisierungszustand (etwa die Farbe) der Signalisierungseinheit, wahrgenommen hat oder nicht. Beispielsweise kann als Blickinformation die Zeitdauer ermittelt werden, für die der Fahrer die Signalisierungseinheit betrachtet. Es kann dann in zuverlässiger Weise auf Basis der Zeitdauer bestimmt werden, ob der Fahrer die Signalisierungseinheit, insbesondere den Signalisierungszustand der Signalisierungseinheit, wahrgenommen hat (wenn die Zeitdauer größer als ein Zeit-Schwellenwert ist) oder nicht (wenn die Zeitdauer kleiner als der Zeit-Schwellenwert ist).
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Das automatisierte Anfahr-Manöver kann (ggf. nur dann) bewirkt werden, wenn bestimmt wird, dass der Fahrer die Signalisierungseinheit, insbesondere den Signalisierungszustand der Signalisierungseinheit, wahrgenommen hat. Andererseits kann das automatisierte Anfahr-Manöver unterbunden werden, wenn bestimmt wird, dass der Fahrer die Signalisierungseinheit, insbesondere den Signalisierungszustand der Signalisierungseinheit, nicht wahrgenommen hat. So können der Komfort und/oder die Sicherheit der Fahrfunktion weiter erhöht werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, wenn bestimmt wird, dass der Fahrer die Signalisierungseinheit, insbesondere den Signalisierungszustand der Signalisierungseinheit, nicht wahrgenommen hat, über eine Benutzerschnittstelle (des Fahrzeugs) einen (akustischen, optischen und/oder haptischen) Anfahr-Hinweis an den Fahrer dahingehend auszugeben, dass ein automatisiertes Anfahr-Manöver durchgeführt werden kann. Die Ausgabe der Anfahr-Hinweise kann ggf. unterbunden werden, wenn zuvor bestimmt wird, dass der Fahrer die Signalisierungseinheit, insbesondere den Signalisierungszustand der Signalisierungseinheit, wahrgenommen hat (und somit direkt das automatisierte Anfahr-Manöver initiiert werden kann). So kann der Komfort der Fahrfunktion weiter erhöht werden.
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Im Anschluss an die Ausgabe des Anfahr-Hinweises kann das automatisierte Anfahr-Manöver in Reaktion auf eine Bestätigung des Fahrers des Anfahr-Hinweises über die Benutzerschnittstelle (z.B. über ein Bedienelement der Benutzerschnittstelle) bewirkt werden. Es kann somit dem Fahrer zusätzlich ermöglicht werden, das automatisierte Anfahr-Manöver durch eine explizite Eingabe an der Benutzerschnittstelle zu initiieren. So kann der Komfort der Fahrfunktion weiter erhöht werden.
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Die Vorrichtung kann somit eingerichtet sein, einen (akustischen, optischen und/oder haptischen) Anfahr-Hinweis an den Fahrer dahingehend auszugeben, dass ein automatisiertes Anfahr-Manöver durchgeführt werden kann. Ferner kann Blickinformation in Bezug auf die Blickrichtung des Fahrers des Fahrzeugs nach Ausgabe des Anfahr-Hinweises ermittelt werden. Es kann somit ggf. vor Ausgabe des Anfahr-Hinweises und ggf. nach Ausgabe des Anfahr-Hinweises Blickinformation ermittelt werden.
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Das automatisierte Anfahr-Manöver kann (ggf. auch) in Abhängigkeit von der Blickinformation in Bezug auf die Blickrichtung des Fahrers des Fahrzeugs nach Ausgabe des Anfahr-Hinweises bewirkt werden oder unterbunden werden.
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Es kann somit dem Fahrer des Fahrzeugs nach Ausgabe des Anfahr-Hinweises ermöglicht werden, den Blick auf die Signalisierungseinheit zu richten, um dadurch das automatisierte Anfahr-Manöver (ohne Erfordernis einer anderweitigen Bestätigung über die Benutzerschnittstelle) zu initiieren. So kann der Komfort der Fahrfunktion weiter erhöht werden.
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Wie bereits oben dargelegt, kann die in diesem Dokument beschriebene Fahrfunktion insbesondere darauf ausgelegt sein, das Fahrzeug an einer und/oder in Zusammenhang mit einer Signalisierungseinheit automatisiert längszuführen. Dabei kann die Fahrfunktion gemäß SAE-Level 2 ausgebildet sein. Mit anderen Worten, die Fahrfunktion kann ggf. ein automatisiertes Fahren und/oder eine Fahrerunterstützung (in Bezug auf die Längsführung) gemäß SAE-Level 2 bereitstellen. Die Fahrfunktion kann auf die Längsführung des Fahrzeugs beschränkt sein. Die Querführung des Fahrzeugs kann während des Betriebs der Fahrfunktion ggf. manuell durch den Fahrer oder durch eine weitere und/oder separate Fahrfunktion bereitgestellt werden (z.B. durch einen Spurhalteassistenten).
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Im Rahmen der Fahrfunktion kann das Fahrzeug gemäß einer Setz- bzw. Soll-Geschwindigkeit und/oder gemäß einem Setz- bzw. Soll-Abstand zu einem (direkt) vor dem Fahrzeug fahrenden Vorder-Fahrzeug automatisiert längsgeführt werden. Zu diesem Zweck kann die Fahrfunktion einen Geschwindigkeitsregler bereitstellen, durch den die Ist-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß der Setz- bzw. Soll-Geschwindigkeit eingestellt, insbesondere geregelt, wird. Alternativ oder ergänzend kann ein Abstandsregler bereitgestellt werden, durch den der Ist-Abstand des Fahrzeugs zu dem Vorder-Fahrzeug gemäß dem Setz- bzw. Soll-Abstand eingestellt, insbesondere geregelt, wird. Wenn kein relevantes Vorder-Fahrzeug vorhanden ist oder wenn das Vorder-Fahrzeug schneller als die Setz- bzw. Soll-Geschwindigkeit fährt, kann die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs geregelt werden. Alternativ oder ergänzend, wenn das Vorder-Fahrzeug langsamer als die Setz- bzw. Soll-Geschwindigkeit fährt, kann der Abstand des Fahrzeugs zu dem Vorder-Fahrzeug geregelt werden. Die Fahrfunktion kann somit eingerichtet sein, eine Adaptive Cruise Control (ACC) Fahrerassistenzfunktion bereitzustellen.
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Das Fahrzeug kann eine Benutzerschnittstelle für eine Interaktion mit einem Nutzer, insbesondere mit dem Fahrer, des Fahrzeugs umfassen. Die Benutzerschnittstelle kann ein oder mehrere Bedienelemente umfassen, die es dem Nutzer ermöglichen, die Setz- bzw. die Soll-Geschwindigkeit und/oder den Setz- bzw. Soll-Abstand festzulegen. Alternativ oder ergänzend können es die ein oder mehreren Bedienelemente dem Nutzer ermöglichen, eine zuvor festgelegte Setz- und/oder Soll-Geschwindigkeit und/oder einen zuvor festgelegten Setz- bzw. Soll-Abstand des Fahrzeugs für den Betrieb der Fahrfunktion zu bestätigen. Die ein oder mehreren Bedienelemente können ausgebildet sein, mit einer Hand und/oder mit einem Finger des Fahrers betätigt zu werden. Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Bedienelemente an einem Lenkmittel (insbesondere an einem Lenkrad oder an einem Lenkbügel) des Fahrzeugs angeordnet sein.
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Des Weiteren kann die Fahrfunktion eingerichtet sein, ein oder mehrere Signalisierungseinheiten auf der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn (insbesondere Straße) und/oder Fahrroute bei der automatisierten Längsführung zu berücksichtigen. Eine Signalisierungseinheit kann dazu vorgesehen sein, die Vorfahrt an einem Knotenpunkt (insbesondere an einer Kreuzung) des von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahnnetzes festzulegen. Die Festlegung der Vorfahrt kann dabei zeitlich veränderbar sein (wie z.B. bei einer Lichtsignalanlage, etwa bei einer Ampelanlage, mit ein oder mehreren unterschiedlichen Signalgruppen (mit jeweils ein oder mehreren Signalgebern) für ein oder mehrere unterschiedliche Fahrtrichtungen des Fahrzeugs an dem Knotenpunkt) oder fest vorgegeben sein (wie z.B. bei einem Verkehrszeichen, etwa bei einem Stopp-Schild).
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Während des Betriebs der Fahrfunktion können Daten in Bezug auf eine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorausliegende Signalisierungseinheit (an einem Knotenpunkt) ermittelt werden. Die Daten können Kartendaten in Bezug auf Signalisierungseinheiten und/oder Knotenpunkte in dem von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahnnetz umfassen. Die Kartendaten können jeweils ein oder mehrere Attribute für die einzelnen Signalisierungseinheiten umfassen. Die ein oder mehreren Attribute für eine Signalisierungseinheit können anzeigen bzw. umfassen:
- • den Typ der Signalisierungseinheit, insbesondere, ob es sich bei der Signalisierungseinheit um eine Lichtsignalanlage oder um ein Verkehrszeichen handelt; und/oder
- • die Anzahl von unterschiedlichen Signalgruppen (und die Anzahl der Signalgeber pro Signalgruppe) der Signalisierungseinheit für unterschiedliche Fahrtrichtungen und/oder für unterschiedliche Fahrspuren an dem Knotenpunkt des Fahrbahnnetzes, an dem die Signalisierungseinheit angeordnet ist bzw. mit dem die Signalisierungseinheit assoziiert ist; und/oder
- • die Position (z.B. die GPS-Koordinaten) der Signalisierungseinheit und/oder der Haltelinie der Signalisierungseinheit innerhalb des Fahrbahnnetzes; und/oder
- • der relative Abstand der Haltelinie zu der zugehörigen Signalisierungseinheit; und/oder
- • der relative Abstand und/oder die relative Anordnung der einzelnen Signalgeber der Signalisierungseinheit zueinander.
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Die Fahrfunktion kann eingerichtet sein, unter Verwendung eines Positionssensors (z.B. eines GPS- bzw. GNSS-Empfängers) des Fahrzeugs und/oder unter Verwendung von Odometrie die Ist-Position (z.B. die aktuellen GPS- bzw. GNSS-Koordinaten) des Fahrzeugs innerhalb des Fahrbahnnetzes zu ermitteln. Anhand der Kartendaten kann dann eine (z.B. die nächste) Signalisierungseinheit auf der Fahrroute des Fahrzeugs bzw. auf der Zufahrt zu einem vorausliegenden Knotenpunkt erkannt werden. Ferner können ein oder mehrere Karten-Attribute in Bezug auf die erkannte Signalisierungseinheit ermittelt werden.
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Alternativ oder ergänzend können die Daten in Bezug auf eine in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorausliegende Signalisierungseinheit (an einem Knotenpunkt) Umfelddaten in Bezug auf die Signalisierungseinheit umfassen, bzw. basierend auf Umfelddaten ermittelt werden. Die Umfelddaten können von ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs erfasst werden. Beispielhafte Umfeldsensoren sind eine Kamera, ein Radarsensor, ein Lidarsensor, etc. Die ein oder mehrere Umfelddaten können eingerichtet sein, Sensordaten (d.h. Umfelddaten) in Bezug auf das Umfeld in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug zu erfassen.
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Die Fahrfunktion kann eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten (insbesondere auf Basis der Sensordaten einer Kamera) zu erkennen, dass in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug eine Signalisierungseinheit angeordnet ist. Zu diesem Zweck kann z.B. ein Bildanalysealgorithmus verwendet werden. Des Weiteren kann die Fahrfunktion eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten den Typ der Signalisierungseinheit (z.B. Lichtsignalanlage oder Verkehrszeichen) zu ermitteln. Ferner kann die Fahrfunktion eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten den (Signalisierungs-) Zustand der Signalisierungseinheit in Bezug auf die Erlaubnis für das Überfahren des mit der Signalisierungseinheit assoziierten Knotenpunktes zu ermitteln. Insbesondere können die Farben (Grün, Gelb oder Rot) der ein oder mehreren Signalgruppen einer Lichtsignalanlage ermittelt werden.
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Die Fahrfunktion kann eingerichtet sein, eine erkannte Signalisierungseinheit bei der automatisierten Längsführung des Fahrzeugs zu berücksichtigen. Insbesondere kann die Fahrfunktion eingerichtet sein, auf Basis der Daten in Bezug auf die erkannte Signalisierungseinheit, insbesondere auf Basis der durch die Daten angezeigten Farbe eines Lichtsignals bzw. einer Signalgruppe der Signalisierungseinheit, zu bestimmen, ob das Fahrzeug an der Signalisierungseinheit, insbesondere an der Haltelinie der Signalisierungseinheit, halten muss oder nicht. Beispielsweise kann erkannt werden, dass das Fahrzeug halten muss, da die für das Fahrzeug relevante Signalgruppe Rot ist. Alternativ kann erkannt werden, dass das Fahrzeug nicht halten muss, da die für das Fahrzeug relevante Signalgruppe Grün ist. In einem weiteren Beispiel kann erkannt werden, dass das Fahrzeug halten muss, da es sich bei der Signalisierungseinheit um ein Stopp-Schild handelt.
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Die Fahrfunktion kann ferner eingerichtet sein, zu bewirken, dass das Fahrzeug automatisiert an der erkannten Signalisierungseinheit angehalten wird, wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeug an der Signalisierungseinheit halten muss. Zu diesem Zweck kann ein automatisierter Verzögerungsvorgang (bis in den Stillstand) bewirkt werden. Das Fahrzeug kann dabei automatisiert bis an bzw. bis vor die Haltelinie der Signalisierungseinheit geführt werden. Während des automatisierten Verzögerungsvorgangs können automatisiert durch die Fahrfunktion ein oder mehrere Radbremsen (z.B. ein oder mehrere Reibbremsen oder ein oder mehrere rekuperierende Bremsen) angesteuert werden, um das Fahrzeug (bis in den Stillstand) abzubremsen. Der zeitliche Verlauf der bewirkten Verzögerung kann von dem verfügbaren Bremsweg bis zu der erkannten Signalisierungseinheit abhängen.
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Alternativ oder ergänzend kann die Fahrfunktion eingerichtet sein, zu bewirken, dass das Fahrzeug automatisiert an der erkannten Signalisierungseinheit vorbei, insbesondere über die Haltelinie der Signalisierungseinheit, längsgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeug nicht an der Signalisierungseinheit halten muss. Dabei kann die Geschwindigkeits- und/oder Abstandsregelung gemäß der Setz- bzw. Soll-Geschwindigkeit und/oder gemäß dem Setz- bzw. Soll-Abstand zu dem Vorder-Fahrzeug fortgeführt werden.
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Die Fahrfunktion kann somit eingerichtet sein, eine ACC Fahrfunktion unter Berücksichtigung von Signalisierungseinheiten bereitzustellen. Die Fahrfunktion wird in diesem Dokument auch als Urban Cruise Control (UCC) Fahrfunktion bezeichnet.
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Die Fahrfunktion kann eingerichtet sein, zu bestimmen, dass sich der Signalisierungszustand der für die Fahrtrichtung bzw. für das Fahrmanöver des Fahrzeugs relevanten Signalgruppe (bzw. des relevant Signalgebers) der Signalisierungseinheit ändert (z.B., während das Fahrzeug auf die Signalgruppe zuführt, oder während das Fahrzeug an der Signalgruppe steht). Beispielsweise kann erkannt werden, dass ein Phasenwechsel von Rot auf Grün erfolgt.
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Des Weiteren kann die Fahrfunktion eingerichtet sein, (in Reaktion auf den erkannten Phasenwechsel) zu bewirken, dass Information in Bezug auf den geänderten Signalisierungszustand der Signalgruppe der Signalisierungseinheit an den Fahrer des Fahrzeugs vermittelt wird. Beispielsweise kann bewirkt werden, dass über ein Ausgabeelement (insbesondere auf einem Bildschirm) der Benutzerschnittstelle ein Symbol der erkannten (und ggf. bei der automatisierten Längsführung berücksichtigten) Signalisierungseinheit angezeigt wird, solange die Signalgruppe die Farbe Rot aufweist. Nach erkanntem Phasenwechsel auf Grün kann das angezeigte Symbol dann ggf. zurückgenommen werden bzw. es kann die Ausgabe beendet werden. So kann dem Fahrer des Fahrzeugs in zuverlässiger Weise vermittelt werden, dass z.B. nach Stillstand des Fahrzeugs an der Signalisierungseinheit ein (ggf. automatisierter) Anfahrvorgang bewirkt werden kann (z.B. durch Betätigen eines Bedienelements der Benutzerschnittstelle).
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Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich. Die in diesem Dokument beschrieben Aspekte betreffen insbesondere eine Fahrfunktion bzw. eine Fahrerassistenzfunktion, die gemäß SAE-Level 2 ausgebildet sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrfunktion zur automatisierten Längsführung eines Fahrzeugs an einer Signalisierungseinheit beschrieben. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, dass das an der Signalisierungseinheit stehende Fahrzeug ein automatisiertes Anfahr-Manöver durchführen kann (z.B., weil die Signalisierungseinheit einen entsprechenden Signalisierungszustand aufweist und/oder weil es die Verkehrssituation an dem Knotenpunkt der Signalisierungseinheit erlaubt). Des Weiteren umfasst das Verfahren das Ermitteln von Blickinformation in Bezug auf die Blickrichtung des Fahrers des Fahrzeugs, und das Bewirken oder das Unterbinden des automatisierten Anfahr-Manövers in Abhängigkeit von der Blickinformation.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
- 2a eine beispielhafte Lichtsignalanlage;
- 2b ein beispielhaftes Verkehrszeichen;
- 3 eine beispielhafte Blickerkennung; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum automatisierten Anfahren eines Fahrzeugs an einer Signalisierungseinheit.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung des Komforts einer Fahrfunktion, insbesondere eines Fahrerassistenzsystems, eines Fahrzeugs, in Zusammenhang mit einer Signalisierungseinheit an einem Knotenpunkt der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn. Insbesondere befasst sich das vorliegende Dokument damit, ein komfortables und sicheres automatisiertes Anfahren an einer Signalisierungseinheit zu ermöglichen.
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1 zeigt beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 umfasst ein oder mehrere Umfeldsensoren 102 (z.B. ein oder mehrere Bildkameras, ein oder mehrere Radarsensoren, ein oder mehrere Lidarsensoren, ein oder mehrere Ultraschallsensoren, etc.), die eingerichtet sind, Umfelddaten in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100 (insbesondere in Bezug auf das Umfeld in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 100) zu erfassen. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 100 ein oder mehrere Aktoren 103, die eingerichtet sind, auf die Längs- und/oder die Querführung des Fahrzeugs 100 einzuwirken. Beispielhafte Aktoren 102 sind: eine Bremsanlage, ein Antriebsmotor, eine Lenkung, etc.
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Die (Steuer-) Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 102 (d.h. auf Basis der Umfelddaten) eine Fahrfunktion, insbesondere eine Fahrerassistenzfunktion, bereitzustellen. Beispielweise kann auf Basis der Sensordaten ein Hindernis auf der Fahrtraj ektorie des Fahrzeugs 100 erkannt werden. Die Vorrichtung 101 kann daraufhin ein oder mehrere Aktoren 103 (z.B. die Bremsanlage) ansteuern, um das Fahrzeug 100 automatisiert zu verzögern und dadurch eine Kollision des Fahrzeugs 100 mit dem Hindernis zu verhindern.
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Im Rahmen der automatisierten Längsführung eines Fahrzeugs 100 können neben einem Vorder-Fahrzeug ein oder mehrere Signalisierungseinheiten (z.B. eine Lichtsignalanlage und/oder ein Verkehrszeichen) auf der von dem Fahrzeug 100 befahrenen Fahrbahn bzw. Straße berücksichtigt werden. Dabei kann insbesondere der Signalisierungszustand einer Lichtsignal- bzw. Ampelanlage berücksichtigt werden, sodass das Fahrzeug 100 automatisiert an einer für die eigene (geplante) Fahrtrichtung relevanten roten Ampel eine Verzögerung bis zu der Haltelinie der Ampel bewirkt und/oder bei einer grünen Ampel (ggf. wieder) beschleunigt.
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2a zeigt eine beispielhafte Lichtsignalanlage 200. Die in 2a dargestellte Lichtsignalanlage 200 weist vier unterschiedliche Signalgeber 201 auf, die an unterschiedlichen Positionen an einer Zufahrt zu einer Kreuzung angeordnet sind. Der linke Signalgeber 201 weist einen Pfeil 202 nach links auf, und zeigt damit an, dass dieser Signalgeber 201 für Linksabbieger gilt. Die beiden mittleren Signalgeber 201 weisen einen Pfeil 202 nach oben (oder keinen Pfeil 202) auf und zeigen damit an, dass diese beiden Signalgeber 201 für eine Geradeausfahrt gelten. Die einzelnen Lichtzeichen dieser beiden Signalgeber 201 bilden Signalgruppen. Des Weiteren weist der rechte Signalgeber 201 einen Pfeil 202 nach rechts auf, und zeigt damit an, dass dieser Signalgeber 201 für Rechtsabbieger gilt.
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2b zeigt ein beispielhaftes Stopp-Schild als Verkehrszeichen 210, durch das die Vorfahrt an einem Verkehrs-Knotenpunkt, insbesondere an einer Kreuzung, geregelt wird. Die (Steuer-) Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 102 (d.h. auf Basis der Umfelddaten) und/oder auf Basis von digitaler Karteninformation (d.h. von Kartendaten) ein für die Fahrt des Fahrzeugs 100 relevantes Verkehrszeichen 210 auf der von dem Fahrzeug 100 befahrenen Straße bzw. Fahrbahn zu erkennen.
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Die Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann ausgebildet sein, eine automatisierte Längsführung des Fahrzeugs 100 im Stadtbereich bereitzustellen. Diese Fahrfunktion kann als Urban Cruise Control (UCC) Fahrfunktion bezeichnet werden. Die Fahrfunktion kann dabei in einem automatischen Modus (aUCC) und/oder in einem manuellen Modus (mUCC) bereitgestellt werden. Dabei kann es dem Fahrer ggf. ermöglicht werden, über die Benutzerschnittstelle 107 des Fahrzeugs 100 festzulegen, ob die Fahrfunktion in dem automatischen oder in dem manuellen Modus betrieben werden soll.
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Die Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 102 und/oder auf Basis von Kartendaten in Bezug auf das von dem Fahrzeug 100 befahrene Fahrbahnnetz (in Zusammenhang mit den Positionsdaten eines Positionssensors 106 des Fahrzeugs 100) eine auf der Fahrroute des Fahrzeugs 100 vorausliegende Signalisierungseinheit 200, 210 zu detektieren. Im manuellen Modus der UCC-Fahrfunktion kann dann ein Vorschlag bzw. eine Anfrage dahingehend über die Benutzerschnittstelle 107 ausgegeben werden, ob die Signalisierungseinheit 200, 210 bei der automatisierten Längsführung des Fahrzeugs 100 berücksichtigt werden soll oder nicht. Der Fahrer des Fahrzeugs 100 kann dann, z.B. durch Betätigen eines Bedienelements der Benutzerschnittstelle 107, den Verschlag annehmen oder ablehnen bzw. ignorieren. Andererseits kann im automatischen Modus der UCC-Fahrfunktion die erkannte Signalisierungseinheit 200, 210 ggf. automatisch (d.h. ohne erforderliche Rückmeldung von dem Fahrer) bei der automatisierten Längsführung des Fahrzeugs 100 berücksichtigt werden.
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Wenn die erkannte Signalisierungseinheit 200, 210 bei der automatisierten Längsführung des Fahrzeugs 100 berücksichtigt wird, so kann (je nach Typ und/oder (Signalisierungs-) Zustand der Signalisierungseinheit 200, 210) eine automatische Verzögerung bewirkt werden, um das Fahrzeug 100 (z.B. bei einer roten Ampel oder bei einem Stopp-Schild) automatisiert in den Stillstand zu überführen. Ferner kann (z.B. nach Änderung des (Signalisierungs-) Zustands der Signalisierungseinheit 200, 210, etwa nach einem Wechsel auf Grün) ein automatisches Anfahren des Fahrzeugs 100 bewirkt werden. Das Fahrzeug 100 kann dann wieder automatisiert auf die Setzgeschwindigkeit beschleunigt werden (unter Berücksichtigung eines festgelegten Mindest- bzw. Soll-Abstands zu einem Vorder-Fahrzeug).
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Mit der UCC-Fahrfunktion kann es somit dem Fahrer eines Fahrzeugs 100 ermöglicht werden, die ACC-Fahrfunktion auch auf einer Straße mit ein oder mehreren Signalisierungseinheiten 200, 210 zu nutzen (ohne die ACC-Funktion an den einzelnen Signalisierungseinheiten 200, 210 jeweils deaktivieren und reaktivieren zu müssen).
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Wenn das Fahrzeug 100 an einer Signalisierungseinheit 200, 210 steht, kann von der Vorrichtung 101 (z.B. auf Basis der Umfelddaten) überprüft werden, ob ein (Wieder-) Anfahren des Fahrzeugs 100 möglich ist. Beispielsweise kann der Signalisierungszustand einer Lichtsignalanlage 200 überprüft werden. Alternativ oder ergänzend kann die Verkehrssituation an einem Knotenpunkt überprüft werden (z.B. um zu überprüfen, ob das Fahrzeug 100 kollisionsfrei in eine Kreuzung einfahren kann oder auf eine andere Straße abbiegen kann).
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Wenn erkannt wird, dass das Fahrzeug 100 ausgehend von dem Stillstand an der Signalisierungseinheit 200, 210 anfahren kann, kann über die Benutzerschnittstelle 107 eine Anfahr-Anfrage (allgemein ein Anfahr-Hinweis) an den Fahrer des Fahrzeugs 100 ausgegeben werden. Die Anfrage kann von dem Fahrer angenommen werden (z.B. über ein Bedienelement der Benutzerschnittstelle 107), und es kann daraufhin ein automatisiertes Anfahr-Manöver des Fahrzeugs 100 bewirkt werden.
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Die Interaktion über die Benutzerschnittstelle 107 kann von dem Fahrer des Fahrzeugs 100 als unkomfortabel empfunden werden. Die Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, anhand ein oder mehrerer Fahrersensoren 109 (z.B. anhand einer Innenraumkamera) Sensordaten in Bezug auf den Fahrer des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Insbesondere kann (auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Fahrersensoren 109) die Blickrichtung 302 des (an der Fahrerposition 301 des Fahrzeugs 100 sitzenden) Fahrers 300 ermittelt werden, wie beispielhaft in 3 dargestellt.
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Die Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, zu überprüfen, ob (bei oder nach Erkennung der Anfahrmöglichkeit des Fahrzeugs 100) der Blick des Fahrers 300 auf die Signalisierungseinheit 200, 210 gerichtet ist oder nicht. Insbesondere kann dabei überprüft werden, ob der Fahrer 300 die Signalisierungseinheit 200, 210, etwa den Signalisierungszustand der Signalisierungseinheit 200, 210, wahrnimmt oder nicht.
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Wenn bestimmt wird, dass der Fahrer 300 die Signalisierungseinheit 200, 210 wahrgenommen hat, so kann direkt (ohne vorhergehende Bestätigung durch den Fahrer) ein automatisiertes Anfahr-Manöver an der Signalisierungseinheit 200, 210 bewirkt werden. Auf die Ausgabe einer Anfahr-Anfrage kann dann ggf. verzichtet werden.
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Wenn andererseits bestimmt wird, dass der Fahrer 300 die Signalisierungseinheit 200, 210 nicht wahrgenommen hat, so kann über die Benutzerschnittstelle 107 eine Anfahr-Anfrage ausgegeben werden, und das automatisierte Anfahr-Manöver kann (ggf. erst) in Reaktion auf eine Bestätigung des Fahrers 300 initiiert werden.
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Die Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, auch nach Ausgabe der Anfahr-Anfrage die Blickrichtung 302 des Fahrers 300 zu überprüfen. Wenn (auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Fahrersensoren 109) erkannt wird, dass der Fahrer 300 die Signalisierungseinheit 200, 210 wahrgenommen hat, so kann dies als Bestätigung des Fahrers 300 auf die Anfahr-Anfrage gewertet werden. Insbesondere kann in diesem Fall ein automatisiertes Anfahr-Manöver initiiert werden (ohne, dass der Fahrer die Anfahr-Anfrage durch eine Eingabe über die Benutzerschnittstelle 107 bestätigen muss).
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Über eine Fahrerüberwachungseinrichtung 109 kann somit laufend die Blickrichtung 302 des Fahrers 300 erfasst werden. Wird über das Fahrerassistenzsystem 101 eine grün werdende Ampel 200 erkannt und ist gleichzeitig sichergestellt, dass der Fahrer über seine Blickrichtung 302 hinreichend lange die erkannte Farbe der Ampel 200 wahrgenommen hat, so kann ein automatisiertes Anfahren des Fahrzeugs 100 erfolgen.
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Das Anfahr-Manöver kann mit einer relativ geringen Dynamik (insbesondere mit einer relativ geringen Beschleunigung) erfolgen, sodass für den Fahrer 300 die Möglichkeit besteht, das automatisierte Anfahr-Manöver z.B. durch Betätigung des Bremspedals des Fahrzeugs 100 abzubrechen, noch bevor das Fahrzeug 100 wesentlich in eine Kreuzung oder in eine andere Straße eingefahren ist.
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Das Fahrzeug 100 kann z.B. bei einer Rotphase an erster Stelle an einer Ampelanlage 200 stehen. Es kann auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Fahrersensoren 109 erkannt werden, dass der Fahrer 300 (nach vorne) auf die Ampelanlage 200 schaut. Ferner kann von dem Fahrerassistenzsystem (korrekt) erkannt werden, dass die Ampel „grün“ wird, und daraufhin kann direkt ein automatisiertes Anfahr-Manöver bewirkt werden. Wenn andererseits erkannt wird, dass der Fahrer 300 nach rechts aus dem Seitenfenster schaut, kann stattdessen ein (akustischer und/oder optischer und/oder haptischer) Anfahr-Hinweis ausgegeben werden, um den Fahrer 300 darauf hinzuweisen, dass angefahren werden kann.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 400 zum Betrieb einer Fahrfunktion zur automatisierten Längsführung eines (Kraft-) Fahrzeugs 100 an einer Signalisierungseinheit 200, 210 (insbesondere an einer Lichtsignalanlage 200).
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Das Verfahren 400 umfasst das Bestimmen 401, dass das an der Signalisierungseinheit 200, 210 stehende Fahrzeug 100 ein automatisiertes Anfahr-Manöver durchführen kann. Zu diesem Zweck kann (z.B. auf Basis der Umfelddaten) überprüft werden, ob das Fahrzeug 100 an erster Stelle an der Haltelinie der Signalisierungseinheit 200, 210 steht oder nicht. Das automatisierte Anfahr-Manöver kann ggf. nur dann durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug 100 an erster Stelle an der Haltelinie der Signalisierungseinheit 200, 210 steht. Alternativ oder ergänzend kann (auf Basis der Umfelddaten) der Signalisierungszustand der Signalisierungseinheit 200, 210 (z.B. die Farbe einer Lichtsignalanlage 200) ermittelt werden. Basierend auf dem Signalisierungszustand (z.B. der Farbe „Grün“) der Signalisierungseinheit 200, 210 kann bestimmt werden, dass ein automatisiertes Anfahr-Manöver durchgeführt werden kann.
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Es kann somit bestimmt werden, dass es der Signalisierungszustand der Signalisierungseinheit 200, 210 und/oder die Verkehrssituation an der Signalisierungseinheit 200, 210 ermöglichen, ein automatisiertes Anfahr-Manöver durchzuführen.
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Das Verfahren 400 umfasst ferner das Ermitteln 402 von Blickinformation in Bezug auf die Blickrichtung 302 des Fahrers 300 des Fahrzeugs 100 (z.B. auf Basis der Sensordaten von ein oder mehreren Fahrersensoren 109 und/oder auf Basis der Umfelddaten). Als Blickinformation kann ermittelt werden, ob der Blick des Fahrers 300 auf die Signalisierungseinheit 200, 210 gerichtet ist oder nicht. Ferner kann die Zeitdauer ermittelt werden, für die der Fahrer 300 die Signalisierungseinheit 200, 210 betrachtet hat (seitdem die Signalisierungseinheit 200, 210 einen Signalisierungszustand aufweist, der ein automatisiertes Anfahren des Fahrzeugs 100 ermöglicht).
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Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Bewirken oder das Unterbinden 403 des automatisierten Anfahr-Manövers in Abhängigkeit von der Blickinformation. Das automatisierte Anfahr-Manöver kann insbesondere dann bewirkt werden (ohne explizite Bestätigung des Fahrers 300, etwa über die Benutzerschnittstelle 107 des Fahrzeugs 100), wenn auf Basis der Blickinformation erkannt wird, dass der Fahrer 300 die Signalisierungseinheit 200, 210, insbesondere den Signalisierungszustand der Signalisierungseinheit 200, 210, wahrgenommen hat.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann der Komfort einer Fahrfunktion zur automatisierten Längsführung an einer Signalisierungseinheit 200, 210 in sicherer Weise erhöht werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
