DE112019005243T5

DE112019005243T5 - Fahrzeugsteuervorrichtung und fahrzeugsteuerverfahren

Info

Publication number: DE112019005243T5
Application number: DE112019005243.8T
Authority: DE
Inventors: Tasuku Ishigooka; Kazuyoshi Serizawa; Fumio Narisawa
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2021-07-08
Also published as: JP2020082855A; JP7198056B2; WO2020105408A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung erhöht die Sicherheit beim automatischen Fahren. Eine Fahrzeugsteuervorrichtung enthält: eine Funktionsebenen-Bestimmungseinheit, die einen Leistungsentfaltungszustand jeder von mehreren Funktionen bestimmt; eine Sicherheitszustands-Auswahleinheit, die einen Zielsicherheitszustand basierend auf dem Leistungsentfaltungszustand auswählt; eine Trajektorien-Erzeugungseinheit, die die Fahrbedingungen eines Fahrzeugs einschließlich einer Trajektorie des Fahrzeugs basierend auf dem Zielsicherheitszustand und dem Leistungsentfaltungszustand bestimmt; und eine Steueranweisungseinheit, die das Fahrzeug basierend auf den Fahrbedingungen steuert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugsteuervorrichtung und ein Fahrzeugsteuerverfahren.
Technischer Hintergrund
Ein betriebssicheres System ist für das automatische Fahren der Stufe 3 und darüber (definiert durch die Society of Automotive Engineers (SAE)) unerlässlich. Das betriebssichere System setzt im Fall einer Störung das Fahren zu einem sicheren Ort oder einer sicheren Situation fort, implementiert die Übernahme, wenn es einen Fahrer gibt, und hält automatisch an einem sicheren Ort an, wenn ein Fahrer fehlt oder während eines bestimmten Zeitraums auf eine Übernahmeanforderung nicht reagiert.
Das betriebssichere System wird außerdem als Notbetrieb bezeichnet. Beim automatischen Fahren der Stufe 3 fordert ein System des automatischen Fahrens z. B. einen Fahrer auf, die Fahrzeugsteuerung zu übernehmen, wenn es aufgrund des Auftretens einer Störung schwierig ist, ein Ziel durch automatisches Fahren zu erreichen. Das System wechselt vom automatischen Fahren zum manuellen Fahren, falls die Übernahme ausgeführt worden ist, und wählt einen sicheren Ort oder eine sichere Situation aus und hält an, wenn die Übernahme nicht ausgeführt wird.
Als eine der Techniken zum Verwirklichen des betriebssicheren Systems offenbart PTL 1 z. B. ein Verfahren zur Auswählen eines von mehreren Sicherheitszustandskandidaten gemäß einem Vorrichtungsstörungsort oder einer Straßensituation.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 2018-500220 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Beim automatischen Fahren kann eine Leistungsgrenze der Erkennungsleistung auftreten. Die Leistungsgrenze bedeutet eine Abnahme der Erkennungsleistung. Abhängig von einer Situation, wie z. B. schlechtem Wetter (Regen, Schnee, Nebel oder dergleichen) und einer schlechten Straße (dünne weiße Linie, eine schmutzige Verkehrsampel oder dergleichen) und den Eigenschaften eines Erkennungssensors, wie z. B. einer Kamera und eines Radars, kann sich z. B. die Erkennungsreichweite oder die Erkennungsgenauigkeit verschlechtern. In einem weiteren Beispiel kann eine Störung eines Systems bei redundanten Erkennungsfunktionen in einer spezifischen Richtung den Erkennungsbereich oder die Erkennungsgenauigkeit in der Richtung verringern. Die PTL 1 berücksichtigt jedoch die Leistungsgrenze der Erkennungsleistung nicht, wobei es folglich eine Möglichkeit gibt, dass es schwierig ist, einen Sicherheitszustand mit höherer Sicherheit auszuwählen.
Ein System des automatischen Fahrens, bei dem eine vordere Erkennungsfunktion mit einer Kamera und einem Radar redundant ist, bestimmt z. B., dass es kein Problem ist, das Fahren fortzusetzen, wenn das Radar ausgefallen ist, weil das ausgefallene Radar eines der redundanten Systeme ist und die Kamera verwendet werden kann. Falls jedoch eine befahrene Straße z. B. eine Fernverkehrsstraße ist, ist es wahrscheinlich, dass das Fahren mit hoher Geschwindigkeit durch das automatische Fahren auf der Fernverkehrsstraße mit der Kamera, die einen kürzeren Erkennungsabstand als das Radar aufweist, die Sicherheit verringert.
Wenn in einem weiteren Beispiel das Wetter starker Regen ist, eine Straße eine Fernverkehrsstraße ist und ein Erkennungsabstand einer Erkennungsfunktion in einer spezifischen Richtung aufgrund des starken Regens signifikant verringert ist, ist es wahrscheinlich, dass das Fahren mit hoher Geschwindigkeit durch das automatische Fahren auf der Fernverkehrsstraße die Sicherheit verringert.
Aus dem Obigen gibt es eine Möglichkeit, dass ein Sicherheitszustand mit einer höheren Sicherheit in den herkömmlichen Techniken nicht ausgewählt wird. Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um ein derartiges Problem zu lösen, wobei es ihre Aufgabe ist, die Sicherheit beim automatischen Fahren zu erhöhen.
Lösung des Problems
Ein typisches Beispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugsteuervorrichtung, die enthält: eine Funktionsebenen-Bestimmungseinheit, die einen Leistungsentfaltungszustand jeder von mehreren Funktionen bestimmt; eine Sicherheitszustands-Auswahleinheit, die einen Zielsicherheitszustand basierend auf dem Leistungsentfaltungszustand auswählt; eine Trajektorien-Erzeugungseinheit, die die Fahrbedingungen eines Fahrzeugs einschließlich einer Trajektorie des Fahrzeugs basierend auf dem Zielsicherheitszustand und dem Leistungsentfaltungszustand bestimmt; und eine Steueranweisungseinheit, die das Fahrzeug basierend auf den Fahrbedingungen steuert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß dem typischen Beispiel der vorliegenden Erfindung kann eine höhere Sicherheit beim automatischen Fahren sichergestellt werden.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Fahrzeugsystems gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein Datenflussdiagramm der Funktionen gemäß der Ausführungsform.
3 ist ein Beispiel einer Störungsauswirkungs-Managementtabelle gemäß der Ausführungsform.
4 ist ein Beispiel einer Störungsmanagementtabelle gemäß der Ausfü h ru ngsform.
5 ist ein Beispiel einer Redundanzmanagementtabelle gemäß der Ausführungsform.
6 ist ein Beispiel einer Managementtabelle für einen Erkennungsabstand jeder Erkennungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
7 ist ein Beispiel einer Erkennungsabstands-Managementtabelle eines Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform.
8 ist ein Beispiel einer Sicherheitszustands-Auswahltabelle gemäß der Ausführungsform.
9 ist ein Beispiel einer Tabelle der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands gemäß der Ausführungsform.
10 ist ein Beispiel einer Tabelle der erforderlichen Erkennungsabstände einer Funktion gemäß der Ausführungsform.
11 ist ein Beispiel eines Anwendungsfalls gemäß der Ausführungsform.
12 ist ein Beispiel des Fahrzeugverhaltens gemäß der Ausführungsform.
13 ist ein Betriebsablauf einer Störungsdetektionseinheit gemäß der Ausführungsform.
14 ist ein Betriebsablauf einer Störungsebenen-Bestimmungseinheit gemäß der Ausführungsform.
15 ist ein Betriebsablauf einer Steueranweisungseinheit gemäß der Ausführungsform.
16 ist ein Betriebsablauf einer Erkennungsabstands-Detektionseinheit gemäß der Ausführungsform.
17 ist ein Betriebsablauf einer Funktionsebenen-Bestimmungseinheit gemäß der Ausführungsform.
18 ist ein Betriebsablauf einer Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit gemäß der Ausführungsform.
19 ist ein Betriebsablauf einer Sicherheitszustands-Auswahleinheit gemäß der Ausführungsform.
20 ist ein weiteres Beispiel des Fahrzeugverhaltens gemäß der Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform bezüglich der Zeichnungen beschrieben. Die im Folgenden zu beschreibende Ausführungsform schränkt die vorliegende Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht ein, wobei ferner alle in der Ausführungsform beschriebenen Kombinationen von Merkmalen für die Lösung der Erfindung nicht notwendigerweise unerlässlich sind.
Die im Folgenden zu offenbarende Ausführungsform bezieht sich auf eine Sicherheitstechnik in einem System des automatischen Fahrens. Spezifischer wird eine Technik zum Auswählen eines Sicherheitszustands in Anbetracht einer Leistungsgrenze aufgrund des Auftretens einer Störung oder einer Änderung in einer umgebenden Umwelt offenbart. Eine Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann einen Sicherheitszustand in Anbetracht des Auftretens einer Störung, des Wetters, einer Straßensituation oder dergleichen beim automatischen Fahren auswählen und kann folglich eine höhere Sicherheit sicherstellen.
Die Leistungsgrenze gibt an, dass sich die Erkennungsleistung verschlechtert hat. Die Leistung einer Peripherieerkennungsvorrichtung kann sich z. B. abhängig von einer Wetterbedingung, einem Straßenzustand und dergleichen aufgrund der Eigenschaften einer Peripherieerkennungsvorrichtung verschlechtern. Zusätzlich kann sich die Leistung redundanter Peripherieerkennungsfunktionen aufgrund einer Störung eines Systems verschlechtern. Ein Zustand der Erkennungsleistung ist ein Leistungsentfaltungszustand und kann z. B. durch einen Erkennungsabstand, eine Erkennungsgenauigkeit oder eine Geschwindigkeit repräsentiert werden. In der folgenden Beschreibung wird die Verschlechterung der Erkennungsleistung durch eine Abnahme des Erkennungsabstands ausgedrückt.
Die Geschwindigkeit, die den Zustand der Erkennungsleistung repräsentiert, kann z. B. einer Geschwindigkeit zugeordnet sein, mit der ein Fahrzeug in dem Erkennungsabstand anhalten kann. Zusätzlich wird die Verschlechterung der Genauigkeit der Objekterkennung außerdem durch die Abnahme der Erkennungsabstands ausgedrückt. Selbst wenn eine weiße Linie schwach ist und beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit kaum erkannt wird, kann die Erkennungsgenauigkeit beim Fahren mit langsamer Geschwindigkeit verbessert werden. Die Erkennungsgenauigkeit kann z. B. einer Geschwindigkeit zugeordnet sein, bei der eine weiße Linie erkannt und innerhalb der weißen Linie gefahren werden kann, während ein Abstand, in dem das Fahrzeug aus dieser Geschwindigkeit angehalten werden kann, als ein der Geschwindigkeit entsprechender Erkennungsabstand festgelegt sein kann.
1 veranschaulicht ein Konfigurationsdiagramm eines Fahrzeugsystems 1 gemäß der Ausführungsform. Das System 1 enthält eine ECU 10 für automatisches Fahren, eine redundante ECU 20 für automatisches Fahren, eine Bewegungssteuer-ECU 30, eine redundante Bewegungssteuer-ECU 40 und eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) 50. Die Ausgaben von fünf Lidare 101, die Ausgaben von sechs Kameras 102 und eine Karte 103 von einer Kartenverteilungs-ECU werden in die ECU 10 für automatisches Fahren eingegeben. Eine Ausgabe von jedem der fünf Radare 201 und einer Kamera2 (202) wird in die redundante ECU 20 für automatisches Fahren eingegeben.
Die ECU 10 für automatisches Fahren enthält einen Mikrocomputer A 112, einen Mikrocomputer B 113, eine Leistungsversorgung 104, einen Ethernet-Switch (SW) 1 (105) (Ethernet ist ein eingetragenes Warenzeichen, dasselbe gilt im Folgenden), einen Ethernet-Switch (SW) 2 (106), einen Bus 1 (107), einen Bus 2 (108), einen Bus 3 (109), einen Bus 4 (110), einen Bus 5 (111) und einen Bus 6 (114).
Der Mikrocomputer A 112 enthält eine Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121, eine Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122, eine Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 und eine Störungsdetektionseinheit 124. Der Mikrocomputer B112 enthält eine Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131, eine Steueranweisungseinheit 132, eine Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 und eine Störungsdetektionseinheit 134. Jede Funktionseinheit des Mikrocomputers A 112 und des Mikrocomputers B 113 kann z. B. als ein Prozessor verwirklicht sein, der gemäß einem in einem Speicher gespeicherten Programm arbeitet, oder kann durch eine jeder Funktion entsprechende Logikschaltung verwirklicht sein. Es wird angegeben, dass das Wort „Einheit“ in jeder Funktionseinheit in den 1 und 2 weggelassen ist.
Die Bewegungssteuer-ECUs 30 und 40 setzen die Ausgaben der ECUs 10 und 20 für automatisches Fahren in die Eingaben der Aktuatoren um. Die HMI 5 weist eine Funktion auf, einem Fahrer einen aktuellen Zustand des Systems des automatischen Fahrens anzuzeigen und eine Anweisung vom Fahrer zu empfangen.
2 veranschaulicht einen Datenfluss zwischen den Funktionen des Fahrzeugsystems 1 gemäß der Ausführungsform. Die Ausgaben des Radars 201 und der Kamera2 (202) werden in die ECU 20 für automatisches Fahren eingegeben. Die Störungsdetektionseinheit 124 des Mikrocomputers A 112 empfängt die Eingaben der Ausgabe des Lidars 101, der Ausgabe der Kamera1 (102) und der Karte 103 und bestimmt die Störungen des Lidars 101, der Kamera1 (102), der Karte 103 und der Elemente im Mikrocomputer A 112. Wenn es z. B. keine Eingabe von einer Vorrichtung gibt oder Fehlerdaten eingegeben werden, wird bestimmt, dass die Vorrichtung ausgefallen ist. Die Störungsdetektionseinheit 134 des Mikrocomputers B 113 bestimmt die Störungen der Elemente im Mikrocomputer B.
Die Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 bestimmt die Notwendigkeit des degenerierten Betriebs (Notbetrieb) (Notwendigkeit der Degeneration) gemäß einem Störungsort, der durch die Ausgaben der Störungsdetektionseinheiten 124 und 134 und der redundanten ECU 20 für automatisches Fahren angegeben wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die ECU 20 für automatisches Fahren außerdem mit einer Störungsdetektionseinheit ausgestattet, wobei die Störungsdetektionsergebnisse (Störungsorte) des Radars 201, der Kamera2 (202) und der ECU 20 für automatisches Fahren in die Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 eingegeben werden.
Die Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 ist ein Beispiel einer Vorrichtungsleistungs-Bestimmungseinheit, die die Leistung einer Vorrichtung bestimmt, die Erkennungsabstände der Erkennungsvorrichtungen 101, 102, 201 und 202 gemäß den Sensorwerten des Lidars 101, der Kamera1 (102), des Radars 201 und der Kamera2 (202) und/oder anderer Sensorvorrichtungen und den Störungsortinformationen von der Störungsdetektionseinheit 124 und der redundanten ECU 20 für automatisches Fahren bestimmt und die bestimmten Erkennungsabstände ausgibt.
Die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 bestimmt einen Leistungsentfaltungszustand jeder von mehreren Funktionen. Der Leistungsentfaltungszustand gibt z. B. einen Fahrzeugerkennungsabstand in jeder Erkennungsrichtung und die Verfügbarkeit einer Kartenfunktion an. In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 aus dem Erkennungsabstand jeder Erkennungsvorrichtung in jeder Erkennungsrichtung einen Erkennungsabstand für ein Fahrzeug, wobei sie ferner Anweisungen für Funktionsbegrenzungen, wie z. B. eine Geschwindigkeitsbegrenzung, eine Begrenzung des automatischen Fahrspurwechsels, eine Begrenzung des automatischen Anhaltens bei einem Signal und eine Begrenzung des automatischen Anhaltens beim Rechts-/Linksabbiegen ausgibt. Die Geschwindigkeitsbegrenzung gibt die Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs an, während die Begrenzung des automatischen Fahrspurwechsels, die Begrenzung des automatischen Anhaltens bei einem Signal und die Begrenzung des automatischen Anhaltens beim Rechts-/Linksabbiegen angeben, dass das System des automatischen Fahrens keinen automatischen Fahrspurwechsel, kein automatisches Anhalten gemäß einem Signal und kein automatisches Anhalten zum Zeitpunkt des Rechts- oder Linksabbiegens ausführt.
Die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 gibt Informationen (Zielsicherheitszustandsinformationen) über einen ersten und einen zweiten Zielsicherheitszustand an die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 aus. Die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 wählt den ersten Zielsicherheitszustand gemäß einem Bestimmungsergebnis über die Notwendigkeit der Degeneration, das durch die Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 erhalten wird, und einer Funktionsbegrenzungsanweisung von der Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 aus. Falls zu dem ersten Zielsicherheitszustand eine Zeitüberschreitungsbedingung hinzugefügt ist, wählt die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 nach der Zeitüberschreitung den Zielsicherheitszustand (den zweiten Zielsicherheitszustand) basierend auf den verfügbaren Funktionen des Fahrzeugsystems 1 aus. Wie später beschrieben wird, werden die verfügbaren Funktionen basierend auf dem Fahrzeugerkennungsabstand in jeder Erkennungsrichtung bestimmt.
Die Informationen über den Zielsicherheitszustand enthalten Informationen über den ersten Zielsicherheitszustand und den zweiten Zielsicherheitszustand (falls erforderlich). Die Informationen über den zweiten Zielsicherheitszustand können der Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 nach der Zeitüberschreitung gemeldet werden. Weil die Funktionsbegrenzung auf dem Erkennungsabstand basiert, basiert die Auswahl des Zielsicherheitszustands auf der Notwendigkeit der Degeneration und dem Erkennungsabstand.
Die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 bestimmt die Fahrbedingungen des Fahrzeugs. Die Fahrbedingungen enthalten z. B. eine Trajektorie des Fahrzeugs und eine Zielgeschwindigkeit. Die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 identifiziert eine Situation um das Fahrzeug und eine aktuelle Position mit den Eingaben der Erkennungsergebnisse des Lidars 101, der Kamera1 (102), des Radars 201 und der Kamera2 (202), den Positionsinformationen und der Karte 103. Die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 erzeugt eine Trajektorie, die die Begrenzung von der Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 in Richtung eines Ziels oder eines Ortes erfüllt, der durch die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 als der zweite Zielsicherheitszustand bezeichnet worden ist. Die HMI 5 zeigt z. B. Informationen, wie z. B. eine aktuelle Erkennungssituation um das Fahrzeug, das Vorhandensein oder Fehlen einer Störung und den Zielsicherheitszustand, an.
Die Steueranweisungseinheit 132 gibt einen Steuerbefehlswert gemäß der Trajektorie von der Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 aus. Die Bewegungssteuer-ECUs 30 und 40 steuern die Aktuatoren, wie z. B. eine Kraftmaschine und einen Wechselrichter, mit der Eingabe des Steuerbefehlswertes von der Steueranweisungseinheit 132.
3 ist ein Beispiel einer Fehlerauswirkungs-Managementtabelle 310 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Fehlerauswirkungs-Managementtabelle 310 managt eine Auswirkung eines Störungsorts auf die ECU 10 für automatisches Fahren. Die Störungsauswirkungs-Managementtabelle 310 wird im Voraus im Speicher der ECU 10 für automatisches Fahren gespeichert. Die Störungsauswirkungs-Managementtabelle 310 weist ein Störungsortfeld 311, ein Eingabefeld 312 für die ECU 10 für automatisches Fahren und ein Ausgabefeld 313 der ECU 10 für automatisches Fahren auf.
Das Störungsortfeld 311 gibt die Vorrichtungen an, die als der Störungsort dienen können, wie z. B. die Erkennungsvorrichtung, die Leistungsversorgung, den Mikrocomputer, die redundante ECU für automatisches Fahren, den Ethernet-Switch (SW) und den Bus. Im Störungsortfeld 311 gibt eine in einem Namen der Erkennungsvorrichtung enthaltene Richtung die Erkennungsrichtung an. Im Eingabefeld 312 bedeuten „Karte“ und „Route“, dass die Karte die Routeninformationen angibt.
Das Eingabefeld 312 gibt an, ob jeder der im Störungsortfeld 311 angegebenen Störungsorte eine Auswirkung auf eine Eingabe der ECU 10 für automatisches Fahren aufweist. Die beeinflusste Eingabe ist durch „1“ angegeben. Wenn z. B. eine Erkennungsvorrichtung in einer bestimmten Erkennungsrichtung ausfällt, ist die Eingabe von der Erkennungsvorrichtung in der Erkennungsrichtung beeinflusst. Wenn die Leistungsversorgung 104 ausfällt, sind alle Eingaben der ECU 10 für automatisches Fahren betroffen. Das Ausgabefeld 313 gibt an, ob jeder der im Störungsortfeld 311 angegebenen Störungsorte einen Ausgabe von der ECU 10 für automatisches Fahren beeinflusst. Im Beispiel nach 3 beeinflussen die Störungen der Leistungsversorgung 104, der Mikrocomputer 112 und 113 und eines spezifischen Busses die Ausgaben von der ECU 10 für automatisches Fahren.
4 ist ein Beispiel einer Störungsmanagementtabelle 320 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Störungsmanagementtabelle 320 ist im Speicher der ECU 10 für automatisches Fahren gespeichert und wird durch die Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 aktualisiert und gemanagt. Die Störungsmanagementtabelle 320 managt die durch die Störungen beeinflussten Eingaben und Ausgaben der ECU 10 für automatisches Fahren. Die Störungsmanagementtabelle 320 zeigt ein Eingabefeld 321 und ein Ausgabefeld 322. Jede Zelle gibt die Anzahl der normalen Operationen jeder der Eingaben und Ausgaben der ECU 10 für automatisches Fahren an. Wenn z. B. das Radar, das die Vorderseite erkennt, ausfällt, wird ein Wert der Zelle, die durch die Spalte „vorn“ und die Zeile „Radar“ identifiziert wird, von „1“ auf „0“ geändert.
5 ist ein Beispiel einer Redundanzmanagementtabelle 330 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Redundanzmanagementtabelle 330 ist im Speicher der ECU 10 für automatisches Fahren gespeichert und wird durch die Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 aktualisiert und gemanagt. Die Redundanzmanagementtabelle 330 managt eine Redundanz der Eingabe und der Ausgabe der ECU 10 für automatisches Fahren. Eine Elementzeile 331 gibt ein Element an, für das die Redundanz gemanagt wird. In diesem Beispiel wird die Redundanz von jeder der Eingaben in den sechs Erkennungsrichtungen, der Route (Karte) und der Ausgabe gemanagt. Eine Redundanzzeile 332 gibt die Redundanz jedes Elements an. Wenn z. B. die Frontredundanz durch eine Störung irgendeiner der Erkennungsvorrichtungen verringert ist, wird die Redundanz von „3“ auf „2“ verringert. Die Redundanz „2“ gibt z. B. ein duales System an.
6 ist ein Beispiel einer Vorrichtungserkennungsabstands-Managementtabelle 340 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Vorrichtungserkennungsabstands-Managementtabelle 340 ist im Speicher der ECU 10 für automatisches Fahren gespeichert und wird von der Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 aktualisiert und gemanagt. Die Vorrichtungserkennungsabstands-Managementtabelle 340 managt einen aktuellen Erkennungsabstand jeder Erkennungsvorrichtung. Die Vorrichtungserkennungsabstands-Managementtabelle 340 weist ein Vorrichtungsfeld 341 und ein Erkennungsabstandsfeld 342 auf.
Das Vorrichtungsfeld 341 gibt einen Typ einer Erkennungsvorrichtung an, die die Umgebung des Fahrzeugs erkennt. Das Erkennungsabstandsfeld 342 gibt den aktuellen Erkennungsabstand jeder Erkennungsvorrichtung in jeder Erkennungsrichtung an. Der Erkennungsabstand der Erkennungsvorrichtung kann sich abhängig vom Vorhandensein oder Fehlen einer Störung der Erkennungsvorrichtung und einer Situation um das Fahrzeug (Wetter, Straßenzustand und dergleichen) ändern. Deshalb wird ein Wert in der Vorrichtungserkennungsabstands-Managementtabelle 340 jederzeit, z. B. periodisch, aktualisiert. Wenn z. B. das Radar, das die Vorderseite erkennt, ausfällt, wird der Erkennungsabstand von 200 auf 0 geändert.
7 ist ein Beispiel einer Fahrzeugerkennungsabstands-Managementtabelle 350 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Fahrzeugerkennungsabstands-Managementtabelle 350 ist im Speicher der ECU 10 für automatisches Fahren gespeichert und wird von der Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 aktualisiert und gemanagt. Die Fahrzeugerkennungsabstands-Managementtabelle 350 managt den gesamten Erkennungsabstand des Fahrzeugs. Die Fahrzeugerkennungsabstands-Managementtabelle 350 weist ein Erkennungsabstandsfeld 351 auf und gibt einen aktuellen Erkennungsabstand für das Fahrzeug in jeder Erkennungsrichtung an. Im Beispiel nach 7 ist der Fahrzeugerkennungsabstand in jeder Erkennungsrichtung der maximale Erkennungsabstand der Erkennungsvorrichtung in jeder Erkennungsrichtung.
Wenn z. B. alle vorderen Erkennungsvorrichtungen normal arbeiten, ist der Erkennungsabstand des Radars das Maximum, wobei er einen Wert von 200 aufweist. Deshalb ist der vordere Erkennungsabstand des Fahrzeugs 200. Wenn das Radar, das die Vorderseite erkennt, ausfällt, ändert sich der maximale Erkennungsabstand der vorderen Erkennungsvorrichtung von 200 auf 10. Deshalb wird der vordere Erkennungsabstand des Fahrzeugs außerdem von 200 auf 10 geändert. In dieser Weise kann die Fahrzeugerkennungsabstands-Managementtabelle 350 die Leistung (den Leistungsentfaltungszustand) der Funktion gemäß dem Vorhandensein/Fehlen der Vorrichtungsstörung und der Leistungsänderung der Betriebsvorrichtung managen.
8 ist ein Beispiel einer Sicherheitszustands-Auswahltabelle 360 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Sicherheitszustands-Auswahltabelle 360 wird im Speicher der ECU 10 für automatisches Fahren im Voraus gespeichert. Auf die Sicherheitszustands-Auswahltabelle 360 wird zum Bestimmen des ersten Zielsicherheitszustands Bezug genommen. Die Sicherheitszustands-Auswahltabelle 360 managt den degenerierten Betrieb (Notbetrieb) und den ersten Zielsicherheitszustand unter den durch die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 bestimmten Begrenzungen. Die Sicherheitszustands-Auswahltabelle 360 weist ein Degenerationsnotwendigkeitsfeld 361, ein Geschwindigkeitsbegrenzungsfeld 362, ein Feld 363 des ersten Zielsicherheitszustands und ein Zeitüberschreitungsfeld 364 auf.
Das Degenerationsnotwendigkeitsfeld 361 gibt die Notwendigkeit eines degenerierte Betriebs an. Der degenerierte Betrieb wird ausgeführt, falls ein Zellenwert „erforderlich“ ist, während der degenerierte Betrieb nicht ausgeführt wird, falls ein Zellenwert „nicht erforderlich“ ist. Das Geschwindigkeitsbegrenzungsfeld 362 speichert einen Referenzwert, der mit einer durch die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 bestimmten Geschwindigkeitsbegrenzung verglichen wird.
Das Feld 363 des ersten Zielsicherheitszustands gibt eine Betriebsart an, die der erste Zielsicherheitszustand ist. Das Zeitüberschreitungsfeld 364 gibt eine Zeitbegrenzung zum Bestimmen an, dass die im Feld 363 des ersten Zielsicherheitszustands angegebene „Fahrerübernahme“ nicht ausgeführt worden ist.
Die Sicherheitszustands-Auswahltabelle 360 kann eine von der Geschwindigkeitsbegrenzung verschiedene Funktionsbegrenzung als eine Bedingung zum Auswählen des ersten Zielsicherheitszustands enthalten. Es können z. B. eine Begrenzung des automatischen Fahrspurwechsels, eine Begrenzung des automatischen Anhaltens beim Rechts-/Linksabbiegen, eine Begrenzung des automatischen Anhaltens bei einem Signal und dergleichen enthalten sein. Die Begrenzung des automatischen Fahrspurwechsels ist z. B. eine Betriebsart, bei der ein hinterer Erkennungsabstand abnimmt und es schwierig ist, eine Fahrspur allein mit dem System zu wechseln. Falls ein Fahrspurwechsel erforderlich ist, um ein Ziel zu erreichen, kann eine „Fahrerübernahme“ als der erste Zielsicherheitszustand ausgewählt werden. Das Feld 363 des ersten Zielsicherheitszustands kann eine Betriebsart enthalten, die von der in dem in 8 veranschaulichten Beispiel verschieden ist. Das Feld 363 des ersten Zielsicherheitszustands kann z. B. ein Anhalten des Fahrzeugs in einer Betriebsart enthalten, die in einer später zu beschreibenden Tabelle 370 der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands veranschaulicht ist.
9 ist ein Beispiel der Tabelle 370 der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Tabelle 370 der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands wird im Voraus im Speicher der ECU 10 für automatisches Fahren gespeichert. Die Tabelle 370 der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands managt die Beziehung zwischen einem in der Sicherheitszustands-Auswahltabelle 360 veranschaulichten Zielsicherheitszustand nach der Zeitüberschreitung (zweiten Zielsicherheitszustand) und einer durch den zweiten Zielsicherheitszustand erforderlichen Funktion. Die Tabelle 370 der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands weist ein Feld 371 des Zielsicherheitszustands nach der Zeitüberschreitung (zweiten Zielsicherheitszustands) und ein Feld 372 der erforderlichen Funktion auf. Das Feld 372 der erforderlichen Funktion gibt eine Funktion an, die durch jeden der zweiten Zielsicherheitszustände benötigt wird, die im Feld 371 des Zielsicherheitszustands nach der Zeitüberschreitung (zweiten Zielsicherheitszustands) angegeben sind.
10 ist ein Beispiel einer Tabelle 380 der erforderlichen Erkennungsabstände einer Funktion gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Tabelle 380 der erforderlichen Erkennungsabstände einer Funktion wird im Voraus im Speicher der ECU 10 für automatisches Fahren gespeichert. Die Tabelle 380 der erforderlichen Erkennungsabstände einer Funktion managt einen Erkennungsabstand, der durch jede Funktion benötigt wird, die in dem Feld 372 der erforderlichen Funktion der Tabelle 370 der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands angegeben ist. Die Tabelle 380 der erforderlichen Erkennungsabstände einer Funktion weist ein Funktionsfeld 381 und ein Feld 382 des erforderlichen Erkennungsabstands auf. Das Funktionsfeld 381 ist dem Feld 372 der erforderlichen Funktion der Tabelle 370 der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands zugeordnet. Das Feld 382 des erforderlichen Erkennungsabstands gibt einen Erkennungsabstand in jeder Erkennungsrichtung an, der durch jede im Funktionsfeld 381 angegebenen Funktion benötigt wird.
11 ist ein Beispiel eines Anwendungsfalls gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Dieser Anwendungsfall veranschaulicht eine Situation, in der das vordere Radar ausgefallen ist, während das Fahrzeug 401 auf einer Fernverkehrsstraße bei starkem Regen in einer Betriebsart des automatischen Fahrens fährt. Ein weiteres Fahrzeug 402 fährt vor dem Host-Fahrzeug.
12 veranschaulicht ein Beispiel des Verhaltens des Fahrzeugs 401 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem in 11 veranschaulichten Anwendungsfall. 12 veranschaulicht den Zustandsübergang, einen Erkennungsabstand und eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 401. Die horizontale Achse repräsentiert die Zeit. Das vordere Radar fällt zum Zeitpunkt T0 während des automatischen Fahrens auf der Fernverkehrsstraße bei starkem Regen unter der Stufe 3 des automatischen Fahrens aus.
Im Ergebnis wird der vordere Erkennungsabstand von 200 m des Radars auf 10 m durch eine Kamera verringert, deren Erkennungsabstand sich aufgrund des schlechten Wetters verringert hat. Weiterhin verringert sich eine Geschwindigkeitsgrenze in der Geschwindigkeitsbegrenzung von V0 auf V2, weil sich der vordere Erkennungsabstand verringert. Eine Fahrgeschwindigkeit in der Betriebsart des automatischen Fahrens nimmt aufgrund der Störung des vorderen Radars von 100 km/h, die langsamer als V0 ist, auf V2 (55 km/h) ab. Entsprechend geht der Zustand des Fahrzeugs 401 zum Zeitpunkt T0 vom automatischen Fahren zur Fahrerübernahme über und geht weiter zum Fahren durch den Fahrer über, wenn die Fahrerübernahme zum Zeitpunkt T1 ausgeführt worden ist.
Im Folgenden werden die Einzelheiten eines Betriebsablaufs gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 13 veranschaulicht einen Betriebsablauf der Störungsdetektionseinheiten 124 und 134 des Mikrocomputers A 112 und des Mikrocomputers B 113. Die Störungsdetektionseinheiten 124 und 134 überwachen einen Störungsort. Jeder Schritt nach 13 wird im Folgenden beschrieben. Jede der Störungsdetektionseinheiten 124 und 134 diagnostiziert die Störungen der Erkennungsvorrichtung, des Busses, der Leistungsversorgung, des Mikrocomputers und dergleichen (S101). Wenn es z. B. schwierig ist, ein Signal von einem Zielort normal zu empfangen, bestimmen die Störungsdetektionseinheiten 124 und 134, dass am Zielort eine Störung aufgetreten ist.
Falls eine Störung an einem oder mehreren Orten auftritt (S101: ja), melden die Störungsdetektionseinheiten 124 und 134 den Störungsort der Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 (S102). Wenn es keinen Störungsort gibt (S101: nein), endet dieser Ablauf.
14 ist ein Betriebsablauf der Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133. Jeder Schritt nach 14 wird im Folgenden beschrieben. Die Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 empfängt die Meldung des Störungsorts von den Störungsdetektionseinheiten 124 und 134 und der redundanten ECU 20 für automatisches Fahren. Die Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 nimmt auf die Fehlerauswirkungs-Managementtabelle 310 Bezug und aktualisiert die Fehlermanagementtabelle 320 basierend auf der Meldung des Störungsorts (S151).
Die Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 aktualisiert die Redundanzmanagementtabelle 330 basierend auf einem durch den Störungsort (den in der Störungsmanagementtabelle 320 aktualisierten Ort) beeinflussten Ort und bestimmt jede Redundanz der Ausgaben in der aktuellen Konfiguration und der Eingaben in den mehreren Erkennungsrichtungen (S152). Die Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 bestimmt, ob die Redundanz an irgendeinem Ort, der in der Redundanzmanagementtabelle 330 angegeben ist, d. h., an einer Eingabe oder Ausgabe in irgendeiner Erkennungsrichtung, null ist (S153).
Wenn die Redundanz irgendeines in der Redundanzmanagementtabelle 330 angegebenen Ortes null ist (S153: ja), gibt die Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 eine Degenerationsanforderung an die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 aus (S154). Falls die Redundanzen aller Orte größer als null sind (S153: nein), endet dieser Ablauf. Es wird angegeben, dass die Bedingung zum Ausgeben der Degenerationsanforderung sein kann, dass die Redundanz irgendeines Ortes gleich oder kleiner als eins ist. In dieser Weise kann durch das Ausgeben der Degenerationsanforderung, wenn die Redundanz gleich einem oder kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert wird, die Sicherheit verbessert werden.
15 veranschaulicht einen Betriebsablauf der Steueranweisungseinheit 132. Jeder Schritt nach 15 wird im Folgenden beschrieben. Die Steueranweisungseinheit 132 empfängt die Informationen über eine Trajektorie, auf der das Fahrzeug fahren sollte, von der Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 und gibt einen auf der Trajektorie basierenden Steuerbefehlswert an die Bewegungssteuer-ECU 30 und die redundante Bewegungssteuer-ECU 40 aus (S201). Die Steueranweisungseinheit 132 stoppt die Ausgabe, wenn die Fahrerübernahme ausgeführt worden ist.
16 veranschaulicht einen Betriebsablauf der Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123. Jeder Schritt nach 16 wird im Folgenden beschrieben. Die Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 bestimmt die Erkennungsabstände der Erkennungsvorrichtungen 101, 102, 201 und 202 gemäß den Sensorwerten des Lidars 101, der Kamera1 (102), des Radars 201 und der Kamera2 (202) und/oder anderer Sensorvorrichtungen und den Störungsortinformationen von der Störungsdetektionseinheit 124 und der redundanten ECU 20 für automatisches Fahren (S251). Die Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 aktualisiert die Vorrichtungserkennungsabstands-Managementtabelle 340 gemäß den bestimmten Erkennungsabständen. Die Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 führt diese Verarbeitung jederzeit, z. B. periodisch, aus.
Wenn eine Erkennungsvorrichtung ausfällt, wird ein Erkennungsabstand der Erkennungsvorrichtung null, wie oben beschrieben worden ist. Zusätzlich hängt ein Erkennungsabstand (eine aktuelle Leistung) einer arbeitenden Erkennungsvorrichtung von einer Situation um das Fahrzeug ab, wie z. B. dem Wetter und einem Straßenzustand. Der Erkennungsabstand kann z. B. aufgrund schlechten Wetters, wie z. B. wie Regen, Nebel und Schnee, verkürzt sein. Alternativ verringert eine Situation (unebene Straße), in der eine weiße Linie auf einer Straße schwach ist, eine Farbe einer Verkehrsampel schwach ist oder eine Verkehrsampel durch einen Ast eines Baums verborgen ist, die Geschwindigkeit, mit der ein Objekt erkannt werden kann, wie z. B. die Erkennung von weißen Linien und die Signalerkennung, d. h., den Erkennungsabstand. Zusätzlich können Bedingungen, wie z. B. Gegenlicht und Fahren bei Nacht, außerdem ein Faktor sein, der den Erkennungsabstand verkürzt.
Die Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 bestimmt z. B. basierend auf einem Messergebnis einer arbeitenden Erkennungsvorrichtung (einer Erkennungsvorrichtung, die nicht ausgefallen ist) einen aktuellen Erkennungsabstand (eine aktuelle Leistung). Spezifisch bestimmt die Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 jeden Erkennungsabstand basierend auf den Daten von dem Lidar 101, der Kamera1 (102), dem Radar 201 und der Kamera2 (202). Eine Abstand (Erkennungsabstand) eines Objekts, das durch eine Stereokamera erkannt werden kann, kann z. B. aus deren Parallaxe bestimmt werden, der Erkennungsabstand des Lidars kann aus der Reflexionsintensität eines erkennbaren Objekts bestimmt werden und der Erkennungsabstand der Erkennung weißer Linien kann aus der Geschwindigkeit, bei der die weiße Linie erkannt werden kann, berechnet werden.
Die Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 kann den Erkennungsabstand einer Erkennungsvorrichtung basierend auf den Daten von einem Sensor bestimmen, der sich von den Erkennungsvorrichtungen unterscheidet, die die Erkennungsabstände bestimmen. Das Fahrzeugsystem 1 enthält z. B. einen Wettersensor, wobei die Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 einen Erkennungsabstand jeder Erkennungsvorrichtung, die zuvor dem durch den Wettersensor detektierten Wetter zugeordnet worden ist, als den aktuellen Erkennungsabstand bestimmt. Die Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 kann den Erkennungsabstand jeder Erkennungsvorrichtung nur basierend auf einem des Vorhandenseins/Fehlens der Störung der Erkennungsvorrichtung und der aktuellen Leistung bestimmen. Wie oben beschrieben worden ist, kann die Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 den Erkennungsabstand jeder Erkennungsvorrichtung basierend sowohl auf dem Vorhandensein oder Fehlen der Störung der Erkennungsvorrichtung als auch auf der aktuellen Leistung geeigneter bestimmen.
17 ist ein Betriebsablauf der Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122. Jeder Schritt nach 17 wird im Folgenden beschrieben. Die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 bestimmt eine Funktionsbegrenzung, wie z. B. eine Geschwindigkeitsbegrenzung und eine Fahrspurwechselbegrenzung, basierend auf dem Fahrzeugerkennungsabstand in jeder Erkennungsrichtung (S301). Die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 empfängt einen Erkennungsabstand, der in der Vorrichtungserkennungsabstands-Managementtabelle 340 angegeben ist, von der Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123. Die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 bestimmt einen Fahrzeugerkennungsabstand für jede Erkennungsrichtung basierend auf dem empfangenen Erkennungsabstand und aktualisiert die Fahrzeugerkennungsabstands-Managementtabelle 350. Die ECU 10 für automatisches Fahren hält Informationen, die die Beziehung zwischen dem Fahrzeugerkennungsabstand in jeder Erkennungsrichtung und jeder Begrenzung identifizieren. Die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 nimmt auf die Informationen Bezug, um die Begrenzung basierend auf dem Fahrzeugerkennungsabstand in jeder Erkennungsrichtung zu bestimmen.
Wie oben beschrieben worden ist, wird der Erkennungsabstand, der in der Vorrichtungserkennungsabstands-Managementtabelle 340 angegeben ist, basierend auf dem Vorhandensein oder Fehlen der Vorrichtungsstörung und/oder der aktuellen Leistung der Vorrichtung bestimmt. Deshalb bestimmt die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 den Fahrzeugerkennungsabstand basierend auf dem Vorhandensein/Fehlen der Vorrichtungsstörung und/oder der aktuellen Leistung der Vorrichtung.
18 veranschaulicht einen Betriebsablauf der Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121. Jeder Schritt nach 18 wird im Folgenden beschrieben. Die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 bestimmt, ob Zielsicherheitszustandsinformationen von der Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 empfangen worden sind (S351). Die Zielsicherheitszustandsinformationen enthalten Informationen über den ersten Zielsicherheitszustand und den (erforderlichen) zweiten Zielsicherheitszustand. Wenn keine Zielsicherheitszustandsinformationen empfangen worden sind (S351: nein), erzeugt die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 Fahrbedingungen einschließlich einer Trajektorie in Richtung eines Ziels und einer Zielgeschwindigkeit basierend auf den Erkennungsergebnissen der Erkennungsvorrichtungen, den Karteninformationen und den Funktionsbegrenzungen von der Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 (S352).
Wenn die Zielsicherheitszustandsinformationen empfangen worden sind (S351: ja) und der erste Zielsicherheitszustand „Fortsetzung des Fahrens“ ist (S353: nein), führt die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 den Schritt S353 aus. Wenn der erste Zielsicherheitszustand „Fahrerübernahme“ ist (S353: ja), meldet die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 dem Fahrer die Übernahme, z. B. über die HMI 50, (S354).
Die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 bestimmt, ob die Fahrerübernahme ausgeführt worden ist (S355). Falls die Fahrerübernahme ausgeführt worden ist (S355: ja), endet dieser Ablauf. Falls die Fahrerübernahme nicht ausgeführt worden ist (S355: nein), erzeugt die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 die Fahrbedingungen, die eine Trajektorie in Richtung eines Ziels und eine Zielgeschwindigkeit enthalten, basierend auf den Erkennungsergebnissen der Erkennungsvorrichtungen, den Karteninformationen und den Funktionsbegrenzungen von der Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 (S356).
Falls die Zielsicherheitszustandsinformationen keine Zeitüberschreitungsbedingung enthalten, d. h., der zweite Zielsicherheitszustand, (S357: nein), führt die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 den Schritt S356 aus, bis die Fahrerübernahme ausgeführt worden ist. Wenn die Zielsicherheitszustandsinformationen die Zeitüberschreitungsbedingung enthalten (S357: ja) und eine Zeitüberschreitungsperiode vergangen ist (S358: ja), erzeugt die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 die Fahrbedingungen, die eine Trajektorie in Richtung einer durch den zweiten Zielsicherheitszustand angezeigten Stelle und eine Zielgeschwindigkeit enthalten, basierend auf Erkennungsergebnissen der Erkennungsvorrichtungen, den Karteninformationen und den Funktionsbegrenzungen von der Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 (S359). In dem in 9 veranschaulichten Beispiel der Tabelle 370 der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands gibt der zweite Zielsicherheitszustand eine Raststätte oder einen Standstreifen als ein Ziel an.
Es wird ein Beispiel der Verarbeitung der Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 gemäß einer Funktionsbegrenzung beschrieben. Die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 bestimmt basierend auf einer Geschwindigkeitsbegrenzung eine Zielgeschwindigkeit. Die Funktionsbegrenzungen enthalten zusätzlich zur Geschwindigkeitsbegrenzung eine Begrenzung des automatischen Fahrspurwechsels, eine Begrenzung des automatischen Anhaltens beim Rechts-/Linksabbiegen, eine Begrenzung des automatischen Anhaltens bei einem Signal und dergleichen.
Bei der Begrenzung des automatischen Fahrspurwechsels meldet z. B. die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 einem Fahrer durch die HMI 50 eine Fahrspurwechselanforderung. Nach dem Bestätigen der Sicherheit meldet der Fahrer dem System durch die HMI 50 die Genehmigung des Fahrspurwechsels. Die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 wechselt eine Fahrspur gemäß der Genehmigung des Fahrers.
Die Begrenzung des automatischen Anhaltens beim Rechts-/Linksabbiegen ist ein Zustand, in dem der linke und der rechte kognitive Abstand verringert sind. Wenn an einer Kreuzung nach rechts oder links abgebogen wird, hält z. B. die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 immer an einem Fußgängerüberweg an und überfährt den Fußgängerüberweg, nachdem sie die Genehmigung des Fahrers für die Überfahrt erhalten hat. Bei der Begrenzung des automatischen Anhaltens bei einem Signal informiert die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 den Fahrer z. B. durch die HMI 50, dass die Verkehrsampelerkennung nicht funktioniert. Falls die Verkehrsampel rot ist, verwendet der Fahrer eine Bremse, um zu verlangsamen. Wie oben beschrieben worden ist, kann die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 basierend auf der Funktionsbegrenzung und dem Zielsicherheitszustand eine geeignete Fahrbedingung bestimmen.
19 veranschaulicht einen Betriebsablauf der Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131. Jeder Schritt nach 19 wird im Folgenden beschrieben. Die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 nimmt auf die Sicherheitszustands-Auswahltabelle 360 Bezug, um den ersten Zielsicherheitszustand basierend auf dem Vorhandensein oder Fehlen der Degenerationsanforderung von der Störungsebenen-Bestimmungseinheit 133 und der Funktionsbegrenzung von der Funktionsebenen-Bestimmungseinheit 122 auszuwählen. Wenn zu dem ausgewählten ersten Zielsicherheitszustand die Zeitüberschreitungsbedingung hinzugefügt ist, nimmt die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 ferner auf die Tabelle 370 der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands Bezug, um den zweiten Zielsicherheitszustand auszuwählen, (S404).
Spezifisch nimmt die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 auf die Tabelle 380 der erforderlichen Erkennungsabstände einer Funktion Bezug, um basierend auf dem von der Erkennungsabstands-Detektionseinheit 123 empfangenen Fahrzeugerkennungsabstand für jede Erkennungsrichtung eine verfügbare Funktion zu bestimmen. Die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 nimmt auf die Tabelle 370 der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands Bezug und wählt den zweiten Zielsicherheitszustand basierend auf der verfügbaren Funktion aus. Falls irgendein Zielsicherheitszustand ausgewählt werden kann, wird der zweite Zielsicherheitszustand basierend auf einer vorgegebenen Priorität ausgewählt.
Wenn der erste Zielsicherheitszustand ausgewählt worden ist (S402: ja), meldet die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 der Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 die Informationen über den ersten Zielsicherheitszustand und den zweiten Zielsicherheitszustand, falls vorkommend. Wenn der erste Zielsicherheitszustand nicht ausgewählt worden ist (S402: nein), endet dieser Ablauf.
20 ist ein weiteres Beispiel des Anwendungsfalls gemäß der Ausführungsform. Dieser Anwendungsfall veranschaulicht eine Situation, in der das andere Fahrzeug 402 vor dem Host-Fahrzeug 401 fährt (siehe 11) und die Kartenverteilung ausfällt, während das Fahrzeug auf einer Fernverkehrsstraße bei starkem Regen in der Betriebsart des automatischen Fahrens fährt. Falls die Störung der Kartenverteilung zum Zeitpunkt T0 auftritt, wechselt die ECU 10 für automatisches Fahren in eine Fahrerübernahme-Betriebsart. Falls die Übernahme zum Zeitpunkt T1 innerhalb einer Zeitüberschreitungsperiode erfolgreich ist (Zeitpunkt T2), wechselt die ECU 10 für automatisches Fahren in eine Fahrer-Fahrbetriebsart. Falls die Übernahme nicht ausgeführt wird, wählt die ECU 10 für automatisches Fahren zum Zeitpunkt T2 einen Standstreifen als den zweiten Zielsicherheitszustand aus, wobei sie zum Zeitpunkt T3 auf dem Standstreifen anhält.
Eine Kartenverteilungsfunktion weist während eines Normalzustands eine Redundanz von 1 auf und weist während einer Störung eine Redundanz von 0. Deshalb ist der degenerierte Betrieb erforderlich. In der Sicherheitszustands-Auswahltabelle 360 ist das Feld 363 des ersten Zielsicherheitszustands eines Eintrags, der der Störung der Kartenverteilungsfunktion entspricht, „Fahrerübernahme“, wobei das Zeitüberschreitungsfeld 364 die Zeitüberschreitungsperiode (Sekunden) angibt. Die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 wählt basierend auf den Fahrzeugerkennungsabständen in den jeweiligen Erkennungsrichtungen, der Tabelle 380 der erforderlichen Erkennungsabstände einer Funktion und der Tabelle 370 der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands den Standstreifen als den zweiten Zielsicherheitszustand aus. Die Sicherheitszustands-Auswahleinheit 131 meldet der Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 die Zielsicherheitszustandsinformationen, die die obigen Informationen enthalten.
Die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 empfängt die Meldung der „Fahrerübernahme“ und die Bezeichnung der Zeitüberschreitungsperiode als den ersten Zielsicherheitszustand. Wenn die Übernahme nach einem Ablauf der Zeitüberschreitungsperiode nicht ausgeführt worden ist, hält die Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit 121 auf dem als den zweiten Zielsicherheitszustand bezeichneten Standstreifen an.
Wie oben beschrieben worden ist, wird das Fahrzeug in Anbetracht der Leistungsbegrenzung der Funktion beim automatischen Fahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform gesteuert, wobei folglich die Sicherheit verbessert ist.
Es wird angegeben, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform eingeschränkt ist und verschiedene Modifikationen enthält. Die oben beschriebene Ausführungsform ist z. B. ausführlich beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung in einer leicht verständlichen Weise zu beschreiben, wobei sie nicht notwendigerweise auf jene eingeschränkt ist, die die gesamte Konfiguration enthalten, die oben beschrieben worden ist. Zusätzlich kann ein Teil eines bestimmten Konfigurationsbeispiels durch einen Teil eines weiteren Konfigurationsbeispiels ersetzt werden und kann ein weiteres Konfigurationsbeispiel zu einem bestimmten Konfigurationsbeispiel hinzugefügt werden. Zusätzlich ist es möglich, jedes Konfigurationsbeispiel hinzuzufügen, zu löschen und zu ersetzen.
Zusätzlich kann ein Teil oder Alles jeder der oben beschriebenen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten und dergleichen z. B. durch Hardware verwirklicht sein, indem sie mit einer integrierten Schaltung und dergleichen entworfen werden. Zusätzlich können die oben beschriebenen jeweiligen Konfigurationen, Funktionen und dergleichen durch den Prozessor, der ein Programm zum Verwirklichen der jeweiligen Funktionen interpretiert und ausführt, durch Software verwirklicht sein. Die Informationen, wie z. B. die Programme, Tabellen und Dateien, die die jeweiligen Funktionen verwirklichen, können in einer Aufzeichnungsvorrichtung, wie z. B. einem Speicher, einer Festplatte und einem Halbleiterlaufwerk (SSD), oder einem Aufzeichnungsmedium, wie z. B. einer IC-Karte und einer SD-Karte, installiert sein.
Zusätzlich sind nur Steuerleitungen und Informationsleitungen veranschaulicht worden, die für die Beschreibung als notwendig betrachtet werden, wobei nicht notwendigerweise alle Steuerleitungen und Informationsleitungen veranschaulicht sind, die für ein Produkt erforderlich sind. Es kann in Betracht gezogen werden, dass die meisten der Konfigurationen praktisch miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugsystem
10: ECU für automatisches Fahren
20: redundante ECU für automatisches Fahren
30: Bewegungssteuer-ECU
40: redundante Bewegungssteuer-ECU
50: Mensch-Maschine-Schnittstelle
101: Lidar
102, 202: Kamera
103: Karte
201: Radar
105, 106: Ethernet-Switch
107, 108, 109, 110, 111, 114: Bus
103: Karte
104: Leistungsversorgung
112, 113: Mikrocomputer
121: Umgebungserkenntnis- und Trajektorienerzeugungseinheit
122: Funktionsebenen-Bestimmungseinheit
123: Erkennungsabstands-Detektionseinheit
124,: 134 Störungsdetektionseinheit
131: Sicherheitszustands-Auswahleinheit
132: Steueranweisungseinheit
133: Störungsebenen-Bestimmungseinheit
310: Störungsauswirkungs-Managementtabelle
320: Störungsmanagementtabelle
330: Redundanzmanagementtabelle
340: Vorrichtungserkennungsabstands-Managementtabelle
350: Fahrzeugerkennungsabstands-Managementtabelle
360: Sicherheitsstatus-Auswahltabelle
370: Tabelle der erforderlichen Funktionen eines Sicherheitszustands
380: Tabelle der erforderlichen Erkennungsabstände einer Funktion
401: Host-Fahrzeug
402: anderes Fahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018500220 A [0005]

Claims

Fahrzeugsteuervorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Funktionsebenen-Bestimmungseinheit, die einen Leistungsentfaltungszustand jeder von mehreren Funktionen bestimmt; eine Sicherheitszustands-Auswahleinheit, die einen Zielsicherheitszustand basierend auf dem Leistungsentfaltungszustand auswählt; eine Trajektorien-Erzeugungseinheit, die die Fahrbedingungen eines Fahrzeugs einschließlich einer Trajektorie des Fahrzeugs basierend auf dem Zielsicherheitszustand und dem Leistungsentfaltungszustand bestimmt; und eine Steueranweisungseinheit, die das Fahrzeug basierend auf den Fahrbedingungen steuert.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit den Leistungsentfaltungszustand basierend auf dem Vorhandensein oder Fehlen von Störungen der Vorrichtungen bestimmt, die die mehreren Funktionen verwirklichen.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit den Leistungsentfaltungszustand basierend auf der aktuellen Leistung jeder der Betriebsvorrichtungen, die die mehreren Funktionen verwirklichen, bestimmt.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 3, die ferner umfasst: eine Vorrichtungsleistungs-Bestimmungseinheit, die die aktuelle Leistung jeder der Betriebsvorrichtungen bestimmt, wobei die Vorrichtungsleistungs-Bestimmungseinheit die aktuelle Leistung jeder der Betriebsvorrichtungen basierend auf einem Messergebnis jeder der Betriebsvorrichtungen bestimmt.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit den Leistungsentfaltungszustand basierend auf dem Vorhandensein oder Fehlen von Störungen von Funktionsvorrichtungen, die die mehreren Funktionen verwirklichen, und der aktuellen Leistung jeder der nicht ausgefallenen Betriebsvorrichtungen unter den Funktionsvorrichtungen bestimmt.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren Funktionen eine Erkennungsfunktion in mehreren Richtungen enthalten und ein Leistungsentfaltungszustand der Erkennungsfunktion durch einen Erkennungsabstand darstellbar ist.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Funktionsebenen-Bestimmungseinheit basierend auf dem Leistungsentfaltungszustand eine Funktionsbegrenzung bestimmt und die Trajektorienerzeugungseinheit basierend auf der Funktionsbegrenzung die Fahrbedingungen bestimmt.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: eine Störungsebenen-Bestimmungseinheit, die eine Redundanz jeder der mehreren Funktionen basierend auf dem Vorhandensein oder Fehlen von Störungen von Vorrichtungen, die die mehreren Funktionen verwirklichen, bestimmt und die Notwendigkeit eines degenerierten Betriebs basierend auf der Redundanz bestimmt, wobei die Sicherheitszustands-Auswahleinheit den Zielsicherheitszustand basierend auf der Notwendigkeit des degenerierten Betriebs auswählt.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Zielsicherheitszustand die Fahrerübernahme ist, und die Sicherheitszustands-Auswahleinheit ferner einen zweiten Sicherheitszustand auswählt, wenn die Fahrerübernahme nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit ausgeführt wird.
Fahrzeugsteuerverfahren, das umfasst: Bestimmen eines Leistungsentfaltungszustands jeder von mehreren Funktionen; Auswählen eines Zielsicherheitszustands basierend auf dem Leistungsentfaltungszustand Bestimmen von Fahrbedingungen eines Fahrzeugs einschließlich einer Trajektorie des Fahrzeugs basierend auf dem Zielsicherheitszustand und dem Leistungsentfaltungszustand; und Steuern des Fahrzeugs basierend auf den Fahrbedingungen.