WO2020164867A1

WO2020164867A1 - Verfahren und steuereinrichtung zur fahrzeugkollisionsvermeidung

Info

Publication number: WO2020164867A1
Application number: PCT/EP2020/051322
Authority: WO
Inventors: Marcus Hiemer
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2020-08-20
Also published as: CN113423626A; DE102019202026A1; EP3924236A1; US20220144259A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden einer Kollision von einem Fahrzeug (10) mit einem potentiellen Kollisionsobjekt (20). In einem Schritt wird ein Sicherheitsbereich (22) um das potentielle Kollisionsobjekt (20) festgelegt, wobei sich der Sicherheitsbereich (22) außerhalb eines Gefahrenbereichs (12) um das Fahrzeug (10) befindet. In einem weiteren Schritt wird ein Trajektorienkorridor (14) prädiziert, welcher von dem Fahrzeug (10) entlang einer zukünftigen Trajektorie (16) und während einer bestimmten Zeitspanne überstrichen wird. In einem weiteren Schritt wird eine Sicherheitsmaßnahme auf dem Fahrzeug (10) zum Vermeiden einer Kollision des Fahrzeugs (10) mit dem potentiellen Kollisionsobjekt (20) in Abhängigkeit von einem geometrischen Vergleich des prädizierten Trajektorienkorridors (14) mit dem festgelegten Sicherheitsbereich (22) durchgeführt. Die Erfindung betrifft zudem eine Steuereinrichtung (40) zum Durchführen des Verfahrens und ein Fahrzeug (10) mit einer derartigen Steuereinrichtung.

Description

Verfahren und Steuereinrichtung zur Fahrzeugkollisionsvermeidung

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermeiden einer Kolli sion eines Fahrzeugs mit einem Objekt. Zudem bezieht sich die vorliegende Erfin dung auf eine Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, um ein derartiges Verfahren auszuführen, und auf ein Fahrzeug mit einer solchen Steuereinrichtung.

Stand der Technik

Mit auf einem Fahrzeug vorgesehener Sensorik können Objekte, welche sich im Um feld des Fahrzeugs befinden, erfasst werden. Gemäß der US 2018/0170369 A1 wird ein Objekt in der Umgebung eines Fahrzeugs mit einer Knicklenkung erfasst und zum Vermeiden einer Kollision ein Knickwinkel des Fahrzeugs eingeschränkt.

Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermeiden einer Kollision von einem Fahrzeug mit einem potentiellen Kollisionsobjekt. Bei dem Fahrzeug kann es sich grundsätzlich um jedes nicht schienengebundene Fahrzeug handeln. Das Fahr zeug kann als ein zumindest überwiegend abseits von Straßen betreibbares Fahr zeug beziehungsweise als ein sogenanntes„Off-Highway“-Fahrzeug oder auch als ein Straßenfahrzeug ausgebildet sein. Es kann sich ferner um ein Gelenkfahrzeug beziehungsweise um ein knickgelenktes Fahrzeug handeln. Das Fahrzeug kann ei nen Anhänger aufweisen. Beispielsweise kann ein derartiges Fahrzeug mit Anhänger als Fahrzeuggespann, Lastzug oder Sattelzug ausgebildet sein. Bei dem Fahrzeug gespann kann es sich beispielsweise um eine Landwirtschaftsmaschine mit einem Anhänger handeln. Das Fahrzeug kann ein Muldenkipper, ein Schlepper, ein Last kraftwagen, ein Bus oder ein Personenkraftwagen sein.

Bei dem potentiellen Kollisionsobjekt kann es sich grundsätzlich um jedes Objekt handeln, welches sich im Umfeld des Fahrzeugs befinden kann, und welches mit dem Fahrzeug möglicherweise kollidieren, das heißt Zusammenstößen, kann. Das potentielle Kollisionsobjekt kann beispielsweise ein weiteres Fahrzeug, eine Person oder ein Gegenstand sein. Das Fahrzeug, die Person oder der Gegenstand kann bei einer potentiellen Kollision mit dem Fahrzeug selbst Schaden nehmen und/oder ei nen Schaden an dem Fahrzeug verursachen. Bei einer potentiellen Kollision können sich das Kollisionsobjekt und das Fahrzeug aufeinander zubewegen und Zusammen treffen. Bei der potentiellen Kollision kann das potentielle Kollisionsobjekt auch un bewegt sein, wobei dann das Fahrzeug auf das unbewegte potentielle Kollisionsob jekt trifft. Bei der potentiellen Kollision kann auch das Fahrzeug unbewegt sein, wo bei dann das potentielle Kollisionsobjekt auf das unbewegte Fahrzeug trifft. Mit ande ren Worten droht eine Kollision dann, wenn sich der relative Abstand zwischen dem potentiellen Kollisionsobjekt und dem Fahrzeug derart verkleinert, dass er gegen Null geht.

Das Verfahren weist als einen Schritt ein Festlegen eines Sicherheitsbereichs um das potentielle Kollisionsobjekt auf. Der Sicherheitsbereich kann in Abhängigkeit ei nes von dem Fahrzeug sensorbasiert erkannten beziehungsweise erfassten potenti ellen Kollisionsobjekts festgelegt werden. Mit anderen Worten kann der Sicherheits bereich nur dann festgelegt werden, wenn ein potentielles Kollisionsobjekt erfasst worden ist. Das potentielle Kollisionsobjekt kann hierfür mit einer auf dem Fahrzeug angeordneten Umfelderfassungssensorik erkannt beziehungsweise erfasst werden. Der Sicherheitsbereich kann in einer Umgebung um das potentielle Kollisionsobjekt festgelegt werden. Das Fahrzeug befindet sich außerhalb des Sicherheitsbereichs des potentiellen Kollisionsobjekts. Mit anderen Worten kann der Sicherheitsbereich eine sichere Zone festlegen, in welcher sich das Kollisionsobjekt sicher bewegen kann, ohne dass aktuell eine Kollision mit dem Fahrzeug droht.

Gemäß dem Verfahren befindet sich der Sicherheitsbereich des Kollisionsobjekts zudem außerhalb eines Gefahrenbereichs um das Fahrzeug. Die beiden Bereiche definieren somit voneinander räumlich getrennte Bereiche. Der Sicherheitsbereich des Kollisionsobjekts und der Gefahrenbereich des Fahrzeugs können sich daher nicht überlagern. Jedoch kann der Sicherheitsbereich des Kollisionsobjekts an den Gefahrenbereich des Fahrzeugs zumindest abschnittsweise angrenzen. Unter dem Gefahrenbereich kann ein Bereich verstanden werden, in welchem von dem Fahr zeug für ein potentielles Kollisionsobjekt eine aktuelle Gefahr ausgehen kann. Der Gefahrenbereich kann in Abhängigkeit der aktuellen Lage des Fahrzeugs oder von Fahrzeugteilen, beispielsweise einem Anhänger oder einem Arbeitswerkszeug, im Umfeld des Fahrzeugs definiert werden.

Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Prädizieren eines Trajektorienkor- ridors auf, welcher von dem Fahrzeug entlang einer zukünftigen Trajektorie und wäh rend einer bestimmten Zeitspanne überstrichen wird. Das Prädizieren eines Trajekto- rienkorridors kann ein Vorhersagen eines zukünftigen Trajektorienkorridors aufwei sen. Das Prädizieren des Trajektorienkorridors kann auch ein Berechnen bezie hungsweise mathematisches Schätzen eines zukünftigen Trajektorienkorridors auf weisen. Ein Trajektorienkorridor kann so mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit prädiziert werden. Das Prädizieren eines Trajektorienkorridors kann beispielsweise basierend auf einem Extrapolieren einer bisherigen Trajektorie des Fahrzeugs durchgeführt werden. Beispielsweise kann so ein Polynom höherer Ordnung, bei spielsweise ein Polynom zweiter oder dritter Ordnung, die bisherige Fahrzeugtrajek- torie und einen Abschnitt einer zukünftigen Fahrzeugtrajektorie gemeinsam be schreiben. Auf Basis einer extrapolierten Fahrzeugtrajektorie kann dann der zukünfti ge Trajektorienkorridor festgelegt werden.

Der Trajektorienkorridor kann ein von dem Fahrzeug während einer Geradeausfahrt und/oder während einer Kurvenfahrt überfahrene beziehungsweise überstrichene Korridor einer Schleppkurve des Fahrzeugs sein. Mit anderen Worten kann der Trajektorienkorridor ein von dem Fahrzeug dynamisch entlang seiner zukünftigen Trajektorie eingenommene Raum beziehungsweise Fahrbereich sein. Der Trajektori enkorridor kann auch als Schleppkorridor des Fahrzeugs bezeichnet werden. Der Trajektorienkorridor kann bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs zur Kurvenaußenseite durch eine Bewegungskurve eines kurvenäußeren Fahrzeugbereichs begrenzt sein. Bei dem kurvenäußeren Fahrzeugbereich kann es sich beispielsweise um einen kur venäußeren Frontbereich oder Seitenbereich des Fahrzeugs handeln. Der Trajektori enkorridor kann bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs zudem zur Kurveninnenseite durch eine Bewegungskurve eines kurveninneren Fahrzeugteils begrenzt sein. Bei dem kurveninneren Fahrzeugbereich kann es sich beispielsweise um ein kurveninne res Rad des Fahrzeugs beziehungsweise ein kurveninneres Anhängerrad handeln. Die Zeitspanne des prädizierten Trajektorienkorridors kann ein Prädikationsintervall aufweisen, welches den zukünftigen zeitlichen Rahmen definiert, in welchem der Trajektorienkorridor prädiziert wird. Die Zeitspanne kann beispielsweise in Abhängig keit von oder basierend auf einer Reaktionszeit des Fahrzeugs auf ein erfasstes po tentielles Kollisionsobjekt, eine Bremsdauer des Fahrzeugs zum Vermeiden einer Kollision mit dem potentiellen Kollisionsobjekt und/oder einer aktuellen Fahrzeugge schwindigkeit festgelegt werden.

Das Verfahren weist als einen weiteren Schritt ein Durchführen einer Sicherheits maßnahme auf dem Fahrzeug zum Vermeiden einer Kollision des Fahrzeugs mit dem potentiellen Kollisionsobjekt auf. Die Sicherheitsmaßnahme kann eine Reaktion auf ein von dem Fahrzeug erfasstes potentielles Kollisionsobjekt sein, um eine dro hende Kollision zu vermeiden. Bei der Reaktion kann es sich um eine aktiv von dem Fahrzeug selbst oder von einem Bediener des Fahrzeugs durchgeführte Reaktion, beispielsweise um einen Eingriff in die Dynamik des Fahrzeugs, handeln. Bei der Sicherheitsmaßnahme kann es sich somit um ein aktives Ändern des Bewegungs verhaltens des Fahrzeugs, beziehungsweise um das automatische Wählen einer neuen Fahrtroute handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der Reaktion um ein Ausgeben einer Warnung zum Warnen vor der potentiellen Kollision handeln. Der Bediener des Fahrzeugs kann dann selbst entscheiden, welche Maßnahme zum Vermeiden einer Kollision erforderlich ist.

Gemäß dem Verfahren basiert das Durchführen der Sicherheitsmaßnahme auf ei nem geometrischen Vergleich des prädizierten Trajektorienkorridors beziehungswei se dessen räumlicher Lage mit dem festgelegten Sicherheitsbereich beziehungswei se dessen räumlicher Lage. Das Durchführen der Sicherheitsmaßnahme kann dann erforderlich werden, wenn der prädizierte Trajektorienkorridor zu nahe an den Si cherheitsbereich heranragt. Mit anderen Worten kann der geometrische Vergleich ein Bestimmen eines Abstands zwischen dem Sicherheitsbereich und dem Trajektorien korridor aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Durchführen der Sicherheits maßnahme dann erforderlich werden, wenn der prädizierte Trajektorienkorridor an den Sicherheitsbereich anstößt oder in diesen hineinragt. Mit anderen Worten kann der geometrische Vergleich ein bloßes Feststellen eines Vorhandenseins einer Über lagerung aufweisen. In den beschriebenen Fällen kann ein sicheres Bewegen des potentiellen Kollisionsobjekts in seinem Sicherheitsbereich durch das aktuelle Bewe gungsverhalten des Fahrzeugs beeinträchtigt oder räumlich eingeschränkt sein.

Schritte des Verfahrens können kontinuierlich durchgeführt werden. Mit anderen Worten können die Schritte in einer Schleife ausgeführt werden. Befindet sich das Fahrzeug und/oder das potentielle Kollisionsobjekt in Bewegung, kann so der Si cherheitsbereich des potentiellen Kollisionsobjekts zu unterschiedlichen Zeitpunkten kontinuierlich festgelegt und der Trajektorienkorridor zu diesen Zeitpunkten kontinu ierlich prädiziert werden. Kontinuierlich festgelegte Sicherheitsbereiche können kon tinuierlich mit den kontinuierlich prädizierten Trajektorien verglichen werden.

Im Rahmen der Erfindung kann somit in einer Umgebung, in der sich mindestens ein Fahrzeug und mindestens ein Objekt aufhalten kann , unter Berücksichtigung des Bewegungsverhaltens des Fahrzeugs ein sicherer Bewegungsraum für das mindes tens eine Objekt aufrechterhalten werden. Ein von dem Fahrzeug in Zukunft überstri- chener Korridor wird hierfür vorhergesagt. Im Falle einer räumlichen Beeinträchtigung oder Gefährdung des Objekts durch das Fahrzeug wird eine Maßnahme zur Beseiti gung der Beeinträchtigung ergriffen. Zudem kann im Rahmen der Erfindung ein Fahrzeug derart navigiert werden, dass ein zukünftiges Kollisionsrisiko mit potentiel len Kollisionsobjekten ständig minimiert wird.

In einer Ausführungsform des Verfahrens befindet sich der Sicherheitsbereich um das potentielle Kollisionsobjekt innerhalb eines Erfassungsbereichs einer auf dem Fahrzeug angeordneten Umfelderfassungssensorik. Die Umfelderfassungssensorik kann mindestens eine Kamera, mindestens einen Laserscanner (Lidar), mindestens einen Radarsensor und/oder mindestens einen Ultraschallsensor aufweisen, womit einzeln oder in beliebiger Kombination ein potentielles Kollisionsobjekt erfasst wer den kann. Die mindestens eine Kamera kann beispielsweise in einem Stereobetrieb oder einem Monobetrieb ein potentielles Kollisionsobjekt erfassen. Der Erfassungs bereich kann so einen Bereich um das Fahrzeug in Abhängigkeit einer Erfassungs- reichweite der Umfelderfassungssensorik umfassen, in welchem ein potentielles Kol lisionsobjekt von der Umfelderfassungssensorik zuverlässig erfassbar sein kann.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Schritt des Festlegens des Sicherheitsbereichs um das potentielle Kollisionsobjekt unter Berücksichtigung eines Abschattungsbereichs durchgeführt. Der Abschattungsbereich kann ein inner halb des Erfassungsbereichs liegender Bereich sein, welcher durch das Fahrzeug abgeschattet und mittels der Umfelderfassungssensorik nicht erfassbar ist. Ein Fahr zeugteil, welches eine Abschattung hervorruft, kann beispielsweise ein Anhänger oder ein Arbeitswerkzeug des Fahrzeugs sein. Weist die Umfelderfassungssensorik mindestes zwei verschiedene Sensoren auf, welche an verschiedenen Positionen auf dem Fahrzeug angeordnet sein können, kann derjenige Umfelderfassungssensor zur Objekterfassung ausgewählt werden, weicher den größten Erfassungsbereich und/oder den kleinsten aktuellen Abschattungsbereich aufweist. In Abhängigkeit der aktuellen Position eines Fahrzeugteils, welche unterschiedliche Abschattungsberei che für die unterschiedlichen Sensoren zu Folge haben kann, kann ferner derjenige Sensor zur Umfelderfassung ausgewählt werden, dessen Erfassungsbereich aktuell am wenigsten abgeschattet ist. Weist die Umfelderfassungssensorik mindestes zwei verschiedene Sensoren auf, welche an verschiedenen Positionen auf dem Fahrzeug angeordnet sein können, können auch mindestens zwei Sensoren fusioniert werden. Ein fusionierter Erfassungsbereich kann so im Vergleich zu einem einzelnen Erfas sungsbereich vergrößert werden. Somit kann der Sicherheitsbereich vergrößert und/oder der Abschattungsbereich verkleinert werden.

Das Verfahren kann als einen weiteren Schritt ein Erfassen einer relativen Lage des potentiellen Kollisionsobjekts bezüglich des Fahrzeugs mit der Umfelderfassungs sensorik aufweisen. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird dann der Schritt des Festlegens des Sicherheitsbereichs unter Berücksichtigung der relativen Lage des potentiellen Kollisionsobjekts um das potentielle Kollisionsobjekt durchgeführt. Der Sicherheitsbereich um das potentielle Kollisionsobjekt kann so in einem Bereich festgelegt werden, welcher das Fahrzeug nicht vollständig umgibt. Der Sicherheitsbe reich kann vielmehr ein Bereich sein, welcher um das potentielle Kollisionsobjekt aufgespannt wird. Beispielsweise kann sich der Sicherheitsbereich radial um das po- tentielle Kollisionsobjekt erstrecken. Alternativ oder zusätzlich kann der Sicherheits bereich ein Bereich sein, welcher durch einen Teilerfassungsbereich der Umfelder fassungssensorik begrenzt wird. Beispielsweise kann der Sicherheitsbereich so aus gehend von der Umfelderfassungssensorik des Fahrzeugs durch einen Erfassungs winkelbereich sektoral begrenzt werden.

Eine Ausführungsform des Verfahrens weist als einen Schritt ein Prädizieren von mindestens zwei Trajektorienkorridoren auf, welche von dem Fahrzeug entlang von mindestens zwei zukünftigen Trajektorien überstrichen werden können. Die mindes tens zwei zukünftigen Trajektorien können basierend auf verschiedenen zukünftigen Fahrtrouten des Fahrzeugs bestimmt werden. Die verschiedenen zukünftigen Fahrt routen können verschiedene zukünftig abfahrbare Streckenverläufe aufweisen. Die mindestens zwei zukünftigen Trajektorien können beispielsweise ein Linksabbiegen beziehungsweise eine linksgekrümmte Kurvenfahrt und ein Rechtsabbiegen bezie hungsweise eine rechtsgekrümmte Kurvenfahrt entlang einer jeweiligen zukünftigen Route aufweisen. Eine der mindestens zwei zukünftigen Trajektorien kann beispiels weise auch ein Geradeausfahren beziehungsweise eine geradlinige Route aufwei sen. Ferner kann die Ausführungsform ein Selektieren von einem der mindestens zwei prädizierten Trajektorienkorridore basierend auf einem erfassten Fahrzeugver halten oder basierend auf einem Fahrzeugbedienerverhaltens aufweisen. Aufgrund eines solchen Bedienerverhaltens, beispielsweise einer Vorgabe eines Lenkwinkels, einer Beschleunigungsvorgabe basierend auf einer Gaspedalposition oder einer Bremspedalposition oder einem Betätigen eines Blinkers, kann die zutreffende oder die wahrscheinlichere zukünftige Trajektorie bestimmt und ausgewählt werden. Die Sicherheitsmaßnahme auf dem Fahrzeug zum Vermeiden der Kollision des Fahr zeugs mit dem Kollisionsobjekt kann in Abhängigkeit von einem geometrischen Ver gleich des selektierten Trajektorienkorridors mit dem festgelegten Sicherheitsbereich erfolgen.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Schritt des Prädizierens des Trajektorienkorridors oder der mindestens zwei Trajektorienkorridore basierend auf einer auf dem Fahrzeug angeordneten Sensorik durchgeführt. Die auf dem Fahr zeug angeordnete Sensorik kann zum Bestimmen einer aktuellen Trajektorie des Fahrzeugs ausgebildet sein. Die Sensorik kann eine positions- und/oder richtungs bestimmende Sensorik zum Bestimmen der aktuellen Lage des Fahrzeugs bezie hungsweise einer zweidimensionalen Bewegung des Fahrzeugs sein. Eine derartige Sensorik kann beispielsweise einen Lenkwinkelsensor, einen Gierratensensor, eine inertiale Messeinheit (IMU), ein Satellitenpositionierungssystem (GNSS), einen Rad drehzahlsensor und/oder einen Radarsensor zum Bestimmen einer Übergrundge schwindigkeit aufweisen. Handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein knickgelenktes Fahrzeug kann die Sensorik auch einen Knickwinkelsensor aufweisen. Die auf dem Fahrzeug angeordnete Sensorik kann alternativ oder zusätzlich zum Bestimmen ei nes Zustandsparameters eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs ausgebildet sein. Der Zustandsparameter kann beispielsweise eine aktuelle Motordrehzahl, Getriebeüber setzung oder Getriebeabtriebsdrehzahl sein. Um den Trajektorienkorridor zu prädi- zieren, kann ein Fahrzeugumriss berücksichtigt werden, wobei der Fahrzeugumriss ein von dem Fahrzeug horizontal aufgespannter Bereich sein kann. Der Fahrzeug umriss kann sich in Anhängigkeit einer fahrzeugspezifischen Kinematik oder eines Abbiegeverhaltens ändern. Ein aktueller Fahrzeugumriss kann zudem messtechnisch erfasst und /oder modelliert werden.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird als Sicherheitsmaßname ein Eingriff in die Querdynamik des Fahrzeugs zum Vermeiden der Kollision des Fahr zeugs mit dem Kollisionsobjekt durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann als Si cherheitsmaßnahme ein Eingriff in die Längsdynamik des Fahrzeugs zum Vermeiden der Kollision des Fahrzeugs mit dem Kollisionsobjekt durchgeführt werden. Der Ein griff in die Querdynamik des Fahrzeugs kann beispielsweise ein Ändern einer Fahrt richtung beziehungsweise ein Ändern eine Lenkwinkels des Fahrzeugs aufweisen. Der Eingriff in die Längsdynamik des Fahrzeugs kann dagegen beispielsweise ein Ändern der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs aufweisen. Dies kann ein Beschleu nigen oder Abbremsen des Fahrzeugs sein. Das Abbremsen kann ein Verlangsamen bis zum Fahrzeugstillstand sein. Alternativ oder zusätzlich kann als Sicherheitsmaß nahme auch eine Getriebeübersetzung geändert werden.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird als Sicherheitsmaßnahme eine visuelle, akustische oder haptische Warnung eines Bedieners des Fahrzeugs und/oder des Kollisionsobjekts zum Vermeiden der Kollision des Fahrzeugs mit dem Kollisionsobjekt durchgeführt. Der Bediener des Fahrzeugs kann ein sich auf dem Fahrzeug aufhaltender Fahrer sein. Ebenso kann der Bediener das Fahrzeug fern steuern. Der Bediener kann eine alternative Fahrtroute zum Vermeiden der Kollision anschließend selbst wählen. Ebenso kann ein sich außerhalb des Fahrzeugs aufhal tender„Bystander“ gewarnt werden. Denkbar ist auch, dass ein Bediener des Fahr zeugs durch ein haptisches Feedback des Lenkrads, beispielsweise durch ein Zit tern, gewarnt werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der geometrische Vergleich des prädizierten oder selektierten Trajektorienkorridors mit dem festgelegten Sicher heitsbereichs ein Bestimmen eines Abstands zwischen diesen auf. Die Sicherheits maßnahme kann somit in Abhängigkeit davon eingeleitet werden, wie nahe sich das Fahrzeug in der betrachteten Zeitspanne für den Trajektorienkorridor an den Sicher heitsbereich heranbewegen wird. Ferner kann ein Grenzwert für einen Abstand zwi schen dem prädizierten oder selektierten Trajektorienkorridor und dem festgelegten Sicherheitsbereich festgelegt werden. Bei dem Grenzwert kann es sich um einen Si cherheitsabstand zwischen dem Trajektorienkorridor und dem Sicherheitsbereich handeln. Der bestimmte Abstand kann der geringste Abstand zwischen dem Trajek torienkorridor und dem festgelegten Sicherheitsbereich sein. Der Schritt des Durch führens der Sicherheitsmaßnahme auf dem Fahrzeug kann ferner ausgeführt wer den, um einen aktuellen Abstand zwischen dem Trajektorienkorridor und dem festge legten Sicherheitsbereich aufrechtzuerhalten oder wieder zu vergrößern, falls der bestimmte geringste Abstand den festgelegten Grenzwert unterschreitet. Der aktuelle Abstand kann durch die Sicherheitsmaßnahme direkt, beispielsweise durch das Auswählen einer alternativen Fahrtroute oder indirekt, beispielsweise durch eine Warnung, wieder vergrößert werden, wie oben beschrieben.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, um das Verfahren nach einer der beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. Die Steuereinrichtung kann verschiedene Schnittstellen zum Emp fangen und Ausgeben der entsprechenden Signale aufweisen. Unter einer Einrich tung der Steuereinrichtung zum Ausführen einer bestimmten Funktion kann im Rah- men der Erfindung eine spezifische Herrichtung, beispielsweise eine Programmie rung, der Steuereinrichtung zum Ausführen der Funktion verstanden werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich zudem auf ein Fahrzeug, welches eine derartige Steuereinrichtung aufweist. Das Fahrzeug kann als ein abseits von Straßen betreib bares Fahrzeug ausgebildet sein. Das Fahrzeug kann zudem als ein autonom be treibbares beziehungsweise als ein fahrerlos betreibbares Fahrzeug ausgebildet sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug mit einer Steuereinrichtung gemäß einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Kollisionsvermeidung gemäß einer Ausführungsform der vorliegen den Erfindung. Hierfür ist ein ringartiger Sicherheitsbereich gezeigt, welcher das potentielle Kollisionsobjekt umgibt und das Fahrzeug um schließt.

Figur 2 zeigt das Fahrzeug aus Figur 1 zur weiteren Erläuterung des Verfah rens zur Kollisionsvermeidung. Hierfür ist ein Sicherheitsbereich ge zeigt, welcher das potentielle Kollisionsobjekt beabstandet zum Fahr zeug umgibt.

Figur 3 zeigt ein weiteres Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zur weiteren Erläuterung des Verfahrens zur Kollisi onsvermeidung. Hierfür ist ein Trajektorienkorridor eines Lastkraftwa gens beim Linksabbiegen gezeigt.

Figur 4 zeigt das Fahrzeug aus Figur 3 zur weiteren Erläuterung des Verfah rens zur Kollisionsvermeidung. Hierfür ist ein Trajektorienkorridor eines Lastkraftwagens beim Rechtsabbiegen gezeigt. Figur 5 zeigt ein Diagramm mit Schritten des Verfahrens zum Vermeiden einer Kollision von einem Fahrzeug mit einem potentiellen Kollisionsobjekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführunqsformen

In Figur 1 ist ein Fahrzeug 10 mit einer Steuereinrichtung 40 und ein sich in der Um gebung des Fahrzeugs 10 aufhaltendes potentielles Kollisionsobjekt 20 gezeigt. Zu dem sind verschiedene für das Verfahren zum Vermeiden einer Kollision von dem Fahrzeug 10 mit dem potentiellen Kollisionsobjekt 20 relevanten Bereiche schema tisch gezeigt, auf welche im Folgenden näher eingegangen wird.

Ein Sicherheitsbereich 22 um das potentielle Kollisionsobjekt 20 ist einerseits durch einen Erfassungsbereich 32 einer auf dem Fahrzeug 10 angeordneten Umfelderfas sungssensorik 30 begrenzt. Der Erfassungsbereich 32 stellt somit eine äußere Be grenzung des Sicherheitsbereichs 22 dar. Der Sicherheitsbereich 22 ist andererseits durch einen Abschattungsbereich 34 der auf dem Fahrzeug 10 angeordneten Umfel derfassungssensorik 30 begrenzt. Der Abschattungsbereich 34 stellt somit eine inne re Begrenzung des Sicherheitsbereichs 22 dar. Die Umfelderfassungssensorik 30 kann ein potentielles Kollisionsobjekt 20, welches sich in dem Abschattungsbe reich 34 aufhält, nicht erfassen. Der Sicherheitsbereich 22 befindet sich zudem au ßerhalb eines Gefahrenbereichs 12 um das Fahrzeug 10, in welchem unmittelbar eine Gefahr durch sich bewegende Fahrzeugteile besteht.

Ausgehend von einer bereits gefahrenen Trajektorie (nicht gezeigt) des Fahr zeugs 10 wird eine zukünftige Trajektorie 16 mittels Extrapolation der bereits gefah renen Trajektorie des Fahrzeugs 10 vorausberechnet. Die Länge der zukünftigen Trajektorie 16 wird in Abhängigkeit einer Fahrtdauer und einer zukünftigen Fahr zeuggeschwindigkeit festgelegt. Unter Berücksichtigung einer Fahrzeugkinematik und einem Fahrzeugumriss entlang der zukünftigen Trajektorie 16 wird dann ein Trajektorienkorridor 14 vorausberechnet, welchen das Fahrzeug 10 entlang der zu künftigen Trajektorie 16 überstreicht. Um ein Kollisionsrisiko zwischen dem Fahrzeug 10 und dem potentiellen Kollisions objekt 20 zu beurteilen, wird ein Abstand 18 zwischen dem Sicherheitsbereich 22 und dem prädizierten Trajektorienkorridor 14 berechnet. Überschreitet der Abstand 18 einen Sicherheitsabstand (nicht gezeigt) zwischen dem Sicherheitsbereich 22 und dem prädizierten Trajektorienkorridor 14, ist eine Kollision nicht zu erwarten. Unter schreitet der Abstand 18 den Sicherheitsabstand zwischen dem Sicherheitsbe reich 22 und dem prädizierten Trajektorienkorridor 14, berührt der prädizierte Trajek torienkorridor 14 den Sicherheitsbereich 22 oder überlappen sich der prädizierte Trajektorienkorridor 14 und der Sicherheitsbereich 22 in einem Überlappungsbereich (nicht gezeigt). In diesem Fall ist eine Kollision zu erwarten.

Die in Figur 2 gezeigte Situation unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten Situ ation darin, dass der Sicherheitsbereich 22 eines Kollisionsobjekts 20 das Fahr zeug 10 nicht wie in Figur 1 gezeigt vollständig umschließt. Stattdessen ist der Si cherheitsbereich 22 als Teilbereich des zwischen dem Erfassungsbereich 32 und dem Abschattungsbereich 34 definierten ringartigen Bereich ausgebildet. Zur weite ren Verdeutlichung ist ein weiteres potentielles Kollisionsobjekt 20 gezeigt. Eine Um randung 23 des Sicherheitsbereichs 22 kann so neben dem Erfassungsbereich 32 als äußere Begrenzung und dem Abschattungsbereich 34 als innere Begrenzung ausgehend von der Lage des potentiellen Kollisionsobjekts 20 auch seitliche Begren zungen aufweisen. Die seitlichen Begrenzungen sind durch einen sektoralen Bereich im Erfassungsbereichs 32 definiert, in welchem sich das potentielle Kollisionsobjekt 20 befindet. Der Sicherheitsbereich 22 weist dann zwei entsprechende um die zwei potentiellen Kollisionsobjekte 20 definierte Bereiche mit deren Umrandungen 23 auf. Falls sich nur ein potentielles Kollisionsobjekt 20 in der Fahrzeugumgebung aufhält, besteht der Sicherheitsbereich 22 aus nur einem derart definierten Bereich.

Eine Sicherheitsmaßnahme zum Vermeiden einer Kollision des Fahrzeugs 10 mit dem Kollisionsobjekt 20 besteht dann in einer Warnung eines Bedieners des Fahr zeugs 10 oder in der Wahl einer von der prädizierten Trajektorie 16 abweichenden alternativen Trajektorie. Die alternative Trajektorie weist eine kürzere Länge oder einen anderen Verlauf auf, um einen Abstand zwischen dem Sicherheitsbereich 22 und einem Trajektorienkorridor der alternativen Trajektorie im Vergleich zum Ab stand 18 zu vergrößern.

In den Figuren 3 und 4 ist das Fahrzeug 10 als ein Sattelzug mit einem Zugfahrzeug und einem Sattelanhänger beziehungsweise Sattelauflieger ausgebildet. Das Fahr zeug 10 biegt an einer Kreuzung 11 ab. Dabei überstreicht das Fahrzeug 10 in Ab hängigkeit eines in Figur 3 gezeigten Abbiegens nach links oder eines in Figur 4 ge zeigten Abbiegens nach rechts sich unterscheidende Trajektorienkorridore 14, wobei der Unterschied nicht bloß in einer symmetrischen Spiegelung, sondern in der geo metrischen Form besteht. Zudem ist in den Figuren 3 und 4 wiederum ein potentiel les Kollisionsobjekt 20 gezeigt. Um das potentielle Kollisionsobjekt 20 ist schema tisch ein Sicherheitsbereich 22 gezeigt, welcher gemäß den obigen Ausführungen im Zusammenhang mit Figuren 1 und 2 gebildet wird.

In Figur 3 ist zwischen einem Trajektorienkorridor 14 bei einem Linksabbiegen des Fahrzeugs 10 und dem Sicherheitsbereich 22 um das potentielle Kollisionsobjekt 20 zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Abstand 18 vorhanden, welcher einen Sicher heitsabstand (nicht gezeigt) nicht unterschreitet. Eine Sicherheitsmaßnahme zum Vermeiden einer Kollision zwischen dem Fahrzeug 10 und dem an der Kreuzung 11 sich aufhaltenden potentiellen Kollisionsobjekt 20 ist während der Fahrt des Fahr zeugs 10 somit in der gezeigten Situation nicht erforderlich. In Figur 4 überlappen sich ein Trajektorienkorridor 14 bei einem Rechtsabbiegen des Fahrzeugs 10 und der Sicherheitsbereich 22 um das potentielle Kollisionsobjekt 20 zu einem bestimmten Zeitpunkt. Eine Sicherheitsmaßnahme zum Vermeiden einer Kollision zwischen dem Fahrzeug 10 und dem an der Kreuzung 11 sich aufhaltenden potentiellen Kollisions objekt 20 wird somit während der Fahrt des Fahrzeugs 10 erforderlich. In einem Bei spiel besteht diese in einer Warnung des Bedieners des Fahrzeugs 10 noch bevor das Fahrzeug 10 in die Kreuzung 11 eingefahren ist.

Figur 5 zeigt ein Diagramm mit Schritten eines Verfahrens zum Vermeiden einer Kol lision von einem Fahrzeug 10 mit einem potentiellen Kollisionsobjekt 20. In einem ersten Schritt U1 wird ein oder mehrere potentielle Kollisionsobjekte 20 mit der auf dem Fahrzeug 10 angeordneten Umfelderfassungssensorik 30 erfasst und die relati- ve Lage des potentiellen Kollisionsobjekts 20 zum Fahrzeug 1 0 bestimmt. Das Erfas sen des mindestens einen potentiellen Kollisionsobjekts 20 erfolgt dabei mit mehre ren Umfelderfassungssensoren. Basierend auf dem so redundant erfassten potentiel len Kollisionsobjekt 20 werden die von den Umfelderfassungssensoren erfassten Signale in einem weiteren Schritt U2 fusioniert. Das Fusionieren der erfassten Signa le weist ein Überlagern oder Auswahlen von Erfassungsbereichen und Abschat tungsbereichen der Umfelderfassungssensoren der Umfelderfassungssensorik 30 zum Erfassen des potentiellen Kollisionsobjekts 20 auf. In Abhängigkeit der Schritte U1 , U2 wird im Schritt S1 der Sicherheitsbereich 22 um das mindestens eine erfasste potentielle Kollisionsobjekt 20 wie zuvor beschrieben festgelegt.

Parallel zu den Schritten U 1 , U2, S1 zur Festlegung des Sicherheitsbereichs 22 wird in einem Schritt T 1 mindestens ein auf dem Fahrzeug 10 vorhandener Sensor zum Erfassen der Fahrzeugkinematik ausgewählt. In einem weiteren Schritt T2 wird die aktuelle Fahrzeugkinematik basierend auf ausgewählten Signalen des mindestens einen ausgewählten Sensors berechnet. In einem weiteren Schritt T3 werden min destens eine zukünftige Fahrzeugtrajektorie 16 und mindestens ein zukünftiger Trajektorienkorridor 14, wie zuvor beschrieben, in Abhängigkeit der Fahrzeugkinema tik berechnet. In einem weiteren darauffolgenden Schritt S2a wird ein Trajektorien korridor 14 in Abhängigkeit einer Fahrsituation beziehungsweise eines festgestellten oder vorhergesagten Abbiegeverhaltens, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, ausge wählt. Basierend auf dem berechneten mindestens einen zukünftigen Fahrzeug- trajektorienkorridor 14 und der Selektion eines berechneten Trajektorienkorridors 14 wird ein einziger Trajektorienkorridor 14 in Schritt S2 prädiziert.

Basierend auf den Schritten S1 , S2 wird in einem weiteren Schritt A der minimale Abstand 18 zwischen dem in Schritt S1 festgelegten Sicherheitsbereich 22 und dem in Schritt S2 prädizierten Trajektorienkorridor 14 berechnet. In einem Abstandsver gleich V als nächstem Schritt wird betrachtet, ob der berechnete Abstand 18 kleiner als ein erlaubter Sicherheitsabstand als Vergleichsschwelle ist. Falls dies der Fall ist, wird in Schritt S3 eine der zuvor beschriebenen Sicherheitsmaßnahmen zum Ver meiden einer Fahrzeug-Objekt-Kollision ausgeführt. Wird bei dem Abstandsvergleich V festgestellt, dass der berechnete Abstand 18 größer als der oder gleich dem er- laubte(n) Sicherheitsabstand ist, wird im darauffolgenden Schritt S3‘ keine der be schriebenen Sicherheitsmaßnahmen zum Vermeiden einer Fahrzeug -Objekt- Kollision ausgeführt. Nach Schritt S3 oder S3‘ werden die beschriebenen Verfah rensschritte erneut durchgeführt, beginnend mit den Schritten T1 und U1 .

Bezuaszeichen

10 Fahrzeug

11 Kreuzung

12 Gefahrenbereich

14 Trajektorienkorridor

16 zukünftige Trajektorie

18 Abstand

20 potentielles Kollisionsobjekt

22 Sicherheitsbereich

23 Umrandung Sicherheitsbereich

30 Umfelderfassungssensorik

32 Erfassungsbereich

34 Abschattungsbereich

40 Steuereinrichtung

A Abstandsberechnung

51 Sicherheitsbereichfestlegung

52 T rajektorienkorridorprädiktion

S2a T rajektorienkorridorselektion

53 Sicherheitsmaßnahmendurchführung

S3‘ keine Sicherheitsmaßnahmendurchführung

T1 Fahrzeugsensorikauswahl

T2 Fahrzeugkinematikberechnung

T3 Trajektorienberechnung

U1 Kollisionsobjekterfassung

U2 Fusionierung

V Abstandsvergleich

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Vermeiden einer Kollision von einem Fahrzeug (10) mit einem po tentiellen Kollisionsobjekt (20), umfassend

Festlegen (S1 ) eines Sicherheitsbereichs (22) um das potentielle Kollisionsobjekt (20), wobei sich der Sicherheitsbereich (22) außerhalb eines Gefahrenbereichs (12) um das Fahrzeug (10) befindet,

Prädizieren (S2) eines Trajektorienkorridors (14), welcher von dem Fahrzeug (10) entlang einer zukünftigen Trajektorie (16) und während einer bestimmten Zeitspanne überstrichen wird, und

Durchführen (S3) einer Sicherheitsmaßnahme auf dem Fahrzeug (10) zum Vermei den einer Kollision des Fahrzeugs (10) mit dem potentiellen Kollisionsobjekt (20) in Abhängigkeit von einem geometrischen Vergleich des prädizierten Trajektorienkorri dors (14) mit dem festgelegten Sicherheitsbereich (22).

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

sich der Sicherheitsbereich (22) innerhalb eines Erfassungsbereichs (32) einer auf dem Fahrzeug (10) angeordneten Umfelderfassungssensorik (30) befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Schritt des Festlegens (S1 ) des Sicherheitsbereichs (22) unter Berücksichtigung eines Abschattungsbereichs (34) durchgeführt wird, der einen Bereich darstellt, wel cher durch das Fahrzeug (10) abgeschattet und demnach durch die Umfelderfas sungssensorik (30) nicht erfassbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, ferner mit

Erfassen einer relativen Lage des potentiellen Kollisionsobjekts (20) bezüglich des

Fahrzeugs (10) mit der Umfelderfassungssensorik (30), wobei

der Schritt des Festlegens (S1 ) des Sicherheitsbereichs (22) unter Berücksichtigung der erfassten relativen Lage um das potentielle Kollisionsobjekt (20) durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet durch die Schritte:

Prädizieren (S2) von mindestens zwei Trajektorienkorridoren (14), welche von dem Fahrzeug (10) entlang von mindestens zwei zukünftigen Trajektorien überstrichen werden können,

Selektieren (S2a) von einem der mindestens zwei prädizierten Trajektorienkorridore (14) basierend auf einem erfassten Fahrzeugverhalten, und

Durchführen (S3) der Sicherheitsmaßnahme auf dem Fahrzeug (10) zum Vermeiden der Kollision des Fahrzeugs (10) mit dem Kollisionsobjekt (20) in Abhängigkeit von einem geometrischen Vergleich des selektierten Trajektorienkorridors mit dem fest gelegten Sicherheitsbereich (22).

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Schritt des Prädizierens (S2) basierend auf einer auf dem Fahrzeug (10) ange ordneten Sensorik durchgeführt wird, welche zum Bestimmen einer aktuellen Trajek- torie des Fahrzeugs (10) ausgebildet ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

als Sicherheitsmaßname ein Eingriff in die Querdynamik und/oder Längsdynamik des Fahrzeugs (10) zum Vermeiden der Kollision des Fahrzeugs (10) mit dem Kollisions objekt (20) durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

als Sicherheitsmaßnahme eine visuelle, akustische und/oder haptische Warnung ei nes Bedieners des Fahrzeugs (10) und/oder des Kollisionsobjekts (20) zum Vermei den der Kollision des Fahrzeugs (10) mit dem Kollisionsobjekt (20) durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der geometrische Vergleich des Trajektorienkorridors mit dem festgelegten Sicher heitsbereich (22) im Schritt des Durchführens (S3) der Sicherheitsmaßnahme ein Bestimmen eines Abstands zwischen dem Trajektorienkorridor und dem festgelegten Sicherheitsbereich (22) aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 9,

gekennzeichnet durch den Schritt:

Festlegen eines Grenzwerts für einen Abstand zwischen dem Trajektorienkorridor und dem festgelegten Sicherheitsbereich (22),

wobei das Bestimmen eines Abstands zwischen dem Trajektorienkorridor und dem festgelegten Sicherheitsbereich (22) im Schritt des Durchführens (S3) der Sicher heitsmaßnahme ein Bestimmen eines geringsten Abstands (18) zwischen dem Trajektorienkorridor und dem festgelegten Sicherheitsbereich (22) aufweist, und wobei der Schritt des Durchführens (S3) der Sicherheitsmaßnahme auf dem Fahr zeug (10) ausgeführt wird, um einen aktuellen Abstand zwischen dem Trajektorien korridor und dem festgelegten Sicherheitsbereich (22) wieder zu vergrößern, falls der bestimmte geringste Abstand (18) zwischen dem Trajektorienkorridor und dem fest gelegten Sicherheitsbereich (22) den festgelegten Grenzwert unterschreitet.

11. Steuereinrichtung (40), welche dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.

12. Fahrzeug (10), welches

als ein abseits von Straßen betreibbares Fahrzeug ausgebildet ist und

eine Steuereinrichtung (40) nach Anspruch 11 aufweist.