DE102013019145B4

DE102013019145B4 - Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit Umfeldsensoren und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102013019145B4
Application number: DE102013019145.9A
Authority: DE
Inventors: Max Schmidt; Alexander Lange; Martin ALBERT
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2033-11-16
Also published as: DE102013019145A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (11) mit Sensordaten der Umgebung des Kraftfahrzeugs (11) liefernden Umfeldsensoren (34, 37) und wenigstens einem Einstellungen des Fahrwerks steuernden und/oder automatische Fahreingriffe realisierenden Fahrzeugsystem (46, 47), wobei die Sensordaten zu einem das Umfeld des Kraftfahrzeugs (11) beschreibenden Umfeldmodell ausgewertet werden, wobei dann, wenn zu wenigstens einem ein Relevanzkriterium erfüllenden Unterbereich (19, 20, 23, 30) des durch das Umfeldmodell beschriebenen Umfeldbereichs des Kraftfahrzeugs (11) keine aktuellen Sensordaten der Umfeldsensoren (34, 37) oder einer funktionsgleichen Untergruppe der Umfeldsensoren (34, 37) vorliegen, – wenigstens eine eine Zielposition und/oder eine Zielorientierung umfassende Zielstellung des Kraftfahrzeugs (11) ermittelt wird, in der wenigstens ein Umfeldsensor (34, 37) bzw. wenigstens ein Umfeldsensor (34, 37) der Untergruppe der Umfeldsensoren (34, 37) den Unterbereich (19, 20, 23, 30) erfasst, und – ausgehend von der aktuellen Stellung des Kraftfahrzeugs (11) als Maßnahmen wenigstens ein Fahreingriff und/oder wenigstens eine Fahrwerkeinstellung zum Erreichen der Zielstellung ermittelt und durch das Fahrzeugsystem (46, 47) ausgeführt werden, wobei die Maßnahmen ein Absenken oder Anheben der Karosserie des Kraftfahrzeugs (11) über ein auf das Fahrwerk bezogenes Fahrzeugsystem (46) und/oder eine schräge Ausrichtung des Kraftfahrzeugs (11) zur Fahrtrichtung (40) unter Verwendung einer Hinterradlenkung (36) als Fahrzeugsystem betreffen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit Sensordaten der Umgebung des Kraftfahrzeugs liefernden Umfeldsensoren und wenigstens einem Einstellungen des Fahrwerks steuernden und/oder automatische Fahreingriffe realisierenden Fahrzeugsystem, wobei die Sensordaten zu einem das Umfeld des Kraftfahrzeugs beschreibenden Umfeldmodell ausgewertet werden. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
Eine steigende Zahl von Fahrzeugsystemen eines Kraftfahrzeugs existiert, deren Funktionen Informationen über die Umgebung des Kraftfahrzeugs benötigen. Daher werden in modernen Kraftfahrzeugen verschiedene Arten von Umfeldsensoren eingesetzt, die Sensordaten liefern, die die Umgebung des Kraftfahrzeugs beschreiben. Beispiele für derartige Sensoren sind Kameras, Radarsensoren, Lidarsensoren, Ultraschallsensoren und dergleichen. Eine weitere wichtige Informationsquelle über die Umgebung des Kraftfahrzeugs wurde durch die Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation beziehungsweise die Kraftfahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation (allgemein Kraftfahrzeug-zu-X-Kommunikation) eröffnet.
Nachdem häufig mehr als ein Fahrzeugsystem Daten über die Umgebung des Kraftfahrzeugs benötigt, wurde vorgeschlagen, die Sensordaten verschiedener Umfeldsensoren in einem Umfeldmodell auszuwerten, welches diese Informationen, insbesondere bereits in aufbereiteter Form, zur Verfügung stellt. Verschiedene Arten von Umfeldmodellen wurden dabei vorgeschlagen, beispielsweise solche, die nach Art einer Belegungskarte das Umfeld des Kraftfahrzeugs in Bereiche unterteilen, die entsprechend ihrer Belegung und den Eigenschaften des belegenden Objekts attributiert werden, und solche, die Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs nachverfolgen.
Besonders relevant sind derartige Umfeldmodelle bei der teilweise oder vollständig automatisierten Fahrzeugführung. So wurden bereits Fahrzeugsysteme vorgeschlagen, die in der Lage sind, den Betrieb des Kraftfahrzeugs wenigstens teilweise zu steuern, bis hin zu vollständig automatischen Fahrzeugführungssystemen, über die das Kraftfahrzeug autonom, das bedeutet, ohne jeden Eingriff des Fahrers, betrieben werden kann. Ein solches Fahrzeugsystem kann auch als autonomes Fahrzeugsystem bezeichnet werden, wobei selbstverständlich auch teilautonome Systeme existieren. Beispiele hierfür sind auf die Querführung und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs bezogene Fahrerassistenzsysteme, beispielsweise also ACC-Systeme, Spurhaltesysteme und dergleichen. Bei all diesen als Fahrzeugführungssystemen ausgebildeten Fahrzeugsystemen werden Daten des Umfeldmodells ausgewertet, gegebenenfalls selbstverständlich auch weitere Eingangsdaten, um Fahreingriffe abzuleiten, die dann automatisch über die entsprechende Aktorik des Kraftfahrzeugs realisiert werden.
In heutigen Kraftfahrzeugen können Umfeldsensoren häufig nicht aktuelle Daten über das gesamte abzudeckende Umfeld des Kraftfahrzeugs liefern. Dies liegt darin begründet, dass Teile der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch andere Verkehrsteilnehmer und/oder Infrastrukturobjekte verdeckt sein können, so dass sie für einige Umfeldsensoren nicht sichtbar sind. Liegen keinerlei Sensordaten zu einem Unterbereich des durch das Umfeldmodell beschriebenen Umfeldbereichs des Kraftfahrzeugs vor, müssen solche Unterbereiche im Umfeldmodell als unbekannt angenommen werden.
In der US 2013/0245877 A1 ist ein Verfahren für ein Fahrzeug beschrieben, bei dem dann, wenn ein Teil der Umwelt eines ersten, mit Sensoren des Fahrzeugs an sich erfassbaren Sichtfeldes verdeckt ist, ein erwünschtes Sichtfeld bestimmt wird, bei dem der zuvor verdeckte Teil der Umwelt des ersten Sichtfeldes nicht mehr verdeckt ist. Basierend hierauf ändert das Fahrzeug anschließend seine Position, um Daten mit seinen Sensoren in einem zweiten Sichtfeld aufzunehmen, in dem der Teil der Umwelt weniger verdeckt ist als im erste Sichtfeld.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs anzugeben, durch das Sensordaten größerer Anteile des durch ein Umfeldmodell abgedeckten Umfeldbereichs erhalten werden können, insbesondere bei einer wenigstens teilweise automatisierten Führung des Kraftfahrzeugs.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass dann, wenn zu wenigstens einem ein Relevanzkriterium erfüllenden Unterbereich des durch das Umfeldmodell beschriebenen Umfeldbereichs des Kraftfahrzeugs keine aktuellen Sensordaten der Umfeldsensoren oder einer funktionsgleichen Untergruppe der Umfeldsensoren vorliegen,

– wenigstens eine eine Zielposition und/oder eine Zielorientierung umfassende Zielstellung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, in der wenigstens ein Umfeldsensor beziehungsweise wenigstens ein Umfeldsensor der Untergruppe der Umfeldsensoren den Unterbereich wenigstens teilweise erfasst, und
– ausgehend von der aktuellen Stellung des Kraftfahrzeugs als Maßnahmen wenigstens ein Fahreingriff und/oder wenigstens eine Fahrwerkeinstellung zum Erreichen der Zielstellung ermittelt und durch das Fahrzeugsystem ausgeführt werden,

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, unbekannte Unterbereiche in der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch Beeinflussung der Fahrzeugbewegung und/oder der Fahrwerkseinstellung gezielt in den Erfassungsbereich wenigstens eines Umfeldsensors zu führen. Dabei lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere dann, wenn die Maßnahmen wenigstens einen Fahreingriff umfassen, besonders bevorzugt dann realisieren, wenn das Kraftfahrzeug ohnehin zumindest teilweise automatisch betrieben wird, das bedeutet, das automatische Fahreingriffe realisierende Fahrzeugsystem ohnehin gerade aktiv ist. Dann kann der grundsätzlich ohnehin vorhandene wenigstens teilweise automatisierte Betrieb des Kraftfahrzeugs, wie er durch das Fahrzeugsystem realisiert wird, angepasst werden, um größere Bereiche der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfassen zu können und somit eine breitere, einen größeren Anteil des Umfeldbereichs abdeckende Datenbasis für das Umfeldmodell zu erhalten. Gerade im Hinblick auf Fahrwerkseinstellungen, die durch ein Einstellungen des Fahrwerks steuerndes Fahrzeugsystem realisiert werden können, können Maßnahmen, um bislang nicht erfasste Unterbereiche des durch das Umfeldmodell beschriebenen Umfeldbereichs erfassen zu können, hinreichend diskret realisiert werden, so dass keine starke Störung des Fahrers des Kraftfahrzeugs auftritt. Es ist also denkbar, das Kraftfahrzeug über ein aktives Fahrwerk abzusenken oder anzuheben, um beispielsweise unter beziehungsweise über ein Objekt Sensordaten erfassen zu können. Der geschickte Einsatz einer Hinterradlenkung erlaubt es, eine schräge Ausrichtung des Kraftfahrzeugs (und damit der Umfeldsensorik) zur Fahrtrichtung zu ermöglichen, die in entsprechenden Fahrsituationen Sensorsichtbereiche erschließen können.
Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zwischen unterschiedlichen Arten von Sensordaten unterscheiden, beispielsweise optischen Daten einer Kamera-Untergruppe, Abstandsdaten einer Radar-Untergruppe und dergleichen. Fehlen mithin relevante Informationen aus dem optischen Bereich, obwohl der Unterbereich durch Radarsensoren abgedeckt ist, kann dennoch eine Ermittlung von Maßnahmen erfolgen, um zusätzlich optische Daten zu erhalten, indem ein Umfeldsensor der entsprechenden Untergruppe in eine geeignete Ausrichtung gebracht wird.
In diesem Zusammenhang ist auch anzumerken, dass die Zielposition kein kompletter Ort in dreidimensionalen Raum sein muss, sondern auch relative Positionsparameter oder Positionen entlang bestimmter Richtungen umfassen kann, beispielsweise eine Querposition des Kraftfahrzeugs, eine Längsposition des Kraftfahrzeugs, gegebenenfalls auch relativ zu zu einer Infrastruktureinrichtung oder einem die Sicht versperrenden Objekt, beispielsweise einem weiteren Verkehrsteilnehmer, eine Winkelausrichtung des Kraftfahrzeugs, eine Höhe des Umfeldsensors über dem Boden oder ebenso relativ zu einem weiteren Objekt und dergleichen. So kann es beispielsweise ausreichend sein, um an einem Objekt vorbei Daten aufnehmen zu können, einen bestimmten Querversatz relativ zu dem Objekt zu erzielen. Ähnlich verhält es sich mit der Zielorientierung, die auch relativ zu anderen Verkehrsteilnehmern/Objekten und gegebenenfalls nur bezüglich bestimmter Ebenen angegeben sein muss. Entsprechend umfasst die Zielposition eine Ortsangabe des Kraftfahrzeugs entlang wenigstens einer Raumrichtung, gegebenenfalls relativ zu einem Objekt im Umfeld des Kraftfahrzeugs, und die Zielorientierung umfasst entsprechend wenigstens einen Winkel eines Kraftfahrzeugs, gegebenenfalls auch relativ zu einem Objekt im Umfeldbereich.
Ferner wird noch darauf hingewiesen, dass sich bei bewegtem Kraftfahrzeug üblicherweise auch der Umfeldbereich mit dem Kraftfahrzeug bewegt. Daher kann sich auch der Begriff des „Unterbereichs” auf einen mit dem Kraftfahrzeug bewegten Anteil des Umfeldbereichs beziehen. Gerade im Hinblick auf andere, längere Zeit die Sicht versperrende, im Wesentlichen gleichmäßig mit dem Kraftfahrzeug bewegte Verkehrsteilnehmer ist dies ein äußerst relevanter Anwendungsfall der Erfindung. Nichtsdestotrotz ist auch die Betrachtung von Unterbereichen möglich, die ortsfest sind und daher in ihrer Position im mitbewegten Umfeldbereich variieren können, was beispielsweise bei Einparkvorgängen zweckmäßig ist.
So wird insgesamt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Vorteil erreicht, dass bestimmte Unterbereiche des Umfelds des Kraftfahrzeugs, die bei einer konventionellen Fahrzeugführung als unbekannt angenommen werden müssen, dennoch erfasst werden können.
Damit die Erfassung eines nicht abgedeckten Unterbereichs die Ermittlung und Durchführung von Maßnahmen im Sinne der vorliegenden Erfindung rechtfertigt, muss eine gewisse Relevanz des Unterbereichs gegeben sein, die erfindungsgemäß durch das Relevanzkriterium beschrieben wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass als Relevanzkriterium eine Relevanz des Unterbereichs für den zukünftigen, insbesondere prognostizierten Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs überprüft wird und/oder das Relevanzkriterium die Zugehörigkeit des Unterbereichs zu einem durch das Kraftfahrzeug befahrbaren Untergrund ist. Befindet sich beispielsweise ein nicht erfassbarer Anteil des Umfeldbereichs hinter einer parallel zur Straße verlaufenden Mauer, beispielsweise einer Lärmschutzwand, und ist daher nicht erfassbar, kann jedoch festgestellt werden, dass die Kenntnis über diesen Unterbereichs voraussichtlich ohnehin keinerlei Relevanz für die weitere Führung des Kraftfahrzeugs oder sonstige Funktionen des Kraftfahrzeugs aufweist. Hingegen sind die auf dem (beispielsweise aufgrund automatischer Fahrzeugführung) bekannten oder prognostizierten (beispielsweise aufgrund von Daten eines Navigationssystems) weiteren Fahrweg des Kraftfahrzeugs liegenden Unterbereiche oder diesen beeinflussenden Unterbereiche als äußerst relevant anzusehen, da beispielsweise beim wenigstens teilweise automatisierten Betrieb des Kraftfahrzeugs die entsprechenden Fahreingriffe ermittelnden Funktionen diese Daten nutzbringend einsetzen können. Prognosen zum zukünftigen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs sind im Stand der Technik bereits grundsätzlich bekannt und können auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßig eingesetzt werden. Ein weiteres Relevanzkriterium betrifft die Zugehörigkeit des Unterbereichs zu einem durch das Kraftfahrzeug befahrbaren Untergrund, beispielsweise also einer Straße oder einem sonstigen durch das Kraftfahrzeug grundsätzlich befahrbaren Gelände, da es dieser Untergrund ist, der letztlich auch für den Fahrbetrieb genutzt werden wird und mithin eine Relevanz für diesen bereits grundlegend aufweist. Befahrbarer Untergrund kann beispielsweise aus digitalen Kartendaten eines Navigationssystems und/oder älteren Sensordaten des Umfeldbereichs und/oder Situationsanalysen ermittelt werden, wonach überprüft wird, ob der Unterbereich wenigstens teilweise durch das Kraftfahrzeug befahrbaren Untergrund betrifft. Situationsanalysen können beispielsweise die Fortführung von Straßen oder sonstigen befahrbaren Untergrund betreffen. Beispielsweise, wenn ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug die Sicht auf das vor ihm liegende Terrain verhindert, kann dennoch aufgrund der Tatsache, dass das Kraftfahrzeug dorthin fährt, gefolgert werden, dass sich dort befahrbarer Untergrund befindet. Ein weiteres beispielhaftes Relevanzkriterium kann überprüfen, ob das oder wenigstens ein weiteres Fahrzeugsystem Daten aus diesem Unterbereich im Umfeldmodell angefragt hat und/oder als Eingangsdaten für eine Funktion benötigt. Eine derartige Überprüfung kann sich sowohl auf die aktuelle Situation beziehen als auch, beispielsweise aufgrund einer Prognose, für zukünftige Situationen erfolgen, beispielsweise innerhalb eines vorgegebenen, in der Zukunft liegenden Zeitraums.
In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Untergruppen der Umfeldsensoren nach den Messprinzipien definiert werden, insbesondere eine Untergruppe für Laufzeitsensoren und eine Untergruppe für optische Sensoren verwendet werden. Laufzeitsensoren, beispielsweise Radarsensoren und dergleichen, liefern meist eine Information über den Abstand eines Objekts vom Kraftfahrzeug, während optische Sensoren die Klassifizierung von Objekten im Umfeld des Kraftfahrzeugs genauso erlauben wie die Ableitung bestimmter Eigenschaften. Besonders zweckmäßig ist es daher, wenn Sensordaten aller Untergruppen von Umfeldsensoren zu den Unterbereichen des Umfeldmodells vorliegen.
Zweckmäßigerweise können mehrere Zielstellungen durch wenigstens ein Intervall eines die Zielstellung beschreibenden Parameters ermittelt werden. Das bedeutet also, die Zielstellung muss nicht durch feste Werte, beispielsweise eine feste Position in einer Raumrichtung und/oder einen festen Winkel bezüglich einer Raumrichtung definiert werden, sondern es ist auch möglich, dass ganze Bereiche beziehungsweise Intervalle der entsprechenden Parameter eine Einsicht in den Unterbereich durch die Umfeldsensoren ermöglichen. Ist beispielsweise ein weiterer Verkehrsteilnehmer, insbesondere ein Kraftfahrzeug, vor dem eigenen Kraftfahrzeug angeordnet und soll der davorliegende Bereich erfasst werden, ist dies nicht nur aus einer einzigen, festen Querposition bezüglich dieses anderen Verkehrsteilnehmers möglich, sondern es existieren durch wenigstens ein Intervall beschriebene, unterschiedliche Querpositionen, um den Unterbereich zu erfassen.
In bevorzugter Ausgestaltung erfolgt die Ermittlung und/oder Durchführung der Maßnahmen unter Berücksichtigung eines an der Sicherheit und/oder dem Fahrkomfort orientierten Zulassungskriteriums. Das bedeutet, es werden nur Maßnahmen ermittelt beziehungsweise durchgeführt, die das wenigstens eine Zulässigkeitskriterium erfüllen. Hierdurch wird sichergestellt, dass keine die Sicherheit des Fahrers gefährdenden und/oder den Fahrkomfort des Fahrers stark reduzierenden Maßnahmen ergriffen werden, um bislang nicht. erfasste Unterbereiche in der Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Ist keine feste Zielstellung vorgegeben, sondern sind lediglich Intervalle für Parameter vorhanden, kann es sein, dass nur ein Teil der so beschriebenen Zielstellungen tatsächlich erreicht werden kann, mithin Maßnahmen zum Erreichen der Zielstellungen für zumindest einen Teil der Zielstellungen die Zulässigkeitskriterien nicht erfüllen. Sollte für keine Zielstellung eine Ermittlung von Maßnahmen möglich sein, wird festgestellt, dass der entsprechende Unterbereich nicht in Sensordaten erfasst werden kann.
Zulässigkeitskriterien können sowohl bei der Ermittlung der Maßnahmen als auch bei der Durchführung der Maßnahmen überprüft werden, gegebenenfalls auch aufgeteilt. Bevorzugt ist es allerdings, Maßnahmen unmittelbar unter Berücksichtigung aller Zulässigkeitskriterien zu bestimmen, so dass möglichst früh nicht zulässige Maßnahmen ausgeschlossen werden können. Es wird darauf hingewiesen, dass Zulässigkeitskriterien auch eingesetzt werden können, um Zielstellungen von vornherein auszuschließen, beispielsweise wenn diese auf einer Gegenfahrbahn liegen oder gar nicht befahrbaren Untergrund.
Als Zulässigkeitskriterium kann wenigstens ein erlaubte Abweichungen von einer aktuellen Trajektorie des Kraftfahrzeugs, insbesondere einen erlaubten Fahrschlauch, beschreibendes Abweichungskriterium verwendet werden. Damit wird ein Zulässigkeitskriterium beschrieben, das letztlich angibt, wo sich das Kraftfahrzeug ohne zu starke Einschränkungen der Sicherheit und/oder des Fahrkomforts in der aktuellen Fahrsituation bewegen kann. Hierzu kann eine Fahrsituationsanalyse durchgeführt werden, wobei zusätzlich selbstverständlich auch Eigenschaften des Kraftfahrzeugs sowie der Fahrzeugsysteme und gegebenenfalls weiterer Fahrzeugsysteme eingehen können, beispielsweise deren Leistungsfähigkeit und/oder Betriebsgrenzen der zur Durchführung der Maßnahmen genutzten Fahrzeugsysteme.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei Betrieb des Kraftfahrzeugs auf einer Fahrspur wenigstens ein Abweichungskriterium einen zulässigen seitlichen Versatz von der Spurmitte und/oder einen zulässigen Zeitlückenbereich zu einem voranfahrenden Verkehrsteilnehmer betrifft. Ein derartiges Abweichungskriterium gibt mithin die Bewegungsfreiheit des Kraftfahrzeugs innerhalb der eigenen Spur wieder, so dass beispielsweise bei Folgebetrieb durch dieses Abweichungskriterium angegeben werden kann, wie weit versetzt ein Fahren bezüglich des voranfahrenden Verkehrsteilnehmers möglich ist. Geht es um eine Erfassung von rechts und/oder links neben dem Kraftfahrzeug liegenden Bereichen, kann gegebenenfalls auch in dem durch das Abweichungskriterium beschriebenen Rahmen zeitweise die Zeitlücke zum voranfahrenden Verkehrsteilnehmer verkürzt und/oder verlängert werden, um seitlich andere Bereiche des Umfelds des Kraftfahrzeugs erfassen zu können und dergleichen. Für das teilweise automatisierte Fahren, beispielsweise unter Verwendung eines ACC-Systems und/oder eines Spurhaltesystems, kann dies bedeuten, dass als Maßnahmen Modifikationen des normalen Folgebetriebs beziehungsweise Spurhaltebetriebs erlaubt sind, die durch das entsprechende Fahrerassistenzsystem als automatische Fahreingriffe realisierendes Fahrzeugsystem selbst durchgeführt werden kann.
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei insbesondere automatisierter Durchführung eines Fahrmanövers ein Abweichungskriterium zulässige Abweichungen von einer dem Fahrmanöver zugrundeliegenden Manövertrajektorie beschreibt. Liegt also eine vollautomatische Führung des Kraftfahrzeugs vor, erfolgt diese üblicherweise entlang einer Manövertrajektorie, um bestimmte Fahrmanöver zu analysieren. Auch von derartigen Manövertrajektorien können Abweichungen zugelassen werden, um das Kraftfahrzeug und damit Umfeldsensoren in Zielstellungen zu verbringen, in denen ein bislang nicht einsichtiger Anteil des Umfelds des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise sichtbar wird, wobei die entsprechenden Abweichungen von der Manövertrajektorie dann auch durch das Fahrmanöver durchführende Fahrzeugsystem selbst realisiert werden können.
Für Fahrwerksysteme als Maßnahmen ausführende Systeme sind, wie bereits erwähnt wurde, systemimmanente Begrenzungen zu beachten, die als Abweichungskriterium beziehungsweise Zulässigkeitskriterium formuliert werden können. Auch bei die Einstellungen des Fahrwerks steuernden Fahrzeugsystemen (Fahrwerksystemen) ist es jedoch denkbar, dass derartige Grenzen möglicher und/oder zweckmäßiger Einstellungen vom aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs abhängen, was selbstverständlich ebenso über Zulässigkeitskriterien abgebildet werden kann.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens ein eine Einhaltung von Verkehrsregeln betreffendes Zulässigkeitskriterium verwendet wird. Verkehrsregeln lassen sich nicht zwangsläufig als Abweichungskriterien beschreiben, so dass ein spezielles Zulässigkeitskriterium vorsehen kann, dass durch die Maßnahmen, keine Verkehrsregeln verletzt werden, beispielsweise eine Überschreitung von Höchstgeschwindigkeiten vermieden wird, ähnlich wie das Überfahren von durchgezogenen Linien und dergleichen. Dabei wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass selbstverständlich zur Ermittlung der Maßnahmen im allgemeinen das Umfeldmodell selbst berücksichtigt werden wird, was auch für die Auswertung von Zulässigkeitskriterien zutrifft.
Weitere Zulässigkeitskriterien können sich beispielsweise auf die Vorgabe von allgemeinen Grenzwerten für Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs beziehen, beispielsweise bei Fahrdynamikparametern auf ein Verbleiben innerhalb des physikalischen Grenzbereichs des Kraftfahrzeugs oder die Einhaltung bestimmter Komfortgrenzen. So können beispielsweise auch im Hinblick auf den Fahrkomfort maximal erlaubte Quer- und Längsbeschleunigungen sowie Bremsverzögerungen angegeben werden und dergleichen.
Vorzugsweise werden die Maßnahmen in einem auf Sicherheitskriterien und/oder Komfortkriterien bezogenen Optimierungsverfahren bestimmt. Das bedeutet also, es werden verschiedene Möglichkeiten, die Zielstellung oder eine der Zielstellungen zu erreichen, in einem im Stand der Technik grundsätzlich bekannten Optimierungsverfahren bewertet, so dass eine im Hinblick auf Sicherheit und Komfort optimale Maßnahme zur Erreichung der oder einer Zielstellung aufgefunden werden kann, wobei Zulässigkeitskriterien selbstverständlich zusätzlich zu betrachten sind, um gegebenenfalls nicht zulässige optimale Lösungen von vornherein auszuschließen. In diesem Sinne können also Zulässigkeitskriterien, so sie bei der Ermittlung der Maßnahmen angewendet werden, als Randbedingungen betrachtet und berücksichtigt werden. Weitere in dem Optimierungsverfahren berücksichtigte Kriterium können sowohl eine möglichst kurze Zeit zum Erreichen der Zielstellung als auch eine Bewertung der Zielstellung sein, beispielsweise im Hinblick darauf, welcher Anteil des Unterbereichs abgedeckt wird und/oder welche anderen Unterbereich dann nicht länger erfassbar sind.
Zweckmäßigerweise wird im Fall von Fahreingriffen eine zur Zielstellung führende optimale Zieltrajektorie ermittelt. Dabei kann es sich, wie bereits dargelegt wurde, selbstverständlich auch um eine Variation einer ohnehin vorhandenen Manövertrajektorie handeln. Möglich ist es jedoch auch, gezielt Zieltrajektorien zu bestimmten Zielstellungen zu ermitteln, wobei der Begriff der Zieltrajektorie weit zu verstehen ist, insbesondere dann, wenn die Zielstellung nicht durch einen festen Punkt im Raum definiert ist, sondern beispielsweise nur durch wenige oder einen Parameter, beispielsweise einen Querversatz oder ein Intervall von Querversätzen. Ist beispielsweise auf einer Straße, in der mehrere Fahrspuren in eine Richtung führen, ein deutlicher Querversatz notwendig, um einen Unterbereich der Umgebung des Kraftfahrzeugs, die in dem Umfeldmodell abgebildet wird, zu erfassen, so kann als Zieltrajektorie auch eine Spurwechseltrajektorie ermittelt werden, die mithin das Kraftfahrzeug auf sichere und komfortable Art und Weise die aktuelle Fahrspur auf eine benachbarte Fahrspur wechselt, um so die Zielstellung einzunehmen. Verfahren zur Ermittlung solcher Trajektorien im speziellen oder von Zieltrajektorien allgemein sind im Stand der Technik bereits auf weitgehende und vielfältige Art und Weise bekannt, so dass diese hier nicht näher dargelegt werden müssen. Es wird darauf hingewiesen, dass zur Ermittlung der Maßnahmen oder allgemein der Zieltrajektorie aufgrund des ohnehin vorhandenen Umfeldmodells eine verlässliche und nützliche Grundlage vorliegt.
Wird das Kraftfahrzeug zum Zeitpunkt der Durchführung des Verfahrens ohnehin vollständig automatisch betrieben, liegt also die Fahrzeugführung vollständig im Verantwortungsbereich des Fahreingriffe realisierenden Fahrzeugsystems, so werden ohnehin Fahreingriffe meist anhand von abzufahrenden Trajektorien vorausgeplant, so dass das im Rahmen der Erfindung durchzuführende Optimierungsverfahren, insbesondere zur Ermittlung der Zieltrajektorie, durch Umparametrisierung der Trajektorienermittlung im Fahrzeugsystem letztlich in die ohnehin ständig laufende Ermittlung der Fahreingriffe integriert werden kann, so dass sich letztlich eine Situation ergibt, in der Komponenten der Umfeldwahrnehmung selbst Einfluss auf die automatisierte Steuerung des Kraftfahrzeugs nehmen können, indem beispielsweise gewünschte Fahrzeugpositionen und -ausrichtungen angefordert werden.
Insgesamt erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren also, dass auf die Umfeldwahrnehmung des Kraftfahrzeugs bezogene Komponenten des Kraftfahrzeugs Einfluss auf die automatische Steuerung des Kraftfahrzeugs und/oder Fahrwerkseinstellungen nehmen können. In einer konkreten Realisierung kann dabei beispielsweise ein die Ermittlung und/oder Aktualisierung des Umfeldmodells vornehmendes Steuergerät nicht durch Sensordaten abgedeckte Unterbereiche des Umfeldbereichs erkennen, bei Relevanz dieser Unterbereiche eine entsprechende Zielstellung ermitteln und die Zielstellung an wenigstens ein zweites, den Betrieb des Fahrzeugsystems steuerndes Steuergerät übertragen. Das zweite Steuergerät kann dann die Maßnahmen ermitteln und durchführen. So wird mithin ein Kommunikationskanal eingeführt, über den ein die Umfeldwahrnehmung insgesamt steuerndes Steuergerät gewünschte Kraftfahrzeugpositionen und/oder Ausrichtungen von die Fahrzeugführung und Fahrwerkseinstellungen steuernden Steuergeräten, anfordern kann. Das wenigstens eine zweite Steuergerät versucht dann, im Rahmen existierender Freiheitsgrade diesen Anforderungen nachzukommen.
Neben dem Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, umfassend Sensordaten der Umgebung des Kraftfahrzeugs liefernde Umfeldsensoren, wenigstens ein Einstellungen des Fahrwerks steuerndes und/oder automatische Fahreingriffe realisierendes Fahrzeugsystem und wenigstens ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildetes Steuergerät. Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, so dass auch mit diesen die genannten Vorteile erhalten werden können.
Insbesondere kann mithin vorgesehen sein, dass ein erstes, die Ermittlung und/oder Aktualisierung des Umfeldmodells vornehmendes Steuergerät zur Ermittlung der Zielstellung und zur Übertragung der Zielstellung an wenigstens ein zweites, den Betrieb des Fahrzeugsystems steuerndes Steuergerät ausgebildet ist, wobei das zweite Steuergerät zur Ermittlung und Durchführung der Maßnahmen ausgebildet ist. Das erste Steuergerät lokalisiert mithin auch nicht durch Sensordaten abgedeckte Unterbereiche des Umfeldbereichs und prüft diese Unterbereiche gegen die Relevanzkriterien. Zur Kommunikation zwischen den Steuergeräten und/oder auch den Umfeldsensoren kann beispielsweise ein in Kraftfahrzeugen übliches Bussystem, insbesondere ein CAN-Bus oder ein FlexRay-Bus, verwendet werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
1 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine erste beispielhafte Verkehrssituation,
3 eine zweite beispielhafte Verkehrssituation,
4 eine dritte beispielhafte Verkehrssituation,
5 den Erfassungsbereich eines Umfeldsensors bei einer ersten Lenkeinstellung,
6 den Erfassungsbereich des Umfeldsensors bei einer zweiten Lenkeinstellung, und
7 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
1 betrifft einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei werden in einem Schritt 1 in einem ersten Steuergerät aktuelle Sensordaten verschiedener Umfeldsensoren, vorliegend Kameras als eine Untergruppe optischer Sensoren und Radarsensoren als eine Untergruppe von Laufzeitsensoren, gesammelt und zur Aktualisierung eines Umfeldmodells des Kraftfahrzeugs verwendet, welches einen Umfeldbereich der Umgebung des Kraftfahrzeugs beschreibt und durch verschiedene Fahrzeugsysteme zur Realisierung diverser Funktionen genutzt wird. Insbesondere wird das Kraftfahrzeug vorliegend wenigstens teilweise automatisch betrieben, das bedeutet, es existiert ein automatische Fahreingriffe realisierendes Fahrzeugsystem, welches beispielsweise ein vollautomatisches Fahrzeugführungssystem, ein längsführendes Fahrerassistenzsystem, ein querführendes Fahrerassistenzsystem oder mehrere dieser Systeme sein kann. Aufgrund von Objekten im Umfeld des Kraftfahrzeugs oder einm nicht den gesamten Umfeldbereich abdeckenden Erfassungsbereichen der Umfeldsensoren kann es nun vorkommen, dass für bestimmte Unterbereiche des Umfeldbereichs keine aktuellen Sensordaten erhalten werden. Ist es nicht möglich, aus älteren Sensordaten des Unterbereichs diesen hinreichend genau abzuschätzen oder lagen niemals Sensordaten zu diesem Unterbereich vor, muss er als „unbekannt” markiert werden, was zumindest für relevante Unterbereiche unerwünscht ist.
Daher überprüft das erste Steuergerät in einem Schritt 2, ob derartige Unterbereiche vorliegen, zu denen keine Sensordaten oder zumindest keine Sensordaten einer Untergruppe der Umfeldsensoren vorliegen. Der Einfachheit halber werden in den folgenden Ausführungsbeispielen hauptsächlich Fälle diskutiert, in denen überhaupt keine aktuellen Sensordaten eines Unterbereichs vorliegen.
Ist dies nicht der Fall, liegen also für den gesamten Umfeldbereich aktuelle Sensordaten vor, wird gemäß Pfeil 3 mit der ständigen Aktualisierung des Umfeldmodells fortgefahren.
Liegt jedoch wenigstens ein Unterbereich vor, zu dem keine aktuellen Sensordaten vorliegen, wird in einem Schritt 4 anhand von Relevanzkriterien überprüft, ob Informationen zu diesem Unterbereich für den weiteren Betrieb des Kraftfahrzeugs beziehungsweise die genutzte Funktion relevant wären. Als Relevanzkriterium wird vorliegend eine Relevanz des Unterbereichs für den zukünftigen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs überprüft, der prognostiziert oder bei der vollautomatischen Fahrzeugführung auch ohnehin bekannt sein kann. Auch kann berücksichtigt werden, ob Fahrzeugsysteme aktuell oder zukünftig für Funktionen Informationen zu diesem Unterbereich benötigen werden. Ein weiteres Relevanzkriterium betrifft die Zugehörigkeit des Unterbereichs zu einem durch das Kraftfahrzeug befahrbaren Untergrund, mithin Stellen, die durch das Kraftfahrzeug theoretisch befahren werden könnten. Derartige Informationen können aus digitalen Kartendaten eines Navigationssystems, älteren Sensordaten des Unterbereichs und/oder Situationsanalysen ermittelt werden. Bezüglich des Relevanzkriteriums des zukünftigen Fahrbetriebs wird beispielsweise abgeschätzt, ob auf das Umfeldmodell zugreifende Funktionen mit einer hinreichenden Wahrscheinlichkeit Informationen aus dem Unterbereich benötigen oder nutzbringend verwenden werden. Selbstverständlich ist auch die Verwendung weiterer Relevanzkriterien denkbar; es ist dabei für eine Betrachtung eines Unterbereichs als relevant ausreichend, wenn ein Relevanzkriterium erfüllt ist.
Ein Relevanzkriterium kann auch überprüfen, ob bereits zwar ältere, aber voraussichtlich noch gültige Daten zu dem Unterbereich vorliegen, die ausreichend sind. Es können beispielsweise Schwellwerte für das Alter der noch vorhandenen. Information vorhanden sein oder komplexere Betrachtungen durchgeführt werden.
Sind keine der Unterbereiche relevant, wird gemäß Pfeil 5 mit der ständigen Aktualisierung des Umfeldmodells fortgefahren.
Liegt jedoch wenigstens ein relevanter Unterbereich vor, ermittelt das erste Steuergerät, dem ja das Umfeldmodell ohnehin vorliegt, in einem Schritt 6 eine Zielstellung, aus der der Unterbereich durch wenigstens einen Umfeldsensor (beziehungsweise einen Umfeldsensor der Untergruppe) erfasst werden kann. Eine Zielstellung kann eine Zielposition und/oder eine Zielorientierung umfassen, wobei sie üblicherweise durch einzelne Parameter definiert ist, beispielsweise eine Position entlang einer bestimmten Raumrichtung und/oder einem Winkel. Durch die Zielstellung muss keine vollständige Position und/oder Orientierung angegeben sein, zudem kann die Zielstellungsangabe sich auf ein anderes Objekt beziehen, beispielsweise ein voranfahrendes Kraftfahrzeug, eine aktuell befahrene Spur, ein Hindernis und dergleichen. Fährt dem eigenen Kraftfahrzeug beispielsweise ein weiteres Kraftfahrzeug voraus, das einen Teil der Sicht verdeckt, kann die Zielstellung durch eine Zielposition, konkret einen einen Querversatz angebenden Parameter, beschrieben werden.
In den meisten Fällen werden für die Zielstellung beziehungsweise konkret die sie beschreibenden Parameter Intervalle angegeben werden, da meist ein Bereich existiert, aus dem der bislang nicht erfasste Unterbereich mittels den Umfeldsensoren einsehbar ist, mithin in deren Erfassungsbereich liegt. Beispielsweise können die Querversatzbereiche angegeben werden, aus denen an einem voranfahrenden Kraftfahrzeug vorbeigesehen werden kann, ohne dass gegebenenfalls ein anderes Kraftfahrzeug den Blick versperrt. Ersichtlich ist das Umfeldmodell selbst bei dieser Entscheidung bereits ein nützliches Hilfsmittel, nachdem Auffinden der Zielstellung hauptsächlich geometrische Erwägungen beinhaltet, die aufgrund der bekannten Eigenschaften der Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs leicht ausgewertet werden können. Das Umfeldmodell kann auch bereits zu diesem Zeitpunkt dahingehend berücksichtigt werden, die Zielstellung auf sinnvolle Werte einzuschränken, die beispielsweise nicht innerhalb eines unbewegten oder mit dem Kraftfahrzeug bewegten Objekts liegen und/oder die Einsicht in andere hochrelevante Bereiche versperren und dergleichen.
Die geometrischen Erwägungen im Schritt 6 können insbesondere auch für eine Bewertung möglicher Zielstellungen eingesetzt werden, wobei nur hinreichend gut bewertete Zielstellungen auch angestrebt werden. Führt beispielsweise die Einnahme der Zielstellung dazu, dass andere, äußerst relevante Unterbereiche des Umfeldbereichs nicht mehr für die Umfeldsensoren wahrnehmbar sind, ist eine solche potentielle Zielstellung schlechter zu bewerten als eine, in der nur unwesentliche oder kleinere Unterbereiche nicht mehr erfassbar werden. Eine niedrige Bewertung einer geometrisch möglichen Zielstellung kann deren Ausschluss zur Folge haben, wobei es zudem, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, auch möglich ist, die Bewertungen als zusätzliche Information bei der Ermittlung von Maßnahmen zu berücksichtigen.
Die so in Schritt 6 ermittelte Zielstellung, die im Übrigen bei mehreren relevanten, zu erfassenden Unterbereichen sich auch auf diese mehreren Unterbereiche beziehen kann, wird dann über einen geeigneten Kommunikationskanal, insbesondere ein Bussystem des Kraftfahrzeugs, an ein zweites Steuergerät übertragen, Schritt 7. Das zweite Steuergerät steuert die Fahrzeugsysteme, die automatische Fahreingriffe realisieren und das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs einstellen. Gegebenenfalls können auch mehrere zweite Steuergeräte vorhanden sein, die beispielsweise unterschiedlichen derartigen Fahrzeugsystemen zugeordnet sind.
In einem Schritt 8 ermittelt das zweite Steuergerät dann Maßnahmen, um die Zielstellung zu erreichen. Maßnahmen können dabei Fahreingriffe und/oder Fahrwerkeinstellungen umfassen. Dabei wird vorliegend ein Optimierungsverfahren verwendet, wobei im Hinblick auf Sicherheitskriterien und/oder Komfortkriterien optimale Möglichkeiten aufgefunden werden, um die Zielstellung zu erreichen. Auch die Geschwindigkeit, in der die Zielstellung erreicht werden kann, kann ein Optimierungskriterium sein. Optimierungskriterien werden dabei beispielsweise gewichtet betrachtet, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel zusätzlich noch Randbedingungen aus Zulässigkeitskriterien abgeleitet werden, so das nur sichere und sinnvolle Maßnahmen ermittelt werden, um den bislang nicht erfassten Unterbereich aufnehmen zu können. Die Zulässigkeitskriterien sind dabei hauptsächlich an der Sicherheit und/oder dem Fahrkomfort orientiert und geben letztlich die Freiheitsgrade an, die für das Kraftfahrzeug zur Verfügung stehen, um die Zielstellung zu erreichen. Ein Zulässigkeitskriterium betrifft beispielsweise ein erlaubte Abweichungen von einer aktuellen Trajektorie des Kraftfahrzeugs beschreibendes Abweichungskriterium, welches beispielsweise einen erlaubten Fahrschlauch enthalten kann. Beschrieben werden können solche Abweichungskriterium beispielsweise durch einen erlaubten Querversatz, einen erlaubten Längsversatz und dergleichen. Wenigstens ein weiteres Zulässigkeitskriterium bezieht sich auf die Einhaltung von Verkehrsregeln, während für die Einstellung des Fahrwerks steuernde Fahrzeugsysteme auch systemimmanente Begrenzungen und vom Betriebszustand abhängige Begrenzungen berücksichtigt werden. Insgesamt befassen sich auch Zulässigkeitskriterien mit der zulässigen Fahrdynamik, stellen also beispielsweise Obergrenzen für die Querbeschleunigung, Längsbeschleunigung und dergleichen zur Verfügung, welche bevorzugt an Komfortabwägungen orientiert sind, sich aber auch auf Sicherheitsaspekte beziehen können. Auf diese Weise wird der Parameterraum, in dem die Maßnahmen liegen können, mithin eingeschränkt und es wird in dem Optimierungsverfahren wenigstens eine optimale Maßnahme ermittelt, um die Zielstellung zu erreichen. Sollte sich ergeben, dass die Zielstellung unter Berücksichtigung der Zulässigkeitskriterien nicht erreichbar ist, kann gegebenenfalls eine Feedbackinformation an das erste Steuergerät gegeben werden.
In konkreten Fällen kann dann, wenn als Maßnahmen Fahreingriffe bestimmt werden, eine zur Zielstellung führende optimale Zieltrajektorie ermittelt werden. Dabei kann es sich um eine Abweichung von einer ohnehin beim vollautomatischen Betrieb oder dem teilautomatischen Betrieb bezüglich eines Parameters der Zielstellung vorgesehenen Manövertrajektorie handeln, es sind jedoch auch Fälle denkbar, in denen eine Zieltrajektorie vollständig neu bestimmt wird. Bei die Fahrzeugführung vollständig übernehmenden, vollautomatischen Fahrzeugsystemen wird das hier beschriebene Optimierungsverfahren besonders vorteilhaft in die ohnehin vorgenommene Trajektorienermittlung aufgenommen, indem umparametriert wird. Das bedeutet also, nachdem das vollautomatische Fahrzeugsystem ohnehin immer eine optimale Trajektorie vorausberechnet, kann über eine Veränderung des Ziels beziehungsweise eine Hinzunahme eines mittelfristigen Zieles, nämlich der Zielstellung, und einer entsprechenden Abbildung der Zulässigkeitskriterien leicht eine Umparametrierung des dortigen Optimierungsverfahrens derart erfolgen, dass die Maßnahmen zur Einnahme der Zielstellung bestimmt werden.
In einem Schritt 9 werden dann schließlich die entsprechenden Maßnahmen ausgeführt. Dabei wird darauf hingewiesen, dass, wie bei zur vollständig automatischen Führung des Kraftfahrzeugs ausgebildeten Fahrzeugsystemen bekannt, die Maßnahmen ständig aktuell gehalten werden, das bedeutet, Änderungen der Verkehrssituation werden im Rahmen einer Neuberechnung jederzeit berücksichtigt, so dass insbesondere bei länger andauernden Maßnahmen bis zum Erreichen der Zielstellung eine größtmögliche Sicherheit und ein größtmöglicher Komfort gegeben sind. Diese ständige Neuberechnung ist in 1 durch den gestrichelten Pfeil 10 angedeutet.
Ist die Zielstellung erst eingenommen, werden zur Aktualisierung des Umfeldmodells auch Sensordaten des bislang nicht abgedeckten Unterbereichs empfangen.
Im Folgenden sollen nun mehrere Beispiele für Verkehrssituationen und die sich daraus ergebenden möglichen Maßnahmen und Beurteilungen näher dargestellt werden.
2 zeigt eine erste Verkehrssituation, in der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann.
Dabei befindet sich ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildetes, also erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 11 auf einer dreispurigen Straße 12, die die Fahrspuren 13, 14 und 15 aufweist. Das Kraftfahrzeug 11 fährt auf der ganz rechten Spur 15, wobei es einem voranfahrenden Verkehrsteilnehmer 16 folgt. Neben dem Kraftfahrzeug 11 auf der mittleren Fahrspur 14 befindet sich ebenso ein weiterer Verkehrsteilnehmer 17. Begrenzt wird die Straße ferner auf der rechten Seite durch eine Lärmschutzwand 18. Aus mehreren Unterbereichen erhält das Kraftfahrzeug 11 dabei aufgrund von Abschattungseffekten keinerlei Sensordaten seiner Umfeldsensoren, zunächst aus einem Unterbereich 19, der sich hinter der Lärmschutzwand 18 befindet. Bei dem Unterbereich 19 handelt es sich um ein typisches Beispiel für einen nicht relevanten Unterbereich, da dieser weder befahrbaren Untergrund darstellt noch eine Relevanz für den weiteren Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs aufweisen wird. Diesbezüglich werden mithin keinerlei Maßnahmen ergriffen.
Ein weiterer Unterbereich 20, der durch die Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs 11 aktuell nicht wahrgenommen werden kann, befindet sich vor dem Verkehrsteilnehmer 16, der diesen verdeckt. Dabei handelt es sich um einen relevanten Bereich, der auf dem zukünftigen Weg des Kraftfahrzeugs 11 liegt und beispielsweise weitere Kraftfahrzeuge, Hindernisse oder sonstige relevante Eigenschaften aufweisen könnte. Wird das Kraftfahrzeug 11 in dieser Verkehrssituation teilautomatisch durch ein Spurhaltesystem und ein ACC-System als Fahreingriffe realisierende Fahrzeugsysteme betrieben, lässt sich das erfindungsgemäße Vorgehen besonders einfach in deren Betrieb integrieren, wie im Folgenden dargestellt werden soll.
Um an dem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer 16 vorbeisehen zu können, ist ein gewisser Querversatz 21 des Kraftfahrzeugs notwendig. Mithin kann ein nützlicher Querversatzbereich als Zielstellung von dem ersten Steuergerät ermittelt und an das zweite Steuergerät weitergegeben werden. Während das Spurhaltesystem aktiv ist, besteht ein gewisser Freiraum, um den sich das Kraftfahrzeug 11 um die Spurmitte bewegen kann, so dass überprüft werden kann, ob Maßnahmen existieren, die durch entsprechendes Lenken des Kraftfahrzeugs 11 den geeigneten Querversatz 21 herstellen, so dass die Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs 11 an den Verkehrsteilnehmer 16 vorbei den Unterbereich 20 erfassen können. Vorliegend ist dies, wie durch die gestrichelte Position 22 dargestellt wird, möglich. Der zulässige Querversatz innerhalb der Spur stellt dabei im Übrigen ein Zulässigkeitskriterium dar, das Freiheitsgrade in der Fahrzeugführung beschreibt.
Eine ähnliche Situation ergibt sich bezüglich des Verkehrsteilnehmers 17, der ebenso einen Unterbereich 23 abdeckt. Wird dieser als relevant angesehen, kann ein Längsversatz 24 relativ zu dem Verkehrsteilnehmer 17 bestimmt werden, ab dem Umfeldsensoren den Unterbereich 23 wahrnehmen können. Erlaubt nun das ACC-System eine gewisse Variation in der Zeitlücke zum vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer 16, kann beispielsweise, gegebenenfalls kurzzeitig, eine Position 25, wie wiederum gestrichelt dargestellt, eingenommen werden. Möglich ist es jedoch auch, dass der Längsversatz 24 in der anderen Richtung angewandt wird, also durch Verlangsamen des Kraftfahrzeugs 11. In diesem Beispiel bestehen also mehrere Zielstellungen, die jeweils auch durch ein Intervall durch Längsversätzen beschrieben sein können.
Sind sowohl der Unterbereich 20 als auch der Unterbereich 23 relevant, kann die Zielstellung auch kombiniert einen gewünschten Querversatz und einen gewünschten Längsversatz enthalten, wobei versucht wird, eine entsprechende Zielstellung zu erreichen.
Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar ist, bei mehreren Zielstellungen, auch bei Intervallen, die Zielstellungen zu bewerten. Während beispielsweise ein minimaler Querversatz des Kraftfahrzeugs 11 schon ausreichen kann, um einen Teil des Unterbereichs 20 wahrnehmen zu können, verbessert sich die Situation bezüglich des Unterbereichs 20 permanent, je größer der Querversatz wird, bis er komplett einsehbar wird. Eine solche Bewertung von Zielstellungen kann im Verfahren zur Ermittlung von Maßnahmen dann berücksichtigt werden, insbesondere als Optimierungskriterium. Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass ein Querversatz nach rechts vorliegend, falls überhaupt als eine Zielstellung in Betracht gezogen, äußerst schlecht bewertet würde, da der relevante, dann einsehbare Bereich 20 durch andere relevante, nach dem Querversatz nicht einsehbare Unterbereiche ersetzt würde, während bei der dargestellten Richtung des Querversatzes 21 hauptsächlich der nicht befahrbare Untergrund neben der Spur 15 betroffen wäre. Derartiges ist Teil der geometrischen Erwägungen, die zur Vorgabe der Zielstellung im Schritt 6 führen.
Eine weitere Information, die mit der Zielstellung beziehungsweise den Zielstellungen dem zweiten Steuergerät übergeben werden kann, ist, welche Zielstellung sich auf welche Unterbereiche bezieht. Dann kann beispielsweise in Fällen, in denen das Kraftfahrzeug 11 nur so bewegt werden kann, dass nicht alle Unterbereiche einsehbar werden, aber wenigstens einer, wenigstens diesbezüglich die entsprechenden Maßnahmen realisiert werden.
3 zeigt eine weitere Verkehrssituation, in der sich das Kraftfahrzeug 11 auf einer zweispurigen Straße 26 befindet, die mithin eine linke Spur 27 und eine rechte Spur 28, auf der sich das Kraftfahrzeug 11 befindet, aufweist. Erneut fährt dem Kraftfahrzeug 11 ein weiterer Verkehrsteilnehmer 29 voraus, so dass ein Unterbereich 30 nicht erfasst werden kann. Nachdem die linke Spur 27 frei ist, bietet es sich in diesem Fall als Möglichkeit auch an, im Optimierungsverfahren einen Fahrspurwechsel 31 als Zieltrajektorie zu ermitteln, die in eine Zielstellung führt, in der der Unterbereich 30 durch die Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs 11 besonders leicht erfasst werden kann. Eine derartige Ermittlung einer Zieltrajektorie bietet sich immer dann an, wenn das Kraftfahrzeug 11 zumindest zeitweise vollautomatisch betreibbar ist, wobei dies für den Fall des Fahrspurwechsels 31 auch durch ein Spurwechselsystem realisiert werden könnte.
4 zeigt eine weitere Fahrsituation, in der das Kraftfahrzeug 11 auf einer Straße 32 einen äußerst niedrigen Kraftfahrzeug 33, beispielsweise einem niedrigen Cabrio, folgt. Nachdem das Kraftfahrzeug 11 ein aktives Fahrwerk aufweist, ist es über ein Einstellungen des Fahrwerks steuerndes Fahrzeugsystem möglich, die Höhe des Kraftfahrzeugs 11 über der Straße 32 und mithin auch die Höhe eines Umfeldsensors 34, beispielsweise einer nach vorne gerichteten Kamera, zu verändern. In diesem Fall wird die Zielstellung durch einen Höhenversatz 35 beschrieben. Lassen es die Begrenzungen des Fahrwerksystems zu, kann dieses angesteuert werden, so dass das Kraftfahrzeug 11 und mithin der Umfeldsensor 34 hoch genug positioniert ist, um das Kraftfahrzeug 33 zu überblicken.
Eine solche Ausgestaltung ist im Übrigen unabhängig von der Möglichkeit automatischer Fahreingriffe denkbar.
Die 5 und 6 zeigen nun, wie die Ausrichtung eines Kraftfahrzeugs bei einer zusätzlich zu einer Vorderradlenkung vorhandenen Hinterradlenkung 36 vorteilhaft verändert werden kann, ohne dass die Trajektorie wesentlich beeinflusst wird. Es wird dabei angenommen, das Kraftfahrzeug weise einen nach vorne orientierten Umfeldsensor auf, dessen Erfassungsbereich 38 sich entsprechend bei Geradeausfahrt und nicht angestellten Rädern 39 in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 11 erstreckt. Dabei wird die Fahrtrichtung durch einen Pfeil 40 markiert. Wird die Hinterradlenkung 36 nun gemeinsam mit der hier nicht näher dargestellten Vorderradlenkung so angesteuert, dass alle Räder 39, wie in 6 dargestellt, einen gleichmäßigen Anstellwinkel aufweisen, wird sich das Kraftfahrzeug weiterhin in einer Fahrtrichtung 40 geradeaus bewegen, jedoch insgesamt schräg gestellt sein, wie 6 leicht zu entnehmen ist. Das bedeutet, mit dem Umfeldsensor 37 können nun auch seitlich zur Fahrtrichtung befindliche Bereiche im Erfassungsbereich 38 aufgenommen werden.
7 zeigt schließlich eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 11. Dieses weist eine Mehrzahl von Umfeldsensoren auf, vorliegend zwei Untergruppen von Umfeldsensoren, nämlich zum einen optische Sensoren, die hier als alle Richtungen abdeckende Kameras 41 ausgebildet sind, und eine Untergruppe von Laufzeitsensoren, die hier als Radarsensoren 42 vorliegen. Selbstverständlich können auch weitere Umfeldsensoren vorgesehen sein, beispielsweise auch seitlich orientierte Radarsensoren 42 und dergleichen.
Die Kameras 41 und die Radarsensoren 42 liefern ihre Daten, beispielsweise über ein Bussystems des Kraftfahrzeugs 11, an ein erstes Steuergerät 43, in welchem das Umfeldmodell anhand der Sensordaten verwaltet und aktualisiert wird. Dort werden mithin die Schritte 1 bis 7 des Verfahrens nach 1 ausgeführt. Mithin existiert ein idealerweise auch über das Bussystem realisierter Kommunikationskanal 44 zu einem zweiten Steuergerät 45, welches wenigstens ein Einstellungen des Fahrwerks steuerndes Fahrzeugsystem 46 und wenigstens ein automatische Fahreingriffe realisierendes Fahrzeugsystem 47 ansteuert Im zweiten Steuergerät werden mithin bei Empfang der Zielstellung die Schritte 8 und 9 ausgeführt, um die Zielstellung zu erreichen.
Das zweite Steuergerät 45 kann insbesondere ein unmittelbar der vollautomatischen Fahrzeugführung, falls eine solche möglich ist, zugeordnetes Steuergerät sein, nachdem dann das Ansteuern der Zielstellung unmittelbar in den sonstigen Betrieb zur vollautomatischen Fahrzeugführung integriert werden kann, wie dargelegt wurde.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (11) mit Sensordaten der Umgebung des Kraftfahrzeugs (11) liefernden Umfeldsensoren (34, 37) und wenigstens einem Einstellungen des Fahrwerks steuernden und/oder automatische Fahreingriffe realisierenden Fahrzeugsystem (46, 47), wobei die Sensordaten zu einem das Umfeld des Kraftfahrzeugs (11) beschreibenden Umfeldmodell ausgewertet werden, wobei dann, wenn zu wenigstens einem ein Relevanzkriterium erfüllenden Unterbereich (19, 20, 23, 30) des durch das Umfeldmodell beschriebenen Umfeldbereichs des Kraftfahrzeugs (11) keine aktuellen Sensordaten der Umfeldsensoren (34, 37) oder einer funktionsgleichen Untergruppe der Umfeldsensoren (34, 37) vorliegen, – wenigstens eine eine Zielposition und/oder eine Zielorientierung umfassende Zielstellung des Kraftfahrzeugs (11) ermittelt wird, in der wenigstens ein Umfeldsensor (34, 37) bzw. wenigstens ein Umfeldsensor (34, 37) der Untergruppe der Umfeldsensoren (34, 37) den Unterbereich (19, 20, 23, 30) erfasst, und – ausgehend von der aktuellen Stellung des Kraftfahrzeugs (11) als Maßnahmen wenigstens ein Fahreingriff und/oder wenigstens eine Fahrwerkeinstellung zum Erreichen der Zielstellung ermittelt und durch das Fahrzeugsystem (46, 47) ausgeführt werden, wobei die Maßnahmen ein Absenken oder Anheben der Karosserie des Kraftfahrzeugs (11) über ein auf das Fahrwerk bezogenes Fahrzeugsystem (46) und/oder eine schräge Ausrichtung des Kraftfahrzeugs (11) zur Fahrtrichtung (40) unter Verwendung einer Hinterradlenkung (36) als Fahrzeugsystem betreffen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Relevanzkriterium eine Relevanz des Unterbereichs (19, 20, 23, 30) für den zukünftigen, insbesondere prognostizierten Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs (11) überprüft wird und/oder das Relevanzkriterium die Zugehörigkeit des Unterbereichs (19, 20, 23, 30) zu einem durch das Kraftfahrzeug (11) befahrbaren Untergrund ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Untergruppen der Umfeldsensoren (34, 37) nach den Messprinzipien definiert werden, insbesondere eine Untergruppe für Laufzeitsensoren und eine Untergruppe für optische Sensoren verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zielstellungen durch wenigstens ein Intervall eines die Zielstellung beschreibenden Parameters beschrieben werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung und/oder Durchführung der Maßnahmen unter Berücksichtigung eines an der Sicherheit und/oder dem Fahrkomfort orientierten Zulässigkeitskriteriums erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zulässigkeitskriterium wenigstens ein erlaubte Abweichungen von einer aktuellen Trajektorie des Kraftfahrzeugs (11), insbesondere einen erlaubten Fahrschlauch, beschreibendes Abweichungskriterium verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrieb des Kraftfahrzeugs (11) auf einer Fahrspur (13, 14, 15, 27, 28) wenigstens ein Abweichungskriterium einen zulässigen seitlichen Versatz von der Spurmitte und/oder einen zulässigen Zeitlückenbereich zu einem voranfahrenden Verkehrsteilnehmer (16, 29) betrifft.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei insbesondere automatisierter Durchführung eines Fahrmanövers ein Abweichungskriterium zulässige Abweichungen von einer dem Fahrmanöver zugrundeliegenden Manövertrajektorie beschreibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein eine Einhaltung von Verkehrsregeln betreffendes Zulässigkeitskriterium verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maßnahmen in einem auf Sicherheitskriterien und/oder Komfortkriterien bezogenen Optimierungsverfahren bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall von Fahreingriffen eine zur Zielstellung führende optimale Zieltrajektorie ermittelt wird.
Kraftfahrzeug (11), umfassend Sensordaten der Umgebung des Kraftfahrzeugs (11) liefernde Umfeldsensoren (34, 37), wenigstens ein Einstellungen des Fahrwerks steuerndes und/oder automatische Fahreingriffe realisierendes Fahrzeugsystem (46, 47) und wenigstens ein zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildetes Steuergerät (43, 45).
Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes, die Ermittlung und/oder Aktualisierung des Umfeldmodells vornehmendes Steuergerät (43) zur Ermittlung der Zielstellung und zur Übertragung der Zielstellung an wenigstens ein zweites, den Betrieb des Fahrzeugsystems (46, 47) steuerndes Steuergerät (45) ausgebildet ist, wobei das zweite Steuergerät (45) zur Ermittlung und Durchführung der Maßnahmen ausgebildet ist.