DE102015205133A1

DE102015205133A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Bewegungsplanung für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102015205133A1
Application number: DE102015205133.1A
Authority: DE
Inventors: Alexander Augst
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Augst Alexander De
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-09-22

Abstract

Der Grundgedanke der Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Bewegungsplanung für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren eines Fahrzeugs mit vorzugsweise höchstmöglichem oder möglichst konstantem Automatisierungsgrad innerhalb eines bestimmten Fahrbereichs, bei dem – externe Sensorik-Daten, die eine Objektkonstellation und/oder einen Freiraumbereich in einem Fahrbereichsausschnitt repräsentieren, in Abhängigkeit von den Daten einer Außen-Sensorik ermittelt und drahtlos bereitgestellt werden, und – in Abhängigkeit von den externen Sensorik-Daten eine Bewegungsplanung zumindest eines Fahrzeugs für einen bestimmten Fahrbereich oder Fahrbereichsausschnitt ermittelt wird, und – in Abhängigkeit von der ermittelten Bewegungsplanung ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren, insbesondere ein Manöver, des Fahrzeugs durchgeführt wird und/oder eine Information an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben wird. Ferner kann eine ermittelte Bewegungsplanung oder mehrere alternativen ermittelten Bewegungsplanungen zur Unterstützung einer Vielzahl der Funktionen des Fahrzeugs genutzt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Bewegungsplanung für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren eines Fahrzeugs.
Für zukünftige Fahrzeuge werden Fahrerassistenzsysteme im Hinblick auf einen zunehmenden Automatisierungsgrad bis hin zum autonomen Fahren weiterentwickelt. Hierfür werden nach dem Stand der Technik sowohl (Fahrzeug-)externe Daten als auch (Fahrzeug-)interne Daten verwendet. Unter externen Daten werden hierbei Informationen verstanden, die außerhalb des Fahrzeuges gewonnen und an eine elektronische Speichereinheit im Fahrzeug übertragbar sind. Unter internen Daten werden hierbei Informationen verstanden, die innerhalb des Fahrzeuges, beispielsweise mittels Sensoren verschiedenster Art von unterschiedlichen Systemen, gewonnen werden und ebenfalls im Fahrzeug speicherbar sind.
Beispielsweise die DE 10 2013 205 392 A1 betrifft das Gebiet derartiger Fahrerassistenzsysteme mit zunehmendem Automatisierungsgrad, wobei hierbei der Fokus auf Backendeinrichtungen (auch als „Car2X-Systeme” genannt) zum Bereitstellen von Fahrzeugexternen Daten liegt. Mit derartigen Backendeinrichtungen werden insbesondere zum autonomen Fahren statistische Daten, z. B. Infrastrukturdaten für einen Abschnitt der Fahrtstrecke die sich auf den Verlauf der Fahrbahn bzw. der Fahrspur in einem globalen Koordinatensystem beziehen, in einen fahrzeugeigenen Speicher geladen. Denkbare statistische Daten können sich z. B. auf die Eigenschaften der Fahrbahn oder des Verkehrsflusses beziehen. Mit Hilfe eines Positionssystems wird die aktuelle Position des Fahrzeugs zu den Infrastrukturdaten in Beziehung gesetzt, um Sollwerte für die verschiedenen Regelkreise des automatischen Fahrzeugführungssystems zu berechnen und der Regelung zugrunde zu legen. Die Infrastrukturdaten werden von einem Server bereitgestellt und über eine Funkverbindung in den Speicher des Fahrzeugs geladen. Das Sammeln, Übertragen und Auswerten dieser externen Daten dauert für die Anwendung bei Fahrerassistenzeingriffen in Echtzeit mit hohem Automatisierungsgrad deutlich zu lange. Auch kann das dadurch erhöhte Kommunikationsaufkommen zur Überlastung von Funkverbindungen führen.
In der DE 10 2010 003 249 A1 wird – ebenfalls für Fahrerassistenzsysteme zum zumindest teilweise autonomen Fahren – ein sogenannter künstlicher Horizont erfasst. Bei diesem elektronischen Horizont handelt es sich insbesondere um eine Vorhersage betreffend die zukünftige Fahrsituation des Fahrzeugs sowie dessen Umfeld auch unter Berücksichtigung von externen Daten. Hierbei kann der elektronische Horizont dynamisch basierend auch bei sich verändernden Ereignissen bestimmt werden. Die externen Daten können hierbei über eine Funk-Kommunikation des Fahrzeugs mit einem weiteren Fahrzeug, einer Infrastrukturkomponente oder einem Server übertragen werden. Unter einer Infrastrukturkomponente wird hier eine Einrichtung verstanden, die Verkehrsdichte-, Straßenzustands- oder Wetterinformationen bereitstellen kann. Damit ist jedoch immer noch eine nur relativ ungenaue Vorhersage von tatsächlichen aktuellen Umgebungsbedingungen möglich. Die Kommunikation des Fahrzeugs (Ego-Fahrzeuges) mit einem weiteren Fahrzeug, auch als „Car2Car”-Kommunikation bezeichnet, erlaubt eine nur beschränkte qualitative Übersicht über eine Fahrsituation.
Aus dem Stand der Technik folgen außerdem folgende Erkenntnisse zu der Verarbeitung von Fahrzeug-eigenen Sensorik-Daten:
Viele Sondersituationen, speziell in den baulichen Sonderbereichen (Kreisverkehr, komplexe dreidimensionale Verkehrsbrücken bzw. Verkehrsknoten, etc.), sind nach dem Stand der Technik auch mit einer theoretisch denkbaren Idealen Fahrzeug-internen Sensorik (allein wegen der Fahrzeug-bezogenen Erfassungsperspektive) kaum vollständig abdeckbar. Unterschiedliche Arten der Sensorik haben eine Reihe bekannter Nachteile und Schwächen. Beispielsweise kann mit einer Kamera ein Abstand von der Kamera zu einem Objekt ohne die Vorkenntnisse über das Objekt nicht sicher ermittelt werden. Auch ist die Erfassung der Eigenschaften eines Objekts oder der Bewegung eines Objekts mit einem Sensor, z. B. einer Kamera, meistens sehr perspektivenabhängig. Zusätzlich können bei der Erfassung anderer Objekte und deren Bewegung mittels einer Fahrzeugsensorik im realen Verkehr häufig vorkommende Verdeckungen eines Objekts durch weitere bewegliche oder feststehende Objekte (z. B. auch Wände, Säulen, Leitplanken) auftreten. Somit ist eine industrielle Nutzung einer automatischen oder zu einem hohen Grad automatisierten Bewegung im Rahmen eines Fahrerassistenzsystems mit hohem Automatisierungsgrad bis hin zum autonomen Fahren besonders in Umgebungen, die viele Objekte umfassen, äußerst problematisch. Auch können Sensordaten zu einem Teil der Umgebung, die aus einer oder ähnlichen Richtungen bzw. Perspektiven erfasst werden, häufig durch Störgrößen, z. B. durch Reflektionen, Schattenbildungen, etc. lückenhaft oder unrichtig sein.
Auch ein denkbarer drahtloser Austausch aller verfügbaren Sensorinformationen zwischen mehreren Verkehrsteilnehmer können zu immensen Datenvolumina, zu einer hohen Beanspruchung der Frequenzbänder, zu einer hohen Strahlungsbelastung sowie zu einer verzögerten Übertragung und zugleich nicht notwendigerweise zur Auflösung des Problems führen.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist, Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Bewegungsplanung für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren eines Fahrzeugs aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Abhängige Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Bewegungsplanung eines Fahrzeugs für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren innerhalb eines bestimmten Fahrbereichsausschnitts, bei dem externe Sensorik-Daten in Abhängigkeit von den Daten einer Außen-Sensorik, die eine Objektkonstellation und/oder einen Freiraumbereich in einem Fahrbereichsausschnitt repräsentieren, ermittelt und drahtlos für zumindest ein Fahrzeug bereitgestellt werden, und

– in Abhängigkeit von den externen Sensorik-Daten eine Bewegungsplanung zumindest eines Fahrzeugs für einen bestimmten Fahrbereichsausschnitt ermittelt wird, und
– in Abhängigkeit von der ermittelten Bewegungsplanung ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren des Fahrzeugs durchgeführt wird und/oder zumindest eine Information an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben wird.

Im Verfahren wird eine Bewegungsplanung für zumindest ein Fahrzeug für Fahrbereichsausschnitte ermittelt, die insbesondere mit (bestimmten) baulichen Sondersituationen im Zusammenhang stehen. Es können straßenbauliche Sondersituationen sein, die für das zumindest teilweise automatisierte Fahren nach dem Stand der Technik besonders problematisch sind. Auch können Sondersituationen Fahrbereichsausschnitte umfassen, die eine Ausführung bestimmter Manöver durch Verkehrsteilnehmer, z. B. Reisverschlussverfahren, erfordern. Insbesondere können (bauliche) Sondersituationen im Wesentlichen dreidimensional geformte (insbesondere in die Höhe gewölbte) Fahrbereichsausschnitte, z. B. wie bei komplexen Verkehrsknoten, sein. Alternativ oder zusätzlich können bestimmte Fahrbereichsausschnitte auch bestimmte Teile von baulich getrennten Straßen oder Straßenabschnitten umfassen.
Durch das auf bestimmte innerhalb einer Fahrstrecke vorkommende Sondersituationen angepasste Verfahren kann somit ein erhöhter Automatisierungsgrad (bis hin zum hochautomatisierten bzw. automatischen Fahren) innerhalb einer gesamten zu befahrenden Fahrstrecke ermöglicht werden.
Die Außen-Sensorik umfasst zumindest einen Sensor zur Erfassung eines Teils des bestimmten Fahrbereichsausschnitts. Die Außen-Sensorik kann mehrere Sensoren umfassen, wobei zumindest einer davon drehbar, schwenkbar oder neigbar ausgestaltet werden kann. Auch kann die Außen-Sensorik einen tatsächlich auswertbaren Erfassungsbereich (z. B. ein sog. Field of View) elektronisch verändern. Ferner kann das Verfahren einen Abgleich oder eine Fusion zwischen den Daten von zumindest zwei Sensoren der Außen-Sensorik umfassen. Ein solcher Abgleich bzw. eine solche Fusion kann innerhalb einer Recheneinheit der Außen-Sensorik ausgeführt werden.
Die Außen-Sensorik erfasst einen Teil der Umgebung im bestimmten Fahrbereichsausschnitt, insbesondere aus der Perspektive schräg von oben, und stellt dabei externe Sensorik-Daten bereit, die ein oder mehrere Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche bzw. Freiraumkonstellationen innerhalb des bestimmten Fahrbereichsausschnitts repräsentieren.
Bei der Außen-Sensorik handelt es sich insbesondere um einem Wesentlichen oberhalb eines bestimmten Fahrbereiches oder oberhalb mehrerer bestimmter Fahrbereichsausschnitten statisch angebrachten Sensorik. Dabei ergibt sich als ein wesentlicher Vorteil, dass sich eine aus einer solchen Position ergebende Erfassungsperspektive, eine typische fahrzeugbezogene Erfassungsperspektive, z. B. hinsichtlich verdeckter Objekte und/oder Freiraumbereiche, ergänzt. Außerdem kann mit einer solchen Außen-Sensorik ein relativ großer Fahrbereich, der zu einer Durchführung eines Manövers, z. B. eines Einfädelmanövers, eines Überholmanövers, durch das zumindest ein Fahrzeug ausreicht, erfasst werden. Es können auch zwei oder mehrere bestimmte Fahrbereichsausschnitt mit einem Sensor der Außen-Sensorik erfasst werden.
Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei der Außen-Sensorik um eine bewegliche Außen-Sensorik handeln, die sich zusammen mit anderen, insbesondere in den Fahrbereichsausschnitten befindlichen Fahrzeugen, bewegt.
Im Verfahren können zum Ermitteln einer Bewegungsplanung auch zwei oder mehrere externe Sensorik-Daten von zwei oder mehreren Vorrichtungen die eine Außen-Sensorik umfassen, z. B. einer statischen Außen-Sensorik und einer beweglichen Außen-Sensorik, berücksichtigt werden.
Dabei kann die Außen-Sensorik auch zumindest einen Teil des Fahrzeugs, für welches die Bewegungsplanung ermittelt wird, erfassen und das Fahrzeug kann in den externen Sensorik-Daten, z. B. als ein Objekt, insbesondere als ein Teil einer Objektkonstellation, repräsentiert werden. Dabei kann das Fahrzeug, für welches eine Bewegungsplanung ermittelt wird, bildlich gesprochen auch auf sich selbst und auf die für ihn relevante Objektkonstellationen und Freiraumbereiche von einer erhabenen Perspektive aus „sehen”. Somit können bei der im Verfahren ermittelten Bewegungsplanung Gegebenheiten berücksichtigt werden, die das Fahrzeug aus der eigenen Perspektive (auch mit der Annahme einer idealen Fahrzeug-Sensorik) nicht berücksichtigen kann, insbesondere aktuelle und in der nahen Zukunft mögliche Verkehrssituationen, Gefahren, Manövermöglichkeiten, etc.
Den bereitgestellten externen Sensorik-Daten aus zumindest einem Fahrbereichsausschnitt kann eine zeitliche Gültigkeit, z. B. auch in Form einer von der Zeit abhängigen Funktion, zugeordnet werden. Diese Funktion kann einen Ablauf der Gültigkeit oder die Veränderung (Absinken) der Datenkonfidenz abhängig von der Zeit repräsentieren.
Objektkonstellationen können das Gebilde aus zwei oder mehreren beweglichen Objekten sein, die sich in der Nähe zueinander befinden oder bewegen. Insbesondere umfasst eine Objektkonstellation Objekte, die sich in einer (verglichen mit der übrigen Verkehrsdynamik) im Wesentlichen festen oder langsam veränderlichen Formation bewegen und/oder die ein im Wesentlichen festes oder langsam veränderliches Bewegungsverhalten relativ zueinander aufweisen.
Insbesondere ist eine Objektkonstellation durch eine Beziehung der Objekte zueinander gekennzeichnet. Eine solche Beziehung kann ein sogenanntes Schwarm-Verhalten, z. B. innerhalb von einem sogenannten Schwarmstau, sein. Das Repräsentieren einer Objektkonstellation im Verfahren ist vorteilhaft, weil diese im Vergleich zum Repräsentieren einzelner Objekte sehr viel sparsamer im Bezug auf die zu übertragende und zu verarbeitende Datenmenge ist. Außerdem können die entsprechenden Sensorik-Daten für das Ermitteln einer Bewegungsplanung sehr vorteilhafte Informationen zu der Beziehung zumindest zweier Objekte zueinander in einer Objektkonstellation umfassen.
Der Begriff Fahrbereichsausschnitt bezieht sich insbesondere auf bestimmte durch ihre Position und/oder Form und/oder Größe gekennzeichnete Flächenbereiche der Fahrbahn in der Umgebung des Fahrzeugs und kann innerhalb oder auch außerhalb des Fahrbereichs liegen, z. B. wenn das Ego-Fahrzeug den Fahrbereich noch nicht erreicht hat. Der Fahrbereichsausschnitt kann auch ein bestimmter Bereich einer Fahrspur, ein Sektor eines Kreisverkehrs oder ein sich über mehrere Fahrspuren erstreckender Teilbereich des Fahrbereichs sein. Fahrbereichsausschnitte können insbesondere Fahrspurabschnitte sein.
Fahrbereichsausschnitte können im Verfahren fest oder abhängig von vorgegebenen Kriterien variabel definiert oder bestimmt sein.
Fahrbereichsausschnitt können im Verfahren durch eine bestimmte, den Raum repräsentierende Information, z. B. absolute oder relative Koordinaten, z. B. im Bezug auf ihre Grenzen, Mittelpunkte, etc, gekennzeichnet oder beim Ermitteln der Zuordnung repräsentiert sein. Fahrbereichsausschnitt können dabei einen nahezu beliebig bestimmten (flächen) Bereich auf einer Fahrbahn repräsentieren, z. B. einen Sektor eines Kreisverkehrs, eine Ausfahr, ein Fahrbereichsausschnitt zur Durchführung bestimmter Manöver, z. B. Einfedel- oder Spurwechselmanöver sein.
Fahrbereichsausschnitt kann dabei einen wesentlichen Teil Fahrbereichs, insbesondere eines (baulichen) Sonderbereichs einer Fahrstrecke umfassen. Insbesondere hängt der Fahrbereich mit der Route des Fahrzeugs zusammen.
Beim Begriff Freiraumbereich handelt es sich im Rahmen dieser Patentanmeldung um einen räumlichen Bereich, insbesondere einen bestimmten Fahrbereichsausschnitt oder einen bestimmten Teil innerhalb eines solchen Fahrbereichsausschnitts, in dem sich keine Objekte oder keine Objekte einer bestimmten Klasse, z. B. keine Fußgänger oder keine Motorräder, befinden.
Das Repräsentieren eines Freiraumbereichs ist in vielen Fällen wesentlich vorteilhafter gegenüber dem Repräsentieren einzelner Objekte. Erfindungsgemäß können die bereitgestellten externen Sensorik-Daten bevorzugt Freiraumbereiche mit einer ein bestimmtes Maß überschreitender Größe (z. B. Länge und Breite, etc.) repräsentieren, während diese bevorzugt Freiraumbereiche mit einer ein bestimmtes Maß unterschreitenden Größe (z. B. Länge und Breite, etc.) nicht repräsentieren. Dabei ergibt sich ein weiterer Vorteil, weil z. B. relativ geringe von Objekten freie Flächenbereiche nicht in den externen Daten mit hohem Aufwand repräsentiert werden müssen.
Der in den externen Sensorik-Daten repräsentierte Freiraumbereich kann auch auf Flächenbereiche begrenzt werden, die größer als vorgegebene Abmessungen sind, beispielsweise zumindest so groß wie die Flächen der Freiraumbereiche, die für die Bewegung des Fahrzeugs eine unmittelbare Relevanz in der nahen Zukunft haben (werden). Vorgegebene Abmessungen können dabei abhängig von der Größe oder Form des Fahrzeugs vordefiniert sein. Beispielsweise handelt es sich um Abmessungen, die größer sind als Abmessungen einer Fläche, die das Fahrzeug (ohne erhöhte Risiken) einnehmen (belegen) kann. Eine solche Fläche kann auch einen erforderlichen Sicherheitsabstand für zumindest ein Fahrzeug umfassen.
Ein Freiraumbereich bzw. eine Freiraumkonstellation kann in zumindest zwei Dimensionen, repräsentiert sein. Das Repräsentieren kann in Form von Vektoren ausgestaltet sein. Beispielsweise können zumindest einige Grenzen des Freiraumbereichs durch Verkettung von mehreren Vektoren oder durch eine Kombination von einer oder mehreren vordefinierten Standardformen beschrieben werden. Das Repräsentieren kann auch durch eine Kombination von bestimmten Standard-Formen erfolgen. Solche Standardformen können z. B. Rechtecke, Polygone, Kreise, Ovale oder krummlinige Figuren bzw. Formen sein. Auch ein komplex geformter Freiraumbereich kann so durch eine sehr kompakt darstellbare Information, die z. B. die Art, Größe, Position, Geschwindigkeit einer oder mehrerer Standardformen repräsentiert, dargestellt werden. Dabei muss eine relativ aufwändige geometrische Information zu den Objektkonstellationen bzw. Freiraumkonstellationen durch eine oder mehrere (dem Empfänger bekannter) Standard-Formen ersetzt werden. Somit muss die geometrische Information nicht jedes Mal übermittelt werden und es ergibt sich eine extreme Reduktion der Datenmenge.
Eine Freiraumkonstellation kann eine räumliche Anordnung aus zumindest zwei Freiraumbereichen sein. Insbesondere umfasst eine Freiraumkonstellation zumindest zwei Freiraumbereiche, die sich in einer im Wesentlichen festen oder langsam veränderlichen Formation bewegen und/oder ein im Wesentlichen festes oder langsam veränderliches Bewegungsverhalten relativ zueinander aufweisen, insbesondere verglichen mit der Veränderungsdynamik eines Verkehrsgeschehens.
Die Sensorik-Daten, die eine Freiraumkonstellation repräsentieren, kann Informationen zu der Beziehung zumindest zweier Freiraumbereiche zueinander in einer Freiraumkonstellation umfassen. Beispielsweise kann dabei die im Verfahren ermittelte Bewegungsplanung auch (möglichst optimierte) Übergänge von einem Freiraumbereich zu einem anderen Freiraumbereich umfassen.
Als Objekt ist im Verfahren auch ein Teil eines Objekts zu verstehen. Als Freiraumbereich ist dabei auch ein Teil eines (zusammenhängenden) Freiraumbereichs zu verstehen. Ein Objekt kann dabei, z. B. auch durch eine zu der jeweiligen Sensorik gewandte Seite des Objekts oder durch einen Teil des Objekts repräsentiert werden, dar sich nur teilweise im Erfassungsbereich der Sensorik befindet. Entsprechend kann auch das Fahrzeug, für welches die Bewegungsplanung ermittelt wird, in den externen Sensorik-Daten repräsentiert werden.
Besonders bevorzugt repräsentieren die bereitgestellten externen Sensorik-Daten auch Eigenschaften von Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereichen.
Eigenschaften einer Objektkonstellation können, insbesondere sein:

– Position und Bewegungsdaten einer Objektkonstellation (z. B. in zwei Richtungen),
– Form und/oder Ausdehnung der Objektkonstellation, insbesondere in zumindest zwei Dimensionen mit einer Genauigkeit von weniger als +/–0,5 Meter.
– Information, die eine Formstabilität oder Formveränderung der Objektkonstellation repräsentiert,
– Kollisionswahrscheinlichkeit innerhalb einer Objektkonstellation.

Eigenschaften von einem Freiraumbereich können, insbesondere sein:

– Position und Bewegungsdaten eines Freiraumbereichs, insbesondere der Grenzen des Freiraumbereichs,
– Form und/oder Ausdehnung des Freiraumbereichs (z. B. in zwei Richtungen),
– Information, die eine Formstabilität oder Formveränderung der des Freiraumbereichs repräsentiert.

Dabei kann die Bewegungsplanung abhängig von der Information über die Formstabilität einer Freiraumkonstellation (die z. B. von einem weitgehend formstabilen „Mitschwimmen” mit dem Verkehr bis zu einer starken Variabilität der Form oder Abmessungen haben kann) ermittelt werden. Im Falle von formstabilen Freiraumbereichen kann eine Bewegungsplanung einen vorteilhaften höheren Zeithorizont umfassen. Im Falle eines nicht formstabilen Freiraumbereiches kann die Bewegungsplanung unter Berücksichtigung alternativer Freiraumbereiche ermittelt werden.
Im Folgenden werden zusätzliche oder alternative weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsbeispiele der Erfindung aufgeführt:
Das Fahrzeug, für welches die erfindungsgemäße Bewegungsplanung ermittelt wird, kann über eine Fahrzeug-Sensorik (On-Board-Sensorik) mit zumindest einem Sensor (Kamerasystem, Lasersensorik, z. B. Laserscanner, LED-Sensorik, Radarsensorik, Ultraschallsensorik, etc.) zur Erfassung eines Teils seiner Umgebung verfügen. Die Erfassung der Objekte bzw. Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche kann dabei zweidimensional oder dreidimensional erfolgen. Auch kann die Erfassung eine zweidimensional Erfassung mit ergänzenden Informationen zu einer dritten Dimension erfolgen (Fachbegriff: „2,5 D”). Der zumindest eine Fahrzeug-Sensor kann fest mit dem Fahrzeug verbunden sein.
In Abhängigkeit von den Daten der Fahrzeug-Sensorik aus dem erfassten Teil der Umgebung des Fahrzeugs werden dabei interne Sensorik-Daten ermittelt bzw. bereitsteht, welche eine oder mehrere Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche in der Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere aus der Fahrzeugperspektive, repräsentieren.
Das Repräsentieren einer oder mehrerer Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereichs bezieht sich dabei auf die Position und/oder die Bewegungsdaten und/oder die Eigenschaft und/oder den Zustand des oder der Objektkonstellationen bzw. Freiraumbereiche.
Die Position kann dabei, z. B. die Koordinaten, die Ausrichtung, etc. zumindest eines Teils des Objekts, insbesondere des Fahrzeugs, für welches die Bewegungsplanung ermittelt wird, umfassen. Die Bewegungsdaten können dabei eine Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Objekts umfassen. Die Eigenschaft einer Objektkonstellation kann dabei auch eine Objektklasse zumindest einen Objekts der Objektkonstellation (Mensch, bewegliches Objekt, unbewegliches Objekt, Fahrzeug einer bestimmten Klasse, etc.) umfassen. Der Zustand des Objekts kann z. B. einen aktiven oder passiven Zustand eines Objekts, z. B. einer beweglichen Einrichtung, umfassen. Die internen Sensorik-Daten können mit oder ohne einer, innerhalb des Fahrzeugs ermittelten Datenfusion von den Daten verschiedener sich mit dem Fahrzeug bewegenden Sensoren bereitgestellt werden.
Die Eigenschaften der Objektkonstellation und/oder des Freiraumbereichs bzw. der Freiraumkonstellationen können auch vorausbestimmte Kombinationen von den jeweiligen Eigenschaften umfassen oder auf solche beschränkt sein. Dabei können die Sensorik-Daten beispielsweise nur oder vorwiegend relevante, insbesondere vorausbestimmte, Kombinationen aus den jeweiligen Eigenschaften bereitstellen. Bevorzugt handelt es sich dabei um solche Kombinationen von Eigenschaften der Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche, die eine besondere Bedeutung für die aktuelle Fahrzeugbewegung aufweisen, wie z. B. eine Gruppe von Fußgängern oder ein querender Fußgänger mit einem Kinderwagen.
Die internen Sensorik-Daten und/oder externen Sensorik-Daten können dabei eine absolute Position einer Objektkonstellation und/oder eine relative Position eines oder mehrerer Objekte in der Objektkonstellation repräsentieren. Eine absolute Position kann sich auf ein stehendes Koordinatensystem, z. B. auch auf das globale Koordinatensystem, beziehen. Eine relative Position eines Objekts kann sich auf eine Information, die die Position der Objektkonstellation repräsentiert (z. B. ein geometrischer Schwerpunkt oder eine andere Grenze der Objektkonstellation), bezogen sein. Somit können zu verarbeitende Datenmengen weiter reduziert werden und es kann ein Verfahren mit einem hohen Kompatibilitätspotential geschaffen werden.
Die internen Sensorik-Daten und/oder externen Sensorik-Daten können dabei eine absolute Position eines Freiraumbereichs und/oder eine relative Position eines oder mehrerer Grenzen eines Freiraumbereichs zu einem oder mehreren bestimmten Zeitintervallen repräsentieren. Eine absolute Position kann sich auf ein stehendes Koordinatensystem, z. B. auch auf das globale Koordinatensystem beziehen. Eine relative Position einer Grenze eines Freiraumbereichs kann sich auf eine Information, die die Position eines Freiraumbereichs (z. B. ein geometrischer Schwerpunkt oder eine andere Grenze des Freiraumbereichs) repräsentiert, bezogen sein. Somit können zu verarbeitende Datenmengen weiter reduziert werden und es kann ein Verfahren mit einem hohen Kompatibilitätspotential geschaffen werden.
Die relativen Positionen können in den internen Sensorik-Daten und/oder externen Sensorik-Daten jeweils Informationen über Abstände, Winkel Anordnung einer Objektkonstellation und/oder eines Freiraumbereich in Relation zu den Teilen der Fahrbahninfrastruktur (Spurenmarkierungen, Leitplanken, etc.) oder bestimmten beweglichen oder stehenden Objekten repräsentieren.
Beispielsweise können die internen Sensorik-Daten und/oder die externen Sensorik-Daten mehrere Teile einer Objektkonstellation und/oder eines Freiraumbereichs, beispielsweise durch eine sogenannte Punktewolke, eine ortsdiskrete Funktion, eine interpolierte Funktion, ein Polynom bzw. Spline repräsentieren. Insbesondere können die internen Sensorik-Daten und/oder die externen Sensorik-Daten die Information über die (räumlichen) Grenzen einer Objektkonstellation und/oder eines Freiraumbereichs, beispielsweise Positionen der Flächengrenzen innerhalb welcher sich ein oder mehrere Objekte befinden, umfassen. Dabei können die internen Sensorik-Daten und/oder die externen Sensorik-Daten die Information über mehrere Teile einer Objektkonstellation und/oder eines Freiraumbereichs, insbesondere ihrer Grenzen, repräsentieren. Bevorzugt erfolgt diese in zumindest zwei Dimensionen mit einer Genauigkeit von weniger als +/–0,5 Meter.
Die internen Sensorik-Daten und/oder die externen Sensorik-Daten können dabei auch eine interpretierte Information über die Teile der Objektkonstellation umfassen, z. B. einen beweglichen und/oder unbeweglichen Teil eines Objekts (z. B. ein Fußgänger, der einen Schritt mit einem Bein macht, oder ein Nutzfahrzeug mit beweglichen Teilen).
Die internen Sensorik-Daten und/oder die externen Sensorik-Daten können auch die Bewegung einzelner Objekte innerhalb einer Objektkonstellation als relative Bewegungsinformation, z. B. relativ zu einer Grenze der Objektkonstellation bzw. des Freiraumbereichs, repräsentieren. Somit ergibt sich eine erhebliche Reduktion der bereitzustellenden Sensorik-Daten gegenüber einem vollständigen Repräsentieren aller Bewegungsdaten aller Objekte innerhalb einer Objektkonstellation.
Besonders bevorzugt können die internen Sensorik-Daten und die externen Sensorik-Daten Informationen über bewegliche und unbewegliche Teile eines Objekts, auch relativ zu einem unbeweglichen Teil des Objekts, umfassen.
Bevorzugt werden die internen Sensorik-Daten und die externen Sensorik-Daten aus Daten zumindest zweier Sensorien ermittelt die einen Fahrbereichsausschnitt aus wesentlich unterschiedlichen räumlichen Perspektiven erfassen. Zum Beispiel: interne Sensorik-Daten basierend auf Sensorik-Daten, die aus einer im Wesentlichen horizontalen Perspektive auf den Fahrbereichsausschnitt gerichtet sind; und externe Sensorik-Daten basierend auf Sensorik-Daten, die aus einer im Wesentlichen vertikalen Perspektive oder aus einer Perspektive von oben seitlich gerichtet sind. Somit kann beispielsweise auch das Problem gelöst werden, dass Verdeckungen eines Objekts durch ein anderes Objekt oder Teile des Fahrzeugs innerhalb einer Objektkonstellation zu einer lückenhaften oder fehlerhaften Erfassung der Umgebung oder einer unpräzisen oder fehlerhaften Prädiktion führen. Somit können auch denkbare Folgen eines Fehlers einer Außen-Sensorik oder einer Fahrzeug-Sensorik wesentlich entschärft werden.
Bevorzugt erfasst die Fahrzeug-Sensorik und/oder die Außen-Sensorik eine oder mehrere Objektkonstellationen und/oder einen oder mehrere Freiraumbereiche in zumindest zwei Dimensionen. Zum Beispiel verlaufen zwei Dimensionen, in welchen ein Sensor der Außen-Sensorik, z. B. eine Kamera, mehrere Objekte oder eine Objektkonstellation gut repräsentieren kann, senkrecht zu der Achse zwischen dem Sensor (Kamera) und dem Objekt. Mit anderen Worten können perspektivisch fusionierte (abgeglichene) Daten in Abhängigkeit von zwei an sich im Wesentlichen zweidimensionalen, aus unterschiedlichen Perspektiven aufgenommenen internen Sensorik-Daten und externen Sensorik-Daten derart ermittelt werden, dass diese eine Information zu Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereich-Konstellationen aus drei Dimensionen umfassen.
Dabei können auch die von der jeweiligen Sensorik abgewandten und/oder verdeckten Teile räumlicher Objekte hinreichend berücksichtigt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren einen Abgleich der internen Sensorik-Daten und der externen Sensorik-Daten, die jeweils zumindest teilweise dieselbe Objektkonstellation und/oder denselben Freiraumbereich repräsentieren, wobei die in den externen Sensorik-Daten und in den internen Sensorik-Daten repräsentierte Information über die Eigenschaften der Objektkonstellation und/oder des Freiraumbereichs aus zwei wesentlich unterschiedlichen Erfassungsperspektiven abgeglichen wird und eine Bewegungsplanung abhängig von den abgeglichenen Daten ermittelt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer ermittelten bzw. geschätzten Ankunftszeit des Fahrzeugs im Fahrbereichsausschnitt die externen Daten aus unterschiedlichen bestimmten Fahrbereichsausschnitten ausgewertet werden. Auch kann abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer ermittelten Ankunftszeit des Fahrzeugs im Fahrbereichsausschnitt, insbesondere in einem bestimmten Flächenbereich des Fahrbereichsausschnitts, eine Reihenfolge bzw. Priorität in der Verarbeitung der externen Daten aus verschiedenen Fahrbereichsausschnitten variiert werden. Dabei entsteht ein erfindungsgemäßer Vorteil, dass die für das Ermitteln der Bewegungsplanung am meisten relevanten externen Daten, insbesondere für den jeweilig passenden Zeitpunkt, ausgewertet werden. Auch kann die Menge der drahtlos zu übertragenden oder zu verarbeitenden Daten, zumindest in Summe, reduziert werden. Dabei kann auch die Realzeitfähigkeit des Verfahrens im Vergleich zu denkbaren anderen Verfahren erhöht werden.
Fahrbereichsausschnitte können gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, z. B. in Anhängigkeit von der aktuellen Verkehrssituation, jeweils für einen bestimmten Zeitraum ausgewählt werden.
Es können auch externe Sensorik-Daten, die sich auf Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche aus einer Kombination der Fahrbereichsausschnitte beziehen, ermittelt oder bereitgestellt werden. Dabei kann eine insbesondere optimierte Kombination der Fahrbereichsausschnitte insbesondere anhängig von der Anfrage des Fahrzeugs ermittelt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird bzw. werden in Abhängigkeit von Positionsdaten und Bewegungsdaten des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit von einer vorher ermittelten Bewegungsplanung des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit von den Bedienaktionen des Fahrers des Fahrzeug ein bzw. mehrere Fahrbereichsausschnitte oder Flächenbereiche innerhalb zumindest eines Fahrbereichsausschnitts ermittelt, für den bzw. für die die externen Sensorik-Daten bereitgestellt werden (sollen).
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können Fahrbereichsausschnitte und/oder Flächenbereiche innerhalb der Fahrbereichsausschnitte, zu welchen die Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche in den externen Sensorik-Daten repräsentiert werden und Fahrbereichsausschnitte und/oder Flächenbereiche innerhalb der Fahrbereichsausschnitte, zu welchen die Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche in den internen Sensorik-Daten repräsentiert werden, alternativ oder zusätzlich in Abhängigkeit voneinander gesteuert werden. Dabei kann z. B. ein Winkel, in dem Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche (z. B. von der Außen-Sensorik) erfasst werden, variiert werden. Beispielsweise kann eine zur Außen-Sensorik gehörende Schwenkkamera in Abhängigkeit von dem Umfang, den eine Fahrzeug-Kamera, beispielsweise im Bezug auf eine bestimmte Objektkonstellation, nicht oder nicht gut erfassen kann, elektromechanisch oder elektronisch geschwenkt werden. Dabei können die bereitgestellten externen Sensorik-Daten im Wesentlichen auf Sensorik-Daten eingeschränkt werden, die zum gegebenen Zeitpunkt als besonders wichtig und/oder dringend zum Ermitteln der Bewegungsplanung gebraucht werden. Somit können Datenmenge, Rechenleistung und sonstige Ressourcen weiter reduziert werden.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren abhängig von einer Annäherung des Fahrzeugs an eine, insbesondere eine bestimmte, Sondersituation oder an ein Sondersituation einer bestimmten Art gestaltet werden.
Dabei kann die Annäherung an eine Sondersituation z. B. abhängig von Navigationsdaten (z. B. anhand eines Eintrags in die Navigationskarte, gespeicherter Koordinaten oder Erkennung bestimmter Straßenanordnung) und/oder durch eine drahtlose Verbindung (z. B. WLAN, LTD, etc,) festgestellt werden. In Abhängigkeit von der Annäherung an eine solche Sondersituation können mit Mitteln des Fahrzeugs:

– eine Anfrage zum Erhalt von externen Sensorik-Daten unmittelbar oder mittelbar versandt werden und/oder
– externe Sensorik-Daten, insbesondere bestimmte ausgewählte externe Sensorik-Daten, empfangen bzw. ermittelt werden.

Vorzugsweise findet die Bewegungsplanung des Fahrzeugs mit Hilfe der Außen-Sensorik derart statt, dass vorrangig die besonders dringend benötigten ergänzenden externen Daten zu den internen Daten der Fahrzeug-Sensorik bereitgestellt werden. Dabei können die in Anhängigkeit von der Außen-Sensorik ermittelten externen Sensorik-Daten, insbesondere aktiv, durch das Senden einer Anfrage aus dem Fahrzeug selektiv abgefragt werden.
Das Verfahren kann also das drahtlose Versenden einer Anfrage vom Fahrzeug umfassen, die einen Bezug zu den benötigten externe Daten repräsentiert. Dabei kann die Abfrage sich auf einen oder mehrere bestimmte Fahrbereichsausschnitte oder auf einen oder mehrere bestimmte Teile eines oder mehrerer Fahrbereichsausschnitte beziehen, aus welchem/n die Daten benötigt werden.
Vorteilhafterweise können die bereitgestellten oder bereitzustellenden externen Sensorik-Daten derart beschränkt werden, dass im Wesentlichen nur ein Teil von diesen bereitgestellt oder mit Mitteln des Fahrzeugs ausgewählt wird, der zum Ermitteln einer Bewegungsplanung, insbesondere für einen hinreichenden großen Zeithorizont und/oder in hinreichender Qualität, erforderlich ist. Durch die Erfindung können auch die Mengen der drahtlos zu übertragenden und im Fahrzeug zu verarbeitenden Daten wesentlich reduziert werden, was zu sehr erheblichen Einsparungen von Ressourcen und der Strahlungsbelastung führen kann.
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren einen Abgleich der internen Sensorik-Daten und der externen Sensorik-Daten. Aus dem Abgleich können abgeglichene Daten ermittelt und bereitgestellt werden. Der Abgleich kann auch als eine entsprechende Datenfusion ausgestaltet sein.
Bevorzugt umfasst das Verfahren das Ermitteln der perspektivisch fusionierten Daten in Abhängigkeit von den internen Sensorik-Daten und den externen Sensorik-Daten. Perspektivisch fusionierte Daten können derart ermittelt werden, dass die räumliche Beschaffenheit einer Objektkonstellation teilweise oder weitgehend dreidimensional ermittelt wird, die in den internen Sensorik-Daten und/oder den externen Sensorik-Daten repräsentiert ist. Die perspektivisch fusionierten Daten können anschließend auf fusionierte zweidimensionale Daten reduziert werden, die Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche in nur zwei, insbesondere horizontalen, Dimensionen repräsentieren. Dabei können die internen Sensorik-Daten und/oder die externen Sensorik-Daten geometrische Projektionen zumindest einer Objektkonstellation und/oder eines Freiraumbereichs auf die Fahrstreckenabschnitt repräsentieren. Somit kann die Menge der bereitzustellenden Daten noch weiter reduziert werden; der Vorteil der perspektivischen Fusion der Daten bleibt dabei erhalten.
Dabei können nicht hinreichend übereinstimmende Daten, z. B. vorwiegend zur Steuerung von nicht sicherheitsrelevanten Fahrzeugsystemen oder zur Steuerung der Fahrzeugbewegung in einem relativ geringen, nicht sicherheitskritischen Maße und/oder eingeschränkt auf Informations- oder Komfortfunktionen, verwendet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung repräsentieren die internen Sensorik-Daten eine aus zumindest zwei Objekten bestehende Objektkonstellation. Die externen Sensorik-Daten repräsentieren das Fahrzeug, für welches eine Bewegungsplanung ermittelt wird, sowie die zumindest zwei Objekte, wobei die zumindest zwei Objekte in den internen Sensorik-Daten und in den zweiten Sensorik-Daten dieselben sind. Dabei können gegenseitige Verdeckungen von Objekten und/oder deren räumliche Triangulationsbeziehungen derart aufgelöst werden, dass die für die Bewegung des Fahrzeugs relevanten Gegebenheiten, insbesondere geometrischen Gegebenheiten innerhalb einer Objektkonstellation und/oder eines Freiraumbereichs bzw. Freiraumkonstellationen, beim Ermitteln der Bewegungsplanung berücksichtigt werden.
Mit anderen Worten kann abhängig von den internen Sensorik-Daten und den externen Sensorik-Daten, die sich zumindest teilweise auf dieselbe Objektkonstellation beziehen, eine Bewegungsplanung ermittelt werden, die mehrere aus der jeweiligen Erfassungsperspektive nicht hinreichend erfassbare Gegebenheiten berücksichtigt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können Triangulationsbeziehungen zwischen zumindest zwei Grenzen einer Objektkonstellation und/oder zumindest zwei Grenzen eines Freiraumbereichs, jeweils bezogen auf die Erfassungsperspektive der Fahrzeug-Sensorik und auf die Erfassungsperspektive der Außen-Sensorik, beim Ermitteln der Bewegungsplanung berücksichtigt werden. Insbesondere kann die Bewegungsplanung abhängig von je zumindest zwei räumlichen Triangulationsbeziehungen aus der Erfassungsperspektive der Fahrzeug-Sensorik und der Erfassungsperspektive der Außen-Sensorik ermittelt werden.
Die Bewegungsplanung kann insbesondere eine mögliche Bahnführung des Fahrzeugs in einer nahen Zukunft betreffen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Bewegungsplanung eine Sequenz von zwei oder mehreren Positionen des Fahrzeugs in der nahen Zukunft umfassen. Eine solche Sequenz kann eine Information über die Reihenfolge und/oder über Zeitpunkte bzw. Zeitintervalle zum Einnehmen zumindest einer jeweiligen bestimmten Position durch das Fahrzeug repräsentieren. Die jeweiligen Positionen des Fahrzeugs können Koordinaten und/oder Ausrichtungen des Fahrzeugs in absoluten Koordinaten oder in relativen Koordinaten, z. B. im Bezug auf seine aktuelle Position oder im Bezug auf bestimmte Orientierungspunkte, z. B. eine Ampel, Haltelinie, bzw. eine bestimmte Spur, umfassen. Solche Positionen des Fahrzeugs können dabei in einem absoluten oder relativen Koordinatensystem repräsentiert werden. Dies kann sich auch jeweils auf einen bestimmten Zeitpunkt und/oder auf ein bestimmtes Zeitintervall beziehen, zu dem das Fahrzeug die entsprechende Position oder Bewegungsparameter erreichen soll.
Bevorzugt repräsentiert die Bewegungsplanung eine Zuordnung von mehreren durch das Fahrzeug einzunehmenden Positionen zu den jeweiligen Zeitpunkten oder Zeitintervallen in der nahen Zukunft, zu welchen diese jeweiligen Positionen oder Bewegungsparameter des Fahrzeugs eingenommen werden sollen.
Eine Bewegungsplanung kann in Form von Daten ermittelt werden, die insbesondere in einem statischen oder dynamischen Datensatz gespeichert bzw. für mehrere unterschiedliche Zwecke im Fahrzeug bereitgestellt werden.
Eine Bewegungsplanung kann alternativ oder zusätzlich eine Sequenz von zwei oder mehreren Fahraktionen umfassen, die zu einer oder mehreren bestimmten Positionen des Fahrzeugs oder Zeitpunkten bzw. Zeitintervallen in der nahen Zukunft führen sollen).
Schließlich kann die Bewegungsplanung auch eine Sequenz von zwei oder mehreren Manövern (z. B. als eine der vorausbestimmten Manöverklassen, Manöverspezifische Parameter, etc.) repräsentieren, die insbesondere zu einer bestimmten Position des Fahrzeugs oder Zeitpunkten bzw. Zeitintervallen in der nahen Zukunft führen (sollen).
Vorteilhafterweise kann die Bewegungsplanung kurzzeitige Bewegungen des Fahrzeugs umfassen, die vom Fahrzeug in der nahen Zukunft (etwa in den nächsten 0,2 Sec–5 Sec) ausgeführt werden können. Eine derart gewählte „nahe Zukunft” ist relevant, weil diese sich auf ein Zeitintervall bezieht, währen dessen der hochautomatisiert fahrende Fahrer meistens nicht seine fahrerische Aufgabe (wieder-)aufnehmen kann.
Vorteilhafterweise kann sich die ermittelte Bewegungsplanung auch auf die Bewegungen des Fahrzeugs beziehen, die vom Fahrzeug etwa in den nächsten 5 Sec–30 Sec ausgeführt werden können. Eine solche Bewegungsplanung kann dazu dienen, einen zeitlichen Umfang eines Manövers, bevorzugt im Wesentlichen vollständig, abzudecken. Dabei handelt es sich um eine Zeitspanne in der ein hinreichender Automatisierungsgrad für ein teilweise automatisiertes Fahren, zumindest in den baulichen Sondersituationen einer Fahrstrecke, allein durch die Fahrzeugsensorik nicht erreichbar ist.
Vorteilhafterweise kann die Bewegungsplanung sich auch auf die Bewegungen des Fahrzeugs in der nahen Zukunft beziehen, die zum aktuellen Zeitpunkt bzw. Zeitintervall keine steuernden bzw. regelnden Eingriffe in das Fahrwerk des Fahrzeugs erfordern. Mit anderen Worten können die Daten der Bewegungsplanung auch Bewegungen des Fahrzeugs umfassen, die zum Zeitpunkt der Bereitstellung der externen Sensorik-Daten noch nicht ausgeführt werden können und/oder die in einem Zeitintervall vor dem Zeitpunkt, zu dem ein regelnder Eingriff in Abhängigkeit von den internen Sensorik-Daten erst möglich ist. Die Bewegungsplanung kann auch ein Manöver des Fahrzeugs betreffen, welches erst nach dem aktuellen Manöver (als ein Nachfolgemanöver) durchgeführt werden kann.
Besonders bevorzugt repräsentiert die ermittelte Bewegungsplanung eine Sequenz aus Positionen und/oder Bewegungsdaten und/oder Fahraktionen und/oder Manövern des Fahrzeugs zwischen einer ersten Position des Fahrzeugs, die von der aktuellen Position des Fahrzeugs abhängt, oder einer Position des Fahrzeugs, die eine Regelung der Bewegung des Fahrzeugs mittels der Fahrzeug-Sensorik erlaubt, bis zu einer zweiten Position, zu der noch keine Regelung der Bewegung des Fahrzeugs mit der Fahrzeug-Sensorik ermittelt werden kann. Dabei kann die zweite (einzunehmende) Position ein Befahren bzw. Einnehmen eines bestimmten sich bewegenden Freiraumbereichs (z. B. vor oder hinter einem anderen beweglichen Objekt oder zwischen zumindest zwei konkreten beweglichen Objekten) sein.
Besonders bevorzugt wird die Bewegungsplanung des Fahrzeugs mehrmals in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabschnitten, z. B. 1–10 Sec, ermittelt oder aktualisiert. Somit kann eine erhöhte Qualität der Daten erreicht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Bewegungsplanung auch derart ermittelt werden, dass die entsprechende Bewegung des Fahrzeugs im Wesentlichen durch solche Fahrbereichsausschnitte bzw. bestimmte Flächenbereiche eines oder mehreren bestimmten Fahrbereichsausschnitte führt, in welchen eine erhöhte Übereinstimmung der internen Sensorik-Daten und der externen Sensorik-Daten festgestellt wird oder zu erwarten ist.
Besonders bevorzugt wird die Bewegungsplanung für ein Fahrzeug derart ermittelt, dass ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren des Fahrzeugs folgenden Kriterien entspricht:

– ein bestimmter Automatisierungsgrad in einem möglichst langen Streckenabschnitt und/oder
– ein möglichst hoher Automatisierungsgrad und/oder
– ein möglichst konstanter Automatisierungsgrad in Bezug auf die Bahnführung des Fahrzeugs und/oder in Bezug auf die Fahrerunterstützung (innerhalb einer Fahrstrecke)

Dabei kann die Bewegungsplanung bevorzugt derart ermittelt werden, dass die Anzahl der Veränderungen des Automatisierungsgrads für den Fahrer minimiert und zugleich ein möglichst hoher (z. B. in einem Fahrbereich minimal vorkommender oder durchschnittlicher) Automatisierungsgrad erzielt wird. Dadurch kann der Fahrer, z. B. von einer häufigen Wiederaufnahme der fahrerischen Tätigkeit betreffend die Bahnführung des Fahrzeugs, entlastet werden. Somit wird er seltener z. B. von den entsprechenden Meldungen des Fahrzeugs gestört oder von weiteren Nebentätigkeiten im Fahrzeug (z. B. vom Telefonieren, Büroarbeit, Kommunikation, etc.) auf die eine oder andere Weise abgelenkt
Somit können die an sich bekannten und zukünftigen Möglichkeiten des zumindest teilweise automatisierten Fahrens (auch ohne einen großen Aufwand in der Sensorik-Ausstattung) maximal genutzt werden. Auch kann dem Bedürfnis des Fahrers entgegengekommen werden, dass der Automatisierungsgrad und somit das für die Fahrt ggf. nach erforderliche Niveau an Fahreraktionen oder Fahreraufmerksamkeit möglichst selten verändert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Bewegungsplanung erzeugt, die zu einer nach einem oder mehreren vorgegebenen Kriterien optimierten Bewegung des Fahrzeugs innerhalb des Fahrbahnabschnitts (bestimmten Fahrbereichs) führen kann. Solche Kriterien können sein:

– Sicherheit, insbesondere Minimierung der (kumulierten) Kollisionsrisiken; Erreichung eines Manöverziels (eine bestimmte Spur, eine bestimmte Ausfahrt im Kreisverkehr);
– Erreichung eines insbesondere beweglichen Freiraumbereichs;
– eine minimale Zeit bis zur Erreichung eines (Zwischen-)Ziels;
– Fahrstil, insbesondere eine möglichst konstante Geschwindigkeit, eine begrenzte Querbeschleunigung;
– Optimierung des Verkehrsflusses, der die Bewegung zweier oder mehrerer Fahrzeuge umfasst;
– Kooperation mit einem oder mehreren anderen Verkehrsteilnehmern;
– eine minimale Anzahl durchzuführender Manöver, insbesondere innerhalb einer Fahrstrecke;
– eine möglichst geringe Ablenkung des Fahrers von weiteren Tätigkeiten,
– sparsamer Fahrzeugbetrieb, insbesondere CO2-Reduktion, Rekuperations-Strategie, Reduktion des Verschleißes, insbesondere Fahrwerk oder mehrere Teile des Fahrzeugs;

Dabei kann ein Zwischenziel z. B. eine bestimmte Ausfahrt, eine bestimmte Position an einer Ampel (z. B. als erster an einer Ampel) oder eine Position innerhalb eines bestimmten Freiraumbereichs zwischen zumindest zwei anderen fahrenden Fahrzeugen sein.
Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren das Ermitteln von voraussichtlichen Eigenschaften von Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereichen, einschließlich ihrer Position zu einem oder mehreren Zeitintervallen in der nahen Zukunft abhängig von Eigenschaften dieser Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereichen zu einem früheren Zeitintervall, insbesondere zum Zeitintervall zu dem diese von der Außen-Sensorik erfasst wurden. Insbesondere wird dabei ihre jeweilige Position (z. B. als Zuordnung zu bestimmten Fahrbereichsausschnitten) für diese Zeitintervalle ermittelt. Zusätzlich zu bekannten physikalischen Zusammenhängen können die voraussichtlichen Eigenschaften und Positionen auch als Mittel einer Wahrscheinlichkeitsrechnung oder einer Simulation eingesetzt werden.
Die Bewegungsplanung für ein Fahrzeug kann dabei auch derart ermittelt werden, dass durch diese das Fahrzeug eine bestimmte Objektkonstellation oder eine Objektkonstellation einer vorausbestimmten Art oder eine Objektkonstellation mit vorausbestimmten Eigenschaften zusammen mit bestimmten anderen Objekten bildet und/oder einen bestimmten Freiraumbereich oder einen Freiraumbereich einer vorausbestimmten Art oder mit vorausbestimmten Eigenschaften erreicht.
Bestimmte Arten von Objektkonstellationen bzw. bestimmte Arten von Freiraumbereichen können dabei solche Arten sein, auf die das Fahrzeugsystem zum Ausführen der zumindest teilweise automatisierten Bewegung des Fahrzeugs optimiert, insbesondere eingelernt ist. Dabei kann eine vorausermittelte oder bekannte Information zur „Performance” des Fahrzeugs bezüglich des Ausführens des zumindest teilweise automatisierten Fahrens im Zusammenhang mit bestimmten Arten von Objektkonstellationen bzw. Freiraumbereichen, z. B. aus einer Datenbank, ermittelt und berücksichtigt werden.
Mit anderen Worten kann dabei das Vorwissen über die Performance der Mittel des (bestimmten) Fahrzeugs im Zusammenhang mit bestimmten Arten von Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereichen für das zumindest teilweise automatisierte Fahren beim Ermitteln der Bewegungsplanung berücksichtigt werden.
Auch kann die Bewegungsplanung derart ermittelt werden, dass ein gezieltes Erreichen bzw. Befahren von (mit dem Verkehr „mitschwimmenden”) Freiraumbereichen von einer der vorausbestimmten Arten oder Freiraumbereichen mit vorausbestimmten Eigenschaften oder ein Manövrieren zwischen solchen Freiraumbereichen ausgeführt wird.
Vorteilhafterweise kann die Bewegungsplanung anhand von zumindest zwei Freiraumbereichen ermittelt werden, insbesondere derart, dass je nach ermittelten (in den Daten der Außen-Sensorik repräsentierte) Eigenschaften der zumindest zwei Freiraumbereiche entschieden wird, welches der zumindest zwei Freiraumbereiche in der Bewegungsplanung als ein (Zwischen-)Ziel berücksichtigt wird. Dies kann bevorzugt je nach Formstabilität und/oder Form und Größe und/oder Bewegungsgeschwindigkeit der Freiraumbereiche (die für das Fahrzeug mehr oder minder passend ist) entschieden werden. Somit kann die Bewegungsplanung weiter optimiert werden.
Eigenschaften von Objektkonstellationen und Freiraumbereichen zu einem oder mehreren Zeitintervallen in der nahen Zukunft können im Verfahren abhängig von ihren Eigenschaften zu einem früheren Zeitpunkt, z. B. zu einem aktuellen Zeitpunkt oder einem Zeitpunkt vor einigen Sekunden vor dem aktuellen Zeitpunkt ermittelt werden.
Die Bewegungsplanung kann dabei abhängig von den im Rahmen des Verfahrens vorausermittelten bzw. simulierten Objektkonstellationen ermittelt werden, die das Fahrzeug im Falle des Befahrens von bestimmten Fahrbereichsausschnitten zu bestimmten Zeitintervallen zusammen mit anderen Objekten bilden kann bzw. würde.
Die Bewegungsplanung kann auch abhängig von einer vorausermittelten und/oder in einer Datenbank hinterlegten Information ermittelt werden, die das Maß der erreichbaren Performance der Mittel des Fahrzeugs zur Ausführung des zumindest teilweise automatisierten Fahrens abhängig von bestimmten Arten von Objektkonstellationen oder Eigenschaften von Objektkonstellationen, die vorausbestimmten Kriterien entsprechen, umfasst.
Dabei kann die Bewegungsplanung auch abhängig von den vorausermittelten bzw. simulierten Eigenschaften von Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereichen für bestimmte Zeitintervalle in der nahen Zukunft ermittelt werden, die das Fahrzeug im Falle des Befahrens bestimmter Fahrbereichsausschnitte zu bestimmten Zeitpunkte zusammen mit anderen Objekten bilden würde. Dabei kann unter Anderem das Vorwissen über die Verhaltenseigenschaften von Verkehrsteilnehmern in bestimmten Objektkonstellationen, insbesondere Formationen, berücksichtigt werden. Im Verfahren können insbesondere an sich bekannte Methoden der Wahrscheinlichkeitstheorie oder Simulation von Objektbewegung oder von menschlichen Verhaltensweisen im Verkehr angewandt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt der Fahrbereichsausschnitt in einem räumlichen Zusammenhang mit einer Sondersituation einer Fahrstrecke. Bevorzugt handelt es sich bei einem bestimmten Fahrbereichsausschnitt um:

– Einfahrt in oder aus eine Schnellstraße oder Ausfahrt aus einer Schnellstraße;
– Kreisverkehr;
– Spurenzusammenführung;
– Kreuzung;
– Baustellenbereich;
– Parkhaus.

Solche Sondersituationen können nach dem Stand der Technik allein mit der Fahrzeug-Sensorik nicht zufriedenstellend abgedeckt werden.
Besonders bevorzugt sind Sondersituationen bauliche Stellen einer Route des Fahrzeugs, die weniger als 1–3% einer gesamten statistischen Länge von ländlichen Routen und unter 2–15% der statistischen urbanen Routen umfassen. Diese können mit einem überschaubaren Aufwand mit einer Außen-Sensorik ausgestattet werden. Zugleich können diese den für automatisiertes Fahren schwierigsten Stellen einer Route entsprechen, die mit der Fahrzeug-Sensorik nicht oder nicht hinreichend sicher befahren werden können.
Dabei kann auch ein minimaler oder durchschnittlicher von einem Fahrer gewünschter oder erwarteter Automatisierungsgrad, insbesondere in Bezug auf eine bestimmte Fahrstrecke oder Art einer Fahrstrecke optimiert werden.
Besonders bevorzugt ist das Verfahren zur Optimierung eines teilweise automatisierten Fahrens für einen baulichen Sonderbereich oder mehrere derartige Sonderbereiche eines Fahrabschnitts (bzw. Fahrbereichs) ausgestaltet oder optimiert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf die Bereitstellung (einschließlich Übertragung) der externen Sensorik-Daten in Bezug auf einen oder mehrere Umgebungsbereiche, in welchen in der nahen Zukunft das Fahrzeug, insbesondere mit einer hohen Wahrscheinlichkeit, ein Manöver durchführen wird (bzw. soll).
Dabei kann, z. B. mittels Wahrscheinlichkeitsrechnung, eine Information zu einem Umgebungsbereich und/oder Zeitintervall ermittelt werden, innerhalb welchem ein Manöver des Fahrzeugs wahrscheinlich stattfinden wird oder sinnvollerweise stattfinden kann. Aus der ermittelten Information können Fahrbereichsausschnitte ermittelt werden, auf die sich die externen Sensorik-Daten beziehen sollen, die zum Ermitteln einer entsprechenden Bewegungsplanung bereitzustellen sind. Dabei kann die Bereitstellung von externen Sensorik-Daten in Abhängigkeit von der ermittelten Information variieren.
Somit kann der (zumindest kumulierte) Aufwand für das Ermitteln, Bereitstellen und/oder Übertragen der externen Sensorik-Daten zum Ermitteln der Bewegungsplanung für ein bestimmtes Manöver stark reduziert werden. Auch der (Rechen-)Aufwand innerhalb des Fahrzeugs kann gesenkt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung umfasst folgende Schritte:

– Ermitteln von einem Umgebungsbereich oder mehreren Umgebungsbereichen, in welchem/welchen mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit ein Manöver des Fahrzeugs bzw. mit Beteiligung des Fahrzeugs durchgeführt werden wird oder soll;
– Verändern des räumlichen Erfassungsbereichs der Außen-Sensorik derart, dass zumindest ein bestimmter im Voraus ermittelter räumlicher Bereich hinreichend oder im Wesentlichen erfasst wird, und/oder
– Ermitteln der externen Sensorik-Daten aus den Daten der Außen-Sensorik, wobei vorwiegend Daten betreffend den ermittelten räumlichen Bereich ausgewählt werden;
– Ermitteln abgeglichener Daten in Abhängigkeit von den externen Sensorik-Daten und internen Sensorik-Daten in Bezug auf zumindest einen ermittelten Fahrbereichsausschnitt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die externen Sensorik-Daten derart ermittelt und/oder bereitgestellt werden, dass Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche in bestimmten für eine Bewegung des Fahrzeugs besonders relevanten Fahrbereichsausschnitten repräsentiert werden, insbesondere:

– in einem oder mehreren bestimmen Fahrbereichsausschnitten, in dem/denen ein Manöver des Fahrzeugs in der nahen Zukunft (mit einer hohen Wahrscheinlichkeit) stattfinden wird oder soll, und/oder
– in einem oder mehreren bestimmen Fahrbereichsausschnitten, in dem/denen ein hoher Grad der Objektverdeckungen oder eine nicht hinreichende Qualität der internen Sensorik-Daten festgestellt wird oder zu erwarten ist.

Somit kann sich eine weitere sehr hohe durchschnittliche Einsparung der Datenmenge, Datenrate und der Rechenleistung ergeben.
Alternativ oder zusätzlich kann auch analog in Bezug auf das Ermitteln der internen Sensorik-Daten verfahren werden, insbesondere hinsichtlich des Teils der internen Sensorik-Daten, die mit den externen Sensorik-Daten abgeglichen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden für zumindest zwei oder mehrere Fahrzeuge zumindest je eine Bewegungsplanung ermittelt, wobei die Bewegungsplanung für ein erstes Fahrzeug von der Bewegungsplanung für ein zweites Fahrzeug abhängt. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um zumindest zwei Fahrzeuge, die in einer räumlichen Nähe zueinander fahren oder zusammen eine Objektkonstellation bilden.
Bevorzugt können zumindest zwei Bewegungsplanungen derart ermittelt werden, dass abhängig von den bestimmten Kriterien ein Optimum, insbesondere ein Gesamtoptimum für zwei oder mehrere Fahrzeuge, angestrebt oder angenähert wird. Dabei können mit dem Verfahren zwei oder mehrere Bewegungsplanungen für zwei oder mehrere in der Nähe voneinander befindliche Fahrzeuge insbesondere Fahrzeuge, die sich in Bezug auf ein Manöver gegenseitig beeinflussen können (z. B: ein Reißverschlussverfahren), ermittelt werden. Solche Kriterien können Einträge oder Kombinationen aus folgender Liste sein:

– Sicherheit, insbesondere Minimierung der Kollisionsrisiken zwischen den zumindest zwei Fahrzeugen;
– Minimierung der über die beteiligten Fahrzeuge kumulierte Geschwindigkeitsvarianz und/oder kumulierte Querbeschleunigungswerte;
– Optimierung des Verkehrsflusses;
– Sparsamer Fahrzeugbetrieb, insbesondere Reduktion von CO2 Emissionen;
– Rekuperations-Strategie;
– Steuerung von Energiewandlungsprozessen, die im Zusammenhang mit dem Fahrzeugantrieb oder der Quer- bzw. Vertikaldynamik des Fahrzeugs stehen, insbesondere im Zusammenhang mit einer Aufladung bzw. Entladung eines oder mehrerer Energie-Speicher des Fahrzeugs.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs durch die Fahrzeug-Sensorik und durch die Außen-Sensorik in einer zeitlichen Abhängigkeit voneinander. Somit entsteht der Vorteil, dass sich die resultierenden internen Sensorik-Daten und die externen Sensorik-Daten im Wesentlichen auf dieselben bzw. passenden Zeitpunkte bzw. Zeitintervalle beziehen. Somit kann der Abgleich der externen Sensorik-Daten und der internen Sensorik-Daten sehr viel einfacher bzw. präziser durchgeführt werden, auch weil die Positionen und/oder Eigenschaften, z. B. Formen von Objektkonstellationen oder Freiraumbereichen, sich auf zueinander abhängige Zeitpunkte bzw. Zeitintervalle beziehen.
Die zeitliche Abhängigkeit kann mittels einer drahtlosen Synchronisierung bzw. eher Synchronisierung auf eine vorausbestimmte, von der Zeit abhängige Information, z. B. Zeitsignale, erfolgen. Es kann z. B.

– die Fahrzeug-Sensorik eine Steuerung eines Erfassungszeitpunkts der Außen-Sensorik, und/oder
– die Außen-Sensorik eine Steuerung des Erfassungszeitpunkts der Fahrzeugsensorik, und/oder
– ein gemeinsamer Taktgeber die Steuerung des Erfassungszeitpunkts der Fahrzeugsensorik und der Außen-Sensorik

Vorteilhafterweise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in Abhängigkeit von den durch die Außen-Sensorik erfassten Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche entschieden werden, dass

– externe Sensorik-Daten eine Repräsentation von Objektkonstellationen umfassen, oder externe Sensorik-Daten eine Repräsentation der Freiraumbereiche bzw. Freiraumkonstellationen umfassen, oder
– externe Sensorik-Daten eine Kombination aus den Repräsentationen der Objektkonstellationen und Freiraumbereiche umfassen, die für zumindest einen bestimmten Fahrbereichsausschnitt bereitgestellt werden,

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Vorteilhafterweise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in Abhängigkeit von einer Anfrage eines Fahrzeugs entschieden werden, dass

– externe Sensorik-Daten eine Repräsentation von Objektkonstellationen umfassen, oder
– externe Sensorik-Daten eine Repräsentation der Freiraumbereiche bzw. Freiraumkonstellation umfassen, oder
– externe Sensorik-Daten eine Kombination aus den Repräsentationen der Objektkonstellationen und Freiraumbereiche umfassen,

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Dabei können, je nach bestimmten Objektkonstellationen oder Freiraumbereichen oder je nach aktuellem Bedarf eines Fahrzeugs jeweils am besten geeignete Repräsentationen oder Kombinationen aus solchen Repräsentationen bereitgestellt werden. Dabei können auch die begrenzten Ressourcen einer Außen-Sensorik oder der Fahrzeug-Sensorik optimal genutzt werden.
Beispielsweise kann in einem dichten Verkehr auf das Repräsentieren einzelner Objekte oder Objektkonstellationen verzichtet werden, da die Information über Freiraumbereiche wertvoller und ggf. deutlich schneller bereitgestellt werden kann. Bei wenigen Objekten, die sich aus der Erfassungsperspektive des Fahrzeugs wesentlich verdecken, kann automatisch das Repräsentieren der Objektkonstellation erfolgen.
Auch eine Kombination der Repräsentation der Objektkonstellationen und Freiraumbereiche für einen oder zumindest zwei unterschiedliche Freiraumbereiche ist sinnvoll.
Die ermittelte Bewegungsplanung, insbesondere in Form entsprechender Daten, kann in der Erfindung unterschiedlich genutzt werden:

– Ermitteln von Steuerungsdaten zur Steuerung zumindest einer Fahrwerksfunktion des Fahrzeugs,
– Ansteuerung eines Aktuators des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den ermittelten Steuerungsdaten zu einer Veränderung einer Fahrzeugbewegung, insbesondere Bahnführung des Fahrzeugs innerhalb des Fahrbereichsausschnitts.

– Ermitteln der Steuerungsdaten für zumindest eine Anzeige innerhalb des Fahrzeugs, wobei die Anzeige eine Information, Empfehlung oder Handlungsanweisung für den Fahrer des Fahrzeugs umfasst, die insbesondere eine Bahnführung des Fahrzeugs betrifft, und
– Ausgabe der Anzeige an den Fahrer des Fahrzeugs, insbesondere wenn die vorausbestimmte Bedingung erfüllt ist;

Besonders bevorzugt bezieht sich dabei die Ausgabe der Information, insbesondere der Anzeige an den Fahrer, auf die Beeinflussung der Bewegungsplanung, die durch die Ansteuerung zumindest eines Aktuators resultiert.
Steuerungsdaten können sowohl eine Ausgabe einer Information an den Fahrer auch als eine – insbesondere mit zeitlichen Parametern versehene – Sequenz aus mehreren auszugebenden Informationen repräsentieren. Eine solche Sequenz kann dabei Informationen umfassen, die an den Fahrer mittels zwei oder mehrerer unterschiedlicher Wahrnehmungskanäle in der nahen Zukunft übermittelt werden.
UND/ODER
Das Verfahren umfasst eine Ansteuerung zumindest eines Aktuators des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der ermittelten Bewegungsplanung, wobei

– der Aktuator des Fahrzeugs ein vom Fahrer überstimmbares Lenkmoment bewirkt, und/oder
– der Aktuator des Fahrzeugs eine akustische oder haptische Information für den Fahrer des Fahrzeugs erzeugt, die eine Fahrtrichtung oder Manöverrichtung repräsentiert,

Die vorausbestimmten Bedingungen können bevorzugt sein:
Ermitteln, dass die Fahrerabsicht und die ermittelte optimierte Bewegungsplanung sich im Wesentlichen voneinander unterscheiden, und/oder
Ermitteln, dass der Fahrer des Fahrzeugs in einer Objektekonstellation ein verdecktes Objekt nicht sehen kann bzw. konnte, und/oder
Ermitteln, dass die Ablenkung oder Abwendung des Blicks des Fahrers, insbesondere von einem bestimmten Objekt oder Objektekonstellation, einen vorausbestimmten Wert überschreitet.
Auch kann die vorausbestimmte Bedingung von einem ermittelten Wachsamkeitszustand und/oder Gesundheitszustand des Fahrers abhängig sein.
Besonders bevorzugt umfassen die Steuerungsdaten eine Sequenz aus mehreren Steuerungsparametern oder Steuerungssignalen, welche insbesondere eine bestimmte Reihenfolge oder zeitliche Abhängigkeiten zum Ansteuern eines Aktuators oder einer Anzeige vorgibt. Somit können die Steuerungsdaten für den zeitlichen Umfang der nahen Zukunft ermittelt und bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt umfasst die Bewegungsplanung auch zumindest eine Gierbewegung des Fahrzeugs (Drehung des Fahrzeugs um eine Höhenachse). Dabei kann in Abhängigkeit von der Bewegungsplanung auch eine Verteilung der Brems- und/oder Antriebskräfte auf die Räder des Fahrzeugs verändert werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Aktuator der Hinterachslenkung des Fahrzeugs angesteuert werden. Besonders bevorzugt kann das Verhältnis zwischen der Vorderachslenkung und Hinterachslenkung in Abhängigkeit von den bereitgestellten externen Sensorik-Daten, insbesondere von der ermittelten Bewegungsplanung verändert werden.
Dabei kann durch das Verfahren zusätzlich zu einer manuellen Lenkung des Fahrers oder zu einer teilweise automatisierten Lenkung auch eine Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zu seiner Bewegungsrichtung variiert werden. Somit kann das Fahrzeug abhängig von der ermittelten Bewegungsplanung z. B. die erfassten, zur Verfügung stehenden Freiraumbereiche in einem dichten Verkehr oder beim Einparken sehr effizient einnehmen.
Das Verfahren kann insbesondere mit oder ohne Mitwirkung eines Fahrers ausgeführt werden, insbesondere auch wenn sich kein Fahrer im Fahrzeug befindet. Dabei kann die Bewegung des Fahrzeugs in der nahen Zukunft in Abhängigkeit von der ermittelten Bewegungsplanung beeinflusst werden. Insbesondere kann die Bewegung des Fahrzeugs als eine Sequenz von verschiedenen Einflüssen auf die Bewegung des Fahrzeugs ausgeführt werden, und zwar in Abhängigkeit von der durch die Bewegungsplanung repräsentierten Sequenz aus verschiedenen Fahrzeugpositionen für verschiedene Zeitintervalle.
Die Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeugs abhängig von der ermittelten Bewegungsplanung kann die sich auf mehrere Zeitpunkte bzw. Zeitintervalle beziehen und entsprechend mehrmals bzw. als eine Sequenz von Beeinflussungen der Bewegung ausgeführt werden.
Die Bewegung des Fahrzeugs kann durch das Verfahren auch derart beeinflusst werden, dass durch die Ansteuerung zumindest eines Aktuators des Fahrzeugs eine Fahraktion des Fahrers verändert wird.
Die Bewegung des Fahrzeugs kann durch das Verfahren auch derart beeinflusst werden, dass der Fahrer durch eine Ansteuerung eines Aktuators des Fahrzeugs eine insbesondere gerichtete Signalisierung empfängt, die von ihm in eine bestimmte Fahraktion überführt werden soll oder kann.
Zum Beispiel kann ein Aktuator der Servolenkung derart angesteuert werden, dass die Lenkung des Fahrzeugs in eine erste Richtung leichtgängiger (mit einer geringeren Kraft durch den Fahrer) als in eine zweite Richtung betätigt werden kann. Zusätzlich kann ein gerichtetes Lenkmoment zumindest einen Teil der Kraft aufbringen, die zu der Veränderung der Bewegung des Fahrzeugs führt.
Zum Beispiel kann ein Aktuator, der zur Veränderung einer mechanischen Rückkopplung eines Fahrpedals und/oder Bremspedals des Fahrzeugs ausgestaltet ist, derart angesteuert werden, dass eine Veränderung der Bewegung des Fahrzeugs bei einer bestimmten Druckkraft auf das Fahrpedal und/oder Bremspedal durch einen Fahrer erreicht wird.
Bewegungen des Fahrzeugs können sich, z. B. auf eine Veränderung der Längsdynamik, Querdynamik, Vertikaldynamik, Stabilisierung, Rollen und ggf. Driften des Fahrzeugs beziehen. Bevorzugt kann es sich bei den Fahrfunktionen um einen Satz („Baukasten”) aus vorausbestimmten Manöverelementen bzw. aus einem Manöver mit vorausbestimmten Eigenschaften handeln. Dabei können die Fahrfunktionen („Elemente des Baukastens”) in Abhängigkeit von der ermittelten Bewegungsplanung in einer passenden Reihenfolge abgerufen und ausgeführt werden.
Ergänzend werden im Folgenden die hier verwendeten Begriffe beispielshaft erklärt:
Fahrzeug-Sensorik kann z. B. ein Kamera(system), ein Radar, ein Ultraschallsystem, eine Stereokamera oder eine Licht-emittierende Sensorik, z. B. Laser-Sensorik, insbesondere ein Laserscanner, sein. Insbesondere handelt es sich um Sensorik, die zur Umfelderfassung (Sensierung, Vermessung, Erkennung von Objekten außerhalb des Fahrzeugs) dient und/oder zur Abbildung der Umgebung in einem Datenmodell mit räumlichen Bezügen ausgestaltet ist. Dabei kann dieselbe Sensorik auch zu weiteren Zwecken außer zum Einsatz für teilautomatisiertes Fahren ausgestaltet sein.
Außen-Sensorik ist eine Sensorik, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet und insbesondere mit einer Infrastrukturvorrichtung verbunden ist. Diese ist dazu ausgestaltet, das Fahrzeug und/oder die Umgebung des Fahrzeugs von außerhalb des Fahrzeugs zu erfassen. Insbesondere beinhaltet diese eine Recheneinheit, die dazu ausgestaltet ist, ein Datenmodell von der Umgebung mit räumlichen Bezügen zu ermitteln, und dieentsprechende Verfahren ausführen kann. Besonders bevorzugt kann diese eine lichtemittierende Sensorik, insbesondere eine Lasersensorik, bevorzugt ein Laserscanner sein. Diese Außen-Sensorik kann mehrere Sensoren, insbesondere Sensorcluster, umfassen.
Im Verfahren können auch analog andere Fahrzeugfunktionen oder mit dem Fahrzeug elektronisch verbundene Vorrichtungen, z. B. zusätzliche Anzeigen, gesteuert werden.
Die Recheneinheit kann ein elektronisches Steuergerät, z. B. eine Fahrzeug-ECU, sein. Dieses kann zusammen oder getrennt mit der Sensorik verbaut sein.
Verfahren, die auf Sensorik-Daten (in der Recheneinheit) angewandt werden, können insbesondere eine sogenannte Segmentierung von Bilddaten bzw. Messdaten und/oder eine Vermessung von Objekten oder Freiraumbereichen und/oder eine Konturenerkennung und/oder eine Objekterkennung und/oder eine Prädiktion der Bewegung eines Objekts sein. Es können an sich bekannte oder weiterentwickelte Varianten hiervon sein.
Objekte bzw. Bestandteile von Objektkonstellationen können dabei bewegliche oder potentiell bewegliche Objekte sein, z. B. Fahrzeuge, KLW, PKW, Zweiradfahrer, Fußgänger sein. Objekte können auch unbewegliche Objekte, z. B. geparkte Fahrzeuge, abgestellte Gegenstände, z. B. Mülltonnen, etc. sein. Objekte können dabei auch einen Teil der Infrastruktur oder Straßeninfrastruktur betreffen, z. B. Fahrbahnbegrenzungen, Fahrbahnmarkierungen, Infrastrukturteile, z. B. Brücken, Pfeiler, Hydranten.
Interne Sensorik-Daten und externe Sensorik-Daten weisen insbesondere einen zumindest zweidimensionalen räumlichen Bezug auf. Der Abgleich der externen Sensorik-Daten und der internen Sensorik-Daten kann vorteilhafterweise auch ein jeweiliges Maß für Konfidenz und/oder Meßgenauigkeit jeweiliger Sensorik-Daten berücksichtigen, insbesondere die Daten mit einer höheren Konfidenz und/oder Meßgenauigkeit höher gewichten.
Vorteilhafterweise kann der Abgleich bzw. die Kombination der Daten auf verschiedenen Abstraktionsebenen erfolgen, insbesondere:

– Sensordaten-Abstraktionsebene;
– Kanten- bzw. Konturenebene;
– Objektlistenebene bzw. Freiraumbereich-Ebene;
– Eigenschaften von Objektkonstellationen bzw. Freiraumbereichen.

Die Fahrerassistenzeinheit kann als eine Recheneinheit des Fahrzeugs ausgestaltet sein. Diese kann zum Ermitteln der Bewegungsplanung und insbesondere zum Ermitteln der Steuerungssignale für Aktuatoren des Fahrzeugs oder zur Ausgabe einer Information an den Fahrer des Fahrzeugs ausgestaltet sein.
Das Fahrzeug ist bevorzugt ein Kraftfahrzeug. Daraus ergeben sich mehrere oben diskutierte sowie weitere für den Fachmann leicht nachvollziehbare Vorteile.
Zur Erfindung gehört auch eine Vorrichtung innerhalb eines Fahrzeugs, insbesondere umfassend eine Fahrerassistenzeinheit, zum Ermitteln der Daten einer Bewegungsplanung eines Fahrzeugs für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren innerhalb eines bestimmten Fahrbereichsausschnitts, die ausgestaltet ist zum

– Aufbau einer drahtlosen Verbindung zu einer Vorrichtung die eine Außen-Sensorik umfasst; ferner ausgestaltet zum
– Empfangen der externen Sensorik-Daten, die abhängig von den Daten einer Außen-Sensorik sind und zumindest eine Objektkonstellation und/oder einen Freiraumbereich in einem Fahrbereichsausschnitt repräsentieren; ferner ausgestaltet zum
– Ermitteln der Daten einer Bewegungsplanung zumindest eines Fahrzeugs für einen bestimmten Fahrbereichsausschnitt in Abhängigkeit von den empfangenen externen Sensorik-Daten; ferner ausgestaltet zum
– Ansteuern zumindest eines Aktuators des Fahrzeugs zur Unterstützung eines zumindest teilweise automatisierten Fahren des Fahrzeugs und/oder zum Ansteuern einer Ausgabe einer Information an den Fahrer des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der ermittelten Bewegungsplanung.

Die Vorrichtung innerhalb eines Fahrzeugs kann ferner ausgestaltet sein zur Ausführung des Verfahrens nach weiteren oben diskutierten Merkmalen.
Zur Erfindung gehört auch die Nutzung einer Vorrichtung außerhalb des Fahrzeug zur Unterstützung des zumindest teilweise automatisierten Fahrens eines oder mehrerer Fahrzeuge in einem bestimmten Fahrbereichsausschnitt, umfassend eine Außen-Sensorik zum Erfassen einer Objektkonstellation und/oder eines Freiraumbereichs innerhalb eines oder mehrerer bestimmten Fahrbereichsausschnitte, ferner ausgestaltet zum Ermitteln von externen Sensorik-Daten die eine Objektkonstellation und/oder Freiraumbereich in den bestimmten Fahrbereichsausschnitten repräsentieren, und zwar in Abhängigkeit von den Daten der Außen-Sensorik, ferner ausgestaltet zum Bereitstellen der externen Sensorik-Daten für zumindest ein Fahrzeug in der Umgebung der Außen-Sensorik, insbesondere in Abhängigkeit von einer unmittelbar oder mittelbar drahtlos empfangener Anfrage, die sich auf bestimmte Fahrbereichsausschnitte bezieht. Dabei ist in Abhängigkeit von den bereitgestellten externen Sensorik-Daten eine Bewegungsplanung für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren des Fahrzeugs im Fahrbereich und/oder eine an den Fahrer des Fahrzeugs auszugebende Information ermittelbar.
Die Vorrichtung zur Unterstützung des zumindest teilweise automatisierten Fahrens eines oder mehrerer Fahrzeuge in einem bestimmten Fahrbereichsausschnitt kann ferner ausgestaltet sein zur Ausführung des Verfahrens nach weiteren oben diskutierten Merkmalen.
Ferner umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher einer digitalen Vorrichtung insbesondere zumindest einer Recheneinheit geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß einem oder mehrerer oben diskutierter Merkmale ausgeführt werden, wenn das Produkt auf der digitalen Vorrichtung läuft.
Ferner umfasst die Erfindung auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, zur Ausführung des Verfahrens, insbesondere auch mit der Vorrichtung innerhalb des Fahrzeugs, das zur Ausführung des Verfahrens nach den oben diskutierten Merkmalen ausgestaltet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der 1 bis 3 in Form vorteilhafter Ausführungsbeispiele näher erläutert:
1 zeigt ein Beispiel einer baulichen Sondersituation „Kreisverkehr” mit einer stationär angebrachten Außen-Sensorik.
2a zeigt eine bestimmte Anordnung von Objekten und Objektkonstellationen, die in den Daten der Außen-Sensorik bzw. in den Daten der Fahrzeug-Sensorik repräsentiert werden.
2b zeigt dieselbe Anordnung von Objekten und Objektkonstellationen wie in der 2a, wobei diesmal Freiraumbereiche in Daten der Außen-Sensorik repräsentiert werden.
3 zeigt dieselbe Anordnung von Objekten wie in der 2a und in der 2b, wobei ein bestimmter Freiraumbereich hervorgehoben ist, der in den Daten der Außen-Sensorik vorrangig repräsentiert wird.
1 zeigt ein Fahrzeug 1, für welches die Bewegungsplanung ermittelt wird (hier das Ego-Fahrzeug) mit einer elektronischen Fahrerassistenzeinheit 2 für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren (unterstütztes Fahren, teilautomatisiertes Fahren, hochautomatisiertes Fahren, automatisches Fahren), welches in diesem Beispiel innerhalb des bestimmten Fahrbereichs 3 („Kreisverkehr”) unterstützt wird.
Die von einer im Wesentlichen oberhalb des bestimmten Fahrbereichs 3 angebrachten Außen-Sensorik 4 bereitgestellten externen Sensorik-Daten werden mittels der elektronischen Fahrerassistenzeinheit 2 aus den drahtlos zum Fahrzeug 1 übermittelten Daten ermittelt. Die Daten werden in diesem Beispiel mittels WLAN oder LTD übermittelt. Dabei umfasst in diesem Beispiel die Fahrerassistenzeinheit 2 ein Empfangsmodul zum Empfang der externen Sensorik-Daten.
Weiterhin zeigt 1 eine Fahrzeug-Sensorik 7 des Ego-Fahrzeuges 1 und weitere Objekte 11 bis 13 mit Objektkonstellationen 30 bis 34, auf die weiter unten näher eingegangen wird.
Die 2a und 2b zeigen eine Außen-Sensorik 4 umfassend zwei Sensoren 41 und 42, die Daten der Außen-Sensorik 4 für mehrere Fahrzeuge in einem Fahrbereich 3 einer Straße bereitstellt. Einzelne Fahrbereichsausschnitte sind in diesem Beispiel bestimmten Spurenabschnitten zugeordnet. Diese haben in diesem Beispiel jeweils eine variable Länge entlang der Fahrbahn und sind in der Figur nicht gesondert gekennzeichnet. Die Bewegungsplanung wird in diesem Beispiel für das Fahrzeug 1 ermittelt. Fahrbereichsausschnitte, zu welchen die Daten der Fahrzeug-Sensorik ermittelt werden, sind mit einer gestrichelten Linie 22 eingegrenzt.
2a veranschaulicht, wie anhand der Daten der Außen-Sensorik 4, insbesondere aus den Positionen und Bewegungsdaten der Objekte (hier ausschließlich Fahrzeuge) innerhalb des Bereichs 3 entschieden wird, welche Objekte eine Objektkonstellation bilden bzw. in den Daten der Außen-Sensorik 4 zu einer Objektkonstellation zusammengefasst und repräsentiert werden. Das Zusammenfassen der Objekte zu Objektkonstellationen erfolgt abhängig von vorausbestimmten Kriterien, z. B. vergleichbare Geschwindigkeit, relative Positionen zueinander oder Bildung einer definierten Formation.
Objektkonstellationen sind in diesem Beispiel: 51, 52, 53, 54, 55, sowie die Objektkonstellation 50, die auch das Fahrzeug 1 (hier Ego-Fahrzeug) umfasst. Eine oder mehrere Grenzbereiche der Objektkonstellationen (die insgesamt als durchgezogene Umrandungslinien zu den Objekten dargestellt sind) werden in den Sensorik-Daten repräsentiert. Das Repräsentieren erfolgt mittels bereits interpretierter Daten der Außen-Sensorik 4. In diesem Beispiel umfassen die Daten Vektoren bzw. eine Vielzahl von Punkten, die einen oder mehrere von diesen Grenzbereichen bzw. geometrischen Grenzen der Objektkonstellationen 50 bis 55 repräsentieren.
Das Repräsentieren der Objekte, Objektkonstellationen oder Freiraumbereiche kann derart erfolgen, dass ihre jeweiligen Umrandungslinien (z. B. Außen-Grenzen mit oder ohne Sicherheitsabstand) aus den Vektoren bzw. Punktedaten (z. B. im einfachsten Fall: lineare Interpolation oder Verbindung) der Punkte oder mittels eines Spline-Verfahrens rekonstruierbar sind.
Die Grenzen können auch einen jeweiligen – insbesondere der Verkehrssituation angepassten – Sicherheitsabstand bzw. Sicherheitsbereich zu bestimmten Objekten umfassen. Die Information zu der Höhe der Objekte, Bildinformationen oder Farbinformationen müssen in diesem Beispiel nicht zu den bereitzustellenden Daten gehören. Dies bewirkt eine enorme Einsparung der Datenmenge und erlaubt eine realzeitfähige Bereitstellung der Daten.
Auch umfassen die Daten der Außen-Sensorik 4 die Information zu der Zusammensetzung der Objektkonstellation 50 bis 55 (Art der Objekte, hier Personenkraftwagen, oder Information zu jedem Objekt), sowie qualitative oder quantitative Maße zu der Formstabilität und zu der Geschwindigkeit der Objektkonstellation.
2b veranschaulicht wie anhand der Daten der Außen-Sensorik 4, Insbesondere aus den Positionen und Bewegungsdaten der Objekte, innerhalb des Bereichs 3 entschieden wird, welche der (aus den Außen-Sensorik-Daten ermittelbare) Zwischenräume zwischen den Objekten als Freiraumbereiche 60 bis 63 in den Daten der Außen-Sensorik 4 repräsentiert werden.
In diesem Beispiel wird ein Freiraumbereich 60 repräsentiert, der unmittelbar an das Fahrzeug 1 grenzt bzw. vom Fahrzeug 1 unmittelbar befahrbar ist. Ferner werden Freiraumbereiche 61, 62, 63 repräsentiert, die aus der Perspektive des Fahrzeugs 1 verdeckt sind oder nicht unmittelbar an das Fahrzeug 1 angrenzend sind. Diese sind nur durch ein (ggf. komplexes oder mehrstufiges) Manöver potentiell erreichbar.
Eine oder mehrere Grenzbereiche der Freiraumbereiche 60 bis 63 (die insgesamt als durchgezogene Umrandungslinien freier Flächenbereichen dargestellt sind) werden in den Daten der Außen-Sensorik 4 repräsentiert. Das Repräsentieren erfolgt beispielsweise ebenfalls mittels Vektoren bzw. Daten zu einer Vielzahl von Punkten, die einen oder mehrere Grenzbereiche der Freiraumbereiche repräsentieren, z. B. Eckpunkte der in der Figur dargestellter Polygone. Dadurch können Freiraumbereiche mit nur wenigen schnell übertragbaren Daten repräsentiert werden. Die in der Außen-Sensorik-Daten repräsentierten Freiraumbereiche 60 bis 63 können auch einen jeweiligen, insbesondere der Verkehrssituation angepassten Sicherheitsabstand bzw. Sicherheitsbereich zu bestimmten Objekten umfassen. Durch die hier diskutierte Methodik kann auch auf die Bereitstellung der Daten zu kleinen, für die Bewegung des Fahrzeugs unwesentlichen Lücken zwischen anderen Objekten verzichtet werden.
Geometrische Eigenschaften von Objekten, Objektkonstellationen oder Freiraumbereichen können alternativ auch mittels eines sogenannten Grids repräsentiert werden. Ein solches Grid kann im Sinne dieser Erfindung als ein virtuelles Datenkonstrukt ausgestaltet sein. Dabei werden bestimmten Feldern des Grids die mit Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereichen besetzt und/oder unbesetzt sind, bestimmte Werte zugewiesen. Ein solches Grid kann z. B. statisch oder beweglich, insbesondere verformbarer Konstrukt ausgestaltet sein. Insbesondere kann sich das Grid als beweglich ermittelt werden, wobei serwin Geschwindigkeit abhängig ist

– von der Fahrzeug-Geschwindigkeit und/oder,
– von der Geschwindigkeit eines Objektkonstellation und/oder eines Freiraumbereichs, und/oder
– von der (aktuellen) durchschnittlichen Verkehrsflussgeschwindigkeit.

Somit wird die erforderliche Rechenleistung stark gesenkt.
Auch umfassen die Daten der Außen-Sensorik 4 eine erweiterte Information zu den Freiraumbereichen 60 bis 63 (Art der umgebenden Objekte) und Eigenschaften der Freiraumbereiche, z. B. zu ihrer jeweiligen Geschwindigkeit oder zu der Formstabilität. Dabei kann die resultierende Bewegungsplanung derart ermittelt werden, dass bevorzugt formstabile Freiraumbereiche als (Zwischen-)Ziele für die Bewegungsplanung ausgewählt oder berücksichtigt werden.
Bereits in diesem Beispiel gemäß 2b ergibt sich bei derselben Anordnung der Objekte wie bei der 2a ein Vorteil durch das Repräsentieren der Freiraumbereiche 60 bis 63 im Vergleich zum Repräsentieren der Objektkonstellationen 50 bis 55. In mehreren weiteren für den Fachmann leicht nachvollziehbaren Beispielen kann dieser Vorteil noch deutlich größer werden.
Die Daten der Außen-Sensorik 4, die eine oder mehrere Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche repräsentieren, werden in z. B. regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen, z. B. 0,5–10 sec, aktualisiert. Dabei wird in diesem Beispiel nur eine Information zu den Änderungen der externen Sensorik-Daten unmittelbar oder mittelbar zu einem Fahrzeug übertragen. Somit reduziert sich die zu übertragende Datenmenge weiter.
Auch ergibt sich ein Vorteil dadurch, dass die Daten der Außen-Sensorik 4 nur einmal innerhalb der Recheneinheit der Außen-Sensorik 4 interpretiert und auf die tatsächlich benötigten Daten, hier z. B. hauptsächlich Vektor-Daten reduziert werden. Diese können dann auch an mehrere Fahrzeuge zur Verfügung gestellt werden. Somit ergibt sich ein sogenannter (aus der Telekommunikationstechnik bekannter) Bündelungsgewinn.
In 3 ist dargestellt, wie abhängig von den aktuellen Bewegungsdaten des Fahrzeugs 1 und einer Fahrerabsicht (hier: ermittelt aus dem aktivierten Blinker-Signal 23 nach links) entschieden wird, dass Objektkonstellationen (hier 51 und 53) und/oder Freiraumbereiche links vom Fahrzeug 1 und vor dem Fahrzeug 1 (hier 60) repräsentiert werden (sollen).
Diese Entscheidung wird in diesem Beispiel in der Fahrerassistenzeinheit 2 des Fahrzeugs 1 ermittelt und in Form einer Anfrage an die Außen-Sensorik 4 außerhalb des Fahrzeugs 1 übermittelt. Daraufhin wird der mit den ausgewählten Fahrbereichsausschnitten passende Sensierungsbereich der Sensoren 41 und 42 (bezogen auf zumindest einen bestimmten Zeitpunkt bzw. auf ein bestimmtes Zeitintervall) ausgewählt und ausgewertet. Die Außen-Sensorik 4 übermittelt hier also angepasst an das erkannte beabsichtige Spurwechsel-Manöver die Daten des Freiraumbereichs 60 basierend auf den für das entsprechende Manöver relevanten Objektkonstellationen 51, 52 und 53 an die Fahrerassistenzeinheit 2. Dadurch wird eine sehr schnelle, echtzeitfähige Antwort zu der Anfrage des Fahrzeugs 1 bzw. die Reaktion auf seine von der Außen-Sensorik 4 erfassten Bewegungsdaten ermöglicht.
Das Repräsentieren der Freiräume 60 bis 63 in den Daten der Außen-Sensorik 4 (wie in der 2b dargestellt) erfordert erheblich weniger Daten, die zum Ermitteln einer Bewegungsplanung ausreichen, als das Repräsentieren der Objektkonstellationen 50 bis 55 (wie in der 2a. dargestellt). Im Vergleich dazu ist die benötigte Datenmenge bei einer erfindungsgemäßen Entscheidung, ob bestimmte Objektkonstellationen, Freiraumbereiche oder beides repräsentiert wird, wie in der 3 dargestellt ist, noch geringer. Hier wird abhängig von mehreren Kriterien, insbesondere der Fahrerabsicht (aktiver Blinker, Blickrichtung des Fahrers) entschieden, welche ausgewählten Fahrbereichsausschnitte repräsentiert werden und ob Objektkonstellationen oder Freiraumbereiche repräsentiert werden.
Es folgt die Beschreibung von zwei miteinander kombinierbaren Beispielen:
BEISPIEL 1 (allgemein, auch ohne Bezug auf eine konkrete Figur):
In einem ersten Beispiel erfolgt folgender Ablauf des Verfahrens:
Anhand von Navigationsdaten wird ermittelt, dass das Fahrzeug sich einer baulichen Sondersituation (Fahrbereichsausschnitt) (z. B. Bereich 3 in Form eines Kreisverkehrs (1) oder in Form eines Autobahnabschnittes (2a, 2b, 3) nähert, die mit einer Außen-Sensorik 4 ausgestaltet ist.
Mit Mitteln des Fahrzeugs 1 wird eine drahtlose Verbindung zu der Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs, die die Außen-Sensorik 4 umfasst aufgebaut oder eine Anfrage drahtlos versendet. Die Anfrage umfasst dabei die Information zu den Bewegungsdaten des Fahrzeugs 1 und/oder eine Information, die Fahrbereichsausschnitte repräsentiert, für welche die externen Sensorik-Daten von der Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs 1 bereitzustellen sind. Die Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs 1 stellt die externen Sensorik-Daten zumindest vorwiegend in Bezug auf die für die Bewegungsplanung des Fahrzeugs 1 relevanten Fahrbereichsausschnitte bereit. Die externen Sensorik-Daten für einen oder einige wenige Fahrbereichsausschnitte, die für die Bewegung des Fahrzeugs kurzfristig relevant sind oder die die Sicherheit zumindest eines Verkehrsteilnehmers betreffen, werden dabei zuerst bereitgestellt. Die Anfrage kann auch eine Information repräsentieren und einen oder mehrere Zeitintervalle bzw. Zeitpunkte umfassen, auf die sich die externen Sensorik-Daten beziehen sollen, z. B. Eigenschaften von Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche zu bestimmten Zeitintervalle.
Die Vorrichtung (z. B. Fahrerassistenzeinheit 2) innerhalb des Fahrzeugs 1 ermittelt aus den bereitgestellten Daten der Außen-Sensorik 4, die abhängig von der Anfrage der Vorrichtung innerhalb des Fahrzeugs 1 bereitgestellt wurden, die zum Ermitteln der Bewegungsplanung benötigten Daten (Datenauswahl, Dateneinschränkung).
Die Bewegungsplanung für das Fahrzeug 1 wird mittels der Recheneinheit der Fahrerassistenzeinheit 2 des Fahrzeugs 1 ermittelt.
Aus der Bewegungsplanung wird eine Sequenz aus mehreren Informationen, die an den Fahrer des Fahrzeugs, jeweils zu bestimmten Zeitintervallen auszugegeben sind, in Abhängigkeit von der ermittelten Bewegungsplanung ermittelt. Diese können in Form von Steuerungsdaten für eine Ausgabevorrichtung, z. B. Anzeigen oder Soundsystem, ermittelt und bereitgestellt werden.
Die an den Fahrer des Fahrzeugs auszugebene Information umfasst eine richtungsabhängige Signalisierung, die den Fahrer bzw. die Aufmerksamkeit des Fahrers auf bestimmte Richtungen oder bestimmte Raumteile, bestimmte bewegliche Objekte, Objektkonstellationen und/oder bestimmte Freiraumbereiche hinweist. Ferner erfolgt die Ausgabe der Informationen an den Fahrer des Fahrzeugs. In diesem Beispiel erfolgt eine Ausgabe aus einer Sequenz von Informationen, die den Fahrer, z. B. während der Durchführung eines bestimmten Manövers begleiten.
Dabei resultiert eine Sequenz von Informationen, die nicht nur eine Reaktion auf die aktuelle Situation darstellt, sondern den Fahrer in seiner strategischen Positionierung innerhalb einer dynamischen Verkehrssituation unterstützt.
BEISPIEL 2 (mit Bezug auf Fig. 1 und Fig. 2)
In einem zweiten Beispiel, wird die Bewegungsplanung auch abhängig von den internen Sensorik-Daten ermittelt.
Dabei werden von der Fahrerassistenzeinheit 2 des Fahrzeugs 1 interne Sensorik-Daten abhängig von den Daten einer Fahrzeug-Sensorik 7 (1) ermittelt, die eine oder mehrere Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche repräsentieren. Diese werden aus der Fahrzeugperspektive für nicht verdeckte Objekte bzw. Objektgrenzen innerhalb des Sensierungsbereichs 22 (2) der Fahrzeug-Sensorik 7 erfasst. Die die Objektkonstellationen und die Freiraumbereiche repräsentierenden Daten der Außen-Sensorik 4 werden dabei aus einer Erfassungsperspektive schräg oben in ergänzender Weise mit den die Objektkonstellation und Freiraumbereiche repräsentierenden Daten der Fahrzeug-Sensorik 7 aus der Fahrzeugperspektive zum Ermitteln der Bewegungsplanung abgeglichen. In Beispiel gemäß 1 erfolgt der Abgleich bzw. die Fusion der Daten beispielsweise auf folgende Weise:
Die mittels der Außen-Sensorik 4 ermittelte Objektkonstellation im bestimmten Fahrbereich 3 (hier Kreisverkehr) aus der Erfassungsperspektive von schräg oben enthält als ein erstes Objekt das Ego-Fahrzeug 1 selbst. Weiterhin enthält diese Objektkonstellation als ein zweites Objekt das vor dem Ego-Fahrzeug 1 vorausfahrende Fahrzeug 11 sowie als drittes Objekt das vor dem Fahrzeug 11 fahrende Fahrzeug 12, welches aus der Perspektive des Ego-Fahrzeugs 1 zum aktuellen Zeitpunkt zumindest größtenteils verdeckt ist.
Die durch die Fahrzeug-Sensorik 7 ermittelte Objektkonstellation in Ego-Fahrzeugperspektive wird beispielsweise durch zumindest eine aus der Fahrzeugperspektive ermittelte Kontur des Objekts 11 sowie durch Daten, die eine relative Lage der Objekte 1 und 11 innerhalb der Objektkonstellation (Abstände, Winkel, etc.) wiedergeben, repräsentiert. In diesem Beispiel bezieht sich die Objektkonstellation 30 mit 31 auf die relative Lage des Objekts 11 zum Fahrzeug 1. In der 1 ist zusätzlich ein Freiraumbereich vereinfacht durch den (hier kürzesten) Abstand d zwischen dem Ego-Fahrzeug 1 und dem Heck des Fahrzeugs 11 dargestellt.
Zusätzlich ermittelt die Fahrerassistenzeinheit 2 in diesem Beispiel die odometrischen Daten des Ego-Fahrzeugs 1, z. B. die aktuelle oder für die nahe Zukunft vorausberechnete Fahrgeschwindigkeit v, die Beschleunigung a, sowie Querdynamik-Daten und weitere Fahrwerksdaten des Fahrzeugs 1. Zusätzlich wird auch ein weiterer Verlauf der Route oder werden mehrere möglichen Alternativrouten z. B. aus den Navigationsdaten ermittelt.
Es wird eine Bewegungsplanung für ein teilweise automatisiertes Fahren im dargestellten Fahrbereich 3 ermittelt, indem die Information zu der erfassten Objektkonstellation 30 mit 31 und zu dem erfassten Freiraumbereich d aus der Ego-Fahrzeugperspektive der Fahrzeug-Sensorik 7 einschließlich der Eigenschaften der Objektkonstellationen und Freiraumbereiche hier beispielsweise mit der Information zu den Objektkonstellationen 30 bis 34 der Objekte 11 bis 13 sozusagen aus der Vogelperspektive der Außen-Sensorik 4 kombiniert wird. Dadurch erhöht sich die Verlässlichkeit der Daten sowie der zeitliche Horizont, wodurch eine hinreichend präzise Bewegungsplanung ermittelt wird.
Die Bewegungsplanung in den beiden BEISPIELEN 1 und 2 kann eine Information über eine Sequenz aus mehreren Fahrzeugbewegungen beispielsweise für 1 sec bis zu 30 sec in die Zukunft umfassen. In diesem Beispiel wird die Bewegungsplanung insbesondere schrittweise mehrmals hintereinander erneut ermittelt oder aktualisiert.
Die (jeweils aktuelle) Bewegungsplanung bezieht sich zumindest teilweise auf Zeitintervalle, in welchen noch keine zuverlässige Steuerung oder Regelung der Aktuatoren des Fahrzeugs 1 oder eine zuverlässige Ausgabe einer Information betreffend bestimmte Objektkonstellationen oder bestimmte Freiraumbereiche anhand der Fahrzeug-Sensorik 7 machbar oder sinnvoll ist.
Eine im Verfahren ermittelte Bewegungsplanung, die abhängig von bestimmten Objektkonstellationen oder Freiraumbereichen ermittelt wurde, kann sich also auch auf Zeitintervalle beziehen, zu welchen diese Objektkonstellationen oder Freiräume aus der Fahrzeugperspektive noch nicht erfassbar sind. Auch kann sich die zu einem Zeitpunkt ermittelte Bewegungsplanung auf die Bewegung des Fahrzeugs in einem bestimmten (relevanten) Freiraumbereich beziehen, der zu diesem Zeitpunkt verdeckt oder außerhalb der Reichweite der Fahrzeug-Sensorik 7 ist.
Die Bewegungsplanung wird beispielsweise anhand der Voraussage der Eigenschaften der Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche zu zwei oder mehreren bestimmten Zeitpunkten in der nahen Zukunft ermittelt. Dabei wird berücksichtigt, dass ein Freiraumbereich sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt, die nahezu gleich oder unterschiedlich im Hinblick auf die Geschwindigkeit umgebender Objekte sein kann, z. B. auch unterschiedlich zur übrigen (z. B. mittleren, aktuellen) Geschwindigkeit des Verkehrsflusses.
Eine im Verfahren ermittelte Bewegungsplanung wird auch zu einem steuernden Eingriff in das Fahrwerk des Fahrzeugs (zu bestimmten Zeitpunkten) oder zur Planung solcher Eingriffe genutzt werden.
Eine im Verfahren ermittelte Bewegungsplanung kann auch zur Steuerung oder Planung von Energiewandlungsprozessen im Fahrzeug genutzt werden. Energiewandlungsprozesse können dabei das Auf- und Entladen von Energiespeichern oder Energiezwischenspeicher im Fahrzeug betreffen (z. B. Traktionsbatterie, Servolenkungsenergiespeicher, hydraulischer oder pneumatischer Energiespeicher). Eine aus der Bewegungsplanung ermittelte Planung solcher Energiewandlungsprozesse kann im Vergleich zu einer nur sehr kurzfristigen Planung (z. B. nur anhand der Fahrzeug-Sensorik) erhebliche Energiemengen einsparen bzw. Energieverluste (z. B. Wandlungsverluste) reduzieren.
Die Durchführung der Regelungsaufgaben beim teilweise automatisierten Fahren kann im Verfahren zumindest vorwiegend anhängig von der internen Fahrzeug-Sensorik ausgeführt werden. Durch die ermittelte Bewegungsplanung kann währenddessen die Planung weiterer Vorgänge im Fahrzeug, z. B. in der nahen Zukunft anstehende Regelungsaufgaben, variiert werden.
Beispielsweise kann auch eine frühzeitige Bewegungsplanung zur Durchführung eines Manövers (Zeitintervall, Fahrbereichsausschnitt, Positionen des Fahrzeugs und anderer Objekte zu bestimmten Zeitintervallen) ermittelt werden. Dadurch kann das Manöver viel sicherer, komfortabler oder energiesparender durchgeführt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren auch auf einzelne Objekte oder einzelne freie Flächen zwischen Fahrzeugen angewandt werden, die nach Merkmalen des Verfahrens auch als Objektkonstellationen oder Freiraumbereiche bezeichnet werden können.
Durch die Varianten der Erfindung ergibt sich auch der Vorteil, dass ein automatisiertes Fahren mit einem wesentlich verbesserten Automatisierungsgrad realisiert werden kann, bei dem keine flächendeckende Datenfusion von sehr vielen unterschiedlichen externen Daten (und ggf. damit verbundene „Datenschlacht”, Strahlungsbelastung, Rechenleistung, Energieverbrauch) erforderlich ist. Das Verfahren kann so besonders effizient gestaltet und ausgeführt werden. Das Verfahren erfüllt auch die Anforderung an die für die Planung und Durchführung eines Manövers unbedingt notwendige Anforderung an die Realzeitfähigkeit.
Die Erfindung wird in diesen Beispielen ausgeführt mit einer Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs, die eine Außen-Sensorik, eine Recheneinheit zum Ermitteln der externen Sensorik-Daten und eine Übertragungseinheit zur drahtlosen Übertragung der externen Sensorikdaten an zumindest ein Fahrzeug umfasst, sowie mit einer Vorrichtung innerhalb des Fahrzeugs, die zumindest eine Fahrerassistenzeinheit 2 zum Ermitteln der Steuerungsdaten zur Ansteuerung zumindest eines Aktuators des Fahrzeugs umfasst. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung innerhalb des Fahrzeugs eine Fahrzeug-Sensorik und Mittel zur Ausgabe einer Information an den Fahrer des Fahrzeugs umfassen.
Die Fahrzeug-Sensorik 7 ist dabei mit der Fahrerassistenzeinheit 2 unmittelbar oder mittelbar über das Fahrzeugbordnetz oder eine standardisierte Schnittstelle verbunden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013205392 A1 [0003]
DE 102010003249 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer Bewegungsplanung eines Fahrzeugs (1) für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren innerhalb eines bestimmten Fahrbereichs (3), bei dem – externe Sensorik-Daten in Abhängigkeit von den Daten einer Außen-Sensorik (4; 41, 42), die eine Objektkonstellation (30 mit 31; 50–55) und/oder einen Freiraumbereich (d; 60–63) in zumindest einem Fahrbereichsausschnitt (30, 31, 32, 33) repräsentieren, ermittelt und drahtlos für zumindest ein Fahrzeug (1) bereitgestellt werden, und – in Abhängigkeit von den externen Sensorik-Daten eine Bewegungsplanung zumindest eines Fahrzeugs (1) für einen bestimmten Fahrbereichsausschnitt (30, 31, 32, 33) ermittelt wird, und – in Abhängigkeit von der ermittelten Bewegungsplanung ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren des Fahrzeugs (1) durchgeführt wird und/oder eine Information an den Fahrer des Fahrzeugs (1) ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend einen Abgleich von Fahrzeuginternen Sensorik-Daten und der externen Sensorik-Daten, die jeweils zumindest teilweise eine selbe Objektkonstellation und/oder einen selben Freiraumbereich repräsentieren, wobei die in den externen Sensorik-Daten und in den internen Sensorik-Daten repräsentierte Information über die Eigenschaften der Objektkonstellation und/oder des Freiraumbereichs aus zwei wesentlich unterschiedlichen Erfassungsperspektiven abgeglichen wird und eine Bewegungsplanung abhängig von den abgeglichenen Daten ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüchen, bei dem in Abhängigkeit von Positionsdaten und Bewegungsdaten des Fahrzeugs (1) und/oder in Abhängigkeit von einer vorher ermittelten Bewegungsplanung des Fahrzeugs (1) und/oder in Abhängigkeit von den Bedienaktionen (23) des Fahrers des Fahrzeugs (1) ein oder mehrere Fahrbereichsausschnitte (30, 31, 32, 33) oder bestimmte Flächenbereiche von Fahrbereichsausschnitten ermittelt werden, für die die externen Sensorik-Daten bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die externen Sensorik-Daten derart ermittelt und/oder bereitgestellt werden, dass vorrangig Objektkonstellationen und/oder Freiraumbereiche in bestimmten für eine Bewegung des Fahrzeugs besonders relevanten Fahrbereichsausschnitten repräsentiert werden, insbesondere: – in einem oder mehreren bestimmen Fahrbereichsausschnitten, in denen ein Manöver des Fahrzeugs in der nahen Zukunft (mit einer hohen Wahrscheinlichkeit) stattfinden wird oder soll, und/oder – in einem oder mehreren bestimmen Fahrbereichsausschnitten, in denen ein hoher Grad der Objektverdeckungen oder eine nicht hinreichende Qualität der internen Sensorik-Daten festgestellt wird oder zu erwarten ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem in Abhängigkeit von den Eigenschaften der durch die Außen-Sensorik (4) erfassten zumindest einen Objektkonstellation und/oder des durch die Außen-Sensorik (4) erfassten zumindest einen Freiraumbereichs entschieden wird, dass – die externen Sensorik-Daten zumindest vorwiegend eine Repräsentation von Objektkonstellationen umfassen, oder – die externen Sensorik-Daten zumindest vorwiegend eine Repräsentation der Freiraumbereiche bzw. Freiraumkonstellation umfassen, oder – die externen Sensorik-Daten eine Kombination aus einer Repräsentation der Objektkonstellationen und Freiraumbereiche umfassen, und für zumindest einen bestimmten Fahrbereichsausschnitt bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem in Abhängigkeit von einer unmittelbar oder mittelbar drahtlos übermittelten Anfrage eines Fahrzeugs (1) entschieden wird, dass – die externen Sensorik-Daten zumindest vorwiegend eine Repräsentation von Objektkonstellationen umfassen, oder – die externen Sensorik-Daten zumindest vorwiegend eine Repräsentation der Freiraumbereiche bzw. Freiraumkonstellation umfassen, oder – die externen Sensorik-Daten eine Kombination aus einer Repräsentation der Objektkonstellationen und Freiraumbereiche umfassen, und für zumindest einen bestimmten Fahrbereichsausschnitt bereitgestellt werden.
Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher einer digitalen Vorrichtung geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt werden, wenn das Produkt auf der digitalen Vorrichtung läuft.
Vorrichtung innerhalb eines Fahrzeugs, umfassend eine Fahrerassistenzeinheit (2) zum Ermitteln einer Bewegungsplanung eines Fahrzeugs (1) für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahren innerhalb eines bestimmten Fahrbereichs (3), die ausgestaltet ist zum Aufbau einer drahtlosen Verbindung zu einer Vorrichtung, die eine Außen-Sensorik (4; 41, 42) umfasst, – Empfangen der externen Sensorik-Daten, die abhängig von den Daten der Außen-Sensorik (4; 41, 42) sind und zumindest eine Objektkonstellation und/oder einen Freiraumbereich in einem Fahrbereichsabschnitt (30, 31, 32, 33) repräsentieren, – Ermitteln einer Bewegungsplanung zumindest eines Fahrzeugs für einen bestimmten Fahrbereichsausschnitt (30, 31, 32, 33) in Abhängigkeit von den empfangenen externen Sensorik-Daten und – Ansteuern zumindest eines Aktuators des Fahrzeugs (1) zur Unterstützung eines zumindest teilweise automatisierten Fahren des Fahrzeugs und/oder zum Ansteuern einer Ausgabe einer Information an den Fahrer des Fahrzeugs (1) in Abhängigkeit von der ermittelten Bewegungsplanung.
Vorrichtung zur Unterstützung des zumindest teilweise hochautomatisierten Fahrens eines oder mehrerer Fahrzeuge in einem bestimmten Fahrbereich (3), umfassend eine Außen-Sensorik (4, 41, 42) zum Erfassen einer Objektkonstellation und/oder eines Freiraumbereichs innerhalb eines oder mehrerer bestimmter Fahrbereichsausschnitte (30, 31, 32, 33), ferner ausgestaltet zum Ermitteln von externen Sensorik-Daten, die zumindest eine Objektkonstellation und/oder einen Freiraumbereich in den bestimmten Fahrbereichsausschnitten (30, 31, 32, 33) repräsentieren in Abhängigkeit von den Daten der Außen-Sensorik, ferner ausgestaltet zum drahtlosen Bereitstellen der externen Sensorik-Daten für zumindest ein Fahrzeug (1) in der Umgebung der Außen-Sensorik (4, 41, 42).
Fahrzeug (1) ausgestaltet zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9.