DE102017006835A1 - Control system, method and motor vehicle for calculating a motor vehicle trajectory - Google Patents
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Abstract
Steuerungssystem (10), das zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug (100) eingerichtet und bestimmt ist, basierend auf aus mindestens einem an dem Kraftfahrzeug (100) befindlichen Umfeldsensor (21, 23, 25) gewonnenen Umfelddaten eine Trajektorie (105) für das Kraftfahrzeug (100) zu ermitteln, wobei die Umfeldsensoren (21, 23, 25) dazu eingerichtet sind, einer elektronischen Steuerung des Steuerungssystems (10) die den Bereich (22, 24, 26) vor, seitlich neben und/oder hinter dem Kraftfahrzeug (100) wiedergebenden Umfelddaten bereitzustellen. Das Steuerungssystem (10) ist wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt, eine durch das Kraftfahrzeug (100) befahrene Fahrspur mit einer ersten seitlichen Fahrspurbegrenzung (201, 203) und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung (202) vor dem Kraftfahrzeug (100) mithilfe der Umfeldsensoren (21, 23, 25) zu erfassen, eine Fahrsituation mithilfe der Umfeldsensoren (21, 23, 25) zu ermitteln, und eine Trajektorie (105) des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs (100) abhängig von der ermittelten Fahrsituation zu berechnen, wobei die Trajektorie (105) unterschiedliche Abstände (d3 - d6) zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung (201, 202, 203) aufweist. Control system (10), which is set up and intended for use in a motor vehicle (100), based on environment data obtained from at least one environment sensor (21, 23, 25) located on the motor vehicle (100), a trajectory (105) for the motor vehicle (10). 100), wherein the environment sensors (21, 23, 25) are adapted to an electronic control of the control system (10) the area (22, 24, 26) before, laterally next to and / or behind the motor vehicle (100) to provide reproducing environment data. The control system (10) is at least configured and intended to control a lane traveled by the motor vehicle (100) with a first lateral lane boundary (201, 203) and a second lateral lane boundary (202) in front of the motor vehicle (100) by means of the environmental sensors (21 , 23, 25), to determine a driving situation with the aid of environmental sensors (21, 23, 25), and to calculate a trajectory (105) of the future driving path of the motor vehicle (100) as a function of the ascertained driving situation, wherein the trajectory (105 ) has different distances (d 3 - d 6 ) to the first and the second lane boundary (201, 202, 203).
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Hier werden ein Steuerungssystem und ein Steuerungsverfahren zum Berechnen einer Trajektorie eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuerungssystem offenbart. Dieses System und Verfahren basiert insbesondere auf einer Umfeldsensorik in Kraftfahrzeugen, die eine durch das Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung erfasst, und eine Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs mit unterschiedlichen Abständen zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung berechnet.Here, a control system and a control method for calculating a trajectory of a motor vehicle and a motor vehicle with such a control system are disclosed. This system and method is based in particular on an environmental sensor system in motor vehicles, which detects a lane traveled by the motor vehicle with a first and a second lateral lane boundary, and calculates a trajectory of the future travel path of the motor vehicle with different distances to the first and the second lane boundary.
Stand der TechnikState of the art
Heutige Fahrassistenzsysteme (ADAS - advanced driver assistance system) bieten in Kraftfahrzeugen eine Vielzahl von Überwachungs- und Hinweisfunktionen, um das Führen eines Kraftfahrzeugs sicherer zu machen. Hierbei wird das Umfeld des Kraftfahrzeugs basierend auf aus einem oder mehreren an dem Kraftfahrzeug befindlichen Umfeldsensor/en gewonnenen Umfelddaten im Hinblick auf den Fahrtverlauf des eigenen Fahrzeugs überwacht. Bekannte Fahrassistenzsysteme überwachen beispielsweise, ob sich das Fahrzeug innerhalb einer Fahrspur befindet und ob der Fahrer ungewollt zu einer Seite der Fahrspur abdriftet oder im Begriff ist, diese zu verlassen. Hierfür werden eine oder mehrere Spuren eines Fahrwegs und insbesondere die durch das Kraftfahrzeug befahrene Fahrspur mithilfe der gewonnenen Umfelddaten erkannt und in Relation zur Fahrzeugposition verfolgt.Today's driver assistance systems (ADAS) offer in motor vehicles a variety of monitoring and alert functions to make the driving of a motor vehicle safer. In this case, the environment of the motor vehicle is monitored based on environment data obtained from one or more surroundings sensors located on the motor vehicle with regard to the course of the journey of the own vehicle. Known driver assistance systems monitor, for example, whether the vehicle is within a lane and whether the driver drifts unintentionally to one side of the lane or is about to leave them. For this purpose, one or more lanes of a travel path and in particular the lane traveled by the motor vehicle are detected with the aid of the acquired environmental data and tracked in relation to the vehicle position.
In Steuerungssystemen für autonom gesteuerte Fahrzeuge werden Systeme, ähnlich oder funktionsgleich zu den Assistenzsystemen, eingesetzt, um der autonomen Steuerung die entsprechenden Umfelddaten bereitzustellen. Auch hierbei wird eine Fahrzeugposition in Relation zu dem Umfeld des Kraftfahrzeugs erfasst, um einen zukünftigen Fahrweg zu ermitteln, beispielsweise durch Berechnung einer Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs.In control systems for autonomously controlled vehicles, systems similar or functionally identical to the assistance systems are used to provide the autonomous control with the corresponding environmental data. Here, too, a vehicle position in relation to the surroundings of the motor vehicle is detected in order to determine a future travel path, for example by calculating a trajectory of the future travel path.
Zugrundeliegendes ProblemUnderlying problem
Bei heutigen Fahrassistenzsystemen und Steuerungen für autonomes Fahren wird der zukünftige Fahrweg so berechnet, dass sich das Fahrzeug in der Mitte der vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur befindet. Mit anderen Worten wird die Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs so berechnet, dass sie sich auf einer (gedachten) Symmetrielängsachse der Fahrspur befindet.In today's driver assistance systems and controls for autonomous driving the future route is calculated so that the vehicle is located in the middle of the lane used by the vehicle. In other words, the trajectory of the future travel path is calculated so that it is located on an (imaginary) longitudinal symmetry axis of the traffic lane.
Jedoch führt ein solcher zukünftiger Fahrweg (Trajektorie) in bestimmten Situationen dazu, dass sich der Fahrer (und/oder Beifahrer) bei einem autonom gesteuerten Fahrzeug unsicher oder unwohl fühlt. Bei von Personen gesteuerten Fahrzeugen können Hinweise von Fahrassistenzsystemen den Fahrer irritieren. Beispielsweise steuert ein Fahrer in bestimmten Situationen ein Fahrzeug bewusst näher an eine Fahrspurbegrenzung. Dies könnte von einem Fahrassistenzsystemen als „Abdriften“ erkannt werden, wodurch dieses einen Warnhinweis ausgibt, und dabei den Fahrer in der bestimmten Situation irritiert oder ablenkt.However, in certain situations, such a future trajectory (trajectory) results in the driver (and / or passenger) feeling insecure or uncomfortable with an autonomously controlled vehicle. In the case of vehicles controlled by persons, indications of driver assistance systems can irritate the driver. For example, in certain situations, a driver deliberately steers a vehicle closer to a lane boundary. This could be recognized by a driver assistance system as "drifting", causing it to issue a warning, thereby irritating or distracting the driver in the particular situation.
Vorgeschlagene LösungSuggested solution
Ein zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug eingerichtetes und bestimmtes Steuerungssystem ermittelt eine Trajektorie für das Kraftfahrzeug basierend auf aus einem oder mehreren an dem Kraftfahrzeug befindlichen Umfeldsensor/en gewonnenen Umfelddaten. Hierfür sind die Umfeldsensoren dazu eingerichtet, einer elektronischen Steuerung (beispielsweise einer ECU - Electronic Control Unit) des Steuerungssystems die den Bereich vor, seitlich neben und/oder hinter dem Kraftfahrzeug wiedergebenden Umfelddaten bereitzustellen. Das Steuerungssystem ist wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt, eine durch das Kraftfahrzeug befahrene Fahrspur mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug mithilfe der Umfeldsensoren zu erfassen. Das Steuerungssystem ist wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt, eine Fahrsituation mit den Umfeldsensoren zu ermitteln. Das Steuerungssystem ist wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt, eine Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs abhängig von der ermittelten Fahrsituation zu berechnen, wobei die Trajektorie unterschiedliche Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist.A control system which is set up and used for use in a motor vehicle determines a trajectory for the motor vehicle based on environmental data obtained from one or more surroundings sensors located on the motor vehicle. For this purpose, the environment sensors are set up to provide an electronic control unit (for example, an ECU - Electronic Control Unit) of the control system with the environment before, laterally next to and / or behind the motor vehicle reproducing environmental data. The control system is at least configured and intended to detect a lane traveled by the motor vehicle with a first and a second lateral lane boundary in front of the motor vehicle by means of the environment sensors. The control system is at least configured and determined to determine a driving situation with the environment sensors. The control system is at least configured and determined to calculate a trajectory of the future travel path of the motor vehicle depending on the determined driving situation, wherein the trajectory has different distances to the first and the second lane boundary.
Unter Trajektorie wird eine Linie verstanden, die den (vergangenen, aktuellen und/oder zukünftigen) Fahrweg des Kraftfahrzeugs beschreibt, wobei sich die Linie (Trajektorie) in Breitenrichtung in der Mitte des Kraftfahrzeugs befindet. Mit anderen Worten verläuft die Trajektorie durch mindestens einen Punkt einer Symmetrielängsachse des Kraftfahrzeugs oder wird von einem Punkt auf der Symmetrielängsachse des Kraftfahrzeugs innerhalb des Kraftfahrzeugs beschrieben.Trajectory is understood to mean a line which describes the (past, present and / or future) travel path of the motor vehicle, the line (trajectory) being located in the middle of the motor vehicle in the width direction. In other words, the trajectory extends through at least one point of a symmetry longitudinal axis of the motor vehicle or is described by a point on the symmetry longitudinal axis of the motor vehicle within the motor vehicle.
Bei herkömmlichen Umfeld- und Assistenzsystemen sowie Steuerungen für autonomes Fahren wird lediglich versucht, das Kraftfahrzeug zentriert innerhalb einer Fahrspur zu halten bzw. zu führen. Mit anderen Worten wird die Trajektorie für den zukünftigen Fahrweg so gewählt, dass sie zentriert entlang einer Symmetrielängsachse der Fahrspur verläuft.In conventional environment and assistance systems and controls for autonomous driving is merely trying to keep the motor vehicle centered within a lane or lead. In other words, the trajectory for the future track is selected such that it runs centered along a symmetry longitudinal axis of the lane.
Die hier vorgestellte Lösung eignet sich insbesondere für Situationen, in denen der Fahrer bei selbst geführtem Kraftfahrzeug zwar innerhalb der Fahrspur bleibt, jedoch näher zu einer der Fahrspurbegrenzungen hin steuern würde. Beispielsweise wird ein Fahrer bei Überholvorgängen und bei der Anwesenheit von anderen Fahrzeugen und/oder Fußgängern im Umfeld des Kraftfahrzeugs meist von der Symmetrielängsachse der Fahrspur abweichen. Dieses (teils unbewusste) Ausweichen wird bei der hier vorgestellten Lösung berücksichtigt. The solution presented here is particularly suitable for situations in which the driver remains self-guided motor vehicle within the lane, but would control closer to one of the lane boundaries. For example, during overtaking operations and in the presence of other vehicles and / or pedestrians in the vicinity of the motor vehicle, a driver will usually deviate from the longitudinal symmetry axis of the traffic lane. This (partly unconscious) evasion is taken into account in the solution presented here.
Bei jeder ermittelten Fahrsituation ist ein Objekt, beispielsweise ein Fahrzeug oder Fußgänger oder auch ein feststehendes Objekt wie ein parkendes Fahrzeug, Baum, Beschilderung, Straßenlaterne, Werbeschilder, etc., involviert. Das Steuerungssystem ist eingerichtet und bestimmt, die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu dem jeweiligen Objekt maximiert ist, wobei das Kraftfahrzeug innerhalb der befahrenen Fahrspur verbleibt.In each determined driving situation is an object, such as a vehicle or pedestrian or even a fixed object such as a parked vehicle, tree, signage, street lights, billboards, etc., involved. The control system is set up and determines to calculate the trajectory so that the distance of the trajectory is maximized to the respective object, wherein the motor vehicle remains within the busy lane.
Die so berechnete Trajektorie des Kraftfahrzeugs ermöglicht die Berücksichtigung einer natürlicheren Fahrweise, sowohl bei Fahrassistenzsystemen als auch bei autonom gesteuertem Kraftfahrzeug. Dadurch lässt sich die Sicherheit und der Fahrkomfort für den Fahrer (und weitere Insassen) erhöhen.The thus calculated trajectory of the motor vehicle allows the consideration of a more natural driving style, both in driver assistance systems and autonomously controlled motor vehicle. This can increase the safety and ride comfort for the driver (and other occupants).
Zudem lassen sich bereits vorhandene Sensoren und Assistenzsysteme nutzen, um die hier vorgestellte Lösung umzusetzen. So können bereits vorhandene Fahrassistenzsysteme einen Fahrspurverlauf und/oder seitliche Fahrspurbegrenzung sowie bestimmte Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs erkennen oder erfassen. Das Steuerungssystem kann auf die bereits ermittelten oder berechneten Informationen und Daten zugreifen und diese weiter auswerten. Dadurch werden die Kosten, der Platzbedarf und der Energiebedarf des Steuerungssystems minimiert. Das Steuerungssystem erlaubt somit eine kosteneffiziente Umsetzung.In addition, existing sensors and assistance systems can be used to implement the solution presented here. Thus existing driver assistance systems can recognize or detect a lane course and / or lateral lane boundary as well as certain objects in the environment of the motor vehicle. The control system can access and evaluate the already determined or calculated information and data. This minimizes the cost, space and energy requirements of the control system. The control system thus allows a cost-effective implementation.
Die durch das Kraftfahrzeug befahrene Fahrspur und auch die erste und zweite seitliche Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug können tatsächliche Fahrspurbegrenzungen (Markierungen) sein, die auf dem Fahrwegbelag aufgezeichnet sind. So können Markierungen oder Linien zur Fahrwegbegrenzung am seitlichen Rand eines Fahrwegs und/oder eine Fahrspurbegrenzung zur Abgrenzung von einer weiteren Fahrspur (beispielsweise Mittellinie) durch die Umfeldsensoren erfasst werden und als erste und zweite Fahrspurbegrenzung (beispielsweise linke und rechte Fahrspurbegrenzung) ermittelt werden.The lane traveled by the motor vehicle and also the first and second lateral lane boundary in front of the motor vehicle may be actual lane boundaries (markings) recorded on the track covering. Thus, markings or lines for limiting the track at the lateral edge of a travel path and / or a lane boundary for differentiation from another lane (for example, centerline) can be detected by the environmental sensors and determined as first and second lane boundary (for example, left and right lane boundary).
Alternativ oder zusätzlich kann die erfasste Fahrspur und die erste und zweite seitliche Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug auch ein virtueller Bereich innerhalb und/oder außerhalb des Fahrwegs sein. So kann bei einer sehr breiten Fahrspur mit tatsächlichen Fahrspurbegrenzungen oder einem Fahrweg ohne fahrspurtrennende Linie (beispielsweise ohne Mittellinie) und/oder ohne jegliche Fahrspur- oder Fahrwegmarkierung ein virtueller Bereich als „befahrene Fahrspur mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug“ ermittelt werden. Die erste und zweite seitliche Fahrspurbegrenzung entsprechen hierbei den (in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs) seitlichen Rändern oder Kanten des virtuellen Bereichs. Der virtuelle Bereich kann dabei breiter als das Kraftfahrzeug gewählt werden, wodurch ein sicheres Fahren auf einer Fahrspur durch das Steuerungssystem simuliert werden kann.Alternatively or additionally, the detected traffic lane and the first and second lateral lane boundary in front of the motor vehicle may also be a virtual area inside and / or outside the travel path. Thus, in a very wide lane with actual lane boundaries or a lane without lane separating line (eg, without centerline) and / or without any lane or route marker, a virtual area may be identified as a "busy lane with first and second lateral lane delineations in front of the vehicle." become. The first and second lateral lane boundary here correspond to the lateral edges or edges of the virtual area (in the direction of travel of the motor vehicle). The virtual area can be chosen wider than the motor vehicle, whereby a safe driving on a lane can be simulated by the control system.
Bei der ermittelten Fahrsituation kann es sich um eine zeitlich begrenzte Fahrsituation handeln. Dadurch wird die Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs so lange unterschiedliche Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung aufweisen, bis die Fahrsituation nicht mehr ermittelt wird. Anschließend kann das Steuerungssystem die Trajektorie so berechnen, dass die Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung (wieder) gleich sind.The determined driving situation can be a time-limited driving situation. As a result, the trajectory of the future travel path will have different distances to the first and the second lane boundary until the driving situation is no longer determined. Subsequently, the control system can calculate the trajectory such that the distances to the first and the second lane boundary are (again) the same.
Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte WeiterbildungenFurther embodiments and advantageous developments
Das Steuerungssystem kann dazu eingerichtet und bestimmt sein, als Fahrsituation ein entgegenkommendes Fahrzeug zu erkennen und die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem entgegenkommenden Fahrzeug liegt, größer ist als der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem entgegenkommenden Fahrzeug weiter entfernt liegt. Mit anderen Worten weicht die Trajektorie des Kraftfahrzeugs dem entgegenkommenden Fahrzeug aus, ohne die befahrene Fahrspur (tatsächliche Fahrspur oder virtueller Bereich) zu verlassen. Der Fahrer oder weitere Insassen des Kraftfahrzeugs fühlen sich dabei sicherer, da der Abstand zu dem entgegenkommenden Fahrzeug vergrößert wird. Eine solche Trajektorieführung entspricht auch einem natürlichen Steuervorgang eines (menschlichen) Fahrers.The control system may be set up and determined to recognize an oncoming vehicle as the driving situation and to calculate the trajectory such that the distance of the trajectory to the lane boundary closer to the oncoming vehicle is greater than the distance of the trajectory to the lane boundary which is further from the oncoming vehicle. In other words, the trajectory of the motor vehicle deviates from the oncoming vehicle without leaving the busy lane (actual lane or virtual area). The driver or other occupants of the motor vehicle feel safer, since the distance to the oncoming vehicle is increased. Such a trajectory guidance also corresponds to a natural control process of a (human) driver.
Das Erkennen einer Fahrsituation, beispielsweise eines entgegenkommenden Fahrzeugs, kann auch durch ein bereits vorhandenes Fahrassistenzsystemen durchgeführt werden und das Steuerungssystem kann die entsprechenden Informationen und Daten über die Fahrsituation über eine Schnittstelle von dem Fahrassistenzsystemen erhalten.The recognition of a driving situation, for example of an oncoming vehicle, can also be carried out by an already existing driver assistance system and the control system can receive the corresponding information and data about the driving situation via an interface from the driver assistance systems.
Bei dem entgegenkommenden Fahrzeug kann es sich um ein weiteres Kraftfahrzeug oder anderes Fahrzeug, wie zum Beispiel ein Fahrrad, ein Skateboard, ein Dreirad, etc., handeln. Ebenso kann das entgegenkommende „Fahrzeug“ ein oder mehrere Fußgänger sein, die sich auf einer entgegengesetzten Fahrspur befinden oder dem Kraftfahrzeug entgegen laufen. The oncoming vehicle may be another motor vehicle or other vehicle, such as a bicycle, a skateboard, a tricycle, etc. Similarly, the oncoming "vehicle" may be one or more pedestrians who are on an opposite lane or run counter to the motor vehicle.
Ferner kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, als Fahrsituation ein Überholen eines Fahrzeugs oder Fußgängers durch das Kraftfahrzeug zu erkennen und die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger liegt, größer ist als der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger weiter entfernt liegt. Die hierbei angewandte Trajektorieführung vergrößert den Abstand zwischen dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger und dem das Steuerungssystem enthaltenden Kraftfahrzeug. Auch hierbei wird eine natürlichere Fahrweise erzielt, als dies der Fall wäre, wenn die berechnete Trajektorie in der Mitte der Fahrspur liegen würde, wie dies bisher üblich war.Furthermore, the control system can be set up and determined to recognize overtaking of a vehicle or pedestrian by the motor vehicle as the driving situation and to calculate the trajectory such that the distance of the trajectory to the lane boundary which is closer to the overtaken vehicle or pedestrian increases is the distance of the trajectory to the lane boundary that is farther from the reconditioned vehicle or pedestrian. The trajectory guide used here increases the distance between the outdated vehicle or pedestrian and the motor vehicle containing the control system. Here, too, a more natural driving is achieved, as would be the case if the calculated trajectory would be in the middle of the lane, as was usual.
Das Überholen eines Fahrzeugs oder Fußgängers kann einen Spurwechsel umfassen, so dass die befahrene Fahrspur einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug ebenfalls gewechselt wird. Die Trajektorie wird dabei so berechnet, dass nach dem Spurwechsel die Abstände zu der ersten und zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung (der nun aktuellen Fahrspur) unterschiedlich sind, also der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger liegt, größer ist als der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger weiter entfernt liegt.The overtaking of a vehicle or pedestrian may include a lane change, so that the traveled lane of a first and a second lateral lane boundary in front of the motor vehicle is also changed. The trajectory is calculated so that after the lane change, the distances to the first and second lateral lane boundary (the now current lane) are different, so the distance of the trajectory to the lane boundary, which is closer to the reconditioned vehicle or pedestrian is greater as the distance of the trajectory to the lane boundary which is farther away from the reconditioned vehicle or pedestrian.
Ferner kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, als Fahrsituation ein Überholmanöver zu erkennen, wobei ein Fahrzeug das Kraftfahrzeug überholt, und die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem überholenden Fahrzeug liegt, größer ist als der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem überholenden Fahrzeug weiter entfernt liegt.Furthermore, the control system can be set up and designated to recognize an overtaking maneuver as a driving situation, wherein a vehicle overtakes the motor vehicle, and to calculate the trajectory such that the distance of the trajectory to the lane boundary closer to the overtaking vehicle is greater as the distance of the trajectory to the lane boundary, which is further from the overtaking vehicle.
Hierbei weicht das Kraftfahrzeug dem überholenden Fahrzeug seitlich aus, wodurch insbesondere der Fahrkomfort, aber auch die Sicherheit, des Fahrers und gegebenenfalls weiterer Insassen des Kraftfahrzeugs erhöht wird.In this case, the motor vehicle deviates laterally from the overtaking vehicle, as a result of which, in particular, the ride comfort, but also the safety, of the driver and possibly further occupants of the motor vehicle are increased.
Alternativ oder zusätzlich kann das Steuerungssystem auch dazu eingerichtet und bestimmt sein, einen Kurvenverlauf der Fahrspur vor dem Kraftfahrzeug zu ermitteln und die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an einer der Fahrspur des Kraftfahrzeugs benachbarten Fahrspur liegt, größer ist als der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von der benachbarten Fahrspur weiter entfernt liegt. Durch diese Trajektorieführung wird im Rechtsverkehr bei Rechtskurven das Kraftfahrzeug weiter in die Innenkurve und bei Linkskurven weiter in die Außenkurve versetzt. Bei Linksverkehr wird die Trajektorie umgekehrt verschoben. Dadurch wird der Abstand zu möglicherweise vorhandenem Gegenverkehr vergrößert, wodurch die Sicherheit und auch der Fahrkomfort erhöht wird.Alternatively or additionally, the control system can also be set up and determined to determine a curve of the lane in front of the motor vehicle and to calculate the trajectory such that the distance of the trajectory to the lane boundary which is closer to a lane adjacent to the lane of the motor vehicle, is greater than the distance of the trajectory to the lane boundary, which is further away from the adjacent lane. With this trajectory guidance, the motor vehicle is shifted further in the right-hand turn into the inside curve and on the left-hand curve into the outside curve. For left-hand traffic, the trajectory is reversed. This increases the distance to possibly existing oncoming traffic, thereby increasing safety and also driving comfort.
Bei der benachbarten Fahrspur kann es sich um eine tatsächliche Fahrspur mit entsprechenden Fahrspurbegrenzungsmarkierungen (wie zum Beispiel aufgezeichneten Linien) handeln. Alternativ kann die benachbarte Fahrspur ebenfalls ein virtueller Bereich sein, der dem entgegenkommenden Verkehr als Fahrbereich eingeräumt wird. Ein solcher virtueller Bereich kann durch bereits vorhandene Fahrassistenzsysteme ermittelt werden, und dem Steuerungssystem zur Berechnung der Trajektorie bereitgestellt werden.The adjacent lane may be an actual lane with corresponding lane boundary markers (such as recorded lines). Alternatively, the adjacent lane may also be a virtual area, which is given to the oncoming traffic as a driving area. Such a virtual area can be determined by existing driver assistance systems, and provided to the control system for calculating the trajectory.
Ebenfalls alternativ oder zusätzlich kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, mehrere gleichzeitig auftretende Fahrsituationen zu erkennen, wobei in jede Fahrsituation ein Objekt, beispielsweise ein Fahrzeug oder Fußgänger oder auch ein feststehendes Objekt wie ein parkendes Fahrzeug, Baum, Beschilderung, Straßenlaterne, Werbeschild, etc., involviert ist, und die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu dem jeweiligen Fahrzeug oder Fußgänger maximiert ist, wobei das Kraftfahrzeug innerhalb der befahrenen Fahrspur verbleibt.Also alternatively or additionally, the control system may be configured and determined to recognize a plurality of simultaneously occurring driving situations, wherein in each driving situation an object, for example a vehicle or pedestrian or even a stationary object such as a parked vehicle, tree, signage, street lamp, advertising sign, etc., and to calculate the trajectory such that the distance of the trajectory to the respective vehicle or pedestrian is maximized, wherein the motor vehicle remains within the traffic lane.
Dabei können sich die gleichzeitig auftretenden Fahrsituationen zeitlich auch nur teilweise überlappen. Beispielsweise ist eine zeitlich erste Fahrsituation ein Überholvorgang eines weiteren Fahrzeugs oder Fußgängers durch das Kraftfahrzeug und eine zeitlich zweite Fahrsituation ein entgegenkommendes Fahrzeug. Dadurch kann die Trajektorie so berechnet werden, dass sie einen S-förmigen Verlauf aufweist, wobei zunächst ein Abstand zu dem zu überholenden Fahrzeug oder Fußgänger maximiert wird und während des Überholvorgangs oder anschließend ein Abstand zu dem entgegenkommenden Fahrzeug maximiert wird.At the same time, the driving situations occurring at the same time may only partially overlap in time. For example, a temporally first driving situation is an overtaking process of another vehicle or pedestrian by the motor vehicle and a temporally second driving situation is an oncoming vehicle. Thereby, the trajectory can be calculated to have an S-shaped course, initially maximizing a distance to the vehicle or pedestrian to be overtaken, and maximizing a distance to the oncoming vehicle during or after the overtaking operation.
Je nach zeitlicher Überlappung der ersten und zweiten Fahrsituation kann das Steuerungssystem somit eine Optimierung der Abstände von der Trajektorie zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung vornehmen, ohne die Sicherheit und den Komfort der Insassen des Kraftfahrzeugs negativ zu beeinflussen.Depending on the temporal overlap of the first and second driving situation, the control system can thus make an optimization of the distances from the trajectory to the first and the second lane boundary, without the safety and the Comfort of the occupants of the motor vehicle to influence negatively.
Im ungünstigsten Fall finden beide Fahrsituation gleichzeitig statt. Hierfür kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, die Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs abhängig von den beiden ermittelten Fahrsituationen so zu berechnen, dass die Trajektorie gleiche Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist. Mit anderen Worten kann bei zeitgleich stattfindenden mehreren Fahrsituationen die Berechnung unterschiedliche Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung kurzzeitig unterbunden werden.In the worst case, both driving situations take place simultaneously. For this purpose, the control system can be set up and determined to calculate the trajectory of the future travel path of the motor vehicle as a function of the two determined driving situations in such a way that the trajectory has equal distances to the first and the second lane boundary. In other words, if several driving situations take place at the same time, the calculation of different distances to the first and the second lane boundary can be temporarily prevented.
Alternativ oder zusätzlich können beim Ermitteln mehrerer Fahrsituationen eine oder mehrere der Fahrsituationen priorisiert werden. Auf Basis der Priorisierung der jeweiligen Fahrsituation kann die Berechnung der Abstände zu der ersten und zweiten Fahrspurbegrenzung gewichtet werden. So kann der Abstand zu der Fahrspurbegrenzung, der bei einer am höchsten priorisierten Fahrsituation größer wäre, höher gewichtet werden als der Abstand zu der Fahrspurbegrenzung, der bei einer geringer priorisierten Fahrsituation größer wäre. Beispielsweise kann der Abstand zu einer Fahrspurbegrenzung, die näher an einem überholten Fahrzeug oder Fußgänger liegt, höher gewichtet werden als der Abstand zu einer Fahrspurbegrenzung bezüglich einer anderen Fahrsituation. Der höher gewichtete Abstand wird dadurch maximiert. Dies erhöht die Sicherheit für an der Fahrsituation beteiligte weitere Fahrzeuge oder Fußgänger, aber auch die Sicherheit und den Fahrkomfort der Insassen des Fahrzeugs.Alternatively or additionally, one or more of the driving situations can be prioritized when determining a plurality of driving situations. Based on the prioritization of the respective driving situation, the calculation of the distances to the first and second lane boundary can be weighted. Thus, the distance to the lane boundary, which would be greater in a most prioritized driving situation, be weighted higher than the distance to the lane boundary, which would be greater in a less prioritized driving situation. For example, the distance to a lane boundary that is closer to an overhauled vehicle or pedestrian may be weighted higher than the distance to a lane boundary with respect to another driving situation. The higher weighted distance is thereby maximized. This increases the safety of other vehicles or pedestrians involved in the driving situation, but also the safety and driving comfort of the occupants of the vehicle.
Der mindestens eine Umfeldsensor kann eine Frontkamera, eine Heckkamera, eine Seitenkamera, einen Radar-Sensor, einen Lidar-Sensor, einen Ultraschall-Sensor und/oder einen Inertialsensor umfassen. Ferner können verschiedene Kombinationen dieser Kameras und Sensoren mit jeweils unterschiedlicher Anzahl in dem Kraftfahrzeug eingesetzt werden und dem Steuerungssystem Umfelddaten bereitstellen.The at least one environmental sensor may comprise a front camera, a rear camera, a side camera, a radar sensor, a lidar sensor, an ultrasound sensor and / or an inertial sensor. Furthermore, different combinations of these cameras and sensors, each with a different number, can be used in the motor vehicle and provide environment data to the control system.
Ferner kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, Daten, die den Verlauf der berechneten Trajektorie angeben, an ein Fahrassistenzsystem des Kraftfahrzeugs, eine Sensor- und/oder Lenkunterstützungssteuerung des Kraftfahrzeugs und/oder eine elektronische Steuerung zum autonomen Fahren des Kraftfahrzeugs auszugeben. Die den Verlauf der berechneten Trajektorie angebenden Daten können durch das Fahrassistenzsystem verwendet werden, um (Warn-) Hinweise und/oder Informationen auf Basis der veränderten Trajektorie auszugeben. Je nach Empfängersystem der Daten kann die berechnete Trajektorie auch verwendet werden, um eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anzupassen oder andere Funktionen eines (teil-) autonomen Fahrens zu beeinflussen.Furthermore, the control system may be set up and intended to output data indicating the course of the calculated trajectory to a driver assistance system of the motor vehicle, a sensor and / or steering assistance control of the motor vehicle and / or an electronic control for the autonomous driving of the motor vehicle. The data indicating the course of the calculated trajectory can be used by the driving assistance system to output (warning) information and / or information based on the changed trajectory. Depending on the receiver system of the data, the calculated trajectory can also be used to adjust a speed of the motor vehicle or to influence other functions of (partially) autonomous driving.
Ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lösung betrifft ein Steuerungsverfahren, das in einem Kraftfahrzeug basierend auf aus mindestens einem an dem Kraftfahrzeug befindlichen Umfeldsensor gewonnenen Umfelddaten eine Trajektorie für das Kraftfahrzeug ermittelt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Erfassen einer durch das Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug mit den Umfeldsensoren,
- - Ermitteln einer Fahrsituation mit den Umfeldsensoren, und
- - Berechnen einer Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs abhängig von der ermittelten Fahrsituation, wobei die Trajektorie unterschiedliche Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist.
- Detecting a lane traveled by the motor vehicle with a first and a second lateral lane boundary in front of the motor vehicle with the environmental sensors,
- - Determining a driving situation with the environment sensors, and
- - Computing a trajectory of the future travel path of the motor vehicle depending on the determined driving situation, wherein the trajectory has different distances to the first and the second lane boundary.
Ferner kann das Ermitteln einer Fahrsituation ein Erkennen eines entgegenkommendes Fahrzeugs umfassen. Dabei kann das Berechnen der Trajektorie ein Bestimmen eines Abstands der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem entgegenkommenden Fahrzeug liegt, größer als einen Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem entgegenkommenden Fahrzeug weiter entfernt liegt, umfassen.Further, determining a driving situation may include recognizing an oncoming vehicle. In this case, calculating the trajectory may include determining a distance of the trajectory to the lane boundary, which is closer to the oncoming vehicle, greater than a distance of the trajectory to the lane boundary, which is further away from the oncoming vehicle.
Das Ermitteln einer Fahrsituation kann zudem ein Erkennen eines Überholens eines Fahrzeugs oder Fußgängers durch das Kraftfahrzeug umfassen. Hierbei kann das Berechnen der Trajektorie ein Bestimmen eines Abstands der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger liegt, größer als einen Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger weiter entfernt liegt, umfassen.The determination of a driving situation may also include recognizing overtaking of a vehicle or pedestrian by the motor vehicle. Here, calculating the trajectory may include determining a distance of the trajectory to the lane boundary that is closer to the remanent vehicle or pedestrian than a distance of the trajectory to the lane boundary that is farther away from the reconditioned vehicle or pedestrian.
Auch kann das Ermitteln einer Fahrsituation ein Erkennen eines Überholmanövers umfassen, wobei ein Fahrzeug das Kraftfahrzeug überholt. Hier kann das Berechnen der Trajektorie ein Bestimmen eines Abstands der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem überholenden Fahrzeug liegt, größer als einen Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem überholenden Fahrzeug weiter entfernt liegt, umfassen.The determination of a driving situation can also include recognizing an overtaking maneuver, with a vehicle overtaking the motor vehicle. Here, calculating the trajectory may include determining a distance of the trajectory to the lane boundary closer to the overtaking vehicle greater than a distance of the trajectory to the lane boundary further from the overtaking vehicle.
Ferner kann das Ermitteln einer Fahrsituation ein Erkennen eines Kurvenverlauf der Fahrspur des zukünftigen Fahrwegs umfassen. Dabei kann das Berechnen der Trajektorie ein Bestimmen eines Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an einer der Fahrspur des Kraftfahrzeugs benachbarten Fahrspur liegt, größer als einen Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von der benachbarten Fahrspur weiter entfernt liegt, umfassen.Furthermore, the determination of a driving situation may include recognizing a curve of the lane of the future driving route. In this case, calculating the trajectory can be determining a distance of the trajectory to the lane boundary, the is closer to a lane adjacent to the lane of the motor vehicle, greater than a distance of the trajectory to the lane boundary, which is further away from the adjacent lane include.
In einem weiteren Schritt des Steuerungsverfahrens können Daten, die den Verlauf der berechneten Trajektorie angeben, an ein weiteres System oder eine weitere Steuerung des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden. Beispielsweise können die Daten an ein Fahrassistenzsystem, eine Sensor-und/oder Lenkunterstützungssteuerung und/oder eine elektronische Steuerung zum (teil-) autonomen Fahren des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden.In a further step of the control method, data indicating the course of the calculated trajectory can be output to a further system or control of the motor vehicle. For example, the data can be output to a driver assistance system, a sensor and / or steering assistance control and / or an electronic control for (partially) autonomous driving of the motor vehicle.
Schließlich betrifft ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lösung ein Kraftfahrzeug, das ein Steuerungssystem gemäß einer der oben aufgeführten Varianten und Ausgestaltungen umfasst.Finally, another aspect of the proposed solution relates to a motor vehicle comprising a control system according to one of the variants and embodiments listed above.
Figurenlistelist of figures
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand, auch unabhängig von ihrer Gruppierung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. Die Abmessungen und Proportionen der in den Figuren gezeigten Komponenten sind hierbei nicht unbedingt maßstäblich; sie können bei zu implementierenden Ausführungsformen vom hier Veranschaulichten abweichen.
-
1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug, das ein Steuerungssystem und mindestens einen Umfeldsensor aufweist. -
2 zeigt schematisch eine erste Fahrsituation, bei der eine Trajektorie unterschiedliche Abstände zu einer ersten und einer zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist. -
3 zeigt schematisch eine zweite und dritte Fahrsituation, bei denen eine Trajektorie unterschiedliche Abstände zu einer ersten und einer zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist. -
4 zeigt schematisch eine vierte Fahrsituation, bei der eine Trajektorie unterschiedliche Abstände zu einer ersten und einer zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist. -
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Steuerungsverfahrens zum Ermitteln einer Trajektorie für ein Kraftfahrzeug.
-
1 schematically shows a motor vehicle having a control system and at least one environmental sensor. -
2 schematically shows a first driving situation in which a trajectory has different distances to a first and a second lane boundary. -
3 schematically shows a second and third driving situation in which a trajectory has different distances to a first and a second lane boundary. -
4 schematically shows a fourth driving situation in which a trajectory has different distances to a first and a second lane boundary. -
5 shows a flowchart of a control method for determining a trajectory for a motor vehicle.
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
In der
Mindestens ein zusätzlicher oder alternativer, ebenfalls in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs
Ferner kann mindestens ein Umfeldsensor
Der mindestens eine Umfeldsensor
Die elektronische Steuerung ECU verarbeitet die aus dem/den an dem Kraftfahrzeug
Alternativ oder zusätzlich kann das Steuerungssystem
Eine weitere Komponente in dem Kraftfahrzeug
Ferner ermittelt das Steuersystem
Links in
In der rechts in
Das Steuerungssystem
Der hier beschriebene Algorithmus lässt sich auch auf einen solchen virtuellen Bereich anwenden, wobei die seitlichen Begrenzungen des virtuellen Bereichs den Fahrspurbegrenzungen (
Die durch das Steuersystem
Für die erste in
Bei der zweiten in
Selbstverständlich können auch beide Fahrzeuge
Für das mittig in
Eine entsprechende Trajektorieberechnung kann auch für Linkskurven (im Rechtsverkehr) durchgeführt werden. Dies ist durch das in
Selbstverständlich kann das Steuerungssystem
In einem ersten Schritt
Alternativ oder zusätzlich können Daten und/oder Informationen, die die befahrene Fahrspur mit der ersten und zweiten Fahrspurbegrenzung
Anschließend, gleichzeitig oder vor dem Schritt
In Abhängigkeit der ermittelten Fahrsituation (oder mehrerer ermittelter Fahrsituationen) wird in Schritt
Nach Berechnung der Trajektorie können in Schritt
Die so ausgegebenen und von einem anderen System
Das Steuerungsverfahren wird kontinuierlich ausgeführt. Insbesondere die Schritte
Die vorangehend beschriebenen Varianten sowie deren Aufbau- und Betriebsaspekte dienen lediglich dem besseren Verständnis der Struktur, der Funktionsweise und der Eigenschaften; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf die Ausführungsbeispiele ein. Die Figuren sind teilweise schematisch, wobei wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert dargestellt sind, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Dabei kann jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches/welche in den Figuren oder im Text offenbart ist / sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Figuren, anderen Funktionsweisen, Prinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen der beschriebenen Varianten zuzuordnen sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, das heißt in jedem Abschnitt der Beschreibung, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Varianten im Text, in den Ansprüchen und in den Figuren umfasst. Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle offenbarten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.The variants described above, as well as their construction and operating aspects serve merely to better understand the structure, the mode of operation and the properties; they do not restrict the revelation to the exemplary embodiments. The figures are partially schematic, with essential properties and effects are shown partially enlarged significantly to illustrate the functions, principles of action, technical features and features. In this case, each mode of operation, every principle, every technical embodiment and every feature which is / are disclosed in the figures or in the text can be associated with all claims, every feature in the text and in the other figures, other modes of operation, principles, technical designs and features included in or resulting from this disclosure are freely and arbitrarily combined so that all conceivable combinations are to be assigned to the variants described. Combinations between all individual versions in the text, that is to say in every section of the description, in the claims and also combinations between different variants in the text, in the claims and in the figures are also included. Also, the claims do not limit the disclosure and thus the combination options of all identified features with each other. All disclosed features are also explicitly disclosed individually and in combination with all other features herein.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017006835.6A DE102017006835A1 (en) | 2017-07-19 | 2017-07-19 | Control system, method and motor vehicle for calculating a motor vehicle trajectory |
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DE102017006835.6A DE102017006835A1 (en) | 2017-07-19 | 2017-07-19 | Control system, method and motor vehicle for calculating a motor vehicle trajectory |
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Publication Number | Publication Date |
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DE102017006835A1 true DE102017006835A1 (en) | 2019-01-24 |
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DE102017006835.6A Pending DE102017006835A1 (en) | 2017-07-19 | 2017-07-19 | Control system, method and motor vehicle for calculating a motor vehicle trajectory |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111547051A (en) * | 2019-02-08 | 2020-08-18 | 采埃孚汽车德国有限公司 | Control system and control method for determining trajectory of motor vehicle based on interaction duration |
DE102022200218B3 (en) | 2022-01-12 | 2023-05-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method and assistance system for supporting partially automated driving based on camera and swarm data and motor vehicle |
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2017
- 2017-07-19 DE DE102017006835.6A patent/DE102017006835A1/en active Pending
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