DE102018204101A1 - Method and device for planning a trajectory for the longitudinal and / or transverse guidance of a vehicle - Google Patents
Method and device for planning a trajectory for the longitudinal and / or transverse guidance of a vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018204101A1 DE102018204101A1 DE102018204101.6A DE102018204101A DE102018204101A1 DE 102018204101 A1 DE102018204101 A1 DE 102018204101A1 DE 102018204101 A DE102018204101 A DE 102018204101A DE 102018204101 A1 DE102018204101 A1 DE 102018204101A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- trajectory
- vehicle
- determined
- determining
- longitudinal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 34
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 22
- 238000012886 linear function Methods 0.000 claims description 11
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 6
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 9
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 description 8
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 8
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000011478 gradient descent method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
- G08G1/16—Anti-collision systems
- G08G1/166—Anti-collision systems for active traffic, e.g. moving vehicles, pedestrians, bikes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
- B60W30/08—Active safety systems predicting or avoiding probable or impending collision or attempting to minimise its consequences
- B60W30/09—Taking automatic action to avoid collision, e.g. braking and steering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
- B60W30/18—Propelling the vehicle
- B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
- B60W30/18163—Lane change; Overtaking manoeuvres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles
- B60W60/001—Planning or execution of driving tasks
- B60W60/0015—Planning or execution of driving tasks specially adapted for safety
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
- G08G1/16—Anti-collision systems
- G08G1/167—Driving aids for lane monitoring, lane changing, e.g. blind spot detection
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
- B60W2520/10—Longitudinal speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2554/00—Input parameters relating to objects
- B60W2554/40—Dynamic objects, e.g. animals, windblown objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2554/00—Input parameters relating to objects
- B60W2554/80—Spatial relation or speed relative to objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2554/00—Input parameters relating to objects
- B60W2554/80—Spatial relation or speed relative to objects
- B60W2554/801—Lateral distance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2554/00—Input parameters relating to objects
- B60W2554/80—Spatial relation or speed relative to objects
- B60W2554/802—Longitudinal distance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
- B60W30/08—Active safety systems predicting or avoiding probable or impending collision or attempting to minimise its consequences
- B60W30/095—Predicting travel path or likelihood of collision
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
Es wird ein Verfahren (600) zur Planung einer Trajektorie (112) für ein Fahrzeug (100) beschrieben. Das Verfahren (600) umfasst das Aufteilen (601) eines Bereichs für eine Trajektorie (112) in eine Mehrzahl von Teilbereichen (411, 412, 413), so dass in jedem Teilbereich (411, 412, 413) der Mehrzahl von Teilbereichen (411, 412, 413) jeweils eine innerhalb des jeweiligen Teilbereichs (411, 412, 413) gleichbleibende Menge an Nebenbedingungen in Bezug auf Hindernisse (101, 102, 103) in einem Umfeld des Fahrzeugs (100) gilt. Außerdem umfasst das Verfahren (600) das Ermitteln (602) einer Vielzahl von unterschiedlichen möglichen Längen-Datensätzen (420); wobei ein Längen-Datensatz (420) mögliche Längen (422) der Teilbereiche (411, 412, 413) der Mehrzahl von Teilbereichen (411, 412, 413) entlang der Trajektorie (112) anzeigt. Das Verfahren (600) umfasst ferner das Ermitteln (603) einer Trajektorie (112) auf Basis der Vielzahl von möglichen Längen-Datensätzen (420) und unter Berücksichtigung eines Gütemaßes.A method (600) for planning a trajectory (112) for a vehicle (100) is described. The method (600) comprises dividing (601) a region for a trajectory (112) into a plurality of partial regions (411, 412, 413) such that in each partial region (411, 412, 413) of the plurality of partial regions (411 , 412, 413) in each case a constant within the respective sub-area (411, 412, 413) amount of secondary conditions with respect to obstacles (101, 102, 103) in an environment of the vehicle (100) applies. In addition, the method (600) includes determining (602) a plurality of different possible length records (420); wherein a length record (420) indicates possible lengths (422) of the subregions (411, 412, 413) of the plurality of subregions (411, 412, 413) along the trajectory (112). The method (600) further comprises determining (603) a trajectory (112) based on the plurality of possible length data sets (420) and considering a quality measure.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, mit denen eine Trajektorie für die zumindest teilweise automatisierte Längs- und/oder Querführung eines Fahrzeugs geplant werden kann.The invention relates to a method and a corresponding device with which a trajectory for the at least partially automated longitudinal and / or transverse guidance of a vehicle can be planned.
Ein zentraler Aspekt eines teil- oder hochautomatisierten Fahrbetriebs eines Fahrzeugs ist die Planung einer möglichst optimalen Trajektorie des Fahrzeugs, durch die Kollisionen mit anderen Verkehrsteilnehmern vermieden werden. Die Ermittlung einer derartigen Trajektorie (z.B. einer Ausweichtrajektorie, einer Trajektorie für eine Folgefahrt und/oder einer Trajektorie für einen Fahrspur-Wechsel) ist mit einem hohen Rechenaufwand verbunden, der von Steuergeräten in einem Fahrzeug typischerweise nicht oder nur begrenzt erbracht werden kann. A central aspect of a partially or highly automated driving operation of a vehicle is the planning of an optimal trajectory of the vehicle by which collisions with other road users are avoided. The determination of such a trajectory (for example, an evasion trajectory, a trajectory for a subsequent journey and / or a trajectory for a lane change) is associated with a high level of computation, which can typically or not be provided by control devices in a vehicle.
Eine Möglichkeit zur Reduzierung des Rechenaufwands ist die getrennte Ermittlung einer Längs-Trajektorie für die Längsführung und einer Quer-Trajektorie für die Querführung. Dabei kann sich jedoch ein relativ hoher Rechenaufwand dafür ergeben, eine Längs- und eine Quer-Trajektorie für ein Fahrmanöver auszuwählen, die in Kombination durch ein Fahrzeug kollisionsfrei gefahren werden können.One possibility for reducing the computational effort is the separate determination of a longitudinal trajectory for the longitudinal guidance and a transverse trajectory for the transverse guidance. In this case, however, a relatively high computational effort may be required to select a longitudinal and a transverse trajectory for a driving maneuver, which can be driven in collision-free combination by a vehicle.
Das vorliegende Dokument befasst sich unter anderem mit der technischen Aufgabe, in effizienter Weise eine durch ein Fahrzeug fahrbare, kollisionsfreie Trajektorie für ein (ggf. kombiniertes) Längs- und/oder Quermanöver zu ermitteln. Dabei sollen optional auch Sicherheitsabstände zu ein oder mehreren Hindernissen definiert und bei der Ermittlung einer Trajektorie berücksichtigt werden können.Among other things, the present document deals with the technical problem of efficiently determining a vehicle-driven, collision-free trajectory for a (possibly combined) longitudinal and / or lateral maneuver. Optionally, safety distances to one or more obstacles should also be defined and taken into account when determining a trajectory.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are described i.a. in the dependent claims. It should be noted that additional features of a claim dependent on an independent claim without the features of the independent claim or only in combination with a subset of the features of the independent claim may form an independent invention independent of the combination of all features of the independent claim, the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the specification, which may form an independent invention of the features of the independent claims.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung bzw. zur Planung einer Trajektorie für ein Fahrzeug beschrieben. Die ermittelte Trajektorie kann zur Bereitstellung einer Fahrfunktion (z.B. einer automatisierten Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs) verwendet werden. Die im Rahmen des Verfahrens ermittelte Trajektorie kann eine Längs-Trajektorie entlang einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs sein bzw. umfassen.In one aspect, a method for determining a trajectory for a vehicle is described. The determined trajectory may be used to provide a driving function (e.g., automated longitudinal and / or lateral guidance of the vehicle). The trajectory determined in the context of the method can be or include a longitudinal trajectory along a direction of travel of the vehicle.
Das Verfahren umfasst das Aufteilen der zu ermittelnden Trajektorie in eine Mehrzahl, insbesondere in eine Sequenz, von Teilbereichen. Mit anderen Worten, der (zeitliche und/oder örtliche) Bereich bzw. Planungshorizont für die zu ermittelnde Trajektorie kann in eine Mehrzahl von Teilbereichen unterteilt werden. Die zu ermittelnde Trajektorie weist typischerweise einen bestimmten Planungshorizont auf. Der Planungshorizont kann dann in unterschiedliche, direkt aneinander angrenzende, Teilbereiche unterteilt werden (z.B. in 2, 3, 4, 5 oder mehr Teilbereiche). Dabei kann die Unterteilung in Teilbereiche derart erfolgen, dass in jedem Teilbereich der Mehrzahl von Teilbereichen jeweils eine innerhalb des jeweiligen Teilbereichs gleichbleibende Menge an Nebenbedingungen in Bezug auf Hindernisse in einem Umfeld des Fahrzeugs gilt. Mit anderen Worten, jedem der Teilbereiche kann eine bestimmte Menge an Nebenbedingungen zugeordnet werden, mit null, ein oder mehreren Nebenbedingungen, die in dem jeweiligen Teilbereich für die Ermittlung der Trajektorie zu berücksichtigen sind. Bei den ein oder mehreren Hindernissen im Umfeld des Fahrzeugs kann es sich um andere Verkehrsteilnehmer (z.B. andere Fahrzeuge) handeln. Ein Hindernis kann dabei feststehend oder beweglich sein.The method comprises dividing the trajectory to be determined into a plurality, in particular into a sequence, of partial regions. In other words, the (temporal and / or local) area or planning horizon for the trajectory to be determined can be subdivided into a plurality of partial areas. The trajectory to be determined typically has a certain planning horizon. The planning horizon can then be divided into different, directly adjacent, subregions (e.g., in 2, 3, 4, 5, or more subregions). In this case, the subdivision into subregions can be carried out in such a way that in each subarea of the plurality of subareas a respective amount of subordinate conditions with respect to obstacles in an environment of the vehicle prevails within the respective subarea. In other words, each of the subareas may be assigned a certain amount of constraints, with zero, one or more constraints to be considered in the particular subarea for determining the trajectory. The one or more obstacles around the vehicle may be other road users (e.g., other vehicles). An obstacle can be fixed or movable.
Das Fahrzeug kann ein oder mehrere Umfeldsensoren (z.B. eine Bildkamera, einen Radarsensor, eine LIDAR-Sensor, einen Ultraschallsensor, etc.) umfassen. Auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren können ein oder mehrere Hindernisse im Umfeld des Fahrzeugs erkannt werden. Insbesondere können die ein oder mehreren Hindernisse im Umfeld des Fahrzeugs detektiert werden, die bei der Ermittlung der Trajektorie zu berücksichtigten sind (z.B. weil das Fahrzeug im Rahmen der Umsetzung der Trajektorie zumindest zeitweise auf einer Fahrspur fährt, auf der sich ein Hindernis befindet).The vehicle may include one or more environmental sensors (e.g., an image camera, a radar sensor, a LIDAR sensor, an ultrasonic sensor, etc.). Based on the sensor data of the one or more environment sensors, one or more obstacles in the environment of the vehicle can be detected. In particular, the one or more obstacles around the vehicle can be detected, which are to be taken into account when determining the trajectory (for example because the vehicle at least temporarily travels on a lane on which an obstacle is located in the course of the implementation of the trajectory).
Es können dann für jedes detektierte Hindernis ein oder mehrere Nebenbedingungen formuliert werden, die bei der Ermittlung der Trajektorie zu berücksichtigen sind. Insbesondere kann für die zu ermittelnde Trajektorie eine Gesamtmenge an V Nebenbedingungen in Bezug auf entsprechende V Hindernisse ermittelt werden, mit V > 0, insbesondere V = 2, 3,4 oder mehr. Bei einem Spurwechsel können z.B. Nebenbedingungen in Bezug auf ein Vorder-Fahrzeug vor dem Fahrzeug und/oder auf ein Hinter-Fahrzeug hinter dem Fahrzeug auf der Ausgangs-Fahrspur und/oder auf der Ziel-Fahrspur berücksichtigt werden.It can then be formulated for each detected obstacle one or more constraints that are taken into account in the determination of the trajectory. In particular, for the trajectory to be determined, a total amount of V constraints with respect to corresponding V obstacles can be determined, with V> 0, in particular V = 2, 3, 4 or more. In a lane change, for example, secondary conditions in relation to a front vehicle in front of the vehicle and / or to a rear vehicle behind the vehicle on the starting vehicle may be used. Lane and / or on the destination lane.
Die Aufteilung in Teilbereiche kann dann derart erfolgen, dass für jeden Teilbereich eine gleichbleibende Teilmenge der Nebenbedingungen gilt, wobei die Teilmenge bevorzugt weniger als V Nebenbedingungen aufweist. Die gesamte zu ermittelnde Trajektorie kann somit in seine Sequenz von Teilbereichen unterteilt werden, wobei in jedem Teilbereich eine gleichbleibende (jeweils minimal große) Teilmenge von Nebenbedingungen zu berücksichtigen ist. Eine (Teil-) Menge von Nebenbedingungen kann dabei null, eine oder mehrere Nebenbedingungen umfassen. Die null, ein oder mehreren Nebenbedingungen für einen Teilbereich sind dabei typischerweise für alle Zeitpunkte bzw. Punkte des jeweiligen Teilbereichs zu berücksichtigen. Durch eine derartige Aufteilung des Planungsbereichs für eine Trajektorie in unterschiedliche Teilbereiche kann ein insgesamt nicht-konvexes Optimierungsproblem zur Ermittlung der Gesamt-Trajektorie in eine Mehrzahl von konvexen Teil-Optimierungsproblemen zur Ermittlung von Trajektorien-Abschnitten in den einzelnen Teilbereichen unterteilt werden.The subdivision into subareas can then take place in such a way that a constant subset of the subconditions applies for each subarea, wherein the subset preferably has less than V secondary conditions. The entire trajectory to be determined can thus be subdivided into its sequence of subregions, wherein a constant (each minimally large) subset of subconditions must be taken into account in each subarea. A (partial) set of constraints may include zero, one or more constraints. The zero, one or more secondary conditions for a partial area are typically to be considered for all times or points of the respective partial area. By dividing the planning area for a trajectory into different subareas in such a way, an overall non-convex optimization problem for determining the overall trajectory can be subdivided into a plurality of convex sub-optimization problems for determining trajectory sections in the individual subareas.
Das Verfahren umfasst ferner, das Ermitteln einer Vielzahl von unterschiedlichen möglichen Längen-Datensätzen für die zu ermittelnde Trajektorie. Dabei zeigt ein Längen-Datensatz mögliche (zeitliche oder ggf. örtliche) Längen der Teilbereiche der Mehrzahl von Teilbereichen entlang der zu ermittelnden Trajektorie an. Die unterschiedlichen Längen-Datensätze können somit unterschiedliche Sequenzen von Teilbereichen aufweisen, wobei die (zeitlichen oder örtlichen) Längen der Teilbereiche in den unterschiedlichen Längen-Datensätzen zumindest teilweise unterschiedlich sind. Die (zeitliche oder örtliche) Gesamtlänge der unterschiedlichen Längen-Datensätze ist dabei typischerweise für alle Längen-Datensätze gleich (und kann z.B. dem Planungshorizont der zu ermittelnden Trajektorie entsprechen). Durch die Betrachtung von unterschiedlichen möglichen Längen-Datensätzen der Sequenz von Teilbereichen kann gewährleistet werden, dass anhand des beschriebenen Verfahrens eine optimale Trajektorie für ein Fahrmanöver ermittelt werden kann.The method further comprises determining a plurality of different possible length data sets for the trajectory to be determined. In this case, a length record indicates possible (temporal or possibly local) lengths of the subregions of the plurality of subregions along the trajectory to be determined. The different length data sets can thus have different sequences of subregions, the (temporal or local) lengths of the subregions in the different length data sets being at least partially different. The (temporal or spatial) total length of the different length data sets is typically the same for all length data sets (and may, for example, correspond to the planning horizon of the trajectory to be determined). By considering different possible length data sets of the sequence of partial regions, it is possible to ensure that an optimal trajectory for a driving maneuver can be determined on the basis of the described method.
Ein Längen-Datensatz kann auch als „Kodierung“ für die Längen der unterschiedlichen Teilbereiche der zu ermittelnden Trajektorie betrachtet werden. Aus diesem Grund wird in diesem Dokument auch der Betrieb „Kodierung“ für einen Längen-Datensatz verwendet. Dabei können die Längen der Teilbereiche durch einen spezifischen Kode, z.B. durch ein oder mehrere binäre Variablen, dargestellt werden. Eine derartige Darstellung eines Längen-Datensatzes bzw. einer Kodierung der Längen der Teilbereich ermöglicht eine besonders effiziente Durchführung des beschriebenen Verfahrens.A length data set can also be regarded as a "coding" for the lengths of the different subregions of the trajectory to be determined. For this reason, this document also uses the operation "coding" for a length record. In this case, the lengths of the subregions may be defined by a specific code, e.g. represented by one or more binary variables. Such a representation of a length data set or a coding of the lengths of the subarea enables a particularly efficient implementation of the described method.
Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln einer Trajektorie auf Basis der Vielzahl von möglichen Kodierungen bzw. der Vielzahl von möglichen Längen-Datensätzen und unter Berücksichtigung eines Gütefunktionals bzw. eines Gütemaßes. Insbesondere kann eine Trajektorie ermittelt werden, die das Gütefunktional bzw. das Gütemaß verbessert, insbesondere optimiert. Das Gütefunktional bzw. das Gütemaß kann z.B. eine Kostenfunktion aufweisen bzw. sein. Dabei können die Kosten mit steigender Abweichung der ermittelten Trajektorie von einer Zielposition der Trajektorie steigen. Alternativ oder ergänzend können die Kosten mit sinkendem Fahrkomfort der ermittelten Trajektorie (z.B. mit steigendem Ruck) steigen. Durch die Berücksichtigung eines Gütefunktionals bzw. eines Gütemaßes kann somit gewährleistet werden, dass eine (optimierte) Trajektorie ermittelt wird, mit der das Fahrzeug (bevorzugt in möglichst komfortabler Weise) zu einer bestimmten Zielposition geführt wird.In addition, the method comprises determining a trajectory on the basis of the multiplicity of possible codings or the plurality of possible length data records and taking into account a quality function or a quality measure. In particular, a trajectory can be determined which improves the quality function or the quality measure, in particular optimizes it. The quality function or the quality measure can e.g. have or be a cost function. In this case, the costs can increase with increasing deviation of the determined trajectory from a target position of the trajectory. Alternatively or additionally, the costs may increase with decreasing ride comfort of the determined trajectory (e.g., with increasing jerk). By taking into account a quality function or a quality measure, it can thus be ensured that an (optimized) trajectory is determined with which the vehicle is guided (preferably in the most comfortable manner possible) to a specific target position.
Das Überprüfen von unterschiedlichen möglichen Kodierungen bzw. Längen-Datensätzen der Teilbereiche, d.h. das Überprüfen von unterschiedlichen möglichen Kombinationen von (zeitlichen oder örtlichen) Längen der Teilbereiche, für die zu ermittelnde Trajektorie erfolgt bevorzugt iterativ. Zu diesem Zweck kann das Verfahren das Anpassen einer möglichen Kodierung bzw. eines möglichen Längen-Datensatzes umfassen (z.B. durch Veränderung der Längen von zumindest zwei Teilbereichen). Es kann dann eine Trajektorie für die angepasste mögliche Kodierung bzw. für den angepassten Längen-Datensatz ermittelt werden. Das Anpassen des möglichen Längen-Datensatzes und das Ermittlung einer (optimierten) Trajektorie für den jeweils angepassten Längen-Datensatz kann iterativ wiederholt werden, so dass das Gütemaß verbessert wird. Dabei erfolgt das iterative Anpassen eines möglichen Längen-Datensatzes bevorzugt unter Verwendung einer Branch-and-Bound-Methode und/oder einer Cutting Planes Methode bzw. einer Branch-and-Cut Methode bzw. einer Kombination dieser Methoden, um die Anzahl von zu überprüfenden möglichen Kodierungen bzw. möglichen Längen-Datensätzen zu reduzieren und/oder um eine Teilmenge an möglichen Kodierungen bzw. Längen-Datensätzen als suboptimal auszuschließen. Durch die iterative Ausführung des Verfahrens kann in besonders effizienter Weise eine optimierte Trajektorie für ein Fahrmanöver ermittelt werden.Checking different possible encodings or length records of the subregions, i. the checking of different possible combinations of (temporal or local) lengths of the subregions, for the trajectory to be determined is preferably carried out iteratively. For this purpose, the method may include adjusting a possible coding or length record (e.g., by changing the lengths of at least two sub-ranges). It is then possible to determine a trajectory for the adapted possible coding or for the adapted length data set. The adaptation of the possible length data set and the determination of an (optimized) trajectory for the respectively adapted length data set can be repeated iteratively so that the quality measure is improved. In this case, the iterative adaptation of a possible length data set preferably takes place using a branch-and-bound method and / or a cutting plan method or a branch-and-cut method or a combination of these methods to determine the number of items to be checked to reduce possible encodings or possible length data sets and / or to exclude a subset of possible encodings or length records as suboptimal. Due to the iterative execution of the method, an optimized trajectory for a driving maneuver can be determined in a particularly efficient manner.
Eine mögliche Kodierung bzw. ein möglicher Längen-Datensatz für die Sequenz von Teilbereichen kann in Abhängigkeit von ein oder mehreren Einschränkungen ermittelt bzw. angepasst werden. Die ein oder mehreren Einschränkungen können eine Einschränkung in Bezug auf eine Reihenfolge der Teilbereiche umfassen. Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Einschränkungen eine Einschränkung in Bezug auf eine Mindest- und/oder eine Maximallänge zumindest eines Teilbereichs umfassen. Durch die Berücksichtigung von ein oder mehreren Einschränkungen können die Anzahl von zu überprüfenden möglichen Kodierungen bzw. Längen-Datensätzen und damit der Rechenaufwand zur Ermittlung einer (optimierten) Trajektorie weiter reduziert werden.A possible coding or a possible length record for the sequence of partial areas can be determined or adapted as a function of one or more restrictions. The one or more constraints may include a limitation on an order of the portions. Alternatively or additionally, the one or more Restrictions include a limitation with respect to a minimum and / or a maximum length of at least one subarea. By taking into account one or more restrictions, the number of possible codings or length data sets to be checked and thus the computational effort for determining an (optimized) trajectory can be further reduced.
Wie bereits oben dargelegt, kann die Trajektorie eine Längs-Trajektorie entlang einer von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn umfassen bzw. sein. Mit anderen Worten, das Verfahren kann darauf ausgelegt sein, eine Längs-Trajektorie zu ermitteln. Der Querversatz des Fahrzeugs kann separat zu einer Längs-Trajektorie anhand einer Quer-Trajektorie beschrieben werden. Zu diesem Zweck kann das Verfahren ferner das Ermitteln einer Quer-Trajektorie quer zu der Fahrbahn umfassen. Durch Überlagern der Längs-Trajektorie und der Quer-Trajektorie kann dann eine kombinierte Längs-Quer-Trajektorie ermittelt werden. Auf Basis der kombinierten Längs-Quer-Trajektorie kann dann eine (automatisierte) Fahrfunktion des Fahrzeugs bereitgestellt werden.As already explained above, the trajectory can include a longitudinal trajectory along a roadway traveled by the vehicle. In other words, the method may be designed to determine a longitudinal trajectory. The transverse offset of the vehicle can be described separately from a longitudinal trajectory using a transverse trajectory. For this purpose, the method may further comprise determining a transverse trajectory transverse to the roadway. By superimposing the longitudinal trajectory and the transverse trajectory, a combined longitudinal transverse trajectory can then be determined. On the basis of the combined longitudinal transverse trajectory, an (automated) driving function of the vehicle can then be provided.
Die Längs-Trajektorie kann derart ermittelt werden, dass die ermittelte Längs-Trajektorie das Ermitteln einer Quer-Trajektorie quer zu der Fahrbahn ermöglicht, durch die sich eine kombinierte Längs-Quer-Trajektorie ergibt, die durch das Fahrzeug fahrbar ist. Zu diesem Zweck kann Information in Bezug auf die zu ermittelnde Quer-Trajektorie (z.B. ein zu bewirkender Querversatz) bei der Ermittlung der Längs-Trajektorie, insbesondere bei der Aufteilung der Längs-Trajektorie in eine Sequenz von Teilbereichen, berücksichtigt werden. Die Längs-Trajektorie kann somit derart ermittelt werden, dass die geplante Längs-Trajektorie das Planen einer fahrbaren Quer-Trajektorie ermöglicht, um eine bestimmte Fahraufgabe (z.B. einen Spurwechsel) zu lösen, so dass die kombinierte Längs-Quer Trajektorie fahrbar ist.The longitudinal trajectory can be determined in such a way that the determined longitudinal trajectory makes it possible to determine a transverse trajectory transverse to the roadway, which results in a combined longitudinal-transverse trajectory that can be traveled by the vehicle. For this purpose, information relating to the transverse trajectory to be determined (for example, a transverse offset to be effected) may be taken into account in the determination of the longitudinal trajectory, in particular in the division of the longitudinal trajectory into a sequence of partial regions. The longitudinal trajectory can thus be determined in such a way that the planned longitudinal trajectory makes it possible to plan a drivable transverse trajectory in order to solve a specific driving task (for example a lane change) so that the combined longitudinal-transverse trajectory is mobile.
Insbesondere kann die zu ermittelnde (Längs-) Trajektorie derart in Teilbereiche aufgeteilt werden, dass in einem bestimmten Teilbereich der Mehrzahl von Teilbereichen ein bestimmter Querversatz des Fahrzeugs quer zu der Fahrbahn bewirkt wird (im Rahmen einer separat zu ermittelnden Quer-Trajektorie). Mit anderen Worten, es kann (zumindest oder genau) ein bestimmter Teilbereich definiert werden, in dem der Querversatz des Fahrzeugs erfolgt. Ein solcher Teilbereich weist typischerweise eine relativ hohe Anzahl an Nebenbedingungen auf, da ein oder mehrere Hindernisse auf mehreren Fahrspuren zu berücksichtigen sind.In particular, the (longitudinal) trajectory to be determined can be subdivided into subareas in such a way that a specific transverse offset of the vehicle across the roadway is effected in a specific subarea of the plurality of subareas (in the context of a transverse trajectory to be determined separately). In other words, it is possible (at least or precisely) to define a specific subarea in which the transverse offset of the vehicle takes place. Such a subarea typically has a relatively high number of constraints because one or more obstacles on multiple lanes are to be considered.
Das Verfahren kann das Ermitteln einer Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs (in dem ein bestimmter Querversatz bewirkt werden soll) in Abhängigkeit von dem bestimmten Querversatz (und typischerweise in Abhängigkeit von einer möglichen Querbeschleunigung des Fahrzeugs) umfassen. Die Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs kann dann beim Ermitteln der Vielzahl von möglichen Kodierungen bzw. Längen-Datensätzen (als eine Einschränkung) berücksichtigt werden.The method may include determining a minimum length of the particular portion (in which a particular lateral offset is to be effected) in dependence on the determined lateral offset (and typically in response to a possible lateral acceleration of the vehicle). The minimum length of the particular partition may then be taken into account in determining the plurality of possible encodings or length records (as a constraint).
Zur Ermittlung der Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs kann die Längsbeschleunigung ax des Fahrzeugs für die Längs-Trajektorie in dem bestimmten Teilbereich ermittelt werden. Die Längsbeschleunigung ax des Fahrzeugs kann z.B. auf Basis eines Zustands (insbesondere eines Zustandsvektors) des Fahrzeugs innerhalb des bestimmten Teilbereichs ermittelt werden, wobei der Zustand des Fahrzeugs aus der zu ermittelnden Trajektorie (z.B. aus der im Rahmen der vorhergehenden Iteration ermittelten Trajektorie) ermittelt werden kann.In order to determine the minimum length of the specific subarea, the longitudinal acceleration a x of the vehicle for the longitudinal trajectory in the specific subarea can be determined. The longitudinal acceleration a x of the vehicle can be determined, for example, on the basis of a state (in particular of a state vector) of the vehicle within the specific subarea, the state of the vehicle being determined from the trajectory to be determined (eg from the trajectory determined in the context of the preceding iteration) can.
Es kann dann auf Basis der Längsbeschleunigung ax und auf Basis einer (typischerweise bekannten) Maximalbeschleunigung amax des Fahrzeugs eine mögliche Querbeschleunigung ay des Fahrzeugs in dem bestimmten Teilbereich ermittelt werden. Insbesondere kann auf Basis einer maximalen Längsbeschleunigung (z.B. einer maximal möglichen Längsbeschleunigung) in dem bestimmten Teilbereich eine mögliche Querbeschleunigung ay des Fahrzeugs in dem bestimmten Teilbereich ermittelt werden. Dabei ist die (ggf. maximale) Längsbeschleunigung ax bevorzugt kleiner als die Maximalbeschleunigung amax. Zur Berechnung der (ggf. maximal) möglichen Querbeschleunigung ay kann der Kamm'sche Kreis des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Insbesondere kann die mögliche Querbeschleunigung auf Basis von
Die Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs kann dann auf Basis der Querbeschleunigung ay, insbesondere auf Basis von
Es können somit auf Basis von ein oder mehreren fahrdynamischen Parametern eines Fahrzeugs ein oder mehrere Einschränkungen in Bezug auf die Länge von ein oder mehreren Teilbereichen ermittelt werden. So können die Anzahl von möglichen Kodierungen bzw. Längen-Datensätzen reduziert und die Effizienz des Verfahrens weiter erhöht werden. Weiterhin kann durch die Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs garantiert werden, dass das Überlagern der geplanten Quer- und Längs Trajektorie zu einer fahrbaren Quer-Längs Trajektorie führt. Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass zu jedem Zeitpunkt die physikalischen Maximalbeschleunigungen und die für die Fahraufgabe notwendigen Beschleunigungen eingehalten bzw. abgerufen werden können.It is thus possible on the basis of one or more driving dynamics parameters of a vehicle to determine one or more restrictions with respect to the length of one or more subregions. Thus, the number of possible codings or length records can be reduced and the efficiency of the method can be further increased. Furthermore, it can be guaranteed by the minimum length of the specific subarea, that overlaying the planned transverse and longitudinal trajectory to a movable transverse-longitudinal trajectory leads. This can be attributed to the fact that the physical maximum accelerations and the accelerations necessary for the driving task can be maintained or called up at any time.
Die ein oder mehreren zu berücksichtigenden Nebenbedingung können jeweils zumindest einen Sicherheitsabstand zu einem Hindernis im Umfeld des Fahrzeugs umfassen. Dabei hängt der einzuhaltende Sicherheitsabstand typischerweise von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ab. Insbesondere kann der einzuhaltende Sicherheitsabstand in nicht-linearer Weise (insbesondere quadratisch) mit steigender Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs steigen. Durch Berücksichtigung eines Fahrgeschwindigkeits-abhängigen Sicherheitsabstands können die Zuverlässigkeit und die Sicherheit einer ermittelten Trajektorie und der die Trajektorie nutzenden Fahrfunktion erhöht werden.The one or more constraints to be considered may each include at least one safety distance to an obstacle in the vicinity of the vehicle. The safety distance to be maintained typically depends on the driving speed of the vehicle. In particular, the safety distance to be maintained may increase in a non-linear manner (in particular, quadratically) with increasing vehicle speed. By taking into account a driving speed-dependent safety margin, the reliability and safety of a determined trajectory and the trajectory using the trajectory can be increased.
Der Sicherheitsabstand kann durch eine abschnittsweise lineare Funktion der Fahrgeschwindigkeit vego des Fahrzeugs festgelegt werden. Dabei kann die abschnittsweise lineare Funktion (ausschließlich) Werte aufweisen, die gleich wie oder größer als die zugrundeliegende nicht-lineare Funktion für den Sicherheitsabstand sind. Beispielsweise kann der Sicherheitsabstand durch folgende nicht-lineare Funktion beschrieben werden, als
Die zu ermittelnde bzw. die ermittelte (Längs-) Trajektorie kann eine Zustand-Abfolge x(k) eines Zustandsvektors x an einer Sequenz von Zeitpunkten k = 1, ...., Nlon umfassen, wobei Nlon den (zeitlichen) Planungshorizont für die Trajektorie anzeigt. Der Zustandsvektor x kann eine Position des Fahrzeugs, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Beschleunigung des Fahrzeugs und/oder einen Ruck des Fahrzeugs umfassen. Die Trajektorie kann somit den Zustand des Fahrzeugs an der Sequenz von Zeitpunkten k anzeigen.The (longitudinal) trajectory to be determined or determined can include a state sequence x (k) of a state vector x at a sequence of times k = 1,..., N lon , where N lon the (temporal) planning horizon for the trajectory. The state vector x may include a position of the vehicle, a speed of the vehicle, an acceleration of the vehicle and / or a jolt of the vehicle. The trajectory can thus indicate the state of the vehicle at the sequence of times k.
Die ein oder mehreren möglichen Längen-Datensätze bzw. Kodierungen können dann jeweils für jeden Zeitpunkt der Sequenz von Zeitpunkten den Teilbereich der Trajektorie anzeigen. Dies kann in besonders effizienter Weise durch eine binäre Kodierung erfolgen. Wie bereits oben dargelegt, können für die zu ermittelnde Trajektorie eine Gesamtmenge von V Nebenbedingungen in Bezug auf entsprechende V Hindernisse zu berücksichtigen sein. Eine mögliche Kodierung kann dann eine bestimmte Anzahl von binären Vektoren mit jeweils Nlon, Vektorelementen umfassen, durch die in Kombination an jedem der Zeitpunkte k = 1, ...., Nlon, angezeigt wird: der jeweilige Teilbereich; und/oder die jeweils in dem jeweiligen Teilbereich anzuwendende Teilmenge an Nebenbedingungen. Die Anzahl von binären Vektoren der möglichen Kodierungen kann dabei gleich wie oder größer als der aufgerundete Wert von log2 V sein. Durch eine Kodierung und/oder durch einen Längen-Datensatz kann somit angezeigt werden, welche Teilmenge der Gesamtmenge von V Nebenbedingungen jeweils in den unterschiedlichen Teilbereichen für die Planung der Trajektorie zu berücksichtigen ist.The one or more possible length data sets or codes can then indicate the subarea of the trajectory for each time of the sequence of times. This can be done in a particularly efficient way by a binary coding. As already stated above, for the trajectory to be determined, a total of V constraints with respect to corresponding V obstacles may be taken into account. A possible coding can then comprise a certain number of binary vectors, each with N lon , vector elements, by which in combination at each of the times k = 1, ...., N lon , is indicated: the respective subarea; and / or the subset of constraints to be applied in each subarea. The number of binary vectors of the possible codings can be equal to or greater than the rounded value of log 2 V. By coding and / or by a length data set can thus be displayed, which subset of the total amount of V constraints must be taken into account in the different sub-areas for the planning of the trajectory.
Die Bereitstellung einer binären Kodierung für die Teilbereiche ermöglicht eine besonders effiziente Berücksichtigung der Nebenbedingungen innerhalb des beschriebenen Verfahrens. Insbesondere kann eine mögliche (binäre) Kodierung die V Nebenbedingungen dabei derart berücksichtigen, dass jede der V Nebenbedingungen in Abhängigkeit von einem Wert der ein oder mehreren binären Vektoren aktiviert oder deaktiviert wird, beispielsweise unter Verwendung einer Big-M Methode.The provision of a binary coding for the subareas allows a particularly efficient consideration of the secondary conditions within the method described. In particular, a possible (binary) coding may take into account the V constraints such that each of the V constraints is activated or deactivated depending on a value of the one or more binary vectors, for example using a Big-M method.
Das Ermitteln einer Trajektorie für eine bestimmte mögliche Kodierung bzw. für einen bestimmten möglichen Längen-Datensatz kann das Ermitteln einer Zustand-Abfolge x(k) in Abhängigkeit von einem Zustandsmodell des Fahrzeugs umfassen. Das Zustandsmodell kann dabei anzeigen, wie ein Zustandsvektor x an einem ersten Zeitpunkt in einen Zustandsvektor x an einem nachfolgenden zweiten Zeitpunkt überführt wird. Dabei wird bevorzugt ein lineares Zustandsmodell verwendet. Es kann somit eine Zustands-Abfolge x(k) ermittelt werden, die mit einem Zustandsmodell des Fahrzeugs vereinbar ist, und somit grundsätzlich als Trajektorie durch das Fahrzeug umgesetzt werden kann.The determination of a trajectory for a particular possible coding or for a particular possible length record may include determining a state sequence x (k) in dependence on a state model of the vehicle. The state model can indicate how a state vector x is converted at a first time into a state vector x at a subsequent second point in time. In this case, a linear state model is preferably used. It is thus possible to determine a state sequence x (k) which is compatible with a state model of the vehicle and thus can in principle be implemented as a trajectory by the vehicle.
Es kann dann überprüft werden, ob die ermittelte Zustand-Abfolge x(k) die bestimmte mögliche Kodierung bzw. den bestimmten möglichen Längen-Datensatz (und damit die jeweiligen Teilmengen an Nebenbedingungen in den jeweiligen Teilbereichen) erfüllt. Des Weiteren kann der Wert des Gütefunktionals bzw. des Gütemaßes für die ermittelte Zustand-Abfolge x(k) ermittelt werden.It can then be checked whether the determined state sequence x (k) determines the particular possible Coding or the particular possible length record (and thus the respective subsets of constraints in the respective sub-areas) met. Furthermore, the value of the quality function or the quality measure for the determined state sequence x (k) can be determined.
Zur Ermittlung einer (optimalen) Trajektorie bzw. einer (optimalen) Zustand-Abfolge x(k) für eine bestimmte mögliche Kodierung bzw. für einen bestimmten möglichen Längen-Datensatz kann ein iteratives Anpassen der Zustand-Abfolge x(k) erfolgen, so dass der Wert des Gütefunktionals bzw. des Gütemaßes verbessert (insbesondere optimiert) wird, und so lange (bzw. so dass) die Zustand-Abfolge x(k) die bestimmte mögliche Kodierung bzw. den bestimmten möglichen Längen-Datensatz erfüllt. Dies kann z.B. in effizienter Weise durch eine Gradient-Descent-Methode erfolgen.In order to determine an (optimal) trajectory or an (optimal) state sequence x (k) for a specific possible coding or for a particular possible length dataset, an iterative adaptation of the state sequence x (k) can take place, so that the value of the quality function or the quality measure is improved (in particular optimized), and as long as (or so) the state sequence x (k) fulfills the specific possible coding or the specific possible length data set. This can e.g. be done efficiently by a gradient-descent method.
Das Verfahren kann umfassen, das Transformieren von ein oder mehreren Zustandsgrößen des Fahrzeugs aus einem ersten Koordinatensystem in ein zweites Koordinatensystem relativ zu einer Fahrbahn des Fahrzeugs. Die Trajektorie kann dann in dem zweiten Koordinatensystem ermittelt werden. Anschließend können Daten in Bezug auf die ermittelte Trajektorie aus dem zweiten Koordinatensystem in das erste Koordinatensystem rück-transformiert werden, um Ansteuerdaten zur Ansteuerung von ein oder mehreren Aktoren des Fahrzeugs zu ermitteln, und um in Abhängigkeit von der ermittelten Trajektorie eine Fahrfunktion des Fahrzeugs bereitzustellen. Durch eine Transformation in ein zweites Koordinatensystem relativ zu der Fahrbahn des Fahrzeugs kann in effizienter Weise eine getrennte Planung von Längs- und Quer-Trajektorien für ein Fahrzeug erfolgen.The method may include transforming one or more state variables of the vehicle from a first coordinate system to a second coordinate system relative to a roadway of the vehicle. The trajectory can then be determined in the second coordinate system. Subsequently, data relating to the determined trajectory from the second coordinate system can be transformed back into the first coordinate system in order to determine control data for controlling one or more actuators of the vehicle, and to provide a driving function of the vehicle as a function of the determined trajectory. Through a transformation into a second coordinate system relative to the roadway of the vehicle, a separate planning of longitudinal and transverse trajectories for a vehicle can be carried out efficiently.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (weiteres) Verfahren zur Ermittlung bzw. zur Planung einer Trajektorie für ein Fahrzeug beschrieben. Die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte gelten auch für dieses Verfahren. Das Verfahren kann durch eine Vorrichtung bzw. durch eine Steuereinheit eines Fahrzeugs ausgeführt werden.According to a further aspect, a (further) method for determining or planning a trajectory for a vehicle is described. The aspects described in this document also apply to this procedure. The method may be performed by a device or by a control unit of a vehicle.
Das Verfahren umfasst, das Ermitteln zumindest einer Nebenbedingung in Bezug auf zumindest ein Hindernis in einem Umfeld des Fahrzeugs. Dabei umfasst die Nebenbedingung einen Sicherheitsabstand zu dem Hindernis im Umfeld des Fahrzeugs, wobei der Sicherheitsabstand von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängt. Typischerweise ist der (erforderliche) Sicherheitsabstand eine nicht-lineare Funktion der Fahrgeschwindigkeit. Im Rahmen der Nebenbedingung kann der Sicherheitsabstand jedoch durch eine abschnittsweise lineare Funktion der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs festgelegt sein (z.B. mit 2, 3, 4, 5 oder mehr Teilabschnitten). Das Verfahren umfasst ferner das Ermitteln einer Trajektorie auf Basis eines Gütemaßes und in Abhängigkeit von der zumindest einen Nebenbedingung (mit dem abschnittsweise linearisierten Sicherheitsabstand). So kann eine effiziente und optimale Ermittlung einer Trajektorie ermöglicht werden.The method includes determining at least one constraint with respect to at least one obstacle in an environment of the vehicle. In this case, the secondary condition includes a safety distance to the obstacle in the vicinity of the vehicle, wherein the safety distance depends on the driving speed of the vehicle. Typically, the (required) safety margin is a non-linear function of vehicle speed. However, in the context of the constraint, the safety margin may be determined by a sectional linear function of the vehicle's vehicle speed (e.g., with 2, 3, 4, 5, or more subsections). The method further comprises determining a trajectory on the basis of a quality measure and as a function of the at least one secondary condition (with the sectionally linearized safety distance). Thus, an efficient and optimal determination of a trajectory can be made possible.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Planung einer Trajektorie für ein Fahrzeug beschrieben. Die Vorrichtung ist eingerichtet, einen (Planungs-) Bereich für eine zu ermittelnde Trajektorie für das Fahrzeug in eine Mehrzahl von Teilbereichen aufzuteilen, so dass in jedem Teilbereich der Mehrzahl von Teilbereichen jeweils eine innerhalb des jeweiligen Teilbereichs gleichbleibende Menge an Nebenbedingungen in Bezug auf Hindernisse in einem Umfeld des Fahrzeugs gilt. Außerdem ist die Vorrichtung eingerichtet, eine Vielzahl von möglichen Längen-Datensätzen zu ermitteln, wobei ein möglicher Längen-Datensatz mögliche Längen der Teilbereiche der Mehrzahl von Teilbereichen entlang der Trajektorie anzeigt. Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, auf Basis der Vielzahl von unterschiedlichen möglichen Längen-Datensätzen und unter Berücksichtigung eines Gütemaßes eine Trajektorie zu ermitteln.In another aspect, an apparatus for planning a trajectory for a vehicle is described. The device is set up to divide a (planning) area for a trajectory to be determined for the vehicle into a plurality of partial areas, so that in each partial area of the plurality of partial areas a constant amount of secondary conditions with respect to obstacles in the respective partial area an environment of the vehicle applies. In addition, the device is set up to determine a multiplicity of possible length data records, wherein a possible length data record indicates possible lengths of the subregions of the plurality of subregions along the trajectory. The device is further configured to determine a trajectory based on the plurality of different possible length data sets and taking into account a quality measure.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Straßenkraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.According to a further aspect, a road vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) is described, which comprises the device described in this document.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a software (SW) program is described. The SW program may be set up to be executed on a processor (e.g., on a controller of a vehicle) and thereby perform the method described in this document.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a storage medium is described. The storage medium may include a SW program that is set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
-
1 eine beispielhafte Verkehrssituation; -
2a ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung einer Trajektorie; -
2b ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung einer Trajektorie für eine bestimmte mögliche Kodierung von Teilbereichen; -
3 eine beispielhafte Transformation in ein Koordinatensystem relativ zu einer Referenzlinie eines Fahrzeugs; -
4a beispielhafte Teilbereiche für eine Trajektorie; -
4b eine beispielhafte Kodierung einer Sequenz von Teilbereichen; -
5 eine beispielhafte abschnittsweise lineare Approximation einer Sicherheitsabstands-Funktion; und -
6 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung einer Trajektorie für eine Fahrfunktion eines Fahrzeugs.
-
1 an exemplary traffic situation; -
2a a flowchart of an exemplary method for determining a trajectory; -
2 B a flowchart of an exemplary method for determining a trajectory for a particular possible coding of partial areas; -
3 an exemplary transformation into a coordinate system relative to a reference line of a vehicle; -
4a exemplary subregions for a trajectory; -
4b an exemplary coding of a sequence of partial areas; -
5 an exemplary sectional linear approximation of a safety distance function; and -
6 a flowchart of an exemplary method for determining a trajectory for a driving function of a vehicle.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe, in effizienter Weise eine sichere Längs- und/oder Quer-Trajektorie für ein Fahrzeug (welches auch als Ego-Fahrzeug bezeichnet wird) zu ermitteln. In diesem Zusammenhang zeigt
Zur Durchführung des in
Des Weiteren wird eine Trajektorie
Die Ermittlung einer Trajektorie
Die Entkrümmung des Fahrbahnverlaufs (durch ein gekrümmtes Koordinatensystem) ist beispielhaft in
Sowohl die Fahrzeugeigenbewegung als auch die zu berücksichtigenden Verkehrsteilnehmer bzw. Objekte
Die Quer- und Längsbewegung eines Fahrzeugs
Ein beispielhaftes Integratorsystem bzw. Zustandsmodell eines Fahrzeugs
Es kann nun eine Trajektorie, d.h. eine zeitliche Abfolge von Zuständen x(t) bzw. im zeitdiskreten Bereich x(k), mit k = 1, ...., Nlon, wobei Nlon der Planungshorizont ist, ermittelt werden. Dabei kann die Zustands-Abfolge x(k) ermittelt werden, durch die eine Kosten- bzw. Gütefunktion reduziert, insbesondere minimiert, wird. Dabei kann in der Kostenfunktion vorgegeben werden, dass das Fahrzeug
Zur Berechnung einer Quer-Trajektorie kann als gewünschter Endpunkt einer Trajektorie ein Zielbereich dziel vorgegeben werden, der z.B. einen Bereich auf einer benachbarten Fahrspur anzeigt (wie in
Als Quer-Auswahlmaß oder als Quer-Gütemaß für die Ermittlung einer Trajektorie für die Querführung des Fahrzeugs
Dabei bewertet der erste Ausdruck die Entwicklung der Ableitung des Rucks entlang der Trajektorie
Die Längsplanung kann in ähnlicher Weise erfolgen. Für die Längsplanung kann z.B. folgendes Längs-Auswahlmaß bzw. Längs-Gütefunktional verwendet werden
Es kann somit eine Längs-Trajektorie ermittelt werden, wobei eine Längs-Trajektorie den Zustand x des Fahrzeugs
Es wird daher vorgeschlagen, die zu ermittelnde Trajektorie für ein Fahrmanöver in mehrere Teilregionen bzw. Teilbereiche
Die Punkte auf einer Längs-Trajektorie können nun jeweils einer der unterschiedlichen Teilbereiche
Dabei sind sOr, r = 1, ...,3, die o.g. prädizierten Positionen sr(k), r = 1, ...,3, der anderen Fahrzeuge
Um zu gewährleisten, dass eine geplante kombinierte Längs- und Quer-Trajektorie durch ein Fahrzeug
Aus dem Kamm'schen Kreis ergibt sich für die Querbeschleunigung
Bei der Auswahl einer geeigneten Längstrajektorie können nun folgende Randbedingungen bzw. Einschränkungen für die binären Vektoren δ1 und δ2 berücksichtigt werden:
- • δ2 wechselt nur maximal einmal von Null auf Eins;
- • δ2 wechselt den Wert nicht vor δ1;
- • nach Durchlaufen des zweiten Teilbereichs
411 wechseln δ1 und δ2 gleichzeitig; und - • der zweite
Teilbereich 412 weist eine Mindestlänge nmin auf, und folglich muss die Kodierung für eine Längstrajektorie einen entsprechend kodierten zusammenhängenden Block mit der Mindestlänge nmin aufweisen.
- • δ 2 changes only once from zero to one;
- • δ 2 does not change the value before δ 1 ;
- • after passing through the
second subarea 411 change δ 1 and δ 2 simultaneously; and - • the
second subarea 412 has a minimum length n min , and thus the coding for a longitudinal trajectory must have a correspondingly coded contiguous block with the minimum length n min .
Die in diesem Dokument definierten Nebenbedingungen umfassen Sicherheitsabstände
Typischerweise wird jedoch angenommen, dass die Maximalbeschleunigung amax,ego des Ego-Fahrzeugs
Diese Formulierung des Sicherheitsabstands
Bei der Überprüfung der ein oder mehreren Nebenbedingungen können dann für eine Trajektorie und für einen bestimmten Abtastzeitpunkt k der relevante geschwindigkeitsabhängige Teilabschnitt
Es kann dann für die ausgewählte Kodierung
Es kann dann eine anderen Kodierung
Aufgrund der o.g. Einschränkungen ist die Anzahl von möglichen Kodierungen
Für eine bestimmten Kodierung
Das Verfahren
Des Weiteren kann eine Quer-Trajektorie ermittelt werden (z.B. im Anschluss an die Ermittlung der Längs-Trajektorie, wobei eine ermittelte Längs-Trajektorie bei der Ermittlung einer Quer-Trajektorie berücksichtigt werden kann). Durch Überlagerung der Längs- und Quer-Trajektorien (und ggf. durch Rücktransformation in das kartesische Koordinatensystem
Das Verfahren
Im Rahmen der gesamten zu planenden Trajektorie können ggf. V Nebenbedingungen in Bezug auf V unterschiedliche Hindernisse
Außerdem umfasst das Verfahren
Ferner umfasst das Verfahren
Das Ermitteln
Das Verfahren
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018204101.6A DE102018204101A1 (en) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | Method and device for planning a trajectory for the longitudinal and / or transverse guidance of a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018204101.6A DE102018204101A1 (en) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | Method and device for planning a trajectory for the longitudinal and / or transverse guidance of a vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018204101A1 true DE102018204101A1 (en) | 2019-09-19 |
Family
ID=67774435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018204101.6A Pending DE102018204101A1 (en) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | Method and device for planning a trajectory for the longitudinal and / or transverse guidance of a vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018204101A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111009123A (en) * | 2019-11-20 | 2020-04-14 | 安徽百诚慧通科技有限公司 | Vehicle frequent track mining method and system based on prefixspan algorithm |
CN111123952A (en) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 华为技术有限公司 | Trajectory planning method and device |
DE102019107414A1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | Zf Automotive Germany Gmbh | Method and control device for a system for controlling a motor vehicle |
DE102021002909A1 (en) | 2021-06-07 | 2022-12-08 | Mercedes-Benz Group AG | Method for determining driving behavior and method for adapting control algorithms of automated driving systems |
CN115871658A (en) * | 2022-12-07 | 2023-03-31 | 之江实验室 | Intelligent driving speed decision method and system for dense pedestrian flow |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014215244A1 (en) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Collision-free transverse / longitudinal guidance of a vehicle |
-
2018
- 2018-03-16 DE DE102018204101.6A patent/DE102018204101A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014215244A1 (en) * | 2014-08-01 | 2016-02-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Collision-free transverse / longitudinal guidance of a vehicle |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019107414A1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | Zf Automotive Germany Gmbh | Method and control device for a system for controlling a motor vehicle |
US11378963B2 (en) | 2019-03-22 | 2022-07-05 | Zf Automotive Germany Gmbh | Method and control unit for a system for controlling a motor vehicle |
CN111009123A (en) * | 2019-11-20 | 2020-04-14 | 安徽百诚慧通科技有限公司 | Vehicle frequent track mining method and system based on prefixspan algorithm |
CN111123952A (en) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 华为技术有限公司 | Trajectory planning method and device |
CN111123952B (en) * | 2019-12-31 | 2021-12-31 | 华为技术有限公司 | Trajectory planning method and device |
DE102021002909A1 (en) | 2021-06-07 | 2022-12-08 | Mercedes-Benz Group AG | Method for determining driving behavior and method for adapting control algorithms of automated driving systems |
CN115871658A (en) * | 2022-12-07 | 2023-03-31 | 之江实验室 | Intelligent driving speed decision method and system for dense pedestrian flow |
CN115871658B (en) * | 2022-12-07 | 2023-10-27 | 之江实验室 | Dense people stream-oriented intelligent driving speed decision method and system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3144920B1 (en) | Determining a target trajectory for a vehicle | |
DE102018204101A1 (en) | Method and device for planning a trajectory for the longitudinal and / or transverse guidance of a vehicle | |
DE102015114465B4 (en) | Method for path planning for an evasive steering maneuver | |
EP1926646B1 (en) | Method and device for carrying out a deviating manoeuvre | |
DE102015108605B4 (en) | Lane change path planning algorithm for an autonomous vehicle | |
DE102014223000B4 (en) | Adjustable trajectory planning and collision avoidance | |
EP1827950B1 (en) | Method for determining the ability to enter a parking space and a parking assist device | |
DE102015208790A1 (en) | Determining a trajectory for a vehicle | |
EP3152092A1 (en) | Method for operating a driver assistance system for automatically guiding a motor vehicle, and paired motor vehicle | |
DE102014215244A1 (en) | Collision-free transverse / longitudinal guidance of a vehicle | |
EP1663694A1 (en) | Method and device for recognising lane changing operations for a motor vehicle | |
DE102017206987A1 (en) | The method, computer program product, computer-readable medium, controller and vehicle include the controller for determining a collective maneuver of at least two vehicles | |
DE102015221626A1 (en) | Method for determining a vehicle trajectory along a reference curve | |
DE102018213971A1 (en) | Method and device for selecting a driving maneuver | |
DE102015209066A1 (en) | Cost-reduced trajectory planning for a vehicle | |
DE102015209974A1 (en) | Cross-longitudinal combined trajectory planning for a vehicle | |
DE102017209736A1 (en) | Method and device for operating a driver assistance function for a lane change, computer program and computer program product | |
WO2020002100A1 (en) | Method for operating an at least partially automated vehicle | |
DE102018127270A1 (en) | Method and control unit for longitudinal and / or transverse guidance of a vehicle | |
DE102019101662A1 (en) | Method and control unit for operating an adaptive cruise control | |
DE102010007598A1 (en) | Method for automatic transverse guidance of vehicle i.e. motor vehicle, along road surface, involves partitioning traffic lane into two edge regions and middle region based on road surface type and/or breadth of traffic lane | |
WO2020001700A1 (en) | Method for determining an updated trajectory for a vehicle | |
DE102015223480A1 (en) | Method for adaptive path planning and / or path guidance of a vehicle | |
WO2022128012A1 (en) | Method for planning an at least partly automated driving process by means of a driver assistance system | |
EP2881297B1 (en) | Method for predictive influence of a vehicle speed |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |