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 PDF

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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 α y = α m a x 2 α x 2

Figure DE102018204101A1_0001
ermittelt werden.On the basis of the longitudinal acceleration a x and on the basis of a (typically known) maximum acceleration a max of the vehicle, it is then possible to determine a possible transverse acceleration a y of the vehicle in the specific subarea. In particular, on the basis of a maximum longitudinal acceleration (for example a maximum possible longitudinal acceleration) in the specific subarea, a possible transverse acceleration a y of the vehicle in the specific subarea can be determined. The (possibly maximum) longitudinal acceleration a x is preferably smaller than the maximum acceleration a max . To calculate the (possibly maximum) possible lateral acceleration a y , the comb circle of the vehicle can be taken into account. In particular, the possible lateral acceleration based on α y = α m a x 2 - α x 2
Figure DE102018204101A1_0001
be determined.

Die Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs kann dann auf Basis der Querbeschleunigung ay, insbesondere auf Basis von t m i n = 2 d y α y + δ s t e e r ,

Figure DE102018204101A1_0002
ermittelt werden, wobei dy der bestimmte Querversatz ist, und wobei δsteer eine Reaktionszeit einer Lenkung des Fahrzeugs ist, und wobei tmin eine zeitliche Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs ist.The minimum length of the specific subarea can then be based on the lateral acceleration a y , in particular based on t m i n = 2 d y α y + δ s t e e r .
Figure DE102018204101A1_0002
where d y is the determined lateral offset , and where δ steer is a reaction time of a steering of the vehicle, and where t min is a minimum time length of the particular subrange.

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 d safe ,2 = ν obj 2 2 | α max ,obj | ν ego 2 2 | α max ,ego | + ν ego δ brake

Figure DE102018204101A1_0003
wobei vobj die Geschwindigkeit des Hindernisses ist, wobei δbrake eine Reaktionszeit einer Bremsung des Fahrzeugs ist, und wobei amax,obj und amax,ego die Maximalbeschleunigung des Hindernisses bzw. des Fahrzeugs sind. Die abschnittsweise lineare Funktion für den Sicherheitsabstand kann dann für alle betrachteten Fahrgeschwindigkeiten vego einen Wert des Sicherheitsabstands liefern, der gleich wie oder größer als dsafe,2 ist. Durch das Berücksichtigen einer abschnittsweise linearen Approximation einer nicht-linearen Sicherheitsabstandsfunktion kann die Konvexität des Optimierungsproblems beibehalten werden, was die effiziente Ermittlung einer optimalen Trajektorie ermöglicht. Dabei wird bei der abschnittsweise linearen Approximation bevorzugt die Konvexität der nicht-linearen Sicherheitsabstandsfunktion ausgenutzt, so dass die abschnittsweise lineare Approximation niemals Werte zulässt, die den durch die nicht-linearen Sicherheitsabstandsfunktion gegebenen Mindest-Sicherheitsabstand nicht einhalten.The safety distance can be defined by a section-wise linear function of the driving speed v ego of the vehicle. The section-wise linear function may (exclusively) have values that are equal to or greater than the underlying non-linear function for the safety distance. For example, the safety margin can be described by the following non-linear function, as d safe 2 = ν obj 2 - 2 | α Max , obj | - ν ego 2 - 2 | α Max ,ego | + ν ego δ brake
Figure DE102018204101A1_0003
where v obj is the speed of the obstacle, where δ brake is a reaction time of braking the vehicle, and where a max, obj and a max, ego are the maximum acceleration of the obstacle or the vehicle, respectively. The piecewise linear function for the safety distance can then provide a value of the safety distance for all considered speeds v ego which is equal to or greater than d safe, 2. By taking into account a sectionally linear approximation of a non-linear safety distance function, the convexity of the optimization problem can be maintained, which enables the efficient determination of an optimal trajectory. In this case, the convexity of the non-linear safety distance function is preferably utilized in the section-wise linear approximation, so that the section-wise linear approximation never allows values that do not comply with the minimum safety distance given by the non-linear safety distance function.

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.
Furthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. Show
  • 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 1 eine beispielhafte Verkehrssituation. Das Ego-Fahrzeug 100 fährt auf einer mehrspurigen Fahrbahn 105. Ein Fahrzeug 101 auf der gleichen Fahrspur der Fahrbahn 101 vor dem Ego-Fahrzeug 100 (d.h. ein Fahrzeug 101 auf der Ego-Fahrspur) kann eine relativ geringe Fahrgeschwindigkeit aufweisen. Das Ego-Fahrzeug 100 hat dann z.B. die Möglichkeit ein Überholmanöver durchzuführen und entlang einer Trajektorie 112 die Fahrspur zu wechseln, um das Fahrzeug 101 zu überholen. Dabei ist eine Kollision mit anderen Fahrzeugen 102, 103 zu vermeiden.As stated above, the present document deals with the technical task of efficiently determining a safe longitudinal and / or transverse trajectory for a vehicle (which is also referred to as an ego vehicle). In this context shows 1 an exemplary traffic situation. The ego vehicle 100 drives on a multi-lane road 105 , A vehicle 101 on the same lane of the roadway 101 in front of the ego vehicle 100 (ie a vehicle 101 on the ego lane) can have a relatively low driving speed. The ego vehicle 100 has, for example, the opportunity to perform an overtaking maneuver and along a trajectory 112 to change the lane to the vehicle 101 to overtake. There is a collision with other vehicles 102 . 103 to avoid.

Zur Durchführung des in 1 dargestellten Manöver kann eine Steuereinheit bzw. eine Vorrichtung des Ego-Fahrzeugs 100 eine Trajektorie 112 ermitteln, die ein oder mehrere Rand- bzw. Nebenbedingungen erfüllt. Bei der Ermittlung einer Trajektorie 112 können u.a. fahrdynamische Aspekte berücksichtigt werden. Insbesondere kann in Abhängigkeit von ein oder mehreren Fahrzeugparametern und/oder in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrsituation eine Trajektorie 112 ermittelt werden, die mit dem Fahrzeug 100 realistisch gefahren werden kann. Dabei kann eine vom Fahrzeug 100 umsetzbare Krümmung berücksichtigt werden. Weitere Beispiele für Fahrzeugparameter, die berücksichtigt werden können, sind eine (bei der aktuellen Fahrsituation umsetzbare) Quer- und/oder Längsbeschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs 100.To carry out the in 1 Maneuver shown, a control unit or a device of the ego vehicle 100 a trajectory 112 determine one or more constraints. In the determination of a trajectory 112 Among other things, driving dynamics aspects can be taken into account. In particular, depending on one or more vehicle parameters and / or depending on a current driving situation, a trajectory 112 be determined with the vehicle 100 can be driven realistically. It can be one of the vehicle 100 feasible curvature be considered. Further examples of vehicle parameters that can be taken into account are a lateral and / or longitudinal acceleration or deceleration of the vehicle (which can be implemented in the current driving situation) 100 ,

Des Weiteren wird eine Trajektorie 112 typischerweise derart ermittelt, dass mit der Trajektorie 112 eine Kollision mit den detektierten Objekten bzw. Hindernissen 101, 102, 103 in der Umgebung des Ego-Fahrzeugs 100 vermieden werden kann. Die so ermittelte Trajektorie 112 kann dann an ein oder mehrere Regler für die Querführung und/oder die Längsführung des Fahrzeugs 100 übergeben werden.Furthermore, it becomes a trajectory 112 typically determined such that with the trajectory 112 a collision with the detected objects or obstacles 101 . 102 . 103 around the ego vehicle 100 can be avoided. The trajectory thus determined 112 may then be to one or more controllers for the transverse guidance and / or the longitudinal guidance of the vehicle 100 be handed over.

Die Ermittlung einer Trajektorie 112 erfolgt bevorzugt in einem gekrümmten Koordinatensystem, relativ zu einem Fahrbahnverlauf. Das in diesem Dokument beschriebene Verfahren zur Ermittlung einer Trajektorie kann daher den Schritt umfassen, Zustandsdaten bzw. Werte von Zustandsgrößen des Fahrzeugs 100 (wie z.B. die Position des Fahrzeugs 100, einen Gierwinkel des Fahrzeugs 100 und/oder einen Lenkwinkel des Fahrzeugs 100) aus einem kartesischen Koordinatensystem in ein (gekrümmtes) Frenet-Koordinatensystem zu transformieren.The determination of a trajectory 112 preferably takes place in a curved coordinate system, relative to a roadway course. The method for determining a trajectory described in this document may therefore include the step, state data or values of state variables of the vehicle 100 (such as the position of the vehicle 100 , a yaw angle of the vehicle 100 and / or a steering angle of the vehicle 100 ) from a Cartesian coordinate system into a (curved) Frenet coordinate system.

Die Entkrümmung des Fahrbahnverlaufs (durch ein gekrümmtes Koordinatensystem) ist beispielhaft in 3 dargestellt. Für die Entkrümmung werden Messsignale bzgl. des Zustands des Fahrzeugs 100 in ein Fahrspurkoordinatensystem transformiert. Die Trajektorienplanung selbst findet damit nicht in einem kartesischen Koordinatensystem 301 statt, sondern in einem Frenet-Koordinatensystem. Das Frenet-Koordinatensystem wird bezüglich einer Referenzkurve 300 (z.B. der Fahrspurmitte eines Fahrbahnverlaufs) beschrieben. Die Fahrzeugposition wird damit durch die Variablen s(t) 303 in Längsrichtung und d(t) 302 in Querrichtung beschrieben. s(t) und d(t) beschreiben die Längs- bzw. Quergeschwindigkeit und s̈(t) und d̈(t) beschreiben die Längs- bzw. Querbeschleunigung.The decurling of the road course (by a curved coordinate system) is exemplary in 3 shown. For the decurling measurement signals are regarding the condition of the vehicle 100 transformed into a lane coordinate system. The trajectory planning itself does not find itself in a Cartesian coordinate system 301 instead, but in a Frenet coordinate system. The Frenet coordinate system is relative to a reference curve 300 (eg the lane center of a lane course). The vehicle position is thus replaced by the variables s (t) 303 in the longitudinal direction and d (t) 302 described in the transverse direction. s (t) and d (t) describe the longitudinal or lateral velocity and s̈ (t) and d̈ (t) describe the longitudinal or lateral acceleration.

Sowohl die Fahrzeugeigenbewegung als auch die zu berücksichtigenden Verkehrsteilnehmer bzw. Objekte 101, 102, 103 können im Frenet-Koordinatensystem berücksichtigt werden. Anschaulich entspricht diese Transformation der Entkrümmung des Koordinatensystems 301 und erlaubt so die getrennte Optimierung der Längs- und Querbewegung des Fahrzeugs 100.Both the vehicle's own movement and the road users or objects to be considered 101 . 102 . 103 can be considered in the Frenet coordinate system. Clearly, this transformation corresponds to the warping of the coordinate system 301 and thus allows the separate optimization of the longitudinal and transverse movement of the vehicle 100 ,

Die Quer- und Längsbewegung eines Fahrzeugs 100 lässt sich als Optimalsteuerproblem mit Ausgang s(t) = x1(t) (im Falle der Längsplanung) bzw. d(t) = x1(t) (im Falle der Querplanung) eines Integratorsystems (d.h. eines Modells der Dynamik eines Fahrzeugs 100) beschreiben. Dabei ist x1(t) eine erste Zustandsgröße des Fahrzeugs 100, welche die Position des Fahrzeugs 100 (in Längsrichtung bzw. in Querrichtung) beschreibt. Als Eingang des Integratorsystems können der Ruck x 1 ( 3 ) ( t )

Figure DE102018204101A1_0004
(d.h. die 3te Ableitung der Zustandsgröße x1(t)) und/oder die Ableitung des Rucks x 1 ( 4 ) ( t )
Figure DE102018204101A1_0005
(d.h. die 4te Ableitung der Zustandsgröße x1(t)) definiert werden.The transverse and longitudinal movement of a vehicle 100 can be used as an optimal control problem with output s (t) = x 1 (t) (in the case of longitudinal planning) or d (t) = x 1 (t) (in the case of cross-planning) of an integrator system (ie a model of the dynamics of a vehicle 100 ). In this case, x 1 (t) is a first state variable of the vehicle 100 indicating the position of the vehicle 100 (in the longitudinal direction or in the transverse direction) describes. As input of the integrator system can the jerk x 1 ( 3 ) ( t )
Figure DE102018204101A1_0004
(ie, 3 th derivative of the state variable x 1 (t)) and / or the derivative of the jerk x 1 ( 4 ) ( t )
Figure DE102018204101A1_0005
(ie the 4 th derivative of the state variable x 1 (t)) are defined.

Ein beispielhaftes Integratorsystem bzw. Zustandsmodell eines Fahrzeugs 100 kann wie folgt definiert werden: x ˙ = [ 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 ] x + [ 0 0 0 1 ] u

Figure DE102018204101A1_0006
wobei die Eingangsgröße u der Ableitung des Rucks x 1 ( 4 ) ( t )
Figure DE102018204101A1_0007
entspricht. Der Zustand eines Fahrzeugs 100 zu einem bestimmten Zeitpunkt t kann durch den Zustandsvektor xT = [x1, x2, x3, x4] beschrieben werden, wobei x2(t) = ẋ1(t), x3(t) = x2(t) und x4(t) = ẋ3(t) ist.An exemplary integrator system or state model of a vehicle 100 can be defined as follows: x ˙ = [ 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 ] x + [ 0 0 0 1 ] u
Figure DE102018204101A1_0006
where the input u is the derivative of the jerk x 1 ( 4 ) ( t )
Figure DE102018204101A1_0007
equivalent. The condition of a vehicle 100 at a certain point in time t, the state vector can be used to describe x T = [x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ], where x 2 (t) = ẋ 1 (t), x 3 (t) = x 2 ( t) and x 4 (t) = ẋ 3 (t).

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 100 am Ende des Planungshorizonts eine bestimmte Zielposition aufweist. Alternativ oder ergänzend kann vorgegeben werden, dass die Zustands-Abfolge ein oder mehrere Komfortkriterien (z.B. in Bezug auf den Ruck) erfüllt.It is now possible to determine a trajectory, ie a temporal sequence of states x (t) or in the time-discrete region x (k), where k = 1, ...., N lon , where N lon is the planning horizon. In this case, the state sequence x (k) can be determined by which a cost or quality function is reduced, in particular minimized. It can be specified in the cost function that the vehicle 100 has a specific target position at the end of the planning horizon. Alternatively or additionally, it can be specified that the state sequence fulfills one or more comfort criteria (eg with regard to the jerk).

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 1 dargestellt). Dieser Zielbereich kann z.B. als gewünschte Endposition des Endzustands x(tf) bzw. x(Nlon) festgelegt werden, ggf. mit x1(tf) = x1(Nlon) = dziel. Dabei können sich der Planungshorizont für die Planung einer Quer-Trajektorie und der Planungshorizont für die Planung einer Längs-Trajektorie voneinander unterscheiden. Typischerweise ist der Planungshorizont für eine Quer-Trajektorie kürzer als für eine Längs-Trajektorie (z.B. 6s vs. 10s).For calculating a transverse trajectory, a target area d target can be specified as a desired end point of a trajectory, for example of an area on an adjacent lane indicates (as in 1 shown). This target range can be defined, for example, as the desired end position of the final state x (t f ) or x (N lon ), if necessary with x 1 (t f ) = x 1 (N lon ) = d target . The planning horizon for the planning of a transverse trajectory and the planning horizon for the planning of a longitudinal trajectory can differ from each other. Typically, the planning horizon for a transverse trajectory is shorter than for a longitudinal trajectory (eg 6s vs. 10s).

Als Quer-Auswahlmaß oder als Quer-Gütemaß für die Ermittlung einer Trajektorie für die Querführung des Fahrzeugs 100 kann z.B. folgende Funktion verwendet werden: J q u e r = 1 2 0 t f ( d ( 4 ) ( t ) ) 2 d t + k q 1 ( d z i e l d ( t f ) ) 2 + k q 2 t f

Figure DE102018204101A1_0008
As a cross-selection measure or as a cross-quality measure for the determination of a trajectory for the lateral guidance of the vehicle 100 For example, the following function can be used: J q u e r = 1 2 0 t f ( d ( 4 ) ( t ) ) 2 d t + k q 1 ( d z i e l - d ( t f ) ) 2 + k q 2 t f
Figure DE102018204101A1_0008

Dabei bewertet der erste Ausdruck die Entwicklung der Ableitung des Rucks entlang der Trajektorie 112 (und damit den Komfort). Der zweite Ausdruck bewertet die Abweichung der Endposition d(tf) von der Zielposition dziel. Des Weiteren bewertet der dritte Ausdruck die zeitliche Länge der Trajektorie 112. Über die Gewichtungsfaktoren kq1 und kq2 kann die Ausprägung der Trajektorie 112 beeinflusst werden.The first expression evaluates the evolution of the derivative of the jerk along the trajectory 112 (and thus the comfort). The second term evaluates the deviation of the final position d (t f ) from the target position d target . Furthermore, the third term evaluates the time length of the trajectory 112 , The expression of the trajectory can be determined by the weighting factors k q1 and k q2 112 to be influenced.

Die Längsplanung kann in ähnlicher Weise erfolgen. Für die Längsplanung kann z.B. folgendes Längs-Auswahlmaß bzw. Längs-Gütefunktional verwendet werden J l ä n g s = 1 2 0 t f ( s ( 4 ) ( t ) ) 2 d t + k l 1 ( s z i e l s ( t f ) ) 2 + k l 2 t f ,

Figure DE102018204101A1_0009
insbesondere wenn eine bestimmte Zielposition sziel erreicht werden soll. Alternativ kann das folgende Längs-Auswahlmaß bzw. Längs-Gütefunktional verwendet werden J l ä n g s = 1 2 0 t f ( s ( 4 ) ( t ) ) 2 d t + k l 1 ( s ˙ z i e l s ˙ ( t f ) ) 2 + k l 2 t f ,
Figure DE102018204101A1_0010
insbesondere wenn eine bestimmte Zielgeschwindigkeit ṡziel erreicht werden soll.The longitudinal planning can be done in a similar way. For longitudinal planning, for example, the following longitudinal selection dimension or longitudinal quality function can be used J l ä n G s = 1 2 0 t f ( s ( 4 ) ( t ) ) 2 d t + k l 1 ( s z i e l - s ( t f ) ) 2 + k l 2 t f .
Figure DE102018204101A1_0009
especially if a specific target position s goal is to be achieved. Alternatively, the following longitudinal selection measure or longitudinal quality function can be used J l ä n G s = 1 2 0 t f ( s ( 4 ) ( t ) ) 2 d t + k l 1 ( s ˙ z i e l - s ˙ ( t f ) ) 2 + k l 2 t f .
Figure DE102018204101A1_0010
especially if a certain target speed ṡ goal is to be achieved.

Es kann somit eine Längs-Trajektorie ermittelt werden, wobei eine Längs-Trajektorie den Zustand x des Fahrzeugs 100, insbesondere die Position s(k) des Fahrzeugs 100, an einer Vielzahl von Abtastzeitpunkten k, mit k = 1, ...., Nlon, anzeigt, wobei Nlon der Planungshorizont ist. Es ist dann zu überprüfen, welcher der Vielzahl von Längs-Trajektorien ein oder mehrere Nebenbedingungen in Bezug auf Hindernisse, insbesondere in Bezug auf andere Fahrzeugs 101, 102, 103, erfüllt. Dabei müssen typischerweise nicht alle Hindernisse 101, 102, 103 während des gesamten Fahrmanövers berücksichtigt werden. Das Hinzufügen bzw. das Fallenlassen von Nebenbedingungen bei der Planung einer Trajektorie 112 für ein Fahrmanöver führt jedoch zu Nichtlinearitäten und/oder zu nichtkonvexen Fahrschläuchen, was das Auffinden einer optimalen Lösung erschwert.Thus, a longitudinal trajectory can be determined, wherein a longitudinal trajectory is the state x of the vehicle 100 , in particular the position s (k) of the vehicle 100 , at a plurality of sampling times k, with k = 1, ...., N lon , where N lon is the planning horizon. It is then necessary to check which of the plurality of longitudinal trajectories has one or more constraints with respect to obstacles, in particular with respect to other vehicles 101 . 102 . 103 , Fulfills. It typically does not have all the obstacles 101 . 102 . 103 be taken into account during the entire driving maneuver. Adding or dropping constraints when planning a trajectory 112 However, for a driving maneuver leads to non-linearities and / or non-convex driving tubes, which makes finding an optimal solution difficult.

Es wird daher vorgeschlagen, die zu ermittelnde Trajektorie für ein Fahrmanöver in mehrere Teilregionen bzw. Teilbereiche 411, 412, 413 zu unterteilen (siehe 4a), wobei jedes Teilbereich 411, 412, 413 eine feste Menge an Nebenbedingungen aufweist. Beispielsweise kann der in den 1 und 4a gezeigte Spurwechsel in einen ersten Teilbereich 411 (bei Fahrt in der Ego-Fahrspur), in einen zweiten Teilbereich 412 (bei Wechsel zu der Nachbar-Fahrspur) und in einen dritten Teilbereich 413 (bei Fahrt in der Nachbar-Fahrspur) aufgeteilt werden. Der erste Teilbereich 411 kann auch als Pre-, der zweite Teilbereich 412 kann als Peri- und der dritte Teilbereich 413 kann als Post-Region bezeichnet werden. In dem in 4a dargestellten Beispiel ergeben sich für die Teilbereich 411, 412, 413 die folgenden Nebenbedingungen für die Planung der Längs-Trajektorie Pre k = { s ego | s ego < s 1 ( k ) d safe ,1 } Peri k = { s ego | s ego < s 1 ( k ) d safe ,1                              s ego < s 2 ( k ) d safe ,2                            s ego >s 3 ( k ) + d safe ,3 } Post k = { s ego | s ego < s 2 ( k ) d s a f e ,2 } ,

Figure DE102018204101A1_0011
wobei sego die Position des Fahrzeugs 100 in Längsrichtung ist und wobei si(k), i = 1, ...,3, die prädizierten Positionen der anderen Fahrzeuge 101, 102, 103 an dem kten Abtastzeitpunkt der geplanten Trajektorie sind. Des Weiteren sind dsafe,i, i = 1, ...,3, Sicherheitsabstände 401, 402, 403 zu den anderen Fahrzeugen 101, 102, 103.It is therefore proposed to determine the trajectory to be determined for a driving maneuver in several subregions or subregions 411 . 412 . 413 to divide (see 4a) , each subsection 411 . 412 . 413 has a fixed amount of side conditions. For example, in the 1 and 4a shown lane change in a first subarea 411 (when driving in the ego lane), in a second subarea 412 (when changing to the neighboring lane) and in a third subarea 413 (when driving in the neighboring lane) are divided. The first section 411 can also be used as a pre-, the second subarea 412 can be used as a peri- and third part 413 can be referred to as a post-region. In the in 4a Example shown arise for the subarea 411 . 412 . 413 the following constraints for the planning of the longitudinal trajectory Pre k = { s ego | s ego < s 1 ( k ) - d safe ,1 } Peri k = { s ego | s ego < s 1 ( k ) - d safe ,1 s ego < s 2 ( k ) - d safe 2 s ego > s 3 ( k ) + d safe 3 } post k = { s ego | s ego < s 2 ( k ) - d s a f e 2 } .
Figure DE102018204101A1_0011
where ego is the position of the vehicle 100 in the longitudinal direction and where s i (k), i = 1, ..., 3, the predicted positions of the other vehicles 101 . 102 . 103 at the k th sampling time of the planned trajectory are. Furthermore, d safe, i , i = 1, ..., 3, safety distances 401 . 402 . 403 to the other vehicles 101 . 102 . 103 ,

Die Punkte auf einer Längs-Trajektorie können nun jeweils einer der unterschiedlichen Teilbereiche 411, 412, 413 zugewiesen werden. Zu diesem Zweck kann eine binäre Kodierung verwendet werden, z.B. wie folgt [ δ 1 ( k )    δ 2 ( k ) ] = { [ 1  0 ]  s ego ( k ) Pre k [ 0 0 ]  s ego ( k ) Peri k [ 1  1 ]  s ego ( k ) Post k

Figure DE102018204101A1_0012
wobei δ1 und δ2 Vektoren mit der Dimension Nlon sind, durch die in Kombination angezeigt werden kann, in welchem Teilbereich 411, 412, 413 sich das Fahrzeug 100 befindet. Anhand der binären Kodierung können die o.g. Nebenbedingungen in linearer Form für das gesamte Fahrmanöver bzw. für den gesamten Planungshorizont der Trajektorie geschrieben werden, als: s ego s O 1 d safe ,1 + δ 2 M big s ego s O 2 d safe ,2 + ( δ 1 δ 2 ) M big s ego s O 3 d safe ,3 + δ 1 M big .
Figure DE102018204101A1_0013
The points on a longitudinal trajectory can now each one of the different sections 411 . 412 . 413 be assigned to. For this purpose, a binary coding can be used, for example as follows [ δ 1 ( k ) δ 2 ( k ) ] = { [ 1 0 ] s ego ( k ) Pre k [ 0 0 ] s ego ( k ) Peri k [ 1 1 ] s ego ( k ) post k
Figure DE102018204101A1_0012
where δ 1 and δ 2 are vectors with the dimension N lon , which can be used to indicate in combination in which subarea 411 . 412 . 413 the vehicle 100 located. Based on the binary coding, the above-mentioned secondary conditions can be written in a linear form for the entire driving maneuver or for the entire planning horizon of the trajectory, as: s ego s O 1 - d safe ,1 + δ 2 M big s ego s O 2 - d safe 2 + ( δ 1 - δ 2 ) M big s ego s O 3 - d safe 3 + δ 1 M big ,
Figure DE102018204101A1_0013

Dabei sind sOr, r = 1, ...,3, die o.g. prädizierten Positionen sr(k), r = 1, ...,3, der anderen Fahrzeuge 101, 102, 103. Mbig ist eine ausreichend große Konstante, die dafür sorgt, dass die jeweilige Nebenbedingung aufgrund der Größe von Mbig irrelevant wird, wenn δ1, δ2 bzw. δ12 Null sind.Here are s Or , r = 1, ..., 3, the above-mentioned predicted positions s r (k), r = 1, ..., 3, of the other vehicles 101 . 102 . 103 , M big is a sufficiently large constant that ensures that the respective constraint becomes irrelevant due to the size of M big , if δ 1 , δ 2 or δ 12 are zero.

Um zu gewährleisten, dass eine geplante kombinierte Längs- und Quer-Trajektorie durch ein Fahrzeug 100 tatsächlich gefahren werden kann, kann bei der Festlegung der Teilbereiche 411, 412, 413 eines Fahrmanövers berücksichtigt werden, dass ein Teilbereich 412, in dem eine wesentliche Querbeschleunigung des Fahrzeugs 100 erfolgt (wie z.B. in dem zweiten Teilbereich 412), eine (zeitliche) Mindestlänge nmin ∈ {0, ..., Nlon} aufweist.To ensure that a planned combined longitudinal and transverse trajectory by a vehicle 100 can actually be driven when determining the subregions 411 . 412 . 413 a driving maneuver that takes into account a subarea 412 in which a significant lateral acceleration of the vehicle 100 takes place (such as in the second subarea 412 ), a (temporal) minimum length n min ∈ {0, ..., N lon }.

Aus dem Kamm'schen Kreis ergibt sich für die Querbeschleunigung α y = α m a x 2 α x 2 ,

Figure DE102018204101A1_0014
wobei ax die (maximale) Längsbeschleunigung und amax die Maximalbeschleunigung des Fahrzeugs 100 ist. Um einen bestimmten Querversatz dy zu erreichen, wird eine bestimmte Mindestzeit t m i n = 2 d y α y + δ s t e e r ,
Figure DE102018204101A1_0015
benötigt, wobei δsteer eine Reaktionszeit der Lenkung des Fahrzeugs 100 ist. Die Mindestzeit tmin kann über die Schrittweite Δtlon der Zeitschritte (d.h. über die Abtastrate) in eine (zeitliche) Mindestlänge nmin des zweiten Teilbereichs 412 umgerechnet werden, als n m i n = t m i n Δ t l o n n m i n
Figure DE102018204101A1_0016
gibt somit eine Mindestzahl an Abtastzeitpunkten für den zweiten Teilbereich 412 an.From the Kamm circle results for the lateral acceleration α y = α m a x 2 - α x 2 .
Figure DE102018204101A1_0014
where a x is the (maximum) longitudinal acceleration and a max is the maximum acceleration of the vehicle 100 is. In order to achieve a certain transverse offset d y , a certain minimum time t m i n = 2 d y α y + δ s t e e r .
Figure DE102018204101A1_0015
required, where δ steer a reaction time of the steering of the vehicle 100 is. The minimum time tmin can be achieved over the step size Δt lon of the time steps (ie via the sampling rate) into a (time-related) minimum length n min of the second partial area 412 be converted as n m i n = t m i n Δ t l O n n m i n
Figure DE102018204101A1_0016
Thus, there is a minimum number of sampling times for the second subarea 412 at.

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.
When selecting a suitable longitudinal trajectory, the following boundary conditions or restrictions for the binary vectors δ 1 and δ 2 can now be taken into account:
  • • 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 .

4b zeigt beispielhafte binären Vektoren δ1 und δ2 einer Kodierung 420 für die Teilbereiche 411, 412, 413 aus 4a. Die zeitliche Länge 422 des zweiten Teilbereichs 412 (d.h. die Anzahl von Abtastzeitpunkten innerhalb des zweiten Teilbereichs 412) entspricht dabei mindestens nmin. 4b shows exemplary binary vectors δ 1 and δ 2 of a coding 420 for the subareas 411 . 412 . 413 out 4a , The length of time 422 of the second subarea 412 (ie, the number of sampling times within the second subarea 412 ) corresponds to at least n min .

Die in diesem Dokument definierten Nebenbedingungen umfassen Sicherheitsabstände 401, 402, 403 dsafe,r, r = 1, ...,3, zu ein oder mehreren anderen Fahrzeugen 101, 102, 103. Unter der Annahme, dass das Ego-Fahrzeug 100 eine größere Maximalbeschleunigung amax,ego aufweist als ein anderes Fahrzeug 101, 102, 103 (amax,obj), kann ein ausreichender Sicherheitsabstand 401, 402, 403 als Funktion der Geschwindigkeit vego des Ego-Fahrzeugs 100 wie folgt definiert werden, d safe ,1 = ( ν obj | α max ,obj | δ brake ν ego ) 2 2 ( | α max ,obj | | α max ,ego | ) ν obj δ brake + 1 2 | α max ,obj | δ brake 2 + ν ego δ brake

Figure DE102018204101A1_0017
wobei δbrake die Reaktionszeit einer Bremsung des Ego-Fahrzeugs 100 ist. The constraints defined in this document include safety margins 401 . 402 . 403 d safe, r , r = 1, ..., 3, to one or more other vehicles 101 . 102 . 103 , Assuming that the ego vehicle 100 has a greater maximum acceleration a max, ego than another vehicle 101 . 102 . 103 (a max, obj ), can provide a sufficient safety margin 401 . 402 . 403 as a function of the speed ego of the ego vehicle 100 be defined as follows d safe ,1 = ( ν obj - | α Max , obj | δ brake - ν ego ) 2 - 2 ( | α Max , obj | - | α Max ,ego | ) - ν obj δ brake + 1 2 | α Max , obj | δ brake 2 + ν ego δ brake
Figure DE102018204101A1_0017
where δ brake is the reaction time of a braking of the ego vehicle 100 is.

Typischerweise wird jedoch angenommen, dass die Maximalbeschleunigung amax,ego des Ego-Fahrzeugs 100 kleiner als die Maximalbeschleunigung amax,obj des anderen Fahrzeugs 101, 102, 103 ist. In diesem Fall kann der Sicherheitsabstand 401, 402, 403 definiert werden als d safe ,2 = ν obj 2 2 | α max ,obj | ν ego 2 2 | α max ,ego | + ν ego δ brake

Figure DE102018204101A1_0018
Typically, however, it is assumed that the maximum acceleration a max, ego of the ego vehicle 100 less than the maximum acceleration a max, obj of the other vehicle 101 . 102 . 103 is. In this case, the safety distance 401 . 402 . 403 be defined as d safe 2 = ν obj 2 - 2 | α Max , obj | - ν ego 2 - 2 | α Max ,ego | + ν ego δ brake
Figure DE102018204101A1_0018

5 zeigt einen beispielhaften Verlauf 501 des Sicherheitsabstands 401, 402, 403 als Funktion der Fahrgeschwindigkeit vego 502 des Ego-Fahrzeugs 100. Zur Berücksichtigung des Sicherheitsabstands 401, 402, 403 innerhalb der Nebenbedingungen müsste die Nichtlinearität des Sicherheitsabstands 401, 402, 403 in Bezug auf die Fahrgeschwindigkeit vego 502 des Ego-Fahrzeugs 100 berücksichtigt werden, was zu einer Nichtlinearität der Nebenbedingungen führen würde. Um weiterhin lineare Nebenbedingungen berücksichtigen zu können, kann der Geschwindigkeits-Verlauf 501 des Sicherheitsabstands 401, 402, 403 durch lineare Teilabschnitte 503 g1, g2, ..., gp beschrieben werden, wobei die linearen Teilabschnitte 503 jeweils einen Sicherheitsabstand 401, 402, 403 liefern, der (zumindest leicht) über dem exakten Geschwindigkeits-Verlauf 501 des Sicherheitsabstands 401, 402, 403 liegt. Die einzelnen Teilabschnitte 503 können für unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche ν i = ( ν max ν min ) i p + ν min

Figure DE102018204101A1_0019
definiert werden, wobei vmax eine Maximalgeschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs 100 ist und vmin eine Minimalgeschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs 100 ist. vi ist ein Grenzgeschwindigkeit zwischen zwei direkt benachbarten Teilabschnitten 503 mit i = 0, ..., p - 1. Der Sicherheitsabstand 401, 402, 403 ergibt sich dann in abschnittsweise linearisierter Form als d ˜ s a f e ( ν ego ) = { g 1 ( ν ego ) ,    ν 0 ν ego < ν 1 , g 1 ( ν ego ) ,    ν 1 ν ego < ν 2 , g p ( ν ego ) ,   ν ego ν p 1.
Figure DE102018204101A1_0020
5 shows an exemplary course 501 the safety margin 401 . 402 . 403 as a function of the driving speed v ego 502 of the ego vehicle 100 , To take into account the safety distance 401 . 402 . 403 within the constraints would have the non-linearity of the safety margin 401 . 402 . 403 in relation to the driving speed v ego 502 of the ego vehicle 100 which would lead to a non-linearity of the constraints. In order to continue to be able to take into account linear constraints, the velocity profile 501 the safety margin 401 . 402 . 403 through linear sections 503 g 1 , g 2 , ..., g p are described, the linear sections 503 one safety distance each 401 . 402 . 403 deliver that (at least slightly) above the exact speed gradient 501 the safety margin 401 . 402 . 403 lies. The individual sections 503 can for different speed ranges ν i = ( ν Max - ν min ) i p + ν min
Figure DE102018204101A1_0019
be defined, where v max is a maximum speed of the ego vehicle 100 and v min is a minimum speed of the ego vehicle 100 is. v i is a limit speed between two directly adjacent sections 503 with i = 0, ..., p - 1. The safety distance 401 . 402 . 403 then results in sections linearized form as d ~ s a f e ( ν ego ) = { G 1 ( ν ego ) . ν 0 ν ego < ν 1 . G 1 ( ν ego ) . ν 1 ν ego < ν 2 . G p ( ν ego ) . ν ego ν p - 1.
Figure DE102018204101A1_0020

Diese Formulierung des Sicherheitsabstands 401, 402, 403 kann im Rahmen der linearen Nebenbedingungen berücksichtigt werden. Dabei kann berücksichtigt werden, dass sich jede lineare Teilfunktion für die einzelnen Teilabschnitte 503 in der Form gi(vego) = mivego + Δi schreiben lässt, d.h. mit einer Steigung mi und einem Offset Δi. In den o.g. Nebenbedingungen für die unterschiedlichen Teilbereiche 411, 412, 413 können somit die Sicherheitsabstände 401, 402, 403 daafe,r, r = 1, ...,3 durch gi(vego) = mivego + Δi ersetzt werden, z.B. für den ersten Teilbereich 411 s ego s O 1 ( m i ν ego + Δ i ) + δ 2 M big .

Figure DE102018204101A1_0021
This formulation of the safety margin 401 . 402 . 403 can be taken into account under the linear constraints. In this case, it can be taken into account that each linear subfunction for the individual subsections 503 in the form g i (v ego ) = m i v ego + Δ i let write, ie with a slope m i and an offset Δ i . In the above-mentioned secondary conditions for the different subareas 411 . 412 . 413 thus can the safety distances 401 . 402 . 403 d aafe, r , r = 1, ..., 3 are replaced by g i (v ego ) = m i v ego + Δ i , eg for the first subrange 411 s ego s O 1 - ( m i ν ego + Δ i ) + δ 2 M big ,
Figure DE102018204101A1_0021

Bei der Überprüfung der ein oder mehreren Nebenbedingungen können dann für eine Trajektorie und für einen bestimmten Abtastzeitpunkt k der relevante geschwindigkeitsabhängige Teilabschnitt 503 und damit Werte für mi und Δi ermittelt werden. Es kann dann in effizienter Weise überprüft werden, ob die Trajektorie die Nebenbedingung erfüllt oder nicht.When checking the one or more secondary conditions, the relevant speed-dependent subsection can then be used for a trajectory and for a specific sampling instant k 503 and thus values for m i and Δ i are determined. It can then be efficiently checked whether the trajectory satisfies the constraint or not.

2a zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 200 zur Ermittlung einer (Längs-) Trajektorie für ein Fahrzeug 100. In einem ersten Schritt 201 kann eine Kodierung 420 für die ein oder mehreren Nebenbedingungen ermittelt werden. Dabei kann die Menge von möglichen Kodierungen 420 aufgrund von bestimmten Randbedingungen bzw. Einschränkungen, insbesondere aufgrund von Einschränkungen in Bezug auf die Mindestlänge zumindest eines Teilbereichs 412 der Trajektorie, eingegrenzt werden. Die ausgewählte Kodierung 420 beschreibt dann eine mögliche Aufteilung der Trajektorie in eine Mehrzahl von Teilbereichen 411, 412, 413, wobei innerhalb eines jeden Teilbereichs 411, 412, 413 eine Menge von gleichbleibenden Nebenbedingungen (in Bezug auf eine gleichbleibende Menge von Hindernissen bzw. anderen Fahrzeugen 101, 102, 103) gilt. 2a shows a flowchart of an exemplary method 200 for determining a (longitudinal) trajectory for a vehicle 100 , In a first step 201 can be a coding 420 for one or more constraints. In doing so, the set of possible codings 420 due to certain boundary conditions or restrictions, in particular due to restrictions with regard to the minimum length of at least one subarea 412 the trajectory, be limited. The selected encoding 420 then describes a possible division of the trajectory into a plurality of subregions 411 . 412 . 413 , where within each subarea 411 . 412 . 413 a lot of consistent constraints (in terms of a consistent amount of obstacles or other vehicles 101 . 102 . 103 ) applies.

Es kann dann für die ausgewählte Kodierung 420 eine Zustands-Abfolge s(k) ermittelt werden, die das Gütefunktional Jlängs reduziert, insbesondere minimiert, und dabei gerade noch die ausgewählte Kodierung 420 (d.h. gerade noch die ein oder mehreren Nebenbedingungen) erfüllt. Die Ermittlung einer optimalen Zustands-Abfolge s(k) für eine bestimmten Kodierung 420 kann anhand des Verfahrens 210 aus 2b erfolgen.It can then be used for the selected encoding 420 a state sequence s (k) is determined, which reduces the quality function J longitudinally , in particular minimized, while just the selected coding 420 (ie just the one or more constraints) met. The determination of an optimal state sequence s (k) for a specific coding 420 can by the method 210 out 2 B respectively.

Es kann dann eine anderen Kodierung 420 ausgewählt werden (Schritt 202) und es kann wiederum die optimale Zustands-Abfolge s(k) für diese Kodierung 420 ermittelt werden. Dieser Prozess kann für eine Vielzahl von unterschiedlichen (ggf. für alle möglichen Kodierungen 420) wiederholt werden. Schließlich kann die Zustands-Abfolge s(k) als die optimale Trajektorie ausgewählt werden, die für alle möglichen Kodierungen 420 das Gütefunktional minimiert (Schritt 203). It can then be a different encoding 420 be selected (step 202 ) and again it may be the optimal state sequence s (k) for this encoding 420 be determined. This process can be used for a variety of different (possibly for all possible encodings 420 ) be repeated. Finally, the state sequence s (k) can be selected as the optimal trajectory for all possible encodings 420 minimizes the quality functional (step 203 ).

Aufgrund der o.g. Einschränkungen ist die Anzahl von möglichen Kodierungen 420 typischerweise wesentlich kleiner (um den Faktor 10, 50, 100 oder mehr), als die Menge aller möglichen Kombinationen von Nebenbedingungen. Insbesondere kann durch Berücksichtigung der Querdynamik des Fahrzeugs 100 bei der Ermittlung der Längs-Trajektorie der Rechenaufwand wesentlich reduziert werden. Insbesondere wird durch die beschriebenen Maßnahmen sichergestellt, dass die überlagerte Längs-Quer-Trajektorie auf Anhieb fahrbar ist. Andernfalls müssten mehrere unterschiedliche Trajektorien geplant und jeweils auf Fahrbarkeit überprüft werden, was mit einem erhöhten Rechenaufwand verbunden wäre. Des Weiteren kann ein Suchverfahren angewendet werden, z.B. ein Branch-and-Bound-Verfahren, um die Anzahl zu überprüfender Kodierungen 420 weiter zu reduzieren.Due to the above limitations, the number of possible encodings 420 typically much smaller (by the factor 10 . 50 . 100 or more) than the set of all possible combinations of constraints. In particular, by considering the lateral dynamics of the vehicle 100 be significantly reduced in determining the longitudinal trajectory of the computational effort. In particular, it is ensured by the measures described that the superimposed longitudinal transverse trajectory can be moved straight away. Otherwise, several different trajectories would have to be planned and checked for drivability, which would be associated with an increased computational effort. Furthermore, a search method can be used, for example a branch-and-bound method, for the number of encodings to be checked 420 continue to reduce.

Für eine bestimmten Kodierung 420 kann die jeweils optimale Zustands-Abfolge s(k) anhand des in 2b dargestellten Verfahrens 210 ermittelt werden. Dabei handelt es sich um ein konvexes Optimierungsproblem, das z.B. mittels eines Gradientenverfahrens in effizienter und optimaler gelöst werden kann. In einem ersten Schritt 211 kann eine Zustands-Abfolge s(k) ermittelt werden, die mit dem Zustandsmodell des Fahrzeugs 100 vereinbar ist. Des Weiteren kann überprüft werden (Schritt 212), ob die ermittelte Zustands-Abfolge s(k) die durch die Kodierung 420 angezeigten ein oder mehreren Nebenbedingungen erfüllt. Wenn dies der Fall ist, so kann der Wert des Gütefunktionals für die ermittelte Zustands-Abfolge s(k) ermittelt werden (Schritt 213).For a specific encoding 420 the optimal state sequence s (k) can be determined on the basis of in 2 B illustrated method 210 be determined. This is a convex optimization problem that can be solved more efficiently and optimally, for example, by means of a gradient method. In a first step 211 For example, a state sequence s (k) can be determined which corresponds to the state model of the vehicle 100 is compatible. You can also check (step 212 ), whether the determined state sequence s (k) by the coding 420 displayed one or more constraints met. If this is the case, then the value of the quality function for the determined state sequence s (k) can be determined (step 213 ).

Das Verfahren 210 wird dann durch Ermitteln 211 einer neuen Zustands-Abfolge s(k) fortgesetzt. Wenn die neue Zustands-Abfolge s(k) weiterhin die ein oder mehreren Nebenbedingungen erfüllt und das Gütefunktional weiter reduziert, so kann das Verfahren 210 iterativ fortgeführt werden, bis eine Zustands-Abfolge s(k) gefunden wird, die zwar das Gütefunktional reduziert, die aber nicht mehr die ein oder mehreren Nebenbedingungen erfüllt. Die optimale Zustands-Abfolge s(k) ist dann die zuletzt gefundene Zustands-Abfolge s(k), die noch die ein oder mehreren (insbesondere alle) von einer Zustands-Abfolge einzuhaltenden Nebenbedingungen erfüllt (Schritt 214). Dabei kann das Suchverfahren nach einer optimalen Zustands-Abfolge beschleunigt werden, wenn der Optimierungsalgorithmus direkt an der Grenze von erlaubten und verbotenen Lösungen startet, wobei verbotene Lösungen die einzuhaltenden ein oder mehreren Nebenbedingungen zumindest teilweise nicht erfüllen. Dabei kann z.B. das Innere-Punkte Verfahren verwendet werden.The procedure 210 will then be determined by 211 a new state sequence s (k). If the new state sequence s (k) continues to fulfill the one or more constraints and further reduces the quality function, then the method can 210 be iteratively continued until a state sequence s (k) is found, which indeed reduces the quality function, but no longer fulfills the one or more constraints. The optimal state sequence s (k) is then the last-found state sequence s (k) which still satisfies the one or more (in particular all) constraints to be met by a state sequence (step 214 ). In this case, the search method for an optimal state sequence can be accelerated if the optimization algorithm starts directly at the limit of permitted and forbidden solutions, wherein prohibited solutions at least partially do not fulfill the one or more constraints to be met. In this case, for example, the inside-points method can be used.

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 301) kann dann eine kombinierte Längs-Quer-Trajektorie 112 zum Führen des Fahrzeugs 100 bereitgestellt werden.Furthermore, a transverse trajectory can be determined (eg following the determination of the longitudinal trajectory, wherein a determined longitudinal trajectory can be taken into account in the determination of a transverse trajectory). By superposition of the longitudinal and transverse trajectories (and possibly by back transformation into the Cartesian coordinate system 301 ) can then be a combined longitudinal-transverse trajectory 112 for driving the vehicle 100 to be provided.

6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 600 zur Ermittlung bzw. Planung einer Trajektorie 112 für ein Fahrzeug 100. Das Verfahren 600 kann insbesondere darauf ausgelegt sein, eine Längs-Trajektorie für das Fahrzeugs 100 entlang einer Referenzkurve 300 zu ermitteln. Das Verfahren 600 kann durch eine Steuereinheit bzw. durch ein Steuergerät des Fahrzeugs 100 ausgeführt werden. 6 shows a flowchart of an exemplary method 600 for the determination or planning of a trajectory 112 for a vehicle 100 , The procedure 600 In particular, it may be designed to provide a longitudinal trajectory for the vehicle 100 along a reference curve 300 to investigate. The procedure 600 can by a control unit or by a control unit of the vehicle 100 be executed.

Das Verfahren 600 umfasst das Aufteilen 601 (eines Planungsbereichs bzw. Planungshorizonts) der zu ermittelnden Trajektorie 112 in eine Mehrzahl von Teilbereichen 411, 412, 413 (insbesondere in eine Sequenz von jeweils direkt aufeinander folgenden 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.The procedure 600 includes splitting 601 (a planning area or planning horizon) of the trajectory to be determined 112 into a plurality of subareas 411 . 412 . 413 (In particular, in a sequence of each directly consecutive sections 411 . 412 . 413 ), so that in each subarea 411 . 412 . 413 the majority of subareas 411 . 412 . 413 one each within the respective subarea 411 . 412 . 413 consistent amount of constraints on obstacles 101 . 102 . 103 in an environment of the vehicle 100 applies.

Im Rahmen der gesamten zu planenden Trajektorie können ggf. V Nebenbedingungen in Bezug auf V unterschiedliche Hindernisse 101, 102, 103 zu berücksichtigen sein. Die Aufteilung in Teilbereiche 411, 412, 413 kann derart erfolgen, dass in jedem Teilbereich 411, 412, 413 eine jeweils unterschiedliche Teilmenge der V Nebenbedingungen zu berücksichtigen ist. Dabei enthält eine Teilmenge bevorzugt weniger als V Nebenbedingungen. Durch die Aufteilung in unterschiedliche Teilbereiche 411, 412, 413 kann das Optimierungsproblem zur Ermittlung einer Trajektorie 112 in konvexe Teilproblem für die einzelnen Teilbereiche 411, 412, 413 unterteilt werden. So kann in effizienter Weise eine optimale Lösung des Optimierungsproblems ermittelt werden.In the context of the entire trajectory to be planned, it is possible for V constraints with respect to V different obstacles 101 . 102 . 103 to be considered. The division into subareas 411 . 412 . 413 can be done such that in each subarea 411 . 412 . 413 a different subset of the V constraints is taken into account. In this case, a subset preferably contains less than V secondary conditions. By dividing into different subareas 411 . 412 . 413 may be the optimization problem for finding a trajectory 112 in a convex subproblem for the individual subareas 411 . 412 . 413 be divided. Thus, an optimal solution of the optimization problem can be determined in an efficient manner.

Außerdem umfasst das Verfahren 600 das Ermitteln 602 einer Vielzahl von unterschiedlichen möglichen Kodierungen 420 (in diesem Dokument auch als mögliche Längen-Datensätze bezeichnet). Dabei zeigt eine Kodierung bzw. ein Längen-Datensatz 420 mögliche Längen 422 der Teilbereiche 411, 412, 413 der Mehrzahl von Teilbereichen 411, 412, 413 entlang der Trajektorie 112 an. Insbesondere kann für jeden Teilbereich 411, 412, 413 der Mehrzahl von Teilbereichen 411, 412, 413 die Länge 422 des jeweiligen Teilbereichs 411, 412, 413 angezeigt werden. Die unterschiedlichen möglichen Kodierungen 420 beschreiben somit unterschiedliche Trajektorien 112 mit zumindest teilweise unterschiedlich langen Teilbereichen 411, 412, 413. Die Gesamtlänge der Sequenz von Teilbereichen 411, 412, 413 ist dabei typischerweise konstant (und kann dem Planungshorizont Nlon entsprechen).In addition, the process includes 600 the determining 602 a variety of different possible encodings 420 (also referred to as possible length records in this document). This shows a coding or a length record 420 possible lengths 422 of the subareas 411 . 412 . 413 the majority of subareas 411 . 412 . 413 along the trajectory 112 at. In particular, for each subarea 411 . 412 . 413 the majority of subareas 411 . 412 . 413 the length 422 of the respective subarea 411 . 412 . 413 are displayed. The different possible codings 420 thus describe different trajectories 112 with at least partially different lengths of subareas 411 . 412 . 413 , The total length of the sequence of subregions 411 . 412 . 413 is typically constant (and may correspond to the planning horizon N lon ).

Ferner umfasst das Verfahren 600, das Ermitteln 603 einer (optimalen) Trajektorie 112 auf Basis der Vielzahl von möglichen Kodierungen 420 und auf Basis eines Gütefunktionals bzw. eines Gütemaßes. Das Gütefunktional bzw. das Gütemaß kann darauf ausgelegt sein, ein oder mehrere Optimierungskriterien für die zu ermittelnde Trajektorie 112 festzulegen. Beispielsweise kann das Gütefunktional bzw. das Gütemaß zumindest einen Term aufweisen, mit dem eine Zielposition der Trajektorie 112 festgelegt wird. Alternativ oder ergänzend kann das Gütefunktional bzw. das Gütemaß zumindest einen Term aufweisen, mit dem der Fahrkomfort (z.B. der Ruck und/oder eine Ableitung des Rucks) der Trajektorie 112 beschrieben wird.Furthermore, the method comprises 600 , the determining 603 an (optimal) trajectory 112 based on the multitude of possible codings 420 and on the basis of a quality function or a quality measure. The quality function or the quality measure can be designed to have one or more optimization criteria for the trajectory to be determined 112 set. For example, the quality function or the quality measure can have at least one term with which a target position of the trajectory 112 is determined. Alternatively or additionally, the quality function or the quality measure can have at least one term with which the ride comfort (eg the jerk and / or a derivative of the jerk) of the trajectory 112 is described.

Das Ermitteln 602 der Vielzahl von möglichen Kodierungen bzw. Längen-Datensätzen 420 und das Ermitteln 603 einer (optimalen) Trajektorie 112 kann iterativ erfolgen. Insbesondere kann eine Kodierung 420 iterativ angepasst werden (siehe Schritt 201 aus Verfahren 200). Es kann dann die (optimale) Trajektorie 112 für die angepasste Kodierung 420 ermittelt werden (siehe Schritt 202 aus Verfahren 200). So kann in besonders effizienter Weise (insbesondere unter Verwendung einer Branch-and-Bound-Methode) eine insgesamt optimale Trajektorie 112 ermittelt werden.Determining 602 the multitude of possible codings or length data sets 420 and determining 603 an (optimal) trajectory 112 can be iterative. In particular, a coding 420 be adjusted iteratively (see step 201 from proceedings 200 ). It can then be the (optimal) trajectory 112 for the adapted coding 420 be determined (see step 202 from proceedings 200 ). Thus, in a particularly efficient manner (in particular using a branch-and-bound method) an overall optimal trajectory 112 be determined.

Das Verfahren 600 kann an einer Sequenz von Zeitpunkten wiederholt werden, um eine jeweils aktualisierte Trajektorie 112 zu ermitteln. Dabei kann an jedem Zeitpunkt eine aktualisierte Aufteilung der zu ermittelnden Trajektorie 112 in eine Sequenz von Teilbereichen 411, 412, 413 erfolgen. Des Weiteren kann auf Basis der aktualisierten Aufteilung der zu ermittelnden Trajektorie 112 in unterschiedliche Teilbereiche 411, 412, 413 eine aktualisierte Trajektorie 112 ermittelt werden. So kann in kontinuierlicher Weise eine Fahrfunktion unter Verwendung einer geplanten Trajektorie 112 (z.B. ein Spurwechselassistent, eine automatisierte Längs- und/oder Querführung, etc.) bereitgestellt werden.The procedure 600 can be repeated at a sequence of times to each updated trajectory 112 to investigate. It can at any time an updated distribution of the trajectory to be determined 112 into a sequence of subregions 411 . 412 . 413 respectively. Furthermore, based on the updated distribution of the trajectory to be determined 112 into different subareas 411 . 412 . 413 an updated trajectory 112 be determined. Thus, in a continuous manner, a driving function using a planned trajectory 112 (eg a lane change assistant, an automated longitudinal and / or transverse guidance, etc.) are provided.

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)

Verfahren (600) zur Planung einer Trajektorie (112) für ein Fahrzeug (100); wobei das Verfahren (600) umfasst, - 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; - 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; und - Ermitteln (603) einer Trajektorie (112) auf Basis der Vielzahl von möglichen Längen-Datensätzen (420) unter Berücksichtigung eines Gütemaßes.A method (600) for planning a trajectory (112) for a vehicle (100); the method comprising (600) Dividing (601) a region for a trajectory (112) into a plurality of subregions (411, 412, 413) so that in each subregion (411, 412, 413) of the plurality of subregions (411, 412, 413) respectively a constant amount of constraints (101, 102, 103) within the respective subarea (411, 412, 413) in an environment of the vehicle (100); - determining (602) a plurality of different possible length records (420); wherein a length record (420) indicates possible lengths (422) of the portions (411, 412, 413) of the plurality of portions (411, 412, 413) along the trajectory (112); and - Determining (603) a trajectory (112) based on the plurality of possible length data sets (420) taking into account a quality measure. Verfahren (600) gemäß Anspruch 1, wobei - ein möglicher Längen-Datensatz (420) in Abhängigkeit von ein oder mehreren Einschränkungen ermittelt (602) wird; und - die ein oder mehreren Einschränkungen umfassen - eine Einschränkung in Bezug auf eine Reihenfolge der Teilbereiche (411, 412, 413); und/oder - eine Einschränkung in Bezug auf eine Mindest- und/oder eine Maximallänge zumindest eines Teilbereichs (411, 412, 413).Method (600) according to Claim 1 wherein - a possible length record (420) is determined (602) in response to one or more constraints; and - comprising one or more constraints - a restriction on an order of the subregions (411, 412, 413); and / or a restriction with respect to a minimum and / or a maximum length of at least one partial area (411, 412, 413). Verfahren (600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Trajektorie (112) eine Längs-Trajektorie entlang einer von dem Fahrzeug (100) befahrenen Fahrbahn (105) umfasst; und - die Längs-Trajektorie derart ermittelt wird, dass die ermittelte Längs-Trajektorie das Ermitteln einer Quer-Trajektorie quer zu der Fahrbahn (105) ermöglicht, durch die sich eine kombinierte Längs-Quer-Trajektorie ergibt, die durch das Fahrzeug (100) fahrbar ist.Method (600) according to one of the preceding claims, wherein - The trajectory (112) comprises a longitudinal trajectory along a road (105) traveled by the vehicle (100); and - The longitudinal trajectory is determined such that the determined longitudinal trajectory allows the determination of a transverse trajectory transverse to the roadway (105) through which a combined longitudinal-transverse trajectory, by the vehicle (100) movable is. Verfahren (600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Trajektorie (112) eine Längs-Trajektorie entlang einer von dem Fahrzeug (100) befahrenen Fahrbahn (105) umfasst; - die Trajektorie (112) derart aufgeteilt wird, dass in einem bestimmten Teilbereich (412) der Mehrzahl von Teilbereichen (411, 412, 413) ein bestimmter Querversatz des Fahrzeugs (100) quer zu der Fahrbahn (105) bewirkt wird; - das Verfahren (600) umfasst, Ermitteln einer Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs (412) in Abhängigkeit von dem bestimmten Querversatz; und - die Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs (412) beim Ermitteln (602) der Vielzahl von möglichen Längen-Datensätzen (420) berücksichtigt wird.Method (600) according to one of the preceding claims, wherein - the trajectory (112) comprises a longitudinal trajectory along a roadway (105) traveled by the vehicle (100); - The trajectory (112) is divided such that in a certain portion (412) of the plurality of sub-areas (411, 412, 413) a certain Transverse displacement of the vehicle (100) is effected transversely to the roadway (105); - the method (600) comprises, determining a minimum length of the particular portion (412) in dependence on the determined transverse offset; and - the minimum length of the particular subarea (412) is taken into account in determining (602) the plurality of possible length data sets (420). Verfahren (600) gemäß Anspruch 4, wobei das Ermitteln einer Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs (412) umfasst, - Ermitteln einer Längsbeschleunigung ax des Fahrzeugs (100) für die Längs-Trajektorie in dem bestimmten Teilbereich (412); - Ermitteln, auf Basis der Längsbeschleunigung ax und auf Basis einer Maximalbeschleunigung amax des Fahrzeugs (100), einer möglichen Querbeschleunigung ay des Fahrzeugs (100) in dem bestimmten Teilbereich (412), insbesondere auf Basis von α y = α m a x 2 α x 2 ;
Figure DE102018204101A1_0022
und - Ermitteln der Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs (412) auf Basis der Querbeschleunigung ay, insbesondere auf Basis von t m i n = 2 d y α y + δ s t e e r ,
Figure DE102018204101A1_0023
wobei dy der bestimmte Querversatz ist, und wobei δsteer eine Reaktionszeit einer Lenkung des Fahrzeugs (100) ist, und wobei tmin eine zeitliche Mindestlänge des bestimmten Teilbereichs (412) ist.
Method (600) according to Claim 4 wherein the determining comprises a minimum length of the specific subarea (412), - determining a longitudinal acceleration a x of the vehicle (100) for the longitudinal trajectory in the determined subarea (412); Determining, on the basis of the longitudinal acceleration a x and on the basis of a maximum acceleration a max of the vehicle (100), a possible lateral acceleration a y of the vehicle (100) in the specific subarea (412), in particular based on α y = α m a x 2 - α x 2 ;
Figure DE102018204101A1_0022
and determining the minimum length of the specific subarea (412) on the basis of the lateral acceleration a y , in particular based on t m i n = 2 d y α y + δ s t e e r .
Figure DE102018204101A1_0023
where d y is the determined lateral offset , and where δ steer is a reaction time of a steering of the vehicle (100), and where t min is a minimum time length of the particular subarea (412).
Verfahren (600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - eine Nebenbedingung einen Sicherheitsabstand (401, 402, 403) zu einem Hindernis (101, 102, 103) im Umfeld des Fahrzeugs (100) umfasst; und - der Sicherheitsabstand (401, 402, 403) von einer Fahrgeschwindigkeit (502) des Fahrzeugs (100) abhängt.Method (600) according to one of the preceding claims, wherein a secondary condition comprises a safety distance (401, 402, 403) to an obstacle (101, 102, 103) in the vicinity of the vehicle (100); and - The safety distance (401, 402, 403) from a travel speed (502) of the vehicle (100) depends. Verfahren (600) gemäß Anspruch 6, wobei - der Sicherheitsabstand (401, 402, 403) durch eine abschnittsweise lineare Funktion (503) der Fahrgeschwindigkeit vego (502) des Fahrzeugs (100) festgelegt wird; - die abschnittsweise lineare Funktion (503) für alle betrachteten Fahrgeschwindigkeiten vego (502) insbesondere einen Wert des Sicherheitsabstands (401, 402, 403) liefert, der gleich wie oder größer als dsafe,2 ist, mit d safe ,2 = ν obj 2 2 | α max ,obj | ν ego 2 2 | α max ,ego | + ν ego δ brake
Figure DE102018204101A1_0024
- vobj eine Geschwindigkeit des Hindernisses (101, 102, 103) ist; - δbrake eine Reaktionszeit einer Bremsung des Fahrzeugs (100) ist; und - amax,obj und amax,ego eine Maximalbeschleunigung des Hindernisses (101, 102, 103) bzw. des Fahrzeugs (100) sind.
Method (600) according to Claim 6 in which - the safety distance (401, 402, 403) is determined by a section-wise linear function (503) of the driving speed v ego (502) of the vehicle (100); - The sectionwise linear function (503) for all considered driving speeds v ego (502) provides in particular a value of the safety distance (401, 402, 403), which is equal to or greater than d safe, 2 , with d safe 2 = ν obj 2 - 2 | α Max , obj | - ν ego 2 - 2 | α Max ,ego | + ν ego δ brake
Figure DE102018204101A1_0024
- v obj is a speed of the obstacle (101, 102, 103); - δ brake is a reaction time of a braking of the vehicle (100); and - a max, obj and a max, ego are a maximum acceleration of the obstacle (101, 102, 103) and the vehicle (100), respectively.
Verfahren (600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Trajektorie (112) eine Zustand-Abfolge x(k) eines Zustandsvektors x an einer Sequenz von Zeitpunkten k = 1, ...., Nlon umfasst; - der Zustandsvektor x eine Position des Fahrzeugs (100), eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100), eine Beschleunigung des Fahrzeugs (100) und/oder einen Ruck des Fahrzeugs (100) umfasst; und - ein möglicher Längen-Datensatz (420) für jeden Zeitpunkt der Sequenz von Zeitpunkten den Teilbereich (411, 412, 413) der Trajektorie (112) anzeigt.Method (600) according to one of the preceding claims, wherein - the trajectory (112) comprises a state sequence x (k) of a state vector x at a sequence of times k = 1, ...., N lon ; the state vector x comprises a position of the vehicle (100), a speed of the vehicle (100), an acceleration of the vehicle (100) and / or a jolt of the vehicle (100); and - a possible length record (420) for each point in time of the sequence of times indicates the portion (411, 412, 413) of the trajectory (112). Verfahren (600) gemäß Anspruch 8, wobei - für die Trajektorie (112) eine Gesamtmenge von V Nebenbedingungen in Bezug auf entsprechende V Hindernisse (101, 102, 103) zu berücksichtigen sind; - V > 0; - ein möglicher Längen-Datensatz (420) eine Anzahl von binären Vektoren mit jeweils Nlon Vektorelementen umfasst, durch die in Kombination an jedem der Zeitpunkte k = 1, ...., Nlon, - der jeweilige Teilbereich (411, 412, 413) angezeigt wird; und - die jeweils in dem jeweiligen Teilbereich (411, 412, 413) anzuwendende Teilmenge an Nebenbedingungen angezeigt wird; und - die Anzahl von binären Vektoren gleich wie oder größer als der aufgerundete Wert von log2 V ist.Method (600) according to Claim 8 in which - for the trajectory (112) a total of V constraints with respect to corresponding V obstacles (101, 102, 103) are to be considered; - V>0; a possible length record (420) comprises a number of binary vectors each having N lon vector elements, by which in combination at each of the times k = 1,..., N lon , the respective subregion (411, 412, 413) is displayed; and - the subset of constraints to be applied in each subarea (411, 412, 413) is displayed; and - the number of binary vectors is equal to or larger than the rounded value of log 2 V. Verfahren (600) gemäß Anspruch 9, wobei - ein möglicher Längen-Datensatz (420) eine Kodierung der V Nebenbedingungen umfasst; - die Kodierung die V Nebenbedingungen derart berücksichtigt, dass jede der V Nebenbedingungen in Abhängigkeit von einem Wert der ein oder mehreren binären Vektoren aktiviert oder deaktiviert wird, insbesondere unter Verwendung einer Big-M Methode.Method (600) according to Claim 9 wherein - a possible length record (420) comprises encoding the V constraints; the coding takes 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, in particular using a Big-M method. Verfahren (600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (600) umfasst, Anpassen (201) eines möglichen Längen-Datensatzes (420), und Ermitteln (202) einer Trajektorie (112) für den angepassten möglichen Längen-Datensatz (420), in iterativer Weise, so dass das Gütemaß verbessert wird.The method (600) according to one of the preceding claims, wherein the method comprises (600) adapting (201) a possible length data set (420), and determining (202) a trajectory (112) for the adapted possible length data set (420 ), iteratively, so that the quality measure is improved. Verfahren (600) gemäß Anspruch 11, wobei das iterative Anpassen (201) eines möglichen Längen-Datensatzes (420) unter Verwendung einer Branch-and-Bound-Methode erfolgt, um eine Anzahl von zu überprüfenden möglichen Längen-Datensätzen (420) zu reduzieren.Method (600) according to Claim 11 wherein the iterative fitting (201) of a possible length record (420) is performed using a branch-and-bound method to reduce a number of possible length records (420) to be checked. Verfahren (600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Trajektorie (112) eine Zustand-Abfolge x(k) eines Zustandsvektors x an einer Sequenz von Zeitpunkten k = 1, ...., Nlon umfasst; - das Ermitteln (603) einer Trajektorie (112) für einen bestimmten möglichen Längen-Datensatz (420) umfasst, Ermitteln (211) einer Zustand-Abfolge x(k) in Abhängigkeit von einem Zustandsmodell des Fahrzeugs (100); - das Zustandsmodell anzeigt, wie ein Zustandsvektor x an einem ersten Zeitpunkt in einen Zustandsvektor x an einem nachfolgenden zweiten Zeitpunkt überführt wird; - das Zustandsmodell insbesondere linear ist; - das Ermitteln (603) einer Trajektorie (112) umfasst, Überprüfen (212), ob die ermittelte Zustand-Abfolge x(k) den bestimmten möglichen Längen-Datensatz (420) erfüllt; und - das Ermitteln (603) einer Trajektorie (112) umfasst, Ermitteln (213) eines Wertes des Gütemaßes für die ermittelte Zustand-Abfolge x(k). Method (600) according to one of the preceding claims, wherein - the trajectory (112) comprises a state sequence x (k) of a state vector x at a sequence of times k = 1, ...., N lon ; - determining (603) a trajectory (112) for a particular possible length record (420), determining (211) a state sequence x (k) in dependence on a state model of the vehicle (100); the state model indicates how a state vector x is transferred at a first time into a state vector x at a subsequent second point in time; the state model is in particular linear; - detecting (603) a trajectory (112), checking (212) whether the determined state sequence x (k) satisfies the particular possible length record (420); and - determining (603) a trajectory (112), determining (213) a value of the quality measure for the determined state sequence x (k). Verfahren (600) gemäß Anspruch 13, wobei das Verfahren (600) umfasst, iteratives Anpassen der Zustand-Abfolge x(k), so dass der Wert des Gütemaßes verbessert wird, und so lange die Zustand-Abfolge x(k) den bestimmten möglichen Längen-Datensatz (420) erfüllt.Method (600) according to Claim 13 wherein the method (600) comprises iteratively adjusting the state sequence x (k) so that the value of the measure of merit is improved and as long as the state sequence x (k) satisfies the determined possible length record (420) , Verfahren (600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Trajektorie (112) eine Längs-Trajektorie entlang einer von dem Fahrzeug (100) befahrenen Fahrbahn (105) ist; - das Verfahren (600) ferner umfasst, Ermitteln einer Quer-Trajektorie quer zu der Fahrbahn (105); und - das Verfahren (600) ferner umfasst, Überlagern der Längs-Trajektorie und der Quer-Trajektorie, um eine kombinierte Längs-Quer-Trajektorie zu ermitteln.Method (600) according to one of the preceding claims, wherein - The trajectory (112) is a longitudinal trajectory along a road (105) traveled by the vehicle (100); the method (600) further comprises determining a transverse trajectory transverse to the roadway (105); and - the method (600) further comprises superimposing the longitudinal trajectory and the transverse trajectory to determine a combined longitudinal-transverse trajectory. Verfahren (600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Verfahren (600) umfasst, Transformieren von ein oder mehreren Zustandsgrößen des Fahrzeugs (100) aus einem ersten Koordinatensystem (301) in ein zweites Koordinatensystem relativ zu einer Fahrbahn (105) des Fahrzeugs (100); - die Trajektorie (112) in dem zweiten Koordinatensystem ermittelt (603) wird; und - das Verfahren (600) umfasst, Transformieren von Daten in Bezug auf die ermittelte Trajektorie (112) aus dem zweiten Koordinatensystem in das erste Koordinatensystem (301), um Ansteuerdaten zur Ansteuerung von ein oder mehreren Aktoren des Fahrzeugs (100) zu ermitteln. Method (600) according to one of the preceding claims, wherein the method (600) comprises transforming one or more state variables of the vehicle (100) from a first coordinate system (301) into a second coordinate system relative to a roadway (105) of the vehicle (100); the trajectory (112) in the second coordinate system is determined (603); and - The method (600) comprises transforming data with respect to the determined trajectory (112) from the second coordinate system in the first coordinate system (301) to determine drive data for driving one or more actuators of the vehicle (100). Verfahren (600) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (600) umfasst, Bereitstellen einer Fahrfunktion des Fahrzeugs (100) in Abhängigkeit von der ermittelten Trajektorie (112).The method (600) according to one of the preceding claims, wherein the method (600) comprises providing a driving function of the vehicle (100) in dependence on the determined trajectory (112). Verfahren zur Planung einer Trajektorie (112) für ein Fahrzeug (100); wobei das Verfahren umfasst, - Ermitteln zumindest einer Nebenbedingung in Bezug auf zumindest ein Hindernis (101, 102, 103) in einem Umfeld des Fahrzeugs (100); wobei die Nebenbedingung einen Sicherheitsabstand (401, 402, 403) zu dem Hindernis (101, 102, 103) im Umfeld des Fahrzeugs (100) umfasst; und wobei der Sicherheitsabstand (401, 402, 403) von einer Fahrgeschwindigkeit (502) des Fahrzeugs (100) abhängt; wobei der Sicherheitsabstand (401, 402, 403) durch eine abschnittsweise lineare Funktion (503) der Fahrgeschwindigkeit (502) des Fahrzeugs (100) festgelegt wird; und - Ermitteln einer Trajektorie (112) unter Berücksichtigung eines Gütemaßes und in Abhängigkeit von der zumindest einen Nebenbedingung.Method for planning a trajectory (112) for a vehicle (100); the method comprises - determining at least one constraint with respect to at least one obstacle (101, 102, 103) in an environment of the vehicle (100); wherein the constraint includes a safety margin (401, 402, 403) to the obstacle (101, 102, 103) around the vehicle (100); and wherein the safety distance (401, 402, 403) depends on a vehicle speed (502) of the vehicle (100); wherein the safety margin (401, 402, 403) is determined by a sectional linear function (503) of the vehicle speed (502) of the vehicle (100); and - Determining a trajectory (112) taking into account a quality measure and in dependence on the at least one constraint. Vorrichtung zur Planung einer Trajektorie (112) für ein Fahrzeug (100); wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, - einen Bereich für eine zu ermittelnde Trajektorie (112) für das Fahrzeug (100) in eine Mehrzahl von Teilbereichen (411, 412, 413) aufzuteilen, 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; - eine Vielzahl von möglichen Längen-Datensätzen (420) zu ermitteln, wobei ein möglicher Längen-Datensatz (420) mögliche Längen (422) der Teilbereiche (411, 412, 413) der Mehrzahl von Teilbereichen (411, 412, 413) entlang der Trajektorie (112) anzeigt; und - auf Basis der Vielzahl von unterschiedlichen möglichen Längen-Datensätze (420) und unter Berücksichtigung eines Gütemaßes eine Trajektorie (112) zu ermitteln.Device for planning a trajectory (112) for a vehicle (100); wherein the device is set up, to divide an area for a trajectory (112) to be determined for the vehicle (100) into a plurality of partial areas (411, 412, 413), such that in each partial area (411, 412, 413) of the plurality of partial areas (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; determining a plurality of possible length data sets (420), wherein one possible length data set (420) includes possible lengths (422) of the subregions (411, 412, 413) of the plurality of subregions (411, 412, 413) along the Trajectory (112) indicates; and - Based on the large number of different possible length records (420) and taking into account a quality measure to determine a trajectory (112). Vorrichtung zur Planung einer Trajektorie (112) für ein Fahrzeug (100); wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, - zumindest eine Nebenbedingung in Bezug auf zumindest ein Hindernis (101, 102, 103) in einem Umfeld des Fahrzeugs (100) zu ermitteln; wobei die Nebenbedingung einen Sicherheitsabstand (401, 402, 403) zu dem Hindernis (101, 102, 103) im Umfeld des Fahrzeugs (100) umfasst; und wobei der Sicherheitsabstand (401, 402, 403) von einer Fahrgeschwindigkeit (502) des Fahrzeugs (100) abhängt; wobei der Sicherheitsabstand (401, 402, 403) durch eine abschnittsweise lineare Funktion (503) der Fahrgeschwindigkeit (502) des Fahrzeugs (100) festgelegt wird; und - unter Berücksichtigung eines Gütemaßes und in Abhängigkeit von der zumindest einen Nebenbedingung eine Trajektorie (112) zu ermitteln.Device for planning a trajectory (112) for a vehicle (100); wherein the device is arranged to: - determine at least one constraint with respect to at least one obstacle (101, 102, 103) in an environment of the vehicle (100); wherein the constraint includes a safety margin (401, 402, 403) to the obstacle (101, 102, 103) around the vehicle (100); and wherein the safety distance (401, 402, 403) depends on a vehicle speed (502) of the vehicle (100); wherein the safety margin (401, 402, 403) is determined by a sectional linear function (503) of the vehicle speed (502) of the vehicle (100); and - taking into account a quality measure and depending on the at least one constraint to determine a trajectory (112).
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