DE102019200369A1 - Method of driving a means of transportation - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Führen eines Fortbewegungsmittels innerhalb einer Umgebung, bei dem die Umgebung des Fortbewegungsmittels anhand von Sensordaten mindestens eines Sensors erfasst wird, dem Fortbewegungsmittel zusätzlich eine Umgebungsinformation zur Verfügung gestellt wird, mindestens eine Trajektorie des Fortbewegungsmittels unter Berücksichtigung zumindest eines Parameters des Fortbewegungsmittels bestimmt wird, anhand der das Fortbewegungsmittel durch die Umgebung geführt wird, wobei die Sensordaten sowie die Umgebungsinformation zur Bestimmung der Trajektorie herangezogen werden.Method for guiding a means of transportation within an environment, in which the environment of the means of transportation is detected using sensor data of at least one sensor, the means of transportation are additionally provided with environmental information, at least one trajectory of the means of transportation is determined taking into account at least one parameter of the means of transportation which the means of transportation is guided through the surroundings, the sensor data and the surroundings information being used to determine the trajectory.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Führen eines Fortbewegungsmittels gemäß Anspruch 1 und dem nebengeordneten Verfahrensanspruch sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und ein Fortbewegungsmittel, das eine solche Vorrichtung aufweist.The present invention relates to a method for guiding a means of transportation according to
Technologischer HintergrundTechnological background
Gattungsgemäße Fortbewegungsmittel, wie z. B. Personenkraftfahrzeuge (PKW), Lastkraftwägen (LKW) oder Motorräder, werden zunehmend mit Fahrerassistenzsystemen ausgerüstet, welche mit Hilfe von Sensorsystemen die Umgebung erfassen, Verkehrssituation erkennen und den Fahrer unterstützen können, z. B. durch einen Brems- oder Lenkeingriff oder durch die Ausgabe einer optischen oder akustischen Warnung. Als Sensorsysteme zur Umgebungserfassung werden regelmäßig Radarsensoren, Lidarsensoren, Kamerasensoren oder dergleichen eingesetzt. Aus den durch die Sensoren ermittelten Sensordaten können anschließend Rückschlüsse auf die Umgebung gezogen werden.Generic means of transportation, such as. B. Passenger cars (cars), trucks (trucks) or motorcycles are increasingly equipped with driver assistance systems that can use sensor systems to detect the environment, recognize the traffic situation and support the driver, e.g. B. by braking or steering intervention or by issuing an optical or acoustic warning. Radar sensors, lidar sensors, camera sensors or the like are regularly used as sensor systems for environmental detection. Conclusions about the environment can then be drawn from the sensor data determined by the sensors.
Unter den Begriff Fahrfunktion wird insbesondere das (teil-)automatisierte, fahrererlebbare Fahrzeugverhalten bei Fahrerassistenzsystemen (FAS) subsummiert. Dabei werden die verarbeiteten Sensorinformationen zur Umfelderkennung verwendet, um darauf basierend Anweisungen zur Fahrerwarnung/-Information oder zum geregelten Lenken, Bremsen und Beschleunigen zu geben. Dadurch können gattungsgemäße Fahrfunktionen helfen, Unfälle mit anderen Verkehrsteilnehmern zu vermeiden oder komplizierte Fahrmanöver zu erleichtern, indem sie die Fahraufgabe bzw. die Fahrzeugführung unterstützen oder sogar komplett übernehmen. Beispielsweise kann das Fahrzeug z. B. durch einen Notbremsassistenten (EBA, Emergency Brake Assist) eine autonome Notbremsung (AEB, Automatic Emergency Brake) oder durch einen aktiven Spurhalteassistenten mit Lenkunterstützung in der Spur gehalten werden (LKA, Lane Keeping Assist). Zudem können auch mehrere dieser Funktionen in einem System vereint werden. In dieser Weise umfasst z. B. die sogenannte „Low Speed Collision Avoidance“-Funktion, eine Kollisionsvermeidungsfunktion bei niedriger Geschwindigkeit mit longitudinaler Führung, einige der hier beschriebenen Funktionen (insbesondere die autonome Notbremsung). Diese Funktion verhindert dabei Kollisionen, für den Fall, dass der Fahrer Objekte im Fahrzeugweg bzw. im Bewegungsverlauf des Fortbewegungsmittels nicht erkennt oder fälschlicherweise die Abmessungen seines Fahrzeugs nicht richtig einschätzt. Darüber hinaus soll diese Funktion die Sicherheit gefährdeter Verkehrsteilnehmer erhöhen und Kollisionen verhindern, wenn der Fahrer ein Bevorstehen einer solchen übersieht. Somit wird der Fahrer bei einer aktiven Schutzfunktion beim Manövrieren mit Informationen und Eingriffen unterstützt. Die Funktion überwacht dabei die statische und dynamische Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere mit „rundum-Sicht“ (360 °-Schutzfunktion), und bremst das Fahrzeug im Falle einer drohenden Kollision. Eine derartige Fahrfunktion stellt somit eine Art Teilautomatisierung des Fahrzeugs dar, bei der ein oder mehrere Fahrerassistenzsysteme den Fahrer bei der Fahrzeugbedienung mittels Längs- und Querführung unterstützen. Ferner kann der Grad der Autonomie des jeweiligen Fahrassistenzsystems, z. B. auch nach der SAE J3016 Norm in sechs Stufen (SAE-Level bzw. Autonomiestufen) eingeteilt werden, wobei es sich bei einem derartigen Assistenzsystem z. B. um ein Assistenzsystem der SAE-Stufe
Ein durch bestehende einzelne Fahrfunktionen noch nicht gezielt abgedeckter Anwendungsfall ist es jedoch, bei langsamen oder mittleren Geschwindigkeiten gerade in komplexen Umgebungen zu agieren, beispielsweise im Bereich einer Baustelle oder einer komplexen Infrastruktur, wie z. B. in einem Parkhaus.However, an application that is not yet specifically covered by existing individual driving functions is to act at slow or medium speeds, especially in complex environments, for example in the area of a construction site or a complex infrastructure, such as B. in a parking garage.
Druckschriftlicher Stand der TechnikPrinted state of the art
Aus der
Die
Ferner ist aus der
Aufgabe der vorliegenden ErfindungObject of the present invention
Ausgehend vom Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nunmehr darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Führung eines Fahrzeuges insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten verbessert wird und mit dem die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden.Starting from the prior art, the object of the present invention is now to provide a method with which the guidance of a vehicle is improved, in particular at low speeds, and with which the disadvantages of the prior art are overcome.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.The above object is achieved by the entire teaching of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Führen eines Fortbewegungsmittels innerhalb einer Umgebung, wird die Umgebung des Fortbewegungsmittels anhand von Sensordaten mindestens eines Sensors (z. B. Radar-, Lidar-, Kamerasensor oder dergleichen) vorzugsweise mehrerer Sensoren erfasst. Zusätzlich kann dem Fortbewegungsmittel eine Umgebungsinformation bzw. Infrastrukturinformationen zur Verfügung gestellt werden. Anschließend kann das Fortbewegungsmittel anhand mindestens einer Trajektorie, vorzugsweise mehreren Trajektorien, durch die Umgebung geführt werden, wobei die jeweilige Trajektorie anhand der Sensordaten sowie der Umgebungsinformation unter Berücksichtigung der Charakteristiken und Parameter des Fortbewegungsmittels sowie insbesondere der Eigenbewegung (z. B. Fahrzeugbreite, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugbeschleunigung und dergleichen) bestimmt wird. Als Fortbewegungsmittel können Fahrzeuge jeglicher Art, wie z. B. Personenkraftfahrzeuge (PKW), Lastkraftfahrzeuge (LKW), Zweiradfahrzeuge (Motorräder), einachsige Personentransporter, Traktoren, Rasentraktoren, Forstwirtschaftsfahrzeuge (Harvester), Kettenfahrzeuge, oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Fortbewegungsmittel, wie z. B. Roboter zur Reinigung, zum Transport oder zur Bomben-/Minenentschärfung, Drohnen, Flugobjekte, Schwimmobjekte oder dergleichen, vorgesehen sein. Durch eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Assistenzfunktion kann beispielsweise ein Fahrzeug aufgrund vorhandener Umgebungs- bzw. Infrastrukturinformationen eine kollisionsvermeidende Führung übernehmen, wenn sich das Fahrzeug z. B. in einer vom Fahrer als komplex eingeschätzten Fahrsituation bzw. Umgebungssituation befindet, z. B. ein unbekanntes Parkhaus. Dadurch reduziert sich die für den Fahrer wahrgenommene Komplexität der Situation. Durch die Erfindung wird der Fahrer durch eine (teil-) automatisierte Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs in einem für ihn schwer einsehbaren bzw. anspruchsvollen Umfeld entlastet. Als Führung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann neben der Bewegungsführung des Fortbewegungsmittels (z. B. durch Lenkeingriffe) auch die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsführung bis hin zur Bremsung des Fortbewegungsmittels verstanden werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit vermieden werden, dass andere Verkehrsteilnehmer mit dem Fahrzeug kollidieren bzw. dass das Fahrzeug mit anderen Verkehrsteilnehmern, der Infrastruktur oder anderen Objekten kollidiert. Dadurch kann das Fahrzeug vor Schäden geschützt werden, wie z. B. Kratzer, Dellen in Karosserie, Stoßfänger (einschließlich des Schutzes von direkt angebrachten Umgebungssensoren wie Radar und Ultraschallsensoren), Felgen und Reifen, Seitenspiegeln oder Unterboden. Ferner kann vermieden werden, dass das Fahrzeug unbefahrbare oder ungewünschte Bereiche befährt. Im Fokus dabei steht zusätzlich die kontinuierliche und für den Fahrer angenehm wahrgenommene Führung des Fahrzeuges.In the method according to the invention for guiding a means of transportation within an environment, the environment of the means of transportation is detected on the basis of sensor data of at least one sensor (eg radar, lidar, camera sensor or the like), preferably a plurality of sensors. In addition, environmental information or infrastructure information can be made available to the means of transportation. The means of transportation can then be guided through the surroundings on the basis of at least one trajectory, preferably a plurality of trajectories, the respective trajectory on the basis of the sensor data and the environmental information, taking into account the characteristics and parameters of the means of transportation and in particular the patient's own movement (e.g. vehicle width, vehicle speed, Vehicle acceleration and the like) is determined. As a means of transportation vehicles of any kind, such as. B. Passenger cars (cars), trucks (trucks), two-wheeled vehicles (motorcycles), uniaxial people transporters, tractors, lawn tractors, forestry vehicles (harvesters), tracked vehicles, or other means of transportation known from the prior art, such as. B. robots for cleaning, transport or bomb / mine defusing, drones, flying objects, floating objects or the like may be provided. By means of an assistance function operated with the method according to the invention, a vehicle can take over a collision-avoiding guidance, for example, on the basis of existing environmental or infrastructure information if the vehicle z. B. is in a driving situation assessed by the driver as complex or environmental situation, z. B. an unknown parking garage. This reduces the complexity of the situation perceived by the driver. The invention relieves the driver of a (partially) automated longitudinal and / or transverse guidance of the vehicle in an environment that is difficult for him to see or demanding. In the sense of the present invention, guidance can be understood in addition to the guidance of the movement of the means of transportation (e.g. by steering interventions), the guidance of speed and acceleration up to the braking of the means of transportation. The method according to the invention can thus avoid that other road users collide with the vehicle or that the vehicle collide with other road users, the infrastructure or other objects. This can protect the vehicle from damage, such as. B. scratches, dents in the body, bumpers (including the protection of directly attached environmental sensors such as radar and ultrasonic sensors), rims and tires, side mirrors or underbody. Furthermore, it can be avoided that the vehicle travels inaccessible or undesired areas. The focus is also on the continuous and comfortable driving of the vehicle.
Neben- oder untergeordnet beansprucht die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Führen eines Fortbewegungsmittels, bei dem die Umgebung, insbesondere eine Engstelle, des Fortbewegungsmittels anhand von Sensordaten überwacht und dem Fortbewegungsmittel als Umgebungsinformation zur Verfügung gestellt wird, d. h. der für das Fortbewegungsmittel verfügbare Raum, insbesondere in Hinblick auf Höhe und Breite, für den benötigten Bewegungs- oder Fahrkorridor des Fortbewegungsmittels wird bestimmt bzw. vermessen. Die Umgebungsinformation wird anschließend mit einem Parameter des Fortbewegungsmittels verglichen (z. B. „X größer als Y“, „X kleiner als Y“, „X gleich Y“). Als Ergebnis wird dann unter Berücksichtigung des Vergleichs eine Warnung (z. B. Warnsignal oder Warnleuchten) ausgegeben und/oder eine Trajektorie bestimmt, anhand der das Fortbewegungsmittel durch die Umgebung bzw. die Engstelle geführt wird. Beispielsweise kann, sobald der benötigte Bewegungs- bzw. Fahrkorridor größer als der verfügbare Raum ist, ein Warnsignal ausgegeben oder bei fehlender Reaktion des Fahrers eine Ausweichtrajektorie geplant werden. Entsprechend der Ausweichtrajektorie kann dann eine Ausweichbewegung bzw. ein Ausweichmanöver und/oder eine (Not-) Bremsung eingeleitet werden. Im Fall, dass der benötigte Fahrkorridor nur geringfügig kleiner als der verfügbare Raum ist, kann das Fortbewegungsmittel somit durch diese Engstelle geführt werden. Dies kann z. B. bei einer lateralen und/oder longitudinalen Führung des Fortbewegungsmittels realisiert werden. Daraus resultiert der Vorteil, dass z. B. das eigene Fahrzeug aufgrund von mangelnder Aufmerksamkeit und/oder räumlichen Vorstellungsvermögens des Fahrers oder fehlender Einsehbarkeit nicht beschädigt wird (z. B. Kratzer an Felgen, Außenspiegeln, Fahrzeugdach). Zudem können Schäden an der Infrastruktur (z. B. Parkhauseinfahrt, Brücke, parkende/entgegenkommende Fahrzeuge und dergleichen) vermieden werden. In praktischer Weise kann der Fahrer dabei kaskadiert d. h. durch stufenweises Regeln unterstützt werden.In addition to or subordinate, the present invention also claims a method for guiding a means of transportation, in which the environment, in particular a constriction, of the means of transportation is monitored on the basis of sensor data and made available to the means of transportation as environmental information, ie the space available for the means of transportation, in particular in terms of height and width, for the required movement or driving corridor of the means of transportation is determined or measured. The environmental information is then compared to a parameter of the means of transportation (eg "X greater than Y", "X less than Y", "X equal to Y"). As a result, taking into account the comparison, a warning (e.g. warning signal or warning lights) is then output and / or a trajectory is determined, on the basis of which the means of transport is guided through the surroundings or the constriction. For example, as soon as the required movement or driving corridor is larger than the available space, a warning signal is issued or an alternative trajectory is planned if the driver does not react. An evasive movement or an evasive maneuver and / or (emergency) braking can then be initiated in accordance with the evasive trajectory. In the event that the required driving corridor is only slightly smaller than the available space, the means of transportation can thus be guided through this constriction. This can e.g. B. can be realized with a lateral and / or longitudinal guidance of the means of transportation. This has the advantage that, for. B. Your own vehicle is not damaged due to lack of attention and / or spatial imagination of the driver or lack of visibility (e.g. scratches on rims, exterior mirrors, vehicle roof). In addition, damage to the infrastructure (e.g. parking garage entrance, bridge, parking / oncoming vehicles and the like) can be avoided. In a practical manner, the driver can be cascaded, ie supported by step-by-step control.
Vorzugsweise ist als Parameter des Fortbewegungsmittels die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, das Gewicht, die Ladung, die Länge, die Breite, die Höhe, die Kontur und/oder die Bereifung des Fortbewegungsmittels und/oder die Geometrie eines Anhängers vorgesehen. Für den Fall, dass ein Vergleich des Parameters mit der Umgebungsinformation vorgesehen ist, sollten diese gleicher Natur sein, z. B. Höhe eines Hindernisses und Fahrzeughöhe, Breite eines Hindernisses und Fahrzeugbreite, Länge einer Infrastruktur und Fahrzeuglänge (z. B. bei Einparkmanövern) und dergleichen.The speed, the acceleration, the weight, the load, the length, the width, the height, the contour and / or the tires of the means of transportation and / or the geometry of a trailer are preferably provided as parameters of the means of transportation. In the event that a comparison of the parameter with the environmental information is provided, this should be of the same nature, e.g. B. height of an obstacle and vehicle height, width of an obstacle and vehicle width, length of an infrastructure and vehicle length (z. B. in parking maneuvers) and the like.
Zweckmäßigerweise kann die Abweichung der Trajektorie vom aktuellen Bewegungsverlauf des Fortbewegungsmittels bestimmt werden. Der Bewegungsverlauf kann somit durch eine Lenkbewegung und/oder eine Lenkunterdrückung in Richtung der Trajektorie verändert bzw. angepasst werden, d. h. die Bewegung des Fortbewegungsmittels wird derart geändert, dass diese der bestimmten bzw. berechneten Trajektorie folgt. Das Fahrzeug kann dadurch in einfacher Weise entlang der berechneten Trajektorie geführt werden.The deviation of the trajectory from the current course of movement of the means of transportation can expediently be determined. The course of movement can thus be changed or adapted by a steering movement and / or a steering suppression in the direction of the trajectory, i. H. the movement of the means of transportation is changed such that it follows the determined or calculated trajectory. As a result, the vehicle can be guided in a simple manner along the calculated trajectory.
Ferner kann es zu Situationen kommen, in denen eine Lenkbewegung aufgrund einer erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeit nicht ausreicht, um eine Kollision zu vermeiden. Daher kann zur Kollisionsvermeidung eine zusätzliche Verzögerung in Kombination mit der Lenkbewegung und/oder der Lenkunterdrückung notwendig sein. Die Führungsfunktion und Sicherheit wird dadurch noch zusätzlich verbessert.Furthermore, situations can arise in which a steering movement is not sufficient due to an increased vehicle speed to avoid a collision. An additional deceleration in combination with the steering movement and / or the steering suppression may therefore be necessary to avoid collisions. The management function and security is thereby further improved.
Vorzugsweise wird die Abweichung der Trajektorie kontinuierlich bestimmt, so dass eine Anpassung der Bewegung des Fortbewegungsmittels kontinuierlich an die berechnete Trajektorie erfolgen kann. Die Führung des Fortbewegungsmittels wird dadurch noch zusätzlich verbessert.The deviation of the trajectory is preferably determined continuously, so that the movement of the means of transportation can be continuously adapted to the calculated trajectory. The guidance of the means of transportation is thereby further improved.
Dadurch, dass die Lenkbewegung und gegebenenfalls eine Verzögerung in Richtung der Trajektorie selbsttätig bzw. automatisch erfolgt, wird eine vollautomatisierte bzw. teilautomatisierte Führung des Fortbewegungsmittels erzielt. Der Fahrer wird dadurch in besonderem Maße bei der Führung des Fortbewegungsmittels unterstützt.The fact that the steering movement and possibly a deceleration in the direction of the trajectory takes place automatically or automatically results in a fully automated or partially automated guidance of the means of transportation. The driver is particularly supported in guiding the means of transportation.
Die Veränderung der Bewegung des Fortbewegungsmittels in Richtung der Trajektorie erfolgt in bevorzugter Weise anhand von mehreren Lenkbewegungen und/oder Lenkunterdrückungen und/oder Verzögerungen. Die Lenkbewegungen oder Lenkunterdrückungen sowie etwaige Verzögerungen werden dabei schrittweise durchgeführt, d. h. diese erfolgen insbesondere selbsttätig nacheinander. Das Lenkmoment wird hierzu entweder beaufschlagt oder weggenommen. Diese Beaufschlagung oder Wegnahme des Moments kann pulsartig erfolgen, in vorgesehenen Beaufschlagungs- oder Wegnahmerampen, d. h. das Lenkmoment wird „hereingerampt“ oder „herausgerampt“. Daraus resultiert der Vorteil, dass z. B. einem Fahrer eines
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Verfahrensschritte: Erfassen der Umgebung anhand von Sensordaten, Umgebungsinformationen und/oder Parametern des Fortbewegungsmittels (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Gewicht, Ladung, vorhandene Anhänger, Länge, Breite, Höhe, Kontur, Bereifung und/oder dergleichen), Bestimmen bzw. Berechnen einer Trajektorie des Fortbewegungsmittels sowie Folgen der Trajektorie anhand von, insbesondere selbsttätig geführten, Lenkbewegungen und/oder Lenkunterdrückungen, um das Fortbewegungsmittel entlang der bestimmten Trajektorie zu führen bzw. zu steuern.According to a preferred embodiment of the method, the method according to the invention comprises the method steps: Detecting the environment using sensor data, environmental information and / or parameters of the means of transportation (e.g. speed, acceleration, weight, load, existing trailer, length, width, height, Contour, tires and / or the like), determining or calculating a trajectory of the means of transportation as well as consequences of the trajectory based on, in particular automatically guided, steering movements and / or steering suppression in order to guide or control the means of transportation along the specific trajectory.
Vorzugsweise kann die Funktion den Fahrer lateral und longitudinal ans Ziel (Mission) führen. Beispielsweise vollautomatisiert (z. B. bei Geschwindigkeiten bis 10 km/h) oder teilautomatisiert (z. B. bei Geschwindigkeiten > 10 km/h).The function can preferably guide the driver laterally and longitudinally to the destination (mission). For example, fully automated (e.g. at speeds up to 10 km / h) or partially automated (e.g. at speeds> 10 km / h).
Die Umgebungsinformation kann dabei aus den Sensordaten abgeleitet bzw. gewonnen oder von einer übergeordneten Einheit bereitgestellt werden. Dadurch können die Sensorinformationen des Fahrzeugs genutzt werden, um die Umgebung bzw. die Infrastruktur zu erfassen. The environmental information can be derived from the sensor data or obtained or provided by a higher-level unit. As a result, the sensor information of the vehicle can be used to record the surroundings or the infrastructure.
Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Parkhaus durchfahren und die Wege, Parkflächen, andere Verkehrsteilnehmer sowie parkende Fahrzeuge zur Bestimmung der Parkplatzbelegung und dergleichen, mittels geeigneter Sensorik (Radar, Lidar, Kamera, Ultraschall und dergleichen) erfassen, um in einfacher Weise eine Umgebungs- und Infrastrukturinformation zu erstellen bzw. eine Karte zu generieren und diese z. B. in einem Speicher zu hinterlegen, so dass auf diese Informationen zurückgegriffen werden kann. Darüber hinaus kann die Umgebungsinformation auch von einer übergeordneten Einheit bereitgestellt werden. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Kartenmaterialanbieter, den Betreiber der jeweiligen Infrastrukturumgebung (z. B. Parkhausbetreiber), Mobilfunkanbietern, den Betreibern von Industrieeinheiten und Werksgeländen oder Fahrzeugherstellern handeln. Beispielsweise kann die Bereitstellung werksseitig (z. B. per Vorkonfektionierung, im Zuge der Navigationsdatenübertragung, per Speichermedium wie USB-Stick, SD-Karte oder dergleichen), bei Einfahrt in die jeweilige Infrastrukturumgebung (z. B. über eine W-LAN-Netz des Infrastruktur-Betreibers, Internet-of-Things, Bluetooth) oder kontinuierlich (z. B. über Mobilfunkupdate, Kartendatenupdate) während des Fahrzeugbetriebs erfolgen. For example, the vehicle can drive through a parking garage and detect the paths, parking areas, other road users and parked vehicles for determining the parking space occupancy and the like, by means of suitable sensors (radar, lidar, camera, ultrasound and the like) in order to provide environmental and infrastructure information in a simple manner to create or generate a map and this z. B. to store in a memory so that this information can be accessed. In addition, the environmental information can also be provided by a higher-level unit. This can be, for example, a map material provider, the operator of the respective infrastructure environment (e.g. multi-storey car park operator), mobile phone provider, the operator of industrial units and factory premises or vehicle manufacturers. For example, provision can be made at the factory (e.g. by pre-assembly, in the course of navigation data transmission, by storage medium such as a USB stick, SD card or the like), when entering the respective infrastructure environment (e.g. via a WiFi network of the infrastructure operator, Internet of Things, Bluetooth) or continuously (e.g. via cell phone update, map data update) during vehicle operation.
Zweckmäßigerweise kann es sich bei den bereitgestellten Umgebungs- bzw. Infrastrukturinformationen um Baupläne, Übersichtskarten, GPS (Global Positioning System)-Daten bzw. GPS-Koordinaten oder dergleichen handeln. Darüber hinaus können zum Erfassen der Umgebungs- und/oder Infrastrukturinformationen verschiedene aus dem Stand der Technik bekannte IT-Systeme verwendet werden, z. B. Back-end Systeme (eHorizon), V2X (VRU, Fahrzeuge, Infrastruktur etc.), GPS-Positioning, HD-MAP, Parkhaus-Karte (Parkhaus-spezifische Karten), virtuelle Stadtpläne, Geoinformationssysteme (GIS) bzw. Geodaten oder dergleichen. Ferner können Höhen-, Längen- oder Breitenangaben von Hindernissen als Umgebungs- bzw. Infrastrukturinformation dienen, z. B. kann die Durchfahrtshöhe von Parkhauseinfahrten oder Brückenunterführungen bereitgestellt werden. Ferner können auch Verkehrsinformationen (Geschwindigkeitsbeschränkung, Durchfahrtshöhe, maximale Fahrzeugbreite) übermittelt (z. B. über Funk) und/oder erfasst (z. B. Verkehrszeichenerkennung via Kamera) werden.The environment or infrastructure information provided can expediently be blueprints, overview maps, GPS (Global Positioning System) data or GPS coordinates or the like. In addition, various IT systems known from the prior art can be used to record the environmental and / or infrastructure information, e.g. B. Back-end systems (eHorizon), V2X (VRU, vehicles, infrastructure etc.), GPS positioning, HD-MAP, parking garage map (parking garage-specific maps), virtual city maps, geographic information systems (GIS) or geodata or the like. Furthermore, height, length or width information of obstacles can serve as environmental or infrastructure information, e.g. B. The passage height of parking garage entrances or underpasses can be provided. Furthermore, traffic information (speed restriction, passage height, maximum vehicle width) can also be transmitted (e.g. via radio) and / or recorded (e.g. traffic sign recognition via camera).
Die Bereitstellung der Umgebungsinformationen kann somit in einfacher Weise über eine drahtgebundene oder drahtlose Übertragung erfolgen, beispielsweise per Funk (z. B. über ISM (Industrial, Scientific and Medical)- oder SRD (Short Range Device)-Bänder, Mobilfunk, W-LAN, LAN oder eine andere aus dem Stand der Technik bekannte Übertragungsart).The environmental information can thus be provided in a simple manner via a wired or wireless transmission, for example by radio (e.g. via ISM (Industrial, Scientific and Medical) - or SRD (Short Range Device) bands, mobile radio, W-LAN , LAN or another type of transmission known from the prior art).
Alternativ oder zusätzlich können Umgebungs- und/oder Infrastrukturinformationen auch erlernt werden. Beispielsweise können Wege und Routen dadurch erlernt werden, dass diese selbst, insbesondere häufig befahren werden. Vorzugsweise erfolgt das Erlernen durch die Implementierung von Lernalgorithmen („Maschinelles Lernen“). Durch die Implementierung von Datenerweiterungen („Data Augmentation“) können zudem Umgebungsszenarien erlernt werden, ohne dass diese real durchfahren worden sind.Alternatively or additionally, environmental and / or infrastructure information can also be learned. For example, paths and routes can be learned by using them frequently, in particular. The learning is preferably carried out by implementing learning algorithms (“machine learning”). Through the implementation of data extensions (“data augmentation”), environmental scenarios can also be learned without actually having to go through them.
Ferner können auch Umgebungs- und/oder Infrastrukturinformationen anderer Fortbewegungsmittel zur Bestimmung der Trajektorie herangezogen werden. Beispielsweise können diese Informationen durch die anderen Fortbewegungsmittel erlernt oder auf diese durch eine übergeordnete Einheit übertragen worden sein. Dadurch können zusätzliche Informationen im Zuge von V2X-, Car-to-Car- oder Car-to-X-Kommunikationen bezogen werden.Furthermore, environmental and / or infrastructure information of other means of transportation can also be used to determine the trajectory. For example, this information may have been learned by the other means of transportation or transferred to it by a higher-level unit. This enables additional information to be obtained in the course of V2X, car-to-car or car-to-X communications.
Zweckmäßigerweise kann das Führen des Fortbewegungsmittels anhand einer Potentialfeldmethode erfolgen, wobei in praktischer Weise ein Bereich in der Mitte des Potentialfeldes festgelegt wird, in dem kein Eingriff zum Führen erfolgt.The means of transportation can expediently be guided using a potential field method, a region in the middle of the potential field being determined in a practical manner, in which no intervention for guiding takes place.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens kann die Umgebungsinformation bzw. können die erlernten Wege und Routen auch an andere Fahrzeuge übertragen oder übermittelt bzw. mitgeteilt werden. In gleicher Weise können auch Infrastrukturinformationen anderer Fahrzeuge empfangen werden und zur Orientierung in der jeweiligen Infrastrukturumgebung herangezogen werden. In praktischer Weise können somit insbesondere als häufig (gemittelt) und ideal eingestufte Wegführungen, die im Alltag oft gefahren werden, anderen Fahrern bzw. Fortbewegungsmitteln als Basis zur Berechnung von Trajektorien und zur Fahrzeugführung dienen und umgekehrt.According to a special embodiment of the method, the environmental information or the learned routes and routes can also be transmitted or transmitted or communicated to other vehicles. In the same way, infrastructure information from other vehicles can be received and used for orientation in the respective infrastructure environment. In a practical way, it is thus possible for other drivers or means of transportation to be used as a basis for calculating trajectories and for vehicle guidance, and vice versa, in particular as routes that are classified as frequent (averaged) and ideal and that are often driven in everyday life.
Ferner beansprucht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Führen eines Fortbewegungsmittels, die vorzugsweise mindestens einen Sensor zur Erfassung der Umgebung aufweist. Die Vorrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass diese ein Fortbewegungsmittel durch eine Umgebung anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens führt.Furthermore, the present invention claims a device for guiding a means of transportation, which preferably has at least one sensor for detecting the surroundings. The device is designed such that it guides a means of transportation through an environment using the method according to the invention.
Darüber hinaus wird ein Fortbewegungsmittel, insbesondere ein Fahrzeug, beansprucht, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Fortbewegungsmittel eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Führen des Fortbewegungsmittels umfasst, wobei eine Führung des Fortbewegungsmittels anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt.Furthermore, a means of transportation, in particular a vehicle, is claimed, which is characterized in that the means of transportation comprises a device according to the invention for guiding the means of transportation, the means of transportation being guided using the method according to the invention.
Ausdrücklich umfasst sind von der Erfindung auch nicht explizit genannte Merkmalskombinationen der Merkmale bzw. Ansprüche, sogenannte Unterkombinationen. The invention also expressly includes combinations of features of the features or claims, so-called sub-combinations, which are not explicitly mentioned.
Beschreibung der Erfindung anhand von AusführungsbeispielenDescription of the invention using exemplary embodiments
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zweckmäßigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine stark vereinfachte Darstellung einer Führung einesPKW durch eine Parkhausspirale anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
2 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Ablaufs von Lenkbewegungen zur erfindungsgemäßen Führung eines Fortbewegungsmittels; -
3 eine stark vereinfachte Darstellung einer Führung einesPKW durch eine Engstelle anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
4 eine stark vereinfachte Darstellung einer Führung einesPKW durch ein Höhenhindernis und ein Breitenhindernis, sowie -
5 vereinfachte schematische Darstellung einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Ablaufplans zur Führung einesPKW .
-
1 a very simplified representation of a leadership of aCar by a parking garage spiral using the method according to the invention; -
2nd a simplified schematic representation of a sequence of steering movements for guiding a means of transportation according to the invention; -
3rd a very simplified representation of a leadership of aCar by a constriction based on the method according to the invention; -
4th a very simplified representation of a leadership of aCar by a height obstacle and a width obstacle, as well -
5 Simplified schematic representation of an embodiment of a flow chart according to the invention for the management of aCar .
In
Gemäß
Im dritten Schritt erfolgt ein Eingreifen des
Ferner kann eine Notfalltrajektorie berechnet werden, wie in
In
In einfacher Weise kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Führungsassistent für anspruchsvolle Infrastrukturumgebungen und Fahrumgebungen zu Verfügung gestellt werden, insbesondere für Situationen bei niedrigen Geschwindigkeiten in Parkhäusern, Baustellen (laterale Führung durch Engstellen, Vermeidung unbefahrbarer Bereiche: Abtastung der Oberfläche durch Laserscanner), Geländeumgebungen (Vermeidung der Kollision mit Bäumen, Steinen und anderen Hindernissen, Verhindern des Umkippens durch genaue Modellierung des Geländes, das durch den Laserscanner abgetastet werden kann) oder für andere Infrastrukturinnenräume, wie z. B. Lagerhallen, Industrie- und Fabrikräume oder dergleichen.The method according to the invention can be used to provide a guidance assistant for demanding infrastructure environments and driving environments in a simple manner, in particular for situations at low speeds in parking garages, construction sites (lateral guidance through narrow passages, avoiding impassable areas: scanning the surface by laser scanner), terrain environments (avoidance colliding with trees, stones and other obstacles, preventing tipping over by precise modeling of the terrain, which can be scanned by the laser scanner) or for other infrastructure interiors, e.g. B. warehouses, industrial and factory rooms or the like.
Ferner kann die Umgebungsinformation auch Informationen von Hindernissen umfassen, wie z. B. die Höhe h oder Breite b eines Hindernisses, um den für ein Fahrzeug (
In
Die Planung 2 kann dann über eine Assistenzfunktion erfolgen, z. B. einem Engstellenassistenten 8 („Narrow Path Assist“, NPA), wodurch Ausweichtrajektorien und/oder Bremsvorgänge geplant werden können. Im Anschluss an die Planung 2 erfolgt im dritten Schritt das Handeln bzw. die Aktion
Falls z. B. eine Notsituation bevorsteht (unvermeidbare Kollision) und/oder keine Reaktion durch den Fahrer erfolgt, werden Ausweich-, Lenk- und/oder Bremsmanöver durch das System eingeleitet. Hierzu erfolgt eine Längs- und/oder Querregelung (longitudinal/lateral) des
Ferner können bei der Bemessung der Fahrzeughöhe h (
Zusammenfassend wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine sanfte Führung eines Fortbewegungsmittels zur Verfügung gestellt, durch das sich eine sogenannte Sanfte-Führungs-Funktion realisieren lässt („Smooth Guidance Assist“). Mit einer derartigen Funktion wird die Führung in komplexen und anspruchsvollen Infrastruktur- und Umgebungssituationen weitreichend verbessert, indem der Fahrer in derartigen Situationen auf Basis von möglichen Eingangsgrößen (Sensordaten, Kartendaten (z. B. e-Horizon, Fusion unterschiedlicher Daten), etc) unterstützt wird. In Bezug auf Parkvorgänge können auch vorhandene Park-Trajektorien durch die Sanfte-Führungs-Funktion überschrieben werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Parkfunktionen unterstützt die Sanfte-Führungs-Funktion dabei in sämtlichen Situationen, in denen das Fahrzeug in engen Passagen (Parkhäuser, begrenzte Straßen, enge Rampen, Mautstellen, etc.) vom Fahrer manövriert wird. Die Sanfte-Führungs-Funktion kann dabei das Fahrzeug komfortabel an einem Hindernis auf Basis neu errechneter Trajektorien vorbeiführen. Somit stellt das vorliegende Verfahren einen ganz besonderen Beitrag auf dem Gebiet der Fahrerassistenzfunktionen dar. Ferner wird dem Fahrer durch die Höhen- und Breitenbestimmung bzw. -messung des zur Verfügung stehenden Fahrkorridors (inklusive Warnfunktion, Berücksichtigung von Straßenschildern und anderen Quellen für Höhen- und Durchfahrtsangaben (Brückenunterfahrten, Parkhauseinfahrten, Baustellen etc.) sowie die Berücksichtigung dynamischer Verkehrsteilnehmer (z. B. entgegenkommender Verkehr, Fußgänger, etc.) eine Assistenzfunktion für Engstellen bzw. ein Engstellenassistent („Narrow Path Assist“) zur Verfügung gestellt, der den Fahrer kaskadiert unterstützen kann und mit dem Kollisionen in einfacher Weise vermieden werden können.In summary, the method according to the invention provides a smooth guidance of a means of transportation, by means of which a so-called gentle guidance function can be implemented (“smooth guidance assist”). With such a function, the guidance in complex and demanding infrastructure and environmental situations is largely improved by the driver in such situations on the basis of possible input variables (sensor data, map data (e.g. e-horizon, fusion different Data), etc) is supported. With regard to parking processes, existing parking trajectories can also be overwritten using the gentle guidance function. In contrast to conventional parking functions, the gentle guidance function supports all situations in which the vehicle is maneuvered by the driver in narrow passages (parking garages, limited streets, narrow ramps, toll stations, etc.). The gentle guidance function can comfortably guide the vehicle past an obstacle based on newly calculated trajectories. The present method thus represents a very special contribution in the area of driver assistance functions. Furthermore, the driver is provided with the height and width determination or measurement of the available driving corridor (including warning function, consideration of street signs and other sources for height and passage information (Bridge underpasses, parking garage entrances, construction sites etc.) as well as the consideration of dynamic road users (e.g. oncoming traffic, pedestrians, etc.) an assistance function for bottlenecks or a bottleneck assistant ("narrow path assist") is provided, which cascades the driver can support and with which collisions can be avoided in a simple manner.
BezugszeichenlisteReference list
- PKWCar
- Fahrzeug (Personenkraftwagen)Vehicle (passenger car)
- HHHH
- HöhenhindernisHeight obstacle
- BHbra
- BreitenhindernisObstacle to width
- hH
- Höheheight
- bb
- Breite width
- 11
- Erkennen (Sense)Recognize
- 22nd
- Planen (Plan)Plan (plan)
- 33rd
- Aktion (Act)Action
- 44th
- SensorikSensors
- 4141
- statische Umgebungserkennungstatic environment detection
- 4242
- VerkehrsteilnehmerdetektionRoad user detection
- 4343
- FreiraumdetektionFree space detection
- 4444
- (Ego-) Bewegung und Lokalisierung(Ego) movement and localization
- 4545
- FahrerbewertungDriver rating
- 55
- UmfeldmodellEnvironment model
- 66
- Benutzerschnittstelle (Human Machine Interface, HMI)Human machine interface (HMI)
- 6161
- VisuellVisually
- 6262
- HaptischHaptic
- 6363
- HörbarAudible
- 6464
- BedienelementeControls
- 77
- AktuatorenActuators
- 7171
- Antriebdrive
- 7272
- Bremsebrake
- 7373
- Steuertax
- 88th
- Engstellenassistent (NPA)Bottleneck Assistant (NPA)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 102011080789 A1 [0007]DE 102011080789 A1 [0007]
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