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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines Warnsignals und/oder Signals zur Ansteuerung eines Fahrzeugs, eine zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtung, ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem dieses Computerprogramm gespeichert ist.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Betreiben von automatisierten Fahrzeugen bekannt.
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Beispielsweise offenbart die
DE 10 2018 220 510 A1 ein Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit, insbesondere für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug, wobei abhängig von mindestens einem situationsabhängigen Einflussparameter die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Verfahren, in denen ein erstes Fahrzeug dazu in der Lage ist einen aktuellen Sichtbereich einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs zu ermitteln und die Geschwindigkeit derart anzupassen, dass eine angemessene Reaktion (z.B. komfortable Verzögerung) auf eventuell auftretende statische Objekte umgesetzt werden kann, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Verfahren berücksichtigen jedoch bislang nicht, ob derartige Fahrsituationen ein erhöhtes Risiko dahingegen bergen, dass ein entgegenkommendes zweites Fahrzeug die Fahrbahn des ersten Fahrzeugs nutzen könnte. Dieser Umstand wird in der vorliegenden Anmeldung näher beleuchtet und es wird ein neues Verfahren vorgeschlagen, dass die Sicherheit in derartigen Situationen erhöht.
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Die Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems ist es, eine vorausliegende Verkehrssituation dahingehend zu analysieren, ob bei eingeschränkter Sensorsichtweite mit einem entgegenkommenden Fahrzeug auf der eigenen Fahrbahn zu rechnen ist und entsprechende Maßnahmen einzuleiten, um ein komfortables und sicheres Passieren dieser Verkehrssituation zu ermöglichen.
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Es wird deshalb ein Verfahren zum Bereitstellen eines Warnsignals für einen Insassen und/oder eines Signals zur Ansteuerung eines zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs beansprucht, welches die folgenden Schritte umfasst:
- • Empfangen von Umfelddaten;
- • Ermitteln eines durch zumindest einen Umfelddaten bereitstellenden Sensor nicht erfassbaren Bereichs einer von dem Fahrzeug zu befahrenden Fahrbahn basierend auf den Umfelddaten und/oder Kartendaten;
- • Erfassen eines Objektes auf einer an die zu befahrende Fahrbahn angrenzenden Gegenfahrbahn in unmittelbarer Nähe des nicht einsehbaren Bereichs basierend auf den Umfelddaten und/oder Kartendaten;
- • Bereitstellen eines Warnsignals für einen Insassen und/oder eines Signals zur Ansteuerung des zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs basierend auf der Erfassung.
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Unter einem zumindest teilautomatisiert betriebenen Fahrzeug kann ein teil-, hoch- oder vollautomatisiert betriebenes Fahrzeug verstanden werden. Insbesondere kann es sich bei dem automatisierten Fahrzeug um ein fahrerlos betriebenes Fahrzeug handeln, dass zumindest teilweise ohne menschlichen Eingriff betrieben werden kann. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um einen klassischen Pkw, einen Lkw, einen Kleinbus oder ein Shuttle handeln. Bei dem Fahrzeug kann es sich des Weiteren auch um andere Fahrzeugtypen, wie Zwei- oder Dreiräder handeln.
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Bei den Umfelddaten kann es sich beispielsweise um mittels eines Sensors aufgezeichnete Daten des Umfelds des automatisierten Fahrzeuges handeln. Bei den Sensoren kann sich beispielsweise um Sensoren eines Fahrzeugs handeln, wie Video-, Radar, Lidar- und/oder Ultraschallsensoren. Es kann sich auch um akustische Daten von Mikrofonen handeln. Die Sensoren können auch an weiteren Fahrzeugen und/oder an Infrastruktureinrichtungen angebracht sein.
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Darüber hinaus kann sich bei den Umfelddaten auch um bereits ausgewertete Daten von weiteren Verkehrsteilnehmern und/oder einem externen Server handeln. Beispielsweise können auf einem Server bereits mehrere von diesem Server empfangene Daten aggregiert und ausgewertet worden sein.
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Unter der unmittelbaren Nähe an den nicht einsehbaren Bereich kann ein Abstand zu diesem Bereich von bis zu 20 m verstanden werden. Insbesondere kann auch ein Abstand bis zu 10 m darunter verstanden werden. Weiter insbesondere kann es sich auch um einen Abstand von bis zu 5 m handeln. Unter unmittelbarer Nähe kann auch ein direkt angrenzender Bereich verstanden werden. Es ist auch möglich, dass das Objekt lediglich zu Teilen sichtbar ist, wobei ein Teil des Objekts sich im nicht einsehbaren Bereich befindet, der sichtbare Teil folglich im einsehbaren Bereich. In diesem Fall grenzt der vom Objekt erfassbare Teil direkt an den nicht einsehbaren Teil an. Es ist auch denkbar, dass nur die Fahrbahn des Fahrzeugs zum Teil nicht einsehbar ist, aber Teile der Gegenfahrbahn sehr wohl einsehbar sind. In diesem Fall könnte sich ein Objekt auch auf der Gegenfahrbahn in einem vollständig nicht einsehbaren Bereich der Fahrbahn des Fahrzeugs befinden. Auch in diesem Fall grenzt das Objekt unmittelbar an den nicht einsehbaren Teil der Fahrbahn an oder befindet sich in unmittelbarer Nähe zum nicht einsehbaren Teil.
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Es ist zudem möglich, dass je nach Fahrbahn und erlaubter Geschwindigkeit ein anderer Abstand zum nicht einsehbaren Bereich als unmittelbar an diesen angrenzend definiert wird. Falls höhere Geschwindigkeiten erlaubt sind, kann beispielsweise unter der unmittelbaren Nähe ein größerer Wert verstanden werden als bei geringen Geschwindigkeiten.
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Bei dem Objekt handelt es sich insbesondere um ein sich in einem durch die Umfeldsensorik des Fahrzeugs erfassbaren Bereich befindliches Objekt, welcher wie oben beschrieben, auch einem Bereich (in Fahrtrichtung des Fahrzeugs) entlang des nicht einsehbaren Bereichs entsprechen kann. Das Objekt kann sich beispielsweise unmittelbar vor dem nicht einsehbaren Bereich befinden, wobei unter vor dem Bereich verstanden wird, dass das Fahrzeug das Objekt noch vor Erreichen des nicht einsehbaren Bereichs erreichen wird.
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Als Objekt kommen alle Gegenstände, Tiere, Personen und auch Schäden an der Straße oder geöffnete Kanaldeckel in Betracht, die Auslöser dafür sein könnten, dass ein Fahrzeug, welches auf der Fahrbahn unterwegs ist, auf welcher sich das Objekt befindet oder in welche es hineinragt, die Fahrbahn aufgrund des Objekts wechselt.
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Das Objekt kann durch eine Umfeldsensorik des Fahrzeugs, eines oder mehrerer weiterer Fahrzeuge oder von Infrastruktureinrichtung erfasst werden. Zudem ist es möglich, dass das Objekt auf einer digitalen Karte als solches abgelegt wurde und das Fahrzeug seine Information über dieses Objekt über eine entsprechende digitale erhält.
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Basierend auf dem Signal zur Warnung des Fahrzeuginsassen des automatisierten Fahrzeugs kann beispielsweise eine optische, haptische oder akustische Warnung des Fahrers erfolgen. Beispielsweise über ein Display, Vibrationssensoren in Lenkrad oder Sitz und/oder über Mikrofone.
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Das Signal zur Ansteuerung kann beispielweise an eine Steuereinheit eines Fahrzeuges bereitgestellt werden, sodass eine automatische und somit sehr schnelle Reaktion des Fahrzeugs, auch vollkommen unabhängig von einem Fahrzeuginsassen oder einem Fahrer des Fahrzeugs erfolgen kann.
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Das Verfahren kann beispielsweise in einem Fahrzeug auf einem oder mehreren Fahrzeugsteuergeräten durchgeführt werden. Alternativ kann das Verfahren auch fahrzeugextern auf örtlich entfernten Server oder einem Steuergerät in einer Infrastruktureinrichtung durchgeführt werden.
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Das Bereitstellen kann kabelgebunden und/oder kabellos erfolgen. Findet die Übertragung von einem Server oder einer externen Einheit an ein Fahrzeug statt, findet die Übertragung bevorzugt kabellos statt, beispielsweise über ein Mobilfunknetz. Bei einer Ausführung des Verfahrens in einem Fahrzeug und der Ansteuerung dieses Fahrzeugs, kann die Übertragung auch ausschließlich kabelgebunden erfolgen.
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Das Verfahren bietet unter anderem folgende: Zum einen werden unangenehme Fahrsituationen eines zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs für die Passagiere durch Reduktion unkomfortabler Bremsmanöver vermieden. Zudem wird die Prädiktionsfähigkeit für vorausliegende Verkehrssituationen gesteigert und es werden Blockadesituationen bzw. Kollisionssituationen unter Beteiligung des zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs vermieden. Darüber hinaus erhöht sich sowohl die Kundenwertigkeit als auch die gesellschaftliche Akzeptanz automatisierter Fahrzeuge.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Umfelddaten mittels am oder im Fahrzeug angebrachten Sensoren erfasst. Hierdurch ist es möglich, das Verfahren lediglich im Fahrzeug auszuführen, ohne dass ein Input eines Dritten, sei es ein weiteres Fahrzeug oder ein externer Server, notwendig ist. Auf diese Weise kann das Fahrzeug auch sicher in unbekanntem Terrain und Terrain ohne Mobilfunkempfang betrieben werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den Schritt des Ermittelns, ob die Strecke auf der Fahrbahn des Fahrzeugs vom Fahrzeug bis zum nicht erfassbaren Bereich oder dem Objekt ausreichend lang ist, um das Fahrzeug auf dieser Strecke in den Stillstand zu bremsen, insbesondere unter Einhaltung einer maximalen Verzögerung.
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Hierfür wird insbesondere die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst und mit einbezogen. Zudem können auch weitere Faktoren, wie das Gewicht des Fahrzeugs und die Bodenbeschaffenheit, sowie der Zustand der Reifen berücksichtigt werden. Die Strecke wäre insbesondere dann nicht ausreichend lang, wenn das Fahrzeug auch bei maximaler Verzögerung, also einem Notbremsmanöver, nicht mehr vor dem nicht erfassbaren Bereich anhalten könnte. Insbesondere wird aber nicht die maximale Verzögerung angenommen, sondern eine den Fahrzeuginsassen zumutbare Verzögerung. Hierzu sind aus dem Stand der Technik Beschleunigungsgrenzwerte bekannt.
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Die Strecke kann auch etwas kürzer gewählt werden, um Platz für ein Überholmanöver eines entgegenkommen Fahrzeugs mit einzuplanen. Hierfür kann die Strecke um 20 m verkürzt werden, insbesondere um 10 m. Unter Einhaltung einer maximalen Verzögerung kann insbesondere verstanden werden, dass ein vordefinierter maximaler Verzögerungswert bei der Ermittlung nicht überschritten wird. Hierfür werden Beschleunigungswerte verwendet, die sich für Fahrzeuginsassen noch komfortabel anfühlen. Optional können auch etwas höhere Beschleunigungswerte verwendet werden, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass ein entgegenkommendes Fahrzeug zu einem Ausweichmanöver auf die Fahrbahn des Fahrzeugs ansetzt, einen vordefinierten Wahrscheinlichkeitsschwellenwert nicht überschreitet.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Warnsignals für einen Insassen und/oder das Signal zur Ansteuerung des zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs ausgegeben, wenn die Strecke nicht ausreichend lang ist. In diesen Fällen wird ein Eingriff in die Fahrzeugdynamik, insbesondere in die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, empfohlen, um beispielsweise unnötig starke Bremsmanöver zu vermeiden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Signal zur Ansteuerung des Fahrzeugs zur Anpassung der Geschwindigkeit, insbesondere eine Reduktion der Geschwindigkeit, bereitgestellt. Dies dient dazu, eine automatisierte Ansteuerung des Fahrzeugs zu bewirken.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Es wird ebenfalls ein maschinenlesbares Speichermedium beansprucht, auf welchem dieses Computerprogramm gespeichert ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine beispielhafte Fahrsituation.
- 2 zeigt ein schematisches Verfahrensdiagramm.
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Ausführungsbeispiele
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In einem ersten Ausführungsbeispiel, welches in 1 dargestellt ist, wird ein Fahrzeug 101 vollautomatisiert, also ohne Eingriff eines Fahrers, betrieben. Das Fahrzeug 101 ist mit mehreren Umfeldsensoren, darunter Kameras, Lidar- Radar-, Ultraschallsensoren und Mikrofone, ausgestattet. Das Fahrzeug wird durch ein zentrales Steuergerät basierend auf den mittels der Umfeldsensoren erfassten Daten betrieben. Das Fahrzeug 101 fährt auf der rechten Fahrspur einer Straße auf eine Kurve zu. Aufgrund eines sich am rechten Straßenrand befindlichen Hauses 106 ist der Sichtbereich der Umfeldsensoren des Fahrzeugs 101 beschränkt (in 1 ist beispielhaft ein spezieller Sichtbereich 103 eines Sensors dargestellt). Hierdurch entsteht ein Bereich 104 (durch Schraffierung in 1 angedeutet), der nicht durch die Umfeldsensoren des Fahrzeugs 101 einsehbar ist. Im Sichtbereich ist ein am Straßenrand geparktes Fahrzeug 102 zumindest teilweise zu sehen. Im nicht einsehbaren Bereich 104 befindet sich ein weiteres Fahrzeug 105, welches zur Weiterfahrt das parkende Fahrzeug 102 überholen muss und gerade zum Überholmanöver ansetzt.
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Zum sicheren automatisierten Betrieb des Fahrzeugs 101 in einer derartigen Verkehrssituation, läuft im Fahrzeug 101 das 2 skizzierte Verfahren zum Bereitstellen eines Warnsignals für einen Insassen und/oder eines Signals zur Ansteuerung des automatisierten Fahrzeugs ab, welches in Schritt 201 startet.
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In Schritt 202 werden von einem Steuergerät des automatisierten Fahrzeugs Umfelddaten empfangen.
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In Schritt 203 wird basierend auf den Umfelddaten ein durch zumindest einen Umfelddaten bereitstellenden Sensor nicht erfassbarer Bereich einer von dem Fahrzeug zu befahrenden Fahrspur ermittelt. Alternativ oder ergänzend können auch Kartendaten aus einer digitalen Karte ausgewertet oder lediglich ausgelesen werden.
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In Schritt 204 wird basierend auf den Umfelddaten ein Objekt, in diesem Fall das parkende Fahrzeug 102, erfasst, welches sich auf einer an die zu befahrende Fahrspur angrenzenden Gegenfahrbahn in unmittelbarer Nähe des nicht einsehbaren Bereichs befindet. Hier befindet sich das parkende Fahrzeug 102 lediglich teilweise im einsehbaren Bereich. Alternativ oder ergänzend können auch hier Kartendaten aus einer digitalen Karte ausgewertet oder lediglich ausgelesen werden.
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Basierend auf der Erfassung des parkenden Fahrzeugs 102 wird in Schritt 205 ein Signal zur Ansteuerung des automatisierten Fahrzeugs 101 bereitgestellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird basierend auf diesem Signal die Geschwindigkeit des Fahrzeug 101 derart verringert, dass das Fahrzeug 101 jederzeit mittels eines für die Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs 101 komfortablen Abbremsvorgangs noch vor der Kurve anhalten könnte.
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Das Verfahren endet in Schritt 206.
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Dieses Verfahren und System ermöglicht es einem automatisiert fahrenden Fahrzeug folglich in einer Verkehrssituation mit Sichtverdeckung und potentiell auftretendem Gegenverkehr die Geschwindigkeit derart anzupassen, dass ein sicheres Bewältigen der Verkehrssituation ermöglicht wird.
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In einem zweiten Ausführungsbeispiel läuft ein ähnliches Verfahren in einem manuell gesteuerten Fahrzeug ab.
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Auch hier erkennt das Fahrzeug eine vorausliegende Verkehrssituation, die zu einer Einschränkung der Sensorsichtweite führt. Unter einer Einschränkung der Sensorsichtweite wird in diesem Ausführungsbeispiel verstanden, dass die Fahrspur des Fahrzeugs innerhalb der Länge des Komfortbremsweges bei der erlaubten Höchstgeschwindigkeit nicht vollständig eingesehen werden kann und folglich eine Reduktion der Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen Wert unterhalb der erlaubten Höchstgeschwindigkeit erfolgen muss.
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Eine Einschränkung des Sichtbereichs der Umfeldsensorik kann hierbei beispielsweise durch Umgebungsbedingungen, wie atmosphärische Einflüsse, weitere Verkehrsteilnehmer oder aber auch Infrastrukturbedingungen, wie Kurven, Wände, Gebäude und/oder dergleichen bestehen.
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Für die Ermittlung werden Umfeldsensoren des Fahrzeugs und ggf. erweiterte Karteninformationen (Lokalisierungs- und Planungskarten) eingesetzt, um die Länge des aktuell einsehbaren Bereichs zu ermitteln.
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Weiterhin wird festgestellt, ob der aktuell einsehbare Bereich noch innerhalb des Komfortbremsweges liegt. Sollte dies nicht zutreffen, kann schon an dieser Stelle ein Hinweis für den Fahrer ausgegeben werden, der eine Anpassung der Geschwindigkeit impliziert.
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Hierbei kann zudem angezeigt werden, welche Geschwindigkeit in der aktuellen Fahrsituation angemessen wäre. Bei automatisierter Fahrt wird die Geschwindigkeit entsprechend angepasst.
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Des Weiteren wird in diesem Ausführungsbeispiel ermittelt, ob eventuell eine Blockadesituation auf der Gegenfahrbahn vorliegen könnte. Hierfür werden sowohl Umfeld- als auch Karteninformation eingesetzt, um die Barrierefreiheit und Befahrbarkeit der Gegenfahrbahn zu prüfen.
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Ergibt die Prüfung, dass die Umfeldsensorik ein statisches Objekt ermittelt, dass zumindest Teilweise die Gegenfahrbahn blockiert, wird von einer erhöhten Wahrscheinlichkeit ausgegangen, dass ein entgegenkommendes Fahrzeug die Fahrspur des Fahrzeugs, auf welchem das Verfahren ausgeführt wird, schneiden bzw. für einen Überholvorgang nutzen könnte.
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Überschreitet die Wahrscheinlichkeit ein vordefiniertes Maß, erfolgt anstelle der automatisierten Reduzierung der Geschwindigkeit aus dem letzten Ausführungsbeispiel, eine Ausgabe eines Warnsignals für den Fahrer, welches den Fahrer darauf hinweist, dass potentiell mit Gegenverkehr auf der eigenen Fahrspur zu rechnen ist.
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Auch in dieser Situation kann dem Fahrer angezeigt werden, welche Geschwindigkeit in der aktuellen Fahrsituation angemessen wäre. Bei automatisierter Fahrt wird die Geschwindigkeit entsprechend angepasst.
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Ferner kann als Geschwindigkeit des entgegenkommenden Fahrzeugs die erlaubte Höchstgeschwindigkeit angenommen werden oder eine reduzierte Geschwindigkeit, die einer Annäherung des Komfortbremsweges auf ein Standziel innerhalb des sichtbaren Bereichs entspricht, z.B. bei einer Komfortverzögerung von 4 m/s2 bei 7 m Sichtweite oder dergleichen. Um die Einschätzung der Situation zu verbessern, werden Annahmen über die Geschwindigkeit des potentiell entgegenkommenden Fahrzeugs mitberücksichtigt. Als Annahmen hierfür können werden in diesen Ausführungsbeispiel Abschätzungen über den einsehbaren Bereich des Entgegenkommers und dessen Komfortbremslänge herangezogen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018220510 A1 [0003]
