DE112018005794T5 - System and method for controlling a motor vehicle for autonomous driving - Google Patents
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Abstract
Ein Kraftfahrzeug (MV) wird gesteuert, um durch eine Bank von Steuereinheiten (110) autonom zu fahren, die Sollsteuersignale (NCS) erzeugen, die dazu eingerichtet sind, das Kraftfahrzeug (MV) dazu zu veranlassen, sich in Übereinstimmung mit einem Sollpfad zu bewegen. Ein Datenspeicher (140) enthält einen Satz von Randbedingungen ({bc}), die der Sollpfad erfüllen soll, um als sicher zu gelten. Unter anderem auf der Grundlage von Sensorsignalen (SS), die einen gegenwärtigen Zustand des Kraftfahrzeugs (MV) repräsentieren, erhält eine Sicherheitseinheit (120) einen Satz von sicherheitsrelevanten Parametern (P, R, S, H), die einen Zustand/Zustände beschreiben, in dem/denen das Kraftfahrzeug (MV) gegenwärtig betrieben wird. In Reaktion hierauf erzeugt die Sicherheitseinheit (120) wiederholt zumindest einen Befehl ({cmd}), der die Randbedingungen ({bc}) aktualisiert, wobei darauf abgezielt wird, den Sollpfad innerhalb von Grenzen zu halten, die durch einen gegenwärtigen Zustand des Satzes von sicherheitsrelevanten Parametern (P, R, S, H) vorgegeben sind. Die Bank von Steuereinheiten (110) liest den Satz von Randbedingungen ({bc}) aus dem Datenspeicher (140) aus und steuert das Kraftfahrzeug (MV) dazu, sich derart zu bewegen, dass der Sollpfad die Randbedingungen ({bc}) erfüllt.A motor vehicle (MV) is controlled to drive autonomously by a bank of control units (110) that generate desired control signals (NCS) that are configured to cause the motor vehicle (MV) to move in accordance with a desired path . A data memory (140) contains a set of boundary conditions ({bc}) which the target path should meet in order to be considered safe. On the basis of sensor signals (SS) that represent a current state of the motor vehicle (MV), among other things, a safety unit (120) receives a set of safety-relevant parameters (P, R, S, H) that describe a state (s), in which the motor vehicle (MV) is currently operated. In response, the security unit (120) repeatedly generates at least one command ({cmd}) that updates the constraints ({bc}) with the aim of keeping the target path within limits imposed by a current state of the set of safety-relevant parameters (P, R, S, H) are specified. The bank of control units (110) reads the set of boundary conditions ({bc}) from the data memory (140) and controls the motor vehicle (MV) to move in such a way that the target path meets the boundary conditions ({bc}).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen autonome Fahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegend Erfindung ein System zum Steuern eines Kraftfahrzeugs zum autonomen Fahren in Übereinstimmung mit einem Sollpfad und ein entsprechendes Verfahren. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und einen nichtflüchtigen Datenträger.The invention relates generally to autonomous vehicles. In particular, the present invention relates to a system for controlling a motor vehicle for autonomous driving in accordance with a target path and a corresponding method. The invention also relates to a computer program and a non-volatile data carrier.
Hintergrundbackground
Heute besteht ein deutlicher Trend in Richtung vollständig autonomer Fahrzeuge. Natürlich sind Sicherheitsaspekte sehr wichtig, da kein menschlicher Fahrer beteiligt ist. Funktionelle Sicherheitsstandards, wie beispielsweise ISO 26262, fordern die Diagnosefunktionalität, die bezüglich Sicherheit erforderlich ist. Im Allgemeinen legen diese Standards deutlichen Mehraufwand auf eine Diagnose und die sichere Handhabung funktioneller Fehler. Zudem ist die Verifikation der Beweisbarkeit funktioneller Sicherheit ein sehr aufwändiger Vorgang. Typischerweise nimmt der Mehraufwand mit zunehmender Anzahl von Funktionen und der Komplexität der beteiligten Funktionen erheblich zu. Im Ergebnis stellen autonomes Fahren und damit verbundene Funktionen im Automobilbereich bisher eine der größten Herausforderungen hinsichtlich Komplexität dar.Today there is a clear trend towards fully autonomous vehicles. Of course, safety aspects are very important as there is no human driver involved. Functional safety standards, such as ISO 26262, require the diagnostic functionality that is required with regard to safety. In general, these standards place significant additional effort on diagnosis and the safe handling of functional errors. In addition, the verification of the verifiability of functional safety is a very complex process. Typically, the additional effort increases with the number of functions and the complexity of the functions involved. As a result, autonomous driving and related functions in the automotive sector have so far been one of the greatest challenges in terms of complexity.
Daher gibt es bekannte Beispiele von Lösungen zum Steuern von Kraftfahrzeugen zum autonomen Fahren in Übereinstimmung mit bestimmten Regeln und Richtlinien, während komplexe und nicht vorhersehbare Verkehrssituationen gehandhabt werden.Therefore, there are known examples of solutions for controlling automobiles for autonomous driving in accordance with certain rules and guidelines while handling complex and unpredictable traffic situations.
Es gibt jedoch noch keine Lösung in diesem Bereich, die eine komfortable und effiziente Integration neuer und/oder aktualisierter Fahrzeugfunktionen ermöglicht, während eine Erfüllung relevanter Sicherheitsstandards beibehalten wird. Typischerweise ist daher für jede neue/aktualisierte Funktion eine entsprechende individuelle Verifikation erforderlich. Dieses Vorgehen ist kostenaufwendig und sehr zeitintensiv.However, there is still no solution in this area that enables comfortable and efficient integration of new and / or updated vehicle functions while maintaining compliance with relevant safety standards. A corresponding individual verification is therefore typically required for each new / updated function. This procedure is costly and very time-consuming.
ZusammenfassungSummary
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aktualisieren bestehender Funktionen in einem System für ein autonomes Fahren effizienter und einfacher zu machen. Zudem ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Vorgang eines Hinzufügens neuer Funktionen zu einem derartigen System zu vereinfachen.It is therefore an object of the present invention to make updating existing functions in a system for autonomous driving more efficient and simple. It is also an object of the invention to simplify the process of adding new functions to such a system.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden diese Aufgaben gelöst durch ein System zum Steuern eines Kraftfahrzeugs zum autonomen Fahren, wobei das System umfasst: eine Bank von Steuereinheiten, eine Sicherheitseinheit und einen Datenspeicher. Die Bank von Steuereinheiten umfasst wiederum eine Anzahl von Autosteuereinheiten, die dazu eingerichtet sind, Sollsteuersignale zu erzeugen, die dazu eingerichtet sind, das Kraftfahrzeug dazu zu veranlassen, sich in Übereinstimmung mit einem Sollpfad autonom zu bewegen. Zum Beispiel kann eine erste Autosteuereinheit einen Schnellstraßenpiloten implementieren, eine zweite Autosteuereinheit kann einen Staupiloten implementieren, eine dritte Autosteuereinheit kann einen Fahrzeugzugpiloten implementieren und so weiter. Die Sicherheitseinheit ist dazu eingerichtet, einen Satz von sicherheitsrelevanten Parametern zu überwachen, die zumindest einen Zustand beschreiben, in dem das Kraftfahrzeug gegenwärtig betrieben wird. Der Satz von sicherheitsrelevanten Parametern beruht zumindest teilweise auf Sensorsignalen, die von dem Kraftfahrzeug erhalten wurden, wobei die Sensorsignale einen gegenwärtigen Zustand des Kraftfahrzeugs beschreiben. Der Datenspeicher enthält einen Satz von Randbedingungen, die der Sollpfad erfüllen soll, um als sicher zu gelten. Die Bank von Steuereinheiten ist dazu eingerichtet, den Satz von Randbedingungen aus dem Datenspeicher auszulesen, und die Bank von Steuereinheiten ist ferner dazu eingerichtet, das Kraftfahrzeug dazu zu steuern, sich derart zu bewegen, dass der Sollpfad die Randbedingungen erfüllt. Die Sicherheitseinheit ist dazu eingerichtet, den Satz von sicherheitsrelevanten Parametern zu erhalten und in Reaktion hierauf wiederholt zumindest einen Befehl zu erzeugen, der dazu eingerichtet ist, die Randbedingungen zu aktualisieren, wobei darauf abgezielt wird, den Sollpfad innerhalb von Grenzen zu halten, die durch einen gegenwärtigen Zustand des Satzes von sicherheitsrelevanten Parametern vorgegeben sind.According to one aspect of the invention, these objects are achieved by a system for controlling a motor vehicle for autonomous driving, the system comprising: a bank of control units, a security unit and a data memory. The bank of control units in turn comprises a number of car control units that are set up to generate setpoint control signals that are set up to control the motor vehicle cause to move autonomously in accordance with a target path. For example, a first car control unit can implement an expressway pilot, a second car control unit can implement a congestion pilot, a third car control unit can implement a vehicle train pilot, and so on. The safety unit is set up to monitor a set of safety-relevant parameters which describe at least one state in which the motor vehicle is currently being operated. The set of safety-relevant parameters is based at least in part on sensor signals that were received from the motor vehicle, the sensor signals describing a current state of the motor vehicle. The data memory contains a set of boundary conditions which the target path should meet in order to be considered safe. The bank of control units is set up to read out the set of boundary conditions from the data memory, and the bank of control units is also set up to control the motor vehicle to move in such a way that the target path meets the boundary conditions. The safety unit is set up to receive the set of safety-relevant parameters and in response to this repeatedly generate at least one command which is set up to update the boundary conditions, the aim being to keep the target path within limits set by a current state of the set of safety-related parameters are given.
Dieses System ist vorteilhaft, da es die automatische Steuerung des Kraftfahrzeugs nicht nur an beliebige Veränderungen in der dynamischen Umgebung um das Fahrzeug selbsttätig anpasst, sondern auch in Reaktion auf beliebige Modifikationen des Fahrzeugs als solches (sowie dessen resultierende veränderte Fähigkeiten). Folglich werden ein Aktualisieren bestehender Fahrzeugfunktionen sowie ein Hinzufügen neuer Funktionen zu dem Kraftfahrzeug unkomplizierte Aufgaben.This system is advantageous because it not only automatically adapts the automatic control of the motor vehicle to any changes in the dynamic environment around the vehicle, but also in response to any modifications to the vehicle as such (and its resulting changed capabilities). Consequently, updating existing vehicle functions and adding new functions to the motor vehicle become straightforward tasks.
Gemäß einer Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung umfasst der Satz von sicherheitsrelevanten Parametern: eine Sammlung von Anforderungen und/oder Richtlinien, denen während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs genügt sein soll, zumindest ein Signal, das eine gegenwärtige Eigenschaft einer physischen Umgebung um das Kraftfahrzeug angibt, und/oder Fahrzeugzustandsdaten, die einen funktionellen Zustand des Kraftfahrzeugs repräsentieren. Hierdurch kann der Satz von sicherheitsrelevanten Parametern effizient von unterschiedlichen Arten hochgradig relevanter Faktoren beeinflusst werden.According to one embodiment of this aspect of the invention, the set of safety-related parameters comprises: a collection of requirements and / or guidelines that should be satisfied during operation of the motor vehicle, at least one signal that indicates a current property of a physical environment around the motor vehicle, and / or vehicle state data that represent a functional state of the motor vehicle. This allows the set of safety-related parameters to be efficiently influenced by different types of highly relevant factors.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung umfasst das System ferner eine erste Datenschnittstelleneinheit, die dazu eingerichtet ist, zumindest eine Sicherheitsrichtlinie zu erhalten und zu speichern, die eine zugehörige aufgabenbezogene Regel beschreibt, die während des Betriebs des Kraftfahrzeugs zu befolgen ist. Die zumindest eine Sicherheitsrichtlinie kann betreffen: einen minimalen Abstand, den das Kraftfahrzeug zu einem nachgefolgten Fahrzeug einhalten soll, eine Geschwindigkeitsbeschränkung, die das Kraftfahrzeug einhalten soll, und/oder Definitionen sicherer Halteorte, die das Kraftfahrzeug im Fall eines Fehlers in dem Kraftfahrzeug zu erreichen im Stande sein soll. Die erste Datenschnittstelleneinheit ist kommunizierend mit der Sicherheitseinheit verbunden, um die zumindest eine Sicherheitsrichtlinie für die Sicherheitseinheit bereitzustellen. Daher kann das Kraftfahrzeug dazu gesteuert werden, beliebige allgemeine verhaltensbezogene Regeln in unkomplizierter Weise zu befolgen.According to a further embodiment of this aspect of the invention, the system further comprises a first data interface unit which is set up to receive and store at least one security guideline which describes an associated task-related rule that is to be followed during operation of the motor vehicle. The at least one safety guideline can relate to: a minimum distance that the motor vehicle should keep to a vehicle following, a speed limit that the motor vehicle should keep, and / or definitions of safe stopping locations that the motor vehicle should reach in the event of a fault in the motor vehicle Should be able to. The first data interface unit is communicatively connected to the security unit in order to provide the at least one security policy for the security unit. The motor vehicle can therefore be controlled to follow any general behavior-related rules in an uncomplicated manner.
Gemäß noch einer weitere Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung umfasst das System ferner eine zweite Datenschnittstelleneinheit, die dazu eingerichtet ist, zumindest eine regulatorische Anforderung zu erhalten und zu speichern, die während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs erfüllt sein soll. Die zweite Datenschnittstelleneinheit ist kommunizierend mit der Sicherheitseinheit verbunden, um die zumindest eine regulatorische Anforderung für die Sicherheitseinheit bereitzustellen. Folglich kann das Kraftfahrzeug komfortabel dazu gesteuert werden, bestimmten Verkehrsregeln Folge zu leisten.According to yet another embodiment of this aspect of the invention, the system further comprises a second data interface unit which is set up to receive and store at least one regulatory requirement which is to be fulfilled during operation of the motor vehicle. The second data interface unit is communicatively connected to the safety unit in order to provide the at least one regulatory requirement for the safety unit. As a result, the motor vehicle can be conveniently controlled in order to obey certain traffic rules.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung umfasst das System eine Risikobewertungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein jeweiliges geschätztes Risiko dynamisch zu bewerten, dass das Kraftfahrzeug mit jedem eines beliebigen anderen Verkehrsteilnehmers und/oder Hindernisses zusammenstößt, der/das sich in der Nähe des Kraftfahrzeugs befindet. Das jeweilige geschätzte Risiko ist durch zumindest ein Signal ausgedrückt, und die Risikobewertungseinheit ist kommunizierend mit der Sicherheitseinheit verbunden, um das zumindest eine Signal für die Sicherheitseinheit bereitzustellen. Im Ergebnis wird eine Kollisionsvermeidungsfunktionalität einfallsreich umgesetzt.According to a further embodiment of this aspect of the invention, the system comprises a risk assessment unit, which is set up to dynamically assess a respective estimated risk that the motor vehicle will collide with any other road user and / or obstacle that is in the vicinity of the Motor vehicle is located. The respective estimated risk is expressed by at least one signal, and the risk assessment unit is communicatively connected to the security unit in order to provide the at least one signal for the security unit. As a result, a collision avoidance functionality is imaginatively implemented.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung ist die Risikobewertungseinheit ferner dazu eingerichtet, eine Umgebung des Kraftfahrzeugs zu überwachen, um zu bestimmen, ob das Kraftfahrzeug gegenwärtig innerhalb eines Bereichs von Parametern arbeitet, unter denen zu arbeiten es ausgebildet ist. Daher können angemessene Maßnahmen umgehend getroffen werden, wenn festgestellt wird, dass sich das Fahrzeug außerhalb dieses Bereichs befindet.According to yet another embodiment of this aspect of the invention, the risk assessment unit is further configured to monitor an environment of the motor vehicle in order to determine whether the motor vehicle is currently operating within a range of parameters under which it is designed to work. Therefore, if the vehicle is determined to be out of this area, appropriate action can be taken immediately.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung ist die Risikobewertungseinheit ferner dazu eingerichtet, ein geschätztes Risiko zu bestimmen, dass das Kraftfahrzeug und/oder ein beliebiger anderer Verkehrsteilnehmer in der Nähe desselben eine Verkehrsregel verletzt. Das zumindest eine Signal gibt ferner dieses geschätzte Risiko an. Hierdurch kann die Fahrzeugsteuerung, die durch die Autosteuereinheiten umgesetzt ist, derart bewirkt werden, dass das Gesamtrisiko für Verstöße gegen die Verkehrsregeln verringert wird.According to a further embodiment of this aspect of the invention is Risk assessment unit further set up to determine an estimated risk that the motor vehicle and / or any other road user in the vicinity thereof violates a traffic rule. The at least one signal also indicates this estimated risk. As a result, the vehicle control implemented by the car control units can be effected in such a way that the overall risk of violations of the traffic rules is reduced.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung umfasst das System eine Systemzustandsüberwachungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die erhaltenen Sensorsignale zu überwachen und darauf beruhend Fahrzeugzustandsdaten abzuleiten, die jedwede Fehler angeben, die in dem funktionellen Zustand des Kraftfahrzeugs enthalten sind. Die Systemzustandsüberwachungseinheit ist kommunizierend mit der Sicherheitseinheit verbunden, um die Fahrzeugzustandsdaten für die Sicherheitseinheit bereitzustellen. Hierdurch werden die Fehlererkennung und - handhabung ebenfalls bei der Fahrzeugsteuerung berücksichtigt, die durch die Autosteuereinheiten umgesetzt ist.According to yet another embodiment of this aspect of the invention, the system comprises a system state monitoring unit which is set up to monitor the sensor signals received and, based thereon, to derive vehicle state data which indicate any errors contained in the functional state of the motor vehicle. The system condition monitoring unit is communicatively connected to the safety unit in order to provide the vehicle condition data for the safety unit. As a result, the error detection and handling are also taken into account in the vehicle control, which is implemented by the car control units.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung ist die Sicherheitseinheit ferner dazu eingerichtet, zu bestimmen, ob der Satz von sicherheitsrelevanten Parametern zumindest einen Zustand beschreibt, in dem das Kraftfahrzeug gegenwärtig betrieben wird, derart beschaffen ist, dass ein Risiko, dass das Kraftfahrzeug nicht autonom in Übereinstimmung mit dem Sollpfad bewegt werden kann, einen Fehlerrisikoschwellenwert überschreitet. Die Sicherheitseinheit ist dazu eingerichtet, dann, wenn dieser Fehlerrisikoschwellenwert überschritten ist, Sicherheitssteuersignale zu erzeugen, die dazu eingerichtet sind, das Kraftfahrzeug dazu zu veranlassen, sich in Übereinstimmung mit einem sicheren Pfad autonom zu bewegen. According to yet another embodiment of this aspect of the invention, the safety unit is further set up to determine whether the set of safety-relevant parameters describes at least one state in which the motor vehicle is currently being operated is such that there is a risk that the motor vehicle is not can be moved autonomously in accordance with the target path, exceeds an error risk threshold. When this error risk threshold value is exceeded, the safety unit is set up to generate safety control signals which are set up to cause the motor vehicle to move autonomously in accordance with a safe path.
Der sichere Pfad erhält Vorrang vor dem Sollpfad, der durch die Sollsteuersignale repräsentiert ist. In anderen Worten ist das Kraftfahrzeug dazu eingerichtet, beliebige erhaltene Sollsteuersignale zu ignorieren, falls die Sicherheitssteuersignale vorliegen. Folglich wird auch in Notfallsituationen eine sichere Fahrzeughandhabung sichergestellt.The safe path has priority over the target path, which is represented by the target control signals. In other words, the motor vehicle is set up to ignore any desired control signals received if the safety control signals are present. As a result, safe vehicle handling is ensured even in emergency situations.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Sicherheitseinheit dazu eingerichtet sein, ein Steuersignal zu erzeugen, das anzeigt, ob der Fehlerrisikoschwellenwert überschritten ist oder nicht. Ferner umfasst das System einen Steuerschalter, der in Kommunikationsverbindung mit der Bank von Steuereinheiten angeordnet ist. Der Steuerschalter ist in Kommunikationsverbindung mit der Bank von Steuereinheiten und der Sicherheitseinheit angeordnet, und der Sicherheitsschalter ist dazu eingerichtet: das Steuersignal zu erhalten; die Sollsteuersignale bzw. beliebige Sicherheitssteuersignale zu erhalten; und in Reaktion auf die Steuersignale entweder die Sollsteuersignale oder die Sicherheitssteuersignale an das Kraftfahrzeug weiterzuleiten. In einem solchen Fall muss das Kraftfahrzeug selbst keine Maßnahmen ergreifen, um sicherzustellen, dass ein sicherer Pfad dem Sollpfad vorgezogen wird.As an alternative or in addition to this, the safety unit can be set up to generate a control signal which indicates whether the error risk threshold value has been exceeded or not. The system further includes a control switch placed in communication with the bank of control units. The control switch is arranged in communication with the bank of control units and the security unit, and the security switch is adapted to: receive the control signal; to receive the setpoint control signals or any safety control signals; and, in response to the control signals, forward either the desired control signals or the safety control signals to the motor vehicle. In such a case, the motor vehicle itself does not have to take any measures to ensure that a safe path is preferred to the target path.
Gemäß weiteren Ausführungsformen dieses Aspekts der Erfindung ist entweder jede der Autosteuereinheiten dazu eingerichtet, einen Satz von Sollsteuersignalen zu erzeugen, der dazu eingerichtet ist, das Kraftfahrzeug dazu zu veranlassen, sich in Übereinstimmung mit einem entsprechenden Sollpfad autonom zu bewegen; oder zwei oder mehr der Autosteuereinheiten sind dazu eingerichtet, einen gemeinsamen Satz von Sollsteuersignalen zu erzeugen, der dazu eingerichtet ist, das Kraftfahrzeug dazu zu veranlassen, sich in Übereinstimmung mit dem Sollpfad autonom zu bewegen. Dies führt zu einem hohen Grad an Freiheit bezüglich der Umsetzung des Systems.According to further embodiments of this aspect of the invention, either each of the car control units is configured to generate a set of target control signals which is configured to cause the motor vehicle to move autonomously in accordance with a corresponding target path; or two or more of the car control units are configured to generate a common set of target control signals that are configured to cause the motor vehicle to move autonomously in accordance with the target path. This leads to a high degree of freedom with regard to the implementation of the system.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung umfasst das System eine Plattformschnittstelle, die dazu eingerichtet ist, die Sensorsignale von dem Kraftfahrzeug zu empfangen; und die Sollsteuersignale an das Kraftfahrzeug zu senden. Daher kann die Kommunikation zwischen dem System und dem Kraftfahrzeug effizient und flexibel gestaltet werden.According to yet another embodiment of this aspect of the invention, the system comprises a platform interface which is set up to receive the sensor signals from the motor vehicle; and send the target control signals to the motor vehicle. Therefore, communication between the system and the automobile can be made efficient and flexible.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die obenstehenden Aufgaben gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs zum autonomen Fahren. Das Verfahren umfasst: Erzeugen, mittels einer Bank von Steuereinheiten, von Sollsteuersignale, die dazu eingerichtet sind, das Kraftfahrzeug dazu zu veranlassen, sich in Übereinstimmung mit einem Sollpfad autonom zu bewegen; Überwachen, durch eine Sicherheitseinheit, eines Satzes von sicherheitsrelevanten Parametern, die zumindest einen Zustand beschreiben, in dem das Kraftfahrzeug gegenwärtig betrieben wird; Erhalten von Sensorsignalen von dem Kraftfahrzeug, wobei die Sensorsignale einen gegenwärtigen Zustand des Kraftfahrzeugs beschreiben und zumindest teilweise eine Grundlage für den Satz von sicherheitsrelevanten Parametern bilden; Senden der Sollsteuersignale an das Kraftfahrzeug. Speichern, in einem Datenspeicher, eines Satzes von Randbedingungen, die der Sollpfad erfüllen soll, um als sicher zu gelten; Auslesen, aus dem Datenspeicher, des Satzes von Randbedingungen in die Bank von Steuereinheiten; Erzeugen, durch die Bank von Steuereinheiten, der Sollsteuersignale derart, dass das Kraftfahrzeug dazu gesteuert wird, sich derart zu bewegen, dass der Sollpfad die Randbedingungen erfüllt; Erhalten, in der Sicherheitseinheit, des Satzes von sicherheitsrelevanten Parametern; und in Reaktion hierauf wiederholtes Erzeugen zumindest eines Befehls, der dazu eingerichtet ist, die Randbedingungen zu aktualisieren, wobei darauf abgezielt wird, den Sollpfad innerhalb von Grenzen zu halten, die durch einen gegenwärtigen Zustand des Satzes von sicherheitsrelevanten Parametern vorgegeben sind.According to a further aspect of the invention, the above objects are achieved by a method for controlling a motor vehicle for autonomous driving. The method comprises: generating, by means of a bank of control units, target control signals that are configured to cause the motor vehicle to move autonomously in accordance with a target path; Monitoring, by a safety unit, a set of safety-related parameters which describe at least one state in which the motor vehicle is currently being operated; Receiving sensor signals from the motor vehicle, the sensor signals describing a current state of the motor vehicle and at least partially forming a basis for the set of safety-relevant parameters; Sending the target control signals to the motor vehicle. Storing, in a data memory, a set of constraints which the target path should meet in order to be considered safe; Reading, from the data memory, the set of constraints into the bank of control units; Generating, by the bank of control units, the target control signals in such a way that the motor vehicle is controlled to move in such a way that the target path meets the boundary conditions; Received, in the security unit, the set of safety-relevant parameters; and in response to this, repeatedly generating at least one command which is configured to update the boundary conditions, the aim being to keep the target path within limits which are predetermined by a current state of the set of safety-relevant parameters.
Die Vorteile dieses Verfahrens sowie die bevorzugten Ausführungsformen desselben ergeben sich aus der obigen Beschreibung mit Bezug auf das vorgeschlagene System.The advantages of this method and the preferred embodiments thereof emerge from the above description with reference to the proposed system.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Aufgaben gelöst durch ein Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, die dann, wenn sie in zumindest einem Prozessor ausgeführt werden, den zumindest einen Prozessor dazu veranlassen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect of the invention, the objects are achieved by a computer program which comprises instructions which, when they are executed in at least one processor, cause the at least one processor to execute the method described above.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Aufgaben gelöst durch einen nichtflüchtigen Datenträger, der ein derartiges Computerprogramm enthält.According to a further aspect of the invention, the objects are achieved by a non-volatile data carrier which contains such a computer program.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Merkmale und Anwendungen der vorliegenden Erfindung werden sich anhand der folgenden Beschreibung und der abhängigen Ansprüche ergeben.Further advantages, advantageous features and applications of the present invention will become apparent from the following description and the dependent claims.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung wird nun mittels bevorzugter Ausführungsformen näher beschrieben, die als Beispiele offenbart werden und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
-
1 stellt schematisch Systeme gemäß Ausführungsformen der Erfindung dar; -
2 zeigt schematisch ein System gemäß einer weiteren Ausführungsformen der Erfindung; und -
3 stellt mittels eines Ablaufdiagramms das allgemeine Verfahren gemäß der Erfindung dar.
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1 Figure 3 schematically illustrates systems according to embodiments of the invention; -
2 shows schematically a system according to a further embodiment of the invention; and -
3 shows the general method according to the invention by means of a flow chart.
Ausführliche BeschreibungDetailed description
Mit Bezug auf
Die Bank von Steuereinheiten
Entweder ist jede der Autosteuereinheiten ACU1, ..., ACUn dazu eingerichtet, einen Satz von Sollsteuersignalen NCS zu erzeugen, wobei der Satz von Sollsteuersignalen NCS dazu eingerichtet ist, das Kraftfahrzeug MV dazu zu veranlassen, sich in Übereinstimmung mit einem Sollpfad autonom zu bewegen; oder zwei oder mehr der Autosteuereinheiten ACU1, ..., ACUn sind dazu eingerichtet, einen gemeinsamen Satz von Sollsteuersignalen NCS zu erzeugen, wobei der gemeinsame Satz von Sollsteuersignalen NCS dazu eingerichtet ist, das Kraftfahrzeug MV dazu zu veranlassen, sich in Übereinstimmung mit dem Sollpfad autonom zu bewegen. Zum Beispiel kann eine der Autosteuereinheiten dazu eingerichtet sein, das Kraftfahrzeug MV in einer Längsrichtung zu steuern, wohingegen eine weitere Autosteuereinheit dazu eingerichtet ist, das Kraftfahrzeug MV in einer Querrichtung zu steuern. Alternativ kann eine erste Autosteuereinheit ACU1 einen Schnellstraßenpiloten implementieren, eine zweite Autosteuereinheit kann einen Staupiloten implementieren, eine dritte Autosteuereinheit kann einen Fahrzeugzugpiloten implementieren und so weiter, bis zu einer n-ten Autosteuereinheit, die zum Beispiel dazu eingerichtet sein kann, das Kraftfahrzeug in einer Minenumgebung zu betreiben. Obwohl selbstverständlich die Autosteuereinheiten ACU1, ..., ACUn als Hardware umgesetzt sein können, ist es vorteilhaft, wenn sie softwaremäßig verwirklicht sind. In einem solchen Fall kann entweder für jede Autosteuereinheit in der Bank von Steuereinheiten
Die Sicherheitseinheit
Die Sensorsignale SS beschreiben einen gegenwärtigen Zustand des Kraftfahrzeugs MV, und diese Signale können von dem Kraftfahrzeug MV über eine Plattformschnittstelle
Der Datenspeicher
Die Bank von Steuereinheiten
Genauer gesagt ist die Sicherheitseinheit
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Satz von sicherheitsrelevanten Parametern umfassen: eine Sammlung von Anforderungen R und/oder Richtlinien P, denen während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs MV genügt sein soll; ein oder mehrere Signale Sj, das/die eine gegenwärtige Eigenschaft einer physischen Umgebung um das Kraftfahrzeug MV angibt/angeben; und/oder Fahrzeugzustandsdaten H, die einen funktionellen Zustand des Kraftfahrzeugs MV repräsentieren. Wie oben erwähnt wurde, können die Fahrzeugzustandsdaten H von der Systemzustandsüberwachungseinheit
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das System eine erste Datenschnittstelleneinheit
Zum Beispiel ist die Sicherheitsrichtlinie P zu einer Zeit eines Einsatzes spezifiziert und kann einen minimalen Abstand betreffen, den das Kraftfahrzeug MV zu einem nachgefolgten Fahrzeug einhalten soll, eine Geschwindigkeitsbeschränkung, die das Kraftfahrzeug (MV) einhalten soll; und/oder Definitionen sicherer Halteorte, die das Kraftfahrzeug MV im Fall eines Fehlers in dem Kraftfahrzeug MV zu erreichen im Stande sein soll. Die zumindest eine Sicherheitsrichtlinie P kann ferner Regeln bereitstellen, die zu einer Zeit einer Gestaltung bestimmt wurden, die Klassen sicherer Halteorte betreffen, die im Fall von Fehlern in dem Kraftfahrzeug MV erreichbar sein müssen. Zusätzlich kann die zumindest eine Sicherheitsrichtlinie P eine minimale Anzahl bevorzugter Halteorte jeder gewünschten Klasse bereitstellen, die bei jedem Straßenabschnitt für das Kraftfahrzeug MV verfügbar sein sollen.For example, the safety guideline P is specified at a time of an operation and can relate to a minimum distance that the motor vehicle MV should keep from a vehicle following behind, a speed limit that the motor vehicle (MV) should keep; and / or definitions of safe stopping locations that the motor vehicle MV should be able to reach in the event of a fault in the motor vehicle MV. The at least one safety guideline P can also provide rules that were determined at a time of a design that relate to classes of safe stopping locations that must be accessible in the event of errors in the motor vehicle MV. In addition, the at least one safety guideline P can provide a minimum number of preferred stopping locations of each desired class that should be available for the motor vehicle MV for each road section.
Die erste Datenschnittstelleneinheit
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das System eine zweite Datenschnittstelleneinheit
Analog zu der ersten Datenschnittstelleneinheit
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das System eine Risikobewertungseinheit
Ein geschätztes Risiko, dass das Kraftfahrzeug MV mit einem bestimmten Verkehrsteilnehmer zusammenstößt, kann eine sogenannte Absichtsschätzung für diesen Verkehrsteilnehmer sowie einen gegenwärtigen erwarteten Pfad umfassen, der mit dem fraglichen Verkehrsteilnehmer zusammenhängt. Die entsprechenden geschätzten Risiken, dass das Kraftfahrzeug MV mit einem bestimmen Verkehrsteilnehmer und/oder Hindernis zusammenstößt, werden durch zumindest ein Signal Sj ausgedrückt, das über eine Kommunikationsverbindung an die Risikobewertungseinheit
Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn die Risikobewertungseinheit
Ferner kann die Risikobewertungseinheit
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Sicherheitseinheit
Falls der Fehlerrisikoschwellenwert überschritten ist, ist die Sicherheitseinheit
Gemäß einer Ausführungsform, die in
In dem in
Das System umfasst zudem einen Steuerschalter
Der Steuerschalter
Analog zu den Autosteuereinheiten ACU1, ..., ACUn können die Sicherheitseinheit
Zum Beispiel kann die Sicherheitseinheit
Um dies zusammenzufassen und mit Bezug auf das Ablaufdiagramm in
In einem ersten Schritt
Dann wird in einem Schritt
Anschließend überwacht ein Schritt
In einem Schritt
Danach werden in einem Schritt
In einem darauffolgenden Schritt
Obgleich das Verfahren gemäß der Erfindung in einer allgemeinen sequentiellen Reihenfolge durchgeführt wird, wie sie in
Alle der Verfahrensschritte sowie wie beliebige nachfolgende Schritte, die mit Bezug auf
Wenn der Begriff „umfassen/umfassend“ in dieser Beschreibung verwendet wird, soll er so verstanden werden, dass er das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Anzahlen, Schritte oder Komponenten angibt. Der Begriff soll jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines/einer oder mehrerer weiterer Merkmale, Anzahlen, Schritte oder Komponenten oder Gruppen derselben ausschließen.When the term “comprise” is used in this description, it is to be understood that it indicates the presence of the specified features, numbers, steps or components. However, the term is not intended to exclude the presence or addition of one or more further features, numbers, steps or components or groups thereof.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen in den Figuren beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der Ansprüche frei variiert werden.The invention is not restricted to the embodiments described in the figures, but can be varied freely within the scope of the claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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