CN110799400B - 用于至少部分自动化地运行机动车的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于至少部分自动化地运行机动车(1)的方法，包括以下步骤：‑在机动车侧确定待由机动车(1)在至少部分自动化的运行的范围内驶过的规划轨迹(8、17、20)；‑把关于规划轨迹(8、17、20)的规划数据从机动车(1)传输至基础设施侧的中央装置(5)，‑通过中央装置(5)评估许可条件，该许可条件的满足取决于规划数据，‑当满足许可条件时，将许可消息从中央装置(5)传输至机动车(1)，以及当不满足许可条件时，则将更改消息从中央装置(5)传输至机动车(1)，其中在接收到更改消息时，重复在机动车侧对规划轨迹(8、17、20)的确定，以用于确定另一规划轨迹(8、17、20)。

Description

用于至少部分自动化地运行机动车的方法

技术领域

本发明涉及一种用于至少部分自动化地运行机动车的方法。此外，本发明还涉及一种机动车和一种中央装置。

背景技术

到目前为止，停车过程大多是手动完成的，也就是说，驾驶员自己驾驶其车辆从入口直至停车位。在此，驾驶员自己负责所有过程。停车引导系统可用于协助驾驶员选择停车场内的路线。

为了减轻驾驶员在这种停车过程中的负担，原则上可以将机动车至少部分自动化地驾驶到目标位置。在部分自动化的驾驶中，机动车的纵向引导/纵向控制和横向引导/横向控制通过机动车侧的控制装置来进行。在此可以在无需持续监控驾驶员的情况下实现这种引导，这也称为机动车的高度自动化或全自动化运行。为了实现至少部分自动化的运行，可以使用车辆环境的数字先验地图来规划行驶路线，并在传感器辅助下避免碰撞地使机动车沿着该行驶路线运动。例如，可以通过卫星辅助的导航系统来进行关于数字地图的自定位。

例如从文献DE 10 2014 221 777 A1中已知了这种方法。在此，机动车通过通信网络接收停车场的数字地图和目标位置，然后，机动车根据该数字地图在停车场中自主地行驶到目标位置。

从文献DE 197 47 230 A1中已知一种用于路线搜索的方法，其中起点和行驶目的地通过机动车传递到中央计算机。在考虑补充交通信息的情况下，在中央计算机上创建路线规划。借助于数字道路地图，确定用于由确定的路线所使用的路线部段的地点代码，并将该地点代码传输给机动车。在机动车的内部数字道路地图中，所识别的路线部段以如下方式被修改，即，在规划路线时，与其他路线部段相比优选考虑所识别的路线部段。

已知的用于轨迹规划的方法的问题在于，在车辆侧的轨迹规划中，很难实现不同车辆之间的行驶运行的协调，或者说其涉及巨大的协调花费。另外，在车辆中不存在关于如下障碍物的信息，该障碍物一方面未被绘入地图并且另一方面不能被车辆传感器系统检测到。因此，仅能在非常有限的规划范围内进行轨迹规划。但是，将轨迹规划转移到中央装置上也有很多缺点。一方面，中央装置不能可靠地评估，特定的机动车是否实际上可以行驶特定的轨迹。另外，通常不能达到轨迹规划的与在车辆侧规划的情况下相同的细化程度，这是因为通常只能通过基础设施侧的传感器系统获取相对粗分辨率的环境数据。

发明内容

因此，本发明的目的是，提出一种用于规划至少部分自动的行驶运行的改进方法。

根据本发明，该目的通过一种用于至少部分自动化地运行机动车的方法来实现，该方法包括以下步骤：

-在机动车侧确定在至少部分自动化运行的范围内待由机动车驶过的规划轨迹；

-把关于规划轨迹的规划数据从机动车传输至基础设施侧的中央装置，

-通过中央装置评估许可条件，该许可条件的满足取决于规划数据，

-当满足许可条件时，将许可消息从中央装置传输至机动车，以及当不满足许可条件时，则将更改消息从中央装置传输至机动车，其中在接收到更改消息时，重新在机动车侧确定规划轨迹以用于确定另一规划轨迹。

因此，根据本发明提出，在机动车侧执行轨迹规划，从而得到了机动车侧规划的优点。尤其能够使用机动车中可用的高分辨率传感器数据，并且可以在规划中考虑机动车的具体特性。例如可以考虑转弯半径、加速或制动能力和/或例如借助车辆侧的执行器来设定行驶机构的可能性。然而由于由中央装置发出许可或更改请求，因此可以在多辆机动车之间实现可靠的协调，并且在规划初期就可以考虑仅中央装置知道的障碍物。通过这种做法可以为机动车的至少部分自动化驾驶大大扩展规划范围。最后，由于中央装置对规划轨迹的实施作出决定，因此还始终可以确保规定的系统状态和车辆的可预测的行为。

传输到中央装置的规划数据可以详细描述规划轨迹。然而该规划数据也可以仅描述，该规划轨迹覆盖车辆周围环境的哪些子区域或覆盖配属于中央装置的驾驶区域的哪些子区域。这尤其可以根据时间来说明，或者该规划轨迹可以基于时间来规划。例如，可以确定特定的时间，在该特定的时间预计驶过规划轨迹的确定的区段或者说能够确定用于确定的地段的行驶速度。如稍后将详细解释的，中央装置可以提出建议轨迹。如果机动车采用该建议轨迹作为规划轨迹，则规划数据表明确实是这种情况就足够了。

可以在机动车的行驶运行期间重复地、尤其是周期性重复地执行上述规划轨迹的规划，直到机动车的至少部分自动化的运行结束和/或到达目标位置为止。例如，可以每秒或以几秒钟的间隔确定规划轨迹。然而也可以使用更短或更长的时间间隔。

优选使用相互一致的地图数据，以便在机动车侧确定规划轨迹并检查中央装置侧的许可条件。由此可以既在机动车侧也在中央装置侧为机动车周围环境中的或配属于中央装置的行驶区域中的相同的元素和子区域分配相同的标识，从而例如能够在机动车和中央装置之间简单且可靠地交换信息，该信息涉及引导轨迹经过这种子区域或者说阻挡或释放这种子区域。

尤其能够在中央装置和机动车之间同步或交换地图数据。例如，当机动车驶入配属于中央装置的行驶区域时，中央装置可以将与该行驶区域相关的地图数据发送给机动车。

在确定规划轨迹之前和/或在更改消息的范围内，能够把如下内容从中央装置传输至机动车：待由规划轨迹到达的目标位置和/或由中央装置确定的、用于机动车的至少部分自动化的运行的建议轨迹和/或规划轨迹要满足的至少一个轨迹规则和/或涉及配属于中央装置的行驶区域的传感器数据。通过预先的信息/基础信息的这种传输可以潜在地确定更好的规划轨迹和/或可以加速规划轨迹的确定，这是因为为机动车提供了额外的信息。此外，提高了确定满足许可条件的规划轨迹的可能性，由此在确定规划轨迹的范围内能够不需要或较少地需要迭代。

可以根据所传输的数据在机动车侧确定规划轨迹。也就是说，可以根据目标位置和/或建议轨迹和/或轨迹规则和/或传感器数据确定规划轨迹。例如，建议轨迹可以用作规划的起点，并且可以仅局部地或关于其时间走向改变建议轨迹，以便实现机动车的可驾驶性和/或考虑在机动车侧识别出的障碍物。可以如此确定规划轨迹，以使该规划轨迹到达目标位置和/或满足轨迹规则。

作为上述信息的补充或替代，中央装置可以将关于行驶区域中的其他交通参与者的信息传输给机动车，并且可以在确定规划轨迹的范围内考虑该信息。其他交通参与者可以是机动车，通过这些机动车同样确定规划轨迹并将其传输到中央装置。然而，替代地或附加地，也可以考虑其他交通参与者，例如手动驾驶的机动车和/或行人。备选地，能够在规定目标位置和/或轨迹规则和/或建议轨迹的范围内便已考虑关于其他交通参与者的信息。尤其可以通过相应地制定轨迹规则来避免不同交通参与者之间的冲突。

轨迹规则可以描述行驶区域的至少一个限行区域/封锁区域和/或期望区域/理想区域，其中如此确定规划轨迹，使得机动车在根据规划轨迹驾驶时始终位于期望区域内部和/或始终位于限行区域之外。因此可以肯定地或否定地规定可用的或要使用的行驶区域。可以与时间相关地预先规定期望区域和/或限行区域。例如，只有在应该将行驶区域的确定区域用于引导该区域内的其他交通参与者时，才可以将该确定区域封锁。

轨迹规则还可以预先规定至少一条待驶过的路径或待驶过的行驶路线。路径或行驶路线可以预先规定规划轨迹的几何形状，其中可以通过机动车确定规划轨迹的时间上的走向。还可以预先确定规划轨迹或路径或行驶路线的至少一个部段，其中在该部段之外的轨迹规划仅在机动车侧进行，和/或其中在机动车侧选择该部段的至少一个并在确定规划轨迹时予以考虑。

地图数据可以描述配属于中央装置的一个或所述行驶区域的多个子区域，其中如此确定规划轨迹，使得该规划轨迹覆盖与被建议轨迹覆盖的子区域相同的子区域。建议轨迹因此可以粗略地预先规定，应该引导机动车经过哪些子区域，即例如沿着哪条道路或路段，而规划轨迹则可以预先规定，在这些子区域内相应特别详细的对机动车的引导。

如果通过评估机动车侧检测的传感器数据和/或与机动车有关的机动车数据确定了建议轨迹可能是车辆可通行的，则该建议轨迹可以用作规划轨迹。例如，如果通过机动车侧的传感器系统识别到了阻止沿着建议轨迹行驶的障碍物，则建议轨迹可能是不可通行的。考虑机动车数据尤其可以检查，建议轨迹被机动车行驶的运动学可行驶性。例如，可以检查，建议轨迹是否能够以车辆可以实现的转弯直径来通行，或者时间相关地预先规定的建议轨迹是否能以机动车的加速或制动可能性来通行。也可以考虑机动车的其他参数，例如机动车的低的底盘高度，这可以防止驶过某些不平坦地段或驶过突然的坡度变化地段。

可以借助于基础设施侧的传感器系统来确定被传输的传感器数据。补充地或备选地，附加的传感器数据可以被其他机动车检测到并且首先被传输到中央装置，然后可以由中央装置将这些传感器数据提供给机动车。

在根据规划轨迹引导机动车之前和/或期间，机动车的瞬时位置和/或瞬时速度可以被传输至中央装置。如果在该时刻仍然手动地控制机动车或者机动车是静止的，则该信息可以被中央装置用于在位于行驶区域中的各个交通参与者之间进行协调。补充地或备选地，中央装置可以基于所传输的信息来监控机动车的行驶运行，例如用于识别与规划轨迹的偏差。

可以在根据规划轨迹引导期间来监控机动车的行驶运行，其中，当机动车的行驶运行已经偏离规划轨迹和/或预见将来偏离规划轨迹时，确定改变的规划轨迹。特别是当偏离的程度大于预先规定的限值，则确定改变的规划轨迹。可以根据前述说明来确定改变的规划轨迹。尤其可以首先在机动车侧确定规划轨迹并且将其传输到中央装置，之后中央装置可以许可规划轨迹或要求确定另一规划轨迹。如果由中央装置监控行驶运行，则可以在要求重新规划的情况下发送重新规划的原因。相反，如果未要求由机动车规划改变的规划轨迹，则同样可以发送重新规划的原因。

行驶运行的监控可以在机动车侧进行。尤其可以在机动车侧识别，将来必然偏离规划轨迹，这是因为例如识别到了目前为止未识别到的障碍物。如果及时识别出这种情况，则可以首先根据已经许可的规划轨迹继续进行机动车的行驶运行，而机动车规划改变的规划轨迹并可以由中央装置将其许可。

然而，备选地或补充地，监控也可以在中央装置侧进行。为此，可以将机动车的位置和/或速度从机动车传输到中央装置，和/或以传感器的方式、尤其通过基础设施侧的传感器系统检测该机动车的位置和/或速度。如果通过基础设施侧传感器系统或基于数据传递通过第三方识别到，在规划轨迹的区域内存在障碍物，则中央装置还可以识别出车辆引导将来预测会偏离规划轨迹。

除了根据本发明的方法之外，本发明涉及一种机动车，其具有用于与中央装置通信的通信装置和用于至少部分自动化地引导机动车的控制装置，其中该控制装置被设计用于执行根据本发明的方法。该控制装置可以操控机动车的至少一个执行器，以便至少部分自动化地引导机动车。优选地，机动车具有用于检测机动车周围环境的机动车侧传感器系统和/或用于确定机动车的自身位置的位置确定装置。自身位置可以用于相对于预先给定的地图数据定位机动车。

此外，本发明还涉及一种中央装置，该中央装置具有用于与至少一个机动车通信的通信装置和控制该通信装置的处理装置，其中该处理装置被设置为执行根据本发明的方法。中央装置优选地包括基础设施侧的传感器系统或基础设施侧的传感器系统向中央装置提供信息。

可以借助于针对根据本发明的方法所描述的特征伴随着所述的优点进一步改进根据本发明的机动车和根据本发明的中央装置，反之亦然。

附图说明

根据以下实施例和附图得到本发明的其他优点和细节。在此，该附图示意性地示出了行驶情况，其中通过根据本发明的机动车的实施例和根据本发明的中央装置的实施例来执行根据本发明的方法的实施例。

具体实施方式

该附图示出了行驶情况，其中机动车1应该自动地停放在基础设施2中，例如停车楼中。自动化泊车优选可以在无需驾驶员的连续监督的情况下进行，尤其是在无需驾驶员位于机动车1中的情况下进行。但是原则上可以实现机动车1的部分自动化的运行，其中，尽管机动车的纵向和横向引导由控制装置7通过机动车1的未示出的执行器的相应的操控而自动地进行，但是驾驶员始终监控行驶运行。

在驶入配属于基础设施2的行驶区域中时，机动车1经由机动车侧的通信装置3和中央装置5的通信装置4与中央装置5进行通信，以便获得关于自动引导的信息或实现机动车1的行驶运行与其他机动车、例如机动车9的相互协调。中央装置5与机动车1之间尤其是重复地、例如以固定的时间间隔进行数据交换。在这种情况下，机动车可以将其经由位置确定装置21(例如基于卫星的位置确定系统)确定的位置和/或机动车的当前的行驶速度和/或行驶方向传输至中央装置5。机动车的位置也可以通过识别环境数据中的自然或人工地标来确定。这些可以被标记在数字地图数据中，从而可以基于机动车相对于尤其是多个地标的相对位置的确定来确定机动车的位置。

当驶入基础设施2时，在初始通信的情况中，目标位置6、例如被分配的停车位，首先从中央装置5传输到机动车1。为了另外确保机动车1和中央装置5在规划行驶运行的范围内使用共同的数据基础，中央装置5向机动车1提供数字地图数据，该数字地图数据描述了基础设施2，尤其是在那里存在的行驶路径或不可通行的区域。此外，可以为这些地图数据中的子区域或对象分配唯一的标识，以便在机动车1和中央装置5之间通信的范围内可以参考该标识。例如，可以在地图数据中识别配属于中央装置5的行驶区域的子区域13、14、15、16。另外还可以在地图数据中识别其他元素、例如墙壁22或其他障碍物。

基于所接收的地图数据和所接收的目标位置，通过机动车1的控制装置7来计划规划轨迹8，该规划轨迹将机动车1带到目标位置6或朝着目标位置6引导。如图1所示，这里首先选择最短的行驶路径。尽管实际上该最短的行驶路径是不可通行的，这是因为被迎面而来的机动车9阻挡，然而由于迎面而来的机动车9还不能被机动车1的传感器系统10检测到，所以在规划轨迹8的规划范围内可以不考虑这一事实。

为了能够使用中央装置5的附加信息或使得能够协调机动车1、9的运行，机动车1将与规划轨迹8有关的规划数据传输到中央装置5。规划数据可以详细地描述规划轨迹8。然而，也可能仅发送减少的信息量，例如仅发送该轨迹覆盖行驶区域13、16的信息。特别地，规划数据还描述了规划轨迹的时间依赖性。如果传送了规划轨迹，则例如可以传送行驶速度和/或与规划轨迹的路径点关联的时刻，即在该时刻预计到达该路径点。例如，如果仅传输了某些子区域13、16被占用，还可以传输，这些子区域13、16何时可能被机动车1占用。

随后通过中央装置5的处理装置11评估许可条件，该许可条件的满足取决于，根据中央装置中收集的数据，规划轨迹8是否是预计可通行的，或者在规划轨迹8上的行驶是否可能阻碍其他机动车9的行驶运动。在中央装置5中存在如下信息，该信息最初在机动车1中不可供使用。一方面可以检测基础设施侧的传感器系统12、24的传感器数据，例如借助该传感器数据已经可以识别机动车9及其行驶方向和速度。为了能够有效地协调多个机动车1、9的行驶运行，也可以将机动车1、9的位置和/或速度和尤其是行驶意图、例如规划轨迹或瞬时驶过的轨迹传输给中央装置。基于该信息确定，规划轨迹8预计是否是可通行的或机动车1、9的协调是否合适。如果答案是肯定的，则满足许可条件并且中央装置5将许可消息发送给机动车1。控制装置7在接收到该许可消息后可以操纵未示出的执行器，以沿着规划轨迹8引导机动车。

然而，如上所述，规划轨迹8在当前情况下是不可通行的，因此不满足许可条件。中央装置5因此将更改消息发送给机动车1，以便指示该车辆或其控制装置7确定另一规划轨迹。为了实现有效的规划，可以在更改消息的范围内或者与此无关地将附加信息传输给机动车。下面说明各种可能性。原则上，也可以早在第一规划轨迹8的规划之前就已经传输该信息。

中央装置5可以将规划轨迹需满足的轨迹规则传输到机动车1。在所示的示例中，作为轨迹规则可以传达，例如，子区域16是限行区域，其中随后如此确定规划轨迹，使得机动车在根据规划轨迹被引导时始终位于限行区域之外。通过预测机动车9的行驶运行，还可以确定相应的限行区域的限行时间，该限行时间表明，这些限行区域何时被封锁。相反，通过轨迹规则也可以将例如子区域13、14、15指定为期望区域，规划轨迹可以被引导经过这些期望区域。基于所说明的轨迹规则，机动车可以确定规划轨迹17并将其传输到中央装置。由于该规划轨迹能被中央装置5识别为是可通行的且不阻碍其他机动车9，因此中央装置5随后将许可消息发送给机动车1，此后可以开始沿着轨迹17的自动化的行驶运行。

在备选实施方案中，中央装置5可以将基础设施侧的传感器12、24的传感器数据传输到机动车1。基于该传感器数据，机动车1的控制装置7可以识别出，应该避开子区域16并且进而进行规划轨迹17的确定。

如果在中央装置侧进行轨迹规划的大部分工作，则处理装置11也可以已经确定了建议轨迹并将该建议轨迹传输到机动车1，机动车1可以沿着该建议轨迹被潜在地引导。在这种情况下，机动车1的控制装置7可以通过评估车辆自身的传感器系统10的数据来确定，建议轨迹的行驶是否受到中央装置5可能无法识别的障碍物的阻碍。此外，可以考虑对机动车的行驶可能性、尺寸等进行描述的机动车数据。例如可以检查，以机动车1的可用的加速度潜力和制动潜力、机动车的转弯直径及机动车的尺寸是否可以行驶过该建议轨迹。如果控制装置7确定，所建议的轨迹预计是可通行的，则该建议轨迹可以被用作规划轨迹，并且仅能表明该规划轨迹与建议轨迹相对应的相应的规划数据可以被传输到中央装置5，以期望最终的许可。如果建议轨迹不能直接通行，则可以改变该建议轨迹，以便实现规划轨迹。例如，可以调整转弯半径，可以添加弧度以绕过障碍物等。优选地，规划轨迹被确定为使其穿行过行驶区域的子区域13至16中与建议轨迹相同的那些子区域。

在机动车1沿着规划轨迹17的行驶运行中，持续地确定，是否需要重新计划规划轨迹17。例如，当中央装置5根据接收到的机动车1的位置数据和/或速度数据和或根据基础设施侧的传感器系统12、24识别出，机动车1的行驶运行偏离了规划轨迹17，则需要相应的重新规划。在这种情况下，可以向机动车1发送重新规划的请求，其中特别是也可以一同传输重新规划的原因，即偏离了规划轨迹17。

另一方面，可以在机动车侧启动对规划轨迹的重新规划。例如，在机动车1到达位置18时可以通过车辆侧传感器系统10识别到障碍物19的存在，该障碍物妨碍了在规划轨迹17上的进一步行驶。机动车1可以将相应的消息，特别是已经连同改变的规划轨迹20一起发送到中央装置5。如上所述，对于改变的规划轨迹20检查许可条件并且或者将许可消息或者将更改消息发送到机动车1。如果开始规划改变的规划轨迹20的位置18足够地远离目前的规划轨迹17与新的规划轨迹20相分开的位置23，则可以首先沿着规划轨迹17的继续行驶运行，然后确定改变的规划轨迹并由中央装置5许可。

Claims (11)

1.一种用于至少部分自动化地运行机动车（1）的方法，其包括以下步骤：

-在机动车侧确定待由机动车（1）在至少部分自动化的运行的范围内驶过的规划轨迹（8、17、20）；

-把关于规划轨迹（8、17、20）的规划数据从机动车（1）传输至基础设施侧的中央装置（5），

-通过中央装置（5）评估许可条件，该许可条件的满足取决于规划数据，

-当满足许可条件时，将许可消息从中央装置（5）传输至机动车（1），以及当不满足许可条件时，则将更改消息从中央装置（5）传输至机动车（1），其中在接收到更改消息时，重复在机动车侧的对规划轨迹（8、17、20）的确定以用于确定另一规划轨迹。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用彼此一致的地图数据，以便在机动车侧确定规划轨迹（8、17、20），以及在中央装置侧检查许可条件。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在确定规划轨迹（8、17、20）之前和/或在更改消息的范围内，能够把如下内容从中央装置（5）传输至机动车（1）：待由规划轨迹（8、17、20）到达的目标位置（6）和/或由中央装置确定的、用于机动车（1）的至少部分自动化的运行的建议轨迹和/或规划轨迹（8、17、20）要满足的至少一个轨迹规则和/或涉及配属于中央装置（5）的行驶区域的传感器数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，轨迹规则描述行驶区域的至少一个限行区域和/或期望区域，其中规划轨迹（8、17、20）确定为，使得机动车（1）在根据规划轨迹（8、17、20）被引导时始终位于期望区域内部和/或始终位于限行区域之外。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用彼此一致的地图数据，以便在机动车侧确定规划轨迹（8、17、20），以及在中央装置（5）侧检查许可条件，地图数据描述配属于中央装置（5）的行驶区域的多个子区域（13-16），其中规划轨迹（8、17、20）确定为，使得该规划轨迹走过与被建议轨迹走过的子区域相同的子区域（13-16）。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果通过评估在机动车侧检测的传感器数据和/或与机动车（1）有关的机动车数据确定了，建议轨迹预计是可通行的，则该建议轨迹被用作规划轨迹（8、17、20）。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，借助于基础设施侧的传感器系统（12、24）来确定所传输的传感器数据。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在根据规划轨迹（8、17、20）引导机动车（1）之前和/或期间，机动车（1）的瞬时位置和/或瞬时速度被传输到中央装置（5）。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在根据规划轨迹（8、17、20）引导期间监控机动车（1）的行驶运行，其中当机动车（1）的行驶运行已经偏离和/或预计在将来偏离规划轨迹（8、17、20）时，确定改变的规划轨迹（8、17、20）。

10.一种机动车，其具有用于与中央装置（5）通信的通信装置（3）和用于至少部分自动化地引导机动车（1）的控制装置（7），其特征在于，该控制装置（7）被设计用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

11.一种中央装置，其具有用于与至少一个机动车（1）通信的通信装置（4）和控制该通信装置（4）的处理装置（11），其特征在于，该处理装置（11）被设置为执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

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