DE102009010006A1

DE102009010006A1 - Verfahren und Vorrichtung zum teilautonomen oder autonomen Fahren eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102009010006A1
Application number: DE102009010006A
Authority: DE
Inventors: Richard Dr. Auer; Stefan Dr. Brosig; Daniel Mossau; Dennis Rosenbrock; Jens Spehr
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: DE102009006336A1; DE502009000118D1; DE102009005566B4; DE102009006335A1; EP2263060B1; DE102009006335B4; DE102009005505B4; DE102009005505A1; EP2263060A1; DE102009005554A1; DE102009005553A1; DE102009006331A1; DE102009009815A1; ATE483951T1; DE102009006336B4; DE102009006331B4; DE102009005566A1; DE102009010006B4; DE102008062708A1; DE102008060684B4

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum teilautonomen oder autonomen Fahren eines Kraftfahrzeugs mittels eines Fahrerassistenzsystems, wobei mittels einer Umfeldsensorik Daten des Umfelds des Kraftfahrzeugs bestimmt werden und aus den Umfelddaten eine Fahrstrategie zum teilautonomen oder autonomen Fahren bestimmt wird, übernimmt das Fahrerassistenzsystem diejenigen Fahrfunktionen des Fahrers des Fahrzeugs, falls es erkennt, dass der Fahrer die Fahrfunktionen an das Fahrerassistenzsystem übergeben will, wobei ein Fahrereingriff in das Fahrgeschehen während der teilautonomen oder autonomen Fahrt das Fahrerassistenzsystem übersteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum teilautonomen oder autonomen Fahren eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Fahrerassistenzsysteme, d. h., Systeme des Kraftfahrzeugs, die dem Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs unterstützen bzw. Hilfe anbieten, sind mittlerweile in modernen Fahrzeugen weit verbreitet und werden ständig weiter entwickelt. Eines der bekanntesten Beispiele für derartige Fahrerassistenzsysteme sind das bekannte ABS-System und das ESP-System, wobei ABS den Fahrer bei einer Vollbremsung unterstützt, um ein Blockieren der Räder zu verhindern, und ESP einem Ausbrechen des Fahrzeugs im Grenzbereich entgegen wirkt.
Neue Fahrerassistenzsysteme betreffen unter anderem Funktionen, die das Kraftfahrzeug auf eine gewünschte Wunschgeschwindigkeit halten, wie dies im ACC-System realisiert ist, oder am unbeabsichtigten Verlassen einer Fahrspur hindern, wie das Lane-Assist-System. Ferner betreffen derartige Systeme halbautomatische oder vollautomatische Einparksysteme. Diesen Systemen ist gemeinsam, dass Kenntnis über das Umfeld des Kraftfahrzeugs, insbesondere im Umfeld des Kraftfahrzeugs befindliche Objekte, notwendig ist. Derartige Umfeldinformationen können mit Hilfe geeigneter Umfeldsensoren, wie beispielsweise Ultraschallsensoren, Radarsensoren, Lidar-Systeme oder kamerabasierte Systeme erzeugt und bereitgestellt werden.
Ein in Serie befindliches Ultraschall-basiertes System zur Unterstützung des Fahrers beim Einparken seines Fahrzeugs ist das Parkassistenzsystem ”Park-Assist” der Volkswagen AG. Zur Vermessung des Nahbereichs des Fahrzeugs werden Ultraschallsensoren verwendet, wobei die Ergebnisse der Messung dem Fahrer akustisch und/oder optisch mitgeteilt werden. Das Parkassistenzsystem findet eine passende Parklücke, misst diese aus und lenkt das Fahrzeug dann selbstständig in die Parklücke hinein. Dabei tasten an den Kotflügeln des Kraftfahrzeugs angeordnete Ultraschallsensoren bis zu einer Fahrgeschwindigkeit von maximal 30 km/h den Straßenrand auf eine ausreichend großen Lücke ab. Bei einem Treffer dirigiert das Parkassistenzsystem den Fahrer zur richtigen Ausgangsposition zum Einparken in die Parklücke. Der Fahrer legt nun den Rückwärtsgang ein und gibt vorsichtig Gas, wobei zu diesem Zeitpunkt der weitere, die Lenkung betreffende Einparkvorgang automatisch vonstatten geht. Sobald der Fahrer jedoch das Lenkrad wieder berührt oder schneller als 7 km/h fährt, bricht das Parkassistenzsystem den Vorgang ab, mit anderen Worten, die Assistenzfunktion wird abgeworfen.
Weiterhin sind Parkassistenten in der Entwicklung, die ein vollautomatisches Einparken basierend auf einem Motion-Stereo-Verfahren ermöglichen, wie dies beispielsweise in der Druckschrift E. Wahl et al.: "Realisierung eines Parkassistenten basierend auf Motion-Stereo", 16. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik 2007, 871–880, beschrieben ist. Mittels seitlich an den Außenrückspiegeln angeordnete Kamerasystemen erfolgt eine auf Motion-Stereo gestützte Parklückenvermessung und ein autonomes Zurücksetzen in die detektierte Parklücke. Auch hier wird die automatische Einparkfunktion abgeworfen, sobald der Fahrer in das Geschehen während des automatischen Einparkens eingreift, also beispielsweise bremst, beschleunigt oder lenkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein starres Abwerfen der Assistenzfunktion bei einem Eingriff des Fahrers in den Einparkvorgang eines Kraftfahrzeugs möglichst zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Einparken eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruch 1 und durch eine entsprechende Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum teilautonomen oder autonomen Fahren eines Kraftfahrzeugs mittels eines Fahrerassistenzsystems, wobei mittels einer Umfeldsensorik Daten des Umfelds des Kraftfahrzeugs bestimmt werden und aus den Umfelddaten eine Fahrstrategie zum teilautonomen oder autonomen Fahren bestimmt wird, übernimmt das Fahrerassistenzsystem diejenigen Fahrfunktionen des Fahrers des Fahrzeugs, von denen festgestellt wurde, dass der Fahrer diese Fahrfunktionen an die Fahrerassistenz übergeben will, wobei ein Fahrereingriff in das Fahrgeschehen während der teilautonomen oder autonomen Fahrt die entsprechende Fahrfunktion des Fahrerassistenzsystems übersteuert.
Dabei bedeutet in diesem Kontext der Begriff teilautonome Fahrt des Assistenzsystems, dass das Assistenzsystem eine oder mehrere Fahrfunktionen des Fahrers übernimmt. Dabei wird unter einer Fahrfunktion das Lenken, Beschleunigen, Bremsen oder gegebenenfalls Gangwahl verstanden. Autonome Fahrt des Assistenzsystems bedeutet, dass das Fahrerassistenzsystem alle Fahrfunktionen ausführt.
Vorzugsweise führt ein Beenden des Fahrereingriffs zu einer Aufnahme oder Weiterführen der Fahrerassistenzfunktion.
Weiter bevorzugt werden Lenkung, Bremse, Gaspedal und gegebenenfalls Gangwahl zur Erkennung derjenigen Fahrfunktionen überwacht, welche der Fahrer an das Fahrerassistenzsystem übergeben will oder bezüglich welcher ein Fahrereingriff erfolgt.
Insbesondere kann die Fortführung der Assistenzfunktion nach Beendigung eines Fahrereingriffs anhand aktueller Umfelddaten erfolgen. Damit wird sichergestellt, dass zu jedem Zeitpunkt eine Übergabe von Fahrfunktionen an das Assistenzsystem möglich ist.
Vorzugsweise wird das Umfeld des Kraftfahrzeugs und die Einparkstrategie mittels eines Motion-Stereo-Verfahrens aus den gemessenen Umfelddaten bestimmt. Dabei hat das Motion-Stereo-Verfahren, dass Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs und Markierungen der Fahrbahn mit hoher Genauigkeit bestimmt werden können. Ein derartiges Kamera-basiertes Motion-Stereo-Verfahren kann natürlich durch weitere Sensorik wir Radar, Lidar, Laserscanner und Ultraschall unterstützt werden.
Insbesondere kann das teilautonome oder autonome Fahren eines Kraftfahrzeugs eine Einparksituation betreffen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des oben erläuterten Verfahrens umfasst:

– eine Umfeldsensorik zur Bestimmung von Daten des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs,
– einer Einrichtung zur Bestimmung einer Fahrstrategie aus den Umfelddaten,
– einer Einrichtung zum Überwachung von Lenkung, Bremse, Gaspedal und Gangwahl zum Feststellen, ob der Fahrer Fahrfunktionen übergeben will oder ob eine Fahrereingriff erfolgt, und
– einer Einrichtung zum Durchführen eines teilautonomen oder autonomen Fahrens basierend auf der Fahrstrategie.

Insbesondere kann die Vorrichtung durch ein Parkassistenzsystem realisiert werden. Andere Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind möglich beispielsweise in einem ACC-System (ACC = Automatic Cruise Control).
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Figur erläutert, die in schematischer Darstellung die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
Wie aus der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu entnehmen ist, kommen für ein teilautonomes oder autonomes Fahren Assistenzsysteme in Betracht, die einen großen Teil der Fahraufgabe übernehmen und der Fahrer quasi nur noch eine Überwachungsfunktion wahrnimmt.
Eine Situation, in der das erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar ist, ist das Einparken in Parkhäusern oder Parkgaragen. Dort sind die Abstände zu Nachbarfahrzeugen, gegenüberstehenden Fahrzeugen oder Betonsäulen oder Poller oftmals so gering, dass die Übernahme der Einparkaufgabe durch ein Assistenzsystem wünschenswert wäre.
Hat der Fahrer eines Kraftfahrzeugs während der Fahrt eine geeignete Parklücke gefunden, auf die er zufährt und gegebenenfalls schon entsprechend einbiegt, so erkennt das Assistenzsystem dieses Vorgehen als Einparkmanöver und beginnt mit einer geeigneten Sensorik, beispielsweise mit einer Kamera oder mit einem Laserscanner, die Parklücke zu erkennen und zu vermessen. Ist die Parklücke geeignet, so wird dies dem Fahrer signalisiert und das Assistenzsystem informiert den Fahrer über die Möglichkeit der Übernahme des Fahrzeugs. Der Fahrer kann daraufhin beispielsweise die Lenkung loslassen, was vom Assistenzsystem erkannt wird, da der Fahrer kein Lenkmoment mehr aufbringt, um das Fahrzeug auf Kurs zu halten. Somit übernimmt das Assistenzsystem zumindest die Lenkaufgabe, was zu einem teilautonomen Fahren des Fahrzeugs führt.
Der Fahrer hat dann die Möglichkeit den Fuß vom Gaspedal zu nehmen, was ebenfalls vom Assistenzsystem erkannt wird. Sobald beispielsweise eine Mindestgeschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht ist, übernimmt das Assistenzsystem die Fahrfunktion Geschwindigkeitsregelung mittels des Gaspedals.
Erscheint der teilautonome Einparkvorgang dem Fahrer beispielsweise zu schnell, so kann er das Fahrzeug weiter einbremsen, ohne dass das Assistenzsystem die anderen Fahrfunktionen Lenken und Geschwindigkeitsregelung abwirft.
Weiter kann der Fahrer den Einparkvorgang selbst beenden, nachdem das Fahrzeug vom Assistenzsystem bereits in die Parklücke dirigiert worden ist. Er kann dann die Fahrfunktionen wieder übernehmen und das Fahrzeug in der Parklücke in eine gewünschte Endposition bringen, beispielsweise in eine leicht versetzte Endposition, um fahrerseitig mehr Platz zu haben.
Somit ist ein fließender Übergang zwischen fahrerseitigem Fahren und teilautonomen bzw. autonomen Fahren möglich.
Die Figur zeigt nun ein Fahrerassistenzsystem zum Einparken eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird im Funktionsblock 1 der Figur die Umfelderkennung und Positionsbestimmung des Fahrzeugs durchgeführt, d. h. es wird mit einer geeigneten Umfeldsensorik wie beispielsweise Kamerasysteme, Ultraschallsensoren, Radar und Lidar bzw. einer Kombination der genannten Sensorik, Daten des Umfeld des Kraftfahrzeugs detektiert. Die Daten werden einer Auswertung 2 zugeführt, die aus den Rohdaten der Umfelderkennung das Umfeld des Kraftfahrzeugs ermittelt. Dies kann beispielsweise durch ein Motion-Stereo-Verfahren geschehen, das aus den Umfelddaten eines Kamerasystems Objekte und Hindernisse im Umfeld des Kraftfahrzeugs bezüglich ihrer Größe, ihres Abstands vom Fahrzeug und ihrer Ausrichtung bezüglich des Fahrzeugs bestimmt. Im Block 3 wird aus dem in Block 2 ermittelten Abbild des Umfeldes des Fahrzeugs eine geeignete Einparkstrategie ermittelt, die in Block 4 in Form einer Einparkfunktion ausgeführt wird. Dabei erzeugt die Einparkfunktion 4 eine geeignete Ansteuerung einer entsprechenden Fahrzeugaktorik 5.
Parallel zu den mit dem automatischen oder teilautomatischen Verfahrensschritten des Einparkens wird in Block 6 ermittelt, ob der Fahrer einen Eingriff in den Einparkvorgang vornimmt, ob der Fahrer einen Eingriff beendet hat oder die Absicht hat, dass die Steuerung des Fahrzeugs bzw. von Fahrfunktionen durch das Assistenzsystem übernommen werden soll. Dabei werden die Lenkung 7, die Bremsanlage 8 und das Gaspedal 9 des Fahrzeuge geeignet überwacht. Ist in Block 6 ein Fahrereingriff detektiert worden, so wird ein Ausgangssignal 10 erzeugt, mit welchem in Block 4 die Ausführung der Einparkassistenzfunktion bzw. der entsprechenden Fahrfunktion blockiert wird. Detektiert die Fahrereingriffsdetektion 6 ein Beenden des fahrerseitigen Eingriffs in den Einparkvorgang oder allgemeiner in den Fahrvorgang, so wird mittels des Signals 10 die Aussetzung der Einparkassistenzfunktion 4 beendet bzw. das Assistenzsystem übernimmt den Fahrvorgang bzw. die Fahrfunktion. Da während der Blockierung der Einparkassistenz die Umfeld- und Positionsdetektion 1, 2, 3 weitergeführt wird, setzt die Einparkassistenzfunktion 4 auf dem aktuellen Ist-Zustand des Fahrzeugs in dem Fahrzeugumfeld auf, so dass die Einparkassistenzfunktion 4 wieder aufgenommen werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur in einer Parkassistenz einsetzbar, sondern kann beispielsweise auch in einem autonomen Fahren auf der Autobahn verwendet werden. Ein mögliches Szenario wäre ein auf der Autobahn autonom hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug fahrendes Eigenfahrzeug. Das Assistenzsystem sieht keine Notwendigkeit einen Überholvorgang einzuleiten, da das vorausfahrenden Fahrzeug ausreichen schnell fährt. Allerdings möchte der Fahrer einen Überholvorgang einleiten, da ihm die Situation beispielsweise zu unübersichtlich ist. Er setzt daher den Blinker, führt einen Lenkeingriff durch, beschleunigt das Eigenfahrzeug und führt einen fahrerseitigen Überholvorgang aus. Nach dem Überholmanöver lässt der Fahrer das Lenkrad und das Gaspedal wieder los und signalisiert so dem Assistenzsystem seinen Wunsch einer Übernahme der Fahrfunktionen. Als Ergebnis wird die Fahraufgabe nach dem Überholvorgang wieder vom Assistenzsystem wahrgenommen.

1: Umfelddetektion
2: Auswertung
3: Einparkstrategie
4: Einparkfunktion
5: Fahrzeugaktuatoren
6: Detektion Fahrereingriff
7: Lenkung
8: Bremse
9: Gaspedal
10: Ausgangssignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Druckschrift E. Wahl et al.: ”Realisierung eines Parkassistenten basierend auf Motion-Stereo”, 16. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik 2007, 871–880 [0005]

Claims

Verfahren zum teilautonomen oder autonomen Fahren eines Kraftfahrzeugs mittels eines Fahrerassistenzsystems, wobei mittels einer Umfeldsensorik Daten des Umfelds des Kraftfahrzeugs bestimmt werden und aus den Umfelddaten eine Fahrstrategie zum teilautonomen oder autonomen Fahren bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem diejenigen Fahrfunktionen des Fahrers des Fahrzeugs übernimmt, falls festgestellt wird, dass der Fahrer die Fahrfunktionen an das Fahrerassistenzsystem übergeben will, wobei ein Fahrereingriff in das Fahrgeschehen während der teilautonomen oder autonomen Fahrt das Fahrerassistenzsystem übersteuert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beenden des Fahrereingriffs zu einer Aufnahme oder Weiterführen der Fahrerassistenzfunktion führt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkung, die Bremse und das Gaspedal zur Erkennung derjenigen Fahrfunktionen überwacht werden, welche der Fahrer übergeben will oder bezüglich welcher ein Fahrereingriff erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gangwahl überwacht wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortführung der Assistenzfunktion nach Beendigung eines Fahrereingriffs anhand aktueller Umfelddaten erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umfeld des Kraftfahrzeugs und die Einparkstrategie mittels eines Motion-Stereo-Verfahrens aus den Umfelddaten bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das teilautonome oder autonome Fahren eines Kraftfahrzeugs einen Einparkvorgang betrifft.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer Umfeldsensorik (1) zur Bestimmung von Daten des Umfeldes eines Kraftfahrzeugs, einer Einrichtung (3) zur Bestimmung einer Fahrstrategie aus den Umfelddaten, einer Einrichtung (6) zum Überwachung von Lenkung, Bremse und Gaspedal zum Feststellen, welche Fahrfunktionen der Fahrer übergeben will oder ob eine Fahrereingriff erfolgt, und einer Einrichtung (4) zum Durchführen eines teilautonomen oder autonomen Fahrens basierend auf der Fahrstrategie.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gangwahl von der Überwachungseinrichtung (6) überwacht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Parkassistenzsystem bildet.