DE102013009082A1

DE102013009082A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013009082A1
Application number: DE201310009082
Authority: DE
Inventors: Fridtjof Stein
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-12-12
Also published as: WO2014191098A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (1). Erfindungsgemäß wird in einem autonomen oder teilautonomen Betrieb des Fahrzeugs (1) eine Längs- und/oder Quersteuerung in Abhängigkeit von Eigenschaften einer vor dem Fahrzeug (1) befindlichen Fahrbahnoberfläche derart durchgeführt, dass Fahrbahnunebenheiten (FU) automatisch ausgewichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs.
Aus der DE 10 2009 034 097 A1 sind ein System und ein Verfahren zum Klassifizieren eines Fahrstils eines Fahrers eines Fahrzeugs bekannt. Dabei werden Fahrzeugmanöver identifiziert und klassifiziert, um den Fahrstil des Fahrers anhand von Manöverklassifizierungssignalen, Sensorsignalen von Fahrzeugsensoren und Verkehrs- und Straßenbedingungssignalen zu bestimmen. Die Verkehrs- und Straßenbedingungssignale werden aus Bildern einer nach vorn gerichteten Kamera oder einer digitalen Karte bestimmt und umfassen Daten einer Straßenoberfläche, Regelungsinhalte von Verkehrszeichen, eine Anzahl von Fahrspuren und eine Fahrspurbreite.
Weiterhin sind aus der US 2011/0224901 A1 eine Navigationsvorrichtung und ein Verfahren zu deren Betrieb bekannt. Dabei werden Informationen einer Oberfläche einer innerhalb einer digitalen Karte der Navigationsvorrichtung anhand verschiedener Sensoren aus Zuständen des Fahrzeuges oder aus mittels einer Kamera erfassten Bildern bestimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In dem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs wird erfindungsgemäß in einem autonomen oder teilautonomen Betrieb des Fahrzeugs eine Längs- und/oder Quersteuerung in Abhängigkeit von Eigenschaften einer vor dem Fahrzeug befindlichen Fahrbahnoberfläche derart durchgeführt, dass Fahrbahnunebenheiten automatisch ausgewichen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einen für die Insassen des Fahrzeugs komfortablen Betrieb desselben während des autonomen oder teilautonomen Betriebs des Fahrzeugs. Weiterhin wird eine mechanische Belastung verschiedener Bauteile des Fahrzeugs, insbesondere von Fahrwerksbauteilen, minimiert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch ein auf einer Fahrbahn mit mehreren Fahrspuren befindliches Fahrzeug in einer Draufsicht, welches gemäß dem Stand der Technik gesteuert wird,
2 schematisch ein auf einer Fahrbahn mit mehreren Fahrspuren befindliches Fahrzeug in einer Draufsicht, welches gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert wird,
3 schematisch ein auf einer Fahrbahn mit mehreren Fahrspuren befindliches Fahrzeug in einer Draufsicht, welches gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert wird,
4 schematisch ein auf einer Fahrbahn mit mehreren Fahrspuren befindliches Fahrzeug in einer Draufsicht, welches gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert wird,
5 schematisch ein auf einer Fahrbahn mit mehreren Fahrspuren befindliches Fahrzeug mit einem nach vorn gerichteten Sensor nach dem Stand der Technik in einer Draufsicht,
6 schematisch ein auf einer Fahrbahn mit mehreren Fahrspuren befindliches Fahrzeug mit einem nach vorn und zur Seite gerichteten Sensor in einer Draufsicht, und
7 schematisch ein auf einer Fahrbahn in einem Bereich mit Fahrbahnunebeneinheiten befindliches Fahrzeug in einer Seitenansicht.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein auf einer Fahrbahn FB mit mehreren Fahrspuren FS1 bis FS3 befindliches Fahrzeug 1, welches gemäß dem Stand der Technik gesteuert wird, dargestellt.
Das Fahrzeug 1 umfasst in nicht näher dargestellter Weise eine Steuervorrichtung, mittels welcher eine Längs- und/oder Querbewegung des Fahrzeugs 1 autonom oder teilautonom gesteuert wird.
In Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 1 befindet sich auf einer ersten Fahrspur FS1 ein Bereich B mit Fahrbahnunebenheiten FU, bei dessen Überfahrung ein Komfort für Insassen des Fahrzeugs 1 stark beeinträchtigt wird und eine mechanische Beanspruchung von Bauteilen des Fahrzeugs 1, insbesondere von Fahrwerksbauteilen, stark erhöht ist. Bei den Fahrbahnunebenheiten FU handelt es sich beispielsweise um Spurrillen, Schlaglöcher, Schlagkanten, Fugen, Schäden durch exzessive Befahrung mit Fahrzeugen großer Masse, andere Schäden sowie aus einem Niveau der Fahrbahnoberfläche herausragende oder unterhalb desselben befindliche Ausformungen.
Um diese Nachteile zu überwinden, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass in einem autonomen oder teilautonomen Betrieb des Fahrzeugs 1 eine Längs- und/oder Quersteuerung in Abhängigkeit von Eigenschaften der vor dem Fahrzeug 1 befindlichen Fahrbahnoberfläche derart durchgeführt wird, dass den Fahrbahnunebenheiten FU automatisch ausgewichen wird.
Ein Fahrzeug 1, welches derart betrieben wird, zeigt 2. Wird erfasst, dass sich das Fahrzeug 1 auf dem Bereich B mit den Fahrbahnunebenheiten FU befindet, erfolgt die Steuerung des Fahrzeugs 1 derart, dass automatisch ein Fahrspurwechsel von der ersten Fahrspur FS1 auf die zweite Fahrspur FS2 durchgeführt wird, wie dies mit der in der 2 eingezeichneten Trajektorie (Strichlinie) beispielhaft dargestellt ist, und somit den Fahrbahnunebenheiten FU ausgewichen wird. Zur Detektion der Fahrbahnunebenheiten FU erfolgt dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels nicht näher dargestellter Federwegsensoren des Fahrzeugs 1, wobei aus Ein- und Ausfederwegen und -raten die Fahrbahnunebenheiten FU ermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann der Fahrspurwechsel auch durch eine manuelle Anforderung eines Fahrzeugführers erfolgen, beispielsweise dann, wenn ein vorgegebener Grenzwert einer Stärke der Fahrbahnunebenheiten zur automatischen Auslösung des Fahrspurwechsels nicht überschritten wird.
In 3 ist ein auf der Fahrbahn FB mit den Fahrspuren FS1 bis FS3 befindliches Fahrzeug 1 dargestellt, wobei das Fahrzeug 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert wird. Im Unterschied zum in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird das Fahrzeug 1 zusätzlich derart automatisch gesteuert, dass periodisch ein Spurwechsel zurück auf die erste Fahrspur FS1 erfolgt. Hierbei wird überprüft, ob weiterhin Fahrbahnunebenheiten FU vorliegen, welche einen Wechsel auf die zweite Fahrspur FS2 erfordern. Ist dies der Fall, wird das Fahrzeug 1 zurück auf die zweite Fahrspur FS2 gesteuert. Eine dauerhafte Rückkehr auf die erste Fahrspur FS1 erfolgt, wenn keine Fahrbahnunebenheiten FU mehr vorliegen.
4 zeigt ein auf der Fahrbahn FB mit den Fahrspuren FS1 bis FS3 befindliches Fahrzeug 1, wobei das Fahrzeug 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert wird. Im Unterschied zum in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird das Fahrzeug 1 derart automatisch gesteuert, dass der periodische Spurwechsel zurück auf die erste Fahrspur FS1 zur Überprüfung auf ein Vorhandensein von Fahrbahnunebenheiten FU nicht durchgeführt wird.
Um eine Rückkehr auf die erste Fahrspur FS1 nach dem Ende des Bereichs B mit den Fahrbahnunebenheiten FU sicherzustellen, wird das Ende desselben mittels eines in 6 dargestellten Sensors 2 erfasst.
In 5 ist ein auf der Fahrbahn FB mit den Fahrspuren FS1 bis FS3 befindliches Fahrzeug 1 mit einem nach vorn gerichteten Sensor 3 nach dem Stand der Technik dargestellt. Mittels des Sensors 3 ist lediglich ein Bereich vor dem Fahrzeug 1 erfassbar.
Um jedoch auch den Bereich B mit den Fahrbahnunebenheiten FU seitlich neben dem Fahrzeug 1 zu erfassen, ist gemäß 6 an dem Fahrzeug 1 ein nach vorn gerichteter Sensor 2 angeordnet, dessen Erfassungsbereich sich nach vorn und seitlich rechts des Fahrzeugs 1 erstreckt. Eine alternative oder zusätzliche Erstreckung nach seitlich links ist in nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen ebenfalls möglich.
Zur Erfassung der Fahrbahnunebeneinheiten FU handelt es sich bei dem Sensor 2 um einen bildgebenden Sensor, insbesondere um eine Kamera, eine Stereokamera, einen Lidarsensor, einen Radarsensor oder einen Ultraschallsensor.
7 zeigt ein auf einer Fahrbahn FB in einem Bereich B mit Fahrbahnunebeneinheiten FU befindliches Fahrzeug 1 in einer Seitenansicht während der Überfahrung der Fahrbahnunebeneinheiten FU. Während einer ersten Überfahrung der Fahrbahnunebeneinheiten FU werden diese mittels der Federwegsensoren des Fahrzeugs 1 und/oder mittels des Sensors 2 erfasst und analysiert. Dabei wird ein Beginn und ein Ende des Bereichs B ermittelt.
Diese ermittelten Informationen über die Fahrbahnoberfläche werden in einer digitalen Karte eines Speichers des Fahrzeugs 1 und/oder in einer digitalen Karte eines zentralen Speichers hinterlegt, so dass die automatische Steuerung des Fahrzeugs 1 bei einer erneuten Befahrung eines Streckenabschnitts mit dem Bereich B frühzeitig den Spurwechsel auf eine andere Fahrspur FS1 bis FS3 durchführt. Das heißt, es wird eine persönliche Karte von Fahrspurbereichen mit Fahrbahnunebenheiten FU erstellt, um bei einer Mehrfachbefahrung die Überfahrung dieser Fahrspurbereiche zu vermeiden.
Die Speicherung in dem zentralen Speicher hat den Vorteil, dass auch andere Fahrzeuge, unabhängig davon, ob diese eine geeignete Sensorik zur Erfassung der Fahrbahnunebenheiten FU aufweisen, während eines autonomen oder teilautonomen Betriebs automatisch an den Fahrbahnunebenheiten FU vorbeigeführt werden können, indem die Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche aus den in der zentralen digitalen Karte hinterlegten Informationen ermittelt werden und/oder an das entsprechende Fahrzeug übermittelt werden.
Für alle beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens gilt, dass der Spurwechsel zum Umfahren der Fahrbahnunebenheiten FU vorzugsweise unter Berücksichtigung von geltenden Verkehrsregeln und unter Einhaltung von Sicherheitsvorschriften erfolgt, so dass Unfälle sowie Behinderungen und Gefährdungen anderer Verkehrsteilnehmer vermieden werden.
Weiterhin werden die Spurwechsel derart durchgeführt, dass ein Komfort der Insassen des Fahrzeugs 1 nicht negativ beeinflusst wird und diese den Spurwechsel nachvollziehen können. Zu diesem Zweck umfasst das Fahrzeug 1 in nicht näher dargestellter Weise vorzugsweise ein optische und/oder eine akustische Ausgabeeinheit, mittels welcher den Insassen ein bevorstehender Spurwechsel angekündigt und ein Grund für den Spurwechsel ausgegeben wird.
Da die Beeinträchtigung des Komforts durch die Bereiche B mit Fahrbahnunebenheiten FU von einer vom Fahrzeug 1 gefahrenen Geschwindigkeit abhängt, wird eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 bei dessen automatischer Steuerung berücksichtigt. Beispielweise werden im Allgemeinen Fugen zwischen Betonplatten einer Fahrbahn FB bei hohen Geschwindigkeiten als störend empfunden, während diese bei geringen Geschwindigkeiten als nicht oder als weniger störend wahrgenommen werden. Da die ins Fahrzeug eingespeisten Frequenzen als unterschiedlich unangenehm empfunden werden, werden diese bei einer Wiederbefahrung in der Wahl der Fahrspur FS1 bis FS3 berücksichtigt.
Da die Fahrbahnunebenheiten FU nicht zeitinvariant sind, da diese beispielsweise im Rahmen von Straßenreparaturen behoben werden, ist es in einer möglichen Ausgestaltung vorgesehen, dass die Informationen nach einer vorgegebenen Zeitdauer aus dem Speicher des Fahrzeugs 1 und/oder dem zentralen Speicher automatisch gelöscht werden.
Da weiterhin Bereiche B mit Fahrbahnunebenheiten FU häufig durch Verkehrszeichen angekündigt werden, ist es in einer Ausgestaltung des Verfahrens möglich, das Vorhandensein der Fahrbahnunebenheiten FU mittels bilderfassender Systeme, sogenannter Verkehrszeichenerkenner, zu erfassen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Sensor
3: Sensor
B: Bereich
FB: Fahrbahn
FS1 bis FS3: Fahrspur
FU: Fahrbahnunebenheiten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009034097 A1 [0002]
US 2011/0224901 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass in einem autonomen oder teilautonomen Betrieb des Fahrzeugs (1) eine Längs- und/oder Quersteuerung in Abhängigkeit von Eigenschaften einer vor dem Fahrzeug (1) befindlichen Fahrbahnoberfläche derart durchgeführt wird, dass Fahrbahnunebenheiten (FU) automatisch ausgewichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausweichen automatisch ein Fahrspurwechsel durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnoberfläche mittels zumindest eines in Fahrtrichtung zumindest nach vorn gerichteten Sensors (2) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor (2) eine Stereokamera, ein Lidarsensor, ein Radarsensor und/oder ein Ultraschallsensor verwendet werden bzw. wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnoberfläche aus mittels Federwegsensoren des Fahrzeugs (1) erfassten Daten ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrbahnoberfläche aus in einer digitalen Karte hinterlegten Informationen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelte Informationen über die Fahrbahnoberfläche in einer digitalen Karte eines Speichers des Fahrzeugs (1) und/oder in einer digitalen Karte eines zentralen Speichers hinterlegt werden.