DE102014213171A1 - System for autonomous vehicle guidance and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein System zur autonomen Fahrzeugführung, welches so ausgebildet ist, dass eine zumindest eingeschränkte und/oder zeitlich begrenzte Fahrzeugführung auch dann noch möglich ist, wenn ein Teil der Komponenten des Systems ausfällt. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrzeug mit einem solchen System.The invention relates to a system for autonomous vehicle guidance, which is designed so that an at least limited and / or time-limited vehicle guidance is still possible even if a part of the components of the system fails. The invention further relates to a vehicle having such a system.
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur autonomen Fahrzeugführung, welches eine Mehrzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten aufweist, wobei die Komponenten dazu ausgebildet sind, zusammenwirkend eine autonome Fahrzeugführung durchzuführen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem solchen System.The invention relates to a system for autonomous vehicle guidance, which has a plurality of electrical and / or electronic components, wherein the components are designed to cooperatively perform an autonomous vehicle guidance. The invention further relates to a motor vehicle with such a system.
Es ist bekannt, Kraftfahrzeuge wie Autos, Lastkraftwagen oder Busse so auszurüsten, dass sie ganz oder teilweise autonom fahren können. Serienreif sind derzeit beispielsweise Einparkassistenten zum selbständigen Manövrieren in eine Parklücke, Stauassistenten zum Halten von Fahrspur und Abstand bei niedrigen Geschwindigkeiten oder Abstandstempomate zum automatischen Halten eines geschwindigkeitsabhängigen Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Derartige Systeme können den Fahrer in bestimmten Situationen deutlich entlasten, indem sie ihm zumindest einen Teil der Fahrzeugführung abnehmen. Damit tragen sie zu einer erhöhten Sicherheit und auch zu erhöhtem Fahrkomfort bei. Für derartige Fahrassistenzsysteme werden beispielsweise Komponenten wie Kameras, Ultraschallsensoren oder Radargeräte verwendet.It is known to equip vehicles such as cars, trucks or buses so that they can drive completely or partially autonomous. Currently ready for production, for example, parking assistants for autonomous maneuvering in a parking space, congestion assistants for lane keeping and distance at low speeds or Abstandstempomate for automatically maintaining a speed-dependent distance to a vehicle in front. Such systems can significantly relieve the driver in certain situations by taking him at least part of the vehicle guidance. Thus, they contribute to increased safety and also to increased ride comfort. For such driver assistance systems, for example, components such as cameras, ultrasonic sensors or radars are used.
Es kann als allgemeines Entwicklungsziel bezeichnet werden, Kraftfahrzeuge so auszurüsten, dass sie in möglichst vielen Situationen dem Fahrer möglichst viele Aufgaben abnehmen. Anzustreben wäre es beispielsweise dass ein Fahrzeug vollständig autonom auf Straßen fahren kann, welche eine Überwindung langer Distanzen unter weitgehend definierten Bedingungen ermöglichen, beispielsweise auf Autobahnen. Da zur Überwindung langer Distanzen häufig mit besonders hohen Geschwindigkeiten gefahren wird, kann eine autonome Fahrt bei entsprechender Auslegung einen deutlichen Sicherheitsgewinn darstellen. Beispielsweise kann ein elektronisches System zur Fahrzeugführung auf besondere Kommunikationsmittel zurückgreifen, um Informationen von anderen Fahrzeugen oder auch von Infrastruktureinrichtungen über den Fahrbahnzustand und mögliche Gefahren zu erhalten. Zudem haben elektronische Systeme eine schnellere Reaktionsfähigkeit als ein menschlicher Fahrer und sind frei von Emotionen.It may be referred to as a general development goal to equip motor vehicles so that they take as many tasks as possible from the driver in as many situations as possible. It would be desirable, for example, for a vehicle to be able to drive completely autonomously on roads which allow it to travel long distances under largely defined conditions, for example on motorways. Since it is often driven to overcome long distances with very high speeds, an autonomous ride with appropriate design represent a significant safety gain. For example, an electronic vehicle management system can rely on special means of communication to obtain information from other vehicles or even from infrastructure about road conditions and possible hazards. In addition, electronic systems have a faster responsiveness than a human driver and are free of emotion.
Es versteht sich jedoch, dass ein möglicher Sicherheitsgewinn nur dann erzielt werden kann, wenn das System zur autonomen Fahrzeugführung selbst ein hohes Maß an Sicherheit aufweist, beispielsweise gegen Ausfall von einzelnen Komponenten des Sicherheitssystems. Ansonsten bestünde beispielsweise die Gefahr, dass bei Ausfall betriebswichtiger Komponenten das Fahrzeug plötzlich nicht mehr korrekt gesteuert wird, also beispielsweise einer Fahrbahn nicht mehr folgt oder keine anderen Fahrzeuge mehr berücksichtigt. Dies hätte mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Unfall zur Folge.However, it is understood that a possible gain in security can only be achieved if the system for autonomous vehicle guidance itself has a high degree of security, for example against failure of individual components of the security system. Otherwise, for example, there would be a risk that in case of failure of essential components, the vehicle is suddenly no longer controlled correctly, so for example, no longer follows a roadway or no other vehicles considered. This would most likely result in an accident.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein System zur autonomen Fahrzeugführung vorzusehen, welches beispielsweise hinsichtlich der Sicherheit verbessert ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen System vorzusehen. It is therefore an object of the invention to provide a system for autonomous vehicle guidance, which is improved, for example, in terms of safety. It is a further object of the invention to provide a motor vehicle with such a system.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein System gemäß Anspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 28 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind beispielsweise in den jeweiligen Unteransprüchen enthalten. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This is inventively achieved by a system according to
Die Erfindung betrifft ein System zur autonomen Fahrzeugführung, welches eine Mehrzahl von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten aufweist, wobei die Komponenten dazu ausgebildet sind, zusammenwirkend eine autonome Fahrzeugführung durchzuführen.The invention relates to a system for autonomous vehicle guidance, which has a plurality of electrical and / or electronic components, wherein the components are designed to cooperatively perform an autonomous vehicle guidance.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass
- – jede der Komponenten einer ersten Menge von Komponenten oder einer zweiten Menge von Komponenten zugeordnet ist,
- – wobei die Komponenten der ersten Menge dazu ausgebildet sind, eine zumindest eingeschränkte und/oder zeitlich begrenzte autonome Fahrzeugführung auch bei Ausfall der Komponenten der zweiten Menge durchzuführen, und
- – wobei die Komponenten der zweiten Menge dazu ausgebildet sind, eine zumindest eingeschränkte und/oder zeitlich begrenzte autonome Fahrzeugführung auch bei Ausfall der Komponenten der ersten Menge durchzuführen.
- Each of the components is associated with a first set of components or a second set of components,
- - Wherein the components of the first set are adapted to perform an at least limited and / or time-limited autonomous vehicle guidance even in case of failure of the components of the second set, and
- - Wherein the components of the second set are adapted to perform an at least limited and / or time-limited autonomous vehicle guidance even in case of failure of the components of the first set.
Das erfindungsgemäße System ist nicht nur dazu ausgelegt, ein Fahrzeug autonom zu steuern, wenn alle Komponenten funktionieren. Es ist vielmehr zusätzlich dazu ausgelegt, das Fahrzeug zumindest eingeschränkt und/oder zeitlich begrenzt autonom zu steuern, wenn ein Teil der Komponenten ausfällt. Ein Ausfall einer Komponente kann beispielsweise durch eine defekte Stromversorgung, einen Platinenbruch, einen Blitzeinschlag oder ein anderes seltenes aber mögliches Ereignis bedingt sein. Bei einem solchen Ausfall wird das Fahrzeug jedoch nicht steuerungslos gelassen, was mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem Unfall führen würde, sondern wird weiter geführt, um einen Unfall zu vermeiden.The system according to the invention is not only designed to autonomously control a vehicle when all components are functioning. Rather, it is additionally designed to control the vehicle autonomously, at least to a limited extent and / or for a limited time, when some of the components fail. Failure of a component may be due, for example, to a faulty power supply, board break, lightning strike, or other rare but possible event. In such a failure, however, the vehicle is not left uncontrolled, which would most likely lead to an accident, but will continue to avoid an accident.
Unter einer eingeschränkten Fahrzeugführung kann beispielsweise verstanden werden, dass das Fahrzeug nur mit geringerer Geschwindigkeit, mit schlechterer Spurtreue, ungenauerer Positionsbestimmung oder größerem Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug geführt werden kann. Sofern die autonome Fahrzeugführung zeitlich begrenzt möglich ist, kann die vorgesehene Zeit, in welcher das Fahrzeug weiterhin autonom geführt wird, beispielsweise ausreichend dafür sein, dass ein Fahrer die Fahrzeugführung übernimmt oder das Fahrzeug in einen sicheren Zustand verbracht wird, beispielsweise eine Fahrt mit niedrigerer Geschwindigkeit oder das Erreichen einer Parkposition, beispielsweise auf einem Standstreifen.Under a limited vehicle guidance can be understood, for example, that the vehicle only with lower speed, with poorer tracking accuracy, less accurate Position determination or greater distance from the vehicle in front can be performed. If autonomous vehicle guidance is possible for a limited time, the envisaged time in which the vehicle continues to be guided autonomously can be sufficient, for example, for a driver to take over the vehicle guidance or to bring the vehicle into a safe state, for example a drive at a lower speed or the achievement of a parking position, for example on a hard shoulder.
Eine autonome Fahrzeugführung kann eine vollständige oder teilweise autonome Fahrzeugführung bedeuten. Unter einer vollständig autonomen Fahrzeugführung kann beispielsweise verstanden werden, dass das Fahrzeug Strecken ohne Eingriff des Fahrers fährt, wobei das Fahrzeug idealerweise selbständig auf Parameter wie Streckenverlauf, Straßenbeschaffenheit und andere Fahrzeuge Rücksicht nimmt. Unter einer teilweise autonomen Fahrzeugführung kann beispielsweise verstanden werden, dass das Fahrzeug einzelne Fahraufgaben wie Halten der Geschwindigkeit, Halten des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug oder Halten der Fahrspur selbst übernimmt, andere Fahraufgaben jedoch gleichzeitig vom Fahrer übernommen werden. Unter autonomer Fahrzeugführung können auch autonome Assistenzfunktionen wie Baustellenassistent, Kolonnenfahrt auf Autobahnen oder Stauassistent verstanden werden.Autonomous vehicle guidance can mean complete or partially autonomous vehicle guidance. Under a completely autonomous vehicle guidance can be understood, for example, that the vehicle travels routes without intervention of the driver, the vehicle ideally takes independently on parameters such as route, road condition and other vehicles consideration. A partially autonomous vehicle guidance can be understood, for example, as meaning that the vehicle undertakes individual driving tasks such as holding the speed, keeping the distance to the vehicle in front or keeping the lane itself, but other driving tasks are simultaneously taken over by the driver. Autonomous driver assistance can also be understood as autonomous assistance functions such as construction site assistant, highway driving or traffic jam assist.
Bevorzugt sind einige oder alle der Komponenten zum Datenaustausch miteinander kommunizierend verbunden. Dies ermöglicht den Austausch von Daten wie beispielsweise Messwerten, Sensordaten, Berechnungsergebnissen oder Fahrbefehlen. Beispielsweise können die Komponenten über einen Feldbus, insbesondere einen CAN-Feldbus, verbunden sein. Auch die Verwendung drahtloser Kommunikation wie Bluetooth oder WLAN ist denkbar. Es sei verstanden, dass die Komponenten auch durch mehrere Systeme zum Datenaustausch miteinander kommunizierend verbunden sein können.Preferably, some or all of the components are communicatively connected to each other for data exchange. This allows the exchange of data such as measured values, sensor data, calculation results or driving commands. For example, the components can be connected via a field bus, in particular a CAN fieldbus. The use of wireless communication such as Bluetooth or WLAN is conceivable. It should be understood that the components may also be communicatively connected to one another by a plurality of systems for data exchange.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass
- – das System ein erstes Bordnetz und ein zweites Bordnetz aufweist,
- – wobei die erste Menge von Komponenten an dem ersten Bordnetz angeschlossen ist und die zweite Menge von Komponenten an dem zweiten Bordnetz angeschlossen ist.
- - The system has a first electrical system and a second electrical system,
- - Wherein the first set of components is connected to the first electrical system and the second set of components is connected to the second electrical system.
Die Bordnetze dienen insbesondere zur Stromversorgung der Komponenten. Sie können zumindest teilweise oder auch ganz als Bestandteile eines Kabelbaums ausgeführt sein. Durch die beschriebene Aufteilung ist sichergestellt, dass selbst bei komplettem Ausfall eines Bordnetzes und einem in diesem Fall möglichen kompletten Ausfall aller Komponenten einer der beiden Mengen eine sichere Weiterfahrt des Fahrzeugs unter Fortführung der autonomen Steuerung, wenn auch gegebenenfalls eingeschränkt und/oder zeitlich beschränkt, möglich ist.The electrical systems are used in particular for powering the components. They may be at least partially or entirely implemented as components of a wiring harness. The described division ensures that even with complete failure of a vehicle electrical system and in this case possible complete failure of all components of one of the two sets a safe onward journey of the vehicle while continuing the autonomous control, albeit possibly limited and / or limited in time possible is.
Gemäß jeweiliger bevorzugter Ausführungen ist vorgesehen, dass die erste Menge von Komponenten eines oder mehrere der folgenden Elemente aufweist:
- – Vorrichtung zur Trajektorienplanung,
- – Vorrichtung zur groben Lokalisierung, insbesondere mittels Satellitennavigation und/oder dead reckoning,
- – Vorrichtung zur Ermittlung von Eingangsparametern für Aktoren (Motion-Control),
- – Aktoren, insbesondere Lenkung, Motorsteuerung, und/oder Bremse,
- – Umfeldsensoren, insbesondere Kameras, Radargeräte, Lidargeräte, Ultraschallsensoren, Temperatursensoren, Regensensoren und/oder Straßenzustandssensoren.
- Device for trajectory planning,
- Device for coarse localization, in particular by means of satellite navigation and / or dead reckoning,
- Device for determining input parameters for actuators (motion control),
- Actuators, in particular steering, engine control, and / or brake,
- - Environment sensors, in particular cameras, radars, Lidargeräte, ultrasonic sensors, temperature sensors, rain sensors and / or road condition sensors.
Die erste Menge wird aufgrund der möglichen Aufnahme von Komponenten mit Sehfunktion auch als „sehender Pfad“ bezeichnet.The first set is also referred to as the "seeing path" because of the possible uptake of visual function components.
Bei der Vorrichtung zur Trajektorienplanung kann es sich beispielsweise um eine elektronische Recheneinheit handeln, welche eigenständig oder auch als Teil einer anderen, weitere Funktionen ausführenden Recheneinheit ausgeführt sein kann. Die durchgeführte Trajektorienplanung dient insbesondere der Vorausberechnung einer gewünschten und/oder geeigneten Fahrroute, welche auch als Trajektorie bezeichnet werden kann. Mittels der Trajektorienplanung gibt das System also anders ausgedrückt vor, entlang welcher Route sich das Fahrzeug bewegen soll. Die Trajektorienplanung kann dabei vorzugsweise kontinuierlich einen bestimmten Zeitraum von beispielsweise 5 s oder 10 s vorausplanen.The device for trajectory planning can be, for example, an electronic arithmetic unit which can be designed independently or as part of another arithmetic unit that executes further functions. The trajectory planning carried out serves, in particular, for the precalculation of a desired and / or suitable driving route, which can also be referred to as a trajectory. In other words, using trajectory planning, the system specifies along which route the vehicle should move. The trajectory planning can preferably plan ahead for a certain period of, for example, 5 s or 10 s.
Für die Satellitennavigation kann auf bekannte Systeme wie GPS oder GLONASS zurückgegriffen werden, was üblicherweise eine Positionsbestimmung mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Für dead reckoning kann beispielsweise auf Daten von diversen Sensoren wie Drehzahlsensoren oder Lenkwinkelsensoren zurückgegriffen werden. Aus den Daten solcher Sensoren kann die gefahrene Fahrtstrecke berechnet werden und damit kann die Position relativ zu einem Referenzpunkt berechnet werden.For satellite navigation, known systems such as GPS or GLONASS can be used, which usually allows a position determination with high accuracy. For dead reckoning, for example, data from various sensors such as speed sensors or steering angle sensors can be used. From the data of such sensors, the distance traveled can be calculated and thus the position can be calculated relative to a reference point.
Auch bei der Vorrichtung zur Berechnung von Eingangsparametern für Aktoren, welche auch als Motion-Control bezeichnet werden kann, kann es sich um eine Recheneinheit handeln, welche eigenständig oder auch als Teil einer anderen, weitere Funktionen ausführenden Recheneinheit ausgeführt sein kann. Damit werden beispielsweise Steuerbefehle für Aktoren wie Lenkung, Bremse und/oder Motorsteuerung berechnet, mittels welchen die berechnete Trajektorie vom Fahrzeug gefahren wird.Also in the apparatus for calculating input parameters for actuators, which may also be referred to as motion control, it may be a computing unit, which may be executed independently or as part of another, further functions executing arithmetic unit. This will be for example Control commands for actuators such as steering, brake and / or engine control calculated by means of which the calculated trajectory is driven by the vehicle.
Bevorzugt weist die erste Menge von Komponenten eine Kamera zur Ermittlung von Eingangsdaten für eine Lokalisierungsfunktion auf. Damit können beispielsweise Fahrspuren und/oder Landmarken wie Leitplanken, Leitpfosten oder Verkehrszeichen erkannt werden, was eine besonders genaue Positionsbestimmung ermöglicht, und zwar insbesondere dann, wenn dem System die genauen Standorte der Landmarken bekannt sind. Hierfür kann eine geeignete Karte oder Datenbank vorhanden sein, wobei derartige Karten oder Datenbanken beispielsweise auch von einem zentralen Serversystem bereitgestellt werden können, auf welches das Fahrzeug über drahtlose Datenübertragung Zugriff hat. Verkehrszeichen können auch ausgewertet werden, um Informationen über geltende Verkehrsregeln zu erlangen, welche beispielsweise im Rahmen der autonomen Fahrzeugführung verwendet werden können.The first set of components preferably has a camera for determining input data for a localization function. Thus, for example, lanes and / or landmarks such as crash barriers, guide posts or traffic signs can be detected, which allows a particularly accurate position determination, especially if the system, the exact locations of the landmarks are known. For this purpose, a suitable map or database may be present, wherein such maps or databases may for example also be provided by a central server system to which the vehicle has access via wireless data transmission. Traffic signs can also be evaluated to obtain information about applicable traffic rules, which can be used, for example, in the context of autonomous vehicle navigation.
Gemäß jeweiliger Ausführungen handelt es sich bei den Eingangsdaten für die Lokalisierungsfunktion um eine oder mehrere der folgenden Informationen:
- – Visuelle Odometrie (Bewegungsschätzung),
- – Lokalisierung mittels gleichzeitiger Lokalisierung und Abbildung (SLAM, Simultaneous Localization and Mapping),
- – Schätzung von Nick-, Wank- und/oder Rollrate.
- - visual odometry (motion estimation),
- - Localization using Simultaneous Localization and Mapping (SLAM),
- - Estimation of pitch, roll and / or roll rate.
Diese Eingangsdaten können beispielsweise von der Kamera selbst oder von einer anderen Komponente erzeugt werden, und zwar vorzugsweise aus von der Kamera gewonnenen Bild- und/oder Videodaten. Die Kamera oder eine andere Komponente kann auch dazu ausgebildet sein, Dynamikdaten aus den Bild- und/oder Videodaten zu ermitteln.This input data can be generated for example by the camera itself or by another component, preferably from image and / or video data obtained from the camera. The camera or another component can also be designed to determine dynamic data from the image and / or video data.
Bevorzugt ist eine Komponente dazu ausgebildet, mittels von der Kamera gelieferter Bilder oder Daten und bevorzugt auch mittels Kartendaten eine absolute Position basierend auf visuellen Landmarken zu ermitteln. Bei solchen Landmarken kann es sich beispielsweise um die bereits weiter oben erwähnten Leitplanken, Leitpfosten oder Verkehrszeichen handeln. Positionen solcher Landmarken können beispielsweise in Kartendaten enthalten sein, welche im Fahrzeug gespeichert oder von einem Server mittels drahtloser Datenübertragung abrufbar sind. Es sei verstanden, dass das Fahrzeug beispielsweise auch eine zentrale Datenbank von Landmarken aktualisieren kann, insbesondere wenn es eine neue Landmarke findet, eine Landmarke entfernt wurde oder die Position einer Landmarke verändert wurde.Preferably, a component is designed to determine an absolute position based on visual landmarks by means of images or data supplied by the camera and preferably also by means of map data. Such landmarks may be, for example, the guardrails, delineators or traffic signs already mentioned above. Positions of such landmarks may be included, for example, in map data stored in the vehicle or retrievable from a server via wireless data transmission. It should be understood that the vehicle may, for example, also update a central database of landmarks, particularly if it finds a new landmark, has removed a landmark, or has changed the position of a landmark.
Daten, welche von der Kamera geliefert werden, können auch mit Daten von Umfeldsensoren wie Radarsensoren oder Lidarsensoren fusioniert werden. Die derart gewonnenen fusionierten Daten können beispielsweise zur Positionsbestimmung verwendet werden oder auch anderen Komponenten zur Verfügung gestellt werden. Damit kann beispielsweise die Belastung von Kommunikationsmitteln wie eines Feldbusses verringert werden, insbesondere wenn dadurch weniger Originaldaten übertragen werden.Data provided by the camera can also be fused with data from environmental sensors such as radar sensors or lidar sensors. The fused data thus obtained can be used, for example, for position determination or else made available to other components. Thus, for example, the burden of communication means such as a field bus can be reduced, in particular if thereby less original data is transmitted.
Es sei verstanden, dass eine Fusion grundsätzlich als tightly coupling oder als loosely coupling ausgeführt sein kann.It should be understood that a fusion can basically be designed as a tightly coupling or as a loose coupling.
Bei der Kamera kann es sich beispielsweise um eine Monokamera, eine Stereokamera oder eine Topviewkamera handeln. Es können auch mehrere Kameras gleicher oder unterschiedlicher Typen vorgesehen sein.The camera may, for example, be a monocamera, a stereo camera or a topview camera. It can also be provided several cameras of the same or different types.
Gemäß jeweiliger bevorzugter Ausführungen ist vorgesehen, dass die zweite Menge von Komponenten eines oder mehrere der folgenden Elemente aufweist:
- – Antennenschnittstelle, insbesondere für Fahrzeug-zu-X-Kommunikation (C2X-Kommunikation),
- – Vorrichtung zur spurgenauen Positionierung und/oder Lokalisierung, insbesondere mittels Satellitennavigation, Odometrie und/oder landmarkenbasierter Positionierung,
- – Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmittel (C2X-Kommunikationsmittel),
- – weitere Vorrichtung zur Ermittlung von Eingangsparametern für Aktoren (Backup-Motion-Control),
- – weitere Aktoren (Backup-Aktoren), insbesondere weitere Lenkung (Backup-Lenkung), weitere Motorsteuerung (Backup-Motorsteuerung) und/oder weitere Bremse (Backup-Bremse).
- Antenna interface, in particular for vehicle-to-X communication (C2X communication),
- Device for accurate positioning and / or localization, in particular by means of satellite navigation, odometry and / or landmark-based positioning,
- Vehicle-to-X communication means (C2X communication means),
- Further device for determining input parameters for actuators (backup motion control),
- - Other actuators (backup actuators), in particular further steering (backup steering), further engine control (backup engine control) and / or additional brake (backup brake).
Die zweite Menge wird aufgrund der möglichen Aufnahme von Funksystemen auch als „hörender Pfad“ bezeichnet.The second set is also referred to as the "listening path" due to the possible inclusion of radio systems.
Unter einer Fahrzeug-zu-X-Kommunikation, abgekürzt auch als C2X-Kommunikation bezeichnet, werden insbesondere eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und eine Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation verstanden. Ersteres bezeichnet eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen, wobei beispielsweise Daten über Geschwindigkeit, Kurs, Spurwechselabsichten, Pannen oder Sondereinsatzrechte ausgetauscht werden können. Zweiteres bezeichnet eine Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und Infrastruktur, wobei beispielsweise vom Fahrzeug Informationen über Pannen gesendet werden können und von der Infrastruktur Informationen über Verkehrsregeln, Geschwindigkeitsbeschränkungen, Verkehrslage oder Umleitungen empfangen werden können.Vehicle-to-X communication, also referred to as C2X communication for short, is understood in particular to be a vehicle-to-vehicle communication and a vehicle-to-infrastructure communication. The former refers to communication between vehicles, whereby, for example, data on speed, course, lane change intentions, breakdowns or special operations rights can be exchanged. Secondly, a communication between a vehicle and infrastructure, for example, information about breakdowns can be sent from the vehicle and information about the infrastructure Traffic rules, speed limits, traffic conditions or diversions can be received.
Die Antennenschnittstelle kann dediziert für die C2X-Kommunikation vorgesehen sein oder auch mehrere Funktionen haben, so dass beispielsweise auch andere Kommunikationsmittel wie ein Autotelefon die Antennenschnittstelle nutzen können.The antenna interface may be dedicated to the C2X communication or may have multiple functions, so that, for example, other communication means such as a car phone can use the antenna interface.
Die Vorrichtung zur spurgenauen Positionierung kann beispielsweise mittels Satellitennavigation und/oder mittels Odometrie ausgeführt sein, wobei im letzteren Fall beispielsweise Daten von Fahrdynamiksensoren empfangen und verwendet werden können. Die Vorrichtung zur spurgenauen Positionierung aus der zweiten Menge kann insbesondere auch zusätzlich zur Vorrichtung zur groben Positionierung der ersten Menge vorhanden sein, wobei in diesem Fall typischerweise die Vorrichtung zur spurgenauen Positionierung eine genauere Positionsbestimmung ermöglicht als die Vorrichtung zur groben Positionierung. Letztere kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die Straße zu bestimmen, auf welcher das Fahrzeug fährt, während erstere dazu ausgebildet ist, auch die Fahrspur zu bestimmen, was insbesondere auf Autobahnen und anderen mehrspurigen Straßen von Vorteil ist.The device for accurate positioning of the track can be embodied, for example, by means of satellite navigation and / or by means of odometry, wherein in the latter case, for example, data from driving dynamics sensors can be received and used. In particular, the device for accurate positioning of the second set may also be present in addition to the device for coarse positioning of the first set, in which case the device for accurate positioning of the track typically enables a more accurate position determination than the device for coarse positioning. The latter can be designed, for example, to determine the road on which the vehicle is traveling, while the former is designed to also determine the lane, which is particularly advantageous on motorways and other multi-lane roads.
Eine spurgenaue Positionierung kann insbesondere in einer digitalen Karte erfolgen bzw. für eine digitale Karte verwendet werden.A track-accurate positioning can be done in particular in a digital map or used for a digital map.
Die C2X-Kommunikationsmittel können beispielsweise in Form eines Funk- und/oder Datenverarbeitungsmoduls für die C2X-Kommunikation ausgebildet sein. Sie können auch als Bestandteil eines solchen Moduls ausgebildet sein, welches mehr Funktionen hat.The C2X communication means may be designed, for example, in the form of a radio and / or data processing module for the C2X communication. They can also be designed as part of such a module, which has more functions.
Die Backup-Motion-Control und die Backup-Aktoren können insbesondere dazu ausgebildet sein, bei einem Ausfall der Motion-Control bzw. eines oder mehrerer Aktoren aus der ersten Menge die entsprechenden Aufgaben zu übernehmen. Damit kann die zweite Menge von Komponenten grundsätzlich in die Lage versetzt werden, die Fahrzeugführung auch bei Ausfall der entsprechenden Komponenten der ersten Menge zu übernehmen.The backup motion control and the backup actuators can in particular be designed to take over the corresponding tasks in the event of a failure of the motion control or one or more actuators from the first set. Thus, the second set of components can be fundamentally put into the position to take over the vehicle management even in case of failure of the corresponding components of the first set.
Bevorzugt weist die zweite Menge eine Anzahl von Umfeldsensoren, insbesondere Kameras, Radargeräte, Lidargeräte, Ultraschallsensoren, Temperatursensoren, Regensensoren und/oder Straßenzustandssensoren auf. Diese Umfeldsensoren können insbesondere zusätzlich zu Umfeldsensoren vorhanden sein, welche der ersten Menge zugeordnet sind. Dies erhöht die Sicherheit des Systems insbesondere im Fall eines Ausfalls von Komponenten der ersten Menge, da die zweite Menge in diesem Fall über eine gewisse Fähigkeit verfügt, das Umfeld wahrzunehmen, wenn auch diese Fähigkeit typischerweise hinter derjenigen der ersten Menge zurückbleiben wird. Preferably, the second set comprises a number of environment sensors, in particular cameras, radar devices, lidar devices, ultrasound sensors, temperature sensors, rain sensors and / or road condition sensors. These environment sensors may in particular be present in addition to environmental sensors which are assigned to the first quantity. This increases the safety of the system, especially in the event of failure of components of the first set, since the second set in this case has some ability to perceive the environment, although this capability will typically lag behind that of the first set.
Bevorzugt weist die zweite Menge eine Anzahl von Fahrdynamiksensoren, insbesondere Drehzahlsensoren, Geschwindigkeitssensoren, Lenkwinkelsensoren, Lenkradwinkelsensoren, Beschleunigungssensoren und/oder Drehratensensoren auf. Dies ermöglicht die Erfassung von Fahrdynamikdaten, beispielsweise zur Verwendung in einer Positionsbestimmung oder in einer spurgenauen Positionierung.Preferably, the second set comprises a number of vehicle dynamics sensors, in particular rotational speed sensors, speed sensors, steering angle sensors, steering wheel angle sensors, acceleration sensors and / or yaw rate sensors. This makes it possible to acquire driving dynamics data, for example for use in a position determination or in a position-accurate positioning.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist das System dazu ausgebildet, ein Fahrzeug bei Ausfall eines Bordnetzes oder bei Ausfall zumindest einer Komponente in einen sicheren Zustand zu überführen. Der sichere Zustand kann beispielsweise eine Übergabe der Fahrzeugführung an einen Fahrer, eine Verringerung der Geschwindigkeit und/oder ein Abstellen des Fahrzeugs auf einem hierfür vorgesehenen Platz, beispielsweise einem Seitenstreifen, sein. Damit kann dem Ausfall in geeigneter Weise Rechnung getragen werden, um einen Unfall möglichst wirkungsvoll zu verhindern.According to a preferred embodiment, the system is adapted to transfer a vehicle in the event of failure of a vehicle electrical system or in the event of failure of at least one component in a safe state. The safe state can be, for example, a transfer of the vehicle guidance to a driver, a reduction in the speed and / or a parking of the vehicle in a space provided for this purpose, for example a side strip. Thus, the failure can be accommodated in a suitable manner to prevent an accident as effectively as possible.
Ein Fahrer kann bei Ausfall eines Bordnetzes oder bei Ausfall zumindest einer Komponente beispielsweise durch optische, akustische und/oder haptische Signale ermahnt werden, die Führung des Fahrzeuges zu übernehmen. Damit kann der Fahrer schnell darauf aufmerksam gemacht werden, dass sein Eingriff zur Vermeidung einer gefährlichen Situation erforderlich ist.A driver can be warned in case of failure of a vehicle electrical system or failure of at least one component, for example, by optical, acoustic and / or haptic signals to take over the leadership of the vehicle. Thus, the driver can be quickly made aware that his intervention to avoid a dangerous situation is required.
Einige oder alle der Komponenten können dazu ausgebildet sein, Daten zu erfassen und erfasste Daten zwischen Komponenten beider Mengen auszutauschen. Das System kann dazu ausgebildet sein, das Fahrzeug bei Ausfall eines Bordnetzes oder von Komponenten für einen kurzen Zeitraum, insbesondere einen Zeitraum von 5 s bis 10 s, mittels der zuvor zwischen den Komponenten beider Mengen ausgetauschten Informationen autonom weiterzuführen.Some or all of the components may be configured to collect data and exchange captured data between components of both sets. The system may be designed to autonomously continue the vehicle in the event of failure of a vehicle electrical system or of components for a short period of time, in particular a period of 5 seconds to 10 seconds, by means of the information previously exchanged between the components of both quantities.
Bevorzugt ist zumindest eine Komponente der zweiten Menge dazu ausgebildet, bei Betrieb beider Bordnetze und/oder bei Betrieb aller Komponenten Daten an zumindest eine Komponente der ersten Menge zu übermitteln.At least one component of the second quantity is preferably designed to transmit data to at least one component of the first quantity when operating both vehicle systems and / or when operating all the components.
Gemäß jeweiliger Ausführungen kann es sich bei den von Komponenten der zweiten Menge an Komponenten der ersten Menge übermittelten Daten um eine oder mehrere der folgenden Informationen handeln:
- – Fahrzeugposition in einem globalen Referenzsystem, insbesondere WGS 84,
- – spurgenaue Positionierung, beispielsweise zur Verwendung in einer digitalen Karte,
- – Informationen aus einer Fahrzeug-zu-X-Kommunikation, beispielsweise – sich dynamisch verändernde Objekte, welche sich auf einer Trajektorie befinden können, wie liegen gebliebene Fahrzeuge, Baustellen, Sondereinsatzfahrzeuge und/oder Stauende, – Verkehrszeicheninformationen, – Fahrdynamikdaten anderer Fahrzeuge, insbesondere von vorrausfahrenden, herannahenden oder nebenher fahrenden Fahrzeugen, mit welchen stabile Kolonnenfahrt ermöglicht werden kann, – Informationen über Spurwechselabsichten anderer Fahrzeuge, insbesondere von vorrausfahrenden, herannahenden oder nebenher fahrenden Fahrzeugen, welche die eigene Fahrspur betreffen,
- – Fahrdynamikdaten, beispielsweise – Drehrate und/oder 3D-Drehrate, – Beschleunigung und/oder 3D-Beschleunigung, – Lenkwinkel, – Raddrehzahl, – Geschwindigkeit über Grund, – Schwimmwinkel.
- Vehicle position in a global reference system, in particular WGS 84,
- Accurate positioning, for example for use in a digital map,
- Information from vehicle-to-X communication, for example dynamically changing objects which may be on a trajectory, such as left-over vehicles, construction sites, special-purpose vehicles and / or traffic jams, traffic signal information, vehicle dynamics data of other vehicles, in particular advance vehicles approaching or approaching, with which stable convoy travel can be made possible, information about lane change intentions of other vehicles, in particular of preceding, approaching or moving vehicles, which affect their own traffic lane,
- - Vehicle dynamics data, for example - yaw rate and / or 3D yaw rate, - acceleration and / or 3D acceleration, - steering angle, - wheel speed, - speed over ground, - slip angle.
Diese Informationen können beispielsweise zur autonomen Fahrzeugführung von Komponenten der ersten Menge verwendet werden. Insbesondere sind dabei Daten aus der Fahrzeug-zu-X-Kommunikation relevant, welche eine Trajektorie betreffen, welche das Fahrzeug voraussichtlich fahren wird.This information can be used for autonomous vehicle guidance of components of the first set, for example. In particular, data from the vehicle-to-X communication relevant to a trajectory that the vehicle is expected to drive will be relevant.
Bevorzugt weisen einige oder alle der von Komponenten der zweiten Menge an Komponenten der ersten Menge übermittelten Informationen einen jeweiligen Zeitstempel auf, welcher den Zeitpunkt der Informationserfassung angibt. Dies verbessert Möglichkeiten zum Auswerten oder Fusionieren der Informationen, da genau bekannt ist, wann die jeweilige Information aufgenommen wurde.Preferably, some or all of the information transmitted by components of the second set of components of the first set has a respective time stamp indicating the time of information capture. This enhances possibilities for evaluating or fusing the information, since it is known exactly when the particular information was recorded.
Besonders bevorzugt wird der Zeitstempel unter Verwendung einer globalen Zeitinformation, insbesondere eine aus Satellitennavigation erhaltene Zeitinformation, erzeugt. Dies erlaubt auch den Vergleich von Zeitstempeln, welche im eigenen Fahrzeug vergeben wurden, mit Zeitstempeln aus anderen Fahrzeugen oder Infrastruktur.Particularly preferably, the time stamp is generated using global time information, in particular a time information obtained from satellite navigation. This also allows the comparison of time stamps, which were assigned in the own vehicle, with time stamps from other vehicles or infrastructure.
Ein Zeitstempel kann beispielsweise einen Datensatz aufweisen, welche eine Uhrzeit in einem bestimmten Format und gegebenenfalls auch ein Datum aufweist.A timestamp may, for example, have a data record which has a time in a specific format and possibly also a date.
Mit einer von einer Komponente des zweiten Pfads, beispielsweise einer Vorrichtung zur spurgenauen Positionierung, übergebenen Position kann kontinuierlich eine einfache Lokalisierung in zumindest einer Komponente der ersten Menge kalibriert werden, was beispielsweise eine spurgenaue Positionierung bei der Trajektorienplanung ermöglicht. Auch kann durch eine Eigen-Lokalisierung eine gefahrene Ist-Trajektorie ermittelt und daraus eine Optimierung der Aktor-Ansteuerung durch den Motion-Control durchgeführt werden. Somit kann eine geschlossene Regelschleife aus Aktoransteuerung und daraus resultierender Positionsveränderung gebildet werden, welche ein besonders präzises Fahren ermöglicht.With a position transferred from a component of the second path, for example a device for accurate tracking positioning, a simple localization in at least one component of the first set can be continuously calibrated, which enables, for example, a track-accurate positioning in trajectory planning. Also, a traversed actual trajectory can be determined by self-localization and from this an optimization of the actuator control can be carried out by the motion control. Thus, a closed control loop of Aktoransteuerung and resulting position change can be formed, which allows a particularly precise driving.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung beinhalten die von Komponenten der zweiten Menge an Komponenten der ersten Menge übermittelten Daten eine globale Zeitinformation, insbesondere eine aus Satellitennavigation erhaltene Zeitinformation. Dies ermöglicht es insbesondere in vorteilhafter Weise, dass die Zeitinformation an Umfeldsensoren übergeben wird und die Umfeldsensoren jeweilige Messwerte mit einem auf der Zeitinformation basierenden Zeitstempel versehen. Bei einer Fusion der eingehenden Daten kann ein solcher Zeitstempel beispielsweise eine zeitliche Zuordnung der Daten verbessern und dadurch eine Zeitunschärfe der in der Fusion generierten Information verringern.According to a preferred embodiment, the data transmitted by components of the second set of components of the first set include global time information, in particular a time information obtained from satellite navigation. This makes it possible, in particular in an advantageous manner, for the time information to be transferred to environmental sensors and for the environmental sensors to provide respective measured values with a time stamp based on the time information. For example, in the case of a fusion of the incoming data, such a time stamp can improve a time allocation of the data and thereby reduce a time blurring of the information generated in the fusion.
Besonders bevorzugt ist zumindest eine Komponente der ersten Menge dazu ausgebildet ist, bei einem Ausfall des zweiten Bordnetzes oder zumindest einer Komponente der zweiten Menge eine Trajektorienplanung mittels der von Komponenten der zweiten Menge an Komponenten der ersten Menge übermittelten Informationen für einen bestimmten Zeitraum, bevorzugt zwischen 5 s und 10 s, durchzuführen. Dies kann eine ausreichende Zeit sein, um eine Übergabe der Fahrzeugsteuerung an einen Fahrer durchzuführen, wobei bis zur Übergabe das Fahrzeug ausreichend zuverlässig gesteuert wird, um einen Unfall zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, das Fahrzeug in einen bestimmten Zustand wie beispielsweise ein Anhalten auf einem Standstreifen zu überführen.Particularly preferably, at least one component of the first set is designed to, in the event of a failure of the second on-board network or at least one component of the second set, carry out trajectory planning by means of the information transmitted by components of the second set of components of the first set for a specific period of time, preferably between 5 s and 10 s. This may be a sufficient time to perform a handover of the vehicle control to a driver, wherein the vehicle is sufficiently reliably controlled until the handover to avoid an accident. Alternatively or additionally, it may be provided to transfer the vehicle to a specific state, such as stopping on a hard shoulder.
Bevorzugt ist zumindest eine Komponente der ersten Menge dazu ausgebildet, bei Betrieb beider Bordnetze eine Trajektorienplanung kontinuierlich an zumindest eine Komponente der zweiten Menge zu übergeben, wobei zumindest eine Komponente der zweiten Menge dazu ausgebildet ist, bei Ausfall des ersten Bordnetzes oder von Komponenten der ersten Menge unter Verwendung dieser Trajektorienplanung autonomes Fahren für einen bestimmten Zeitraum weiter zu betreiben. Somit kann auch im Fall eines Ausfalls auf Seiten der ersten Menge ein sicherer, wenn auch gegebenenfalls zeitlich begrenzter Weiterbetrieb des Fahrzeugs ermöglicht werden, bis ein Fahrer die Steuerung übernommen hat oder anderweitige Maßnahmen ergriffen sind.Preferably, at least one component of the first set is configured to continuously transmit trajectory planning to at least one component of the second set when operating both on-board systems, wherein at least one component of the second set is configured in the event of failure of the first on-board network or components of the first set operate autonomous driving for a certain period of time using this trajectory planning. Thus, even in the case of a failure on the part of the first set a safe, albeit possibly temporally limited continued operation of the vehicle can be made possible, until a driver has taken control or other measures have been taken.
Im Fall eines Ausfalls von Komponenten der ersten Menge, insbesondere bei Ausfall einer Motion-Control oder einer Anzahl von Aktoren, können bevorzugt eine Backup-Motion-Control bzw. Backup-Aktoren aus der zweiten Menge verwendet werden.In the case of a failure of components of the first set, in particular in case of failure of a motion control or a number of actuators, preferably a backup motion control or backup actuators from the second set can be used.
Bevorzugt wird bei Ausfall von Komponenten der ersten Menge eine Trajektorienkontrolle von einem Positionier-Modul der zweiten Menge durchgeführt und an den Backup-Motion-Control zurückgemeldet, damit dieser seine Ansteuerung optimieren kann.In case of failure of components of the first set, a trajectory check is preferably carried out by a positioning module of the second set and reported back to the backup motion control, so that it can optimize its control.
Bevorzugt wird bei Ausfall des ersten Bordnetzes, bei Ausfall zumindest einer Komponente der ersten Menge, oder auch bei Übernahme der Fahrzeugführung alleine durch Komponenten der zweiten Menge aus sonstigem Grund, die aus einer Komponente der ersten Menge erhaltene Trajektorienplanung unter Verwendung von Daten aus einer Fahrzeug-zu-X-Kommunikation aktualisiert. Dies ermöglicht eine längere sichere Fahrzeit unter autonomer Fahrzeugführung.In case of failure of the first on-board network, in the event of failure of at least one component of the first set or even assumption of the vehicle guidance solely by components of the second set for other reason, the trajectory planning obtained from a component of the first set is preferred using data from a vehicle Updated to X communication. This allows a longer safe driving time under autonomous vehicle guidance.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist zumindest eine Komponente oder eine nicht an dem ersten Bordnetz oder dem zweiten Bordnetz angeschlossene Einrichtung dazu ausgebildet, bei Ausfall des ersten Bordnetzes und/oder des zweiten Bordnetzes und/oder einzelner Komponenten über Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmittel eine oder mehrere Nachrichten an andere Fahrzeuge und/oder an Infrastruktur abzusenden, wobei die Nachrichten die Information beinhalten, dass sich das Fahrzeug in einem Notbetrieb befindet. Damit können andere Fahrzeuge davor gewarnt werden, dass sich das Fahrzeug unter Umständen nicht wie bei vollständig funktionsfähiger autonomer Fahrzeugführung verhält. Sie können dann beispielsweise einen größeren Abstand halten oder Spurwechsel unterlassen.According to a preferred embodiment, at least one component or a device not connected to the first on-board network or the second on-board network is designed to provide one or more vehicle-to-X communication means if the first on-board network and / or the second on-board network fails and / or individual components fail send multiple messages to other vehicles and / or infrastructure, the messages including the information that the vehicle is in emergency mode. This may alert other vehicles that the vehicle may not behave as if it had fully operational autonomous vehicle guidance. You can then, for example, maintain a greater distance or refrain from changing lanes.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung weisen einige oder alle zwischen den Komponenten ausgetauschten Daten und/oder Informationen ein Integritätsmaß auf, welches die Güte der Daten und/oder Informationen anzeigt. Dies ermöglicht eine bessere Bewertung der Daten, beispielsweise bei Fusion oder anderen Berechnungen oder Auswertungen. Es können beispielsweise die Daten mit dem besten Integritätsmaß für bestimmte Berechnungen verwendet werden.According to a preferred embodiment, some or all of the data and / or information exchanged between the components has an integrity measure which indicates the quality of the data and / or information. This allows a better evaluation of the data, for example in fusion or other calculations or evaluations. For example, the data with the best integrity measure can be used for certain calculations.
Gemäß jeweiliger Ausführungen werden redundante Lokalisierungsinformationen einer Komponente oder mehreren Komponenten zugeführt, und/oder das System weist eine zentrale Komponente auf, welche einen zentral überwachenden Algorithmus ausführt und welcher redundante Lokalisierungsinformationen zugeführt werden, wobei der Algorithmus dazu ausgelegt ist, eine autonome Fahrzeugsteuerung oder einzelne Funktionen einer autonomen Fahrzeugsteuerung auch dann auszuführen, wenn eines der Bordnetze oder zumindest eine Komponente ausfällt. Damit wird eine besonders hohe Sicherheit erreicht. Ein solcher Algorithmus kann bevorzugt auf Grundlage der Integritätsmaße arbeiten. Die Komponenten, welche den zentral überwachenden Algorithmus ausführen, können beiden Mengen von Komponenten zugeordnet sein.According to respective implementations, redundant location information is provided to one or more components, and / or the system has a central component that performs a centrally-monitoring algorithm and to which redundant location information is provided, the algorithm being adapted to autonomous vehicle control or individual functions autonomous vehicle control even if one of the vehicle electrical system or at least one component fails. This achieves a particularly high degree of safety. Such an algorithm may preferably operate based on the integrity measures. The components that execute the centrally monitoring algorithm may be associated with both sets of components.
Bevorzugt weist das System eine oder mehrere Komponenten auf, um eine Fahrzeugposition auf zweierlei Arten zu berechnen, nämlich zum einen basierend zumindest auf Fahrdynamikdaten und Satellitennavigationsdaten, und zum anderen basierend zumindest auf Kameradaten und besonders bevorzugt auch auf Kartendaten. Damit wird eine vorteilhafte Redundanz erreicht, wobei bei Ausfall eines gewissen Teils des Systems auf andere Teile zurückgegriffen werden kann, um die für ein sicheres oder zumindest eingeschränktes Fahren mit autonomer Fahrzeugführung nötige Funktionalität zu erhalten. Außerdem wird eine Toleranz gegen common cause – Fehler erreicht, d.h. es ist sehr unwahrscheinlich, dass der gleiche Fehler beide Arten der Berechnung in gleicher Weise stört. Besonders bevorzugt gehört eine Komponente zur Berechnung der Fahrzeugposition basierend auf Kameradaten und gegebenenfalls auch Kartendaten zur ersten Menge von Komponenten. Weiter bevorzugt gehört eine Komponente zur Berechnung der Fahrzeugposition basierend auf Fahrdynamikdaten und Satellitennavigation zur zweiten Menge von Komponenten.The system preferably has one or more components in order to calculate a vehicle position in two ways, namely firstly based on vehicle dynamics data and satellite navigation data, and secondly based at least on camera data and particularly preferably also on map data. For an advantageous redundancy is achieved, which can be used in case of failure of a certain part of the system to other parts in order to obtain the necessary for a safe or at least limited driving with autonomous vehicle management functionality. In addition, a tolerance against common cause errors is achieved, i. it is very unlikely that the same error will interfere with both types of computation in the same way. Particularly preferred is a component for calculating the vehicle position based on camera data and possibly also map data for the first set of components. More preferably, a component for calculating the vehicle position based on vehicle dynamics data and satellite navigation belongs to the second set of components.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist das System eine oder mehrere Komponenten auf, um Fahrdynamikdaten, Satellitennavigationsdaten und Kameradaten sowie bevorzugt auch Kartendaten zu fusionieren und als fusionierte Information anderen Komponenten zur Verfügung zu stellen. Damit kann beispielsweise eine Belastung eines fahrzeuginternen Kommunikationssystems wie eines Feldbusses verringert werden. Solche Komponenten können zur ersten und/oder zweiten Menge gehören.According to a preferred embodiment, the system has one or more components in order to merge vehicle dynamics data, satellite navigation data and camera data as well as preferably also map data and to provide them as fused information to other components. Thus, for example, a load on an in-vehicle communication system such as a fieldbus can be reduced. Such components may belong to the first and / or second quantity.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist das erste Bordnetz eine erste Stromversorgungseinheit auf und das zweite Bordnetz weist eine zweite Stromversorgungseinheit auf, wobei die erste Stromversorgungseinheit zur Versorgung der an das erste Bordnetz angeschlossenen Komponenten dient und die zweite Stromversorgungseinheit zur Versorgung der an das zweite Bordnetz angeschlossenen Komponenten dient. Ferner weist bevorzugt das erste Bordnetz eine erste Batterie auf, welche bei Ausfall der ersten Stromversorgungseinheit die Stromversorgung des ersten Bordnetzes übernimmt. Das zweite Bordnetz weist bevorzugt eine zweite Batterie auf, welche bei Ausfall der zweiten Stromversorgungseinheit die Stromversorgung des zweiten Bordnetzes übernimmt.According to a preferred embodiment, the first vehicle electrical system has a first power supply unit and the second vehicle electrical system has a second power supply unit, wherein the first power supply unit serves to supply the components connected to the first vehicle electrical system and the second power supply unit serves to supply the components connected to the second vehicle electrical system , Furthermore, the first vehicle electrical system preferably has a first battery, which, if the first power supply unit fails, takes over the power supply of the first vehicle electrical system. The second electrical system preferably has a second battery, which takes over the power supply of the second electrical system in case of failure of the second power supply unit.
Durch das Vorsehen von Batterien kann eine besonders hohe Sicherheit bereitgestellt werden, um zu vermeiden, dass einige oder alle der weiter oben erwähnten Notfallmaßnahmen bei einem Ausfall von Komponenten überhaupt angewendet werden müssen. Bei einem Ausfall einer Stromversorgungseinheit, welcher ansonsten zum Ausfall von Komponenten führen würde, kann durch eine Batterie der Betrieb der an dem Bordnetz angeschlossenen Komponenten in vorteilhafter Weise weiter sichergestellt werden. Die Zeit, innerhalb welcher ein solcher Batteriebetrieb möglich ist, kann insbesondere länger sein als die Zeit, innerhalb welcher ein sicherer Weiterbetrieb des Fahrzeugs unter autonomer Fahrzeugführung bei einem Ausfall möglich ist.By providing batteries, extra security can be provided to avoid the need for some or all of the emergency measures mentioned above to be applied in the event of component failure. In case of failure of a power supply unit, which would otherwise lead to the failure of components, the operation of the components connected to the electrical system components can be further ensured by a battery in an advantageous manner. The time within which such a battery operation is possible, in particular, may be longer than the time within which a safe continued operation of the vehicle under autonomous vehicle guidance in case of failure is possible.
Besonders bevorzugt weist das System ferner zumindest ein Batteriemanagementsystem auf, welches dazu ausgebildet ist, dass bei Ausfall der ersten Stromversorgungseinheit und der ersten Batterie die zweite Batterie die Stromversorgung des ersten Bordnetzes übernimmt, und/oder dass bei Ausfall der zweiten Stromversorgungseinheit und der zweiten Batterie die erste Batterie die Stromversorgung des zweiten Bordnetzes übernimmt. Damit kann sogar in dem Fall, in welchem eine Stromversorgungseinheit und die zugehörige Batterie gleichzeitig ausfallen, die Funktion beider Bordnetze und damit aller Komponenten des Systems weiter gewährleistet werden. Dies macht es nochmal unwahrscheinlicher, dass auf die weiter oben beschriebenen Notmaßnahmen zurückgegriffen werden muss. Diese wären vielmehr erst dann nötig, wenn beispielsweise auch noch die andere Batterie ausfällt oder ein anderer Defekt vorliegt, beispielsweise ein Platinenbruch in einer Komponente.Particularly preferably, the system further comprises at least one battery management system, which is designed so that in case of failure of the first power supply unit and the first battery, the second battery takes over the power supply of the first electrical system, and / or that in case of failure of the second power supply unit and the second battery first battery takes over the power supply of the second electrical system. Thus, even in the case in which a power supply unit and the associated battery fail simultaneously, the function of both electrical systems and thus all components of the system can be further ensured. This makes it even more unlikely that the emergency measures described above need to be used. Rather, these would only be necessary if, for example, the other battery also fails or another defect exists, for example a break in a component in a circuit breaker.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes System zur autonomen Fahrzeugführung aufweist. Damit können die weiter oben beschriebenen Vorteile für ein Kraftfahrzeug nutzbar gemacht werden. Hinsichtlich des Systems kann auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Erläuterte Vorteile gelten entsprechend.The invention further relates to a motor vehicle having a system according to the invention for autonomous vehicle guidance. Thus, the advantages described above for a motor vehicle can be utilized. Regarding the system can be used on all the described versions and variants. Illustrated benefits apply accordingly.
Es sei verstanden, dass Komponenten des Systems zur autonomen Fahrzeugführung auch für andere Aufgaben verwendet werden können. So kann beispielsweise ein Lenkwinkelsensor sowohl für die autonome Fahrzeugführung wie auch für die Steuerung einer Servolenkung verwendet werden.It should be understood that components of the autonomous vehicle management system may also be used for other purposes. For example, a steering angle sensor can be used both for autonomous vehicle guidance as well as for the control of a power steering.
Grundsätzlich können Recheneinheiten oder andere elektrische oder elektronische Komponenten oder Elemente des beschriebenen Systems beispielsweise mittels eines Mikroprozessors, eines Mikrocontrollers, eines Anwendungsspezifischen Integrierten Schaltkreises (ASIC), einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPSS) oder mittels anderer festverdrahteter oder frei programmierbarer Komponenten ausgeführt sein. Beispielsweise können solche Recheneinheiten oder andere elektronischen Komponenten oder Elemente Prozessormittel und Speichermittel aufweisen, wobei in den Speichermitteln Programmcode gespeichert ist, bei deren Ausführung durch die Prozessormittel die Prozessormittel ein bestimmtes Verfahren und/oder eine bestimmte Folge von Anweisungen ausführen.Basically, arithmetic units or other electrical or electronic components or elements of the system described may be embodied, for example, by means of a microprocessor, a microcontroller, an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic controller (SPSS) or other hardwired or freely programmable components. By way of example, such arithmetic units or other electronic components or elements may comprise processor means and memory means, wherein the memory means stores program code in the execution of which the processor means execute a specific method and / or sequence of instructions.
Unter einer Anzahl von bestimmten Einheiten sei grundsätzlich entweder eine solche Einheit oder eine Mehrzahl solcher Einheiten verstanden.In principle, a number of specific units should be understood as meaning either such a unit or a plurality of such units.
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:Further features and advantages will be apparent to those skilled in the embodiment described below with reference to the accompanying drawings. Showing:
Das System
Die erste Menge
Die zweite Menge
Das System
Das System
Insbesondere ist das System
Alle Komponenten beider Mengen
Das System
Das erste Bordnetz
Das zweite Bordnetz weist eine zweite Stromversorgungseinheit
Durch die beschriebene Ausführung mit den beiden Stromversorgungseinheiten
Um die Ausfallsicherheit des Systems
Für den Fall, dass auch die durch das Batteriemanagementsystem
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Bei den Aktoren
Die Kamera
Bei den weiteren Umfeldsensoren
Die Antennenschnittstelle
Die Vorrichtung
Bei der weiteren Vorrichtung
Das Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmodul
Ebenso empfängt das Kommunikationsmodul
Die Umfeldsensoren
Die Fahrdynamiksensoren
Wenn eines der beiden Bordnetze
Während des korrekten Betriebs, also wenn insbesondere beide Bordnetze
Bei den übermittelten Daten handelt es sich insbesondere um eine von der Vorrichtung
Alle Daten, welche innerhalb des Systems
Sollte das zweite Bordnetz
Die von der Vorrichtung
Wenn zumindest eine Komponente des Systems
Manche Daten, welche zwischen den Komponenten des Systems
Die Recheneinheit
Nachfolgend erfolgt eine weitere Beschreibung von Merkmalen, welche für die Erfindung relevant sein können. Es sei verstanden, dass einzelne Merkmale in dieser Beschreibung Merkmalen der vorherigen Beschreibung anhand ihrer Funktionalität oder anhand anderer Kriterien zugeordnet werden können, aber nicht müssen. Alle nachfolgend beschriebenen Merkmale sind mit allen weiter oben beschriebenen Merkmalen in beliebigen Kombinationen und Unterkombinationen kombinierbar. Die Offenbarung dieser Anmeldung umfasst insbesondere auch jegliche Auswahl, Kombinationen oder Unterkombinationen von weiter oben beschriebenen Merkmalen, wobei eines oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale explizit vom Schutz ausgenommen werden. Die nachfolgenden Ausführungen können beispielsweise auch als eigenständige Beschreibung einer Erfindung oder als Spezifizierung der bereits weiter oben beschriebenen Erfindung verstanden werden.Below is a further description of features that may be relevant to the invention. It should be understood that individual features in this description may or may not be assigned features of the previous description by virtue of their functionality or other criteria. All features described below can be combined with all features described above in any combinations and sub-combinations. In particular, the disclosure of this application also includes any selection, combination or sub-combination of features described above, wherein one or more of the features described below are explicitly excluded from protection. The following statements may, for example, be understood as an independent description of an invention or as a specification of the invention already described above.
Im Stand der Technik sind bereits Fahrzeug-zu-X-Kommunikationssysteme (C2X-Systeme) bekannt, die sowohl zur Übertragung verkehrsbezogener Daten als auch verschiedener Service-Daten, wie etwa Unterhaltungsanwendungen, ausgebildet sind. Die Fahrzeug-zu-X-Kommunikation basiert dabei sowohl auf dem Datenaustausch zwischen Fahrzeugen untereinander (Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation) als auch auf dem Datenaustausch zwischen Fahrzeugen und Infrastruktureinrichtungen (Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation). Dieser Datenaustausch kann dabei z.B. auf dem WLAN-Standard
Es besteht jedoch noch ein Bedarf nach Sicherheitskonzepten zur autonomen Fahrzeugführung, da bei einem teilweisen oder vollständigen Systemausfall das sichere autonome Führen eines Fahrzeugs in der Regel nicht mehr gewährleistet ist.However, there is still a need for safety concepts for autonomous vehicle guidance, since in a partial or complete system failure safe autonomous driving a vehicle is usually no longer guaranteed.
Daher wird vorgeschlagen, dass ein erster Teil der zum autonomen Fahren notwendigen Systeme an ein erstes Fahrzeugbordnetz angeschlossen ist und ein zweiter Teil der zum autonomen Fahren notwendigen Systeme an ein zweites Fahrzeugbordnetz angeschlossen ist. It is therefore proposed that a first part of the systems necessary for autonomous driving is connected to a first vehicle electrical system and a second part of the systems necessary for autonomous driving is connected to a second vehicle electrical system.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden im Normalbetrieb die Umfeldsensoren, die Trajektorienplanung, einfache Lokalisierung, die Motion-Control und die Aktoren (Lenkung, Motorsteuerung und Bremse) durch das erste Bordnetz versorgt. Aufgrund der Einbindung der Umfeldsensoren wird dieser Teil „Sehender-Pfad“ genannt.In a preferred embodiment, the environment sensors, the trajectory planning, simple localization, the motion control and the actuators (steering, engine control and brake) are supplied by the first electrical system in normal operation. Due to the integration of environmental sensors, this part is called the "seeing path".
An das zweite Bordnetzsystem wird bevorzugt die Antennenschnittstelle, die spurgenaue Positionier- und Lokalisierungseinheit, das C2X-System, der Backup-Motion-Control und die Backup-Aktorik (Backup-Lenkung, -Bremse) wie auch die Motorsteuerung angeschlossen. Aufgrund der Antennenanbindung wird dieser Teil auch „Hörender-Pfad“ genannt.The second on-board network system preferably connects the antenna interface, the track-accurate positioning and localization unit, the C2X system, the backup motion control and the backup actuator system (backup steering, brake) as well as the motor control. Due to the antenna connection this part is also called "listening path".
Im „Normalbetrieb“ wird der „Sehende Pfad“ vorzugsweise durch Daten aus dem „Hörenden Pfad“ gespeist, d.h. die Daten des „sehenden Pfads“ werden durch Daten des „hörenden Pfads“ ergänzt. In "normal mode", the "seeing path" is preferably fed by data from the "listening path", i. the data of the "seeing path" are supplemented by data of the "listening path".
Diese Daten des „hörenden Pfads“ beinhalten beispielsweise einige, mehrere oder alle der folgenden Informationen:
- – die Position in einem globalen Referenzsystem (z. B. WGS 84),
- – die spurgenaue Positionierung in einer digitalen Karte, welche auch mit Informationen aus dem C2X-System (dynamisch sich verändernde Objekte, welche sich auf der Fahrtrajektorie befinden können, dies sind z. B. liegengebliebene Fahrzeuge, Baustellen, Sondereinsatzfahrzeuge, Stauende, Verkehrszeicheninformationen, etc. aber auch Fahrdynamikdaten der vorrausfahrenden, herannahenden oder nebenherfahrenden Fahrzeuge, mit denen stabile Kolonnenfahrt ermöglicht werden könnte, Informationen über Spurwechselabsicht anderer vorrausfahrenden, herannahenden oder nebenher fahrenden Fahrzeugen, welche die eigene Fahrspur betreffen) angereichert ist,
- – die Fahrdynamikdaten (z. B. bis zu 3D-Drehrate, 3D-Beschleunigung, Lenkwinkel, Raddrehzahl, Speed-over-Ground, Schwimmwinkel, etc.) und
- – eine globale Zeitinformation.
- The position in a global reference system (eg WGS 84),
- The exact positioning in a digital map, which is also provided with information from the C2X system (dynamically changing objects which may be on the driving trajectory, eg broken-down vehicles, construction sites, special-purpose vehicles, jam ends, traffic sign information, etc but also vehicle dynamics data of the preceding, approaching or co-moving vehicles with which stable convoy travel could be enabled, information about lane change intention of other forward driving, approaching or moving vehicles, which concern the own traffic lane, enriched,
- The driving dynamics data (eg up to 3D yaw rate, 3D acceleration, steering angle, wheel speed, speed over ground, slip angle, etc.) and
- - a global time information.
Alle übergebenen Informationen beinhalten vorzugsweise einen Zeitstempel, welcher die genaue Zeitangabe enthält, wann die Information erfasst wurde. All transferred information preferably includes a timestamp that contains the exact time when the information was captured.
Mit der übergebenden Position wird bevorzugt ständig die einfache Lokalisierung im „Sehenden-Pfad“ kalibriert und somit eine spurgenaue Positionierung bei der Trajektorienplanung ermöglicht. With the transferring position, the simple localization in the "seeing path" is preferably constantly calibrated, thus enabling a track-accurate positioning in the trajectory planning.
Auch wird bevorzugt durch die Eigen-Lokalisierung die gefahrene Ist-Trajektorie ermittelt und daraus besonders bevorzugt eine Optimierung der Aktor-Ansteuerung durch den Motion-Control durchgeführt. Somit entsteht eine geschlossene Regelschleife aus Aktoransteuerung und daraus resultierender Positionsveränderung. The traversed actual trajectory is also preferably determined by the self-localization, and optimization of the actuator control by the motion control is thereby preferably carried out. This creates a closed control loop of actuator control and the resulting change in position.
Ebenso werden aus dem „Hörenden-Pfad“ bevorzugt Zeitinformationen an die Umfeldsensoren übergeben, so dass die Messungen ebenfalls so früh wie möglich mit einem Zeitstempel versehen werden. Likewise, time information is preferably transferred from the "listening path" to the environment sensors, so that the measurements are also provided with a time stamp as early as possible.
Bei einer Fusion der eingehenden Daten dient der Zeitstempel bevorzugt einer zeitlichen Zuordnung der Daten und dadurch der Reduzierung der Zeitunschärfe der in der Fusion generierten Information.In the case of a fusion of the incoming data, the time stamp preferably serves for temporal allocation of the data and thereby for reducing the time blurring of the information generated in the fusion.
Alle Daten sind so ausgelegt, dass diese bei einem Ausfall des „Hörenden-Pfades“ bis zur Übernahme des Fahrers (z. B. 5–10sec nach Ausfall) eine Trajektorienplanung ermöglicht. All data is designed to enable trajectory planning in the event of failure of the "listening path" until the driver is taken over (eg 5-10sec after failure).
Bei dem Ausfall wird das Fahrzeug bevorzugt schnellst möglich automatisch in einen „sicheren Zustand“ gebracht, d.h. die Geschwindigkeit wird reduziert bzw. eine sichere Position am Straßenrand angesteuert bzw. der Fahrer wird durch optische, akustische bzw. haptische Signale ermahnt, die Führung des Fahrzeuges zu übernehmen, etc., möglichst ohne dass andere Verkehrsteilnehmer Gefahr laufen, eine Kollision mit dem Fahrzeug oder anderen Verkehrsteilnehmern zu verursachen. In the event of failure, the vehicle is preferably automatically brought into a "safe state" as quickly as possible, i. the speed is reduced or controlled a safe position on the roadside or the driver is warned by optical, acoustic or haptic signals to take over the leadership of the vehicle, etc., possibly without other road users run the risk of colliding with the vehicle or other road users.
Da in diesem Fall die Umfeldsensoren weiterhin funktionsfähig sind, ist der Ausfall des „Hörenden_Pfades“ weniger gravierend, als der Ausfall des „Sehenden-Pfades“.Since in this case the environment sensors are still functional, the failure of the "Hearing_Path" is less serious than the failure of the "Seeing Path".
Bei einem Ausfall des „Sehenden-Pfades“ greift der „Hörende Pfad“ bevorzugt auf eine ausreichend weit vorrausschauende Trajektorienplanung aus dem „Sehenden-Pfad“ zurück, welche im „Normalbetrieb“ zuvor ständig an den „Hörenden_Pfad“ übergeben wurde. Die Länge der Trajektorienplanung ist dabei bevorzugt derart gewählt, dass sie ausreichend ist, um die Fahrzeugführung wieder an den Fahrer zu übergeben oder das Fahrzeug in einen sicheren Zustand zu bringen. In the event of a failure of the "seeing path", the "listening path" preferably resorts to a sufficiently far-ahead trajectory planning from the "seeing path", which in the "normal mode" was previously handed over to the "listening path". The length of the trajectory planning is preferably selected such that it is sufficient to transfer the vehicle guidance back to the driver or to bring the vehicle into a safe state.
Bei einem Ausfall des „Sehenden-Pfades“ wird bevorzugt ein Backup-Motion-Control-Modul mit der Backup-Trajektorie versorgt, welches damit die notwendigen Aktorbewegungen der Backup-Aktoren berechnet. Die Trajektorienkontrolle wird nun bevorzugt direkt von dem Positionier-Modul im „Hörenden-Pfad“ durchgeführt und an den Motion-Control zurückgemeldet, damit dieser seine Ansteuerung optimieren kann. In the event of a failure of the "seeing path", a backup motion control module is preferably supplied with the backup trajectory, which thus calculates the necessary actuator movements of the backup actuators. The trajectory control is now preferably performed directly by the positioning module in the "listening path" and reported back to the motion control so that it can optimize its control.
Ebenso wird die aus dem „Sehend-Pfad“ erhaltene ausreichend vorrausschauende Trajektorienplanung (z. B. 5–10sec) bevorzugt ständig mit einem Update aus dem C2X-System versorgt, so dass mittels des C2X-Systems erfasste Ereignisse, welche vor dem Ausfall des „Sehenden-Pfades“ nicht bekannt waren, mit berücksichtigt werden können. Damit können z.B. schnelle und kurzfristige Ereignisse, welche zu einer Kollision führen könnten (wie z. B. ein in die Trajektorie des Fahrzeugs einscherendes anderes Fahrzeug) mit in die Trajektorienplanung aufgenommen werden. Likewise, the sufficiently forward-looking trajectory planning (eg, 5-10sec) obtained from the "seeing path" is preferably continually updated with an update from the C2X system so that events recorded by the C2X system prior to the failure of the "Seeing Paths" were not known to be taken into account. Thus, e.g. fast and short-term events that could lead to a collision (such as another vehicle shattering into the trajectory of the vehicle) are included in trajectory planning.
Ebenso kann der „Notbetrieb“ des Fahrzeugs bevorzugt auch anderen Fahrzeugen unmittelbar über C2X übermittelt werden, so dass diese z.B. ausreichend Abstand zu dem Fahrzeug einhalten und ein Einscheren in die Trajektorie des Fahrzeuges vermeiden können.Likewise, the "emergency operation" of the vehicle can preferably also be transmitted to other vehicles directly via C2X, so that these, e.g. maintain sufficient distance to the vehicle and avoid collapse into the trajectory of the vehicle.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass ein Teil der Umfeldsensoren, insbesondere die Erweiterungen für das autonome Fahren, mit in das zweite Bordnetz integriert wird, so dass
- a. Die Implementierung des erfindungsgemäßen Sicherheitskonzepts beim automatisierten Fahren gleichzeitig die Konfiguration des Fahrzeuges skalierbar macht und
- b. beim Ausfall des „Sehenden-Pfades“ der „Hörende-Pfad“ ebenso ein Minimum an „Sehfähigkeit“ besitzt und damit die Back-Up Trajektorienplanung weiter absichern kann, falls plötzliche Ereignisse eintreten. Damit können mittels des C2X-Systems erfasste Ereignisse bevorzugt plausibilisiert werden, oder bevorzugt nicht zur C2X-Kommunikation befähigte Verkehrsteilnehmer erkannt werden.
- a. The implementation of the security concept according to the invention in automated driving simultaneously makes the configuration of the vehicle scalable and
- b. If the "seeing path" fails, the "listening path" also has a minimum of "vision" and thus can further back-up trajectory planning if sudden events occur. In this way, events recorded using the C2X system can preferably be made plausible or, preferably, road users who are not capable of C2X communication can be identified.
Eine weitere Ausführung sieht vor, dass das erste Bordnetz über ein Batteriemanagement-System das zweite Bordnetz mit Energie versorgt, falls die Energiequelle des zweiten Bordnetzes ausfällt. A further embodiment provides that the first electrical system via a battery management system, the second electrical system with energy supplied if the power source of the second electrical system fails.
Das gleiche tritt bevorzugt umgekehrt auch ein, wenn die Energieversorgung des ersten Bordnetzes ausfällt.The same occurs preferably vice versa, when the power supply of the first electrical system fails.
In allen Fällen funktioniert das Sicherheitskonzept auch dann, wenn nur einzelne Funktionen aus einem der Bordnetz-Systeme ausfallen. In diesem Fall übernimmt dann bevorzugt die entsprechende Haupt-Funktion oder aber die Backup-Funktion in dem nicht betroffenen Bordnetz die ausgefallene Funktion.In all cases, the safety concept works even if only individual functions fail from one of the wiring systems. In this case, then preferably takes over the corresponding main function or the backup function in the not affected electrical system, the failed function.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Sicherheitskonzept nicht nur beim autonomen Fahren angewandt sondern auch bei autonomen Assistenzfunktionen (wie z. B. Baustellenassistent, Kolonnenfahrt auf Autobahnen etc.).The security concept according to the invention is preferably used not only in autonomous driving but also in autonomous assistance functions (such as, for example, construction site assistant, convoy on motorways, etc.).
Die Erfindung weist somit einen Weg auf, bei einem Ausfall eines der beiden Bordnetze die autonome Fahrzeugführung zumindest bis zur sicheren Übernahme der Fahrzeugführung durch den Fahrer eine Gefährdung des Umgebungsverkehrs auszuschließen.The invention thus has a way, in the event of failure of one of the two vehicle electrical systems, to rule out autonomous vehicle guidance, at least until safe acceptance of the vehicle guidance by the driver, endangering the surrounding traffic.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungen sowie den weiter angefügten Figuren.Further preferred embodiments will become apparent from the following explanations as well as the further attached figures.
Es zeigenShow it
Zu den Figuren seinen folgende Erläuterungen gegeben:
IDC = integrated drive control
SDC = safety domain control
BDC = backup drive controlTo the figures his following explanations given:
IDC = integrated drive control
SDC = safety domain control
BDC = backup drive control
Das BDC kann insbesondere die Funktion des IDC übernehmen, falls dieses ausfallen sollte.In particular, the BDC can take over the function of the IDC if it should fail.
Gemäß einem weiteren, nicht zwangsläufig dargestellten Ausführungsbeispiel ist der „sehende Pfad“ an das primäre Bordnetz angeschlossen und umfasst Sensoren zum
- – generieren statischer Landmarken und dynamischer Objekte (Daraus wird der befahrbare Raum berechnet),
- – identifizieren von Verkehrsregeln,
- – versorgen des Backup-Systems mit Landmarken und Geschwindigkeit, um die Lokalisierung zu optimieren (z.B. offset drift von dead reckoning, spurgenaue Positionierung in die Karte anhand von Landmarken).
- - generating static landmarks and dynamic objects (from which the trafficable space is calculated),
- - identify traffic rules,
- - Provide the backup system with landmarks and speed to optimize localization (eg offset drift from dead reckoning, accurate positioning in the map using landmarks).
Im IDC werden dabei beispielsgemäß die Bahntrajektorien berechnet durch Fusion aus
- – einer vorrausschauenden Karte, welche spurgenaue Positionen und mittels des C2X-Systems erfasste Ereignisse enthält und min. für 5sec. Fahrt Kartendaten enthält,
- – von den Sensoren erfassten, dynamischen Objekten, die den befahrbaren Raum eingrenzen,
- – der Verkehrsregelfusion.
- - a predictive map containing true-to-track positions and events recorded by the C2X system, and min. for 5sec. Driving map data contains
- - Dynamic objects detected by the sensors, which limit the trafficable space,
- - the traffic regulation merger.
Im IDC wird weiterhin die einfache Lokalisierung mit der spurgenauen Lokalisierung aus dem Backup-System laufend kalibriert. In the IDC, the simple localization with the exact tracking localization from the backup system is continuously calibrated.
Gemäß einem weiteren, nicht zwangsläufig dargestellten Ausführungsbeispiel ist der „hörende Pfad“ an das Backup-Bordnetz angeschlossen und umfasst ein Antennen-Modul, mittels dessen
- – Kartendaten empfangen werden und Kartenkorrekturen an das Backend gesendet werden,
- – mittels des C2X-Systems erfasste Ereignisse empfangen werden und sog. Ego-C2X-Informationen gesendet werden.
- - card data is received and map corrections sent to the backend,
- - Receive events detected by the C2X system and send so-called Ego-C2X information.
Im SDC wird dabei beispielsgemäß die spurgenaue Position in der Karte berechnet, durch Fusion aus
- – genauer Karte,
- – GNSS-Lokalisierung mit dead reckoning, inkl. Geschwindigkeitsinformation aus den Sensoren,
- – Landmarken aus den Sensoren und
- – mittels des C2X-Systems erfassten Ereignissen im relevanten Umfeld.
- - more accurate map,
- - GNSS localization with dead reckoning, including speed information from the sensors,
- - landmarks from the sensors and
- - Events recorded in the relevant environment using the C2X system.
Gemäß einem weiteren, nicht zwangsläufig dargestellten Ausführungsbeispiel übernimmt der „sehende Pfad“ bei Ausfall des „hörenden Pfads“ die folgenden Funktionen:
- – Die Bahnführung über die Sensoren und mit den bereits ins IDC übergebenen Kartendaten, bis
der Fahrer nach 5 sec. übernommen hat, - – Überwachung der Positionsveränderung mittels differenzieller Lokalisierung mit präzisem Startwert (aus Backupsystem).
- - the web guide over the sensors and with the card data already handed over to the IDC, until the driver has taken over after 5 seconds,
- - Monitoring of the position change by means of differential localization with precise start value (from backup system).
Nachfolgend soll noch eine systematische Aufzählung einiger Aspekte erfolgen. Es handelt sich dabei nicht um die Patentansprüche dieser Anmeldung, es sei jedoch verstanden, dass die nachfolgende Aufzählung als Patentansprüche verwendet werden können.
- 1. System zu autonomen Fahrzeugführung, umfassend Umfeldsensorik und Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmittel, wobei die Umfeldsensorik und die Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmittel jeweils dazu ausgebildet sind, Informationen über eine Fahrzeugumgebung zu erfassen, wobei das System dazu ausgebildet ist, anhand der erfassten Informationen ein Fahrzeug autonom zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass Bestandteile des Systems derart an zwei voneinander unabhängige Bordnetze angebunden sind, dass das Fahrzeug bei Ausfall eines Bordnetzes in einen sicheren Zustand überführbar ist.
- 2.
System nach 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trajektorienplanung, eine einfache Lokalisierung, eine Motion-Control und Aktoren (Lenkung, Motorsteuerung und Bremse) an ein erstes Bordnetz angebunden sind. - 3.
System nach mindestens 1oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wird bevorzugt die Antennenschnittstelle, eine spurgenaue Positionier- und Lokalisierungseinheit, Fahrzeug-zu-X-Kommunikationsmittel, ein Backup-Motion-Control, eine Backup-Aktorik (Backup-Lenkung, -Bremse) und eine Motorsteuerung an ein zweites Bordnetz angeschlossen sind. - 4. System nach mindestens einem
von 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfeldsensorik ebenfalls an das erste Bordnetz angeschlossen ist. - 5. System nach mindestens einem
von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das System dazu ausgebildet ist, jeweils erfasste Daten zwischen den Bordnetzen auszutauschen. - 6. System nach mindestens einem
von 1bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das System dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug bei Ausfall eines Bordnetzes noch für einen kurzen Zeitraum, insbesondere 5 bis 10 s, mittels der zuvor zwischen den Bordnetzen ausgetauschten Informationen autonom weiterzuführen. - 7. System nach mindestens einem
von 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System in ein Kraftfahrzeug integriert ist. - 8. System nach mindestens einem
von 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfeldsensoren Kamerasensorik und/oder Radarsensorik und/oder Lidarsenorik und/oder Ultraschallsensorik und/oder Temperatursensorik und/oder Regensensorik und/oder Straßenzustandssensorik umfassen. - 9. System nach mindestens einem
von 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der sichere Zustand eine Übergabe der Fahrzeugführung an einen Fahrer oder ein Abstellen des Fahrzeugs auf einem hierfür vorgesehenen Platz ist.
- A system for autonomous vehicle guidance comprising environment sensors and vehicle-to-X communication means, wherein the environment sensors and the vehicle-to-X communication means are each adapted to acquire information about a vehicle environment, the system being adapted to the information recorded to drive a vehicle autonomously, characterized in that components of the system are connected to two independent Bordnetze such that the vehicle in case of failure of a vehicle electrical system in a safe state can be transferred.
- 2. System according to 1, characterized in that a trajectory planning, a simple localization, a motion control and actuators (steering, engine control and brake) are connected to a first electrical system.
- 3. System according to at least 1 or 2, characterized in that is preferably the antenna interface, a track-accurate positioning and localization unit, vehicle-to-X communication means, a backup motion control, a backup actuator (backup steering, Brake) and a motor control are connected to a second electrical system.
- 4. System according to at least one of 1 to 3, characterized in that the environment sensor system is also connected to the first electrical system.
- 5. System according to at least one of 1 to 4, characterized in that the system is adapted to exchange each detected data between the on-board networks.
- 6. System according to at least one of 1 to 5, characterized in that the system is designed to autonomously continue the vehicle in case of failure of a vehicle electrical system for a short period, in particular 5 to 10 s, by means of previously exchanged information between the on-board networks.
- 7. System according to at least one of 1 to 6, characterized in that the system is integrated in a motor vehicle.
- 8. System according to at least one of 1 to 7, characterized in that the environmental sensors include camera sensors and / or radar sensors and / or Lidarsenorik and / or ultrasonic sensors and / or temperature sensors and / or rain sensors and / or road conditions sensor.
- 9. System according to at least one of 1 to 8, characterized in that the safe state is a transfer of the vehicle guidance to a driver or a parking of the vehicle in a space provided therefor.
Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar. The claims belonging to the application do not constitute a waiver of the achievement of further protection.
Sofern sich im Laufe der Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.If, in the course of the procedure, it turns out that a feature or a group of features is not absolutely necessary, the applicant is now already seeking to formulate at least one independent claim which no longer has the feature or the group of features. This may, for example, be a subcombination of a claim present at the filing date or a subcombination of a claim limited by further features of a claim present at the filing date. Such newly formulated claims or feature combinations are to be understood as covered by the disclosure of this application.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. It should also be noted that embodiments, features and variants of the invention, which are described in the various embodiments or embodiments and / or shown in the figures, can be combined with each other as desired.
Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.Single or multiple features are arbitrarily interchangeable. Resulting combinations of features are to be understood as covered by the disclosure of this application.
Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden. Recoveries in dependent claims are not to be understood as a waiver of obtaining independent, objective protection for the features of the dependent claims. These features can also be combined as desired with other features.
Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.Features that are disclosed only in the specification or features that are disclosed in the specification or in a claim only in conjunction with other features may, in principle, be of independent significance to the invention. They can therefore also be included individually in claims to distinguish them from the prior art.
Hinsichtlich der nachfolgenden Patentansprüche sei angemerkt, dass zum Zweck einer besseren Lesbarkeit auf die Aufzählung von Bezugszeichen insbesondere bei dem Begriff „Komponenten“ zumindest teilweise verzichtet wurde.With regard to the following claims, it should be noted that, for the purpose of better readability, the enumeration of reference symbols was at least partially dispensed with, in particular in the term "components".
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- IEEE 802.11p [0105] IEEE 802.11p [0105]
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