DE102014221682A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs - Google Patents

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Stefan Nordbruch
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, wobei – das Fahrzeug vollautomatisiert geführt wird, – wobei, wenn während der vollautomatisierten Führung ein Fehler detektiert wird, ein sicherer Zustand aus einer Vielzahl von sicheren Zuständen abhängig von einem Parameter ausgewählt wird, – wobei das Fahrzeug vollautomatisiert in den ausgewählten sicheren Zustand geführt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs sowie ein Computerprogramm.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs sowie eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm.
  • Stand der Technik
  • Im hochautomatisierten Fahren ist eine Überwachung der vom Fahrzeug berechneten Trajektorie aus Sicherheitsgründen vor dem Befahren dieser unerlässlich. Wenn eine solche Überwachung einen Fehler im System detektiert, ist es von großer Bedeutung, wie das System auf diesen Fehler reagiert. Als Stand der Technik hat sich etabliert, die Trajektorie, die im Notfall abgefahren werden soll, bereits von der Hauptfunktion zusammen mit der normalen Trajektorie zu berechnen. Dieser Ansatz hat viele Vorteile (insbesondere muss die Rechenleistung für die Trajektorienberechnung nur einmal (in der Hauptfunktion) zur Verfügung gestellt werden). Allerdings hat dieser Ansatz auch Nachteile im Hinblick auf das Verhalten des Fahrzeugs im Falle eines Systemfehlers. So würde das Fahrzeug nicht auf Ereignisse reagieren, die nach der Berechnung der Notlauftrajektorie passieren. Dies ist insbesondere bei längeren Bremswegen und höheren Geschwindigkeiten der Fall.
  • Des Weiteren ist der Halt auf der Fahrbahn nicht in jeder Situation der "sicherste Zustand", sondern immer eine Konzessionsentscheidung aus Zusatzaufwand und Risiko.
  • Stand der Technik ist außerdem im Besonderen, dass es eine feste Strategie im Rückfallmodus gibt und diese bereits zum Zeitpunkt der Programmierung feststeht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitzustellen, das es ermöglicht, in verschiedenen Situationen im Fehlerfall, also bei Vorliegen eines Fehlers, das Fahrzeug sicher abzustellen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch darin gesehen werden, eine entsprechende Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs anzugeben.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann des Weiteren darin gesehen werden, ein entsprechendes Computerprogramm zu schaffen.
  • Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
  • Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei
    • – das Fahrzeug vollautomatisiert geführt wird,
    • – wobei, wenn während der vollautomatisierten Führung ein Fehler detektiert wird, ein sicherer Zustand aus einer Vielzahl von sicheren Zuständen abhängig von einem Parameter ausgewählt wird,
    • – wobei das Fahrzeug vollautomatisiert in den ausgewählten sicheren Zustand geführt wird.
  • Nach noch einem Aspekt wird eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt, umfassend:
    • – eine Führungseinrichtung, die ausgebildet ist, das Fahrzeug vollautomatisiert zu führen,
    • – eine Detektionseinrichtung zum Detektieren eines Fehlers,
    • – eine Auswähleinrichtung, die ausgebildet ist, bei einer Detektion eines Fehlers während der vollautomatisierten Führung abhängig von einem Parameter einen sicheren Zustand aus einer Vielzahl von sicheren Zuständen auszuwählen, wobei
    • – die Führungseinrichtung ferner ausgebildet ist, das Fahrzeug vollautomatisiert in den ausgewählten sicheren Zustand zu führen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Programmcode zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs umfasst, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
  • Die Erfindung umfasst also insbesondere den Gedanken, eine Vielzahl an sicheren Zuständen vorzusehen, aus denen abhängig von einem Parameter (oder beispielsweise von mehreren Parametern, die insbesondere gleich oder vorzugsweise unterschiedlich gebildet sind) ein bestimmter Zustand ausgesucht oder ausgewählt wird, wobei dann das Fahrzeug vollautomatisiert in diesen ausgewählten sicheren Zustand geführt wird. Durch die Parametrisierung ist also in vorteilhafter Weise eine flexible Anpassung an die konkret vorliegende Situation ermöglicht, in welcher sich das Fahrzeug momentan befindet. Denn nicht jeder sichere Zustand ist für jede Situation der geeignetste sicherste Zustand. So kann beispielsweise in vorteilhafter Weise das Fahrzeug auch auf Ereignisse reagieren, die insbesondere nach einer Berechnung einer Notlauftrajektorie im Fehlerfall passieren. Dies ist insbesondere von Vorteil bei längeren Bremswegen und höheren Geschwindigkeiten.
  • Eine vollautomatisierte Führung im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet insbesondere, dass der Fahrer des Fahrzeugs keinen Eingriff mehr durchführen muss, um das Fahrzeug zu führen. Das Fahrzeug fährt selbstständig, also autonom.
  • Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vielzahl von sicheren Zuständen Elemente aus der folgenden Gruppe von sicheren Zuständen umfasst: Stillstand auf einer Fahrbahn, Stillstand in einer eigenen Spur, Stillstand in einer Standspur, Stillstand in einer Haltebucht, Stillstand auf einem Parkplatz, Anpassen der Führung des Fahrzeugs an eine Führung eines dem Fahrzeug vorausfahrendes Fahrzeug. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine Mehrheit der typischen Situationen, in die ein Fahrzeug gelangen könnte, durch diese sicheren Zustände abgedeckt sind. Dadurch kann in der entsprechenden Situation ein der Situation besonders angepasster sicherer Zustand erreicht werden. Eine Sicherheit des Fahrzeugs und eine Sicherheit des umliegenden Verkehrs werden somit in vorteilhafter Weise erhöht.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Parameter eine Verkehrssituation und/oder eine Sensorverfügbarkeit und/oder eine Hardwareverfügbarkeit und/oder einen Gesundheitszustand eines Fahrers des Fahrzeugs beschreibt. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die sinnvollsten Entscheidungskriterien, welcher sichere Zustand ausgewählt werden soll, abgedeckt sind. Diese eignen sich besonders für die Auswahl des geeigneten sicheren Zustands für die konkret vorliegende Situation. Auch dadurch können in vorteilhafter Weise eine Sicherheit des Fahrzeugs und eine Sicherheit des umliegenden Verkehrs verbessert werden.
  • Hinsichtlich der Verkehrssituation sei insbesondere angemerkt, dass hier die explizite Verkehrssituation mit der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs, der Position und Geschwindigkeit aller anderen Verkehrsteilnehmer und der jeweiligen Prädiktion insbesondere mitentscheidend ist. Beispiele für eine Verkehrssituation sind wie folgt: "Staufahrt", "Autobahnfahrt, dichter Verkehr", "Autobahnfahrt, zähfließender Verkehr", "Autobahnfahrt, geringer Verkehr", "Stop & Go", "Stadtfahrt", "Überlandfahrt". Das heißt, dass beispielsweise ein Umfeldmodell eines Fahrzeugumfelds ermittelt wird. Dies insbesondere basierend auf einer Erfassung des Fahrzeugumfelds, beispielsweise mittels einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass Positionen und/oder Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungen der anderen Verkehrsteilnehmer ermittelt werden. Entsprechend ist dann insbesondere vorgesehen, dass die momentan vorliegende Verkehrssituation entsprechend den vorstehend genannten Beispielen an Verkehrssituationen klassifiziert wird. Hier sei angemerkt, dass die vorstehend genannten Beispiele für Verkehrssituationen nur Beispiele sind, aber nicht abschließende Beispiele.
  • Hinsichtlich der Sensorverfügbarkeit sei angemerkt, dass es hier insbesondere darum geht, welche Umfeld- und Inertialsensoren des Fahrzeugs noch verfügbar sind. Fallen beispielsweise die Umfeldsensoren nach vorne aus (also ein Ausfall einer Frontsensorik), dann wird ein anderer sicherer Zustand gewählt werden müssen, als wenn nur die Hecksensoren oder die Seitensensoren des Fahrzeugs ausfallen.
  • Sensoren im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise Inertialsensoren und/oder Umfeldsensoren. Ein Umfeldsensor ist beispielsweise ein Radarsensor, ein Ultraschallsensor, ein Videosensor, ein Lasersensor oder ein Lidarsensor.
  • Hinsichtlich der Hardwareverfügbarkeit sei angemerkt, dass es sich bei der Hardware beispielsweise um ein oder mehrere Steuergeräte im Fahrzeug handeln kann. Beispiele für solche Steuergeräte sind wie folgt: ein zentrales Steuergerät, auf dem eine Solltrajektorie berechnet oder ermittelt wird, basierend auf welcher eine Isttrajektorie des Fahrzeugs geregelt wird, ein Bremsensteuergerät, ein Lenkungssteuergerät, ein Steuergerät einer Überwachungsfunktion und alle weiteren im Fahrzeug verbauten Steuergeräte. Das heißt, dass abhängig davon, welches der vorstehend genannten Steuergeräte einen Fehler aufweist oder ausgefallen ist (also verfügbar oder nicht ist), der sichere Zustand aus der Vielzahl der sicheren Zustände ausgewählt wird.
  • Eine Überwachungsfunktion überwacht nach einer Ausführungsform insbesondere, ob die Steuergeräte noch aktiv sind und vorzugsweise ob diese noch sinnvolle und/oder plausible (also nicht zu einer Kollision führende) Daten generieren. Dies wird beispielsweise ermittelt, indem die sich ergebende Trajektorie besierend auf einem redundant berechneten Umfeldmodell auf Kollisionsfreiheit überprüft wird, wobei wenn die sich ergebende Trajektorie kollisionsfrei ist, dann generieren die Steuergeräte sinnvolle und plausible Daten.
  • Ein Fehler im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Auftreten eines Fehlers in zumindest einem der vorstehend genannten Steuergeräte und/oder ein Ausfall zumindest eines der vorstehend genannten Steuergeräte.
  • Ein Fehler im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Ausfall oder eine Fehlfunktion eines oder mehrerer der vorstehend genannten Sensoren.
  • Das heißt also insbesondere, dass bei einer Fehlfunktion und/oder einem Ausfall einer der vorstehend genannten Sensoren und/oder eines der vorstehend genannten Steuergeräte (der Plural soll stets mitgelesen werden) ein sicherer Zustand aus der Vielzahl von sicheren Zuständen ausgewählt wird, wobei dann das Fahrzeug in diesen ausgewählten sicheren Zustand vollautomatisiert geführt wird.
  • Auch der Gesundheitszustand des Fahrers wird insbesondere als Maß dafür genommen, um zu entscheiden, ob ein Fehler vorliegt oder nicht. Denn wenn ein Fahrer beispielsweise nicht mehr in der Lage ist, das Fahrzeug selbstständig zu führen, so muss das Fahrzeug aufgrund gesetzlicher Bestimmung in einen sicheren Zustand geführt werden. Dies auch dann, wenn das Fahrzeug selbst noch weiter vollautomatisiert fahren könnte. Ein Gesundheitszustand des Fahrers kann beispielsweise eine Ohnmacht oder eine eingeschränkte Fahrtauglichkeit sein. Ein Ausfall des Fahrers oder eine eingeschränkte Fahrtauglichkeit ist somit insbesondere ein Fehler.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Parameter einen Ausfall einer Hecksensorik des Fahrzeugs beschreibt und die Führung des Fahrzeugs an eine Führung eines dem Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeugs angepasst wird. Dass die Führung des Fahrzeugs an eine Führung eines dem Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeugs angepasst wird, heißt insbesondere, dass das Fahrzeug im Verkehr mitschwimmt. Diese Fahrstrategie ist insbesondere auf weniger befahrenen Autobahnen mit einem vorausfahrenden Fahrzeug und weiterhin verfügbarer Frontsensorik vorteilhaft. Das Anpassen der Führung des eigenen Fahrzeugs an die Führung des vorausfahrenden Fahrzeugs umfasst insbesondere ein Bremsen respektive ein Beschleunigen auf die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs sowie ein Spurhalten, also ein Halten einer momentanen Fahrspur.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Parameter einen Ausfall des Fahrers beschreibt und das Fahrzeug in einer Haltebucht oder auf einem Parkplatz abgestellt wird. Diese Strategie ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Fahrerbeobachtung zurückmeldet, dass ein Fahrer gesundheitliche Probleme hat. Das hochautomatisierte Fahrzeug ist in dieser Situation beispielsweise noch vollständig funktionsfähig, darf aber aufgrund gesetzlicher Bestimmungen die Weiterfahrt nicht mehr fortsetzen.
  • In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Parameter einen Ausfall eines elektronischen Stabilitätsprogramms des Fahrzeugs beschreibt und das Fahrzeug auf der eigenen Spur abgestellt wird. Dies ist eine besonders einfach umzusetzende Fahrstrategie. Diese kann insbesondere dann benutzt oder verwendet werden, wenn das Fahrzeug (und beispielsweise alle umgebenden Fahrzeuge) etwas schneller unterwegs sind und kleine Abstände aufweisen. Dies ist beispielsweise in einem Stau in Kurven der Fall. Um die anderen Verkehrsteilnehmer nicht durch unvorhergesehene Bremsmanöver zusätzlich in Gefahr zu bringen, wird dieser Zustand vorzugsweise nur aktiviert werden, wenn Fahrzeuge hinter dem eigenen Fahrzeug (Ego-Fahrzeug) detektiert werden, die nicht wesentlich schneller als das eigene Fahrzeug sind (maximale Entfernung: Vorzugsweise 2–3 mal Bremsweg bei Vollbremsung). Diese haben dann vorzugsweise den vorbezeichneten kleinen Abstand, so dass sie die Aktion des vorausfahrenden Fahrzeugs (Ego-Fahrzeug) sehen und entsprechend ihr Fahrzeug abbremsen. Diese Situation findet sich meist in einem Stauszenario wieder.
  • So wird beispielsweise bei einem Ausfall des elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP), aber bei noch funktionsfähiger EPS-Lenkung, der Stillstand in der eigenen Spur als der sichere Zustand ausgewählt werden. Sollte sich im Fahrzeug eine funktionierende redundante Lenkung befinden, so wird dieser Zustand (also der Stillstand in der eigenen Spur) in einer weiteren Ausführungsform auch dann (als der sicherste Zustand) ausgewählt, wenn die Bremse als auch die Lenkung ausgefallen sind.
  • In noch einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Parameter einen Ausfall eines elektronischen Stabilitätsprogramms des Fahrzeugs und einer Fahrzeuglenkung beschreibt und das Fahrzeug auf der Fahrbahn abgestellt wird.
  • Fällt nicht nur das ESP, sondern auch noch die Lenkung aus, kann das Fahrzeug in der Regel nur noch mithilfe einer redundanten Bremse in den Stillstand versetzt werden. Es ist also insbesondere besonders sinnvoll, keine weiteren Lenkungsversuche mehr durchzuführen. Im Wesentlichen gibt es insbesondere die folgenden vier Zustände:
    • 1. Das Fahrzeug soll in eine Parkbucht fahren oder einen Spurwechsel zum rechten Fahrbahnrand durchführen.
    • 2. Das Fahrzeug soll in seiner eigenen Spur gehalten werden.
    • 3. Das Fahrzeug soll anhalten
    • 4. Das Fahrzeug soll im Verkehr mitschwimmen.
  • Es hängt insbesondere davon ab, wie schwerwiegend der Ausfall ist. Fällt das ESP aus, kann in der Regel nur noch mit der redundanten Bremse gebremst werden, was dazu führt, dass möglichst schnell angehalten werden wird. Sollte die Lenkung ausfallen, gilt es ebenfalls keine andere Option als schnellstmöglich zum Stillstand zu kommen. Bei einem Sensorausfall ist vorzugsweise der erste Zustand (Parkbucht / Spurwechsel zum rechten Fahrbahnrand) oder der zweite Zustand (in eigener Spur halten) vorgesehen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen
  • 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs,
  • 2 eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs und
  • 3 eine Kaskade an sicheren Zuständen.
  • 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs.
  • Gemäß einem Schritt 101 wird das Fahrzeug vollautomatisiert geführt. Wenn gemäß einem Schritt 103 während der vollautomatisierten Führung ein Fehler detektiert wird, so wird gemäß einem Schritt 105 ein sicherer Zustand aus einer Vielzahl von sicheren Zuständen abhängig von einem Parameter gewählt.
  • Ein Fehler ist beispielsweise ein Ausfall und/oder eine Fehlfunktion eines oder mehrerer Steuergeräte des Fahrzeugs und/oder ein Ausfall und/oder eine Fehlfunktion eines oder mehrerer Sensoren, beispielsweise Umfeldsensoren und/oder Inertialsensoren, des Fahrzeugs. Ein Fehler ist beispielsweise ein Vorliegen eines Ausfalls des Fahrers. Ein Fehler ist beispielsweise ein Vorliegen einer eingeschränkten Fahrtüchtigkeit des Fahrers. Insbesondere werden mehrere Fehler detektiert.
  • In einem Schritt 107 wird dann das Fahrzeug vollautomatisiert in den gewählten sicheren Zustand geführt.
  • 2 zeigt eine Vorrichtung 201 zum Betreiben eines Fahrzeugs (nicht gezeigt).
  • Die Vorrichtung 201 umfasst eine Führungseinrichtung 203, die ausgebildet ist, das Fahrzeug vollautomatisiert zu führen. Hierfür ist die Führungseinrichtung insbesondere in Wirkverbindung mit Aktoren und/oder Stellern des Fahrzeugs. Insbesondere ist die Führungseinrichtung 203 in Wirkverbindung mit einem Bremssystem, einem Lenkungssystem und/oder einem Antriebssystem des Fahrzeugs.
  • Die Vorrichtung 201 umfasst des Weiteren eine Detektionseinrichtung 205 zum Detektieren eines Fehlers. Es ist ferner eine Auswähleinrichtung 207 vorgesehen, die ausgebildet ist, bei einer Detektion eines Fehlers mittels der Detektionseinrichtung 205 während der vollautomatisierten Führung mittels der Führungseinrichtung 203 abhängig von einem Parameter einen sicheren Zustand aus einer Vielzahl von sicheren Zuständen auszuwählen. Hierbei ist die Führungseinrichtung 203 ausgebildet, das Fahrzeug vollautomatisiert in den sicheren Zustand zu führen, der mittels der Auswähleinrichtung 207 ausgewählt wurde. Die Vielzahl an sicheren Zuständen sind beispielsweise in einem Speicher abgespeichert.
  • Erfindungsgemäß ist also insbesondere vorgesehen, dass aus einer Vielzahl von sicheren Zuständen der für die konkret vorliegende Situation, in welcher sich das Fahrzeug momentan befindet, der geeignetste sichere Zustand ausgewählt wird. Basierend auf diesem ausgewählten sicheren Zustand wird dann das Fahrzeug in diesen sicheren Zustand vollautomatisiert geführt. Das Führen des Fahrzeugs in diesen sicheren Zustand umfasst insbesondere das Führen des Fahrzeugs basierend auf einer vorbestimmten Strategie, die beispielsweise auch als eine Rückfallstrategie bezeichnet werden kann. Die Erfindung stellt also zahlreiche definierte Rückfallstrategien bereit und wählt die sinnvollste anhand von Entscheidungskriterien (beschrieben durch den oder die Parameter) online (und vorzugsweise zu jedem Zeitpunkt während der automatisierten Fahrt auf ein Neues, also kontinuierlich) selber aus.
  • Somit ist es also in vorteilhafter Weise ermöglicht, zu jeder Zeit und in Abhängigkeit von der Situation, eines bestimmten Systemzustandes des Fahrzeugs und einer detektierten Fehlfunktion den sicheren Zustand aus einem Pool vorher definierter und technisch möglicher sicherer Zustände automatisch zu ermitteln. Es sind erfindungsgemäß vorzugsweise Abläufe und Strategien definiert, um zu jedem Zeitpunkt den geeigneten Rückfallmodus zu wählen. Dadurch ist das Fahrzeug, welches auch als ein autonomes oder vollautomatisiertes Fahrzeug bezeichnet werden kann, im Fehlerfall in der Lage, ohne Einwirken des Fahrers, in einen sicheren Zustand zu kommen. Hierbei hängt die Definition des sicheren Zustands wesentlich von der Situation ab, in welcher sich das Fahrzeug momentan befindet. Erfindungsgemäß ist daher insbesondere vorgesehen, dass zu jedem Zeitpunkt in Abhängigkeit der Situation (beschrieben durch den Parameter), des Systemzustands und der detektierten Fehlfunktionen der sichere Zustand automatisch gewählt wird.
  • Beispielsweise können folgende sichere Zustände definiert werden:
    • 1) Stillstand auf der Fahrbahn
    • 2) Stillstand in der eigenen Spur
    • 3) Stillstand in der Standspur
    • 4) Stillstand in der Haltebucht/Parkplatz
    • 5) Weiterfahrt "Mitschwimmen im Verkehr" (also beispielsweise anpassen der Fahrstrategie des eigenen Fahrzeugs an das vorausfahrende Fahrzeug)
  • Die Auswahl des sicheren Zustandes hängt beispielsweise von folgenden Einschätzungen ab:
  • Verkehrssituation
  • Hier ist beispielsweise die explizite Verkehrssituation mit der Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs, der Position und Geschwindigkeit aller anderen Verkehrsteilnehmer und der jeweiligen Prädiktion entscheidend. Beispiele wären "Staufahrt", "Autobahnfahrt, dichter Verkehr", "Autobahnfahrt, zähfließender Verkehr", "Autobahnfahrt, geringer Verkehr", "Stop & Go", "Stadtfahrt", "Überlandfahrt".
  • Sensorverfügbarkeit
  • Hier geht es insbesondere darum, welche Umfeld- und Inertialsensoren noch verfügbar sind. Fallen beispielsweise die Umfeldsensoren nach vorne aus, dann wird das System einen anderen sicheren Zustand wählen müssen, als wenn nur die Hecksensoren oder die Seitensensoren ausfallen.
  • Hardwareverfügbarkeit
  • Hier handelt es sich insbesondere um die Steuergeräte im Fahrzeug, dazu zählen beispielsweise das zentrale Steuergerät, auf denen berechnet wird, das Bremsen-Steuergerät, das Lenkungs-Steuergerät, das Steuergerät der Überwachungsfunktion und/oder alle weiteren im Fahrzeug verbauten Steuergeräte.
  • 3 zeigt eine Kaskade an sicheren Zuständen, für die dann beispielsweise gegebene Verfügbarkeiten definiert werden können. Es sind unterschiedliche Eskalationsstufen gezeigt. Die unkritischste Stufe ist eine Weiterfahrt (,wenn zum Beispiel gegebenenfalls ein Hecksensor ausfällt,), der Rückfallmodus kann aber weiter eskalieren (also die weiteren Zustände werden je nach Situation angefahren), wenn zudem beispielsweise noch die Lenkung oder der Fahrer ausfallen. Daher wird in diesem Zusammenhang die Formulierung “Kaskade” verwendet gemeint. “Gegebene Verfügbarkeiten” bedeutet diesbezüglich, dass in Abhängigkeit davon, welche Fahrzeugkomponenten (Sensorik, Steuergeräte...) noch funktionsfähig sind, eine bestimmte Rückfallstrategie genutzt verwendet wird.
  • Wenn gemäß dem Block 301 ein Ausfall einer Hecksensorik vorliegt, so ist beispielsweise eine Weiterfahrt gemäß einem Mitschwimmen im Verkehr gemäß dem Block 303 vorgesehen.
  • Wenn gemäß dem Block 305 ein Ausfall eines Fahrers des Fahrzeugs detektiert wird, so ist gemäß dem Block 307 vorgesehen, dass das Fahrzeug in einer Haltebucht oder auf einem Parkplatz abgestellt wird (Stillstand in der Haltebucht oder auf dem Parkplatz).
  • Wenn gemäß dem Block 309 ein Ausfall eines ESPs detektiert wird, so ist gemäß dem Block 311 vorgesehen, dass das Fahrzeug in der eigenen Spur abgestellt wird (Stillstand in der eigenen Spur).
  • Wenn gemäß dem Block 313 detektiert wird, dass sowohl das ESP als auch eine Lenkung des Fahrzeugs ausgefallen sind, so ist gemäß dem Block 315 vorgesehen, dass das Fahrzeug auf der Fahrbahn abgestellt wird (Stillstand auf der Fahrbahn).
  • Eine beispielhafte Kaskade von beispielhaften Strategien in der Rückfallebene kann zum Beispiel wie folgt aussehen:
  • 1) Vollständige redundante Weiterfahrt:
  • Ein redundant ausgelegter Sensor/Steuergerät fällt aus. Hier ist eine Weiterfahrt mit Primärsensoren und ohne Redundanz in gewissen Situationen gegebenenfalls bei reduzierter Geschwindigkeit und reduziertem Funktionsumfang der sicherste Zustand. Gewisse Situationen sind insbesondere Situationen, in denen eine andere Strategie ein erhöhtes Verunfallungsrisiko ausweisen würde. Zum Beispiel Bremsen in der Spur, wenn das Fahrzeug auf der linken Spur fährt und kein Fahrzeug hinter dem Ego Fahrzeug kommt. Dann kann gegebenenfalls ein schnell anfahrendes Fahrzeug von Hinten auf unseres (das Fahrzeug) auffahren. Reduktion des Funktionsumfangs: Keine Spurwechsel, keine Überholmanöver, „Mitschwimmen“. Geschwindigkeitsreduktion um kürzeren Bremsweg und geringere benötigte Vorausschau zu erzwingen. Maximaler erlaubter Bremsweg hängt von der tatsächlich verbliebenen Funktionsperformance (beispielsweise Voraussschau des Umfeldmodells) ab.
  • 2) Geschwindigkeit des Vordermanns (also des vorausfahrenden Fahrzeugs) annehmen und der Spur folgen:
  • Diese Strategie umfasst ein Bremsen oder Beschleunigen auf die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs sowie ein Spurhalten. Diese Strategie ist insbesondere auf wenig befahrenen Autobahnen mit Vordermann und verfügbarer Front-Sensorik vorteilhaft. Beispielsweise bei einem Ausfall der Hecksensorik. „Wenig befahren“ heißt insbesondere, dass die Abstände zu den vorausfahrenden oder hinterherfahrenden Fahrzeugen erheblich größer ( >> ) als der Bremsweg.
  • 3) Aktive Spurwechsel auf den Standstreifen:
  • Diese Strategie wird beispielsweise eingesetzt werden, wenn eine Fahrerbeobachtung zurückmeldet, dass der Fahrer gesundheitliche Probleme hat. Das hochautomatisierte Fahrzeug ist in dieser Situation noch vollständig funktionsfähig, darf aber aufgrund gesetzlicher Bestimmungen die Weiterfahrt nicht mehr fortsetzen.
  • 4) Langsames Driften in Richtung der Standspur oder Standstreifen:
  • Diese Strategie umfasst zwei Schritten. Im ersten Schritt wird nicht weiter beschleunigt. Im zweiten Schritt versucht das Fahrzeug, langsam nach rechts (in Richtung der Standspur) zu driften. „Langsam“ hängt insbesondere davon ab, wieviel Lenkmoment noch gestellt werden kann. Langsam heißt hier vorzugsweise, dass die Dynamik keinen wesentlichen Einfluss für die Lenkungsregelung aufweist. Diese Strategie ist insbesondere in Situationen mit wenigen Verkehrsteilnehmern, niedrigen Differenzgeschwindigkeiten und hohen Absolutgeschwindigkeiten vorteilhaft.
  • 5) Bremsen in der eigenen Spur:
  • Dies ist die einfachste Strategie, sie kann insbesondere dann benutzt werden, wenn das Fahrzeug (und alle umgebenden Fahrzeuge) etwas schneller unterwegs sind und kleine Abstände aufweisen. Dies ist beispielsweise im Stau in Kurven der Fall. Um die anderen Verkehrsteilnehmer nicht durch unvorhergesehene Bremsmanöver zusätzlich in Gefahr zu bringen, iwird dieser Zustand insbesondere nur aktiviert werden, wenn Fahrzeuge hinter dem eigenen Fahrzeug detektiert werden, die nicht wesentlich schneller (beispielsweise maximal 10 km/h bis 20 km/h schneller) als das Fahrzeug (Ego-Fahrzeug) sind (maximale Entfernung 2–3 mal Bremsweg bei Vollbremsung). Diese sollten dann einen ausreichend kleinen Abstand haben, so dass sie die Aktion des Ego-Fahrzeugs erfassen und entsprechend ihr Fahrzeug abbremsen. Diese Situation findet sich meist im Stauszenarien wieder.
  • Bei Ausfall des ESPs, aber noch funktionsfähiger ESP-Lenkung kann der Stillstand in der eigenen Spur als der sichere Zustand angesehen werden, der aus der Vielzahl an sicheren Zuständen ausgewählt wird. Sollte sich im Fahrzeug eine funktionierende redundante Lenkung befinden, wäre dieser Zustand auch dann der sichere Zustand, wenn die Bremse als auch die Lenkung ausfallen würden.
  • 6) (Geradeaus)Bremsen
  • Fällt nicht nur das ESP, sondern auch noch die Lenkung aus, kann das Fahrzeug nur noch mithilfe der redundanten Bremse in den Stillstand versetzt werden.
  • Die Auswahl der Rückfallstrategie hängt somit erfindungsgemäß von den im Fahrzeug (zum Beispiel Auto) eingebauten und funktionierenden beziehungsweise ausgefallenen Komponenten sowie der Verkehrssituation ab.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, wobei – das Fahrzeug vollautomatisiert geführt (101) wird, – wobei, wenn während der vollautomatisierten Führung ein Fehler detektiert (103) wird, ein sicherer Zustand aus einer Vielzahl von sicheren Zuständen abhängig von einem Parameter ausgewählt (105) wird, – wobei das Fahrzeug vollautomatisiert in den ausgewählten sicheren Zustand geführt (107) wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von sicheren Zuständen Elemente aus der folgenden Gruppe von sicheren Zuständen umfasst: Stillstand auf einer Fahrbahn, Stillstand in einer eigenen Spur, Stillstand in einer Standspur, Stillstand in einer Haltebucht, Stillstand auf einem Parkplatz, Anpassen der Führung des Fahrzeugs an eine Führung eines dem Fahrzeug vorausfahrendes Fahrzeug.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Parameter eine Verkehrssituation und/oder eine Sensorverfügbarkeit und/oder eine Hardwareverfügbarkeit und/oder einen Gesundheitszustand eines Fahrers des Fahrzeugs beschreibt.
  4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei der Parameter einen Ausfall einer Hecksensorik des Fahrzeugs beschreibt und die Führung des Fahrzeugs an eine Führung eines dem Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeugs angepasst wird.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei der Parameter einen Ausfall des Fahrers beschreibt und das Fahrzeug in einer Haltebucht oder auf einem Parkplatz abgestellt wird.
  6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei der Parameter einen Ausfall eines elektronischen Stabilitätsprogramms des Fahrzeugs beschreibt und das Fahrzeug auf der eigenen Spur abgestellt wird.
  7. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei der Parameter einen Ausfall eines elektronischen Stabilitätsprogramms des Fahrzeugs und einer Fahrzeuglenkung beschreibt und das Fahrzeug auf der Fahrbahn abgestellt wird.
  8. Vorrichtung (201) zum Betreiben eines Fahrzeugs, umfassend: – eine Führungseinrichtung (203), die ausgebildet ist, das Fahrzeug vollautomatisiert zu führen, – eine Detektionseinrichtung (205) zum Detektieren eines Fehlers, – eine Auswähleinrichtung (207), die ausgebildet ist, bei einer Detektion eines Fehlers während der vollautomatisierten Führung abhängig von einem Parameter einen sicheren Zustand aus einer Vielzahl von sicheren Zuständen auszuwählen, wobei – die Führungseinrichtung (203) ferner ausgebildet ist, das Fahrzeug vollautomatisiert in den ausgewählten sicheren Zustand zu führen.
  9. Computerprogramm, umfassend Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
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