DE102015015302A1 - Verfahren zum teil- oder vollautonomen Betrieb eines Fahrzeugs und Fahrerassistenzvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum teil- oder vollautonomen Betrieb eines Fahrzeugs (FEgo), wobei ein Querpositions-Sollwert (dy_soll) für eine Querposition des Fahrzeugs (FEgo) bestimmt wird, und die Querposition des Fahrzeugs (FEgo) innerhalb der eigenen Fahrspur (FSEgo) in Abhängigkeit des ermittelten Querpositions-Sollwert (dy_soll) automatisch eingestellt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Vorausbereich (VB) des Fahrzeugs (FEgo) in Abhängigkeit einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (FEgo) ermittelt wird, welcher sich in eine Fahrtrichtung (x) über einen mit einer Sensoreinrichtung erfassbaren Bereich erstreckt, relevante Verkehrssituationen in einer Umgebung des Fahrzeugs (FEgo) erfasst und überprüft werden, Mindest-Soll-Objektquerabstände (Yo_min_li, Yo_min_re) innerhalb des Vorausbereiches (VB) jeweils zwischen dem Fahrzeug (FEgo) und mindestens einem Fahrzeug (F1 bis F4) auf einer benachbarten Fahrspur (FSb1, FSb2) ermittelt werden, Mindest-Soll-Spurabstände (Yspur_min_li, Yspur_min_re) innerhalb des Vorausbereiches (VB) jeweils zwischen dem Fahrzeug (FEgo) und einer Fahrspurbegrenzung (FG) benachbarter Fahrspuren (FSb1, FSb2) ermittelt werden, und der Querpositions-Sollwert (dy_soll) anhand der ermittelten Mindest-Soll-Spurabstände (Yspur_min_li, Yspur_min_re) und der Mindest-Soll-Objektquerabstände (Yo_min_li, Yo_min_re) bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrerassistenzvorrichtung (FA) zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum teil- oder vollautonomen Betrieb eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrerassistenzvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
• Fahrerassistenzvorrichtungen werden zur Unterstützung und/oder Entlastung des Fahrers bei seiner Fahraufgabe eingesetzt. Ein vollautonomer Betrieb umfasst eine selbständige Längs- und Querführung des Fahrzeugs auf Autobahnen, Landstraßen und im Stadtverkehr. Abhängig von einer aktuellen Verkehrssituation und vom Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer kann es zu Fahrsituationen kommen, in denen zur Verringerung einer Kollisionsgefahr unterschiedliches Fahrverhalten erforderlich ist. Solche Fahrsituationen gibt es auf Autobahnen, wenn benachbarte Fahrzeuge dicht an einer Fahrspurbegrenzung, z. B. an einer Fahrbahnmarkierung, einer Pylonenreihe oder einer ähnlichen Begrenzung, fahren oder diese sogar überschreiten. Beispielsweise kann dies häufiger auftreten, wenn benachbarte Lastkraftwagen mit großer Fahrzeugbreite auf weniger breiten Nachbarfahrspuren fahren. Des Weiteren zählen dazu auch Fahrsituationen auf Landstraßen, auf denen sich entgegenkommende Fahrzeuge dicht an der Fahrspurbegrenzung oder darüber fahren.
• Aus dem Stand der Technik ist dazu, wie beispielsweise in der DE 102 18 010 A1 beschrieben, ein Verfahren zur Querführungsunterstützung bei Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem ein Sollwert für die Querposition des Fahrzeugs bestimmt wird. Dabei wird die Ist-Position des Fahrzeugs relativ zu den Grenzen der befahrenen Spur mit einer Sensoreinrichtung erfasst und durch Soll-Ist-Vergleich ein Ausgangssignal für die Querführungsunterstützung berechnet. Des Weiteren werden Objekte auf mindestens einer Nebenspur geortet und der Sollwert für die Querposition wird in Abhängigkeit von Ortungsdaten dieser Objekte variiert.
• Weiterhin ist in der DE 10 2007 027 495 A1 ein Verfahren zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei der Querführung des Kraftfahrzeugs beschrieben. Hierbei werden Fahrspurbegrenzungen erfasst sowie Objekte, an denen das Kraftfahrzeug seitlich vorbei fahren wird. Weiterhin werden momentane oder für die nahe Zukunft prädizierte Seitenabstände des Kraftfahrzeugs zu den Fahrspurbegrenzungen und zu den erfassten Objekten ermittelt. Bei Unterschreitung von vorgebbaren Seitenabstandsgrenzen werden eine Fahrerwarnung und/oder ein selbsttätiger Lenkeingriff zur Vergrößerung des betreffenden Seitenabstands ausgelöst. Der Fahrer hat die Möglichkeit, die Seitenabstandsgrenzen für die linke und rechte Seite des Kraftfahrzeugs unabhängig voneinander zu variieren und ebenso die Seitenabstandsgrenzen für den Seitenabstand zu den Objekten unabhängig von den Seitenabstandsgrenzen für den Seitenabstand zu den Fahrspurbegrenzungen zu variieren.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum teil- oder vollautonomen Betrieb eines Fahrzeugs sowie eine geeignete Fahrerassistenzvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben.
• Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich der Fahrerassistenzvorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 5 angegebenen Merkmalen gelöst.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Bei einem Verfahren zum teil- oder vollautonomen Betrieb eines Fahrzeugs wird ein Querpositions-Sollwert für eine Querposition des Fahrzeugs bestimmt, wobei die Querposition des Fahrzeugs vorzugsweise innerhalb der eigenen Fahrspur in Abhängigkeit des bestimmten Querpositions-Sollwert anpasst wird.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Vorausbereich des Fahrzeugs in Abhängigkeit einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wird, welcher sich in eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs über einen mit einer Sensoreinrichtung erfassbaren Bereich erstreckt. Weiterhin werden relevante Verkehrssituationen in einer Umgebung des Fahrzeugs erfasst und überprüft. Anschließend werden innerhalb des Vorausbereiches Mindest-Soll-Objektquerabstände jeweils zwischen dem Fahrzeug und mindestens einem Fahrzeug auf einer benachbarten Fahrspur und Mindest-Soll-Spurabstände jeweils zwischen dem Fahrzeug und einer Fahrspurbegrenzung benachbarter Fahrspuren ermittelt. Der Querpositions-Sollwert wird dann anhand der ermittelten Mindest-Soll-Spurabstände und der Mindest-Soll-Objektquerabstände bestimmt.
• Mittels des Verfahrens kann eine Sicherheit beim teil- oder hochautomatisierten Fahren auf Autobahnen und Landstraßen gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden, da abhängig von der aktuellen Fahrsituation, eines in einer Fahrzeugumgebung befahrbaren Freiraumes, von Querabständen zu benachbarten Fahrzeugen und von Bewegungszuständen der in Nachbarfahrspuren fahrenden Fahrzeuge eine die Kollisionsgefahr mit Fahrzeugen auf den Nachbarfahrspuren verringernde Soll-Querposition bestimmt und die Querposition des Fahrzeugs vorzugsweise innerhalb der eigenen Fahrspur automatisch an diese Soll-Querposition angepasst wird.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
• Dabei zeigen:
• 1 schematisch ein Blockschaltbild einer Fahrerassistenzvorrichtung,
• 2 schematisch eine mögliche Verkehrssituation in einer Vogelperspektive,
• 3 schematisch ein Verfahrensablaufdiagramm und
• 4 schematisch eine mögliche Verkehrssituation mit Gegenverkehr in einer Vogelperspektive.
• Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Fahrerassistenzvorrichtung FA zur Verringerung einer Kollisionsgefahr bei automatischer Führung eines Fahrzeugs F_Ego in Form eines Blockschaltbilds dargestellt, wobei das gezeigte Ausführungsbeispiel das Grundprinzip eines in den 2 bis 4 beschriebenen Verfahrens zum Betrieb eines Fahrzeugs bei automatischer Führung eines Fahrzeugs F_Ego zeigt.
• Die Fahrerassistenzvorrichtung FA weist eine bordautonome Lageerkennungseinheit 1 auf, mittels welcher eine Lage einer momentan vom Fahrzeug F_ego befahrenen Fahrspur FS_Ego, eine Lage von benachbarten Fahrspuren FS_b1,b2, eine Position des Fahrzeugs F_ego relativ zur eigenen Fahrspur FS_Ego sowie zumindest Lateralpositionen von Fahrzeugen F1 bis F3 und/oder Objekten in unmittelbarer Nähe des Fahrzeugs F_Ego erfassbar sind.
• Die Lageerkennungseinheit 1 umfasst dazu beispielsweise videobasierte Lokalisierungsmittel, welche als im oder am Fahrzeug F_Ego angeordnete Kameras ausgebildet sind und Fahrspurbegrenzungen FG, z. B. Fahrspurmarkierungen FM, Landmarken sowie Objekte auf benachbarten Fahrspuren FS_b1,b2 erkennen. Die Lageerkennungseinheit 1 generiert anhand der erfassten Daten einen Lageausgangsvektor Y_L.
• Weiterhin weist die Fahrerassistenzvorrichtung FA eine Lokalisierungs- und Navigationseinheit 2 mit einer integrierten, detaillierten Karteninformation zur Bestimmung einer Eigenposition des Fahrzeugs F_Ego sowie zur Bestimmung von Ortspositionen auf. Die Lokalisierungs- und Navigationseinheit 2 ist beispielsweise mit einem globalen Positionsbestimmungssystem, kurz GPS, gekoppelt und hat Zugriff auf Datenbanken, welche hochgenaue elektronische Karten mit detaillierten Informationen über Streckenverläufe, Verkehrszeichen, Lichtsignalanlagen, Haltelinien und dergleichen mehr umfassen. Das Ausgangssignal der Lokalisierungs- und Navigationseinrichtung 2 ist ein Navigationsausgangsvektor Y_N.
• Zur Erfassung einer Umgebung des Fahrzeugs F_Ego, insbesondere eines befahrbaren Freiraums des Fahrzeugs F_Ego, ist eine Umgebungserfassungseinheit 3 vorgesehen, die mittels entsprechender Erfassungsmittel, die auf videobasierter Detektion oder auf einer Detektion einer Reflexion ausgesandter elektromagnetischer Strahlen, z. B. Radar, Lidar, zur Erfassung eines befahrbaren Freiraums um das eigene Fahrzeug F_Ego basiert. Das Ausgangssignal der Umgebungserfassungseinheit 3 ist ein Umgebungsausgangsvektor Y_U.
• Des Weiteren ist eine Objekterkennungseinheit 4 vorgesehen, die auf Radarsystemen und/oder Lidarsystemen und/oder Stereovideokamerasystemen mit nachgeschalteter Bildauswertung basiert, wobei mindestens eine longitudinale und eine laterale Position von Hindernisobjekten, insbesondere das Fahrzeug F_Ego umgebende Nachbarfahrzeuge F1 bis F3 und Personen relativ zum eigenen Fahrzeug F_Ego und/oder zur eigenen Fahrspur FS_Ego bestimmt werden. Das Ausgangssignal der Objekterkennungseinheit 4 ist ein Objektausgangsvektor Y_O. Darüber hinaus weist die Fahrerassistenzvorrichtung FA eine Fahrzustandserkennungseinheit 5 auf, welche einen Ist-Fahrzustand, bestehend aus fahrdynamischen Größen, wie z. B. Fahrgeschwindigkeit, Beschleunigung, Querbeschleunigung, Giergeschwindigkeit, Lenkwinkel, sowie einen Reibwert, ermittelt. Das Ausgangssignal der Fahrzustandserkennungseinheit 4 ist ein Fahrzustandsausgangsvektor Y_F.
• Die Ausgangsvektoren Y_L, Y_N, Y_U, Y_O, Y_F werden an eine Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit 6 übermittelt, welche die Ausgangsvektoren Y_L, Y_N, Y_U, Y_O, Y_F kontinuierlich validiert und eine Situation aufgrund der Information über Lage und Ortsposition des eigenen Fahrzeugs F_Ego auf der Fahrbahn, der Information über die Lage und Bewegungszustände der das eigene Fahrzeug F_Ego umgebenden Objekte, insbesondere Verkehrsteilnehmer auf benachbarten Fahrspuren FS_b1,b2, der Umgebungsinformation über einen freien Verkehrsraum um das eigene Fahrzeug F_Ego herum sowie der Information des Fahrzustands bewertet.
• Des Weiteren führt die Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit 6 zur Kollisionsbewertung für das eigene Fahrzeug F_Ego und für die auf den unmittelbar benachbarten Fahrspuren FS_b1,b2 vorhandenen Verkehrsteilnehmer eine Bewegungsprädiktion durch. Weiterhin wird anhand einer eine Kollisionsgefahr reduzierenden Querführungs-Fahrstrategie ein Querpositions-Sollwert d_{y_soll} vorzugsweise zur Querführung des eigenen Fahrzeugs F_Ego innerhalb der eigenen Fahrspur FS_Ego ermittelt und einer Querregelungseinheit 7 übermittelt. Eine Querposition des Fahrzeugs F_Ego ist hierbei eine Position des Fahrzeugs F_Ego auf der eigenen Fahrspur FS_Ego in Querrichtung y der Fahrspur FS_Ego und einer Position des Fahrzeugs F_Ego senkrecht zu einer Fahrtrichtung x.
• Die Querregelungseinheit 7 regelt die von der Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit 6 vorgegebene Querposition in Abhängigkeit des übermittelten Querpositions-Sollwerts d_{y_soll} ein und gibt als Ausgangssignal ein Lenkstellsignal u_lenk an ein Stellglied zur Steuerung einer Lenkvorrichtung 8 aus.
• 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einer Verkehrssituation mit einer mehrspurigen Fahrbahn, umfassend drei Fahrspuren FS_Ego, FS_b1,b2 mit gleicher Fahrtrichtung x, deren Fahrspurbegrenzung FG in einer Querrichtung y mittels einer Fahrspurmarkierung FM begrenzt sind und vier Fahrzeugen F_Ego, F1 bis F3. Die Verkehrssituation ist hierbei in Vogelperspektive dargestellt. Das eigene Fahrzeug F_Ego befindet sich gemeinsam mit einem weiteren Fahrzeug F1 auf der mittleren Fahrspur FS_Ego, wobei das weitere Fahrzeug F1 dem eigenen Fahrzeug F_Ego in Fahrtrichtung x vorausfahrend positioniert ist. Das eigene Fahrzeug F_Ego ist zu einer in Bezug auf die Fahrtrichtung x linken benachbarten Fahrspur FS_b1 mit einem Ist-Spurabstand Y_{spur_li} und zu einer in Bezug auf die Fahrtrichtung x rechten benachbarten Fahrspur FS_b2 mit einem Ist-Spurabstand Y_{spur_re} jeweils zur entsprechenden Fahrspurmarkierung FM beabstandet.
• Auf der linken benachbarten Fahrspur FS_b1 befindet sich ein weiteres Fahrzeug F2 mit einem Ist-Objektquerabstand Y_{o_li} in Querrichtung y zum eigenen Fahrzeug F_Ego. Auf der rechten benachbarten Fahrspur FS_b2 befindet sich ebenfalls ein weiteres Fahrzeug F3 mit einem Ist-Objektquerabstand Y_{o_re} in Querrichtung y zum eigenen Fahrzeug F_Ego.
• Das eigene Fahrzeug F_Ego wird mittels der in 1 gezeigten Fahrerassistenzvorrichtung FA autonom, vorzugsweise vollautonom, geführt.
• Im Kontext mit der in 2 gezeigten Verkehrssituation zeigt 3 einen Ablauf eines Verfahrens mit fünf Verfahrensschritten S1 bis S5, welches zum Betrieb des Fahrzeugs F_Ego, insbesondere zur Ermittlung einer fahrsituationsabhängigen Querführungs-Fahrstrategie, durchgeführt wird.
• In einem initialen Verfahrensschritt S1 wird ein Vorausbereich VB ab einer Hinterachse des eigenen Fahrzeugs F_Ego in Abhängigkeit einer Fahrgeschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs F_Ego bestimmt. Der Vorausbereich VB erstreckt sich dabei über einen mit einer Sensoreinrichtung erfassbaren Bereich. Die Vorausbereiche VB können dabei je nach Betriebsführung des Fahrzeugs F_Ego, insbesondere zwischen teilautonomer und vollautonomer Betriebsführung, variieren.
• In einem weiteren Verfahrensschritt V2 erfolgt eine Überprüfung auf eine relevante Fahrsituation bzw. Verkehrssituation. Beispielsweise wird ermittelt: „Mindestens ein Fahrzeug F2, F3 in einer benachbarten Fahrspur FS_b1,b2 befindet sich innerhalb des Vorausbereichs VB und hat eine negative oder eine kleine Relativgeschwindigkeit.” Somit werden Fahrsituationen betrachtet, bei denen sich ein Fahrzeug F2, F3 in einer benachbarten Fahrspur FS_b1,b2 mit ungefähr gleicher Geschwindigkeit oder gegenüber dem eigenen Fahrzeug F_Ego verringerten Geschwindigkeit vorausbewegt oder entgegenkommend bewegt und in naher Zukunft vom eigenen Fahrzeug F_Ego passiert wird. In einem weiteren Verfahrensschritt S3 erfolgt die Bestimmung von Mindest-Soll-Objektquerabständen Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li} innerhalb des Vorausbereichs VB für jede Seite in Querrichtung y zum nächst entfernten Fahrzeug F2, F3 oder Objekt in der benachbarten Fahrspur FS_b1,b2 z. B. abhängig von einer Fahrzeugart der Fahrzeuge F2, F3, z. B. Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Omnibus, einer eigenen Fahrgeschwindigkeit, einer relativen Fahrgeschwindigkeit von benachbarten Fahrzeugen F1 bis F3, einem Abstand in Fahrtrichtung x zu benachbarten Fahrzeugen F2 bis F3 und ob sich diese in Fahrtrichtung x oder entgegen der Fahrtrichtung x bewegen. Diese Mindest-Soll-Objektquerabstände Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li} bilden sogenannte minimale Querabstandsgrenzen, welche aus Fahrsicherheitsgründen nicht unterschritten werden sollen.
• In einem weiteren Verfahrensschritt S4 erfolgt die Bestimmung von Mindest-Soll-Spurabständen Y_{spur_min_re}, Y_{spur_min_li} innerhalb des Vorausbereichs VB für jede Seite zur jeweiligen Fahrspurbegrenzung FG. Die Bestimmung dieser Mindest-Soll-Spurabständen Y_{spur_min_re}, Y_{spur_min_li} erfolgt beispielsweise abhängig von einer Fahrtrichtung x der benachbarten Fahrspuren FS_b1,b2 und/oder einer Verfügbarkeit von topologisch befahrbarem Freiraum auf den benachbarten Fahrspuren FS_b1,b2. Die Mindest-Soll-Spurabstände Y_{spur_min_re}, Y_{spur_min_li} bilden weitere minimale Querabstandsgrenzen, welche aus Fahrsicherheitsgründen nicht unterschritten werden sollen. Abhängig von topologisch befahrbarem Freiraum auf Nachbarfahrspuren können die Mindest-Soll-Spurabstände Y_{spur_min_re}, Y_{spur_min_li} auch temporär negative Werte annehmen, wobei dann das eigene Fahrzeug F_Ego auch über die Fahrspurmarkierung FM hinausfahren kann.
• In einem abschließenden Verfahrensschritt S5 wird eine kollisionsminimierende Querführungs-Sollposition des eigenen Fahrzeugs F_Ego bestimmt.
• Für das in den 2 und 3 vorgestellte Verfahrensbeispiel werden nachfolgend verschiedene Fahrsituationen klassifiziert und hierfür geeignete Fahrstrategien zur Querpositionsanpassung beschrieben.
• In einer ersten Fahrsituation sind beide Ist-Objektquerabstände Y_{o_re}, Y_{o_li} größer als die ermittelten Mindest-Soll-Objektquerabstände Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li}. Eine daraus ermittelte Fahrstrategie ergibt keine Abweichung der aktuellen Querführungs-Fahrstrategie für das Fahren im Vergleich zu einer Situation, in welcher auf den benachbarten Fahrspuren FS_b1, FS_b2 keine Fahrzeuge F2, F3 oder Objekte vorhanden sind. Beispielsweise wird das Fahrzeug F_Ego weiterhin in einer Mitte der eigenen Fahrspur FS_Ego geführt.
• In einer anderen, zweiten Fahrsituation ist ein rechter Ist-Objektquerabstand Y_{o_re} kleiner als ein rechter Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_re}. Gleichzeitig sind beide Mindest-Soll-Objektquerabstände Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li} erfüllbar. D. h., die Summe aus beiden Mindest-Soll-Objektquerabständen Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li} ist kleiner oder gleich der Summe beider Ist-Objektquerabständen Y_{o_re}, Y_{o_li}.
• Als Fahrstrategie dazu soll das eigene Fahrzeug F_Ego den rechten Ist-Objektquerabstand Y_{o_re} vergrößern; allerdings nur solange bis entweder der rechte Ist-Objektquerabstand Y_{o_re} den rechten Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_re} erreicht oder bis der linke Ist-Spurabstand Y_{spur_li} zur linken Fahrspurmarkierung FM den linken Mindest-Soll-Spurabstand Y_{spur_min_li} erreicht.
• In einer weiteren anderen Fahrsituation ist der linke Ist-Objektquerabstand Y_{o_li} kleiner als der linke Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_li} wobei gleichzeitig beide Mindest-Soll-Objektquerabstände Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li} erfüllbar sind. D. h., die Summe aus beiden Mindest-Soll-Objektquerabständen Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li} ist kleiner oder gleich der Summe beider Ist-Objektquerabständen Y_{o_re}, Y_{o_li}.
• Als Fahrstrategie dazu soll das eigene Fahrzeug F_Ego den linken Ist-Objektquerabstand Y_{o_li} vergrößern; allerdings nur solange bis entweder der linke Ist-Objektquerabstand Y_{o_li} den linken Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_li} erreicht oder bis der rechte Ist-Spurabstand Y_{spur_re} zur rechten Fahrspurmarkierung FM den rechten Mindest-Soll-Spurabstand Y_{spur_min_re} erreicht.
• In einer weiteren, dritten Fahrsituation sind beide Mindest-Soll-Objektquerabstände Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li} nicht erfüllbar, da die Summe der Mindest-Soll-Objektquerabstände Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li} größer ist als die Summe der Ist-Objektquerabstände Y_{o_re}, Y_{o_li}.
• Als Fahrstrategie dazu soll das eigene Fahrzeug F_Ego die Ist-Objektquerabstände Y_{o_re}, Y_{o_li} im Verhältnis der entsprechenden Mindest-Soll-Objektquerabstände Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li} anpassen; allerdings nur solange bis entweder das Verhältnis der Ist-Objektquerabstände Y_{o_re}, Y_{o_li} zueinander gleich dem Verhältnis der Mindest-Soll-Objektquerabstände Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li} zueinander ist oder bis einer der beiden Ist-Spurabstände Y_{spur_li}, Y_{spur_re} den jeweils entsprechenden Mindest-Soll-Spurabstand Y_{spur_min_re}, Y_{spur_min_li} erreicht.
• Die Bestimmung des Querpositions-Sollwertes d_{y_soll} für die Querregelung des Fahrzeugs F_ego entsprechend dem letzten Verfahrensschritt S5 wird nachfolgend bespielhaft für die zuvor beschriebene Fahrsituation erläutert, bei welcher der rechte Ist-Objektquerabstand Y_{o_re} kleiner als der rechte Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_re} ist.
• Die Bestimmung des Querpositions-Sollwertes d_{y_soll} erfolgt in einem Fahrspurkoordinatensystem, welches ein mitbewegtes, fahrbahntangentiales Koordinatensystem mit Ursprung in der Fahrspurmitte darstellt, wobei positive Querpositions-Sollwerte d_{y_soll} links ausgehend von einer Spurmitte sind. Üblicherweise stellt die Spurmitte eine Referenz für die Querregelung dar, auf der im Normalfall das Fahrzeug F_ego quergeführt wird.
• Ein Querpositions-Istwert im Fahrspurkoordinatensystem kann anhand der über Messung oder Schätzung bestimmter Größen wie Ist-Spurabstände Y_{spur_li}, Y_{spur_re}, Fahrspurbreite der eigenen Fahrspur FS_Ego sowie Breite der eigenen Fahrspur FS_Ego ermittelt werden, wobei eine konstante Fahrzeugbreite angenommen wird.
• Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die Breite der eigenen Fahrspur FS_Ego größer als die Fahrzeugbreite ist und sich die Koordinatensystemursprünge für die Spurabstand-Messungen auf der jeweiligen Fahrspurmarkierung FM und für die Objekte auf der dem eigenen Fahrzeug F_Ego zugewandten Objektseite befinden.
• Zu einem Zeitpunkt t = t_k gelten folgende Gleichungen: B_spur(t_k) = Y_{spur_li}(t_k) + Y_{spur_re}(t_k) + B_fzg (1), B_spur(t_k) = 2·[Y_{spur_li}(t_k) + d_{y_ist}(t_k)] + B_fzg (2), mit:

B_spur

= Breite der Fahrzeugspur

B_fzg

= Fahrzeugbreite

d_{y_ist}

= Querpositions-Istwert.

• Hieraus ergibt sich der Querpositions-Istwert zur Spurmitte im Fahrspurkoordinatensystem zu

  
• Nachfolgend wird die Bestimmung des Querpositions-Sollwertes d_{y_soll} zur Spurmitte beispielhaft für die zuvor erwähnte zweite Fahrsituation beschrieben, in der ein rechter Ist-Objektquerabstand Y_{o_re} kleiner als ein rechter Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_re} ist und gleichzeitig beide Mindest-Soll-Objektquerabstände Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li} erfüllbar sind.
• Mit der zuvor beschriebenen Fahrstrategie ergibt sich zu einem Zeitpunkt t = t_k zunächst für die erste Bedingung, nämlich, dass das eigene Fahrzeug F_Ego den rechten Ist-Objektquerabstand Y_{o_re} vergrößert bis der rechte Ist-Objektquerabstand Y_{o_re} den rechten Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_re} erreicht, eine Differenz zwischen dem rechten Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_re} und dem rechten Ist-Objektquerabstand Y_{o_re} zu Δy_{o_re}(t_k) = [y_{o_min_re}(t_k) – y_{o_re}(t_k)] (4), mit: ΔY_{o_re} = Differenz zwischen dem rechten Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_re} und dem rechten Ist-Objektquerabstand Y_{o_re}.
• Als erster Zielwert für den im Fahrspurkoordinatensystem zu bestimmenden Querpositions-Sollwert d_{y_soll} ergibt sich dann ausgehend vom Querpositions-Istwert im Fahrspurkoordinatensystem d_{y_ziel_1}(t_k) = [d_{y_ist}(t_k) + ΔY_{o_re}(t_k)] (5), mit: d_{y_ziel} = erster Zielwert.
• Für die andere Bedingung aus der zuvor erwähnten zweiten Fahrstrategie, bei welcher das eigene Fahrzeug F_Ego den rechten Ist-Objektquerabstand Y_{o_re} vergrößert bis der linke Ist-Spurabstand Y_{spur_li} zur linken Fahrspurmarkierung FM den linken Mindest-Soll-Spurabstand Y_{spur_min_li} erreicht, ergibt sich aus Gleichung (1) ein maximaler Endwert für den Ist-Spurabstand Y_{spur_re} zur rechten Fahrspurmarkierung FM: Y_{spur_end_re}(t_k) = B_spur(t_k) – B_fzg – y_{spur_min_li}(t_k) (6), mit: Y_{spur_end_re} = maximaler Endwert.
• Mit dem linken Mindest-Soll-Spurabstand Y_{spur_min_li} und mit dem maximalen Endwert für den Abstand zum rechten Fahrspurrand aus Gleichung (6) ergibt sich aus Gleichung (3) ein zweiter Zielwert für den im Fahrspurkoordinatensystem zu bestimmenden Querpositions-Sollwert d_{y_soll} zu

  

  mit: d_{y_ziel_2} = zweiter Zielwert.
• Somit ergibt sich für die erwähnte Fahrsituation entsprechend der erwähnten Fahrstrategie ein Querpositions-Sollwert d_{y_soll} zur Spurmitte im Fahrspurkoordinatensystem aus dem Minimum der beiden Zielwerte zu d_{y_soll_ultd}(t_k) = MIN{d_{y_ziel_1}(t_k), d_{y_ziel_2}(t_k)} (8), mit: d_{y_soll_ultd} = nicht limitierter Querpositions-Sollwert d_{y_soll}.
• Für die jeweiligen anderen Fahrstrategien kann der nicht limitierte Querpositions-Sollwert d_{y_soll} entsprechend in ähnlicher Weise bestimmt werden. Um sprungförmige Querpositionsänderungen zu vermeiden, wird aus Komfortgründen der bisher noch nicht limitierte Querpositions-Sollwert in seiner zeitlichen Änderung limitiert und dann als resultierender Querpositions-Sollwert d_{y_soll} an die Querregelung vorgegeben.
• 4 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einer Verkehrssituation mit einer zweispurigen Fahrbahn, umfassend zwei Fahrspuren FS_Ego, FS_b1 mit entgegengesetzten Fahrtrichtungen x, die in einer Querrichtung y mittels einer Fahrspurmarkierung FM begrenzt sind und zwei Fahrzeugen F_Ego, F4. Die Verkehrssituation ist hierbei in Vogelperspektive dargestellt.
• Das eigene Fahrzeug F_Ego befindet sich auf der eigene Fahrspur FS_Ego (hierbei die rechte Fahrspur) und ist zur linken benachbarten Fahrspur FS_b1 mit einem Ist-Spurabstand Y_{spur_li} und zu einer rechten Fahrspurmarkierung FM der eigenen Fahrspur FS_Ego mit dem Ist-Spurabstand Y_{spur_re} beabstandet.
• Für die im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellte Verkehrssituation werden nachfolgend verschiedene Fahrsituationen und hierfür geeignete Fahrstrategien zur Querpositionsanpassung vorgestellt.
• Bei einer ersten Fahrsituation ist der linke Ist-Objektquerabstand Y_{o_li} größer als der linke Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_li}. Als mögliche Fahrstrategie erfolgt keine Abweichung der momentanen Querführung-Fahrstrategie, wenn auf der benachbarten Fahrspur FS_b1 kein Fahrzeug F4 vorhanden ist. Beispielsweise wird das Fahrzeug F_Ego weiterhin in einer Mitte der eigenen Fahrspur FS_Ego geführt. Bei einer zweiten Fahrsituation ist der linke Ist-Objektquerabstand Y_{o_li} kleiner als der linke Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_li}. Hierbei ergibt sich folgende Fahrstrategie: Das eigene Fahrzeug F_Ego soll den linken Ist-Objektquerabstand Y_{o_li} vergrößern bis entweder der linke Ist-Objektquerabstand Y_{o_li} den linken Mindest-Soll-Objektquerabstand Y_{o_min_li} erreicht oder bis der rechte Ist-Spurabstand Y_{spur_re} den rechten Mindest-Soll-Spurabstand Y_{spur_min_re} erreicht.
• Für die jeweiligen Fahrstrategien, welche hier beschrieben sind, kann jeweils ein resultierender Querpositions-Sollwert d_{y_soll} für die Querregelung ähnlich wie im Ausführungsbeispiel gemäß den 2 und 3 bestimmt werden.
• Bezugszeichenliste

1

Lageerkennungseinheit

2

Lokalisierungs- und Navigationseinheit

3

Umgebungserfassungseinheit

4

Objekterkennungseinheit

5

Fahrzustandserkennungseinheit

6

Situationsbewertung- und Entscheidungseinheit

7

Querregelungseinheit

8

Lenkvorrichtung

FA

Fahrerassistenzvorrichtung

FM

Fahrspurmarkierung

FG

Fahrspurbegrenzung

F_Ego

Fahrzeug

F1 bis F4

benachbartes Fahrzeug

FS_Ego

Fahrspur

FS_b1,b2

benachbarte Fahrspur

S1 bis S5

Verfahrensschritt

V_L

Lageausgangsvektor

Y_N

Navigationsausgangsvektor

Y_U

Umgebungsausgangsvektor

Y_O

Objektausgangsvektor

Y_F

Fahrzustandsausgangsvektor

d_{y_soll}

Querpositions-Sollwert

Y_{o_re}, Y_{o_li}

Ist-Objektquerabstand

Y_{o_min_re}, Y_{o_min_li}

Mindest-Soll-Objektquerabstand

Y_{spur_re}, Y_{spur_li}

Ist-Spurabstand

Y_{spur_min_re}, Y_{spur_min_li}

Mindest-Soll-Spurabstand

U_lenk

Lenkstellsignal

VB

Vorausbereich

x

Fahrtrichtung

y

Querrichtung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 10218010 A1 [0003]
• DE 102007027495 A1 [0004]

Claims (5)

1. Verfahren zum teil- oder vollautonomen Betrieb eines Fahrzeugs (F_Ego), wobei – ein Querpositions-Sollwert (d_{y_soll}) für eine Querposition des Fahrzeugs (F_Ego) bestimmt wird, und – die Querposition des Fahrzeugs (F_Ego) innerhalb der eigenen Fahrspur (FS_Ego) in Abhängigkeit des ermittelten Querpositions-Sollwert (d_{y_soll}) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Vorausbereich (VB) des Fahrzeugs (F_Ego) ermittelt wird, welcher sich in eine Fahrtrichtung (x) über einen mit einer Sensoreinrichtung erfassbaren Bereich erstreckt, – relevante Verkehrssituationen in einer Umgebung des Fahrzeugs (F_Ego) erfasst und überprüft werden, – Mindest-Soll-Objektquerabstände (Y_{o_min_li}, Y_{o_min_re}) innerhalb des Vorausbereiches (VB) jeweils zwischen dem Fahrzeug (F_Ego) und mindestens einem Fahrzeug (F1 bis F4) oder einem Objekt auf einer benachbarten Fahrspur (FS_b1, FS_b2) ermittelt werden, – Mindest-Soll-Spurabstände (Y_{spur_min_li}, Y_{spur_min_re}) innerhalb des Vorausbereiches (VB) jeweils zwischen dem Fahrzeug (F_Ego) und einer Fahrspurbegrenzung (FG) benachbarter Fahrspuren (FS_b1, FS_b2) ermittelt werden, und – der Querpositions-Sollwert (d_{y_soll}) anhand der ermittelten Mindest-Soll-Spurabstände (Y_{spur_min_li}, Y_{spur_min_re}) und der Mindest-Soll-Objektquerabstände (Y_{o_min_li}, Y_{o_min_re}) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindest-Soll-Objektquerabstände (Y_{o_min_li}, Y_{o_min_re}) in Abhängigkeit – einer Verkehrssituation, – einer Art des mindestens einen Fahrzeugs (F1 bis F4) oder des Objekts auf der benachbarten Fahrspur (FS_b1, FS_b2), – einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (F_Ego), – einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (F_Ego) relativ zum mindestens einen Fahrzeug (F1 bis F4) oder Objekt auf der benachbarten Fahrspur (FS_b1, FS_b2), – eines Längsabstandes zwischen dem Fahrzeug (F_Ego) und dem mindestens einen Fahrzeug (F1 bis F4) auf der benachbarten Fahrspur (FS_b1, FS_b2) und/oder – einer Fahrtrichtung (x) des mindestens einen Fahrzeugs (F1 bis F4) auf der benachbarten Fahrspur (FS_b1, FS_b2) bestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindest-Soll-Spurabstände (Y_{spur_min_li}, Y_{spur_min_re}) in Abhängigkeit – einer Verkehrssituation, – einer auf der benachbarten Fahrspur (FS_b1, FS_b2) vorgeschriebenen Fahrtrichtung (x) und/oder – einer Verfügbarkeit eines auf der benachbarten Fahrspur (FS_b1, FS_b2) befahrbaren Freiraums bestimmt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querpositions-Sollwert (d_{y_soll}) aus einem Minimum von Zielwerten bestimmt wird, wobei – ein Zielwert aus den Mindest-Spur-Sollabständen (Y_{spur_min_li}, Y_{spur_min_re}) und – ein weiterer Zielwert aus den Mindest-Soll-Objektquerabständen (Y_{o_min_li}, Y_{o_min_re}) ermittelt wird.
5. Fahrerassistenzvorrichtung (FA) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß den vorhergehenden Ansprüchen mit einer Situationsbewertungs- und Entscheidungseinheit 6 zur Bestimmung des Querpositions-Sollwerts (d_{y_soll}).

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