DE102015204947B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines wahlweise manuell steuerbaren oder zu autonomem Fahren fähigen Fahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, wenn dessen Fahrer entlang einer vorgegebenen Route eine Reihe von Aufgaben zu erledigen hat, die jeweils erfordern, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug abstellt, verlässt und gewisse Strecken zu Fuß zurücklegt, wobei das Kraftfahrzeug dafür eingerichtet ist, wahlweise unter der Steuerung eines an Bord des Kraftfahrzeugs befindlichen menschlichen Fahrers oder in mindestens einer vom Fahrer wählbaren Betriebsart zumindest streckenweise autonom zu fahren, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Fahrer das Kraftfahrzeug zwecks Aufgabenerledigung abstellt und eine entsprechende Betriebsart wählt, im Kraftfahrzeug anhand eines gespeicherten elektronischen Plans der Aufgaben des Fahrers automatisch geprüft wird, ob es für die Aufgabenerledigung günstiger wäre, wenn das Kraftfahrzeug am Abstellort stehenbleiben würde oder wenn es zu einem in Fahrtrichtung liegenden Haltepunkt weiterfahren würde, wobei das Kraftfahrzeug im letzteren Fall ohne den Fahrer autonom zu dem nächsten in Fahrtrichtung liegenden Haltepunkt fährt und dort stehenbleibt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines wahlweise manuell steuerbaren oder zu autonomem Fahren fähigen Fahrzeugs, gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
- Ein Kraftfahrzeug, das ganz ohne menschlichen Fahrer fahren, steuern und einparken kann, selbst wenn der Fahrersitz leer bleibt, kann mit Hilfe verschiedener Sensoren seine Umgebung wahrnehmen und aus den gewonnenen Informationen seine Position und diejenige anderer Verkehrsteilnehmer bestimmen, in Zusammenarbeit mit Navigationssoftware ein Fahrziel ansteuern und Kollisionen vermeiden.
- Die vorliegende Erfindung ist auf Kraftfahrzeuge gerichtet, bei denen die Route, entlang der der Fahrer Aufgaben zu erledigen hat, eine einzige Straße oder ein begrenzter Straßenzug aus mehreren zusammenhängenden Straßen ist, wo der Fahrer mehrfach anhalten, aussteigen und sich vom Fahrzeug entfernen muss. Dies ist typischerweise bei Kleintransportern der Fall, wie sie von z. B. Paketzustelldiensten verwendet werden. Die Erfindung ist aber auch bei anderen Kraftfahrzeugen anwendbar, die als Lieferfahrzeuge im Nahverkehr verwendet werden, etwa bei PKW, wie sie für sog. Gastro-Heimservices verwendet werden. Die Erfindung eignet sich auch für andere Aufgaben des Fahrers als Lieferungen. So bewegen sich z. B. Objektschutzmitarbeiter häufig mit Kleinwagen von einem Objekt-Ort zum nächsten.
- Unter Liefern wird hier in erster Linie das Zustellen von Sendungen wie z. B. Briefen, Paketen, Päckchen oder Lebensmitteln an Privatleute oder Geschäfte verstanden, soll jedoch auch das Abholen von Sendungen umfassen.
- Nahverkehrs-Lieferdienste verwenden üblicherweise Kleintransporter, um eine gewisse Menge an Paketen zu transportieren, die in bestimmten geografischen Gebieten geliefert werden müssen. Um die Zustellung zu rationalisieren, ist ein Fahrzeug gewöhnlich für ein bestimmtes geografisches Gebiet zuständig, in dem sich die meisten der Adressen befinden, an die die Pakete zu liefern sind. Dieses Gebiet umfasst z. B. mehrere Straßen im selben Teil einer Stadt. In einer der Straßen angekommen, hält der Fahrer das Lieferfahrzeug im Allgemeinen an einer geeigneten Stelle in der Straße an, schaltet den Motor ab, nimmt die zuzustellenden Pakete aus dem Frachtraum und geht zu Fuß zu den entsprechenden Adressen in der Straße. Nachdem er die Pakete zugestellt hat, geht der Fahrer zum Fahrzeug zurück, startet den Motor wieder, fährt ein kurzes Stück weiter und wiederholt all dies, bis er alle Pakete in einer Straße zugestellt hat. Danach fährt er in die nächste Straße, für die er zuständig ist.
- Ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Patentansprüche sind aus der
DE 10 2011 120 991 A1 bekannt. Ein automatischer Fahrmodus wird durch zwei automatische Fahrfunktionen realisiert, nämlich eine Herbeiruf-Funktion, mit der der Zusteller das an einem Haltepunkt stehende Lieferfahrzeug zu sich herrufen kann, und eine Folge-Funktion, wobei das Lieferfahrzeug dem Zusteller automatisch nachfolgt. Entscheidungen bzw. Befehle, ob bzw. dass das Lieferfahrzeug herbeikommen oder folgen soll, trifft bzw. gibt der Zusteller, und zwar für jeden einzelnen Zustellweg. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Fahrer wie z. B. Lieferanten noch besser bei ihrer Arbeit zu unterstützen.
- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
- Gemäß der Erfindung kann der Fahrer, wenn er das Kraftfahrzeug zwecks Aufgabenerledigung abstellt, eine Betriebsart wählen, in der im Kraftfahrzeug anhand eines gespeicherten elektronischen Plans der Aufgaben des Fahrers automatisch geprüft und entschieden wird, ob es für die Aufgabenerledigung günstiger wäre, wenn das Kraftfahrzeug am Abstellort stehenbleiben würde oder wenn es zu einem in Fahrtrichtung liegenden Haltepunkt weiterfahren würde. Im letzteren Fall fährt das Kraftfahrzeug, während der Fahrer eines oder mehrere letzteren Fall fährt das Kraftfahrzeug, während der Fahrer eines oder mehrere Pakete zustellt, autonom zu dem nächsten in Fahrtrichtung liegenden Haltepunkt und bleibt dort stehen.
- Dabei ist das Kriterium, wonach entschieden wird, was für die Aufgabenerledigung günstiger ist, in erster Linie die nach dem Aufgabenplan zu erwartende Fußwegstrecke zwischen dem Ort der letzten aktuellen Aufgabenerledigung und dem aktuellen Abstellort des Fahrzeugs. Außerdem sollte geprüft und berücksichtigt werden, ob es in Fahrtrichtung einen geeigneten Haltepunkt gibt. Sollte es die lokale Park- bzw. Parkverbotssituation nicht erlauben, das Fahrzeug dem unterwegs befindlichen Fahrer folgen oder sogar ein kleines Stück voraus fahren lassen, kann das Fahrzeug stehen bleiben, wo es sich gerade befindet.
- Mit der Erfindung können in vielen Fällen die Fußwege von Lieferanten oder dergleichen verkürzt werden, und zusätzlich wird ihnen etwas Fahrzeit mit dem Fahrzeug erspart. Außerdem kann verhindert werden, dass das Fahrzeug dort, wo es der Fahrer abgestellt hat, weil er eine besonders schwere oder sperrige Sendung auf möglichst kurzem Weg zum Empfänger bringen möchte, den Verkehr länger als nötig behindert, und das Fahrzeug kann zwischenzeitlich zu einem günstigeren Haltepunkt weiterfahren.
- Die
US 2014/0277900 A1 US 2014/0136414 A1 - Außerdem sind für Kraftfahrzeuge Parkassistenten bekannt, die Ein- oder Ausparkvorgänge oder andere Rangiermanöver auf Befehl unterstützen oder sogar vollständig selbsttätig durchführen können, nämlich durch autonomes Rangieren, nachdem der Fahrer das Kraftfahrzeug verlassen hat und das Rangiermanöver z. B. per Funk gestartet hat.
- Nirgendwo im Stand der Technik erfolgt aber eine Prüfung, ob es für irgendwelche Aufgaben des Fahrers günstiger wäre, wenn das Kraftfahrzeug dort stehen bleiben würde, wo es vom Fahrer abgestellt wurde, oder wenn es zu einem anderen Haltepunkt weiterfahren würde.
- In einer bevorzugten Ausführungsform sind Kriterien, wonach beurteilt wird, was für die Aufgabenerledigung günstiger ist, die nach dem Aufgabenplan zu erwartenden Strecken und Zeiten der Fußwege des Fahrers, die Zahl der zu erledigenden Aufgaben sowie die Zahl von Orten, die der Fahrer zwecks Aufgabenerledigung zu Fuß aufzusuchen hat.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein derartiges Kriterium auch, ob und wo es in Fahrtrichtung mindestens einen möglichen Haltepunkt an der Straße gibt. So können z. B. ausgeschilderte Haltezonen bzw. Halteverbotszonen durch automatische Verkehrsschildererkennung oder aus digitalen Straßenkarten erkannt werden. Außerdem können mögliche Haltepunkte mit der Zeit empirisch gewonnen werden, z. B., indem sich das System merkt, wo der Fahrer bei früheren Touren Haltemöglichkeiten gefunden hat.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug ein Lieferfahrzeug für Sendungen, die durch den Fahrer zuzustellen oder abzuholen sind, wobei die Sendungen nach Zustellgebieten wie z. B. Straßen und Zustelladressen wie z. B. Hausnummern klassifiziert werden.
- Anhand der verschiedenen genannten Kriterien kann eine Lieferroute geplant werden. Darin ist jeder der genannten Haltepunkte ein bestimmter Ort, an dem das Fahrzeug stehen bleibt, bis der Fahrer zum Fahrzeug zurückkehrt und entweder weitere Sendungen abholt oder selbst weiterfährt. Eventuell kann der Fahrer dem Fahrzeug auch per Funk aus der Ferne befehlen, noch einen Haltepunkt weiterzufahren, wenn er es für zweckmäßig erachtet.
- Das Abstellen des Kraftfahrzeugs umfasst, das Kraftfahrzeug anzuhalten, es zu immobilisieren, z. B. durch Abschalten des Motors und/oder Betätigen einer Feststellbremse, und die Benutzung durch andere Personen zu verhindern, z. B. durch Verriegeln des Fahrzeugs.
- Bei der Erfindung wird das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von einem Aufgabenplan und von den Bedürfnissen des Fahrers mal autonom, mal durch den Fahrer gesteuert. Der elektronische Aufgabenplan kann mittels Software interpretiert werden. Der Fahrer kann das im Fahrzeug eingebaute System, welches das erfindungsgemäße Verfahren durchführt, z. B. starten, wenn er das Fahrzeug verlässt. Das System versucht dann dem Schema des Aufgabeplans in dem Liefergebiet zu folgen, indem es die Längs- und möglicherweise auch Seitensteuerung des Fahrzeugs übernimmt und das Fahrzeug mit relativ niedrigen Geschwindigkeit von typischerweise weniger als 15 km/h entlang der Straße vorwärts fahren lässt.
- Zweckmäßigerweise wird der Fahrer das System in einer Straße aktivieren, in der er mehrere Zustellungen durchzuführen hat, insbesondere dann, wenn er mehrere nahe aufeinander folgende Lieferadressen zu Fuß abgehen kann, gleich ob er mehrere Pakete auf einmal zu Fuß befördert oder ob er zwischen zwei Zustellungen zum Fahrzeug zurückkehrt. Das Fahrzeug bewegt sich mit niedriger Geschwindigkeit entlang der Lieferadressen und entfernt sich dabei möglichst nicht weit von dem Fahrer. Dabei kann es dem Fahrer ein wenig voraus sein und an einem geeigneten Haltepunkt stehen bleiben, wenn sich aus dem Aufgabenplan ergibt, dass der Fahrer hier neue Pakete aus dem Fahrzeug zu holen hat.
- Jedes Mal wenn sich der Fahrer ein oder mehrere Pakete aus dem Fahrzeug holt, identifiziert das System deren Lieferadressen anhand von Kennungen an den Paketen und sucht sich dann den nächsten geeigneten Haltepunkt, welcher nach Möglichkeit so gewählt wird, dass der Fahrer von der letzten Lieferadresse auf kürzestem Weg zum Fahrzeug zurückkehren kann.
- Zweckmäßigerweise hat der Fahrer die Möglichkeit, das Fahrzeug per Funk auch von außen jederzeit zum baldmöglichen Halten aufzufordern, z. B. weil ein Empfänger nicht zu Hause ist und er das Paket zu einer Nachbaradresse bringen oder wieder in das Fahrzeug laden möchte. Und immer wenn der Fahrer zu dem an einem Haltepunkt wartenden Fahrzeug zurückkehrt, hat er die Möglichkeit, das System wieder zu deaktivieren oder den Aufgabenplan zu modifizieren, z. B. um einen zusätzlichen Haltepunkt einzufügen oder um einen Haltepunkt aus dem Plan zu entfernen.
- Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Deren einzige Figur zeigte einen Überblick über ein System zum Betrieb eines autonom fahrfähigen Kraftfahrzeugs als Lieferfahrzeug.
- Ein Identifizierungsmodul
1 identifiziert alle Pakete u. dgl., die der Fahrer des Lieferfahrzeugs aus dem Fahrzeug entnimmt oder einlädt, anhand von Kennungen der Pakete, z. B. mittels RFID (Sender-Empfänger-Systeme zum automatischen und berührungslosen Identifizieren und Lokalisieren von Objekten mit Radiowellen), QR-Codes (optisch erfassbare zweidimensionale Codes) oder Bluetooth-Aufklebern. Das Identifizierungsmodul1 ermittelt die entsprechenden Lieferadressen entweder direkt aus den Kennungen oder entnimmt sie einem elektronisch gespeicherten Lieferplan. - Ein Lieferplanungsmodul
2 klassifiziert die zu liefernden Pakete nach geografischen Gebieten, z. B. nach Adressen in derselben Straße, und berechnet in Zusammenarbeit mit dem Identifizierungsmodul1 eine Route durch die verschiedenen geografischen Gebiete und außerdem Haltepunkte, an denen der Fahrer entweder weitere Pakete aus dem Fahrzeug holt oder wieder in das Fahrzeug einsteigt, um zum nächsten Haltepunkt weiterzufahren. - Der Fahrer kann das System manuell aktivieren oder deaktivieren. Im deaktivierten Zustand, in dem kein autonomer Fahrbetrieb möglich ist, kann eine Aktivierungssteuerung
3 im Hintergrund arbeiten und den Fahrer benachrichtigen, wenn der erste Haltepunkt in einer Straße erreicht ist, und ihm vorschlagen, das System zu aktivieren und damit die Betriebsart zu wählen, in der das Fahrzeug ggf. autonom bis zum nächsten in Fahrtrichtung liegenden Haltepunkt fährt. - Die Systemaktivierung bzw. -deaktivierung kann z. B. über einen Knopf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle
4 erfolgen, über die das System dem Fahrer auch die vorgenannte Benachrichtigung sowie Berichte über seinen Status und die nächsten Schritte geben kann und über die der Fahrer dem System irgendwelche Abweichungen vom Lieferplan mitteilen kann. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle4 kann unter Verwendung von im Fahrzeug eingebauten Bildanzeigevorrichtungen und/oder Audiosystemen und/oder unter Verwendung einer vom Fahrer getragenen Mobilkommunikationsvorrichtung wie z. B. einem Smartphone oder einem Tablet-Computer realisiert werden. - Eine Fahrzeugbewegungssteuerung
5 übernimmt die Längs- und nötigenfalls Seitensteuerung über das Fahrzeug und lässt es mit einer niedrigen Geschwindigkeit von typischerweise maximal 15 km/h fahren. - Ein Trajektorieplanungsmodul
6 verarbeitet Vorgaben für die Fahrzeugbewegungssteuerung5 , insbesondere den nächsten Haltepunkt in einem bestimmten geografischen Gebiet, die aktuelle Fahrzeugposition, die sehr präzise z. B. durch Fusionieren von GPS-Daten und Radsensordaten erhalten werden kann, unerwartete Hindernisse im Fahrweg, z. B. ein auf die geplante Trajektorie ausparkendes Fahrzeug, Radfahrer, Fußgänger und andere Verkehrsteilnehmer, sowie planwidrige Anforderungen des Fahrers, z. B. nach einer Pause. - Ein Strategiesteuermodul
7 überwacht und koordiniert den Betrieb der vorher beschriebenen Systembestandteile. Insbesondere kann es das System aktivieren bzw. deaktivieren, den nächsten Trajektorieweg mittels des Trajektorieplanungsmoduls6 planen, das Fahrzeug mittels der Fahrzeugbewegungssteuerung5 steuern, die Bewegung des Fahrzeugs stoppen, wobei z. B. das Warnblinklicht eingeschaltet wird und das Fahrzeug z. B. mittels einer elektromechanischen Feststellbremse immobilisiert wird, die Bewegung des Fahrzeugs wiederaufnehmen, eine Start-Stopp-Automatik des Fahrzeugs zur Senkung von Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen betätigen, usw. - Das Strategiesteuermodul
7 kann außerdem den Fahrer über den Status des Systems, den Lieferfortschritt und die nächsten Schritte informieren, usw., und es kann Informationen über den Lieferfortschritt bzw. den aktuellen Lieferstatus vom Fahrer bzw. von dessen Mobilkommunikationsvorrichtung empfangen und das Fahrzeug ggf. länger als vorher geplant an einem Haltepunkt stehenbleiben zu lassen, falls es der aktuelle Lieferstatus erfordert. - Ein Fahrerpositionsschätzer
8 dient zum Schätzen der relativen Position des Fahrers zum Fahrzeug, z. B. anhand des Lieferplans und der seit dem Weggang des Fahrers verstrichenen Zeit, und besonders genau anhand von Positionssignalen, die zum Beispiel ein Smartphone des Fahrers an das System sendet. - Ein Fahrzeugstatusschätzer
9 überwacht den aktuellen Status des Lieferfahrzeugs, z. B. die Fahrzeugposition, den Verkehr in der Umgebung, interne Fehler.
Claims (10)
- Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, wenn dessen Fahrer entlang einer vorgegebenen Route eine Reihe von Aufgaben zu erledigen hat, die jeweils erfordern, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug abstellt, verlässt und gewisse Strecken zu Fuß zurücklegt, wobei das Kraftfahrzeug dafür eingerichtet ist, wahlweise unter der Steuerung eines an Bord des Kraftfahrzeugs befindlichen menschlichen Fahrers oder in mindestens einer vom Fahrer wählbaren Betriebsart zumindest streckenweise autonom zu fahren, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Fahrer das Kraftfahrzeug zwecks Aufgabenerledigung abstellt und eine entsprechende Betriebsart wählt, im Kraftfahrzeug anhand eines gespeicherten elektronischen Plans der Aufgaben des Fahrers automatisch geprüft wird, ob es für die Aufgabenerledigung günstiger wäre, wenn das Kraftfahrzeug am Abstellort stehenbleiben würde oder wenn es zu einem in Fahrtrichtung liegenden Haltepunkt weiterfahren würde, wobei das Kraftfahrzeug im letzteren Fall ohne den Fahrer autonom zu dem nächsten in Fahrtrichtung liegenden Haltepunkt fährt und dort stehenbleibt.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Kriterien, wonach beurteilt wird, was für die Aufgabenerledigung günstiger ist, die nach dem Aufgabenplan zu erwartenden Strecken und Zeiten der Fußwege des Fahrers, die Zahl der zu erledigenden Aufgaben sowie die Zahl von Orten, die der Fahrer zwecks Aufgabenerledigung zu Fuß aufzusuchen hat, umfassen. - Verfahren nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Aufgabenplan zu erwartende Strecken die zu erwartende Fußwegstrecke zwischen dem Ort der letzten Aufgabenerledigung und dem letzten Abstellort oder dem autonom angesteuerten Haltepunkt des Kraftfahrzeugs umfassen. - Verfahren nach
Anspruch 2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass Kriterien, wonach beurteilt wird, was für die Aufgabenerledigung günstiger ist, umfassen, ob und wo es in Fahrtrichtung mindestens einen möglichen Haltepunkt an der Straße gibt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein Lieferfahrzeug für durch den Fahrer zuzustellende oder abzuholende Sendungen ist, wobei die Sendungen nach Zustellgebieten und Zustelladressen klassifiziert werden.
- Verfahren nach einem der
Ansprüche 2 bis4 und nachAnspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Kriterien eine Lieferroute geplant wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstellen des Kraftfahrzeugs umfasst, das Kraftfahrzeug anzuhalten, es zu immobilisieren und die Benutzung durch andere Personen zu verhindern.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer in die Lage versetzt wird, die Durchführung des Verfahrens jederzeit zu stoppen und den Aufgabenplan zu modifizieren.
- Vorrichtung zum Betrieb eines Lieferfahrzeugs, das dafür eingerichtet ist, wahlweise unter der Steuerung eines an Bord befindlichen Fahrers oder in mindestens einer vom Fahrer wählbaren Betriebsart zumindest streckenweise autonom zu fahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens folgendes enthält: - ein Identifizierungsmodul (1) zum Identifizieren von Sendungen; - ein Lieferplanungsmodul (2) zum Klassifizieren von Sendungen nach Zustellgebieten und Berechnen von möglichen Haltepunkten; - eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (4); - eine Fahrzeugbewegungssteuerung (5); - ein Trajektorieplanungsmodul (6); und - ein Strategiesteuermodul (7) zum Aktivieren bzw. Deaktivieren der Vorrichtung, zum Steuern von Trajektoriewegen mittels des Trajektorieplanungsmoduls (6) zum Steuern des Fahrzeugs mittels der Fahrzeugbewegungssteuerung (5), zum Stoppen des Fahrzeugs und zum Wiederaufnehmen der Bewegung des Fahrzeugs; und dass, wenn der Fahrer das Lieferfahrzeug zwecks Lieferung einer oder mehrerer Sendungen abstellt und eine entsprechende Betriebsart wählt, im Kraftfahrzeug anhand eines gespeicherten elektronischen Lieferplans automatisch geprüft wird, ob es günstiger wäre, wenn das Lieferfahrzeug am Abstellort stehenbleiben würde oder wenn es zu einem in Fahrtrichtung liegenden Haltepunkt weiterfahren würde, wobei es im letzteren Fall ohne den Fahrer autonom zu dem nächsten in Fahrtrichtung liegenden Haltepunkt fährt und dort stehenbleibt.
- Vorrichtung nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem derAnsprüche 2 bis8 eingerichtet ist.
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