DE102016001264A1

DE102016001264A1 - Verfahren und System zum autonomen Fahren eines Fahrzeuges in einem begrenzten Gebiet

Info

Publication number: DE102016001264A1
Application number: DE102016001264.1A
Authority: DE
Inventors: Miquel Gibert Cervello
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2016-09-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum autonomen Fahren eines Fahrzeuges in einem begrenzten Gebiet, wobei ein fahrzeugeigenes, zum autonomen Fahren genutztes Steuergerät (7) über eine Fahrzeugschnittstelle (11) von einer externen Steuereinrichtung (15) gesteuert wird. Bei einem Verfahren, was kostengünstig, aber trotzdem zuverlässig realisiert werden kann, überprüft das fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutzte Steuergerät (7), ob sich das Fahrzeug (3) in einem von einer als lokale Infrastruktursteuereinheit (15) ausgebildeten externen Steuereinrichtung vorgegebenen begrenzten Gebiet (5) befindet und durch das fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutztes Steuergerät (7) nach Feststellung einer Position des Fahrzeuges (3) in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet (5) über eine Fernsteuerung-Schnittstelle (11) des Fahrzeuges (3) eine drahtlose Verbindung zur lokalen Infrastruktursteuereinheit (15) zur Steuerung des autonomen Fahrvorganges hergestellt wird, wobei die lokale Infrastruktursteuereinheit (15) das Fahrzeug (3) fernsteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum autonomen Fahren eines Fahrzeuges in einem begrenzten Gebiet, wobei ein fahrzeugeigenes, zum autonomen Fahren genutztes Steuergerät über eine Fahrzeugschnittstelle von einer externen Steuereinrichtung gesteuert wird sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE 10 2013 226 267 A1 ist ein System zur Fernsteuerung eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei welchem das Kraftfahrzeug eine individuelle Automatisierung von Fahrvorgängen erlaubt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass das Kraftfahrzeug ein internes Steuerungssystem mit mindestens einem Mikrocontroller, Sensoren und Aktuatoren, welche kommunikativ miteinander verbunden sind, umfasst. Weiterhin ist eine Schnittstelle zur Herstellung einer Steckverbindung mit einer externen Steuerungseinrichtung vorgesehen, wobei die Schnittstelle der externen Steuerungseinrichtung eine Kommunikation mit dem Mikrocontroller und/oder mindestens einem Aktuator zur Aktivierung von Fahrfunktionen ermöglicht. Diese externe, über einen Stecker mit dem Fahrzeug verbundene Steuerungseinrichtung ist sehr kostenintensiv und außerdem unsicher, da diese Stecker-Schnittstelle anfällig für mechanische Beschädigungen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum autonomen Fahren eines Fahrzeuges anzugeben, bei welchem eine kostengünstige, aber gleichzeitig sichere Verbindung des Fahrzeuges mit einer externen Steuerungseinrichtung gegeben ist.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe ist mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass das fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutzte Steuergerät überprüft, ob sich das Fahrzeug in einem von einer als lokale Infrastruktursteuereinheit ausgebildeten externen Steuereinrichtung vorgegebenen begrenzten Gebiet befindet und durch das fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutzte Steuergerät nach Feststellung einer Position des Fahrzeuges in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet über eine Fernsteuerung-Schnittstelle des Fahrzeuges eine drahtlose Verbindung zur lokalen Infrastruktursteuereinheit zur Steuerung des autonomen Fahrvorganges hergestellt wird, wobei die lokale Infrastruktursteuereinheit das Fahrzeug fernsteuert. Dies hat den Vorteil, dass mit der Verwendung des im Fahrzeug bereits vorhandenen fahrzeugeigenen Steuergerätes, welches zum autonomen Fahren des Fahrzeuges ausgebildet ist, sich die Möglichkeiten zum Eingriff in das Fahrzeugsystem reduzieren. Die Mehrkosten für eine spezielle externe Steuereinrichtung entfallen, da ein an sich im Fahrzeug vorhandenes Steuergerät genutzt wird. Deren Mehrwert geht in das fahrzeugeigene Steuergerät ein. Die Fahrzeugverbindung und Steuerung wird dabei ausschließlich über die an sich vorhandene Infrastruktursteuereinheit ermöglicht. Dies erlaubt eine intelligente Planung von bevorstehenden Aufgaben, so dass sich die Fahrzeugverwendungszeit maximiert. Dadurch reduziert sich ein unproduktiver Fahrzeitbetrieb. Die beschriebene Funktion ermöglicht eine zeitlich begrenzte Freigabe der Fernsteuerungsfunktionalität am Fahrzeug für die Nutzung z. B. in Werkstätten, an Rollenprüfständen bzw. Bremsprüfständen.
Vorteilhafterweise sendet die lokale Infrastruktursteuereinheit ein Fahrziel des Fahrzeuges an das fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutzte Steuergerät, welches auf eine Lenkung und eine Beschleunigung des Fahrzeuges zur Umsetzung des Fahrzieles zugreift. Alternativ kann aber die Infrastruktursteuereinheit direkt Steuerungsbefehle für Gang, Lenkung und/oder Beschleunigung senden. Damit kann das fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutzte Steuergerät aufgrund der bereits im Fahrzeug vorhandenen Software das autonome Fahren gezielt realisieren.
In einer Ausgestaltung überwacht die lokale Infrastruktursteuereinheit den autonomen Fahrvorgang innerhalb des vorgegebenen begrenzten Gebietes. Damit werden Kollisionen mit sich auf diesem Gebiet aufhaltenden Gegenständen bzw. Personen zuverlässig vermieden.
In einer Variante gibt das fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutzte Steuergerät nach Feststellung des Standortes des Fahrzeuges in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet ein Freigabesignal für ein autonomes Fahren des Fahrzeuges aus, welchem eine Anfrage über einen Start des autonomen Fahrens folgt. Damit wird sichergestellt, dass das autonome Fahren wirklich nur dann stattfindet, wenn es von einer autorisierten Person gewünscht wird, indem diese das Anfragesignal bestätigt.
In einer Ausführungsform wird nach einer Bestätigung der Anfrage zum Start des autonomen Fahrens des Fahrzeuges das Fahrzeug führerlos in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet abgestellt. Somit kann das Fahrzeug ab diesem Zeitpunkt automatisiert zum Zielpunkt geführt werden, was entweder ein Abstellplatz bei einem Mietwagenunternehmer, eine Laderampe in einem Transporterbereich oder ein Rollenprüfstand in einer Werkstatt sein kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Fahrzeug zum individuellen autonomen Fahren, umfassend

– einem Fahrzeug mit einem fahrzeugeigenen, zum autonomen Fahren genutzten Steuergerät, welches mit einer Ortungseinrichtung zur Bestimmung einer Eigenposition des Fahrzeuges in einem vorgegebenen begrenzten Gebiet verbunden ist,
– eine lokale Infrastruktursteuereinheit zur Steuerung des autonomen Fahrens des Fahrzeuges in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet, welche mindestens eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung des autonomen Fahrens des Fahrzeuges aufweist und
– eine mit dem fahrzeugeigenen, zum autonomen Fahren genutzten Steuergerät verbundene Fernsteuerung-Schnittstelle zur Herstellung einer drahtlosen Verbindung zu der lokalen Infrastruktursteuereinheit.

Der Vorteil besteht darin, dass an sich im Fahrzeug vorhandene Bauteile zuverlässig für die Fernsteuerung des autonomen Fahrens des Fahrzeuges genutzt werden. Die Fernsteuerung-Schnittstelle muss lediglich für die drahtlose Verbindung nachgerüstet werden.
In einer Ausführung ist die Fernsteuerung-Schnittstelle über ein fahrzeugeigenes Bussystem mit dem fahrzeugeigenen, zum autonomen Fahren genutzten Steuergerät verbunden.
In einer besonders kostengünstigen Ausbildung ist die Fernsteuerung-Schnittstelle integraler Bestandteil des fahrzeugeigenen, zum autonomen Fahren genutzten Steuergerätes.
Vorteilhafterweise ist die lokale Infrastruktursteuereinheit mit dem fahrzeugeigenen, zum autonomen Fahren genutzten Steuergerät über ein WLAN- oder LTE-Netzwerk verbunden. Da es sich hierbei um geläufige drahtlose Netzwerke handelt, die an der Infrastruktursteuereinheit vorhanden sind, können beliebige Infrastruktursteuereinheiten, die sich auf dem vorgegebenen begrenzten Gebiet befinden, zur Steuerung des autonomen Fahrens des Fahrzeuges genutzt werden.
In einer Ausgestaltung ist die Ortungseinrichtung als GPS-System ausgebildet, die zur Ermittlung des Standortes des Fahrzeuges in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet geofencing-fähig ist. Mittels einer solchen Ortungseinrichtung lässt sich das Gebiet, in welchem das Fahrzeug bewegt werden soll, eindeutig abgrenzen und auch dessen Position innerhalb des Gebietes feststellen.
In einer Variante ist eine übergeordnete Steuereinheit des Fahrzeuges mit dem fahrzeugeigenen zum autonomen Fahren genutzten Steuergerät zur Ausgabe eines Freigabesignales des autonomen Fahrens nach Ermittlung der Eigenposition des Fahrzeuges in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet und zur Aufnahme eines Startbefehls zum autonomen Fahren verbunden. Damit wird gewährleistet, dass das autonome Fahren nur dann eingeleitet wird, wenn es durch eine autorisierte Person der übergeordneten Steuereinheit mitgeteilt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems 1 dargestellt, bei welchem ein Fahrzeug 3 auf einem Privatgelände 5 abgestellt ist. Das Privatgelände 5 kann dabei eine Werkstatt sein oder ein Parkplatz einer Mietwagenfirma oder ein Betriebshof einer Firma.
In dem Fahrzeug 1 ist ein fahrzeugeigenes Steuergerät 7 angeordnet, mittels welchem ein autonomes Fahren des Fahrzeuges 3 möglich ist. Dieses fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutzte Steuergerät 7 ist über ein Bussystem 9 des Fahrzeuges 3, beispielsweise einen CAN-Bus, mit einer fernbedienungsfähigen Fernsteuerung-Schnittstelle 11 verbunden. An diesem CAN-Bus 9 ist ebenfalls ein übergeordnetes Fahrzeugsteuergerät 13 angeschlossen. Die Fernsteuerung-Schnittstelle 11 kann drahtlos Kontakt mit einer Infrastruktursteuereinheit 15 aufnehmen, die auf dem Privatgelände 5 positioniert ist. An dieser Infrastruktursteuereinheit 15 ist mindestens eine Überwachungseinrichtung 17 angeordnet, die einen autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeuges 3 überwacht.
Das fahrzeugeigene Steuergerät 7 kann aber auch zur direkten Kommunikation mit der lokalen Infrastruktursteuereinheit 15 ausgebildet sein.
Soll nun dieses in 1 dargestellte Fahrzeug 3 auf dem Privatgelände 5 in einem automatischen Fahrzustand bewegt werden, so wird mittels eines GPS-Gerätes 19, welches in dem Fahrzeug 3 angeordnet ist und welches geofencing-fähig ist, die Eigenposition des Fahrzeuges 3 innerhalb des Privatgeländes 5 detektiert. Wird festgestellt, dass sich das Fahrzeug 3 auch wirklich auf dem Privatgelände 5 befindet, dann gibt das Fahrzeug 3 als auch die Infrastruktursteuereinheit 15 ein Freigabesignal aus, welches an das übergeordnete Fahrzeugsteuergerät 13 gesendet wird. Dieses Freigabesignal wird auf einer Anzeigeeinheit 21 des übergeordneten Fahrzeugsteuergerätes 13 dem Fahrer angezeigt. An dieses Freigabesignal schließt sich eine von dem übergeordneten Fahrzeugsteuergerät 13 ausgegebene Anfrage an, ob ein autonomes Fahren des Fahrzeuges 3 auf dem Privatgebiet 5 erwünscht ist. Bestätigt der Fahrer dies durch Betätigung eines Bedienelementes 23 in dem übergeordneten Fahrzeugsteuergerät 13, wird anschließend das Fahrzeug 3 verlassen abgestellt.
Nach dem durch den Fahrer eingegebenen Bestätigungssignal prüft das Fahrzeug 3 noch einmal den Status und gibt das autonome Fahren frei, indem die Fernsteuerung-Schnittstelle 11 eine Verbindung mit der Infrastruktursteuereinheit 15 herstellt. Mittels dieser Infrastruktursteuereinheit 15 wird dem Fahrzeug 3 das Ziel der autonomen Fahrstrecke vorgegeben. Das fahrzeugeigene Steuergerät 7 greift auf eine Lenkung und eine Beschleunigung des Fahrzeuges 3 zur Umsetzung des Fahrzieles zu. Alternativ kann aber die Infrastruktursteuereinheit 15 direkt Steuerungsbefehle für Gang, Lenkung und/oder Beschleunigung senden.
Ab diesem Zeitpunkt kann das Fahrzeug 3 autonom zum Zielpunkt geführt werden, was entweder ein Abstellplatz A bei einer Mietwagenfirma oder eine Laderampe B im Transporterbereich oder ein Rollenprüfstand C in einer Werkstatt sein kann. Die Fernsteuerung zwischen der Infrastruktursteuereinheit 15 und dem Fahrzeug 3 wird dabei über ein WLAN-Netzwerk oder ein LTE-Netzwerk erstellt.
Mittels dieser Lösung kann ein 100%iges autonomes Fahren, eine Fernregelung des Fahrzeuges oder eine vorgegebene, auf privates Gelände abgestimmte Fahrzeugtrajektorie abgefahren werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste

1: System
3: Fahrzeug
5: Privatgelände
7: fahrzeugeigenes, zum autonomen Fahren genutztes Steuergerät
9: Bussystem
11: Fernsteuerung-Schnittstelle
13: übergeordnetes Fahrzeugsteuergerät
15: Infrastuktursteuereinheit
17: Überwachungseinrichtung
19: GPS-Gerät
21: Anzeigeeinheit
23: Bedienelement

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 102013226267 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum autonomen Fahren eines Fahrzeuges in einem begrenzten Gebiet, wobei ein fahrzeugeigenes, zum autonomen Fahren genutztes Steuergerät (7) über eine Fahrzeugschnittstelle (11) von einer externen Steuereinrichtung (15) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutzte Steuergerät (7) überprüft, ob sich das Fahrzeug (3) in einem von einer als lokale Infrastruktursteuereinheit (15) ausgebildeten externen Steuereinrichtung vorgegebenen begrenzten Gebiet (5) befindet und durch das fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutzte Steuergerät (7) nach Feststellung einer Position des Fahrzeuges (3) in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet (5) über eine Fernsteuerung-Schnittstelle (11) des Fahrzeuges (3) eine drahtlose Verbindung zur lokalen Infrastruktursteuereinheit (15) zur Steuerung des autonomen Fahrvorganges hergestellt wird, wobei die lokale Infrastruktursteuereinheit (15) das Fahrzeug (3) fernsteuert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Infrastruktursteuereinheit (15) ein Fahrziel des Fahrzeuges (3) an das fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutzte Steuergerät (7) sendet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Infrastruktursteuereinheit (15) den autonomen Fahrvorgang innerhalb des vorgegebenen begrenzten Gebietes (5) überwacht.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das fahrzeugeigene, zum autonomen Fahren genutzte Steuergerät (7) nach Feststellung des Standortes des Fahrzeuges (3) in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet (5) ein Freigabesignal für ein autonomes Fahren des Fahrzeuges (3) ausgibt, welchem eine Anfrage über einen Start des autonomen Fahrens folgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Bestätigung der Anfrage zum Start des autonomen Fahrens das Fahrzeug (3) führerlos in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet (5) abgestellt wird.
System zum individuellen autonomen Fahren eines Fahrzeuges, umfassend – ein Fahrzeug mit einem fahrzeugeigenen, zum autonomen Fahren genutztes Steuergerät (7), welches mit einer Ortungseinrichtung (19) zur Bestimmung einer Eigenposition des Fahrzeuges (3) in einem vorgegebenen begrenzten Gebiet (5) verbunden ist, – eine lokale Infrastruktursteuereinheit (15) zur Steuerung des autonomen Fahrens des Fahrzeuges (3) in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet (5), welche mindestens eine Überwachungseinrichtung (17) zur Überwachung des autonomen Fahrens des Fahrzeuges (3) aufweist und – eine mit dem fahrzeugeigenen, zum autonomen Fahren genutzten Steuergerät (7) verbundene Fernsteuerung-Schnittstelle (11) zur Herstellung einer drahtlosen Verbindung zu der lokalen Infrastruktursteuereinheit (15).
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Infrastruktursteuereinheit (15) mit dem fahrzeugeigenen, zum autonomen Fahren genutzten Steuergerät (7) über ein WLAN- oder LTE-Netzwerk verbunden ist.
System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungseinrichtung als GPS-System (19) ausgebildet ist, die zur Ermittlung des Standorts des Fahrzeuges (3) in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet (5) geofencing-fähig ist.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine übergeordnete Steuergerät (13) des Fahrzeuges (3) mit dem fahrzeugeigenen, zum autonomen Fahren genutzten Steuergerät (7) zur Ausgabe eines Freigabesignales des autonomen Fahrens nach Ermittlung der Eigenposition des Fahrzeuges (3) in dem vorgegebenen begrenzten Gebiet (5) und zur Aufnahme eines Startbefehls zum autonomen Fahren verbunden ist.