DE102016007567A1

DE102016007567A1 - Verfahren zum Betreiben eines zum Ermitteln einer zu befahrenden Trajektorie und/oder zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildeten Fahrzeugsystems, Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016007567A1
Application number: DE102016007567.8A
Authority: DE
Inventors: Lukas Rottkamp; Florian Haubner
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2017-12-21
Also published as: CN109311477A; CN109311477B; WO2017220286A1; US10990103B2; US20190179324A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines zum Ermitteln einer zu befahrenden Trajektorie und/oder zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildeten Fahrzeugsystems (4) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei eine fahrzeugsystemseitige Kommunikationseinrichtung (5) von einer kraftfahrzeugexternen Recheneinrichtung (2) eine Spurkarte empfängt, welche aus tatsächlichen Fahrverläufen weiterer Fahrzeuge in der Vergangenheit von der Recheneinrichtung (2) ermittelte, auf einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs (1) bezogene Bewegungsspuren (27–32) beschreibt, und eine fahrzeugsystemseitige Steuereinrichtung (11) in Abhängigkeit der Spurkarte eine durch das Kraftfahrzeug (1) zu befahrende Trajektorie ermittelt und/oder einen Querführungseingriff durchführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines zum Ermitteln einer zu befahrenden Trajektorie und/oder zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildeten Fahrzeugsystems eines Kraftfahrzeugs. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines ein Kraftfahrzeug und eine kraftfahrzeugexterne Recheneinrichtung umfassenden Steuerungssystems und ein Kraftfahrzeug.
In herkömmlichen Kraftfahrzeugen realisieren zum Ermitteln einer zu befahrenen Trajektorie und/oder zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildete Fahrzeugsysteme Fahrerassistenzfunktionen wie einem Spurhalteassistenten oder übernehmen bei zum vollständig autonomen Betrieb ausgebildeten Kraftfahrzeugen sämtliche erforderlichen Eingriffe in die Quer- und Längsführung. Dabei werden die Trajektorie und/oder der durchzuführende Fahreingriff typischerweise auf Grundlage von Sensordaten einer Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs berechnet. So ist es bei dem erwähnten Spurhalteassistenten beispielsweise bekannt, auf Grundlage von mittels einer Kamera erfassten Fahrbahnmarkierungen eine Trajektorie zu ermitteln, die das Fahrzeug innerhalb eines durch die Fahrbahnmarkierungen begrenzten Fahrbahnabschnitts führt, und/oder einen Fahreingriff in Form eines Lenkeingriffs vorzunehmen, wenn ein unerwünschtes Verlassen eines solchen Fahrbahnabschnitts bevorsteht.
Herkömmliche Fahrzeugsysteme weisen jedoch den Nachteil auf, dass ihre Verfügbarkeit und damit ihre Assistenzfunktion entfällt, wenn die Sensoreinrichtung Fahrbahnmarkierungen nicht hinreichend sicher erfassen kann.
Ebenso entspricht eine fahrzeugsystemseitig ermittelte Trajektorie und/oder ein durch das Fahrzeugsystem durchgeführter Lenkeingriff in manchen Fällen nicht dem Fahrverhalten, dass ein geübter, menschlicher Fahrer zeigen würde. Die sich aus der Steuerung durch das Fahrzeugsystem ergebende Lenkbewegung wird mithin vom Insassen des Kraftfahrzeugs als unnatürlich und wenig komfortabel empfunden.
Der Erfindung liegt mithin das technische Problem zu Grunde, eine Möglichkeit zum benutzerfreundlicheren Betrieb, insbesondere hinsichtlich der Verfügbarkeit und des Fahrkomforts, eines zum Ermitteln einer zu befahrenden Trajektorie und/oder zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildeten Fahrzeugsystems anzugeben.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines zum Ermitteln einer zu befahrenden Trajektorie und/oder zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildeten Fahrzeugsystems der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine fahrzeugsystemseitige Kommunikationseinrichtung von einer kraftfahrzeugexternen Recheneinrichtung eine Spurkarte empfängt, welche aus tatsächlichen Fahrverläufen weiterer Fahrzeuge in der Vergangenheit von der Recheneinrichtung ermittelte, auf einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs bezogene Bewegungsspuren beschreibt, und eine fahrzeugsystemseitige Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Spurkarte eine durch das Kraftfahrzeug zu befahrende Trajektorie ermittelt und/oder einen Querführungseingriff durchführt.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, auf Grundlage von tatsächlich gefahrenen Fahrverläufen anderer Fahrer eine Spurkarte zu ermitteln, die bei der Ermittlung der zu befahrenden Trajektorie und/oder der Durchführung des Querführungseingriffs berücksichtigt wird, um so ein dem menschlichen Fahrverhalten angepassteres und für einen Insassen mithin komfortableres Bewegungsverhalten des Kraftfahrzeugs zu realisieren. Dazu sieht die Erfindung vor, dass eine Kommunikationseinrichtung des Fahrzeugsystems von einer kraftfahrzeugexternen Recheneinrichtung, beispielsweise einem Backendserver, die Spurkarte insbesondere über eine mobile Datenverbindung empfängt. Die Recheneinrichtung kann dazu fortlaufend von den weiteren Fahrzeugen aufgezeichnete Fahrverläufe in Form von Positionsfolgen erhalten und daraus bevorzugt durch statisitische Auswertung und/oder Ähnlichkeitsanalyse jeweilige Bewegungsspuren ermitteln. Die Gesamtheit dieser Bewegungsspuren kann mithin durch Spurkartendaten beschrieben werden, aus denen die Recheneinrichtung die zu übertragende Spurkarte ableitet bzw. ermittelt. Eine solche Bewegungsspur beschreibt beispielsweise den Weg, den die weiteren Fahrzeuge gefahren sind, um einem durch Fahrbahnmarkierungen begrenzten Fahrbahnabschnitt zu folgen. Dadurch, dass durch die weiteren Fahrzeuge stets aktuelle Fahrverlaufsinformationen an die Recheneinrichtung übermittelt werden, entsteht so eine hochgenaue und hochaktuelle Beschreibung realistischer Bewegungsspuren, die an das Kraftfahrzeug vollständig oder ausschnittsweise als Spurkarte übermittelt werden kann. In Abhängigkeit der Spurkarte, also insbesondere unter Berücksichtigung einer durch die Spurkarte beschriebenen Bewegungsspur, ermittelt die Steuereinrichtung dann die zu befahrende Trajektorie bzw. führt den Querführungseingriff durch.
Die Erfindung erzielt mithin den Vorteil, dass die Trajektorie und/oder der Fahreingriff dem menschlichen Fahrverhalten wesentlich stärker ähneln als eine Trajektorie bzw. ein Fahreingriff, die rein rechnerisch ermittelt wurden. Für einen Insassen ergibt sich so ein erheblich natürlicher wirkendes Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs, das er letztlich als wesentlich komfortabler beurteilt. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung auch die Ermittlung der Trajektorie und/oder des Querführungseingriffs, wenn Sensordaten einer Sensoreinrichtung nicht oder nicht ausreichend verarbeitbar vorliegen.
In einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wählt die Steuereinrichtung aus mehreren im Umgebungsbereich beschriebenen Bewegungsspuren eine für die Ermittlung der Trajektorie und/der die Durchführung des Querführungseingriffs zu verwendende Bewegungsspur aus. Gerade bei Fahrten auf mehrspurigen Straßen wie Autobahnen beschreibt die Spurkarte typischerweise mehrere im Wesentlichen parallel verlaufende Bewegungsspuren, die daraus resultieren, dass sich die weiteren Fahrzeuge während ihrer Fahrt an der Fahrbahnmarkierung orientiert haben, insbesondere die durch sie repräsentierten Begrenzungen eines Fahrbahnabschnitts eingehalten haben. Es kann daher zunächst eine Zuordnung einer solchen Bewegungsspur zum Fahrzeug erfolgen, um stets die für die Ermittlung der Trajektorie und/oder die Durchführung des Querführungseingriffs korrekte Bewegungsspur zu erhalten.
Dabei ist es zum einen möglich, dass die Auswahl unter Berücksichtigung einer Positionsinformation eines fahrzeugsystemseitigen Positionssensors erfolgt. Es kann beispielsweise mittels eines globalen Satellitennavigationssystems die die Position des Kraftfahrzeugs in einem geodätischen Koordinatensystem beschreibende Positionsinformation ermittelt werden und eine Bewegungsspur aus der zweckmäßigerweise auf ein geodätisches Koordinatensystem bezogenen Spurkarte ausgewählt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswahl unter Berücksichtigung von Sensordaten einer fahrzeugsystemseitigen Sensoreinrichtung erfolgen. Diese kann beispielsweise Bilddaten als Sensordaten bereitstellen, die den Verlauf von Fahrbahnmarkierungen beschreiben, wobei die Auswahl einer zu verwendenden Bewegungsspur durch einen Vergleich der Fahrbahnmarkierungen bzw. der durch sie begrenzten Fahrbahnabschnitte mit dem Verlauf der Bewegungsspuren erfolgt.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Spurkarte für wenigstens eine beschriebene Bewegungsspur eine aus dem Betriebsverhalten der weiteren Fahrzeuge abgeleitete Verhaltensinformation umfasst, wobei die Auswahl, insbesondere aus wenigstens zwei sich verzweigenden Bewegungsspuren, durch einen Vergleich eines momentanen Betriebszustands des Kraftfahrzeugs mit der Verhaltensinformation erfolgt. Die Recheneinrichtung kann mithin der Spurkarte die Verhaltensinformation hinzufügen, in deren Abhängigkeit die Auswahl der zu verwendenden Bewegungsspur erfolgt. Konkret kann die Verhaltensinformation einen aus den Geschwindigkeiten der weiteren Fahrzeuge beim Befahren der Bewegungsspur abgeleiteten Geschwindigkeitswert und/oder die Betätigung eines Fahrtrichtungsanzeigers der weiteren Fahrzeuge beim Befahren der Bewegungsspur beschreiben. So ist es beispielsweise möglich eine präzisere Auswahl der zu verwendenden Bewegungsspur zu treffen, wenn bekannt ist, dass eine Vielzahl von Fahrern, die einer Bewegungsspur gefolgt sind, zuvor den Fahrtrichtungsanzeiger bedient oder nicht bedient haben bzw. ihre Geschwindigkeit in charakteristischer Weise verändert oder beibehalten haben. Zeigt des Kraftfahrzeug ein vergleichbares Verhalten, wird also beispielsweise der Fahrtrichtungsanzeiger aktiviert und abgebremst, so wird zweckmäßigerweise jene Bewegungsspur gewählt, bei der die Verhaltensinformation anzeigt, dass Fahrer, die der Bewegungsspur der Vergangenheit gefolgt sind, auch gebremst und den Fahrtrichtungsanzeiger betätigt haben.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Steuereinrichtung eine Trajektorie ermittelt, ist es zudem zweckmäßig, wenn zur Ermittlung der zu befahrenden Trajektorie eine durch die Steuereinrichtung bestimmte Plantrajektorie anhand der Spurdaten plausibilisiert wird. Die Spurkarte, insbesondere die ausgewählte Bewegungsspur, kann also dazu verwendet werden, eine berechnete Plantrajektorie zu plausibilisieren. Die Plantrajektorie kann dann als Trajektorie ermittelt werden, wenn sie zu den Spurdaten plausibel ist, anhand der Spurkarte, beispielsweise durch eine Fusion eines Abschnitts der Plantrajektorie mit einem Abschnitt der Bewegungsspur, angepasst werden oder verworfen werden, wenn sie keinen zu den Spurdaten plausiblen Verlauf aufweist. Besonders bevorzugt wird die Plantrajektorie auf Basis von Sensordaten der oder einer fahrzeugsystemseitigen Sensoreinrichtung, die beispielsweise eine Kamera umfassen kann, bestimmt, um durch die Berücksichtigung der Spurkarte die Güte auf herkömmlicher Weise ermittelter Trajektorien erheblich zu verbessern.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mit Vorteil auch dadurch weiterbilden, dass die Spurkarte wenigstens eine auf wenigstens zwei sich verzweigende Bewegungsspuren bezogene, die Häufigkeit des Befahrens der sich verzweigenden Bewegungsspuren durch die weiteren Fahrzeuge beschreibende Häufigkeitsinformation umfasst, welche bei der Ermittlung der Trajektorie berücksichtigt wird. Mit anderen Worten kann aufgrund der Häufigkeitsinformation, die die Recheneinrichtung der Spurkarte hinzufügt, eine Vorhersage des Fahrwegs des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Bewegt sich das Kraftfahrzeug beispielsweise auf eine Kreuzung oder eine Einmündung zu, so wird zur Ermittlung der Trajektorie jene Bewegungsspur herangezogen, die den Bewegungsweg der Mehrheit der weiteren Fahrzeuge entspricht. Die Schätzung eines zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs lässt sich so auf eine zuverlässige statistische Basis stellen. Es ist ferner besonders vorteilhaft, bei der Ermittlung der Trajektorie die zuvor beschriebene Verhaltensinformation und die Häufigkeitsinformation gemeinsam zu berücksichtigen und beispielsweise einen sich auf Basis der Häufigkeitsinformation ergebenden Trajektorienverlauf anhand eines Vergleichs der Verhaltensinformation mit dem momentanen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs zu plausibilisieren.
Bei dem einen Querführungseingriff durchführenden erfindungsgemäßen Verfahren hat es sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, wenn ein vom Fahrzeugsystem, insbesondere auf Basis von Sensordaten der oder einer fahrzeugsystemseitigen Sensoreinrichtung, berechneter Querführungseingriff zu seiner Durchführung anhand der Spurkarte plausibilisiert wird. Ist beispielsweise bei einem Spurhalteassistenten auf Basis der Sensordaten demnächst ein Querführungseingriff durchzuführen, so kann dieser Querführungseingriff in analoger Weise zu der zuvor beschriebenen Plausibilisierung einer Plantrajektorie anhand der Spurkarte, insbesondere der ausgewählten Bewegungsspur, plausibilisiert werden. Auch in diesem Fall ist eine Fusion des berechneten Querführungseingriffs mit einem sich aus der Bewegungsspur ergebenden Querführungseingriff möglich. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung den Querführungseingriff auch derart durchführen, dass das Kraftfahrzeug der ausgewählten oder einer Bewegungsspur folgt. Die Erfindung ermöglicht es mithin bei einem teilweise oder vollständig autonom betriebenen Kraftfahrzeug die Querführung zumindest zeitweise anhand der hochgenauen und hochaktuellen Spurkarte auszurichten. Dabei können selbstverständlich weiterhin Sensordaten der Sensoreinrichtung berücksichtigt werden, um beispielsweise sicherzustellen, dass sich keine Hindernisse auf der Fahrbahn befinden. Auch kann auf diese Weise lediglich ein einmaliger Wechsel zwischen zwei Fahrbahnabschnitten eingeleitet werden.
Außerdem ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders zweckmäßig, wenn die Steuereinrichtung regelmäßig einen durch Bewegung des Kraftfahrzeugs veränderten Umgebungsbereich beschreibende Spurkarten bei der Recheneinrichtung anfordert. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es mit Vorteil, die fahrzeugsystemseitigen Speicherressourcen für die Spurkarte nur gering auszulasten und dennoch eine stets aktuelle Spurkarte bereitzuhalten.
Es sei schließlich im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren noch angemerkt, dass das Kraftfahrzeug auch Fahrverlaufsinformationen bezüglich von ihm selbst abgefahrener Fahrverläufe gegebenenfalls auch nebst Daten zur Ermittlung der Verhaltensinformation mittels der fahrzeugsystemseitigen Kommunikationseinrichtung an die Recheneinrichtung übertragen kann, welche diese Informationen bei der Ermittlung und/oder Aktualisierung einer Spurkarte berücksichtigt.
Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines ein Kraftfahrzeug und eine kraftfahrzeugexterne Recheneinrichtung umfassenden Steuerungssystems, wobei ein Fahrzeugsystem des Kraftfahrzeugs gemäß dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird und eine recheneinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung die Spurkarte an das Kraftfahrzeug sendet.
Bei einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren ist es zweckmäßig, wenn die Recheneinrichtung zur Ermittlung der Spurkarte die tatsächlichen Fahrverläufen beschreibende Fahrverlaufsinformationen über die recheneinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung von den weiteren Fahrzeugen empfängt.
Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn die recheneinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung in Teilfahrverläufe unterteilte Fahrverläufe beschreibende Fahrverlaufsinformationen empfängt. Solche Teilfahrverläufe können insbesondere auf eine gewisse Streckenlänge, beispielsweise auf höchstens einen Kilometer, beschränkt sein, um eine Anonymisierung der Fahrverlaufsinformationen zu ermöglichen.
Ferner kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die Recheneinrichtung zur Erzeugung der zu übertragenden Spurkarte verwendete Spurkartendaten auf Basis von empfangenen Fahrverlaufsinformationen fortlaufend aktualisiert. Lässt sich beispielsweise aus den Fahrverlaufsinformationen ableiten, dass eine bislang durch die Spurkartendaten beschriebene Bewegungsspur nicht mehr befahren wird, so kann daraus geschlossen werden, dass die entsprechenden Fahrbahnabschnitte, beispielsweise wegen einer kurzfristigen Sperrung, nicht mehr befahrbar sind. Eine bisher beschriebene Bewegungsspur kann dann verworfen werden. Ebenso kann der Verlauf einer bisher beschriebenen Bewegungsspur korrigiert werden, z. B. bei einer baulichen Änderung des Fahrbahnverlaufs, oder eine neue Bewegungsspur, z. B. infolge einer Freigabe eines zuvor nicht befahrbaren Fahrbahnabschnitts oder einer zuvor nicht befahrbaren Straße für den Verkehr, den Spurkartendaten hinzugefügt werden. Durch diese Maßnahmen lässt sich der Aktualitätsgrad einer bereitgestellten Spurkarte noch weiter verbessern.
In diesem Zusammenhang wird es besonders bevorzugt, wenn die Recheneinrichtung eine aktualisierte Spurkarte bei Erfüllung eines, insbesondere das Ausmaß wenigstens einer Aktualisierung beschreibenden, Aktualisierungskriteriums an das Kraftfahrzeug überträgt. Es wird mithin vorgeschlagen, dass die Recheneinrichtung bei jeder Aktualisierung oder nur bei Aktualisierungen, die ein vorgegebenes Ausmaß erreichen, eine aktualisierte Spurkarte an das Kraftfahrzeug überträgt. So erhält das Kraftfahrzeug mit Vorteil anlassorientiert eine aktualisierte Spurkarte.
Schließlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch gelöst durch ein Kraftfahrzeug, umfassend eine zur Kommunikation mit einer kraftfahrzeugexternen Recheneinrichtung ausgebildete Kommunikationseinrichtung und ein zur Ermittlung einer zu befahrenden Trajektorie und/oder zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildetes Fahrzeugsystem, welches gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines zum Ermitteln einer zu befahrenden Trajektorie und/oder zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildeten Fahrzeugsystems betreibbar ist.
Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines zum Ermitteln einer zu befahrenden Trajektorie und/oder zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildeten Fahrzeugsystems eines Kraftfahrzeugs, zum erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines ein Kraftfahrzeug und eine kraftfahrzeugexterne Recheneinrichtung umfassenden Steuerungssystems und zum erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug lassen sich untereinander analog übertragen, so dass die diesbezüglich beschriebenen Vorteile auch mit dem jeweils anderen Gegenstand erzielt werden können.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
1 eine Prinzipskizze eines ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug und eine kraftfahrzeugexterne Recheneinrichtung umfassenden Steuerungssystems; und
2 einen exemplarischen Straßenverlauf zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Verfahren.
1 zeigt eine Prinzipskizze eines ein Kraftfahrzeug 1 und eine kraftfahrzeugexterne Recheneinrichtung 2 in Form eines Backendservers umfassenden Steuerungssystems 3.
Das Kraftfahrzeug 1 weist ein zur Ermittlung einer zu befahrenden Trajektorie und zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildetes Fahrzeugsystem 4 auf, umfassend eine Kommunikationseinrichtung 5 zur Kommunikation mit einer Kommunikationseinrichtung 6 der Recheneinrichtung 2, einen Positionssensor 7 zur Ermittlung der Position des Kraftfahrzeugs 1 unter Verwendung eines globalen Satellitennavigationssystems 8 und eine Sensoreinrichtung 9. Diese umfasst eine das Vorfeld des Kraftfahrzeugs 1 erfassende Kamera 10 und weitere zur Umgebungssenorik ausgebildete Sensoren (nicht gezeigt), beispielsweise in Form wenigstens eines Radarsensors und/oder wenigstens eines Lidarsensors und/oder wenigstens eines Ultaschallsensors. Ferner umfasst das Fahrzeugsystem 4 eine Steuereinrichtung 11, die mit den zuvor beschriebenen Komponenten kommuniziert und zur Ansteuerung einer Antriebseinrichtung 12, einer Lenkeinrichtung 13 und einer Bremseinrichtung 14 des Fahrzeugsystems 4 ausgebildet ist.
2 zeigt einen exemplarischen Straßenverlauf zur Erläuterung eines Verfahrens zum Betreiben des Steuerungssystems 3 und eines zugehörigen Verfahrens zum Betreiben des Fahrzeugsystems 4:
Der Straßenverlauf beschreibt eine Straße 15, die an ihrem linken Rand eine begrenzende Fahrbahnmarkierung 16, an ihrem rechten Rand eine begrenzende Fahrbahnmarkierung 17 und eine die Straße 15 in einen linken Fahrbahnabschnitt 18 und einen rechten Fahrbahnabschnitt 19 aufteilende Fahrbahnmarkierung 20 aufweist. Beide Fahrbahnabschnitte 18, 19 sind zum Befahren in der gleichen Fahrtrichtung vorgesehen, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung einer Gegenfahrbahn verzichtet wurde. Die Straße 15 weist ferner zwei im geringen Abstand aufeinanderfolgende Kurven 21, 22 und im weiteren Verlauf eine Einmündung 23 einer Seitenstraße 24 auf, wobei im Bereich der Einmündung 23 die Fahrbahnmarkierung 17 durch eine weitere Fahrbahnmarkierung 25 unterbrochen ist. Hinter der Einmündung 23 ist der linke Fahrbahnabschnitt 18 außerdem durch eine Baustelle 26 gesperrt. Ersichtlich befindet sich das Kraftfahrzeug 1 zu einem Zeitpunkt I auf dem linken Fahrbahnabschnitt 18 der Straße 15 und fährt in Richtung der Kurve 21.
Im Rahmen des Verfahrens zum Betreiben des Steuerungssystems 3 empfängt die recheneinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung 6 zunächst in einem vor dem Zeitpunkt I liegenden Zeitraum von weiteren Fahrzeugen (nicht gezeigt) deren tatsächliche Fahrverläufe beschreibende Fahrverlaufsinformationen in Form einzelner Positionfolgen. Zur Sicherstellung der Anonymität und des Datenschutzes der Fahrer dieser Fahrzeuge sind die Fahrverläufe in Teilfahrverläufe, die jeweils eine Streckenlänge von einem Kilometer beschreiben, unterteilt. Aus diesen Fahrverlaufsinformationen ermittelt die Recheneinrichtung 2 Spurkartendaten, die mehrere, in 2 lediglich im Bereich der Straße 15 dargestellte Bewegungsspuren 27–31 beschreiben. Dazu analysiert die Recheneinrichtung 2 die jeweiligen Fahrverläufe bzw. Teilfahrverläufe auf ähnliche Verlaufsmuster und bildet daraus, beispielsweise durch Mittelung, die Bewegungsspuren 27–31.
Die Bewegungsspuren 27–31 beschreiben mithin durch Zusammenfassen geeigneter, tatsächlicher Fahrverläufe weiterer Verkehrsteilnehmer ermittelte repräsentative Bewegungsspuren für das Befahren der Straße 15, wobei selbstverständlich auch einzelne empfangene Fahrverläufe, die sich nicht in sinnvolle Übereinstimmung mit einem bisherigen Verlauf einer Bewegungsspur bringen lassen, nicht in die Ermittlung einfließen können. So ergeben sich die Bewegungsspuren 27, 28 dadurch, dass sich die weiteren Verkehrsteilnehmer beim Befahren der Straße 15 im Wesentlichen auf den durch die Fahrbahnmarkierungen 16, 17, 20 vorgegebenen Fahrbahnabschnitten 18, 19 bewegt haben oder einige Fahrzeuge gemäß der Bewegungsspur 30 von der Straße 15 in die Seitenstraße 24 abgebogen sind oder von der Seitenstraße 24 gemäß der Bewegungsspur 31 auf die Straße 15 abgebogen sind. Wiederum andere Fahrzeuge haben sich gemäß der Bewegungsspur 29 vom linken Fahrbahnabschnitt 18 auf den rechten Fahrbahnabschnitt 17 eingeordnet, z. B. um im weiteren Straßenverlauf in die Seitenstraße 24 abzubiegen.
Es sei bereits an dieser Stelle angemerkt, dass die Bewegungsspuren 27, 28 im Bereich der Kurven 21, 22 ersichtlich nicht einer Mittellinie zwischen den Fahrbahnmarkierungen 16, 20 bzw. 20, 17 folgen, sondern das sich im Sinne einer „Schwarmintelligenz” natürlich ergebende Fahrverhalten der Fahrer der weiteren Fahrzeuge abbilden. Die Bewegungsspuren 27, 28 entsprechen daher in gewisser Weise Ideallinien, die viele Fahrer im Bereich der Kurven 21, 22 anstelle einer gedachten Mittellinie befahren. Die Spurkartendaten bilden daher ein natürliches Fahrverhalten menschlicher Fahrer ab, in das letztlich auch Bedürfnisse hinsichtlich des Fahrkomforts dieser Fahrer einfließen.
Zusätzlich zu den Fahrverlaufsinformationen empfängt die Recheneinrichtung 2 von den weiteren Fahrzeugen Informationen, die die momentane Geschwindigkeit eines jeweiligen Fahrzeugs und den jeweiligen Betriebszustand derer Fahrtrichtungsanzeiger beschreiben. Aus diesen Informationen leitet die Recheneinrichtung 2 eine Verhaltensinformation ab, die sie mit einer Bewegungsspur der Spurkartendaten registriert. So kann beispielsweise mit einer Position 34 auf der Bewegungsspur 27 eine Geschwindigkeitsreduzierung und eine Betätigung des rechten Fahrtrichtungsanzeigers einiger Fahrzeuge registriert werden, wonach diese Fahrzeuge der Bewegungsspur 27 nicht weiter folgen und über die Bewegungsspur 29 auf die Bewegungsspur 28 wechseln. Ebenso kann an einer Position 35 eine vergleichbare Geschwindigkeitsreduzierung und eine Betätigung des rechten Fahrtrichtungsanzeigers damit registriert werden, dass dieses Betriebsverhalten zeigende weitere Fahrzeug entlang der Bewegungsspur 30 zur Seitenstraße 24 abgebogen sind. Darüber hinaus ermittelt die Recheneinrichtung 2 für die sich verzweigenden Bewegungsspuren 28, 30 eine Häufigkeitsinformation, die den Anteil jener Fahrzeuge beschreibt, die gemäß der Bewegungsspur 30 in die Seitenstraße 24 abgebogen sind, und jener Fahrzeuge, die gemäß der Bewegungsspur 28 auf der Straße 15 verblieben sind.
Im Rahmen des Verfahrens zum Betreiben des Steuersystems 3 aktualisiert die Recheneinrichtung 2 darüber hinaus fortlaufend die Spurkartendaten, so dass beispielsweise eine frühere Bewegungsspur 33, die vor der Errichtung der Baustelle 26 ermittelt wurde, verworfen wird, wenn festgestellt wird, dass eine bestimmte Anzahl von Fahrzeugen diesen Abschnitt nicht mehr befährt und gemäß der Bewegungsspur 32 auf den rechten Fahrbahnabschnitt 19 wechselt.
Zum Zeitpunkt I überträgt die Recheneinrichtung 2 eine einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs 1 beschreibende, aus den Spurkartendaten ermittelte Spurkarte auf Anforderung des Kraftfahrzeugs 1 an das Kraftfahrzeug 1. Zusätzlich überträgt die Recheneinrichtung 2 eine aktualisierte Spurkarte an das Kraftfahrzeug 1, wenn vorgenommene Aktualisierungen hinsichtlich ihres Ausmaßes ein Aktualisierungskriteriums erfüllen, so dass im Fahrzeugsystem 4 stets eine hochgenaue und hochaktuelle Spurkarte vorliegt. Der Umgebungsbereich kann dabei sehr groß gewählt werden, insbesondere sämtliche durch die Spurkartendaten beschriebenen Bewegungsspuren umfassen, so dass letztlich eine globale Spurkarte übertragen wird. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jedoch regelmäßig auf Anforderung des Fahrzeugsystems 4 eine einen begrenzten Umgebungsbereich um das Kraftfahrzeug 1 beschreibende Spurkarte übermittelt.
Im Folgenden wird das zum Verfahren zum Betreiben des Steuersystems 3 zugehörige Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugsystems 4 näher erläutert:
Zum Zeitpunkt I fordert die Steuereinrichtung 11 über die Kommunikationseinrichtung 5 von der Recheneinrichtung 2 eine Spurkarte an. Dazu überträgt sie ihre mittels des Positionssensors 7 erfasste Position an die Recheneinrichtung 2 und empfängt die Spurkarte, die vorliegend den in 2 gezeigten, aus der Straße 15 und der Seitenstraße 24 bestehenden Umgebungsbereich beschreibt.
Es erfolgt zunächst eine Zuordnung des Kraftfahrzeugs 1 zu einer der Bewegungsspuren 27, 28. Dazu wählt die Steuereinrichtung 4 auf Basis einer mittels des Positionssensors 7 ermittelten geodätischen Koordinate des Kraftfahrzeugs die Bewegungsspur 27 aus, da diese näher an der Position des Kraftfahrzeugs 1 liegt als die Bewegungsspur 28. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Auswahl alternativ oder zusätzlich unter Berücksichtigung von Sensordaten der Sensoreinrichtung 9 erfolgen. Dazu können Bilddaten der Kamera 10, die die Fahrbahnmarkierungen 16, 17, 20 beschreiben, dahingehend ausgewertet werden, auf welchem Fahrbahnabschnitt 17, 18 sich das Kraftfahrzeug 1 befindet.
Das Verfahren ermöglicht nun mehrere vorteilhafte Möglichkeiten zur Ermittlung einer Trajektorie und/oder zur Durchführung eines Querführungseingriffs durch das Fahrzeugsystem 4, die im Folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben werden, jedoch auch untereinander kombinierbar sind:
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ermittelt die Steuereinrichtung 11 auf Basis von Sensordaten der Sensoreinrichtung 9 zunächst eine Plantrajektorie 36, die der gedachten Mittellinie des linken Fahrbahnabschnitts 18 entspricht. Dazu wertet die Steuereinrichtung 11 insbesondere die mittels der Kamera 10 erfassten Fahrbahnmarkierungen 16, 20 aus. Die so ermittelte Plantrajektorie 36 wird zur Ermittlung einer zu befahrenden Trajektorie anhand der zugeordneten Bewegungsspur 27 plausibilisiert, wobei überprüft werden kann, ob die Plantrajektorie 36 überhaupt einen mit der Bewegungspur 27 in Einklang zu bringenden Verlauf zeigt. Ist dies nicht der Fall, so kann die Plantrajektorie beispielsweise verworfen werden oder zumindest abschnittsweise mit der Bewegungsspur 27 zur Ermittlung der zu befahrenen Trajektorie fusioniert werden. Für eine Fusion werden entsprechende Abschnitte der Plantrajektorie 36 durch Abschnitte der Bewegungsspur 27 ersetzt oder ein gemittelter Trajektorienverlauf bestimmt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine zu befahrende Trajektorie ermittelt, die den weiteren Bewegungsweg des Kraftfahrzeugs 1 vorhersagt. Befindet sich das Kraftfahrzeug 1 dabei zu einem Zeitpunkt III an der Position 34, werden der momentane Betriebszustand eines Fahrtrichtungsanzeigers (nicht gezeigt) und die momentane Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 mit der mit der Spurkarte registrierten Verhaltensinformation verglichen werden und die Trajektorie entweder auf Basis der Bewegungsspuren 29, 28 oder gemäß einer Weiterfahrt auf der Bewegungsspur 27 ermittelt. Analog dazu wird durch Auswertung dieser Betriebszustände und Vergleich mit der Verhaltensinformation auch zu einem Zeitpunkt IV eine Trajektorie ermittelt, die gemäß den Bewegungsspuren 28, 30 ein Abbiegen auf die Seitenstraße 24 oder gemäß einer Weiterfahrt entlang der Bewegungsspur 28 ein Verbleiben auf dem rechten Fahrbahnabschnitt 19 beschreibt. Bei der zuletzt beschriebenen Möglichkeit kann alternativ oder zusätzlich auch die Ermittlung der zu befahrenden Trajektorie anhand der Häufigkeitsinformation erfolgen, wobei die zu befahrende Trajektorie so gewählt wird, dass das Kraftfahrzeug 1 dem von den meisten weiteren Fahrzeugen befahrenen Weg folgt, also beispielsweise nicht in die Seitenstraße 24 abbiegen wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass das Fahrzeugsystem 4 einen Querführungseingriff durch Einwirken auf die Lenkeinrichtung 13 zum Beibehalten einer Fahrt auf dem Fahrbahnabschnitt 18 durchführt, mithin die Funktion eines Spurhalteassistenten realisiert. Dazu werden wiederum Bilddaten der Kamera 10 ausgewertet, aus denen abgeleitet wird, ob das Kraftfahrzeug 1 weiter dem Fahrbahnabschnitt 18 folgt. Zum Zeitpunkt II folgt der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 gemäß seinem menschlichen Fahrverhalten nun nicht der gedachten Mittellinie des Fahrbahnabschnitts 18, sondern fährt im Sinne der Ideallinie leicht versetzt in Richtung der Fahrbahnmarkierungen 16. Es erfolgt nun eine Plausibilisierung dieses Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs 1 anhand der Bewegungsspur 27. Es wird mithin auf einen unkomfortablen Querführungseingriff verzichtet, wenn der Bewegungsweg des Kraftfahrzeugs 1 plausibel zur Bewegungsspur 27 ist, oder ein Querführungseingriff erst durchgeführt, wenn sich das Kraftfahrzeug 1 auch unter Berücksichtigung der Bewegungsspur 27 zu sehr der Fahrbahnmarkierung 16 nähert. Zudem kann der Querführungseingriff auch derart bestimmt werden, dass sich das Kraftfahrzeug 1 wieder in Richtung der Bewegungsspur 27 bewegt, so dass eine Fusion einer auf Basis der Sensordaten der Sensoreinrichtung 9 ermittelten Lenkbewegung mit einer der Bewegungsspur 27 entsprechenden Lenkbewegung zur Durchführung eines Querführungseingriffs erfolgt. Dazu wird abschnittsweise ein auf Basis der Sensordaten ermittelter Lenkwinkel durch einen der Bewegungsspur 27 entsprechenden Lenkwinkel ersetzt oder ein Mittelwert solcher Lenkwinkel gebildet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt die Durchführung von Querführungseingriffen durch die Steuereinrichtung 11 im Rahmen eines teil- oder vollautonomen Betriebs des Kraftfahrzeugs 1 automatisch derart, dass das Kraftfahrzeug 1 die Bewegungsspur 27 abfährt, wobei selbstverständlich eine Hinderniserkennung auf Basis von Sensordaten der Sensoreinrichtung 9 erfolgen kann. In diesem Fall erfolgt im weiteren Verlauf der Bewegungsspur 27, insbesondere im Bereich vor der Baustelle 26, ein automatischer Fahrbahnabschnittwechsel gemäß der Bewegungsspur 32 auf die Bewegungsspur 28. Es ist aber auch denkbar, dass lediglich ein Hinweis an den Fahrer ausgegeben wird, damit dieser zur Durchführung des Fahrbahnabschnittwechsels die Lenkung übernimmt. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass zusätzlich auf Basis der Verhaltensinformationen und der Häufigkeitsinformation eine Ansteuerung der Antriebseinrichtung 12 und der Bremseinrichtung 14 durch die Steuereinrichtung 11 zur Realisierung einer automatisierten Längsführung des Kraftfahrzeugs erfolgt.
Selbstverständlich lassen sich die vorgenannten Ausführungsbeispiele auch dahingehend kombinieren, dass ein durchzuführender Querführungseingriff zum Abfahren einer in Abhängigkeit der Spurkarte ermittelten zu befahrenden Trajektorie erfolgt.
Zu einem Zeitpunkt V wird das Kraftfahrzeug 1 in Kürze den durch die Spurkarte beschriebenen Umgebungsbereich verlassen, weswegen die Steuereinrichtung 11 bei der Recheneinrichtung 2 eine auf einen neuen Umgebungsbereich bezogene Spurkarte anfordert. Darüber hinaus überträgt das das Fahrzeugsystem 4 während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 auch selbst eine Fahrverlaufsinformation analog zu den zuvor beschriebenen weiteren Fahrzeugen an die Recheneinrichtung 2, welche diese Fahrverlaufsinformation bei der Ermittlung der Spurkartendaten berücksichtigt.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines zum Ermitteln einer zu befahrenden Trajektorie und/oder zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildeten Fahrzeugsystems (4) eines Kraftfahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine fahrzeugsystemseitige Kommunikationseinrichtung (5) von einer kraftfahrzeugexternen Recheneinrichtung (2) eine Spurkarte empfängt, welche aus tatsächlichen Fahrverläufen weiterer Fahrzeuge in der Vergangenheit von der Recheneinrichtung (2) ermittelte, auf einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs (1) bezogene Bewegungsspuren (27–32) beschreibt, und eine fahrzeugsystemseitige Steuereinrichtung (11) in Abhängigkeit der Spurkarte eine durch das Kraftfahrzeug (1) zu befahrende Trajektorie ermittelt und/oder einen Querführungseingriff durchführt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (11) aus mehreren im Umgebungsbereich beschriebenen Bewegungsspuren (27–32) eine für die Ermittlung der Trajektorie und/oder die Durchführung des Querführungseingriffs zu verwendende Bewegungsspur (27–32) auswählt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl unter Berücksichtigung einer Positionsinformatidn eines fahrzeugsystemseitigen Positionssensors (7) und/oder von Sensordaten einer fahrzeugsystemseitigen Sensoreinrichtung (9) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurkarte für wenigstens eine beschriebene Bewegungsspur (27–32) eine aus dem Betriebsverhalten der weiteren Fahrzeuge abgeleitete Verhaltensinformation umfasst, wobei die Auswahl, insbesondere aus wenigstens zwei sich verzweigenden Bewegungsspuren (27–32), durch einen Vergleich eines momentanen Betriebszustands des Kraftfahrzeugs (1) mit der Verhaltensinformation erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verhaltensinformation einen aus den Geschwindigkeiten der weiteren Fahrzeuge beim Befahren der Bewegungsspur (27–32) abgeleiteten Geschwindigkeitswert und/oder die Betätigung eines Fahrtrichtungsanzeigers der weiteren Fahrzeuge beim Befahren der Bewegungsspur (27–32) beschreibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der zu befahrenden Trajektorie eine durch die Steuereinrichtung (11) insbesondere auf Basis von Sensordaten der oder einer fahrzeugsystemseitigen Sensoreinrichtung (9), bestimmte Plantrajektorie anhand der Spurkarte plausibilisiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurkarte wenigstens eine auf wenigstens zwei sich verzweigende Bewegungsspuren (27–32) bezogene, die Häufigkeit des Befahrens der sich verzweigenden Bewegungsspuren (27–32) durch die weiteren Fahrzeuge beschreibende Häufigkeitsinformation umfasst, welche bei der Ermittlung der Trajektorie berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Fahrzeugsystem (4), insbesondere auf Basis von Sensordaten der oder einer fahrzeugsystemseitigen Sensoreinrichtung (9), berechneter Querführungseingriff zu seiner Durchführung anhand der Spurkarte plausibilisiert wird und/oder die Steuereinrichtung (11) den Querführungseingriff derart durchführt, dass das Kraftfahrzeug (1) der ausgewählten oder einer Bewegungsspur (27–32) folgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (11) regelmäßig einen durch Bewegung des Kraftfahrzeugs (1) veränderten Umgebungsbereich beschreibende Spurkarten bei der Recheneinrichtung (2) anfordert.
Verfahren zum Betreiben eines ein Kraftfahrzeug (1) und eine kraftfahrzeugexterne Recheneinrichtung (2) umfassenden Steuerungssystems (3), wobei ein Fahrzeugsystem (4) des Kraftfahrzeugs (1) gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben wird und eine recheneinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung (6) die Spurkarte an das Kraftfahrzeug (1) sendet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (2) zur Ermittlung der Spurkarte die tatsächlichen Fahrverläufen beschreibende Fahrverlaufsinformationen über die recheneinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung (6) von den weiteren Fahrzeugen empfängt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die recheneinrichtungsseitige Kommunikationseinrichtung (6) in Teilfahrverläufe unterteilte Fahrverläufe beschreibende Fahrverlaufsinformationen empfängt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (2) zur Erzeugung der zu übertragenden Spurkarte verwendete Spurkartendaten auf Basis von empfangenen Fahrverlaufsinformationen fortlaufend aktualisiert.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (2) eine aktualisierte Spurkarte bei Erfüllung eines, insbesondere das Ausmaß wenigstens einer Aktualisierung beschreibenden, Aktualisierungskriteriums an das Kraftfahrzeug (1) überträgt.
Kraftfahrzeug (1), umfassend eine zur Kommunikation mit einer kraftfahrzeugexternen Recheneinrichtung (2) ausgebildete Kommunikationseinrichtung (5) und ein zur Ermittlung einer zu befahrenden Trajektorie und/oder zum Durchführen von Fahreingriffen ausgebildetes Fahrzeugsystem (4), welches gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 betreibbar ist.