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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen einer lernenden digitalen Karte für ein Kraftfahrzeug, wobei eine digitale Karte bereitgestellt wird, in welche die Position mindestens einer bestimmten Infrastruktureinheit gespeichert wird.
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Die Entwicklung vernetzter Fahrzeuge in der Automobilindustrie schreitet stetig voran. Auch die Techniken und Inhalte der digitalen Karten von Navigationssystemen verbessern sich stetig. Für ein automatisches bzw. autonomes Fahren sollte die Qualität einer digitalen Straßenkarte möglichst hoch sein, damit ein sicherer automatischer Fahrbetrieb für eine vorausliegende Strecke ermöglicht werden kann. Insbesondere Infrastrukturänderungen bzw. Infrastruktureinheiten wie zum Beispiel Baustellen müssen für derartig autonom fahrende Fahrzeuge beachtet werden.
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Die gattungsbildende
DE 10 2009 0 17 731 A1 beschreibt eine selbstlernenden Karte bzw. eine Vorrichtung zum Erstellen und Speichern einer digitalen Karte für ein Transportmittel auf Basis von Umfeldsensoren, Fahrzeug-zu-X Kommunikation und Satellitennavigationssystemen, ohne dass hierfür Navigationskartendaten verwendet werden. Die erstellte digitale Karte wird iterativ verbessert und kann für eine Validitätsprüfung einer bereits existierenden digitalen Karte für ein Fahrerassistenzsystem verwendet werden. Hierzu kann auch das Fahrverhalten eines Benutzers des Transportmittels für bestimmte Situationen ermittelt und gespeichert werden, wodurch beispielsweise erkannt werden kann, ob auf der Fahrstrecke ein Hindernis vorhanden ist, wie beispielsweise eine Baustelle oder eine Autobahnbaustelle, da der Fahrer die Geschwindigkeit verringert. Ein automatisches Fahren eines Kraftfahrzeugs wird hierbei jedoch nicht angestrebt.
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Weiterhin beschreibt die
EP 2 216 197 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrerassistenzsystems gemäß welchem mehrere Fahrmanöver zur Auswahl angeboten werden und ein ausgewähltes Fahrmanöver aktiviert und so lange durchgeführt wird bis das ausgewählte Fahrmanöver abgeschlossen ist. Die angebotenen Fahrmanöver beinhalten eine Abstandsregelung und/oder einen Abstandsregeltempomat und/oder eine Veränderung des Abstands zu einem vorgegebenen Zielobjekt und/oder einen Wechsel des Zielobjekts und/oder eine Kombination dieser Fahrmanöver. Hierbei kann auch eine temporäre Änderung von Parametern der Längsregelung, beispielsweise eine Änderung des Sollabstands im Bereich von Autobahnausfahrten oder Einfahrten oder Geschwindigkeitsbegrenzungen in Baustellenbereichen durchgeführt werden. Hierbei können lediglich eine begrenzte Anzahl von Fahrmanöver automatisch durchgeführt werden. Zudem kommt hierbei keine lernende digitale Karte zum Einsatz.
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Die Anforderungen an eine digitale Karte in Bezug auf ein automatisches Fahren bzw. ein autonomes Fahren eines Kraftfahrzeugs sind jedoch deutlich höher.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren zum Erzeugen einer lernenden digitalen Karte für ein Kraftfahrzeug und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche bessere Anpassungsmöglichkeiten gerade im Hinblick auf ein autonomes bzw. automatisches Fahren des Kraftfahrzeugs ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen einer lernenden digitalen Karte für ein Kraftfahrzeug wird eine digitale Karte bereitgestellt, in welche die Position mindestens einer bestimmten Infrastruktureinheit, wie beispielsweise eine Baustelle oder einer andere Engstelle, gespeichert wird. Des Weiteren wird mindestens ein dynamischer Regelparameter betreffend die Infrastruktureinheit für eine Regelung des Kraftfahrzeugs, insbesondere für eine autonome Regelung des Kraftfahrzeugs, bestimmt und als mindestens ein erstes Attribut der Infrastruktureinheit gespeichert.
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Die digitale Karte kann demnach so erzeugt werden, dass diese nicht nur lediglich Positionsinformationen über bestimmte Infrastruktureinheiten, wie Engstellen, Baustellen oder andere Gefahrenstellen umfasst, sondern es können auch vorteilhafterweise als Attribute zu diesen jeweiligen Infrastruktureinheit nun auch die entsprechenden situationsangepassten Regelparameter zur Regelung des Kraftfahrzeugs gespeichert werden.
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Hierdurch wird es vorteilhafterweise ermöglicht, dass ein automatisch fahrendes Fahrzeug sein Fahrverhalten insbesondere bei Infrastrukturänderungen wie zum Beispiel Baustellen selbsttätig anpassen kann. Damit kann vorteilhafterweise das Verhalten von Fahrzeugen in zum Beispiel Baustellen erlernt und abgespeichert werden, damit die Regelung eines automatischen Fahrzeugs dynamisch angepasst werden kann wenn das Fahrzeug die Infrastrukturänderung bzw. die Infrastruktureinheit erreicht hat, an der die Regelung geändert werden soll.
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Die Erfindung und ihre Ausgestaltungen liegen insbesondere auf dem Gebiet der Telematik und Assistenzsysteme. Um beispielsweise das Verhalten von Fahrzeugen Baustellen zu erlernen und die geeigneten dynamischen Regelparameter betreffend die jeweiligen Infrastruktureinheiten zu bestimmen, kann beispielsweise ein System mit einer zentralen Einheit vorgesehen sein, die mit Kraftfahrzeugen kommunizieren kann. Die Fahrzeuge weisen eine Ortungseinheit auf und können ihrerseits mit der zentralen Einheit kommunizieren und ihre erfassten Daten an diese übertragen. Die zentrale Einheit kann die übertragenen Informationen speichern, verwalten, vervollständigen, kombinieren und weiterverarbeiten und an ebenfalls automatisch fahrende Fahrzeuge bereitstellen. Insbesondere kann das Fahrverhalten in Bezug auf bestimmte Infrastruktureinheiten auch von nicht automatisch fahrenden Fahrzeugen durch die zentrale Einrichtung anhand der von diesen Fahrzeugen empfangenen Fahrdaten, wie Geschwindigkeit, Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen, Brems- und Beschleunigungsvorgänge, ausgewertet werden und zur Bestimmung der Regelparameter für automatisch fahrende Fahrzeuge bestimmt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt der mindestens eine dynamische Regelparameter zumindest einen Parameter aus der folgenden Gruppe dar: eine maximale Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, ein minimaler Zeitabstand, ein geschwindigkeitsabhängiger Zeitabstand, ein dynamischer Koeffizient der Regelung, insbesondere eine Adaptionsgeschwindigkeit an ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug, ein dynamischer Koeffizient für einen Überholvorgang des Kraftfahrzeugs, und ein dynamischer Koeffizient für einen Aufholvorgang des Kraftfahrzeugs in Bezug auf ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug. Vorzugsweise werden auch mehrere, insbesondere auch ein Großteil oder alle, dieser dynamischen Regelparameter oder auch weitere andere Regelparameter für jeweilige Infrastruktureinheiten bestimmt. Dies erlaubt es beispielsweise die maximale Geschwindigkeit an eine Baustellensituation anzupassen sowie auch an andere Engstellen und beispielsweise beim Einfahren in eine derartige Infrastruktureinheit die Geschwindigkeit automatisch zu reduzieren. Auch die Vorgabe minimaler Zeitabstände, die insbesondere auch geschwindigkeitsabhängig sein können, ermöglicht beispielsweise mehr Sicherheit, indem diese zum Beispiel im Baustellenbereich verdoppelt werden. Entsprechendes gilt auch für Parameter der geschwindigkeitsabhängigen Synchronisations-Zeitabstände, falls vorhanden, und der entsprechenden geschwindigkeitsabhängigen Sicherheitszeitabstände, die zur Erhöhung der Sicherheit im Baustellenbereich ebenfalls erhöht werden können. Auch können dynamische Koeffizienten der Regelung, ebenso möglicherweise als Funktion der aktuellen Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, als dynamische Regelparameter bestimmt werden, die ebenfalls eine Erhöhung der Sicherheit in einem Baustellenbereich oder einer anderen Gefahrenstelle ermöglichen, indem zum Beispiel die Adaption an ein vorausfahrendes Fahrzeug verlangsamt wird. Ebenso kann es durch eine entsprechende Bestimmung von dynamischen Koeffizienten für Überholvorgänge, möglicherweise wiederum als Funktion der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, bewerkstelligt werden, dass zum Beispiel Überholvorgänge im Baustellenbereich nur eingeschränkt oder überhaupt nicht zulässig sind. Auch dynamische Koeffizienten für das Aufholen, d.h. der Schließung einer Lücke zwischen dem Kraftfahrzeug und einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug, können für einen Baustellenbereich derart bestimmt werden, dass das Aufschließen im Baustellenbereich oder in anderen Gefahrenstellen verlangsamt wird. Durch eine Bestimmung der dynamischen Regelparameter in Bezug auf die jeweiligen Infrastruktureinheiten kann eine deutlich flexiblere und bessere Situationsanpassung einhergehend mit einer deutlichen Erhöhung der Sicherheit bewerkstelligt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens eine bautechnische Information, insbesondere eine Spurenanzahl und/oder eine Spurenbreite und/oder eine Änderung einer Spurführung, in Bezug auf die Infrastruktureinheit bestimmt und als zumindest ein zweites Attribut der Infrastruktureinheit gespeichert. Damit stellt die lernende Karte vorteilhafterweise nicht nur Informationen über die Position von zum Beispiel Engstellen oder Baustellen bereit, sondern gibt auch Auskunft über weitaus detailliertere bautechnische Informationen und Eigenschaften von Baustellen und anderen Engstellen, die gerade für den autonomen Fahrbetrieb äußerst relevant sind.
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Hierdurch wird es auch ermöglicht, dass gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, dass der mindestens eine dynamische Regelparameter in Abhängigkeit von der mindestens einen bautechnischen Information bestimmt wird. Zum Beispiel kann bei geringeren Spurbreiten auch die Maximalgeschwindigkeit reduziert werden. Dies erlaubt deutlich bessere Anpassungsmöglichkeiten der dynamischen Regelparameter an die jeweilige Infrastruktureinheit.
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Die bestimmten Regelparameter sowie die anderen beschriebenen infrastrukturseitigen Daten können beispielsweise auf einem Vehicle Backend, zum Beispiel einem Internet-Server, oder auch zentral im Kraftfahrzeug gespeichert und verarbeitet werden. Das Kraftfahrzeug vergleicht also entweder die Baustelleninformationen mit lokal gespeicherten verkehrlichen Regelungsparametern und oder fragt diese im jeweiligen Fall vom Vehicle Backend an. Die Daten können dabei insbesondere in einer Datenbank gespeichert werden, welche dann alle bautechnischen Informationen mit den zugehörigen Parametern des automatischen Fahrbetriebs umfasst, welche zudem im Laufe der Zeit angepasst und verändert werden können.
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Daher stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, dass die Karte hinsichtlich dem Vorhandensein der vorbestimmten Infrastruktureinheit und/oder hinsichtlich der Position der vorbestimmten Infrastruktureinheit, und/oder der mindestens eine dynamische Regelparameter wiederholt aktualisiert wird. Die Daten können hierdurch sehr gut an sich ändernde Infrastrukturen bzw. Infrastruktureinheiten angepasst werden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen einer lernenden digitalen Karte für ein Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung die digitale Karte aufweist, in welcher eine Position mindestens einer bestimmten Infrastruktureinheit gespeichert ist. Dabei ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, mindestens einen dynamischen Regelparameter betreffend die Infrastruktureinheit für eine Regelung des Kraftfahrzeugs zu bestimmen und als mindestens ein erstes Attribut der Infrastruktureinheit zu speichern.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Vorrichtung. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und seine Ausgestaltungen genannten Verfahrensschritte die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch weitere gegenständliche Merkmale.
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Gemäß vorteilhaften Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese beispielsweise als eine zentrale Einheit, welche kommunikativ mit Kraftfahrzeugen verbindbar ist, sowie auch ein Kraftfahrzeug oder auch Kombinationen hiervon darstellen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Erzeugen einer lernenden digitalen Karte für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Regelung des Kraftfahrzeugs auf Basis der lernenden digitalen Karte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen einer lernenden digitalen Karte mit einer zentralen Einheit und mehreren Kraftfahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Erzeugen einer lernenden digitalen Karte für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei wird zunächst in Schritt S10 eine digitale Karte bereitgestellt, welche die Positionen von Baustellen, Engstellen und anderen Infrastrukturveränderungen als bestimmte Infrastruktureinheiten umfasst. Weiterhin werden in Schritt S12 für die jeweiligen Infrastruktureinheiten bautechnische Informationen, wie bautechnische Eigenschaften von Baustellen und anderen Engstellen, wie zum Beispiel Spurführungen, Spuranzahlen, Spurbreiten, usw., für die Straßennetze erfasst und gespeichert. Anschließend werden Schritt S14 dynamische Regelparameter in Abhängigkeit von den bautechnischen Eigenschaften der jeweiligen Infrastruktureinheiten ermittelt. Diese dynamischen Regelparameter können beispielsweise maximale Geschwindigkeiten, minimale Zeitabstände, und diverse dynamische Koeffizienten der Regelung, für Überholvorgänge oder für das Aufholen darstellen. Diese Parameter können zudem optional auch geschwindigkeitsabhängig bestimmt werden, d.h. in Abhängigkeit der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, welches gerade eine solche Infrastruktureinheit autonom bzw. automatisch durchfährt. Die bestimmten dynamischen Regelparameter werden anschließend in Schritt S16 gespeichert. Insbesondere können hierbei im Allgemeinen die Regelparameter, sowie optional auch die weiteren Daten wie die bautechnischen Informationen zu den Infrastruktureinheiten im Kraftfahrzeug und/oder in einen Vehicle Backend gespeichert werden.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung einer Regelung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der lernenden digitalen Karte. Hierbei wird das Kraftfahrzeug zunächst in Schritt S18, zum Beispiel für reguläre Streckenabschnitte, mit Standardparametern für die Regelung betrieben. Die Regelung des automatischen Fahrzeugs kann dann entsprechend diese Regelparameter ändern, wenn sich das Fahrzeug in einer Baustelle oder anderen Engstellen mit veränderten Spurführungen, veränderten Spuranzahlen, oder veränderten Spurbreiten, befindet oder im allgemeinen in einer vorbeschriebenen Infrastruktureinheit. Also wird zunächst in Schritt S20 auf Basis der digitalen Karte, welche die Positionen solcher Infrastruktureinheiten umfasst, detektiert, dass sich das Kraftfahrzeug zum Beispiel am Beginn einer Baustelle befindet. Daraufhin werden in Schritt S22 die für diese Infrastruktureinheit gespeicherten dynamischen Regelparameter abgerufen, insbesondere aus einer Speichereinrichtung des Kraftfahrzeugs selbst oder aus dem Vehicle Backend. Anschließend wird das Kraftfahrzeug in Schritt S24 bis zum Ende der Baustelle gemäß den abgerufenen dynamischen Regelparameter an geregelt.
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Damit lassen sich bei der Regelung eines autonom bzw. automatisch fahrenden Kraftfahrzeugs sowohl infrastrukturseitige Informationen in sehr hohem Detaillierungsgrad, wie Eigenschaften von Baustellen anderen Engstellen für die Straßennetze berücksichtigen sowie andererseits auch dynamische Charakteristika der Regelung für automatisch fahrende Fahrzeuge.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 mit einer zentralen Einheit 12, einem Kraftfahrzeug 14, und weiteren Kraftfahrzeugen 16. Das Kraftfahrzeug 14 weist dabei ein Navigationssystem 18 auf, in welchem eine digitale Straßenkarte 20 abgelegt ist. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 14 eine Ortungseinheit 22 auf, welche beispielsweise als GPS-Empfänger ausgebildet sein kann. Auch umfasst das Kraftfahrzeug 14 eine Kommunikationseinheit 24, mit deren Hilfe Informationen an die zentrale Einheit 12 übertragen sowie Informationen von der zentralen Einheit 12 abgerufen werden können. Zudem kann das Kraftfahrzeug 14 optional eine Sensorik 26 aufweisen, mittels welcher sich Umgebungsinformationen oder Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs 14 bereitstellen lassen, und welche als die oben genannten Informationen zum Beispiel an die zentrale Einheit 12 übermittelt werden können. Auch kann beispielswiese durch die Sensorik 26 das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs 14 in Bezug auf seine Umgebung erfasst werden. Die weiteren Kraftfahrzeuge 16 können entsprechend ausgebildet sein.
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Die Kraftfahrzeuge 14, 16 können damit die ihrerseits gesammelten Informationen an die zentrale Einheit 12 übermitteln, welche die an sie übertragenen Informationen speichert, verwaltet, vervollständigt, kombiniert und weiterverarbeitet. Durch die zentrale Einheit 12 können somit Informationen über Infrastrukturveränderungen, d.h. das Vorhandensein von Infrastruktureinheit wie Baustellen, deren Länge, sonstige bautechnische Eigenschaften solcher Baustellen, anderen Engstellen, usw. gesammelt werden. Zudem kann das Verhalten von Fahrzeugen in Baustellen erlernt und abgespeichert werden. Auf Basis dieser gesammelten Informationen kann die zentrale Einheit 12 beispielsweise für das Kraftfahrzeug 14, um dieses autonom zu fahren, dynamische Regelparameter für jeweilige Streckenabschnitte und insbesondere speziell für die Infrastruktureinheit mit Baustellen bestimmen und an das Kraftfahrzeug 14 übermitteln. Alternativ kann die zentrale Einrichtung 12 auch die von den jeweiligen Kraftfahrzeugen 14, 16 gesammelten Informationen vervollständigen und an die Kraftfahrzeuge 14, 16 bereitstellen, die ihrerseits nun die dynamischen Regelparameter für ihren autonomen Betrieb selbst bestimmen.
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Die Regelung des Kraftfahrzeugs 14 kann dabei beispielsweise durch eine Steuereinrichtung 28 übernommen werden. Die Steuereinrichtung 28 kann entsprechend dazu ausgelegt sein, das Kraftfahrzeug 14 autonom Basis der digitalen Karte 20, der Daten der Ortungseinheit 22, sowie den von der Kommunikationseinrichtung 24 empfangenen dynamischen Regelparameter zu regeln.
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Insgesamt werden so ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, durch welches ein automatisch fahrendes Fahrzeug sein Fahrverhalten besonders effizient und flexibel bei Infrastrukturänderungen wie bei Baustellen anpassen kann. Hierzu kann das Verhalten von Fahrzeugen in Baustellen erlernt und abgespeichert werden, damit die Regelung eines automatischen Fahrzeugs dynamisch angepasst werden kann, wenn das Fahrzeug die Infrastrukturänderung erreicht hat, an der die Regelung geändert werden soll.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- zentrale Einheit
- 14
- Kraftfahrzeug
- 16
- Kraftfahrzeug
- 18
- Navigationssystem
- 20
- Karte
- 22
- Ortungseinheit
- 24
- Kommunikationseinheit
- 26
- Sensor
- 28
- Steuereinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009017731 A1 [0003]
- EP 2216197 A1 [0004]
