DE102016220945A1

DE102016220945A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Unterstützen eines Manövriervorganges eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102016220945A1
Application number: DE102016220945.0A
Authority: DE
Inventors: Frederic Stefan; Christoph Arndt; Uwe Gussen
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2017-05-11
Also published as: CN106864454A; CN106864454B; US10363960B2; US20170129538A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterstützen eines Manövriervorganges eines Kraftfahrzeuges. Ein Verfahren zum Unterstützen eines Manövriervorganges eines Kraftfahrzeuges, wobei das Kraftfahrzeug zumindest teilweise automatisiert von einer aktuellen Position in eine Zielposition manövriert wird, weist folgende Schritte auf: Festlegen eines Manövrierbereichs, in welchem sich eine Vielzahl möglicher Trajektorien von der aktuellen Position in die Zielposition befinden, und wiederholtes Berechnen, während der Durchführung des Manövriervorganges, einer optimalen Trajektorie aus diesem Manövrierbereich, wobei als optimale Trajektorie jeweils diejenige Trajektorie gewählt wird, die zur Minimierung einer Kosten- bzw. Aufwandsfunktion führt; wobei der Manövriervorgang jeweils mit einer neu berechneten optimalen Trajektorie fortgesetzt wird, wenn der Abstand zwischen der aktuell von dem Kraftfahrzeug verfolgten Trajektorie und der neu berechneten optimalen Trajektorie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterstützen eines Manövriervorganges eines Kraftfahrzeuges.
Gemäß der Erfindung wird insbesondere eine Funktionalität zur Planung einer Bahnkurve bzw. Trajektorie bei der Überführung eines Kraftfahrzeuges von einer Ausgangsposition in eine in der Nähe dieser Ausgangsposition befindliche Zielposition (Parkposition), d.h. zur Trajektorienplanung entlang einer vergleichsweise kurzen Distanz, bereitgestellt.
Mit der fortschreitenden Entwicklung von Parkassistenzvorrichtungen werden Systeme bereitgestellt, welche es ermöglichen, ein Fahrzeug unter teilweiser oder vollständiger Automatisierung in eine Parkposition zu manövrieren. Die jeweiligen Parkmanöver werden von solchen Fahrassistenzvorrichtungen mit unterschiedlichem Automatisierungsgrad durchgeführt. Beispielsweise sind einige Vorrichtungen nur zur Durchführung von Parkmanövern parallel zur Fahrbahn in der Lage, wohingegen andere Vorrichtungen auch Parkmanöver senkrecht zur Fahrbahn durchführen können. Weitere Vorrichtungen sind dazu im Stande, ein Fahrzeug aus einer Parkposition herauszuführen, und weitere Vorrichtungen sind zum Ein- und Ausparken in eine bzw. aus einer Garage in der Lage.
Generell arbeiten solche Parkassistenzvorrichtungen typischerweise nach einem ähnlichen Prinzip. Zunächst ermöglicht es eine Datenerfassungsphase, dass eine Zielposition (unter Einhaltung bestimmter Abmessungen) identifiziert wird. Die Datenerfassung in dieser Phase der Auskundschaftung der Umgebung erfordert es in der Regel, dass die Umgebung vom Fahrzeug abgetastet bzw. abgescannt wird. In einer anschließenden Planungsphase wird eine geeignete Trajektorie bzw. Bahnkurve zum Erreichen der Zielposition berechnet. Daraufhin wird in einer Manövrierphase die berechnete Bahnkurve in entsprechende Sollwerte für die laterale und/oder longitudinale Steuerung übersetzt. Hierbei sind einige Systeme auch dazu in der Lage, die jeweilige Umgebung zu überwachen und die ursprünglich geplante Trajektorie gegebenenfalls zu modifizieren, um auf ein entlang der Trajektorie erscheinendes Hindernis reagieren zu können. Abschließend wird das Manöver beendet, wenn entweder die Zielposition erreicht wurde oder ein Abbruchszenario eingetreten ist.
In der Planungsphase erfolgt hierbei die Berechnung der Trajektorie unter Berücksichtigung lediglich bestimmter, vorgegebener Probleme bzw. Vorgaben (z.B. die Berechnung einer Trajektorie zum Rückwärts-Einparken in einen parallel zur Fahrbahn angeordneten Parkplatz). Dabei besteht der Bedarf nach einer allgemeineren bzw. universelleren Planung gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung zusätzlicher Daten, um eine größere Anzahl von Parkszenarien berücksichtigen zu können. So können etwa in der Praxis Szenarien auftreten, bei denen ein Fahrer das Fahrzeug in bestimmte Zielpositionen manövrieren möchte, die von der aktuell verwendeten Parkassistenzvorrichtung nicht angeboten werden. So kann etwa gemäß 6 der Wunsch bestehen, das Fahrzeug in eine (parallel oder senkrecht zur Fahrbahn befindliche) Parkposition zu manövrieren, welche nicht in herkömmlicher Weise markiert ist. In weiteren Szenarien kann der Wunsch bestehen, das Fahrzeug in eine Parkposition zu manövrieren, welche weder parallel noch senkrecht, sondern schräg zur Fahrbahn ausgerichtet ist. In weiteren möglichen Szenarien möchte der Fahrer gegebenenfalls die Endposition des Fahrzeuges auf dem jeweiligen Parkplatz modifizieren. Ferner kann ein Manövrieren auf einem Schiff (vgl. 7), einem Zug, einem Fahrzeugtransporter oder auch auf eine Hebebühne zu Wartungs- oder Reparaturzwecken erforderlich sein.
Aus DE 10 2013 225 057 A1 ist u.a. ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs von einer aktuellen Position in die Nähe einer Zielposition bekannt, wobei das Befahrungsrisiko einer Mehrzahl von Positionen in einer Umgebung des Fahrzeugs zu einem aktuellen Zeitpunkt und zu mehreren nachfolgenden Zeitpunkten bestimmt wird. Dabei kann eine anfängliche Trajektorie basierend auf den Befahrungsrisiken an anderen Positionen zum Erhalt einer modifizierten Trajektorie, deren Gesamtbefahrungsrisiko gegenüber der anfänglichen Trajektorie reduziert ist, modifiziert werden. Hierdurch soll im Ergebnis durch gesamtheitliche Beurteilung der Gefahrensituation um das Fahrzeug herum das Kollisionsrisiko beim Bewegen des Fahrzeugs minimiert werden.
Aus DE 10 2013 015 348 A1 sind u.a. ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeugs bekannt, wobei zunächst beim Anfahren eines Parkplatzes in einer Parkzone identifiziert wird, ob der Parkplatz ein Heim-Parkplatz oder die Parkzone eine Heim-Parkzone ist, in welchem Falle erfasste Umgebungsdaten oder Fahrdaten gespeichert oder aktualisiert werden. Dabei werden anhand der Umgebungsdaten oder Fahrdaten in einem Lernmodus mehrere Trajektorien für den mindestens einen Heim-Parkplatz der mindestens einen Heim-Parkzone ermittelt und gespeichert, wobei in einem Betriebsmodus beim Anfahren des mindestens einen Heim-Parkplatzes der mindestens einen Heim-Parkzone mögliche fahrbare Trajektorien zur Auswahl und Aktivierung ausgegeben werden. Wenn nur eine der ermittelten Trajektorien fahrbar ist, wird diese automatisch aktiviert.
Aus WO 2013/138033 A1 ist u.a. ein Verfahren zum aktiven Modifizieren eines Sichtfeldes eines autonom betriebenen Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem eine Modifikation der Fahrzeugposition erfolgen kann, um eine sensorgestützte Erfassung von Informationen in einem zweiten Sichtfeld, in welchem die Fahrzeugumgebung verglichen mit einem ersten Sichtfeld in geringerem Maße verdeckt ist, zu ermöglichen.
Zum weiteren Stand der Technik wird beispielhaft auf DE 10 2007 055 391 A1 , WO 2011/029693 A1 , US 2014/0057237 A1 , US 2013/0046441 A1 und CN 102963355 verwiesen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterstützen eines Manövriervorganges eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, wobei das Kraftfahrzeug zumindest teilweise automatisiert von einer aktuellen Position in eine Zielposition manövriert wird, wobei ein zuverlässiger Manövriervorgang für eine größere Vielfalt unterschiedlicher Parkszenarien ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 7 gelöst.
Ein Verfahren zum Unterstützen eines Manövriervorganges eines Kraftfahrzeuges, wobei das Kraftfahrzeug zumindest teilweise automatisiert von einer aktuellen Position in eine Zielposition manövriert wird, weist folgende Schritte auf:

– Festlegen eines Manövrierbereichs, in welchem sich eine Vielzahl möglicher Trajektorien von der aktuellen Position in die Zielposition befinden; und
– wiederholtes Berechnen, während der Durchführung des Manövriervorganges, einer optimalen Trajektorie aus diesem Manövrierbereich, wobei als optimale Trajektorie jeweils diejenige Trajektorie gewählt wird, die zur Minimierung einer Kosten- bzw. Aufwandsfunktion führt;
– wobei der Manövriervorgang jeweils mit einer neu berechneten optimalen Trajektorie fortgesetzt wird, wenn der Abstand zwischen der aktuell von dem Kraftfahrzeug verfolgten Trajektorie und der neu berechneten optimalen Trajektorie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, das Manövrieren eines Kraftfahrzeuges von einer Ausgangsposition in eine in Nähe der Ausgangsposition befindliche Zielposition unter Anwendung einer universellen Trajektorienplanung zu realisieren, welche unabhängig von einem vorgegebenen Park-Layout ist. Bei der erfindungsgemäßen Trajektorienplanung kann dabei die Identifizierung eines Pfades auf Basis sämtlicher möglicher Trajektorien, bestehender Umgebungsrandbedingungen und Randbedingungen bzw. Beschränkungen seitens des jeweiligen Kraftfahrzeuges erfolgen, wobei die optimale Trajektorie unter Minimierung einer Kosten- bzw. Aufwandsfunktion im Hinblick auf eine Reihe von Parametern ermittelt bzw. ausgewählt wird. Die optimale Trajektorie wird hierbei fortwährend überwacht, und wenn der Abstand zwischen der aktuellen und der optimalen Trajektorie signifikant wird, wird eine neue optimale Trajektorie gewählt.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Kosten- bzw. Aufwandsfunktion unter Berücksichtigung eines oder mehrerer der folgenden Parameter festgelegt:

– Für den Manövriervorgang gemäß der Trajektorie erforderliche Fahrtzeit;
– Für den Manövriervorgang gemäß der Trajektorie erforderliche Fahrtstrecke;
– zur Durchführung des Manövriervorganges gemäß der Trajektorie erforderlicher Energieaufwand;
– bei Durchführung des Manövriervorganges gemäß der Trajektorie resultierender Minimalabstand des Kraftfahrzeuges zu in der Umgebung befindlichen Objekten; und
– Anzahl von für den Manövriervorgang gemäß der Trajektorie erforderlichen Richtungswechseln.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Festlegen des Manövrierbereichs unter Berücksichtigung eines oder mehrerer der folgenden Parameter:

– Startposition, Endposition und/oder Orientierung des den Manövriervorgang durchführenden Kraftfahrzeuges;
– Vorhandensein körperlicher und/oder virtueller Hindernisse in der Umgebung des Kraftfahrzeuges;
– Vorhandensein von durch Sensoren des Kraftfahrzeuges nicht erfassbaren Bereichen in der Umgebung des Kraftfahrzeuges;
– Wendemöglichkeiten des Kraftfahrzeuges;
– Abmessungen des Kraftfahrzeuges; und
– Vorgegebener Grenzbereich um das Kraftfahrzeug, in welchem unabhängig von der befahrenen Trajektorie kein Hindernis vorhanden sein soll.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren vor dem Festlegen der von dem Kraftfahrzeug zu verfolgenden Trajektorie die Schritte auf:

– Überprüfen, ob ausreichend Information für ein Festlegen der von dem Kraftfahrzeug zu verfolgenden Trajektorie verfügbar ist; und
– Veranlassen einer Fahrzeugbewegung zur Beschaffung zusätzlicher Information für ein Festlegen der von dem Kraftfahrzeug zu verfolgenden Trajektorie in Abhängigkeit von dieser Überprüfung.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst dieses Veranlassen einer Fahrzeugbewegung zur Beschaffung zusätzlicher Information ein autonomes Fahren des Kraftfahrzeuges.
In Ausführungsformen der Erfindung kann die optimale Trajektorie auch gespeichert werden, um über einen Lernalgorithmus bestimmte Parkprobleme zu lösen und die betreffende Information zur Initialisierung einer künftigen Trajektorienplanung zu verwenden.
Gemäß einer Ausführungsform werden in der Vergangenheit von dem Kraftfahrzeug befahrene Trajektorien gespeichert und hinsichtlich des Festlegens der von dem Kraftfahrzeug zu verfolgenden Trajektorie und/oder der äußeren Umgrenzung des Manövrierbereichs berücksichtigt.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum Unterstützen eines Manövriervorganges eines Kraftfahrzeuges, wobei das Kraftfahrzeug zumindest teilweise automatisiert von einer aktuellen Position in eine Zielposition manövrierbar ist, wobei die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen näher erläutert.
Es zeigen:
1–4 schematische Darstellungen zur Veranschaulichung unterschiedlicher Phasen während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 ein Übersichtsdiagramm mit Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
6–7 schematische Darstellungen zur Veranschaulichung unterschiedlicher, bei der Durchführung von Manövrier- bzw. Einparkvorgängen auftretender Szenarien.
Unter Bezugnahme auf 1 erfolgt bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Ausführungsform zunächst eine Ermittlung der aktuellen Fahrzeugposition und -orientierung sowie eine Bestimmung der Zielposition und -orientierung (wobei die entsprechenden Zieldaten durch eine Abtastung der Umgebung seitens des Kraftfahrzeuges erhalten, von externen Systemen wie einer vorhandenen Infrastruktur oder einem anderen Kraftfahrzeug an das betreffende Kraftfahrzeug übermittelt und/oder vom Fahrer eingegeben werden können).
Wenn sich die Zielposition in zu großem Abstand befindet, kann der Fahrer zunächst dazu aufgefordert werden, näher an die Zielposition heranzufahren, oder das Kraftfahrzeug kann autonom näher an die Zielposition herangefahren werden. In einem weiteren optionalen Schritt kann ermittelt werden, ob die Vorrichtung über ausreichende Informationen über die Zielposition sowie über den Weg von der aktuellen Position in die Zielposition verfügt, wobei anderenfalls in einer Suchphase das Abtasten der Umgebung verfeinert werden kann.
In dem Beispiel von 1 ist es dem Fahrer des Kraftfahrzeuges in der Startposition "A" nicht möglich, die Zielposition "B" vollständig zu überblicken. Demzufolge wird eine kurze Such- und Abtastphase eingeplant. Hierbei werden die Fahrzeugsensoren in die Lage versetzt, ein maximales Maß zusätzlicher Information über die Umgebung zu erhalten. Gemäß der Situation von 1 ist es hierbei sinnvoll, das Kraftfahrzeug geringfügig vorwärts zu bewegen. 2 zeigt das Kraftfahrzeug in einer Endposition "A‘" der Suchphase, in welcher das Kraftfahrzeug sämtliche erforderliche Information gesammelt hat. Die Position "A‘" bildet auch die neue Ausgangsposition für das Parkmanöver.
In dieser Phase kann auch ein autonomes Fortbewegen des Kraftfahrzeuges entlang der Suchstrecke und insbesondere zurück zum Ausgangszustand erfolgen, um zusätzliche Informationen zu erhalten.
In einem nachfolgenden Schritt wird ein Manövrierbereich ermittelt. Hierbei handelt es sich um einen Bereich, in welchem das Kraftfahrzeug manövrieren darf und welcher als die Summe sämtlicher möglicher Trajektorien angesehen werden kann. Die Bestimmung des Manövrierbereichs erfolgt unter Berücksichtigung folgender externer Parameter:

– Startposition, Endposition und/oder Orientierung des den Manövriervorgang durchführenden Kraftfahrzeuges;
– Vorhandensein körperlicher Hindernisse (z.B. Mauer, anderes Fahrzeug etc.) und/oder virtueller Hindernisse (z.B. Fahrbahnmarkierung, durchfahrtsbeschränkter Bereich etc.) in der Umgebung des Kraftfahrzeuges;
– Vorhandensein von durch Sensoren des Kraftfahrzeuges nicht erfassbaren Bereichen in der Umgebung des Kraftfahrzeuges (z.B. durch ein physisches Hindernis verdeckte Bereiche);
– Wendemöglichkeiten des Kraftfahrzeuges;
– Abmessungen des Kraftfahrzeuges; und
– Vorgegebener Grenzbereich (z.B. 40cm) um das Kraftfahrzeug, in welchem unabhängig von der befahrenen Trajektorie kein Hindernis vorhanden sein soll (ohne Berücksichtigung beweglicher Objekte, welche in diesem Bereich auftreten können).

In weiteren Ausführungsformen können auch zusätzliche Randbedingungen wie die Maximalgeschwindigkeit oder -beschleunigung, Fahrzeugbeschränkungen (Wenderadius, Motortyp, Bremssystem) oder das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein eines Fahrers im Kraftfahrzeug berücksichtigt werden.
3 zeigt in schematischer Darstellung einen beispielhaften Manövrierbereich zusammen mit seiner äußeren Umgrenzung. Die äußere Umgrenzung des Manövrierbereichs, in welchem eine Gruppe möglicher Trajektorien enthalten ist, kann auch als eine Spezifikation für ein bestimmtes Park-Problem angesehen werden, welches von der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst werden muss.
In einem nächsten Schritt wird eine optimale Trajektorie aus dem Manövrierbereich bestimmt. Hierbei kann eine Kosten- bzw. Aufwandsfunktion für jede Trajektorie unter Berücksichtigung der nachfolgenden Parameter festgelegt werden:

Als optimale Trajektorie wird diejenige Trajektorie gewählt, welche zu einer Minimierung der Kosten- bzw. Aufwandsfunktion führt.
Im nächsten Schritt wird die optimale Trajektorie von der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgewählt und in eine entsprechende laterale Steuerung (z.B. Lenkradwinkel) und longitudinale Steuerung (z.B. Sollwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit) übersetzt.
Im nächsten Schritt wird die aktuelle Trajektorie von der Vorrichtung überwacht. Hierbei wird kontinuierlich die optimale Trajektorie aus dem Manövrierbereich hinsichtlich der neuen Fahrzeugposition und gegebenenfalls neuer von den Fahrzeugsensoren erfasster Daten berechnet. Wenn die Distanz zwischen der aktuellen Trajektorie und der neuen optimalen Trajektorie einen Schwellenwert überschreitet, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung entscheiden, mit dieser neuen Trajektorie das Manöver fortzusetzen.
4 zeigt in schematischer Darstellung eine Situation, in welcher das den Einparkvorgang durchführende Kraftfahrzeug einer aktuell optimalen Trajektorie (mit durchgezogener Linie dargestellt) folgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt hier jedoch fest, dass die Distanz zwischen der aktuellen Trajektorie und der neuen optimalen Trajektorie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Demzufolge wird die aktuelle Trajektorie von der Vorrichtung modifiziert.
Während des Manövers werden auch Objekte von der Vorrichtung überwacht, welche die äußere Umgrenzung des Manövrierbereichs überschreiten bzw. in den Manövrierbereich eintreten. Wenn dies erfolgt, kann das Kraftfahrzeug von der Vorrichtung abgebremst oder gestoppt werden. Hierbei sind z.B. die folgenden Situationen möglich:

– Das Objekt verlässt die äußere Umgrenzung des Manövrierbereichs, und die Vorrichtung setzt das Manöver normal fort.
– Das Objekt bleibt innerhalb der äußeren Umgrenzung des Manövrierbereichs (z.B. über eine vorgegebene Zeitdauer hinaus), in welchem Falle die Trajektorie erneut berechnet und entsprechend modifiziert werden kann.
– Das Objekt bleibt innerhalb der äußeren Umgrenzung des Manövrierbereichs und hindert die Vorrichtung daran, das Parkmanöver korrekt abzuschließen. In diesem Falle wird das erfindungsgemäße Verfahren abgebrochen.

Die Vorrichtung ist ferner insofern "lernfähig" ausgestaltet, als sie dazu in der Lage ist, in der Vergangenheit befahrene Trajektorien zu speichern und hinsichtlich der äußeren Umgrenzung des Manövrierbereichs zu berücksichtigen. Die äußere Umgrenzung kann als Datensatz angesehen werden, welcher sämtliche Merkmale eines spezifischen Parkproblems enthält. Die Vorrichtung kann hierbei einen Vergleich mit einem aktuellen Parkproblem anstellen, um eine Lösung des Problems mit in der Vergangenheit erfolgten Lösungen ähnlicher Probleme zu realisieren. Dies kann dazu beitragen, die Initialisierung des Manövrierbereichs zu verbessern, die Ermittlung der optimalen Trajektorie zu verbessern und für den Fall, dass in Zukunft eine ähnliche Situation auftritt, eine optimale Trajektorie schneller zu berechnen.
Des Weiteren ist die Vorrichtung vorzugsweise zu einer Kommunikation bzw. einem Datenaustausch mit dem Fahrer in der Lage. Der Fahrer kann z.B. dazu im Stande sein, die Vorrichtung zu aktivieren und zu steuern. Des Weiteren kann die Vorrichtung den Fahrer über den Status des Manövers und etwaige spezielle Ereignisse informieren.
5 zeigt ein Übersichtsdiagramm mit Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Datenerfassungseinheit 1 auf, welche dazu dient, die aktuelle Position und Orientierung des Kraftfahrzeuges sowie die Zielposition und -orientierung des Kraftfahrzeuges zu erfassen. Ein Umgebungserfassungsmodul 2 dient dazu, die Umgebung des Kraftfahrzeuges abzutasten. Dies kann z.B. mit Abtastsensoren (Ultraschall, Radar, Kamera, Laser etc.) erfolgen, wobei entsprechende Signalverarbeitungsalgorithmen angewendet und sämtliche für das Parkmanöver relevanten Daten abgeleitet werden können.
Mit "3" ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) bezeichnet, welche eine Kommunikation bzw. einen Datenaustausch zwischen dem Fahrer und der Vorrichtung ermöglicht.
Ein Modul "4" dient dazu, zu entscheiden, ob die Vorrichtung über ausreichend Information verfügt, um mit der Planung des Parkmanövers zu beginnen. Wenn dies nicht der Fall ist, kann das Modul 4 eine bestimmte Abtast- bzw. Umgebungserfassungstrajektorie planen, um die Vorrichtung in die Lage zu versetzen, ausreichend Information über die Umgebung und insbesondere sämtliche von dem Fahrzeugsensoren erfassbare Hindernisse zu sammeln.
Mit "5" ist ein Modul zur Berechnung eines Manövrierbereichs bezeichnet. Das Modul 5 berechnet die unterschiedlichen möglichen Fahrzeugtrajektorien zwischen der aktuellen Position und Orientierung des Kraftfahrzeuges und der Zielposition und orientierung des Kraftfahrzeuges. Hierbei können optional Daten eines im Weiteren beschriebenen Speichermoduls 7 genutzt werden.
Ein Modul "6" dient zur Ermittlung einer optimalen Trajektorie. Das Modul 6 verwendet Daten des Moduls 5 und optional auch des Speichermoduls 7. Das Modul 6 berechnet fortwährend den optimalen Weg bzw. die optimale Trajektorie. Das bereits erwähnte Speichermodul "7" speichert sämtliche in der Vergangenheit aufgetretene Parksituationen und die jeweils befahrenen optimalen Trajektorien.
Ein Planungsmodul "8" dient zur Planung des Manövriervorganges. Das Planungsmodul 8 übersetzt die optimalen Trajektorien in Sollwerte für die laterale und longitudinale Fahrzeugsteuerung. Das Planungsmodul 8 überwacht auch, ob sich das Kraftfahrzeug immer noch auf der optimalen Trajektorie befindet, wobei anderenfalls eine Änderung der Trajektorie veranlasst werden kann. Mit "9" sind Einrichtungen zur lateralen und longitudinalen Fahrzeugsteuerung bezeichnet. "10" bezeichnet eine zentrale Steuerungs- und Koordinationseinheit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013225057 A1 [0006]
DE 102013015348 A1 [0007]
WO 2013/138033 A1 [0008]
DE 102007055391 A1 [0009]
WO 2011/029693 A1 [0009]
US 2014/0057237 A1 [0009]
US 2013/0046441 A1 [0009]
CN 102963355 [0009]

Claims

Verfahren zum Unterstützen eines Manövriervorganges eines Kraftfahrzeuges, wobei das Kraftfahrzeug zumindest teilweise automatisiert von einer aktuellen Position in eine Zielposition manövriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: • Festlegen eines Manövrierbereichs, in welchem sich eine Vielzahl möglicher Trajektorien von der aktuellen Position in die Zielposition befinden; und • wiederholtes Berechnen, während der Durchführung des Manövriervorganges, einer optimalen Trajektorie aus diesem Manövrierbereich, wobei als optimale Trajektorie jeweils diejenige Trajektorie gewählt wird, die zur Minimierung einer Kosten- bzw. Aufwandsfunktion führt; • wobei der Manövriervorgang jeweils mit einer neu berechneten optimalen Trajektorie fortgesetzt wird, wenn der Abstand zwischen der aktuell von dem Kraftfahrzeug verfolgten Trajektorie und der neu berechneten optimalen Trajektorie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kosten- bzw. Aufwandsfunktion unter Berücksichtigung eines oder mehrerer der folgenden Parameter festgelegt wird: – Für den Manövriervorgang gemäß der Trajektorie erforderliche Fahrtzeit; – Für den Manövriervorgang gemäß der Trajektorie erforderliche Fahrtstrecke; – zur Durchführung des Manövriervorganges gemäß der Trajektorie erforderlicher Energieaufwand; – bei Durchführung des Manövriervorganges gemäß der Trajektorie resultierender Minimalabstand des Kraftfahrzeuges zu in der Umgebung befindlichen Objekten; und – Anzahl von für den Manövriervorgang gemäß der Trajektorie erforderlichen Richtungswechseln.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlegen des Manövrierbereichs unter Berücksichtigung eines oder mehrerer der folgenden Parameter erfolgt: – Startposition, Endposition und/oder Orientierung des den Manövriervorgang durchführenden Kraftfahrzeuges; – Vorhandensein körperlicher und/oder virtueller Hindernisse in der Umgebung des Kraftfahrzeuges; – Vorhandensein von durch Sensoren des Kraftfahrzeuges nicht erfassbaren Bereichen in der Umgebung des Kraftfahrzeuges; – Wendemöglichkeiten des Kraftfahrzeuges; – Abmessungen des Kraftfahrzeuges; und – Vorgegebener Grenzbereich um das Kraftfahrzeug, in welchem unabhängig von der befahrenen Trajektorie kein Hindernis vorhanden sein soll.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses vor dem Festlegen der von dem Kraftfahrzeug zu verfolgenden Trajektorie die Schritte aufweist: Überprüfen, ob ausreichend Information für ein Festlegen der von dem Kraftfahrzeug zu verfolgenden Trajektorie verfügbar ist; und Veranlassen einer Fahrzeugbewegung zur Beschaffung zusätzlicher Information für ein Festlegen der von dem Kraftfahrzeug zu verfolgenden Trajektorie in Abhängigkeit von dieser Überprüfung.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Veranlassen einer Fahrzeugbewegung zur Beschaffung zusätzlicher Information ein autonomes Fahren des Kraftfahrzeuges umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vergangenheit von dem Kraftfahrzeug befahrene Trajektorien gespeichert und hinsichtlich des Festlegens der von dem Kraftfahrzeug zu verfolgenden Trajektorie und/oder der äußeren Umgrenzung des Manövrierbereichs berücksichtigt werden.
Vorrichtung zum Unterstützen eines Manövriervorganges eines Kraftfahrzeuges, wobei das Kraftfahrzeug zumindest teilweise automatisiert von einer aktuellen Position in eine Zielposition manövrierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.