DE102017118651A1 - Method and system for collision avoidance of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs (10), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Messen mindestens eines Parameters, der die dynamischen Zustände des Fahrzeugs (10) beschreibt, und Voraussagen einer Fahrzeugtrajektorie (22) in Antwort auf die dynamischen Zustände des Fahrzeugs (10); Erfassen mindestens eines Objekts (24) in einem Umgebungsbereich (26) des Fahrzeugs (10) und Bestimmen mindestens eines Parameters, der die dynamischen Zustände des erfassten Objekts (24) relativ zum Fahrzeug (10) beschreibt, wobei der Umgebungsbereich (26) des Fahrzeugs (10) mindestens einen von der vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie (22) entfernten peripheren Bereich (28) enthält; Vorhersagen einer möglichen Kollision zwischen dem Fahrzeug (10) und dem erfassten Objekt (24) auf der Basis der dynamischen Zustände des Fahrzeugs (10) sowie der dynamischen Zustände des Objekts (24); und Veranlassen mindestens einer Gegenmaßnahme zur Kollisionsvermeidung in Antwort auf die vorhergesagte mögliche Kollision. Die Vorhersage einer möglichen Kollision mit einem im peripheren Bereich (28) erfassten Objekt (24) beinhaltet das Bestimmen des Orts (32) der möglichen Kollision auf der Fahrzeugtrajektorie (22), wobei die Gegenmaßnahme zur Vermeidung einer Kollision mit einem derartigen im peripheren Bereich (28) erfassten Objekt (24) in Antwort auf eine vermutete mögliche Kollision mit einem derartigen Objekt (24) an dem bestimmten Ort (32) veranlasst wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein entsprechendes Computerprogrammprodukt zum Ausführen des Verfahrens und ein entsprechendes System (34) zur Kollisionsvermeidung.
The present invention relates to a method for collision avoidance of a vehicle (10), the method comprising the steps of: measuring at least one parameter describing the dynamic states of the vehicle (10) and predicting a vehicle trajectory (22) in response to the dynamic States of the vehicle (10); Detecting at least one object (24) in an environmental region (26) of the vehicle (10) and determining at least one parameter describing the dynamic states of the detected object (24) relative to the vehicle (10), wherein the environmental region (26) of the vehicle (10) includes at least one peripheral region (28) remote from the predicted vehicle trajectory (22); Predicting a potential collision between the vehicle (10) and the detected object (24) based on the dynamic conditions of the vehicle (10) and the dynamic conditions of the object (24); and causing at least one collision avoidance countermeasure in response to the predicted potential collision. The prediction of a possible collision with an object (24) detected in the peripheral area (28) includes determining the location (32) of the possible collision on the vehicle trajectory (22), the countermeasure for avoiding a collision with the one in the peripheral area (FIG. 28) in response to a suspected potential collision with such object (24) at the particular location (32).
The present invention also relates to a corresponding computer program product for carrying out the method and to a corresponding system (34) for collision avoidance.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs. Das Verfahren weist die Schritte auf: (i) Messen mindestens eines Parameters, der die dynamischen Zustände des Fahrzeugs beschreibt, und Vorhersagen einer Fahrzeugtrajektorie in Antwort auf die dynamischen Zustände des Fahrzeugs; (ii) Erfassen mindestens eines Objekts in einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs und Bestimmen mindestens eines Parameters, der die dynamischen Zustände des erfassten Objekts relativ zum Fahrzeug beschreibt, wobei der Umgebungsbereich des Fahrzeugs mindestens einen von der vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie entfernten peripheren Bereich enthält; (iii) Vorhersagen einer möglichen Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem erfassten Objekt auf der Basis der dynamischen Zustände des Fahrzeugs sowie der dynamischen Zustände des Objekts; und (iv) Veranlassen mindestens einer Gegenmaßnahme zur Kollisionsvermeidung in Antwort auf die vorhergesagte mögliche Kollision.The present invention relates to a method for collision avoidance of a vehicle. The method comprises the steps of: (i) measuring at least one parameter describing the dynamic states of the vehicle and predicting a vehicle trajectory in response to the dynamic states of the vehicle; (ii) detecting at least one object in an environmental region of the vehicle and determining at least one parameter describing the dynamic states of the detected object relative to the vehicle, the environmental region of the vehicle including at least one peripheral region remote from the predicted vehicle trajectory; (iii) predicting a potential collision between the vehicle and the detected object based on the dynamic conditions of the vehicle as well as the dynamic states of the object; and (iv) causing at least one collision avoidance countermeasure in response to the predicted potential collision.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein entsprechendes System zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs.The present invention further relates to a corresponding computer program product and a corresponding system for collision avoidance of a vehicle.
Das Dokument
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System für eine einfache und sichere Kollisionsvermeidung bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide a method and system for easy and safe collision avoidance.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are given in the dependent claims.
Gemäß verschiedenen Aspekten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: (i) Messen mindestens eines Parameters, der die dynamischen Zustände des Fahrzeugs beschreibt, und Vorhersagen einer Fahrzeugtrajektorie in Antwort auf die dynamischen Zustände des Fahrzeugs; (ii) Erfassen mindestens eines Objekts in einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs und Bestimmen mindestens eines Parameters, der die dynamischen Zustände des erfassten Objekts relativ zum Fahrzeug beschreibt, wobei der Umgebungsbereich des Fahrzeugs mindestens einen von der vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie entfernten peripheren Bereich enthält, (iii) Vorhersagen einer möglichen Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem erfassten Objekt auf der Basis der dynamischen Zustände des Fahrzeugs sowie der dynamischen Zustände des Objekts; und (iv) Veranlassen mindestens einer Gegenmaßnahme zur Kollisionsvermeidung in Antwort auf die vorhergesagte mögliche Kollision. Die Vorhersage einer möglichen Kollision mit einem Objekt, das in dem von der vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie entfernten peripheren Bereich erfasst wird, beinhaltet das Bestimmen der Position der möglichen Kollision auf der Fahrzeugtrajektorie. Die Gegenmaßnahme zum Vermeiden einer Kollision mit einem solchen Objekt, das in dem von der vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie entfernten peripheren Bereich erfasst wird, wird in Antwort auf eine vermutete mögliche Kollision an dem bestimmten Ort veranlasst. Typische Parameter zum Beschreiben der dynamischen Zustände sind eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung usw.According to various aspects of the method of collision avoidance of a vehicle according to the invention, the method comprises the steps of: (i) measuring at least one parameter describing the dynamic states of the vehicle and predicting a vehicle trajectory in response to the vehicle's dynamic states; (ii) detecting at least one object in an environmental region of the vehicle and determining at least one parameter describing the dynamic states of the detected object relative to the vehicle, wherein the environmental region of the vehicle includes at least one peripheral region remote from the predicted vehicle trajectory, (iii) predicting a possible collision between the vehicle and the detected object based on the dynamic states of the vehicle and the dynamic states of the object; and (iv) causing at least one collision avoidance countermeasure in response to the predicted potential collision. The prediction of a possible collision with an object detected in the peripheral area remote from the predicted vehicle trajectory involves determining the position of the potential collision on the vehicle trajectory. The countermeasure for avoiding a collision with such an object detected in the peripheral area remote from the predicted vehicle trajectory is made in response to a suspected potential collision at the designated location. Typical parameters for describing the dynamic states are speed, acceleration, etc.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung bereitzustellen, das dem entsprechenden System genügend Zeit bietet, die notwendige Gegenmaßnahme zur Kollisionsvermeidung zu veranlassen, insbesondere die Geschwindigkeit des Fahrzeugs vorauszuberechnen und einzustellen. Dies wird durch die vorstehend erwähnte Abschätzung des Orts einer möglichen Kollision mit Objekten von einem peripheren Bereich des Umgebungsbereichs „in Vorausrichtung“ des Fahrzeugs realisiert.The basic idea of the invention is to provide a method for collision avoidance, which offers the corresponding system sufficient time to initiate the necessary countermeasure for collision avoidance, in particular to predict and set the speed of the vehicle. This is realized by the above-mentioned estimation of the location of a possible collision with objects from a peripheral area of the surrounding area "in advance" of the vehicle.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren den weiteren Schritt zum Vorhersagen einer Objekttrajektorie unter Berücksichtigung der dynamischen Zustände des Objekts auf, wobei der Ort der möglichen Kollision auf der Fahrzeugtrajektorie der Schnittpunkt zwischen der Fahrzeugtrajektorie und der Objekttrajektorie ist. Mit anderen Worten: Der Ort der möglichen Kollision ist durch eine virtuelle Darstellung des Objekts gegeben, das sich am Schnittpunkt zwischen der Fahrzeugtrajektorie und der Objekttrajektorie befindet.According to a preferred embodiment of the invention, the method comprises the further step of predicting an object trajectory taking into account the dynamic states of the object, wherein the location of the possible collision on the vehicle trajectory is the intersection between the vehicle trajectory and the object trajectory. In other words, the location of the possible collision is given by a virtual representation of the object, which is located at the intersection between the vehicle trajectory and the object trajectory.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Objekt oder zumindest eines der Objekte als ein anderes Fahrzeug erfasst. Dieses Fahrzeug kann ein Pkw, ein Motorrad, ein Lkw, usw. sein.According to another preferred embodiment of the invention, the object or at least one of the objects is detected as another vehicle. This vehicle may be a car, a motorcycle, a truck, etc.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren die weiteren Schritte auf: Erfassen einer Manöverabsicht des anderen Fahrzeugs und des entsprechenden Manövertyps und Berücksichtigen der Manöverabsicht und des entsprechenden Manövertyps bei der Vorhersage der Objekttrajektorie des anderen Fahrzeugs. Typische Manöver sind Spurwechsel, Überqueren der Spur/Straße, Auffahren auf die Spur, usw.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the method comprises the further steps of detecting a maneuver intent of the other vehicle and the corresponding maneuver type and taking into account the maneuver intent and the corresponding maneuver type in the prediction of the object trajectory of the other vehicle. Typical maneuvers are lane change, crossing the lane / road, driving onto the lane, etc.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der von der vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie des Fahrzeugs, das auf einer Straße fährt, entfernte periphere Bereich eine andere Fahrspur der Straße oder ein Seitenstreifen der Straße oder eine andere Straße.According to another preferred embodiment of the invention, the peripheral area removed from the predicted vehicle trajectory of the vehicle traveling on a road is another lane of the road or a shoulder of the road or another road.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren ferner den weiteren Schritt zum Auswählen der chronologischen Folge möglicher Kollisionen mit Objekten auf, die mittels Gegenmaßnahmen berücksichtigt werden müssen. Durch die erwähnte Abschätzung des Orts einer möglichen Kollision mit Objekten von einem peripheren Bereich ist es möglich abzuschätzen, ob ein Objekt und welches spezifische Objekt das kritischste Objekt hinsichtlich des Risikos einer Kollision ist.According to a further preferred embodiment of the invention, the method further comprises the further step of selecting the chronological sequence of possible collisions with objects which have to be taken into account by means of countermeasures. By the mentioned estimation of the location of a possible collision with objects from a peripheral area, it is possible to estimate whether an object and which specific object is the most critical object in terms of the risk of a collision.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Ort der möglichen Kollision unter Berücksichtigung des Umrisses des Fahrzeugs und/oder des Umrisses des Objekts bestimmt. Dies ist besonders wichtig für große Objekte und kleine Winkel zwischen den beiden entsprechenden Trajektorien.According to another preferred embodiment of the invention, the location of the possible collision is determined taking into account the outline of the vehicle and / or the outline of the object. This is especially important for large objects and small angles between the two corresponding trajectories.
Gemäß einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das mindestens eine Objekt unter Verwendung eines Radarsystems, eines Lidar-Systems, eines Kamerasystems und/oder eines anderen geeigneten Sensorsystems erfasst. In diesem Zusammenhang werden all diese Systeme als Vermessungssysteme zum Messen des Abstands zu einem Ziel verwendet.In accordance with yet another preferred embodiment of the invention, the at least one object is detected using a radar system, a lidar system, a camera system and / or other suitable sensor system. In this connection, all these systems are used as surveying systems for measuring the distance to a destination.
Die Gegenmaßnahme zur Kollisionsvermeidung weist vorzugsweise mindestens eine der folgenden Maßnahmen auf: Aussenden einer Warnmeldung, Ausführen eines automatischen Bremsmanövers und Ausführen eines automatischen Lenkmanövers.The collision avoidance countermeasure preferably includes at least one of the following: emitting a warning message, performing an automatic brake maneuver, and performing an automatic steering maneuver.
Das Verfahren ist vorzugsweise ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung während eines autonomen Fahrbetriebs des Fahrzeugs.The method is preferably a method for collision avoidance during an autonomous driving operation of the vehicle.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt weist durch einen Computer ausführbare Programmcodeabschnitte mit Programmcodebefehlen auf, die dafür konfiguriert sind, das vorstehend erwähnte Verfahren auszuführen.The computer program product of the invention comprises computer executable program code portions having program code instructions configured to execute the aforementioned method.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein System zur Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs, wobei das System dafür konfiguriert ist, die folgenden Schritte auszuführen: (i) Messen mindestens eines Parameters, der die dynamischen Zustände des Fahrzeugs beschreibt, und Vorhersagen einer Fahrzeugtrajektorie in Antwort auf die dynamischen Zustände des Fahrzeugs; (ii) Erfassen mindestens eines Objekts in einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs und Bestimmen mindestens eines Parameters, der die dynamischen Zustände des erfassten Objekts relativ zum Fahrzeug beschreibt, wobei der Umgebungsbereich des Fahrzeugs mindestens einen von der vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie entfernten peripheren Bereich enthält; (iii) Vorhersagen einer möglichen Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem erfassten Objekt; und (iv) Veranlassen von Gegenmaßnahmen zur Kollisionsvermeidung in Antwort auf die vorhergesagte mögliche Kollision. Die Vorhersage einer möglichen Kollision mit einem Objekt, das in dem von der vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie entfernten peripheren Bereich erfasst wird, beinhaltet das Bestimmen der Position der möglichen Kollision auf der Fahrzeugtrajektorie, wobei die Gegenmaßnahme zur Vermeidung einer Kollision mit einem derartigen Objekt, das in dem von der vorhergesagten Fahrzeugtrajektorie entfernten peripheren Bereich erfasst wird, in Antwort auf eine vermutete mögliche Kollision mit einem derartigen Objekt an dem bestimmten Ort veranlasst wird.The present invention further relates to a system for collision avoidance of a vehicle, the system being configured to perform the steps of: (i) measuring at least one parameter describing the dynamic conditions of the vehicle and predicting a vehicle trajectory in response to the dynamic conditions of the vehicle; (ii) detecting at least one object in an environmental region of the vehicle and determining at least one parameter describing the dynamic states of the detected object relative to the vehicle, the environmental region of the vehicle including at least one peripheral region remote from the predicted vehicle trajectory; (iii) predicting a potential collision between the vehicle and the detected object; and (iv) initiating countermeasures for collision avoidance in response to the predicted potential collision. The prediction of a potential collision with an object detected in the peripheral area remote from the predicted vehicle trajectory involves determining the position of the potential collision on the vehicle trajectory, the countermeasure for avoiding collision with such an object located in the vehicle body the predicted vehicle trajectory remote peripheral region is detected, in response to a suspected possible collision with such an object is made at the specific location.
Das System ist vorzugsweise ein System zur Kollisionsvermeidung während eines autonomen Fahrbetriebs des Fahrzeugs. The system is preferably a system for collision avoidance during autonomous driving of the vehicle.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Beschreibung der Figuren. Alle vorstehend in der Beschreibung erwähnten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachstehend in der Beschreibung der Figuren und/oder in den Figuren allein erwähnten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils spezifizierten Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch allein verwendbar.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. All of the features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below alone in the description of the figures and / or in the figures are usable not only in the respectively specified combination but also in other combinations or alone.
Die Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform sowie unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf eine Straßenszene mit zwei Fahrzeugen, wobei eines der Fahrzeuge ein System zur Kollisionsvermeidung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufweist; -
2 eine Draufsicht zum Darstellen eines Algorithmus für eine Trajektorienvorhersage mit den beiden in1 dargestellten Fahrzeugen; und -
3 ein Blockdiagramm eines Systems zur Kollisionsvermeidung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
-
1 a plan view of a street scene with two vehicles, one of the vehicles having a system for collision avoidance according to a preferred embodiment of the invention; -
2 a plan view illustrating an algorithm for a trajectory prediction with the two in1 illustrated vehicles; and -
3 a block diagram of a system for collision avoidance according to a preferred embodiment of the invention.
Das Fahrzeug
Der Ort
Das Sensorsystem (nicht gezeigt) zum Erfassen von Objekten
Das Kollisionsvorhersagesystem
Ein Kollisionsvorhersagemodul
Der Formenkollisionsalgorithmus integriert den Sicherheitsabstand um das Ego-Fahrzeug
Wird eine Kollision vorhergesagt (Pfad Y), so wird durch ein entsprechendes Modul
Die Gruppe
D.h., die Gruppe
- (a) „Geschwindigkeitsregelung“ zum Steuern der Geschwindigkeit des Fahrzeugs
10 bei einer vom Fahrer gewählten Geschwindigkeit, sie wird hauptsächlich verwendet, fallsdie Straße 12 frei ist, und - (b) „Abstandsregelung“ zum Halten eines ausreichenden Abstands zwischen dem Ego-
Fahrzeug 10 und einem Ziel/Objekt 24 auf der gleichen Fahrspur14 (z.B. durch Sicherstellen eines ausreichenden Zeitabstands zwischen Fahrzeugen).
- (a) "cruise control" for controlling the speed of the
vehicle 10 at a speed selected by the driver, it is mainly used if theroad 12 is free, and - (b) "distance control" for keeping a sufficient distance between the
ego vehicle 10 and a target /object 24 on the same lane14 (eg by ensuring sufficient time between vehicles).
Das Zielauswahlmodul
Das Zielauswahlmodul
Die Aufgabe der zusätzlichen Kollisionserfassung (Modul
Die Hauptfunktion der Zusatzmodule
Falls eine mögliche Kollision durch das Modul
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