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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit zur Berücksichtigung von Hindernissen bei einem Rückfahrassistenzsystem eines mehrspurigen Kraftfahrzeugs.
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Ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug, kann ein oder mehrere Fahrerassistenzsysteme, FAS, umfassen, bei denen eine automatische Querführung des Fahrzeugs erfolgt. Beispielsweise kann bei einem sogenannten Rückfahrassistenzsystem das Fahrzeug eine Trajektorie speichern, mit der das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung zu einer bestimmten Position (z.B. in eine bestimmte Parklücke) gefahren ist. Das Rückfahrassistenzsystem kann dann einen Fahrer dabei unterstützen wieder in Rückwärtsrichtung entlang der gespeicherten Trajektorie von der bestimmten Position weg (z.B. aus der Parklücke heraus) zu fahren. Die Lenkeingriffe erfolgen dabei autonom durch das Fahrzeug, während der Fahrer des Fahrzeugs typischerweise die Längsbewegung des Fahrzeugs steuert.
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Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass sich bei der Rückwärtsfahrt auf der Trajektorie, die für die Fahrt in Vorwärtsrichtung gespeichert wurde, ein Hindernis befindet. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, derartige Hindernisse in flexibler und zuverlässiger Weise bei der durch ein Rückfahrassistenzsystem assistierten Rückwärtsfahrt zu berücksichtigen, um den Komfort und die Verfügbarkeit eines Rückfahrassistenzsystem zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Rückfahrassistenzsystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines mehrspurigen Straßenkraftfahrzeugs, beschrieben. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Referenzdaten in Bezug auf eine Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs zu ermitteln, wobei die Referenzdaten eine Referenz-Trajektorie des Fahrzeugs für die Vorwärtsfahrt von einer Anfangsposition bis zu einer Endposition anzeigen. Die Referenzdaten können auf einer Speichereinheit des Fahrzeugs gespeichert werden. Die Speichereinheit kann eingerichtet sein, Referenzdaten für eine Referenz-Trajektorie über eine bestimmte Nenndistanz (z.B. von 50 Metern) zu speichern.
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Die Referenzdaten können z.B. Positionsinformation in Bezug auf eine Vielzahl von Positionen auf der Referenz-Trajektorie umfassen. Die Positionsinformation für eine Position kann z.B. Koordinaten der Position anzeigen. Des Weiteren können die Referenzdaten Orientierungsinformation in Bezug auf eine Orientierung des Fahrzeugs an der Vielzahl von Positionen umfassen. Alternativ oder ergänzend können die Referenzdaten Krümmungsinformation in Bezug auf die Krümmung einer Vielzahl von Segmenten der Referenz-Trajektorie umfassen. Somit kann anhand der Referenzdaten in präziser Weise die Referenz-Trajektorie von der Anfangsposition bis zu der Endposition angezeigt werden.
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Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, auf Basis der Referenzdaten eine Rückfahr-Trajektorie für eine Rückwärtsfahrt von der Endposition bis zu der Anfangsposition zu ermitteln. Dabei kann die Rückfahr-Trajektorie der Referenz-Trajektorie entsprechen. Eine Lenkvorrichtung des Fahrzeugs kann dann im Rahmen des Rückfahrassistenzsystems bei der Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Rückfahr-Trajektorie gesteuert werden. Insbesondere kann die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs bei der Rückwärtsfahrt in automatischer Weise derart angesteuert werden, dass das Fahrzeug entlang der Rückfahr-Trajektorie von der Endposition zu der Anfangsposition zurückgeführt wird.
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Bei der Vorwärtsfahrt entlang der Referenz-Trajektorie hat das Fahrzeug typischerweise einen bestimmten Abdeckungsbereich rechts und links neben der Referenz-Trajektorie abgedeckt. Die Referenz-Trajektorie kann z.B. die Position eines Referenzpunktes des Fahrzeugs von der Anfangsposition bis zu der Endposition zeigen. Dabei kann der Referenzpunkt z.B. der Mittelpunkt der Hinterachse des Fahrzeugs sein. Der Abdeckungsbereich zeigt dann den Bereich neben der Referenz-Trajektorie an, der von dem Fahrzeug bei der Vorwärtsfahrt abgedeckt wurde. Der Abdeckungsbereich kann z.B. auf Basis der Fahrzeugabmessungen und auf Basis der Orientierungsinformation ermittelt werden. Es kann angenommen werden, dass dieser Abdeckungsbereich auch für eine Rückwärtsfahrt zur Verfügung steht. Die Rückfahr-Trajektorie kann dann derart ermittelt werden, dass das Fahrzeug während der Rückwärtsfahrt (substantiell, z.B. zu 90% oder mehr) innerhalb des Abdeckungsbereichs verbleibt.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Umfelddaten bezüglich eines Umfelds der Referenz-Trajektorie und/oder der Rückfahr-Trajektorie zu ermitteln. Die Umfelddaten können dabei mittels ein oder mehrerer Umfeldsensoren (z.B. Bildkamera, Ultraschallsensor, LIDAR-Sensor, Radarsensor, etc.) des Fahrzeugs ermittelt werden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten bezüglich eines Umfelds der Rückfahr-Trajektorie zu detektieren, dass auf der Rückwärtsfahrt entlang der Rückfahr-Trajektorie eine Kollisionsgefahr mit einem Hindernis besteht bzw. dass sich ein Hindernis auf oder an der Rückfahr-Trajektorie befindet. Insbesondere kann detektiert werden, dass das Fahrzeug auf der Rückwärtsfahrt entlang der Rückfahr-Trajektorie mit einem Hindernis kollidieren würde.
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Des Weiteren ist die Steuereinheit eingerichtet, auf Basis der Umfelddaten eine Umfahrungs-Trajektorie zum Umfahren des Hindernisses zu ermitteln. Außerdem kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs bei der Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Umfahrungs-Trajektorie zu steuern.
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Es können somit bei einer assistierten Rückwärtsfahrt Hindernisse automatisch erkannt und bei der Ermittlung einer Trajektorie für die assistierte Rückwärtsfahrt berücksichtigt werden. So können der Komfort und die Verfügbarkeit eines Rückfahrassistenzsystems erhöht werden.
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Auf Basis der Umfelddaten kann ein Freiraum im Umfeld der Rückfahr-Trajektorie und/oder der Referenz-Trajektorie ermittelt werden. Dabei kann der Freiraum einen Bereich im Umfeld der Referenz-Trajektorie und/oder der Referenz-Trajektorie anzeigen, in dem sich das Fahrzeug kollisionsfrei bewegen kann. Beispielsweise können auf Basis der Umfelddaten ein oder mehrere Hindernisse im Umfeld der Referenz-Trajektorie und/oder im Umfeld der Rückfahr-Trajektorie detektiert werden, und der Freiraum kann durch die ein oder mehreren Hindernisse begrenzt werden. Die Umfahrungs-Trajektorie kann dann derart ermittelt werden, dass das Fahrzeug bei der Rückwärtsfahrt innerhalb des durch die Umfelddaten angezeigten Freiraums verbleibt. So kann in zuverlässiger Weise eine Umfahrungs-Trajektorie ermittelt werden.
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Die Umfelddaten bezüglich des Umfelds der Referenz-Trajektorie können während der Vorwärtsfahrt erfasst (und gespeichert) werden. So können in zuverlässiger Weise Umfelddaten in Bezug auf die gesamte Trajektorie zwischen Anfangsposition und Endposition bereitgestellt werden. Insbesondere können so Umfelddaten bereitgestellt und bei der Ermittlung der Umfahrungs-Trajektorie berücksichtigt werden, die das Umfeld hinter einem detektierten Hindernis (d.h. zwischen dem Hindernis und der Anfangsposition) anzeigen. So kann die Qualität einer ermittelten Umfahrungs-Trajektorie erhöht werden. Insbesondere kann so bereits frühzeitig überprüft werden, ob eine Umfahrungs-Trajektorie bereitgestellt werden kann, mit der das Hindernis umfahren werden kann und/oder die das Fahrzeug zurück auf die Rückfahr-Trajektorie führt.
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Alternativ oder ergänzend können die Umfelddaten bezüglich des Umfelds der Rückfahr-Trajektorie während der Rückwärtsfahrt erfasst werden. So können aktuelle Umfelddaten in Bezug auf aktuelle Hindernisse bereitgestellt (die bei der Vorwärtsfahrt noch nicht im Erfassungsbereich der ein oder mehreren Umfeldsensoren waren) und bei der Ermittlung der Umfahrungs-Trajektorie berücksichtigt werden.
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Die Umfahrungs-Trajektorie wird bevorzugt derart ermittelt, dass die Umfahrungs-Trajektorie nach Umfahren des Hindernisses auf einen (verbliebenen) Abschnitt der Rückfahr-Trajektorie zurück führt. Dabei kann die Umfahrungs-Trajektorie derart von der Rückfahr-Trajektorie wegführen und/oder zu der Rückfahr-Trajektorie hinführen, dass die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs das Fahrzeug stetig von der Rückfahr-Trajektorie auf die Umfahrungs-Trajektorie und/oder von der Umfahrungs-Trajektorie auf die Rückfahr-Trajektorie überführen kann. Es kann somit in zuverlässiger Weise eine Trajektorie für eine assistierte Rückwärtsfahrt zu einer Anfangsposition bereitgestellt werden, die ein oder mehrere Hindernisse auf einer vorgegebenen Rückfahrt-Trajektorie berücksichtigt.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, einen (akustischen und/oder optischen) Hinweis an einen Fahrer des Fahrzeugs in Bezug auf das detektierte Hindernis auszugeben. Beispielsweise kann der Fahrer aufgefordert werden, die Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren oder das Fahrzeug anzuhalten. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, einen (akustischen und/oder optischen) Hinweis an den Fahrer des Fahrzeugs auszugeben, der anzeigt, dass die Rückfahr-Trajektorie verlassen wird. Der Fahrer kann so z.B. zu einer erhöhten Aufmerksamkeit veranlasst werden, um Kollisionen zu vermeiden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, das Rückfahrassistenzsystem abzubrechen, wenn keine Umfahrungs-Trajektorie ermittelt werden kann, mit der das Hindernis umfahren werden kann, und/oder wenn keine Umfahrungs-Trajektorie ermittelt werden kann, mit der das Fahrzeugs zurück auf einen Abschnitt der Rückfahr-Trajektorie geführt werden kann. Des Weiteren kann ein Hinweis ausgegeben werden, dass das Rückfahrassistenzsystem abgebrochen wird. So kann ein Rückfahrassistenzsystem mit hoher Zuverlässigkeit bereitgestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Trajektorie für ein Rückfahrassistenzsystem eines Fahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln, auf Basis von Referenzdaten in Bezug auf eine Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs, einer Rückfahr-Trajektorie für eine Rückwärtsfahrt. Außerdem umfasst das Verfahren das Detektieren, auf Basis von Umfelddaten bezüglich eines Umfelds der Rückfahr-Trajektorie, dass auf der Rückwärtsfahrt entlang der Rückfahr-Trajektorie eine Kollisionsgefahr mit einem Hindernis besteht. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Ermitteln, auf Basis der Umfelddaten, einer Umfahrungs-Trajektorie zum Umfahren des Hindernisses.
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Die oben beschriebenen Aspekte wurden in Zusammenhang mit einem Rückfahrassistenzsystem beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Aspekte in entsprechender Weise auf Fahrerassistenzsysteme angewendet werden können, die eine automatisierte Quer- und/oder Längsführung eines Fahrzeugs umfassen. Insbesondere sind die beschriebenen Aspekte auf Fahrerassistenzsysteme zum Rangieren eines Fahrzeugs anwendbar. Dabei kann, insbesondere in den Ansprüchen, der Begriff „Rückfahrassistenzsystem“ durch den Begriff „Fahrerassistenzsystem“, der Begriff „Vorwärtsfahrt“ durch den Begriff „Referenzfahrt“, der Begriff „Rückwärtsfahrt“ durch den Begriff „erneute Fahrt“ und/oder der Begriff „Rückfahr-Trajektorie“ durch den Begriff „Fahr-Trajektorie“ ersetzt werden.
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Es wird somit eine Steuereinheit für ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs mit automatisierter Querführung und/oder automatisierter Längsführung beschrieben. Die Steuereinheit ist eingerichtet, auf Basis von Referenzdaten in Bezug auf eine Referenzfahrt des Fahrzeugs eine Fahr-Trajektorie für eine erneute Fahrt zu ermitteln. Dabei kann die Fahr-Trajektorie einer während der Referenzfahrt erfassten Referenz-Trajektorie entsprechen. Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, auf Basis von Umfelddaten bezüglich eines Umfelds der Fahr-Trajektorie zu detektieren, dass auf der erneuten Fahrt entlang der Fahr-Trajektorie eine Kollisionsgefahr mit einem Hindernis besteht. Die Steuereinheit ist ferner eingerichtet, auf Basis der Umfelddaten eine Umfahrungs-Trajektorie zum Umfahren des Hindernisses zu ermitteln.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Umfelddaten mittels ein oder mehrerer Umfeldsensoren des Fahrzeugs (unter anderem) während der Referenzfahrt zu erfassen und in einer Speichereinheit zu speichern. Durch die Ermittlung und Speicherung von Umfelddaten während der Referenzfahrt und durch die Berücksichtigung dieser Umfelddaten bei der Ermittlung einer Umfahrungs-Trajektorie kann die Zuverlässigkeit der Umfahrung von Hindernissen erhöht werden. Insbesondere kann so bei der erneuten Fahrt ein Bereich hinter einem Hindernis bei der Ermittlung der Umfahrungs-Trajektorie berücksichtigt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Trajektorie für ein Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs mit automatisierter Querführung und/oder automatisierter Längsführung beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln, auf Basis von Referenzdaten in Bezug auf eine Referenzfahrt des Fahrzeugs, einer Fahr-Trajektorie für eine erneute Fahrt. Außerdem umfasst das Verfahren das Detektieren, auf Basis von Umfelddaten bezüglich eines Umfelds der Fahr-Trajektorie, dass auf der erneuten Fahrt entlang der Fahr-Trajektorie eine Kollisionsgefahr mit einem Hindernis besteht. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Ermitteln, auf Basis der Umfelddaten, einer Umfahrungs-Trajektorie zum Umfahren des Hindernisses.
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Die Referenzfahrt kann bevorzugt eine Vorwärtsfahrt (in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs) sein. Alternativ kann die Referenzfahrt eine Rückwärtsfahrt (in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs) sein. Die erneute Fahrt kann eine Fahrt in Richtung zu der Endposition oder eine Fahrt in Richtung zu der Anfangsposition der Referenz-Trajektorie sein. Des Weiteren kann die erneute Fahrt eine Vorwärtsfahrt oder eine Rückwärtsfahrt sein. Bevorzugt ist die erneute Fahrt eine Rückwärtsfahrt in Richtung zu der Anfangsposition.
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In einem weiteren Beispiel sind die Referenzfahrt und die erneute Fahrt jeweils eine Vorwärtsfahrt oder alternativ jeweils eine Rückwärtsfahrt. So kann einem Fahrzeug eine Referenz-Trajektorie für eine erneute Fahrt in der gleichen Fahrtrichtung bereitgestellt werden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, bei der erneuten Fahrt auf Basis der Fahr-Trajektorie eine automatisierte Querführung und eine automatisierte Längsführung durchzuführen. Ggf. kann die Steuereinheit ein Steuersignal von einer Fernbedienung des Fahrzeugs empfangen und daraufhin die Längsführung des Fahrzeugs veranlassen. So kann ein Nutzer des Fahrzeugs die Längsführung des Fahrzeugs mittels einer Fernbedienung steuern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein mehrspuriges Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z.B. ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 ein beispielhaftes zweispuriges Fahrzeug;
- 2 ein beispielhaftes Fahrmanöver;
- 3 ein beispielhaftes Fahrmanöver mit einem Hindernis; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung einer Umfahrungs-Trajektorie für ein Rückfahrmanöver.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Berücksichtigung von Hindernissen bei einem assistierten Rückfahrmanöver. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften mehrspurigen, insbesondere zweispurigen, Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Vorderachse 110 und eine Hinterachse 120. Dabei kann über eine Lenkvorrichtung der Vorderachse 110 ein bestimmter vorderer Lenkwinkelbereich 111 umgesetzt werden. Ggf. kann das Fahrzeug 100 eine Hinterradlenkvorrichtung aufweisen, mit der ein bestimmter hinterer Lenkwinkelbereich 121 umgesetzt werden kann. Typischerweise ist der vordere Lenkwinkelbereich 111 substantiell größer als der hintere Lenkwinkelbereich 121.
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Im Folgenden werden die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen auf Basis eines Rückfahrassistenzsystems beschrieben, bei dem die Referenzfahrt zur Aufzeichnung einer Referenz-Trajektorie in Vorwärtsrichtung erfolgt und bei dem eine erneute Fahrt entlang einer Fahr-Trajektorie in Rückwärtsrichtung entlang einer Rückfahr-Trajektorie erfolgt. Die beschriebene Vorwärtsfahrt ist somit ein Beispiel für eine allgemeine Referenzfahrt und die beschriebene Rückfahr-Trajektorie ist ein Beispiel für eine allgemeine Fahr-Trajektorie. Insbesondere gelten die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte
- • in Bezug auf eine Vorwärtsfahrt allgemein für eine Referenzfahrt (die ggf. jeweils auch in Rückwärtsrichtung mit einem Fahrzeug 100 gefahren werden kann);
- • in Bezug auf eine Rückwärtsfahrt allgemein für eine erneute Fahrt (die ggf. auch in Vorwärtsrichtung mit einem Fahrzeug 100 gefahren werden kann); und/oder
- • in Bezug auf eine Rückfahr-Trajektorie allgemein für eine Fahr-Trajektorie (die ggf. auch in der gleichen Richtung gefahren werden kann, wie die Referenz-Trajektorie bei der Referenzfahrt).
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Ein Nutzer des Fahrzeugs 100 kann z.B. bei Einfahrt in ein Parkhaus ein Rückfahrassistenzsystem aktivieren. In Reaktion darauf wird von einer Steuereinheit 103 des Fahrzeugs 100 bei einer Vorwärtsfahrt eine Referenz-Trajektorie 203 (siehe 2) erfasst und in einer Speichereinheit 104 gespeichert. Alternativ oder ergänzend kann ggf. automatisch die Erfassung und Speicherung einer Referenz-Trajektorie 203 erfolgen, z.B. wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 gleich wie oder kleiner als ein Geschwindigkeits-Schwellenwert ist (z.B. von 40km/h). So kann die Referenz-Trajektorie 203 bereitgestellt werden, auch wenn der Nutzer zunächst nicht vorhatte, den Rückfahrassistenten zu nutzen.
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Die Speichereinheit 104 kann z.B. als Ringspeicher realisiert sein, auf dem Referenzdaten in Bezug auf eine Referenz-Trajektorie 203 der letzten x Meter einer Vorwärtsfahrt gespeichert werden können (wobei x= 30, 40, 50 oder mehr). Wenn die Vorwärtsfahrt länger als die Nenndistanz von x Metern ist, so können die Referenzdaten in Bezug auf den jeweils am weitesten zurückliegenden Abschnitt der Referenz-Trajektorie 203 mit Referenzdaten in Bezug auf den aktuellen Abschnitt der Referenz-Trajektorie 203 überschrieben werden.
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Die Referenzdaten bezüglich einer Referenz-Trajektorie 203 kann Positionsinformation 201 in Bezug auf einen Referenzpunkt 101 des Fahrzeugs 100 umfassen, wobei der Referenzpunkt 101 z.B. dem Mittelpunkt der Hinterachse 120 entsprechen kann. Die Referenzdaten in Bezug auf die Position des Referenzpunkts 101 können mit einer bestimmten Abtastrate (z.B. alle 10cm, 5cm, oder weniger) ermittelt werden, so dass anhand der Positionsinformation 201 bzgl. der Position des Referenzpunktes 101 der Verlauf der Referenz-Trajektorie 203 bei der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs 100 in präziser Weise beschrieben werden kann.
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Ein Fahrzeug 100 weist an einer bestimmten Position auf einer Vorwärtsfahrt eine bestimmte Orientierung 102 auf. An einer Position kann daher Orientierungsinformation 202 in Bezug auf eine Verdrehung bzw. Ausrichtung bzw. Orientierung 102 des Fahrzeugs 100 relativ zu dem Referenzpunkt 101 ermittelt werden. Anhand der Orientierungsinformation 202 an der Vielzahl von Positionen der Referenz-Trajektorie 203 kann ein Abdeckungsbereich 204, insbesondere ein Schlauch, um die Referenz-Trajektorie 203 ermittelt werden (siehe 2), der den Bereich anzeigt, an dem sich während der Vorwärtsfahrt eine Komponente (z.B. ein Teil der Karosserie) des Fahrzeugs 100 befunden hat. Der Abdeckungsbereich 204 zeigt somit, bei Annahme von statischen Hindernissen auf der Referenz-Trajektorie 203, den Bereich an, in dem das Fahrzeug 100 kollisionsfrei entlang einer Rückfahr-Trajektorie 213 geführt werden kann. Mit anderen Worten, die Rückfahr-Trajektorie 213 kann derart auf Basis der Referenz-Trajektorie 203 ermittelt werden, dass das Fahrzeug 100 bei der Rückwärtsfahrt entlang der Rückfahr-Trajektorie 213 innerhalb des Abdeckungsbereichs 204 bleibt. So kann, bei Annahme von statischen Hindernissen, eine kollisionsfreie Rückfahrt ermöglicht werden.
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Die Referenzdaten bezüglich der bei der Vorwärtsfahrt ermittelten Referenz-Trajektorie 203 können somit für eine Vielzahl von Positionen auf der Referenz-Trajektorie 203 jeweils Positionsinformation 201 umfassen, die die Position des Referenzpunktes 101 des Fahrzeugs 100 anzeigt (z.B. in einem kartesischen Koordinatensystem relativ zu der Anfangsposition der Referenz-Trajektorie 203). Des Weiteren können die Referenzdaten für die Vielzahl von Positionen jeweils Orientierungsinformation 201 in Bezug auf eine Orientierung 102 des Fahrzeugs 100 an der jeweiligen Position anzeigen. So können die Referenz-Trajektorie 203 und der Abdeckungsbereich 204 des Fahrzeugs 100 auf einer Vorwärtsfahrt in präziser Weise beschrieben werden.
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Alternativ oder ergänzend können die Referenzdaten für Trajektorien-Segmente zwischen einer Vielzahl von Positionen Krümmungsinformation in Bezug auf eine Krümmung des jeweiligen Trajektorien-Segments umfassen. Die Referenz-Trajektorie 203 kann dann durch eine Sequenz von Krümmungswerten beschrieben werden. Des Weiteren kann durch Interpolation der Sequenz von Krümmungswerten ein Verlauf der Referenz-Trajektorie 203 ermittelt werden (z.B. durch die Verwendung von Klothoiden). Aus den Krümmungswerten kann auch der Abdeckungsbereich 204 des Fahrzeugs bei der Vorwärtsfahrt auf der Referenz-Trajektorie 203 ermittelt werden.
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Die Referenzdaten können somit auf unterschiedliche Weise eine Referenz-Trajektorie 203 und einen Abdeckungsbereich 204 eines Fahrzeugs 100 bei einer Vorwärtsfahrt beschreiben. Wenn detektiert wird, dass der Fahrer des Fahrzeugs 100 einen Rückwärtsgang einlegt und/oder wenn der Nutzer des Fahrzeugs 100 über eine Benutzerschnittstelle das Rückfahrassistenzsystem aktiviert, kann auf Basis der Referenzdaten eine Rückfahr-Trajektorie 213 für eine unterstützte Rückfahrt des Fahrzeugs 100 zu dem Anfangspunkt der Referenz-Trajektorie 203 ermittelt werden. Dabei kann die Referenz-Trajektorie 203 derart ermittelt werden, dass das Fahrzeug 100
- • den Anfangspunkt der Referenz-Trajektorie 203 erreicht; und/oder
- • möglichst weitgehend innerhalb des Abdeckungsbereichs 204 bleibt.
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Die ermittelte Rückfahr-Trajektorie 213 kann insbesondere einen Lenkwinkel der Lenkvorrichtung der Vorderachse 110 des Fahrzeugs 100 als Funktion der Position auf der Rückfahr-Trajektorie 213 anzeigen. Der Fahrer des Fahrzeugs 100 kann dann auf Basis der ermittelten Rückfahr-Trajektorie 213 bei der Rückwärtsfahrt unterstützt werden. Insbesondere kann die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs 100 automatisch in Abhängigkeit von der Rückfahr-Trajektorie 213 angesteuert werden, um die Querführung des Fahrzeugs 100 zu übernehmen. Andererseits kann die Längsführung des Fahrzeugs 100, insbesondere die Festlegung der Längsgeschwindigkeit und der Fahrrichtung (vorwärts bzw. rückwärts) des Fahrzeugs 100, weiter durch den Fahrer durchgeführt werden. Die Bereitstellung eines derartigen Rückfahrassistenten ermöglicht es einem Fahrer eines Fahrzeugs 100, in komfortabler Weise rückwärts aus einer beengten Verkehrssituation (z.B. auf einem engen Parkhaus) herauszufahren.
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Aufgrund der o.g. Bedingungen für die Ermittlung der Rückfahr-Trajektorie 213 entspricht die Rückfahr-Trajektorie 213 typischerweise weitestgehend der Referenz-Trajektorie 203. Bei Annahme von statischen Hindernissen kann somit davon ausgegangen werden, dass auch die Rückfahr-Trajektorie 213 frei von Hindernissen ist. Es kann jedoch vorkommen, dass sich die Umgebung der Trajektorien 203, 213 zwischen dem Zeitpunkt der Aufzeichnung der Referenz-Trajektorie 203 und dem Abfahren der Rückfahr-Trajektorie 213 verändert. Beispielsweise kann sich bei der Rückwärtsfahrt ein (bewegliches) Hindernis auf der Rückfahr-Trajektorie 213 befinden, das bei der Vorwärtsfahrt (d.h. beim Abfahren der Referenz-Trajektorie 203) nicht da war.
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Eine solche Situation ist beispielhafte in 3 dargestellt. Die Steuereinheit 103 des Fahrzeugs 100 kann bei der Vorwärtsfahrt ausgehend von der Anfangsposition 311 die Referenz-Trajektorie 301 bis zu einer Endposition 312 erfassen und speichern. Des Weiteren kann die Steuereinheit 103 bei Aktivierung des Rückfahrassistenzsystems eine Rückfahr-Trajektorie 302 ermitteln, die von der Endposition 312 bis zu der Anfangsposition 311 verläuft (und die typischerweise substantiell mit der Referenz-Trajektorie 301 übereinstimmt). Die Steuereinheit 103 kann dann den Fahrer des Fahrzeugs 100 bei der Rückwärtsfahrt unterstützen, indem die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs 100 auf Basis der Rückfahr-Trajektorie 302 automatisch gesteuert wird.
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Das Fahrzeug 100 kann ein oder mehrere Umfeldsensoren 105 umfassen, wie z.B. ein oder mehrere Bildkameras, Ultraschallsensoren, Radarsensoren, LIDAR-Sensoren, etc. Die Sensordaten (auch als Umfelddaten bezeichnet) der ein oder mehrere Umfeldsensoren 105 können Information in Bezug auf das Umfeld des Fahrzeugs 100 und insbesondere in Bezug auf das Umfeld der Rückfahr-Trajektorie 302 anzeigen. Die Steuereinheit 103 kann eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten ein Hindernis 322 auf der Rückfahr-Trajektorie 302 zu detektieren. Insbesondere kann die Steuereinheit 103 eingerichtet sein, zu detektieren, dass das Fahrzeug 100 mit einem Hindernis 322 kollidieren würde, wenn das Fahrzeug 100 weiter entlang der Rückfahr-Trajektorie 302 geführt wird.
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In Reaktion darauf kann der Fahrer des Fahrzeugs 100 veranlasst werden (z.B. durch Ausgabe eines Hinweises), die Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren und/oder das Fahrzeug 100 anzuhalten. Alternativ oder ergänzend kann in Reaktion auf das Detektieren eines Hindernisses 322 eine Umfahrungs-Trajektorie 303 ermittelt werden, mit der das detektierte Hindernis 322 umfahren werden kann. Die Umfahrungs-Trajektorie 303 kann auf Basis von erfassten Umfelddaten ermittelt werden. Die Umfahrungs-Trajektorie 303 kann dabei derart ermittelt werden, dass das Fahrzeug 100 nach Umfahren des Hindernisses 322 wieder zurück auf einen verbleibenden Abschnitt der Rückfahr-Trajektorie 302 geführt wird.
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Die Steuereinheit 103 kann dann die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs 100 in automatischer Weise auf Basis der Umfahrungs-Trajektorie 303 und auf Basis des verbleibenden Abschnitts der Rückfahr-Trajektorie 302 bis zu der Anfangsposition 311 ansteuern. So kann der Fahrer eines Fahrzeugs 100 auch bei Vorliegen eines Hindernisses 322 bei einer Rückwärtsfahrt unterstützt werden.
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Die Steuereinheit 103 kann eingerichtet sein, mittels der ein oder mehreren Umfeldsensoren 105 Umfelddaten in Bezug auf die Referenz-Trajektorie 301 und/oder in Bezug auf die Rückfahr-Trajektorie 302 zu ermitteln. Insbesondere können auf Basis der Umfelddaten ein oder mehrere Hindernisse 320, 322 im Umfeld der Referenz-Trajektorie 301 und/oder im Umfeld der Rückfahr-Trajektorie 302 ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann auf Basis der Umfelddaten ein Freiraum 321 seitlich neben der Referenz-Trajektorie 301 und/oder seitlich neben der Rückfahr-Trajektorie 302 ermittelt werden, wobei der Freiraum 321 einen Bereich neben der Referenz-Trajektorie 301 bzw. Rückfahr-Trajektorie 302 anzeigt, in dem sich das Fahrzeug 100 frei bewegen kann. Der Freiraum 321 geht dabei typischerweise über den Abdeckungsbereich 204 hinaus. Die Umfelddaten können bereits während der Vorwärtsfahrt erfasst werden. Somit kann in zuverlässiger Weise über den gesamten Bereich der Referenz-Trajektorie 301 der verfügbare Freiraum 321 ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend können die Umfelddaten bei der Rückwärtsfahrt erfasst werden. So können aktuelle Umfelddaten und insbesondere aktuelle (bewegliche) Hindernisse 322 erfasst und bei der Ermittlung der Umfahrungs-Trajektorie 303 berücksichtigt werden.
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Durch die Berücksichtigung von Umfelddaten, die während der Vorwärtsfahrt erfasst wurden, können auch Hindernisse 320 bei der Ermittlung der Umfahrungs-Trajektorie 303 berücksichtigt werden, die ggf. bei der Rückwärtsfahrt durch das (bewegliche) Hindernis 322 verdeckt sind. So kann die Ermittlung einer Umfahrungs-Trajektorie 303 verbessert werden.
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Verändert sich die Umgebung der zuvor aufgezeichneten Referenz-Trajektorie 301, so dass diese Referenz-Trajektorie 301 (d.h. die entsprechende Rückfahr-Trajektorie 302) nicht mehr kollisionsfrei abgefahren werden kann (z.B. aufgrund einer Person oder einer Mülltonne im Abdeckungsbereich 204), müsste dies typscherweise durch einen Fahrer selbst erkannt werden. Das Rückfahrassistenzsystem müsste deaktiviert werden und das Hindernis 322 müsste manuell durch den Fahrer umfahren werden.
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Über die Umfeldsensorik 105 des Fahrzeugs 100 kann jedoch ein (bewegliches) Hindernis 322 detektiert werden. Außerdem kann auf Basis der Umfelddaten ermittelt werden, ob ein Freiraum 321 zur Umfahrung des Hindernisses 322 existiert. Falls der erforderliche Freiraum 321 existiert, so kann auf Basis der Umfelddaten eine Umfahrungs-Trajektorie 303 ermittelt werden, über die das Fahrzeug 100 automatisiert das Hindernis 322 umfahren kann und anschließend wieder auf die gespeicherte Rückfahr-Trajektorie 303 zurückgeführt wird.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Ermittlung einer Trajektorie 302, 303, insbesondere einer Umfahrungs-Trajektorie 303, für ein Rückfahrassistenzsystem eines Fahrzeugs 100. Die Umfahrungs-Trajektorie 303 kann für eine automatische Querführung des Fahrzeugs 100 bei einer Rückwärtsfahrt verwendet werden.
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Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401, auf Basis von Referenzdaten in Bezug auf eine Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs 100, einer Rückfahr-Trajektorie 302 für eine Rückwärtsfahrt. Die Rückfahr-Trajektorie 302 kann dabei substantiell einer Referenz-Trajektorie 301 entsprechen, die während der Vorwärtsfahrt erfasst und als Referenzdaten gespeichert wurde.
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Außerdem umfasst das Verfahren 400 das Detektieren 402, auf Basis von Umfelddaten bezüglich eines Umfelds der Rückfahr-Trajektorie 302, dass auf der Rückwärtsfahrt entlang der Rückfahr-Trajektorie eine Kollisionsgefahr mit einem Hindernis 322 besteht bzw. dass sich ein Hindernis 322 auf bzw. an der Rückfahr-Trajektorie 302 befindet. Die Umfelddaten können durch ein oder mehrere Umfeldsensoren 105 des Fahrzeugs 100 während der (assistierten) Rückwärtsfahrt erfasst werden.
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Das Verfahren 400 umfasst ferner das Ermitteln 403, auf Basis der Umfelddaten, einer Umfahrungs-Trajektorie 303 zum Umfahren des Hindernisses 322. Die Umfahrungs-Trajektorie 303 kann dabei von der Rückfahr-Trajektorie 302 wegführen, um das Hindernis 322 zu umfahren. Des Weiteren kann die Umfahrungs-Trajektorie 303 nach dem Umfahren des Hindernisses 322 wieder zurück zu einem verbliebenen Abschnitt der Rückfahr-Trajektorie 302 führen, so dass das Fahrzeug 100 entlang des verbliebenen Abschnitts der Rückfahr-Trajektorie 302 zu der Anfangsposition 311 geführt werden kann.
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Durch das Verfahren 400 kann somit eine Trajektorie 302, 303 für eine assistierte Rückwärtsfahrt ermittelt werden, die sich aus einem ersten Abschnitt der Rückfahr-Trajektorie 302 (von der Endposition 312 bis zu einer ersten Abzweigungsposition), aus der Umfahrungs-Trajektorie 303 (von der ersten Abzweigungsposition bis zu einer zweiten Abzweigungsposition) und aus einem zweiten Abschnitt der Rückfahr-Trajektorie 302 (von der zweiten Abzweigungsposition bis zu der Anfangsposition 311) zusammensetzt. Diese zusammengesetzte Trajektorie 302, 303 kann durch ein Rückfahrassistenzsystem für die automatische Querführung eines Fahrzeugs 100 verwendet werden.
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Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es, den Komfort und die Verfügbarkeit eines Rückfahrassistenzsystems zu erhöhen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
