-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
-
Es sind mobile Roboter zur Personenbeförderung bekannt. Die Planung von Trajektorien solcher Roboter kann unter Berücksichtigung verschiedener Randbedingungen erfolgen.
-
Aus der
DE 10 2015 109 111 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Kehrmaschine in einer Fußgängerzone bekannt.
-
Die
DE 10 2008 062 916 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung einer Kollisionswahrscheinlichkeit eines Fahrzeugs mit einem Lebewesen, bei dem das raumzeitliche Verhalten des Lebewesens mit einem Verhaltensmodell und das raumzeitliche Verhalten des Fahrzeugs mit einem kinematischen Modell modelliert wird.
-
Die
US 2012/0072104 A1 offenbart ein Verfahren, bei welchem eine Kollisionswahrscheinlichkeit eines Fahrzeugs mit einem möglichen Kollisionsobjekt ermittelt wird.
-
Die
DE 10 2008 049 824 A1 betrifft ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung zwischen einem Fahrzeug und einem anderen Verkehrsteilnehmer, insbesondere einem Fußgänger. Erfindungsgemäß erfolgt eine Übertragung einer Position des Fußgängers über ein Mobiltelefon, welches der Fußgänger mit sich führt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Steuern eines automatisiert fahrenden Verkehrsmittels in einer Fußgängerzone, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
-
Es wird ein Verfahren zum Steuern eines automatisiert fahrenden Verkehrsmittels in einer Fußgängerzone vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Vergleichen zumindest einer unter Verwendung eines Sensors des Verkehrsmittels ermittelten Fußgängertrajektorie eines Fußgängers mit einer Mehrzahl geplanter Trajektorien des Verkehrsmittels, um für jede geplante Trajektorie eine Anzahl an Überschneidungen mit der Fußgängertrajektorie zu ermitteln; und
- Auswählen einer Vorzugstrajektorie aus den geplanten Trajektorien in Abhängigkeit von der Anzahl an Überschneidungen, um das Verkehrsmittel zu steuern.
-
Unter einem automatisiert fahrenden Verkehrsmittel kann beispielsweise ein öffentliches Verkehrsmittel in Form eines autonom fahrenden ein-, zwei- oder mehrsitzigen Shuttlefahrzeugs oder auch ein Fahrzeug zum automatisierten Warentransport verstanden werden. Unter einer Fußgängerzone kann eine überwiegend von Fußgängern benutzte Zone verstanden werden, beispielsweise eine Zone in einem urbanen Umfeld. Bei dem Sensor kann es sich um eine Kamera oder einen Ultraschall-, Radar-, Lidar- oder Lasersensor handeln. Unter einer Fußgängertrajektorie kann eine tatsächlich erfasste oder auf Basis von Sensordaten zumindest teilweise vorausberechnete Route des Fußgängers verstanden werden. Unter einer geplanten Trajektorie kann eine beispielsweise auf Basis von Sensor- oder GPS-Daten berechnete Route des Verkehrsmittels mit einem bestimmten Startpunkt und einem bestimmten Zielpunkt bezüglich der Fußgängerzone verstanden werden. Unter einer Vorzugstrajektorie kann etwa eine Trajektorie verstanden werden, entlang derer das Verkehrsmittel möglichst gefahrlos durch die Fußgängerzone gesteuert werden kann.
-
Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass eine reaktive Trajektorienplanung für ein automatisiertes Shuttlesystem in Fußgängerzonen auf der Basis ermittelter Überschneidungen zwischen Trajektorien des Shuttlesystems und Trajektorien von Fußgängern durchgeführt werden kann. Somit können eine Reisezeit und ein Fahrkomfort des Shuttlesystems bei gleichzeitiger Verringerung einer Unfallgefahr optimiert werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Auswählens als die Vorzugstrajektorie eine geplante Trajektorie mit der geringsten Anzahl an Überschneidungen ausgewählt werden. Dadurch kann die Gefahr einer Kollision zwischen dem Verkehrsmittel und dem Fußgänger verringert werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Auswählens als die Vorzugstrajektorie eine geplante Trajektorie ausgewählt werden, deren Anzahl an Überschneidungen kleiner als eine Referenzanzahl ist. Durch diese Ausführungsform kann ein ausgewogener Kompromiss zwischen sicherem und komfortablem Fahren und schnellem Fahren durch die Fußgängerzone getroffen werden.
-
Das Verfahren kann zudem einen Schritt des Gewichtens der geplanten Trajektorien unter Verwendung zumindest eines Gewichtungsfaktors umfassen, um zumindest zwei geplante Trajektorien vorauszuwählen. Dabei kann im Schritt des Auswählens die Vorzugstrajektorie aus den vorausgewählten geplanten Trajektorien ausgewählt werden. Dadurch kann eine Vorauswahl besonders geeigneter Trajektorien zum sicheren und komfortablen Steuern des Verkehrsmittels durch die Fußgängerzone getroffen werden.
-
Es ist vorteilhaft, wenn im Schritt des Gewichtens die geplanten Trajektorien unter Verwendung eines eine Abweichung von einer Referenztrajektorie oder, zusätzlich oder alternativ, eine Trajektorienkrümmung repräsentierenden Gewichtungsfaktors gewichtet werden. Dadurch kann die Vorauswahl geplanter Trajektorien mit geringem Rechenaufwand schnell und effizient erfolgen.
-
Beispielsweise können im Schritt des Gewichtens zumindest zwei geplante Trajektorien vorausgewählt werden, deren Trajektorienkrümmung kleiner als eine Referenzkrümmung ist. Dadurch kann das Verkehrsmittel besonders komfortabel und schnell durch die Fußgängerzone gesteuert werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Vergleichens zumindest eine unter Verwendung eines Sensors des Verkehrsmittels ermittelte weitere Fußgängertrajektorie eines weiteren Fußgängers mit den geplanten Trajektorien verglichen werden, um für jede geplante Trajektorie eine weitere Anzahl an Überschneidungen mit der weiteren Fußgängertrajektorie zu ermitteln. Dementsprechend kann im Schritt des Auswählens die Vorzugstrajektorie in Abhängigkeit von der weiteren Anzahl an Überschneidungen ausgewählt werden. Dadurch können gleichzeitig unterschiedliche Fußgängertrajektorien bei der Trajektorienplanung berücksichtigt werden.
-
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
-
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
-
Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
-
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung des Fahrzeugs. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie Beschleunigungs-, Druck-, Lenkwinkel- oder Umfeldsensorsignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie Brems- oder Lenkaktoren oder ein Motorsteuergerät des Fahrzeugs.
-
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines automatisiert fahrenden Verkehrsmittels mit einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer Fußgängerzone;
- 2 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts aus 1; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
-
Automatisierte Shuttlesysteme sind ein erfolgsversprechendes Konzept für effizienten Personennahverkehr in urbanem Umfeld. Zu Letzterem zählen insbesondere Fußgängerzonen. Bei der Planung von Trajektorien in einem solchen Umfeld spielen mehrere Einflussfaktoren eine signifikante Rolle. Kreuzende Fußgänger erfordern beispielsweise ein Abbremsen des Shuttlesystems und können damit zu einem reduzierten Fahrkomfort führen, etwa durch das Verzögern und allgemein durch längere Reisezeiten. Des Weiteren können sich Fußgänger durch häufig kreuzende Shuttles gestört fühlen.
-
An dieser Stelle setzt der hier vorgestellte Ansatz ein, indem eine Routenplanung durchgeführt wird, die die Anzahl der Überkreuzungen von systemeigenen Trajektorien mit prädizierten Fußgängertrajektorien reduziert.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines automatisiert fahrenden Verkehrsmittels 100 mit einem Steuergerät 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer Fußgängerzone 104, beispielhaft angedeutet durch eine Häuserwand 106 und Bäume 108 als zu umfahrende bzw. zu vermeidende Hindernisse für das Verkehrsmittel 100. Das Verkehrsmittel 100, etwa ein sogenannter Pod zur Personenbeförderung in urbanem Umfeld, weist einen Umfeldsensor 110 zum Erfassen einer Fußgängertrajektorie 112 eines die Fußgängerzone 104 querenden Fußgängers auf. Die Fußgängertrajektorie 112, die etwa eine prädizierte Bewegungsrichtung des Fußgängers repräsentiert, ist mit einer Mehrzahl kleiner Pfeile angedeutet. Der Umfeldsensor 110 sendet ein die Fußgängertrajektorie 112 repräsentierendes Sensorsignal 114 an das Steuergerät 102, das ausgebildet ist, um die Fußgängertrajektorie 112 unter Verwendung des Sensorsignals 114 mit zumindest zwei geplanten Trajektorien zum Steuern des Verkehrsmittels 100 durch die Fußgängerzone 104, hier beispielhaft mit einer ersten geplanten Trajektorie 116 und einer zweiten geplanten Trajektorie 118, zu vergleichen und so für jede der geplanten Trajektorien eine bestimmte Anzahl an Überschneidungen mit der Fußgängertrajektorie 112 zu ermitteln. Auf der Basis der ermittelten Überschneidungen je geplanter Trajektorie wählt das Steuergerät 102 eine Vorzugstrajektorie aus, durch die das Verkehrsmittel 100 möglichst sicher und komfortabel durch die Fußgängerzone 104 gesteuert werden kann.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wählt das Steuergerät 102 diejenige geplante Trajektorie aus, die die geringste Anzahl an Überschneidungen mit der Fußgängertrajektorie 112 aufweist. Dies ist in der in 1 gezeigten Situation die erste geplante Trajektorie 116, die an der Fußgängertrajektorie 112 ohne Überschneidung vorbeiführt, wobei die zweite geplante Trajektorie 118 zwar die kürzere der beiden Trajektorien repräsentiert, aber die Fußgängertrajektorie 112 an zumindest einer Stelle schneidet.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel bestimmt das Steuergerät 102 die Vorzugstrajektorie zusätzlich oder alternativ durch Vergleich der Anzahl der Überschneidungen je geplanter Trajektorie mit einer vorgegebenen Referenzanzahl, um nur diejenigen der geplanten Trajektorien als Vorzugstrajektorie auszuwählen, deren Anzahl an Überschneidungen kleiner als die Referenzanzahl ist.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Umfeldsensor 110 ausgebildet, um zumindest eine weitere Fußgängertrajektorie zumindest eines weiteren Fußgängers in der Fußgängerzone 104 zu prädizieren, wobei das Steuergerät 1023 ausgebildet ist, um ferner eine weitere Anzahl an Überschneidungen zwischen der weiteren Fußgängertrajektorie und jeder der geplanten Trajektorien 116, 118 zu ermitteln und die Vorzugstrajektorie unter zusätzlicher Berücksichtigung dieser weiteren Überschneidungen auszuwählen.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 102 aus 1. Das Steuergerät 102 umfasst eine Vergleichseinheit 210 zum Vergleichen der Fußgängertrajektorie mit den geplanten Trajektorien des Verkehrsmittels unter Verwendung des Sensorsignals 114. Als Ergebnis des Vergleichs gibt die Vergleichseinheit 210 Überschneidungsdaten 212, die die Anzahl der Überschneidungen je geplanter Trajektorie mit der Fußgängertrajektorie repräsentieren, an eine Auswahleinheit 230 aus. Die Auswahleinheit 230 ist ausgebildet, um die Überschneidungsdaten 212 im Hinblick auf die Auswahl einer geeigneten Vorzugstrajektorie auszuwerten und ein entsprechendes Steuersignal 222 zum Steuern des Verkehrsmittels entlang der Vorzugstrajektorie auszugeben.
-
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 300 zum Steuern eines automatisiert fahrenden Verkehrsmittels in einer Fußgängerzone kann beispielsweise von einem Steuergerät, wie es vorangehend anhand der 1 und 2 beschrieben ist, ausgeführt werden. Dabei wird in einem Schritt 310 die unter Verwendung des Umfeldsensors des Verkehrsmittels ermittelte Fußgängertrajektorie mit den geplanten Trajektorien des Verkehrsmittels verglichen, um für jede der geplanten Trajektorien eine Anzahl an Überschneidungen mit der Fußgängertrajektorie zu ermitteln. In einem weiteren Schritt 320 wird aus der Menge der geplanten Trajektorien in Abhängigkeit von deren jeweiliger Anzahl an Überschneidungen die Vorzugstrajektorie ausgewählt, um so das Verkehrsmittel optimal durch die Fußgängerzone zu steuern.
-
Somit kann eine Route für automatisierte Fahrzeugsysteme durch eine Fußgängerzone geplant werden, die die Anzahl sich überschneidender Trajektorien und die Reisezeit gleichermaßen optimiert.
-
Beispielsweise weist das Verfahren 300 den folgenden Ablauf auf.
-
Über eine geeignete, im Verkehrsmittel verbaute Sensorik werden Fußgänger detektiert. Für die detektierten Fußgänger werden Trajektorien prädiziert. Durch das Verkehrsmittel werden mögliche Trajektorien geplant und in Hinblick auf ihre jeweilige Überschneidung mit den prädizierten Fußgängertrajektorien überprüft und gewichtet.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird nun im Sinne eines Greedy-Ansatzes diejenige Trajektorie ausgewählt, die für den Prädiktionshorizont die wenigsten Überschneidungen mit den Fußgängertrajektorien beinhaltet.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Trajektorien zusätzlich auf Basis ihrer Abweichung von einer optimalen Trajektorie zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt gewichtet. Auf Basis von Gewichtungsfaktoren wird eine endgültige Auswahl der zu fahrenden Trajektorie getroffen. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise Trajektorien mit hoher Krümmung niedriger gewichtet werden, sodass der Fahrkomfort nicht durch zu viele Lenkeingriffe verringert wird.
-
Die Vorteile des hier vorgestellten Ansatzes bestehen in der tendenziell verringerten Reisezeit, in der Erhöhung des Reisekomforts durch selteneres Abbremsen oder Beschleunigen, in der Verringerung der Störung von Fußgängern durch automatisierte Fahrzeugsysteme sowie in der Erhöhung der Sicherheit durch weniger potenzielle Kontaktpunkte.
-
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
