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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Längs- und Querführung eines Kraftfahrzeugs. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug und eine Fernbedieneinrichtung.
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Es sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, die einen Fahrer bei einem Durchfahren von Engstellen bzw. beim Manövrieren auf engem Raum unterstützen. Beispielsweise können sogenannte Top-View-Darstellungen genutzt werden, bei denen das Umfeld des Kraftfahrzeugs mit mehreren Kameras erfasst wird, wonach die Bilddarstellungen dieser Kameras derart verzerrt und zusammengefügt werden, dass eine Ansicht des Umfelds aus der Vogelperspektive dargestellt wird. Daneben sind akustische und optische Abstandswarner bekannt, um den Fahrer über Abstände zu Hindernissen zu informieren.
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Nachteilig ist hierbei, dass eine fahrzeugseitige Sensorik häufig nur einen relativ kleinen Abschnitt des vorausliegenden Fahrzeugumfeldes erfassen kann, so dass einem Fahrer beispielsweise zum Durchfahren einer komplexen Engstelle nur relativ wenige Zusatzinformationen bereitgestellt werden können. Andererseits kann ein Fahrer typischerweise solche Engstellen auch nicht vollständig einsehen, so dass er das Fahrzeug zunächst häufig auf eine Trajektorie steuert, auf der kein vollständiges Durchfahren der Engstelle möglich ist, womit das Fahrzeug beispielsweise mehrfach zurücksetzen muss.
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Prinzipiell ist es in solchen Fahrsituationen möglich, dass ein Fahrer das Kraftfahrzeug verlässt und die Engstelle inspiziert und anschließend den Fahrbetrieb fortsetzt. Hierzu muss sich der Fahrer jedoch die Eigenschaften des inspizierten Umfelds sehr genau merken und ein derartiges Vorgehen erfordert zudem ein gutes räumlichen Vorstellungsvermögen, da die aus einer Perspektive betrachtete Umgebung aus einer anderen Perspektive durchfahren werden muss.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2012 200 725 A1 ist es bekannt, ein Fahrzeug von außerhalb des Fahrzeugs fernzusteuern, wenn in Situationen rangiert werden soll, welche aus dem Fahrzeug heraus nur eine begrenzte Übersicht ermöglichen. Hierbei sendet ein Anwender über eine Fernsteuerung Steuersignale zum Gasgeben, Bremsen und Lenken an das Fahrzeug. Bei einem solchen System muss jedoch sichergestellt sein, dass übertragene Steuerbefehle ausfallsicher und mit minimaler Verzögerung umgesetzt werden können. Eine Fernsteuerung, die eine gewünschte Robustheit erreicht und auch eventuell vorhandenen gesetzlichen Vorgaben entspricht, ist daher allenfalls mit hohem technischen Aufwand möglich, da beispielsweise mehrere Redundanzebenen vorgesehen werden müssten.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Längs- und Querführung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere durch Engstellen, anzugeben, wobei einerseits ein hoher Nutzungskomfort erreicht werden soll und andererseits eine Umsetzung des Verfahrens mit geringem technischen Aufwand ermöglicht werden soll.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Längs- und Querführung eines Kraftfahrzeugs gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
- - Ermitteln von das Umfeld des Kraftfahrzeugs (1) betreffenden Umfelddaten,
- - Ermitteln mehrerer möglicher Trajektorien für eine zukünftige Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs,
- - Erfassen einer auswählenden Bedieneingabe eines Nutzers,
- - Auswahl einer ausgewählten Trajektorie aus den möglichen Trajektorien in Abhängigkeit der auswählenden Bedieneingabe, und
- - zumindest teilautomatisierte Führung des Kraftfahrzeugs entlang zumindest eines Abschnitts der ausgewählten Trajektorie.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, Ansätze, die aus dem Bereich des autonomen Fahrens bekannt sind, zur Führung des Kraftfahrzeugs zu nutzen und dennoch den Nutzer aktiv in die Führung des Kraftfahrzeugs einzubinden. Hierzu werden zunächst in Abhängigkeit von Umfelddaten mögliche Trajektorien bestimmt, die voraussichtlich durch das Kraftfahrzeug befahrbar sind. Hierbei können, wie später noch genauer erläutert werden wird, mögliche Fahrziele, Vorgaben des Nutzers und Ähnliches berücksichtigt werden, um die Zahl der möglichen bzw. berücksichtigten Trajektorien bereits zu diesem Verfahrenszeitpunkt relativ klein zu halten. Bei einer Führung des Kraftfahrzeugs durch komplexe Engstellen, die durch die Fahrzeugsensorik nicht vollständig einsehbar sind, ermöglichen viele der Trajektorien, die gemäß der von der momentanen Kraftfahrzeugposition aus erfassbaren Umfelddaten zunächst zweckmäßig erscheinen, kein Durchfahren der Engstelle. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Nutzer als zusätzliche Informationsquelle zu nutzen.
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Dieser kann, insbesondere, da er aus dem Kraftfahrzeug aussteigen und das Kraftfahrzeugumfeld somit aus anderen Blickwinkeln betrachten kann, aus den durch das Kraftfahrzeug ermittelten möglichen Trajektorien eine Trajektorie auswählen, entlang der das Kraftfahrzeug voraussichtlich durch eine Engstelle oder andere komplexe Fahrsituationen geführt werden kann. Anschließend kann das Kraftfahrzeug, vorzugsweise während einer dauerhaften Überwachung durch den Fahrer, jedoch auch hoch- oder vollautomatisiert, entlang der ausgewählten Trajektorie geführt werden. Es ist hierbei möglich, das Kraftfahrzeug zunächst ein Stück weit entlang der ausgewählten Trajektorie zu führen und anschließend die vorangehenden Verfahrensschritte zu wiederholen, also weitere Umfelddaten zu ermitteln und weitere mögliche Trajektorien für einen Nutzer zur Auswahl zu stellen.
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Die verwendeten Bezeichnungen der Automatisierungsgrade orientiert sich an dem Artikel „Rechtsfolgen zunehmender Fahrzeugautomatisierung“ in der Veröffentlichung „Forschung Kompakt 11/12“ der Bundesanstalt für Straßenwesen. Unter einer teilautomatisierten Führung ist eine Führung des Kraftfahrzeugs zu verstehen, bei der ein fahrzeugseitiges System vollständig die Quer- und Längsführung des Fahrzeugs übernimmt. Der Fahrer muss das System hierbei jedoch dauerhaft überwachen und jederzeit zur vollständigen Übernahme der Fahrzeugführung bereit sein. Bei einer hoch- oder vollautomatisierten Führung ist eine dauerhafte Überwachung durch den Fahrer nicht erforderlich. Bei einer hochautomatisierten Führung sind die Systemgrenzen so gewählt, dass der Fahrer falls notwendig mit einer ausreichenden Zeitreserve zur Wiederübernahme des Fahrbetriebs aufgefordert werden kann. Beim vollautomatisierten Fahrbetrieb ist sichergestellt, dass auch dann, wenn der Fahrbetrieb nicht erneut durch den Fahrer übernommen wird, stets ein risikominimaler Zustand, typischerweise ein sicheres Abstellen des Kraftfahrzeugs, erreicht werden kann.
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Dem vorgeschlagenen Vorgehen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die dem Fahrzeug zur Verfügung stehenden Umfelddaten typischerweise unvollständig und/oder fehlerbehaftet sind. Soll eine Engstelle durchfahren werden, kann dies einerseits dazu führen, dass aufgrund mangelhafter oder fehlerhafter Informationen zunächst eine Anfangstrajektorie gewählt wird, mit der die Engstelle nicht durchfahren werden kann. In diesem Fall kann ein längeres Rangieren erforderlich sein. Aufgrund der potentiell möglichen Fehler der Umfelderfassung müssen zudem relativ große Sicherheitsintervalle eingehalten werden, die ein Durchfahren bestimmter Engstellen unmöglich machen könnten. Durch Einbeziehung des Fahrers, der, wie später noch genauer erläutert werden wird, im Rahmen des Verfahrens insbesondere das Kraftfahrzeug verlassen kann und die tatsächliche Fahrzeugumgebung inspizieren kann, kann die Unvollständigkeit bzw. können die Fehler der Umfelddaten zumindest teilweise ausgeglichen werden, so dass ein Durchfahren einer entsprechenden Engstelle oder anderen kritischen Fahrsituationen deutlich verbessert werden kann.
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Die Umfelddaten können Sensordaten einer kraftfahrzeugseitigen Sensorik sein. Vorzugsweise werden mehrere gleiche und/oder unterschiedliche Sensoren zur Erfassung der Umfelddaten genutzt. Beispielsweise können Umfelddaten durch eine Kamera, einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor, einen Laserscanner oder Ähnliches erfasst werden. Ergänzend oder alternativ können Umfelddaten über eine Kommunikation mit anderen Kraftfahrzeugen und/oder Infrastruktureinrichtungen erfasst werden. Es ist zudem möglich, Kartendaten zu nutzen, die kraftfahrzeugseitig gespeichert sind oder durch eine Infrastruktureinrichtung, beispielsweise ein Parkmanagementsystem eines Parkhauses, bereitgestellt werden. Hierbei kann die Egoposition des Kraftfahrzeugs durch eine Positionsbestimmungseinrichtung, beispielsweise durch ein satellitenbasiertes Positionsbestimmungssystem, ermittelt werden und es können aus den Kartendaten, die das unmittelbare Kraftfahrzeugumfeld betreffen, Umfelddaten ausgewählt werden.
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Der Nutzer kann sich während der Erfassung der auswählenden Bedieneingabe außerhalb des Kraftfahrzeugs befinden, wobei die Bedieneingabe durch eine Fernbedieneinrichtung erfasst und an das Kraftfahrzeug übertragen wird und/oder wobei die auswählende Bedieneingabe über eine Sensorik des Kraftfahrzeugs erfasst wird. Ein Nutzer, der sich außerhalb des Kraftfahrzeugs befindet, kann häufig Abschnitte des Umfelds einsehen, die durch eine kraftfahrzeugseitige Sensorik nicht erfasst werden können. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die erkannten Informationen unmittelbar im Rahmen der Führung des Kraftfahrzeugs genutzt werden können, also insbesondere, wenn unmittelbar die auswählende Bedieneingabe erfolgen kann.
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Die Fernbedieneinrichtung kann ein Mobiltelefon, insbesondere ein Smartphone, ein Tablet-PC oder ein Fahrzeugschlüssel, insbesondere ein Funkschlüssel, sein. An Funkschlüsseln sind häufig ohnehin Tasten vorgesehen, durch die bestimmte Fahrzeugfunktionen bedienbar sind. Diese oder zusätzliche Tasten können genutzt werden, um eine der möglichen Trajektorien auszuwählen. Ein Mobiltelefon oder ein Tablet-PC kann zur Nutzung für das erfindungsgemäße Verfahren vorbereitet werden, indem eine entsprechende Anwendung bzw. App auf der entsprechenden Einrichtung installiert wird. Mobiltelefone bzw. Tablet-PCs weisen typischerweise bereits Anzeige- und Bedienmittel auf, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nutzbar sind. Zudem umfassen diese Geräte typischerweise Kommunikationseinrichtungen, beispielsweise zur Kommunikation über Bluetooth oder über Mobilfunkstandards, über die ein Datenaustausch mit dem Kraftfahrzeug möglich ist.
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Obwohl die Nutzung einer Fernbedieneinrichtung eine besonders komfortable und robuste Möglichkeit bereitstellt, eine der möglichen Trajektorien auszuwählen, kann es auch möglich sein, diese Auswahl ohne eine zusätzliche Einrichtung durchzuführen. Hierzu kann das Kraftfahrzeug den Nutzer durch eine kraftfahrzeugseitige Sensorik erfassen, um die Bedieneingabe zu erkennen. Beispielsweise können Zeigegesten des Nutzers erkannt werden, so dass dieser beispielsweise in die gewünschte Fahrtrichtung bzw. auf einen von der gewünschten Trajektorie überstrichenen Bereich zeigen kann. Durch eine entsprechende Sensorik kann auch eine Blickrichtung des Nutzers ermittelt werden, so dass die Auswahl durch Blicksteuerung erfolgen kann. Beispielsweise kann in eine gewünschte Fahrtrichtung bzw. auf einen von der gewünschten Trajektorie überstrichenen Streckenabschnitt geblickt werden. Alternativ oder ergänzend kann durch ein kraftfahrzeugseitiges Mikrofon eine Spracheingabe des Fahrers erkannt werden, über die dieser beispielsweise durch Rufen von „rechts“, „links“ oder „geradeaus“ eine von drei Trajektorien auswählen kann.
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Eine die möglichen Trajektorien betreffende Trajektorieninformation kann durch eine kraftfahrzeugseitige Ausgabeeinrichtung oder durch die Fernsteuereinrichtung an den Nutzer ausgegeben werden. Insbesondere kann eine graphische Anzeige der möglichen Trajektorien, beispielsweise durch eine Anzeigeeinrichtung der Fernbedieneinrichtung oder eine vom Außenbereich des Kraftfahrzeugs einsehbare Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs erfolgen. Kraftfahrzeugseitig kann die Trajektorieninformation beispielsweise an die Frontscheine projiziert werden oder an oder in den Außenspiegeln dargestellt werden, vorzugsweise jeweils so, dass die entsprechende Information auch von außerhalb des Kraftfahrzeugs sichtbar ist. Ergänzend oder alternativ ist es möglich, die Trajektorieninformation, beispielsweise durch einen Laserscanner, hochauflösende Scheinwerfer oder Ähnliches, in das Kraftfahrzeugumfeld zu projizieren. Prinzipiell wäre es auch möglich, die Trajektorieninformation akustisch auszugeben, beispielsweise durch Außenlautsprecher des Kraftfahrzeugs und/oder einen Lautsprecher der Fernbedieneinrichtung. Auch Beleuchtungseinrichtungen des Kraftfahrzeugs, beispielsweise Blinker, Scheinwerfer, Bremsleuchten oder Ähnliches können genutzt werden, um die Trajektorieninformation zu visualisieren.
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Vorzugsweise werden die möglichen Trajektorien für den Nutzer graphisch auf einem Touchscreen, insbesondere einem Touchscreen der Fernbedieneinrichtung, dargestellt, wobei die auswählende Bedieneingabe über den Touchscreen erfasst wird. Beispielsweise kann die ausgewählte Trajektorie angetippt werden oder durch Wischgesten kann ein Wechseln zwischen Trajektorien erfolgen, wobei eine aktuell gewählte Trajektorie hervorgehoben werden kann und durch ein Bestätigen am Touchscreen oder einem weiteren Bedienelement bestätigt werden kann. Die Darstellung der möglichen Trajektorien kann insbesondere mit einer Umfelddarstellung überlagert werden, die beispielsweise mithilfe von Kartendaten und/oder der Umfelddaten generiert werden kann.
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Eine Darstellung von Trajektorien, beispielsweise auf einem Touchscreen, durch Projektionen ins Fahrzeugumfeld oder Ähnliches, kann jede der möglichen Trajektorien separat darstellen. Um eine Übersichtlichkeit der Darstellung zu verbessern, ist es jedoch auch möglich, eine oder mehrere Gruppen von eng beieinanderliegenden Trajektorien als eine Art Trajektorienschlauch darzustellen, in dem Trajektorien quasi kontinuierlich nebeneinanderliegen.
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In vielen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, die Menge der generierten möglichen Trajektorien einzuschränken. Hierdurch kann einerseits die Übersichtlichkeit einer möglichen Visualisierung der Trajektorien verbessert werden und andererseits kann ein unnötiger Ressourcenverbrauch zur Berechnung der möglichen Trajektorien vermieden werden. Zur Reduzierung der Zahl möglicher Trajektorien ist es vorteilhaft, Vorinformationen des Nutzers zu berücksichtigen. Daher können vor der Ermittlung der möglichen Trajektorien die Umfelddaten oder in Abhängigkeit der Umfelddaten ermittelte Anzeigedaten für den Nutzer visualisiert werden, wonach eine vorbereitende Bedieneingabe des Nutzers erfasst wird, in Abhängigkeit derer die möglichen Trajektorien ermittelt werden.
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Beispielsweise können die Umfelddaten in Form einer Top-View-Darstellung auf einer Anzeigeeinrichtung der Fernbedieneinrichtung dargestellt werden oder Ähnliches. Der Nutzer kann als vorbereitende Bedieneingabe beispielsweise befahrbare und/oder nicht befahrbare Bereiche markieren, eine Grobtrajektorie vorgeben, die er beispielsweise unmittelbar auf dem Touchscreen einzeichnen kann, eine grobe Fahrtrichtung vorgeben, beispielsweise indem er in eine entsprechende Richtung zeigt oder blickt, was durch eine Erfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst werden kann, oder indem er ein Ziel, beispielsweise auf einer Karte, markiert, oder Ähnliches. Die vorbereitende Bedieneingabe kann innerhalb oder außerhalb des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein Fahrer bei einer Annäherung an die Engstelle zunächst die vorbereitende Bedieneingabe innerhalb des Kraftfahrzeugs eingeben, anschließend aussteigen, das Umfeld inspizieren und außerhalb des Kraftfahrzeugs die zu fahrende Trajektorie wählen.
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Die Führung des Kraftfahrzeugs entlang der ausgewählten Trajektorie kann maximal so lange fortgesetzt werden, wie in vorgegebenen Maximalabständen wiederholt oder dauerhaft eine vorgegebene Bestätigungseingabe des Nutzers erfasst wird. Beispielsweise kann der Fahrbetrieb nur solange erfolgen, wie der Nutzer eine Taste an dem Fahrzeugschlüssel gedrückt hält oder wiederholt drückt. Die Bestätigungseingabe kann jedoch auch über eine kraftfahrzeugseitige Sensorik erfasst werden. Beispielsweise kann wiederholt ein bestimmtes Sprachkommando gegeben werden oder eine bestimmte Geste durchgeführt werden. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass der Fahrbetrieb sofort gestoppt werden kann, wenn eine Stoppeingabe durch den Nutzer erfolgt. Beispielsweise kann eine Stopptaste der Fernbedienungseinrichtung betätigt werden oder der Nutzer kann den Fahrbetrieb durch einen Stoppruf stoppen.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Erfassungsbereich ermittelt werden, der zum Zeitpunkt der Ermittlung der möglichen Trajektorien von der oder einer Sensorik des Kraftfahrzeugs erfassbar ist, wobei die möglichen Trajektorien sich von der Ist-Position des Kraftfahrzeugs bis zu dem Rand des Erfassungsbereichs erstrecken. Anders ausgedrückt kann die detaillierte Fahrplanung zunächst nur so weit erfolgen, wie das Kraftfahrzeug den zukünftigen Fahrbereich einsehen kann. Alternativ kann die maximal mögliche Länge von Trajektorien auf eine bestimmte Länge, beispielsweise 1 m, 5 m oder 10 m, eingeschränkt werden oder es kann nur ein bestimmter Abschnitt der ausgewählten Trajektorie mit einer Länge von beispielsweise 1 m, 5 m oder 10 m, befahren werden, bevor anhand von aktualisierten Umfelddaten neue mögliche Trajektorien ermittelt werden und eine neue ausgewählte Trajektorie gewählt werden kann.
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Durch die oder eine vorbereitende Bedieneingabe des Nutzers kann wenigstens eine Ergänzungsinformation bereitgestellt werden, die einen Abschnitt des Umfelds des Kraftfahrzeugs betrifft, der außerhalb des Erfassungsbereichs liegt, wonach die möglichen Trajektorien in Abhängigkeit der Ergänzungsinformation ermittelt werden. Beispielsweise kann der Fahrer ein zu erreichendes Fahrziel angeben. Bei dem Fahrziel kann es sich um ein endgültiges Fahrziel, beispielsweise um einen Parkplatz, handeln, jedoch beispielsweise auch um eine Position, die jenseits einer Engstelle liegt, und die angefahren werden soll. In diesem Fall können nur solche Trajektorien als mögliche Trajektorien ermittelt werden, die das Kraftfahrzeug voraussichtlich in Richtung des vorgegebenen Zieles führen. Alternativ oder ergänzend ist es beispielsweise möglich, dass der Nutzer bereits Informationen über außerhalb des Erfassungsbereichs liegende Hindernisse bzw. Fahrmöglichkeiten vorgibt, also beispielsweise bereits einen groben Straßenverlauf vorzeichnet, bestimmte nicht befahrbare Bereiche oder Hindernisse markiert oder Ähnliches. Das Kraftfahrzeug kann in diesem Fall so geführt werden, dass es in Richtung der vom Nutzer vorgegebenen Fahrmöglichkeiten bzw. nicht unmittelbar auf die vom Nutzer vorgegebenen Hindernisse zugeführt wird.
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Die ausgewählte Trajektorie kann durch eine Engstelle führen, die durch wenigstens ein Hindernis begrenzt wird, das durch die oder eine fahrzeugseitige Sensorik nicht oder nicht vollständig erfasst wird. Beispielsweise können Teile des Hindernisses verdeckt sein oder eine Höhe oder Länge eines Hindernisses kann durch die Sensorik nicht bestimmt werden können. Deshalb ist es möglich, dass Teile der ermittelten Trajektorien nicht tatsächlich beschädigungsfrei fahrbar sind. Zwar ist es in diesem Fall prinzipiell möglich, dass das Kraftfahrzeug automatisch vor einer Kollision stoppt, in diesem Fall muss jedoch typischerweise zunächst ein Zurücksetzen des Kraftfahrzeugs erfolgen, bevor erneut versucht werden kann, die Engstelle zu durchfahren. Daher wird im erfindungsgemäßen Verfahren der Nutzer als zusätzliche Informationsquelle herangezogen, um eine tatsächliche befahrbare der Trajektorien auszuwählen.
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Vor Ermittlung der möglichen Trajektorien kann das Kraftfahrzeug zumindest teilautomatisiert entlang einer Plantrajektorie geführt werden, wobei bei Erfüllung einer von den Umfelddaten abhängenden Engstellenbedingung, deren Erfüllung das Vorhandensein einer auf der Plantrajektorie liegenden Engstelle anzeigt, die möglichen Trajektorien ermittelt und das Kraftfahrzeug bis zur Auswahl der ausgewählten Trajektorie angehalten wird. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug zu einem Parkplatz oder einer anderen nutzerseitig oder durch eine Infrastruktureinrichtung vorgegebenen Zielposition geführt werden. Alternativ ist es beispielsweise möglich, dass das Kraftfahrzeug zumindest teilautomatisiert gemäß eines optimierten Suchmusters entlang von potentiellen Parkmöglichkeiten geführt wird oder Ähnliches. Im Rahmen dieser zumindest teilautomatisierten Führung kann das Kraftfahrzeug erkennen, dass es sich bei einem vorausliegenden Fahrweg um eine Engstelle handelt, wobei, insbesondere allein aus den durch das Kraftfahrzeug erfassbaren Umfelddaten, keine eindeutige Trajektorie durch die entsprechende Engstelle geplant werden kann. In diesem Fall werden kraftfahrzeugseitig mehrere mögliche Trajektorien vorgeschlagen und die Auswahl der zu fahrenden Trajektorie kann durch den Nutzer erfolgen, insbesondere während er die Engstelle von außerhalb des Kraftfahrzeugs inspiziert.
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Eine Engstellenbedingung kann beispielsweise erfüllt sein, wenn die Breite einer Fahrbahn oder eines nutzbaren Fahrbereichs einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Dies kann beispielsweise an Rampen, in Bereichen von Baustellen oder wenn sich Hindernisse auf der Fahrbahn befinden möglich sein. Solche Engstellen können auch an Ein- und Ausfahrten, beispielsweise im Bereich von Schranken oder Mautstationen, auftreten.
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Die Engstellenbedingung kann auch dann erfüllt sein, wenn voraussichtlich eine Fahrt mit starken Richtungsänderungen erfolgen wird, also beispielsweise an Ein- und Ausfahrten auf bzw. von Rampen, bei einem Umfahren von Ecken oder bei einem Durchfahren von scharfen Straßenkrümmungen. In solchen Fahrsituationen ist häufig nur eine sehr eingeschränkte Erfassung des Fahrzeugvorfeldes möglich, so dass es vorteilhaft ist, den Nutzer als zusätzliche Informationsquelle heranzuziehen. Allgemein kann die Engstellenbedingung dann erfüllt sein, wenn die Länge eines sensorisch erfassbaren voraussichtlichen Fahrweges vor bzw. hinter dem Kraftfahrzeug einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
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Im Rahmen einer teilautomatisierten Fahrt kann das Kraftfahrzeug die Umgebung über verbaute Umfeldsensorik erfassen und die Umfelddaten zu einem Umfeldmodell fusionieren. Hierbei können kontinuierlich sämtliche möglichen Bewegungspfade anhand des Umfeldmodells ermittelt bzw. bewertet werden. Zusätzlich kann im Fahrzeug eine Karte des befahrbaren Bereichs vorhanden sein, die einer lokalen Datenbank, beispielsweise einem Navigationssystem, entstammen kann oder über eine drahtlose Verbindung von einer Infrastruktureinrichtung oder einem Backendserver empfangen werden kann. Solche Kartendaten können insbesondere mögliche Zielstandorte, also beispielsweise Parkplätze, und/oder ein Netzwerk der möglichen Fahrwege im kartierten Bereich beschreiben.
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Tritt ein Fahrzeug in eine kartierte Umgebung, beispielsweise eine Parkumgebung, ein, kann ihm beispielsweise ein Zielstandort durch ein zentrales Parkraummanagement zugewiesen werden oder manuell durch einen Fahrer gewählt werden. Mithilfe des vorangehend diskutierten Umfeldmodells bzw. der Kartendaten kann bereits während eines manuellen Fahrbetriebs eine Referenzbahn von der aktuellen Fahrzeugposition zur Zielposition geplant werden. Alternativ kann eine solche Referenzbahn beispielsweise geplant werden, um Parkreihen optimal abzufahren, um schnellstmöglich einen Parkplatz zu finden, wenn keine Zielposition vorgegeben ist. Durch Bestimmung der Ist-Position des Kraftfahrzeugs kann diese kontinuierlich dem nächstgelegenen Segment der Referenzbahn zugeordnet werden. Die Bahnverläufe können wiederholt errechnet bzw. plausibilisiert werden, wobei statische und dynamische Hindernisse im Kraftfahrzeugumfeld berücksichtigt werden können. Hierbei kann kontinuierlich überprüft werden, ob eine teilautomatische Fahrt möglich ist und dem Fahrer kann in diesem Fall eine Aktivierung dieser Fahrfunktion angeboten werden. Bei Aktivierung einer automatischen Fahrt kann der Fahrer ein definiertes Ziel vorgeben oder aus mehreren möglichen Bahnverläufen auswählen. Wird im Rahmen des zumindest teilautomatisierten Fahrbetriebs eine Engstelle erreicht, kann wie obig erläutert vorgegangen werden.
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Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Steuereinrichtung zur zumindest teilautomatisierten Führung des Kraftfahrzeugs, wobei die Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Fernbedieneinrichtung, die wenigstens ein Bedienmittel und eine Kommunikationseinrichtung umfasst, wobei gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die auswählende und/oder die vorbereitete Bedieneingabe über das Bedienmittel erfassbar und über die Kommunikationseinrichtung an das Kraftfahrzeug übertragbar sind. Insbesondere kann die Fernbedieneinrichtung auch ein Anzeigemittel umfassen, um die Umfelddaten und/oder die Anzeigedaten und/oder mögliche Trajektorien zu visualisieren.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und die erfindungsgemäße Fernbedieneinrichtung können mit den zum erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Merkmalen mit den dort beschriebenen Vorteilen weitergebildet werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen und der zugehörigen Zeichnung.
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Die Figur zeigt schematisch eine Fahrsituation, in der ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mithilfe eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fernbedieneinrichtung durchgeführt wird.
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Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das zu einer Zielposition 2 geführt werden soll. Bei der Zielposition 2 kann es sich beispielsweise um eine zugeordnete Parkposition in einem Parkhaus handeln, jedoch auch beispielsweise um einen Wegpunkt im Rahmen einer Navigation des Kraftfahrzeugs oder Ähnliches. Das Kraftfahrzeug 1 kann durch die Steuereinrichtung 6 des Kraftfahrzeugs zumindest teilautomatisiert geführt werden, das heißt, die Steuereinrichtung 6 kann nicht gezeigte Aktoren des Kraftfahrzeugs 1 ansteuern, um das Kraftfahrzeug mit dauerhafter oder ohne dauerhafte Fahrerüberwachung zu führen. Dies ist auch dann möglich, wenn keine Zielposition 2 vorgegeben ist. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug automatisiert entlang von Reihen parkender Kraftfahrzeuge geführt werden, um selbständig einen Parkplatz zu suchen oder Ähnliches. Alternativ könnte das Kraftfahrzeug jedoch zunächst auch manuell geführt werden.
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Zwischen dem Kraftfahrzeug und der Zielposition befinden sich zahlreiche Hindernisse 3, 4, 5, so dass das Kraftfahrzeug auf seinem Weg zur Zielposition 2 beispielsweise durch die Engstelle 21 geführt werden muss, die durch die Hindernisse 3, 4, 5 begrenzt wird. Ein manuelles Durchfahren einer solchen Engstelle 21 wird häufig dadurch erschwert, dass von einer Sitzposition eines Fahrers aus die Hindernisse 3, 4, 5 häufig nicht vollständig erkannt werden können und beispielsweise eine Höhe oder einen Abstand zu einem der Hindernisse 3, 4, 5 nicht korrekt eingeschätzt werden kann.
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Um den Fahrer beim Durchfahren der Engstelle zu unterstützen ist es prinzipiell möglich, ihm zusätzliche Umfelddaten bereitzustellen, die durch das Kraftfahrzeug 1 ermittelt wurden bzw. das Kraftfahrzeug 1 zumindest teilautomatisiert durch die Engstelle 21 zu führen. Bilden diese Umfelddaten die Hindernisse 3, 4, 5 jedoch nicht ausreichend vollständig oder nicht mit ausreichender Genauigkeit ab, so können dem Fahrer kraftfahrzeugseitig zunächst keine ausreichenden Informationen bereitgestellt werden, um das Kraftfahrzeug manuell durch die Engstelle 21 zu führen und auch ein automatisierte Führung durch die Engstelle ist nicht zuverlässig möglich.
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In dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Umfelddaten einerseits durch eine Sensorik 7 erfasst, deren Erfassungsbereich 8 gestichelt dargestellt ist. Die Sensorik 7 kann wenigstens einen Umfeldsensor, beispielsweise wenigstens eine Kamera, umfassen. Ergänzende Umfelddaten können über eine Kommunikationseinrichtung 9 von einer Infrastruktureinrichtung 10, beispielsweise einem Parkmanagementsystem, empfangen werden. Diese können beispielsweise hochauflösende Kartendaten des Kraftfahrzeugumfelds umfassen. Ergänzend oder alternativ könnten in der Steuereinrichtung 6 gespeicherte Kartendaten genutzt werden.
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Häufig sind derartige Umfelddaten nicht ausreichend, um für sich genommen eine zuverlässige automatisierte Führung des Kraftfahrzeugs durch die Engstelle 21 zu ermöglichen bzw. einen Fahrer ausreichend zu informieren, um eine manuelle Führung zu ermöglichen. Im gezeigten Beispiel liegen die Hindernisse 3, 4, 5 zumindest teilweise außerhalb des Erfassungsbereichs 8 der Sensorik 7 des Kraftfahrzeugs 1. Teile der Hindernisse können in verfügbaren Kartendaten nicht oder nicht korrekt abgebildet sein. Beispielsweise ist das Hindernis 5 ein Kraftfahrzeug und somit beweglich, womit seine Position typischerweise nicht durch Kartendaten bereitgestellt werden kann. Die Hindernisse 3, 4 sind zwar potentiell in Kartendaten verzeichnet, ihre Abmessungen können jedoch, beispielsweise aufgrund von Kartenfehlern, baulichen Maßnahmen oder Ähnlichem, von den in den Kartendaten angegebenen Abmessungen abweichen. Daher sollte eine automatisierte Führung nicht ausschließlich auf Basis solcher Kartendaten erfolgen.
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Das Kraftfahrzeug 1 ist daher derart ausgebildet, dass die Engstelle 21 zwar zumindest teilautomatisiert durchfahren werden kann, hierbei jedoch ein Nutzer 15 des Kraftfahrzeugs 1 als zusätzliche Informationsquelle genutzt wird. Hierzu werden nach der Ermittlung von das Kraftfahrzeugumfeld betreffenden Umfelddaten durch die Steuereinrichtung 6 mehrere mögliche Trajektorien 11 - 14 für eine zukünftige Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs ermittelt. Die möglichen Trajektorien erstrecken sich vorzugsweise von der Ist-Position des Kraftfahrzeugs 1 bis zu dem Rand 22 oder den Rändern 22 des Erfassungsbereichs 8 der Sensorik 7 des Kraftfahrzeugs 1. Hierdurch wird erreicht, dass entlang aller möglichen Trajektorien Sensorinformationen vorliegen, womit zumindest die berechneten möglichen Trajektorien, soweit sie berechnet wurden, voraussichtlich tatsächlich fahrbar sind. Ansätze zur Ermittlung von möglichen Trajektorien aus Sensordaten und/oder Kartendaten sind im Stand der Technik bekannt und sollen daher nicht detailliert erläutert werden.
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Einige der möglichen Trajektorien 12, 14 sind offensichtlich problematisch. So führen die Trajektorien 12 und 14 das Kraftfahrzeug 1 nahe an die durch die Sensorik 7 nicht erfassbaren Ecken 23, 24 der Hindernisse 3, 4 heran. Dies kann dazu führen, dass bei einem Befahren der Trajektorien 12, 14 keine Weiterbewegung des Kraftfahrzeugs 1 möglich ist, so dass das Kraftfahrzeug 1 beispielsweise zurücksetzen müsste und die Engstelle 21 erneut anfahren. Für den Nutzer 15 ist dies von der Position außerhalb des Kraftfahrzeugs 1 aus leicht ersichtlich. Daher kann der Nutzer 15 eine der möglichen Trajektorien, beispielsweise die Trajektorie 13, auswählen, die tatsächlich gefahren werden soll. Wie durch die Silhouette 25 des Kraftfahrzeugs 1 angedeutet ist, ermöglicht die ausgewählte Trajektorie 13 das geradelinige Durchfahren der Engstelle 21.
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Zur Auswahl der ausgewählten Trajektorie 13 aus den möglichen Trajektorien 11 - 14 können mehrere Möglichkeiten implementiert werden. Eine Auswahl kann innerhalb des Kraftfahrzeugs 1 erfolgen, wobei eine die möglichen Trajektorien betreffende Trajektorieninformation durch eine kraftfahrzeugseitige Ausgabeeinrichtung 19 an den Nutzer 15 ausgegeben wird. Der Nutzer kann anschließend durch ein Bedienmittel 20 des Kraftfahrzeugs 1, das auch als Teil der Anzeigeeinrichtung, beispielsweise in Form eines Touchscreens, ausgebildet sein kann, eine der möglichen Trajektorien 11 - 14 wählen.
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Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Nutzer 15 die Trajektorie außerhalb des Kraftfahrzeugs 1 wählen kann. Hierzu kann eine Fernbedieneinrichtung 16 genutzt werden, die beispielsweise ein Mobiltelefon oder ein Tablet-PC sein kann. Hierbei können die Trajektorien 11 - 14 insbesondere auf einem Touchscreen dargestellt werden und die Bedieneingabe des Nutzers 15 kann über ein durch den Touchscreen gebildetes Bedienmittel 17 erfasst werden. Die Trajektorien 11 - 14 können mit Kartendaten und/oder den kraftfahrzeugseitig erfassten Umfelddaten überlagert dargestellt werden. Die über das Bedienmittel 17 erfasste Bedieneingabe kann über die Kommunikationseinrichtung 27 der Fernbedieneinrichtung 16 und die Kommunikationseinrichtung 9 an das Kraftfahrzeug 1 bzw. die Steuereinrichtung 6 übertragen werden.
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Alternativ wäre es auch möglich, die Bedieneingabe des Nutzers 15 über die Sensorik 7 des Kraftfahrzeugs 1 zu erfassen. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug 1 die möglichen Trajektorien 12 - 14 auf einer kraftfahrzeugseitigen Ausgabeeinrichtung 18, die von außerhalb des Kraftfahrzeugs einsehbar ist, darstellen oder es kann als kraftfahrzeugseitige Ausgabeeinrichtung 25 eine Projektionseinrichtung, beispielsweise ein hochauflösender Scheinwerfer, genutzt werden, um eine Trajektorieninformation, insbesondere eine graphische Darstellung der möglichen Trajektorien 11 - 14, in das Kraftfahrzeugumfeld zu projizieren. Der Nutzer 15 kann anschließend eine Trajektorie auswählen, indem er beispielsweise auf die ausgewählte Trajektorie 13 deutet, sich entlang der ausgewählten Trajektorie 13 bewegt, in Richtung der ausgewählten Trajektorie 13 blickt oder Ähnliches.
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Nach der Auswahl der ausgewählten Trajektorie 13 kann das Kraftfahrzeug automatisiert entlang der ausgewählten Trajektorie 13 geführt werden. Dies kann insbesondere erfolgen, während sich der Nutzer 15 außerhalb des Kraftfahrzeugs befindet, so dass er die Fahrbewegungen des Kraftfahrzeugs 1 aus einem günstigen Blickwinkel beobachten kann. Es ist hierbei insbesondere möglich, dass die Führung des Kraftfahrzeugs 1 entlang der ausgewählten Trajektorie 13 maximal so lange fortgesetzt wird, wie in vorgegebenen maximalen Abständen wiederholt oder dauerhaft eine vorgegebene Bestätigungseingabe des Nutzers erfasst wird. Dies kann über die Fernbedieneinrichtung 16 oder über eine weitere Fernbedieneinrichtung, beispielsweise einen Fahrzeugschlüssel, erfolgen. Beispielsweise kann der Fahrbetrieb nur so lange erfolgen, solange eine bestimmte Taste am Fahrzeugschlüssel gedrückt gehalten wird.
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Das beschriebene Vorgehen kann mehrfach wiederholt werden, bis das Kraftfahrzeug 1 die Engstelle 21 durchquert hat. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug automatisch, beim Erreichen des Endes der ausgewählten Trajektorie 13 oder wenn eine Bestätigungseingabe des Nutzers nicht mehr oder nicht ausreichend häufig erfasst wird, angehalten werden, und die Ermittlung der Umfelddaten, die Ermittlung der möglichen Trajektorien und die Auswahl einer zu befahrenen ausgewählten Trajektorie können wiederholt werden.
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Das beschriebene Vorgehen ermöglicht ein zuverlässiges Durchfahren von Engstellen, wobei der Fahrer 15 den Fahrbetrieb von außerhalb des Kraftfahrzeugs lenken und überwachen kann. Es wird somit eine Art Fernsteuerung des Kraftfahrzeugs 1 realisiert, wobei statt einer unmittelbaren Vorgabe von Steuersignalen für einzelne Einrichtungen des Kraftfahrzeugs 1 die Fernsteuerung über eine Auswahl bestimmter Fahrmöglichkeiten erfolgt.
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Bei dem beschriebenen Vorgehen ist es möglich, dass eine sehr hohe Zahl von Fahrmöglichkeiten ermittelt wird, von denen viele nicht zweckmäßig sind. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Erfassungsbereich 8, beispielsweise aufgrund von die Sensorik 7 des Kraftfahrzeugs 1 verdeckenden Hindernissen 3, 5 eingeschränkt ist. Um die Ermittlung der möglichen Trajektorien 11 - 14 weiter zu verbessern, ist es möglich, dass durch eine vorbereitende Bedieneingabe des Nutzers, beispielsweise an der Fernbedieneinrichtung 16 oder noch innerhalb des Kraftfahrzeugs 1, eine Ergänzungsinformation bereitgestellt wird, die einen Abschnitt des Umfelds des Kraftfahrzeugs 1 betrifft, der außerhalb des Erfassungsbereichs 8 liegt, wonach die möglichen Trajektorien 11 - 14 in Abhängigkeit dieser Ergänzungsinformation ermittelt werden.
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Beispielsweise können dem Nutzer durch die Anzeigeeinrichtung 17 oder 20 Kartendaten angezeigt werden, auf denen der Nutzer beispielsweise den Zielpunkt 2 markieren kann oder die außerhalb des Erfassungsbereichs 8 des Kraftfahrzeugs 1 liegenden Abschnitte der Hindernisse 3, 4, 5 zumindest grob einzeichnen kann. Altenativ oder ergänzend zu den Kartendaten können auch durch das Kraftfahrzeug 1 erfasste Umfelddaten oder hieraus ermittelte Verarbeitungsdaten durch die Anzeigeeinrichtung 17, 20 dargestellt werden. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass der Nutzer 15 bereits eine Grobtrajektorie vorgibt, beispielsweise indem er sie auf einem Touchscreen einzeichnet, wonach ausschließlich mögliche Trajektorien ermittelt werden, die maximal um ein vorgegebenes Maß von der vorgegebenen Grobtrajektorie abweichen.
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Der Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise folgendermaßen ablaufen: Das Kraftfahrzeug 1 kann zunächst zumindest teilautomatisiert geführt werden. Durch Auswertung der Umfelddaten kann erkannt werden, dass im Kraftfahrzeugvorfeld eine Engstelle 21 liegt und das Kraftfahrzeug 1 kann angehalten werden, um es dem Nutzer 15 zu ermöglichen, die Engstelle 21 zu inspizieren. Der Nutzer 15 kann das Kraftfahrzeug 1 somit verlassen, und das Kraftfahrzeug 1 von außerhalb des Kraftfahrzeugs 1 durch die Engstelle 21 lotsen, indem er Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 an das Kraftfahrzeug 1 bereitstellt bzw. zwischen verschiedenen möglichen Trajektorien 11 - 14 auswählt. Ergänzend kann ein Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 nur dann erfolgen, wenn er durch den Fahrer freigegeben wird. Nachdem die Engstelle 21 wie vorangehend erläutert durchfahren wurde, kann der Nutzer 15 wieder in das Kraftfahrzeug 1 einsteigen und der Fahrbetrieb kann automatisiert oder manuell fortgesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012200725 A1 [0005]
