DE102017211026A1

DE102017211026A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Freigabe eines automatischen Fahrbetriebs für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017211026A1
Application number: DE102017211026.0A
Authority: DE
Inventors: Igor Jantzen
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2019-01-03
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: DE102017211026B4

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Freigabe eines automatischen Fahrbetriebs für ein Fahrzeug (1) mit einer Erfassungseinrichtung (2), die erfasst,- ob eine Person (3) in dem Fahrzeug (1) ist und- ob das Fahrzeug (1) eine Last (4) aufweist und- in Abhängigkeit von dieser Erfassung ein Signal für die Freigabe des automatischen Fahrbetriebs erzeugt undeiner Schnittstelle (5), die das Signal für eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung (8) ausgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Freigabe eines automatischen Fahrbetriebs für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Freigabe eines automatischen Fahrbetriebes für ein Fahrzeug nach Anspruch 5.
Die DE 10 2009 048 954 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Betreiben eines Fahrzeugs. Dabei wird eine vorliegende Verkehrssituation erfasst und geprüft, ob diese ein automatisches Betreiben zulässt.
Ebenfalls bekannt sind Systeme, die einen Beladungszustand eines Fahrzeuges ermitteln zur Erfassung der logistischen Nutzung. Beispielsweise wird in der DE 10 2012 101 500 A9 eine Ultraschall basierte Sensorik zur Ermittlung eines Beladungszustandes offenbart.
Derzeit gibt es im Automotive Bereich aber keine Lösungen für die Detektion von unzulässiger Ladung oder Anschlagsmitteln, wie z.B. Sprengstoff, in einem autonom fahrenden Fahrzeug. Das heißt, es ist möglich, autonom fahrende Fahrzeuge mit Sprengstoff zu beladen und an alle denkbaren Ziele zu schicken.
Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, um zu verhindern, dass ein autonom fahrendes Fahrzeug als Transportmittel für Anschlagsmittel oder andere unzulässige Ladungen eingesetzt werden kann. Insbesondere soll eine Gefahrensituation erkannt und durch weitere Funktionen unterstützt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Freigabe eines automatischen Fahrbetriebes für ein Fahrzeug weist eine Erfassungseinrichtung auf. Die Erfassungseinrichtung erfasst, ob eine Person in dem Fahrzeug ist und ob das Fahrzeug eine Last aufweist. In Abhängigkeit von dieser Erfassung wird ein Signal für die Freigabe des automatischen Fahrbetriebs erzeugt. Ferner weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schnittstelle auf, die das Signal für eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung ausgibt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es damit insbesondere möglich, ein automatisches An- oder Losfahren des Fahrzeuges freizugeben oder zu verhindern.
In Anlehnung an die Norm SAE J3016, die autonomes Fahren klassifiziert, bedeutet automatischer Fahrbetrieb, dass das Fahrzeug mit technischen Geräten ausgestattet ist, die eine Selbststeuerung des Fahrzeuges erlauben. Ein automatischer Fahrbetrieb liegt bereits dann vor, wenn das Fahrzeug zwar selbststeuert, aber der Fahrer auf Anforderungen zum Eingreifen reagieren muss. Automatischer Fahrbetrieb bedeutet auch ein vollständig vom Fahrer unabhängiges, eigenständiges Fahren, bei dem die dynamische Fahraufgabe unter jeder Fahrbahn und Umgebungsbedingung wie von einem menschlichen Fahrer durchgeführt wird. Diese Art des Fahrens ist autonomes Fahren.
Ein Fahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug auf dem Land, z.B. ein PKW, LKW oder ein NKW.
Eine Erfassungseinrichtung ist eine Einrichtung, die Informationen oder Daten erfasst.
Eine Last ist eine Beladung in einem Fahrzeug, z.B. die Beladung auf einem Fahrzeugsitz, in einem Kofferraum, in einem Seitenfach oder dergleichen. Außerdem ist eine Last eine Last außerhalb des Fahrzeuginnenraums, wie z.B. ein Anhänger oder die Beladung in einem Dachgepäckträger.
Eine Schnittstelle ist eine Einrichtung zwischen wenigstens zwei Funktionseinheiten, an der ein Austausch von logischen Größen, z.B. Daten oder physikalischen Größen, z.B. elektrischen Signalen, erfolgt, entweder nur unidirektional oder bidirektional. Der Austausch kann analog oder digital erfolgen. Der Austausch kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen.
Erfindungswesentlich ist, dass die Freigabe zum autonomen Fahren an einen Beladungszustand des Fahrzeuges und die Anwesenheit einer Person in dem Fahrzeug gekoppelt ist. Die Beladung eines Fahrzeuges ohne Personen im Innenraum stellt eine Gefahrensituation dar. Erfindungsgemäß wird in einem solchen Fall das autonome Fahren nicht freigegeben. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird insbesondere verhindert, dass ein mit einem Anschlagsmittel beladenes Fahrzeug ohne Insassen losfährt.
Vorteilhafterweise weist die Erfassungseinrichtung eine Kamera, vorzugsweise eine Innenraumkamera, eine Umfeldkamera und/oder eine Rückfahrkamera auf. Mit einer Innenraumkamera kann die Anwesenheit einer Person in dem Fahrzeug besonders einfach festgestellt werden. Mit einer Umfeldkamera kann z.B. erfasst werden, ob das Fahrzeug einen Gepäckträger aufweist. Mit einer Rückfahrkamera kann besonders einfach erkannt werden, ob das Fahrzeug einen Anhänger mitführt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Erfassungseinrichtung wenigstens einen Sensor, vorzugsweise einen Gewichtssensor und/oder einen Gefahrensensor, auf.
Der Gewichtssensor detektiert das Gewicht von Gegenständen. Beispielsweise ist ein Dehnungsmessstreifen ein Gewichtssensor. Der Gewichtssensor kann z.B. in einem Sitz des Fahrzeuges integriert sein, um z.B. das Gewicht einer Person in dem Fahrzeug zu messen. Der Gewichtssensor kann auch in einer Fahrwerkaufhängung angeordnet sein, um ein Ist-Gewicht des Fahrzeuges messen zu können und vorzugsweise mit einem bekannten Leergewicht des Fahrzeuges vergleichen zu können. Damit kann insbesondere Sprengstoff erkannt werden, der in einem Bereich unterhalb des Fahrzeuges angeordnet ist, nämlich über das zusätzliche Gewicht.
Ein Gefahrensensor detektiert eine Gefahrensituation. Eine Gefahrensituation kann von einer vorliegenden Verkehrssituation ausgehen, z.B. wenn das Fahrzeug zu dicht auf ein Hindernis auffährt. Eine Gefahrensituation kann aber auch von der Person in dem Fahrzeug oder der Beladung des Fahrzeuges ausgehen.
Besonders bevorzugt weist die Erfassungseinrichtung einen Sprengstoffsensor auf. Ein Sprengstoffsensor detektiert, ob von einem Objekt eine Sprengstoffgefährdung ausgeht. Sprengstoffsensoren nutzen zum Beispiel das Desorptionsverhalten von Stoffen, das heißt den Vorgang, bei dem Atome oder Moleküle die Oberfläche eines Stoffes verlassen und an die Umgebungsluft abgegeben werden. Wird eine Sprengstoffgefährdung detektiert, wird der automatische Fahrbetrieb nicht freigegeben. Insbesondere wird der automatische Fahrbetrieb nicht freigegeben, wenn sich eine Person in dem Fahrzeug befindet und das Fahrzeug als Last einen Sprengstoff aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Freigabe eines automatischen Fahrbetriebes für ein Fahrzeug weist die folgenden Schritte auf: Eine Erfassungseinrichtung erfasst, ob eine Person in dem Fahrzeug ist und ob das Fahrzeug eine Last aufweist. In Abhängigkeit der Erfassung wird dann der automatische Fahrbetrieb freigegeben. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es damit möglich, eine Gefahrensituation vor Freigabe eines autonomen Fahrbetriebs zu erkennen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfasst die Erfassungseinrichtung, ob die Person in dem Fahrzeug und/oder das Fahrzeug einen Gefahrengegenstand, insbesondere Sprengstoff, aufweist.
Vorteilhafterweise erfasst die Erfassungseinrichtung, ob das Fahrzeug einen Anhänger und/oder einen Gepäckträger oder eine ähnliche Last aufweist. Bevorzugt erzeugt die Erfassungseinrichtung in Abhängigkeit von der Erfassung ein Signal, dass über eine Schnittstelle an eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung ausgegeben wird. Damit ist es möglich, einen autonomen Fahrbetrieb nur dann einzuleiten, wenn keine Gefahr von der Beladung des autonom fahrenden Fahrzeuges ausgeht.
Bevorzugt wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei dem Verfahren verwendet.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführlich erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder funktionsähnliche Teile, soweit nicht anders angegeben.
1 zeigt als Beispiel für ein Fahrzeug 1 einen Personenkraftwagen mit einer Anhängerkupplung 9, an die als eine Last 4 ein Anhänger angekuppelt ist.
Das Fahrzeug 1 weist eine Erfassungseinrichtung 2 auf. Die Erfassungseinrichtung 2 weist eine Kamera 21 im Innenraum des Fahrzeuges 1 auf und eine Kamera 21, die als Rückfahrkamera den bezogen auf eine Fahrtrichtung des Fahrzeuges 1 hinteren Teils des Fahrzeuges 1 erfasst. Außerdem weist die Erfassungseinrichtung 2 einen Sensor 22 auf, der als ein Gewichtssensor an einem Sitz 7 angeordnet ist. Ein weiterer Sensor 23 ist in dem Fahrzeug 1 angeordnet, um das Gewicht des Fahrzeuges 1 zu messen. Ein weiterer Sensor ist als ein Sprengstoffsensor 24 an dem Fahrzeug angeordnet.
Eine Schnittstelle 5 ist zwischen der Erfassungseinrichtung 2 und einer Fahrzeugsteuerungseinrichtung 8 angeordnet. Die Fahrzeugsteuerungseinrichtung hat Eingriff auf eine Antriebseinheit, die Längs und Querlenkung und sonstige Einheiten des Fahrzeuges 1, die für eine Fahrt benötigt werden.
In dem Fahrzeug 1 befindet sich auf dem Sitz 7 eine Person 3. Der die Last 4 darstellende Anhänger ist mit einem Gefahrengegenstand 6 beladen. Der Gefahrengegenstand 6 ist ein Sprengstoff. Die Last 4 kann auch eine Beladung in einem Kofferraum oder einem Gepäckträger des Fahrzeuges 1 sein. Der Gefahrengegenstand 6 kann damit auch innerhalb des Fahrzeuges 1, insbesondere an der Person 3, angeordnet sein.
Die Person 3 wird zum einen von der Kamera 21 im Innenraum des Fahrzeuges 1 erfasst. Vorzugsweise weist die Kamera 21 im Innenraum des Fahrzeuges 1 und/oder die Kamera 21, die das Rückfeld des Fahrzeuges 1 erfasst, einen entsprechenden Software Algorithmus auf, der dazu ausgelegt ist, Personen 3 zu erkennen. Insbesondere kann ein derartiger Software Algorithmus eine künstliche Intelligenz in Form eines künstlichen neuronalen Netzwerks sein. Ein künstliches neuronales Netzwerk ist ein Algorithmus, der auf einer elektronischen Schaltung ausgeführt wird und am Vorbild des neuronalen Netzwerks des menschlichen Gehirns programmiert ist. Funktionseinheiten eines künstlichen neuronalen Netzwerks sind künstliche Neuronen, deren Output sich im allgemeinen als Wert einer Aktivierungsfunktion ausgewertet über einer gewichteten Summe der Inputs plus einem systematischen Fehler, dem sogenannten bias, ergibt. Durch Testen von mehreren vorbestimmten Inputs mit verschiedenen Gewichtungsfaktoren und Aktivierungsfunktionen werden künstliche neuronale Netzwerke, ähnlich dem menschlichen Gehirn, angelernt oder trainiert. Das Trainieren einer künstlichen Intelligenz mit Hilfe von vorbestimmten Inputs wird maschinelles Lernen genannt. Eine Teilmenge des maschinellen Lernens ist das tiefgehende Lernen, das sogenannte Deep Learning, bei dem eine Reihe hierarchischer Schichten von Neuronen, sogenannte hidden layers, genutzt wird, um den Prozess des maschinellen Lernens durchzuführen.
Zum anderen wird die Person 3 auf dem Sitz 7 von dem an dem Sitz 7 angeordneten Sensor 22 über das Gewicht der Person 3 erfasst. Der Sensor 22, der an dem Sitz 7 angeordnet ist, kann z.B. ein Dehnungsmessstreifen sein.
Ein Beladungszustand des Fahrzeuges 1 wird mittels der Kamera 21, die das Rückfeld des Fahrzeuges 1 erfasst, mit der im Innenraum des Fahrzeuges angeordneten Kamera 21, dem im Fahrzeug 1 angeordneten Sensor 22 und 23 und dem Sprengstoffsensor 24 ermittelt. Die als Rückfahrkamera ausgebildete Kamera 21 erfasst den Anhänger, der die Last 4 bildet. Der Gefahrengegenstand 6 wird von dem Sprengstoffsensor 24 erfasst. Das Gewicht des Fahrzeuges 1 wird von dem Gewichtsensor 23 in dem Fahrzeug 1 erfasst.
Die Ergebnisse der Erfassung der einzelnen Kameras 21 und Sensoren 22, 23 und 24 werden in der Erfassungseinrichtung 2 ausgewertet. In Abhängigkeit der Erfassung erzeugt die Erfassungseinrichtung 2 ein entsprechendes Signal.
Der Gefahrengegenstand 6 stellt eine Gefahr dar, aufgrund der ein automatischer Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 nicht freigegeben werden soll. Der Gefahrengegenstand 6 wird mittels der Erfassungseinrichtung 2 erfasst. Daher wird die Erfassungseinrichtung 2 ein Signal erzeugen, dass einen automatischen Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1 nicht freigibt.
Dieses Signal wird über die Schnittstelle 5 an die Fahrzeugsteuerungseinrichtung 8 ausgegeben, die aufgrund des Signals keinen Eingriff in die Antriebseinheit und die Längs- und Querlenkung des Fahrzeuges 1 vornimmt. Das Fahrzeug 1 wird also nicht automatisch losfahren.
2 zeigt schematisch den Verfahrensablauf. Mit der Kamera 21 im Innenraum des Fahrzeuges 1 und den Gewichtsensoren 22 an dem Sitz 7 wird festgestellt, ob sich eine Person 3 in dem Fahrzeug befindet. Insbesondere weist die Kamera 21 einen Software Algorithmus auf, der trainiert ist, Personen zu erkennen.
In einem weiteren Schritt wird festgestellt, ob das Fahrzeug beladen ist. Mit dem in dem Fahrzeug 1 angeordneten Gewichtsensor 23 wird der aktuelle Wert des Gewichtes des Fahrzeuges 1 ermittelt und mit einem bekannten Leergewicht des Fahrzeuges 1 verglichen. Die Rückfahrkamera 21 ermittelt, ob sich z.B. ein Anhänger an dem Fahrzeug 1 befindet. Insbesondere weist auch die Rückfahrkamera 21 einen entsprechenden Software Algorithmus auf, der Gegenstände im Umfeld des Fahrzeuges erkennt. Auch mit der Kamera 21 im Innenraum des Fahrzeuges 1 kann erkannt werden, ob sich eine Last 4 im Innenraum befindet. Außerdem wird mit dem Sprengstoffsensor 24 ermittelt, ob Sprengstoff vorhanden ist. Die Verknüpfung und Auswertung dieser Verfahrensschritte führt dann zur Freigabe oder zur Sperrung des autonomen Fahrens oder aller Fahrfunktionen.
Die Freigabe zum autonomen Fahren erfolgt z.B. nicht, wenn in dem Fahrzeug 1 keine Person 3 anwesend ist, das Fahrzeug 1 aber eine Last 4 aufweist. Eine Freigabe erfolgt auch dann nicht, wenn keine Person 3 anwesend ist, das Fahrzeug 1 keine Last 4 aufweist, in dem Fahrzeug 1 kein Gefahrengegenstand 6 vorhanden ist, aber an dem Fahrzeug 1 eine Last 4 in Form eines Anhängers angekoppelt ist. Die Freigabe für den automatischen Fahrbetrieb erfolgt z.B. dann, wenn keine Person 3 in dem Fahrzeug 1 anwesend ist, in dem Fahrzeug 1 keine Last 4 vorhanden ist, kein Gefahrengegenstand 6 vorhanden ist und keine Last 4 in Form eines Anhängers an dem Fahrzeug 1 angekoppelt ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung weist folgende Merkmale auf:

- erstes Merkmal: Es muss festgestellt werden, ob sich eine Person im Fahrzeug befindet. Das Fahrzeug kann über eine Innenraumkamera verfügen und ein Software-Algorithmus muss feststellen, ob sich eine Person im Fahrzeug befindet.
- zweites Merkmal: Es muss festgestellt werden, ob das Fahrzeug beladen wurde. Dafür kann das Leergewicht des Fahrzeugs ermittelt und mit dem aktuellen Wert verglichen werden. Der Beladungszustand kann auch mit einer Kamera im Kofferraum und/oder Innenraum mit einem entsprechenden Softwarealgorithmus festgestellt werden.
- drittes Merkmal: Erkennung einer Last an der Anhängerkupplung oder des Anhängers direkt, mittels Rückfahrkamera/ Rückwärts gerichteter Kamera und Softwarealgorithmus.
- viertes Merkmal: Die Verknüpfung und Auswertung der Merkmale eins, zwei, drei führt zur Freigabe oder Sperrung des autonomen Fahrens oder aller Fahrfunktionen.

Mit dieser Funktionalität werden Sprengstofferkennungsmechanismen erweitert/ersetzt. Sprengstoffsensoren sind dabei auch optional.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Erfassungseinrichtung
21: Kamera
22: Sensor
23: Sensor
24: Sprengstoffsensor
3: Person
4: Last
5: Schnittstelle
6: Gefahrengegenstand
7: Sitz
8: Fahrzeugsteuerungseinrichtung
9: Anhängerkupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009048954 A1 [0002]
DE 102012101500 A9 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Freigabe eines automatischen Fahrbetriebs für ein Fahrzeug (1) mit einer Erfassungseinrichtung (2), die erfasst, - ob eine Person (3) in dem Fahrzeug (1) ist und - ob das Fahrzeug (1) eine Last (4) aufweist und - in Abhängigkeit von dieser Erfassung ein Signal für die Freigabe des automatischen Fahrbetriebs erzeugt und einer Schnittstelle (5), die das Signal für eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung (8) ausgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (2) eine Kamera (21), vorzugweise eine Innenraumkamera, eine Umfeldkamera und/oder eine Rückfahrkamera, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (2) wenigstens einen Sensor (22, 23), vorzugsweise einen Gewichtssensor und/oder einen Gefahrensensor, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (2) einen Sprengstoffsensor(24) aufweist.
Verfahren zur Freigabe eines automatischen Fahrbetriebs für ein Fahrzeug (1) mit den Schritten: - eine Erfassungseinrichtung (2) erfasst, ob eine Person (3) in dem Fahrzeug (1) ist und ob das Fahrzeug (1) eine Last (4) aufweist, - der automatische Fahrbetrieb wird in Abhängigkeit der Erfassung freigegeben.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (2) erfasst, ob die Person (3) in dem Fahrzeug (1) und/oder das Fahrzeug (1) einen Gefahrengegenstand (6), insbesondere Sprengstoff, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (2) erfasst, ob das Fahrzeug einen Anhänger und/oder einen Gepäckträger oder eine ähnliche Last (4) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (2) in Abhängigkeit von der Erfassung ein Signal erzeugt, das über eine Schnittstelle (5) an eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung (8) ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 verwendet wird.