DE102017211815A1

DE102017211815A1 - Verfahren, Vorrichtung, Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium zum Betreiben eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017211815A1
Application number: DE102017211815.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lich; Thomas Schlender; Thomas Gussner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2019-01-17
Also published as: WO2019011536A1

Abstract

Verfahren (400) zum Betreiben eines Fahrzeugs (1), mit den Schritten:
• Erkennen (401) eines Kollisionsobjekts (2), insbesondere eines erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmers, insbesondere eine Fußgängers;
• Bestimmen (402) einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts (2), insbesondere abhängig von einem Prädiktionsmodell für das Kollisionsobjekt (2);
• Bestimmen (403) einer Ausweichtrajektorie (20, 20') zur Vermeidung einer Kollision mit dem Kollisionsobjekt (2) oder einer Kollisionstrajektorie in Abhängigkeit von der bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit;
• Steuern (404) des Fahrzeugs (1) derart, dass das Fahrzeug (1) zumindest teilweise automatisiert entlang der bestimmten Ausweichtrajektorie (20, 20') oder der Kollisionstrajektorie geführt wird.

Description

Stand der Technik
Im Markt befinden sich bereits viele Systeme, die durch eine automatische Notbremsung Unfälle mit anderen Verkehrsteilnehmern, insbesondere mit Fahrzeugen im Längsverkehr und mit erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmern, sog. Vulnerable Road User (VRU), vermeiden bzw. mindern können.
Allerdings kann, gerade bei höheren Geschwindigkeiten, eine Kollision u.U. durch ein Ausweichmanöver vermieden werden, wenn eine Notbremsung nur noch durch die Reduktion der Geschwindigkeit die Unfallfolgen mindert.
Aus Keller, C.G. et al: „Active Pedestrian Safety by Automatic Braking and Evasive Steering", IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems Vol 12 (4), 2011 sind Systeme bekannt, die durch ein automatisches oder fahrerinitiiertes Ausweichmanöver Unfälle vermeiden können.
Eine wichtige Frage, die über die Durchführbarkeit eines Ausweichmanövers entscheidet, ist, wie sich das Kollisionsobjekt, z.B. der erhöht gefährdeter Verkehrsteilnehmer, z.B. der Fußgänger, dem ausgewichen werden soll, in Zukunft bewegen wird. Hierzu existieren bereits Modelle, die das Bewegungsverhalten des Kollisionsobjekts beschreiben. Allerdings sind diese Modelle statischer Natur und berücksichtigen, dass bei einer möglichen Auslöseentscheidung für eine automatische Vollbremsung oder einem Ausweichvorgang das Kollisionsobjekt, wenn es sich bspw. um einen Fußgänger handelt, plötzlich stehen bleibt oder flüchtet lediglich in einer Worst-Case Betrachtung. Die verschiedenen Reaktionsmöglichkeiten des Kollisionsobjekts, insbesondere, wenn es sich um dabei um einen Fußgänger handelt, wird daher nicht differenziert betrachtet. Ebenfalls wird die Bewegungshistorie des Kollisionsobjekts vernachlässigt, da es Abhängigkeiten zwischen zukünftigem und historischem Bewegungsverhalten gibt, die bei einer Entscheidungsfindung (Ausweichen oder Bremsen) unterstützen können. Somit kann es beim Einleiten von Vollbremsungen bzw. Ausweichvorgängen aufgrund der - ggf. unangebrachten - Worst-Case-Betrachtung dazu kommen, dass viel heftiger als notwendig eingegriffen wird.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund setzt die vorliegende Erfindung an und schafft ein Verfahren, ferner eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium zum Betreiben eines Fahrzeugs.
Würde man die möglichen Reaktionen des Kollisionsobjekts bzw. dessen Bewegungshistorie auch bei der Planung von Ausweichtrajektorien berücksichtigen, wäre ein sicheres Ausweichmanöver nur in sehr wenigen Fällen überhaupt möglich und würde in der Regel deutlich zu breit ausfallen, da die ungünstigste mögliche Bewegungsänderung des Kollisionsobjekts einkalkuliert werden müsste.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, mit den Schritten:

• Erkennen eines Kollisionsobjekts;
• Bestimmen einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts, insbesondere abhängig von einem Prädiktionsmodell für das Kollisionsobjekt;
• Bestimmen einer Ausweichtrajektorie zur Vermeidung einer Kollision mit dem Kollisionsobjekt oder einer Kollisionstrajektorie in Abhängigkeit von der bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit;
• Steuern des Fahrzeugs derart, dass das Fahrzeug zumindest teilweise automatisiert entlang der bestimmten Ausweichtrajektorie oder Kollisionstrajektorie geführt wird.

Unter einem Kollisionsobjekt ist vorliegend ein durch die Sensorik des Fahrzeugs erkanntes Objekt zu verstehen, mit dem eine Kollision mit hoher Wahrscheinlichkeit stattfinden wird, wenn sich weder die Bewegung des Fahrzeugs noch - falls möglich - die Bewegung des Objekts ändern. Von Vorteil ist dabei, wenn aus der Menge der erkannten Objekte nur diejenigen für das Verfahren der vorliegenden Erfindung weiterverfolgt werden, die sich dem Fahrzeug in kritisch annähern.
Unter einer kritischen Annäherung kann vorliegend eine Annäherung verstanden werden, bei dem die Annäherungsparameter, wie Art des Objekt, Richtung, Abstand, Geschwindigkeit, etc. auf einen Kritikalitätswert abgebildet werden und dieser Kritikalitätswert einen vorbestimmten Grenzwert für eine kritische Annäherung überschreitet. Als Kollisionsobjekt kann auch ein erhöht gefährdeter Verkehrsteilnehmer verstanden werden.
Unter einem erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmer werden vorliegend all diejenigen Teilnehmer am Straßenverkehr verstanden, die nicht von einer schützenden Hülle einer Karosserie umgeben sind. Dazu zählen u.a. Motorradfahrer, Fahrradfahrer und im besonderen Maße Fußgänger.
Unter einem Prädiktionsmodell für das Kollisionsobjekt wird vorliegend eine Berechnungsvorschrift verstanden, die basierend auf Messwerten von bspw. Sensoren des Fahrzeugs eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts ableitet.
Unter einer Ausweichtrajektorie wird vorliegend ein Bewegungspfad für das Fahrzeug verstanden, der dazu geeignet ist, eine Kollision mit dem Kollisionsobjekt die mit hoher Wahrscheinlichkeit zu vermeiden.
Unter einer Kollisionstrajektorie wird vorliegend ein Bewegungspfad für das Fahrzeug verstanden, der dazu geeignet ist, im Falle, dass eine Kollision mit dem Kollisionsobjekt ausgehend von dem zugrundeliegenden Modell unausweichlich ist, zu einer Kollision zu führen, deren Folgen ausgehend von dem zugrundeliegenden Modell minimal sind.
In Situationen, in denen eine Kollision unausweichlich ist, kann durch eine geeignete Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeugs das Ergebnis der Kollision abgemildert werden. Bspw. könnte, wenn es sich bei dem Kollisionsobjekt um ein Fahrzeug handelt, dieses Fahrzeug derart getroffen werden, dass eine optimale Absorption der Kollisionsenergie ermöglicht wird. Dadurch können die Folgen für die Insassen der beteiligten Fahrzeuge minimiert werden.
Solche Bewegungspfade (Ausweichtrajektorie, Kollisionstrajektorie) können dabei in Abläufe für die Mittel zur Längs- bzw. Querbeschleunigung des Fahrzeugs umgesetzt werden. Unter einer Längsbeschleunigung wird dabei vorliegend sowohl die positive Beschleunigung, d.h. die tatsächliche Vergrößerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs verstanden, als auch die negative Beschleunigung, d.h. das tatsächliche Verringern der Geschwindigkeit, d.h. ein Abbremsen des Fahrzeugs, verstanden. Unter einer Querbeschleunigung wird vorliegend das Bewegen des Fahrzeugs quer zur Längsausrichtung des Fahrzeugs verstanden. Die Querbeschleunigung kann dabei je nach Antriebskonzept des Fahrzeugs durch Lenk- oder Brems- ggf. auch Beschleunigungsaktionen einzelner Räder des Fahrzeugs erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Prädiktionsmodell die Bewegungshistorie des Kollisionsobjekts berücksichtigt.
Die Berücksichtigung der Bewegungshistorie in dem Prädiktionsmodell führt zu einer verbesserten Bestimmung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts. Sodass sich eine optimalere Ausweichtrajektorie bestimmen lässt.
Eine Ausweichtrajektorie gilt gemäß der vorliegenden Erfindung als optimaler, wenn sie dazu geeignet ist, die Kollisionswahrscheinlichkeit mit dem Kollisionsobjekt zu minimieren bei gleichzeitiger Minimierung der Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeugs.
Eine Kollisionstrajektorie gilt gemäß der vorliegenden Erfindung als optimaler, wenn sie dazu geeignet ist, die Kollisionsfolgen zu minimieren.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Prädiktionsmodell der prädizierte Aufprallpunkt des Kollisionsobjekts auf das Fahrzeug berücksichtigt.
Die Berücksichtigung des prädizierten Aufprallpunkts führt zu einer verbesserten Bestimmung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts, da sich gezeigt hat, dass abhängig von dem prädizierten Aufprallpunkt das zukünftige Verhalten des Kollisionsobjekts, insbesondere, wenn es sich bei dem Kollisionsobjekt um einen Fußgänger handelt, maßgeblich beeinflusst wird. Bei der Berücksichtigung des prädizierten Aufprallpunkts können unter Umständen bestimmte Bewegungszustände des Fußgängers bzw. allgemeiner des Kollisionsobjekts, unberücksichtigt bleiben, dies reduziert die Berechnungsressourcen für die Ausweichtrajektorie und führt insgesamt betrachtet zu einer genaueren Bestimmung der Ausweichtrajektorie.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Prädiktionsmodell der Kollisionsbereich des Fahrzeugs, in dem der prädizierte Aufprallpunkt des Kollisionsobjekts auf das Fahrzeug liegt, berücksichtigt.
Zur weiteren Minimierung der Berechnungsressourcen kann der prädizierte Aufprallpunkts einem Kollisionsbereich (Near Side, Center Area, Far Side) des Fahrzeugs zuordnet werden. Dies verringert dadurch die Berechnungsressourcen, da das prädizierte Verhalten des Kollisionsobjekts innerhalb eines Kollisionsbereichs gleichförmig abläuft.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird im Schritt des Bestimmens die Ausweichtrajektorie oder der Kollisionstrajektorie mittels eines Verfahrens zur Mehrzieloptimierung bestimmt. Von Vorteil ist als Ziele der Minimierung die Kollisionswahrscheinlichkeit mit dem Kollisionsobjekt bzw. die Minimierung der Gesamtausweichbreite bzw. die Minimierung der Querbeschleunigung bzw. im Falle einer unausweichlichen Kollision, die Minimierung der Kollisionsfolgen zu verwenden.
Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass Verfahren zur Mehrzieloptimierung effizient ausgeführt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens enthält das Verfahren zur Mehrzieloptimierung ferner mindestens eine der folgenden Nebenbedingungen:

• Verbleib der Kollisionswahrscheinlichkeit unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für das Kollisionsrisiko;
• Verbleib in einem vorbestimmten Fahrkorridor;
• Verbleib der Querbeschleunigung unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für die Querbeschleunigung;
• Verbleib des Querversatzes unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für den Querversatz;
• Verbleib der Kollisionsfolgen unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für die Kollisionsfolgen.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Ausweichtrajektorie oder die Kollisionstrajektorie als ein Polynom n-ter Ordnung, insbesondere 5-ter Ordnung dargestellt.
Ein Polynom n-ter Ordnung kann mittels bekannter effizienter Verfahren schnell iterativ gelöst werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Kollisionswahrscheinlichkeit abhängig von einem Passierpunkt ermittelt.
Unter dem Passierpunkt wird vorliegend der Punkt verstanden, an dem sich das Fahrzeug während des Ausweichmanövers oder der Kollision auf Höhe des Fußgängers befindet.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Prädiktionsmodell aktualisierbar.
Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass das Prädiktionsmodell vorlaufend angepasst werden kann. Bspw. dann, wenn neuere Erkenntnisse vorliegen oder wenn aktuellere Daten vorliegen.
Die Aktualisierung des Prädiktionsmodells kann bspw. bei einem Servicebesuch in einer Werkstatt erfolgen. Ebenso denkbar ist eine Umsetzung der Aktualisierbarkeit durch ein sog. Flash Over the Air Verfahren. Dabei werden über Funkübertragungstechnologien entsprechende Updates an dem bzw. den Fahrzeugen durchgeführt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Bei einer solchen Vorrichtung kann es sich um ein Steuergerät oder einen Steuergeräteverbund des Fahrzeugs handeln. Bei einem Steuergeräteverbund werden verschiedene Aspekte des Verfahrens von unterschiedlichen Steuergeräten durchgeführt. Wo notwendig tauschen die Steuergeräte untereinander Daten aus. Der Datenaustausch erfolgt dabei über eines der Kommunikationsnetzwerke im Fahrzeug, bspw. über den CAN- oder FlexRay-Bus.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung gespeichert ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert.
Figurenliste
Es zeigen

1 Illustration eines Prädiktionsmodells gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Beispiel für ein Prädiktionsmodell gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ein weiteres Beispiel für ein Prädiktionsmodell gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

Im Folgenden wird zunächst das Prädiktionsmodell für Fußgänger beschrieben. Anschließend wird beschrieben, wie Parameter zur genauen Ausgestaltung des Prädiktionsmodells mit Hilfe von Erkenntnissen aus der Unfallforschung festgelegt werden können. Schließlich wird beschrieben, wie eine Bestimmung einer Ausweichtrajektorie basierend auf dem beschriebenen Modell durchgeführt werden kann.
Die zukünftige Position eines Fußgängers wird durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen p_i(x,y) für mehrere äquidistante Zeitpunkte t_i bis zu einem maximalen Prädiktionshorizont t_n dargestellt. Diese Verteilungen sind dabei eine gewichtete Summe von Normalverteilungen mit Standardabweichungen σ_k und Mittelwerten µ_k $p_{i} (x, y) = \sum_{k = 1}^{3} W_{k} N (x, y, σ_{k}, μ_{k}) .$
Dabei gilt $\sum_{k = 1}^{3} W_{k} = 1.$
Die drei Komponenten W₁, W₂, W₃ der Verteilung repräsentieren drei mögliche und beispielhafte Bewegungszustände des Fußgängers:

• Stehenbleiben;
• mit konstanter Geschwindigkeit Weiterlaufen;
• Beschleunigen.

Es ist denkbar und möglich weitere Komponenten in das Prädiktionsmodell aufzunehmen, die weitere Bewegungszustände des Fußgängers repräsentierten; z. B. Rückwärtsgehen.
Die Standardabweichungen σ_k hingegen ergeben sich aus der Prädiktionsunsicherheit für den jeweiligen Bewegungszustand, die sich aus der Unsicherheit der Positionsmessung und Geschwindigkeitsmessung, die über den Prädiktionszeitraum propagiert werden, ergeben. Für die Zustände, in denen der Fußgänger beschleunigt bzw. stehenbleibt werden ebenfalls Verteilungen angenommen.
Mögliche Verteilungen können bspw. Tiemann, N. et al: „Predictive Pedestrian Protection - Situation Analysis with a Pedestrian Motion Model“, AVEC 2010 entnommen werden.
1 zeigt die Illustration eines Prädiktionsmodells gemäß der vorliegenden Erfindung. In der in 1 dargestellten Situation liegt eine erhöhte Kollisionswahrscheinlichkeit des Fahrzeugs 1 mit dem erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmer 2 vor. Das illustrierte Prädiktionsmodell basiert auf den drei vorstehend eingeführten Dimension Stehenbleiben W₁ , Weiterlaufen W₂ , Beschleunigen W₃ . Jeder Dimension W₁ , W₂ , W₃ wird ein Gewicht zugeordnet, das die Wahrscheinlichkeit wiedergibt, mit der sich das Kollisionsobjekt im jeweiligen Bewegungszustand aufhält bzw. in diesen wechseln wird.
Die Parameter können auf Basis von Unfalldaten von Beinaheunfällen oder echten Unfällen erhoben werden. Neben den prädizierten Verteilungsfunktionen für jeden Bewegungszustand ist ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung die Wahl der Gewichte W_k , die wiederum einen wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis der Bestimmung der Ausweichtrajektorien hat. Die Gewichte W_k werden nicht fix, sondern situationsabhängig gewählt.
Zum Beispiel werden die Gewichte abhängig vom prädizierten Aufprallpunkt y_coll gewählt.
Die Funktionsvorschrift $w_{k} = f (y_{c o l l}), k = 1,2,3$
mit dem prädizierten Kollisionspunkt y_coll kann dabei empirisch bspw. basierend auf der Auswertung von realen Unfällen bestimmt werden.
Als im besonderen Maße relevant für die zukünftige Aufenthaltswahrscheinlichkeit p_i(x,y) des Fußgängers hat sich die Zuordnung des Aufprallpunkts y_coll zu einem Kollisionsbereich ergeben. Dabei kann der Frontbereich des Fahrzeugs bspw. in drei Bereiche eingeteilt werden. Center Area, d.h. der mittige Bereich der Fahrzeugfront, sowie die Near Side und die Far Side. Die Near Side ist der Seitenbereich der Fahrzeugfront, die näher zum Fußgänger gelegen ist. D.h., wenn sich der Fußgänger von rechts dem Fahrzeug nähert der Bereich rechts der Center Area. Die Far Side ist entsprechend der Seitenbereich der Fahrzeugfront, die entfernter zum Fußgänger gelegen ist.
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist die Gewichte W_k abhängig von empirischen Beobachtungen des Verhaltens von erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmern (VRU), bspw. Fußgängern, bei Realunfällen zu erstellen.
Neben dem Kollisionspunkt y_coll können auch weitere Einflussgrößen z_i verwendet werden, sodass $w_{k} = \tilde{f} (y_{c o l l}, z_{1}, z_{2}, \dots), k = 1,2,3$
gilt.
Beispiele für weitere Einflussgrößen z_i sind:

• Kopforientierung des Fußgängers
• Breite der Fahrbahn
• Gegenverkehr
• Annäherungswinkel an die Fahrbahn
• Zebrastreifen
• Lichtzeichenanlage
• Kurvenradius
• Licht- und Sichtverhältnisse
• Fahrt auf innerstädtischen oder außerstädtischen Straßen
• Vorausfahrender Verkehr (Verkehrsdichte)
• Geschwindigkeit des EGO Fahrzeugs

Die Bestimmung der Ausweichtrajektorien oder Kollisionstrajektorie erfolgt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels einer Mehrzieloptimierung. Typische Optimierungsziele sind dabei

• Minimierung des Kollisionsrisikos mit dem Fußgänger;
• Minimierung der Gesamtausweichbreite;
• Minimierung der Querbeschleunigung;
• im Falle einer unausweichlichen Kollision, Minimierung der Kollisionsfolgen.

Neben der Optimierung der vorstehenden Ziele müssen Nebenbedingungen eingehalten werden. Eine typische Auswahl Nebenbedingungen sind dabei:

• das Kollisionsrisiko bleibt kleiner als eine vorbestimmte Grenze (Maximalwert);
• Verbleib in einem Fahrkorridor;
• Querbeschleunigung verbleibt unterhalb einer vorbestimmten Grenze;
• Maximaler Querversatz ist kleiner als eine vorbestimmte Grenze
• Im Falle einer unausweichlichen Kollision, die Kollisionsfolgen verbleiben unterhalbe einer vorbestimmten Grenze.

Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Minimierung des Kollisionsrisikos bzw. die Beschränkung desselben auf einen Maximalwert.
Unter einem Kollisionsrisiko wird vorliegend ein Wert verstanden, auf den kollisionsrelevante Faktoren, wie bspw. Sensorwerte, abgebildet werden. Für diesen Wert kann eine Grenze vorbestimmt werden, die bei Anwendung der Ausweichtrajektorie auf das Fahrzeug nicht überschritten werden darf.
Das Kollisionsrisiko mit dem Fußgänger, dem ausgewichen werden soll, kann gemäß der vorliegenden Erfindung abhängig von dem Passierpunkt (x_PP, y_PP) bestimmt werden.
Mit dem oben beschriebenen Fußgängermodell ergibt sich aus einem gegebenen Passierpunkt ein Kollisionsrisiko mittels der Integration der Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte p(x,y) über den entsprechenden Aufenthaltsbereich des Fahrzeugs.
Der Fahrkorridor kann dabei so bestimmt sein, dass garantiert ist, dass keine (andere) Kollision mit statischen und dynamischen Hindernissen, z.B. Gegenverkehr, stattfindet,
Die vorbestimmte Grenze für die Querbeschleunigung kann dabei physikalisch motiviert sein. Dabei sind die Grenzwerte für eine stabile Führung des Fahrzeugs zu berücksichtigen, z.B. Haftreibung, Belastungen.
Die vorbestimmte Grenze für den Querversatz kann sich bspw. an der typischen oder aktuellen Spurbreite orientieren.
Als effizienter Weg zur Bestimmung der Ausweichtrajektorie hat sich ein Polynom n-ter Ordnung erwiesen. Insbesondere ein Polynom 5-ter Ordnung.
Setzt man für die Ausweichtrajektorie bzw. Kollisionstrajektorie ein Polynom 5-ter Ordnung an, erhält man $y (x (t)) = a_{0} + a_{1} x + a_{2} x^{2} + \dots + a_{5} x^{5}$
mit $x (t) = v \cdot t$
wobei v die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit ist. So kann dieses Optimierungsproblem iterativ gelöst werden. Das Ergebnis sind die Koeffizienten a_i des Polynoms.
2 und 3 zeigen exemplarisch zwei unterschiedliche Situationen mit unterschiedlichen Werten für die Gewichte W₁ , W₂ , W₃ und im Ergebnis verschiedenen Ausweichtrajektorien.
Im ersten Fall (2) ist es deutlich wahrscheinlicher, dass der Fußgänger 2 stehen bleibt (W₁ ) oder mit gleicher Geschwindigkeit weiterläuft (W₂ ) als dass der Fußgänger 2 beschleunigt (W₃ ). Mit einer entsprechend gewählten Schranke für die Kollisionswahrscheinlichkeit kann dadurch implizit der Fall, dass der Fußgänger beschleunigt (W₃ ) außer Acht gelassen werden.
Im ersten Fall (2) wird daher als Ausweichtrajektorie 20 eine Bewegungsvorschrift gewählt, die für das Fahrzeug einen seitlichen Versatz nach links vorsieht.
Im zweiten Fall (3) verhält es sich umgekehrt. Hier kann der Fall vernachlässigt werden, dass der Fußgänger stehen bleibt (W₁ ), da dies im Verhältnis zu den beiden anderen Dimensionen unwahrscheinlich ist.
Im ersten Fall (3) wird daher als Ausweichtrajektorie 20' eine Bewegungsvorschrift gewählt, die für das Fahrzeug einen seitlichen Versatz nach rechts vorsieht.
Die entsprechenden Wahrscheinlichkeiten können dabei auf empirische Daten basieren und dementsprechend als Parameter appliziert und bei Bedarf oder beim Vorliegen neuer Erkenntnisse oder aktuellerer Daten aktualisiert werden.
Die Tabelle in 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Schritt 401 wird ein Kollisionsobjekt 2, insbesondere ein erhöht gefährdeter Verkehrsteilnehmer (VRU), wie bspw. ein Fußgänger, über die Sensorik des Fahrzeugs 1 odgl. erkannt. Nach der Erkennung eines Kollisionsobjekts 2 gilt es eine optimale Gegenaktion zu bestimmen, die nach Möglichkeit zu einer Verhinderung der Kollision bei gleichzeitiger minimaler Gefährdung des weiteren Verkehrs, inklusive des Fahrers und der Insassen des Fahrzeugs 1 zu bestimmen.
Dazu wird zunächst in Schritt 402 eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts 2 bestimmt. Erfolgt die Bestimmung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit auf dem Prädiktionsmodell gemäß der vorliegenden Erfindung, so erfolgt eine besonders genaue Bestimmung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit unter Berücksichtigung der relevantesten Faktoren für die Bestimmung derselben.
In Schritt 403 kann basierend auf der bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts eine optimale Ausweichtrajektorie 20, 20' ermittelt bzw. bestimmt werden.
Mittels der bestimmten Ausweichtrajektorie werden in Schritt 404 die entsprechenden Längs- und Querbeschleunigungsmittel des Fahrzeugs 1 derart angesteuert, dass das Fahrzeug 1 im Wesentlichen der Ausweichtrajektorie folgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

C.G. et al: „Active Pedestrian Safety by Automatic Braking and Evasive Steering“, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems Vol 12 (4), 2011 [0003]

Claims

Verfahren (400) zum Betreiben eines Fahrzeugs (1), mit den Schritten: • Erkennen (401) eines Kollisionsobjekts (2), insbesondere eines erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmers, insbesondere eine Fußgängers; • Bestimmen (402) einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts (2), insbesondere abhängig von einem Prädiktionsmodell für das Kollisionsobjekt (2); • Bestimmen (403) einer Ausweichtrajektorie (20, 20') zur Vermeidung einer Kollision mit dem Kollisionsobjekt (2) oder einer Kollisionstrajektorie in Abhängigkeit von der bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit; • Steuern (404) des Fahrzeugs (1) derart, dass das Fahrzeug (1) zumindest teilweise automatisiert entlang der bestimmten Ausweichtrajektorie (20, 20') oder Kollisionstrajektorie geführt wird.
Verfahren (400) nach Anspruch 1, wobei in dem Prädiktionsmodell die Bewegungshistorie des Kollisionsobjekts (2) berücksichtigt wird.
Verfahren (400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Prädiktionsmodell der prädizierte Aufprallpunkt des Kollisionsobjekts (2) auf das Fahrzeug (1) berücksichtigt wird.
Verfahren (400) nach Anspruch 3, wobei in dem Prädiktionsmodell der Kollisionsbereich des Fahrzeugs (1), in dem der prädizierte Aufprallpunkt des Kollisionsobjekts (2) auf das Fahrzeug (1) berücksichtigt wird.
Verfahren (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt des Bestimmens die Ausweichtrajektorie (20, 20') oder der Kollisionstrajektorie mittels eines Verfahrens zur Mehrzieloptimierung bestimmt wird, insbesondere mit den Zielen Minimierung der Kollisionswahrscheinlichkeit mit dem Kollisionsobjekt und/oder Minimierung der Gesamtausweichbreite und/oder Minimierung der Querbeschleunigung und/oder Minimierung der zu erwartenden Kollisionsfolgen.
Verfahren (400) nach Anspruch 5, wobei das Verfahren zur Mehrzieloptimierung ferner mindestens eine der folgenden Nebenbedingungen enthält: • Verbleib der Kollisionswahrscheinlichkeit unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für das Kollisionsrisiko. • Verbleib in einem vorbestimmten Fahrkorridor; • Verbleib der Querbeschleunigung unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für die Querbeschleunigung; • Verbleib des Querversatzes unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für den Querversatz; • Verbleib der Kollisionsfolgen unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für die Kollisionsfolgen.
Verfahren (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausweichtrajektorie (20, 20') oder Kollisionstrajektorie als ein Polynom n-ter Ordnung, insbesondere 5-ter Ordnung dargestellt wird.
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Kollisionswahrscheinlichkeit abhängig von einem Passierpunkt ermittelt wird.
Verfahren (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Prädiktionsmodell aktualisierbar ist.
Vorrichtung, die dazu eingerichtet ein Verfahren (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist ein Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gemäß Anspruch 11 gespeichert ist.