DE102017212034A1 - System und Verfahren zur automatisierten Längsführung eines Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand - Google Patents

System und Verfahren zur automatisierten Längsführung eines Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein System und ein entsprechend ausgebildetes Verfahren zur automatisierten Längsführung eines Kraftfahrzeugs, durch das das Kraftfahrzeug basierend auf einer erkannten Infrastrukturkomponente, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert, automatisiert bis in den Stillstand abgebremst werden kann. Das System umfasst- eine Sensoreinheit , die ausgebildet ist, eine Infrastrukturkomponente zu erkennen, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert,- eine erste Ermittlungseinheit, die ausgebildet ist, bei erkannter Infrastrukturkomponente basierend auf aktuell vorliegenden Informationen der Sensoreinheit eine Stillstandsposition zu ermitteln,- eine zweite Ermittlungseinheit, die ausgebildet ist, bei nicht mehr erkannter Infrastrukturkomponente basierend auf der ermittelten Stillstandsposition bei noch erkannter Infrastrukturkomponente und einem ermittelten Fehlerwert eine adaptierte Stillstandsposition zu ermitteln, und- eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, automatisiert ein Abbremsen in den Stillstand auf die ermittelte Stillstandsposition oder die ermittelte adaptierte Stillstandsposition zu veranlassen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur automatisierten Längsführung eines Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand nach dem Oberbergriff der Ansprüche 1 und 9.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene, den Fahrer bei seiner Fahraufgabe unterstützende Fahrerassistenzsysteme bekannt, welche vorausliegende Signalgeber, bspw. Ampeln bzw. deren Lichtzustand erkennen und bei der Steuerung der Fahrerassistenzsysteme berücksichtigen.
  • Beispielsweise offenbart die DE 10 2008 010 968 A1 ein System zur Informationsanzeige in einem Fahrzeug mit einer Bilderfassungseinheit zum Erfassen des Fahrzeugumfeldes, einer Auswerteeinheit zum Auswerten der Bilddaten hinsichtlich dem Vorhandensein von Verkehrszeichen oder Verkehrseinrichtungen, und einer Anzeigeeinheit zum Darstellen einer Information, wenn zumindest ein Verkehrszeichen oder eine Verkehrseinrichtung erkannt wird. Im Detail zeichnet sich das System dadurch aus, dass abhängig vom aktuellen oder geplanten Fahrweg eine angepasste Information angezeigt wird, wenn für verschiedene Fahrwegmöglichkeiten verschiedene Verkehrszeichen oder verschiedene Verkehrseinrichtungen erfasst werden.
  • Aus der DE 10 2013 226 599 A1 ist ein Verfahren zur adaptiven Abstands- und Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs bekannt, bei dem das Fahrzeug aufgrund einer erkannten Infrastrukturkomponente automatisiert bis in den Stillstand abgebremst werden kann.
  • Aus der DE 10 2015 224 112 A1 ist ein System zur Beeinflussung von Fahrzeugsystemen unter Berücksichtigung relevanter Signalgeber bekannt, wobei für die Identifizierung relevanter Signalgeber auch Informationen über identifizierte verdeckte Signalgeber berücksichtigt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist nun, eine bei nicht (mehr) eindeutig erkannter Verkehrsinfrastrukturkomponente verbesserte und sichere automatisierte Fahrzeuglängsführung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein System nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer kamerabasierten Erkennung der relevanten Infrastrukturkomponenten technikbedingt der Messfehler durch die Bildverarbeitung überproportional mit dem Abstand wächst, d. h. die durch die Bildverarbeitung ermittelte Position einer Infrastrukturkomponente kann von der tatsächlichen Position abweichen. Gleichzeitig wird aber bei automatisierten Bremsvorgängen für eine komfortable Bremsung eine geringe Verzögerung der Fahrzeuge angestrebt. Damit einhergehend muss eine sog. Zielbremsung bei größeren Distanzen und damit im Bereich größerer Messfehler gestartet werden. Bei Sichtverlust zur Verkehrsinfrastrukturkomponente (Ampel, Schild, Bodenmarkierung) kann kurzzeitig odometrisch weitergerechnet werden, bis die Sicht wiederkehrt. Danach (wenn wieder Sicht auf die Verkehrsinfrastrukturkomponente vorliegt) erfolgt eine durch die geringere Distanz zunehmend bessere Messung bzw. Ermittlung der verbleibenden Entfernung zur Ziel-Stillstandsposition.
  • Falls der Sichtverlust jedoch andauert oder die Sicht - z. B. durch vorstehende LKWs - nicht mehr wiederkehrt, kann kein Update der ermittelten Distanz erfolgen. Dies kann dazu führen, dass die auf Basis der Daten der kamerabasierten Sensoreinheit ermittelte und zu erreichende Stillstandsposition von der tatsächlichen Position, bei der das Fahrzeug Stillstands erreichen muss, abweicht. Besteht erst kurz vor der ermittelten Stillstandsposition wieder Sichtkontakt zur Infrastrukturkomponente, kann eine unkomfortable Verzögerung erforderlich sein, um die - nun genauer bestimmbare - Stillstandsposition erreichen zu können.
  • Zur Verbesserung bekannter Systeme zur automatisierten Längsführung eines Kraftfahrzeugs, durch das das Kraftfahrzeug basierend auf einer erkannten Infrastrukturkomponente, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert, automatisiert bis in den Stillstand abgebremst werden kann, sind erfindungsgemäß folgende Teilsysteme vorgesehen:
    • - Eine Sensoreinheit, die ausgebildet ist, eine Infrastrukturkomponente zu erkennen, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert,
    • - eine erste Ermittlungseinheit, die ausgebildet ist, bei erkannter Infrastrukturkomponente basierend auf aktuell vorliegenden Informationen der Sensoreinheit (bzgl. der Infrastrukturkomponente) eine Stillstandsposition zu ermitteln, bei dessen Erreichen, das Kraftfahrzeug bis in den Stillstand abgebremst sein muss,
    • - einer zweiten Ermittlungseinheit, die Teil der ersten Ermittlungseinheit sein kann und ausgebildet ist, bei nicht mehr erkannter (und für die Zielbremsung relevanter) Infrastrukturkomponente (z. B. aufgrund Sicherverlust) basierend auf der ermittelten Stillstandsposition bei (noch) erkannter Infrastrukturkomponente und einem ermittelten Fehlerwert eine adaptierte Stillstandsposition zu ermitteln, und
    • - eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, bei für eine Zielbremsung relevanter erkannter Infrastrukturkomponente automatisiert ein Abbremsen in den Stillstand auf die ermittelte Stillstandsposition, und bei nicht mehr erkannter relevanter Infrastrukturkomponente automatisiert ein Abbremsen in den Stillstand auf die ermittelte adaptierte Stillstandsposition zu veranlassen.
  • Mit vereinfachte Worten ausgedrückt ist erfindungsgemäß vorgesehen, das unter der Voraussetzung, dass zunächst eine Infrastrukturkomponente, welche ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert, erkannt wird, und einer Ermittlung einer Stillstandsposition basierend auf aktuell vorliegenden Informationen der Sensoreinheit vorgenommen wurde, immer dann, wenn diese Infrastrukturkomponente bzw. die relevanten Informationen dieser Infrastrukturkomponente nicht mehr erfasst werden können, die zuletzt ermittelte und geltend Stillstandsposition unter Berücksichtigung eines ermittelten Fehlerwerts entsprechend adaptiert und für die Längsführung herangezogen wird. Somit kann auch bei Sichtverlust sichergestellt werden, dass sich mögliche Messfehler Sensoreinheit nicht negativ auf die Ermittlung der Stillstandsposition auswirken.
  • Das System zur automatisierten Längsführung kann Teil eine Systems zum automatisierten Fahren sein. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade gemäß der Definition der BASt entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) gemäß der BASt dem Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
  • Unter dem Begriff Sensoreinheit ist jede Art von Sensoreinheit zu verstehen, welche zumindest teilweise kamerabasiert arbeitet. Durch eine entsprechend ausgebildete Bildverarbeitung können aus den gewonnenen Bildern Infrastrukturkomponenten und deren Position identifiziert werden, die ein Abbremsen in den Stillstand erfordern.
  • Unter dem Begriff Infrastrukturkomponenten sind stationäre oder temporär stationäre Lichtsignalanlage und/oder Verkehrszeichen und/oder relevante Bodenmarkierungen wie z. B. Haltelinien oder Zebrastreifen, oder ähnliches zu subsumieren. Je nach Art und Position der ermittelten Infrastrukturkomponente ist die Anhalteposition vorgegeben.
  • In analoger Anwendung des Grundgedankens der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich ein entsprechend ausgebildetes Verfahren zur automatisierten Längsführung eines Kraftfahrzeugs, bei dem das Kraftfahrzeug basierend auf einer erkannten Infrastrukturkomponente, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert, automatisiert bis in den Stillstand abgebremst werden kann, erfindungsgemäß durch folgende Schritte aus:
    • - Erkennen einer Infrastrukturkomponente, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert,
    • - Ermitteln einer Stillstandsposition bei erkannter Infrastrukturkomponente basierend auf aktuell vorliegenden Informationen der Sensoreinheit über die lnfrastrukturkomponente(z. B. Art und/oder Position der Infrastrukturkomponente ),
    • - Ermitteln einer adaptierten Stillstandsposition basierend auf der ermittelten Stillstandsposition bei erkannter Infrastrukturkomponente und einem ermittelten Fehlerwert, wenn die zuvor erkannte Infrastrukturkomponente nicht mehr mit der Sensoreinheit erkannt wird, und
    • - bei erkannter Infrastrukturkomponente (durch die Sensoreinheit), Veranlassen eines automatisierten Abbremsens in den Stillstand auf die ermittelte Stillstandsposition, und bei nicht mehr erkannter Infrastrukturkomponente (durch die Sensoreinheit), Veranlassen eines automatisierten Abbremsens in den Stillstand auf die ermittelte adaptierte Stillstandsposition.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Bei der Ermittlung der Stillstandsposition basierend auf aktuell vorliegenden Informationen der Sensoreinheit über eine aktuell erkannte Infrastrukturkomponente können weitere relevante Informationen, wie z. B. Daten eines Navigationssystems berücksichtigt werden. Diese Daten von Navigationssystemen und/oder die vorliegenden Daten über die erkannte Infrastrukturkomponente (Art und/oder Position der Infrastrukturkomponente) können um entsprechend bereit gestellte Daten anderer Verkehrsteilnehmer oder von zentralen Verkehrssystemen mittels Car-to-X Kommunikation ergänzt werden.
  • Bei der Ermittlung der adaptierten Stillstandsposition, wenn die relevante Infrastrukturkomponente nicht mehr mit dem fahrzeugeigenen Sensorsystem erfasst werden kann, spielt die Berücksichtigung eines ermittelten Fehlerwerts eine wesentliche Rolle. Je besser der ermittelte Fehlerwert ist, desto genauer kann die Stillstandsposition adaptiert werden. Der Fehlerwert sollte ein Maß dafür sein, wie groß (absolut, relativ, prozentual) die Abweichung der ermittelten Stillstandsposition von der tatsächlichen Anhalteposition sein kann. Hierzu kann der Fehlerwert basierend auf erfassten bzw. erfassbaren relevanten Informationen über die Unschärfe bzw. einen möglichen Fehler bei der (vorangegangenen) Ermittlung der Stillstandsposition bei aktuell vorliegenden Informationen der relevanten Infrastrukturkomponente, die mit der Sensoreinheit aktuell erkannt wurden, ermittelt werden.
  • Im einfachsten Fall gibt der Fehlerwert eine Fehlerdistanz bzw. eine Fehlerstrecke wieder, welche angibt, wie groß die Distanz bzw. Strecke ist, von der die ermittelte Stillstandsposition von der aufgrund der Infrastrukturkomponente geltenden tatsächlichen Anhalteposition abweichen kann.
  • Bei einem derartigen Fehlerwert kann die adaptierte Stillstandsposition vorteilhafterweise durch Differenzbildung von zuletzt ermittelter Stillstandsposition und ermitteltem Fehlerwert ermittelt werden, d. h. von der zuvor ermittelten Stillstandsposition wird bei Sichtverlust bzw. nicht mehr erkannter Infrastrukturkomponente die ermittelte Fehlerstrecke abgezogen, so dass die sich ergebende adaptierte Stillstandsposition vor der - zuvor - ermittelten Stillstandsposition liegt, also früher erreicht wird. Dadurch kann erreicht werden, dass die tatsächlich geltende Anhalteposition nicht überfahren wird bzw. es zu einer unkomfortablen Verzögerung kommt.
  • Um mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit sicherstellen zu können bzw. um auszuschließen, dass aufgrund des automatisierten Längseingriffs die tatsächliche Anhalteposition überfahren wird, kann vorgesehen sein, dass die adaptierte Stillstandsposition basierend auf der ermittelten Stillstandsposition bei erkannter Infrastrukturkomponente und einem ermittelten Worst-Case-Fehlerwert, insbesondere durch Differenzbildung von ermittelter Stillstandsposition und ermitteltem Worst-Case-Fehlerwert, ermittelt wird, wobei der Worst-Case-Fehlerwert auf vorliegenden Informationen eines Worst-Case-Szenarios bei der Bestimmung der Stillstandsposition ermittelt wird. Unter dem Begriff Worst-Case-Szenario sind solchen Szenarien zu verstehen, bei denen die Sensoreinheit maximal ungenaue bzw. „schlechte“ Daten liefert, so dass aufgrund dieser von der Sensoreinheit zur Verfügung gestellten maximal schlechten Informationen eine Stillstandsposition ermittelt wird, die maximal von der tatsächlichen Anhalteposition abweicht.
  • Der zu berücksichtigende Fehlerwert kann vorteilhafterweise über eine Lastenheft-Spezifikation in Form eines sog. Look-Up-Tables ermittelt werden.
  • Zur Ermittlung des Fehlerwertes, insb. des Worst-Case-Fehlerwertes, können alle vorliegenden relevanten Informationen, die einen Einfluss auf die auf Basis der vorliegenden Informationen des Sensorsystems über die Infrastrukturkomponente ermittelte Stillstandsposition haben können, berücksichtigt werden. Insbesondere kann der (Worst-Case-)Fehlerwert in Abhängigkeit vorliegender Informationen über (distanzabhängige) Messungenauigkeitsfehler der Sensoreinheit ermittelt werden. So kann z. B. im Fahrzeug eine Tabelle hinterlegt sein, in der distanzabhängig angegeben ist, um wieviel % bei der Distanz- bzw. Positionsermittlung einer erkannten Infrastrukturkomponente die ermittelte Distanz bzw. Position von der tatsächlichen Distanz bzw. Position maximal abweichen kann.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Fehlerwert, insb. der Worst-Case-Fehlerwert (auch) in Abhängigkeit bzw. unter Berücksichtigung von vorliegenden Informationen über die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit, die zuletzt erfasste oder ermittelte Distanz zwischen Kraftfahrzeug und der zuletzt ermittelten Stillstandsposition, Informationen über das Wetter und/oder die Tageszeit, und/oder weitere vorliegender Informationen über das Fahrzeugumfeld ermittelt werden. Insbesondere können bei der Ermittlung des Fehlerwertes Informationen über den Stand der Sonne (z. B. tiefstehende Sonne) oder über sonstige Witterungsbedingungen, die einen Einfluss auf die „Sicht“ der Sensorik haben (z. B. starker Regen oder Schneefall) berücksichtigt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Fehlerwert, insb. der Worst-Case-Fehlerwert (auch) in Abhängigkeit von vorliegenden Flottendaten anderer Verkehrsteilnehmer, welche insb. durch Anbindung des Fahrzeugs bzw. des Systems an ein Backendsystem zur Verfügung gestellt werden können, ermittelt werden. Insbesondere kann der Fehlerwert dabei derivat- und/oder umfeldindividuell ermittelt werden. Vorteilhafterweise können die Flottendaten (fl) zumindest eine oder mehrere der folgenden Informationen umfassen: Fahrzeugderivat, Art des Sensors, distanzabhängiges ermitteltes Sensorsignal und/oder retrospektiv korrigiertes Sensorsignal. Bspw. kann es sich bei den Flottendaten um (distanzabhängige) Messfehlerwerte gleicher Sensoreinheiten oder um ermittelte Fehlerwerte bei gleichen oder ähnlichen (Betriebs-)Bedingungen (z. B. Witterungsbedingungen, Tageszeit, Geschwindigkeit, Abstand) bzw. Verkehrssituationen handeln.
  • Ebenso denkbar ist, dass der Fehlerwert, insbesondere der Wort-Case-Fehlerwert in Abhängigkeit vorliegender Informationen vorangegangener ermittelter Fehlerwerte des eigenen Fahrzeugs oder der zur Verfügung gestellten Informationen anderer Fahrzeuge bzw. Verkehrsteilnehmer (sog. Flottendaten) ermittelt wird. So kann z. B. bei jeder „Sichtrückkehr“ und Erreichen oder später der adaptierten Stillstandsposition aus dem zuletzt ermittelten Fehlerwert und der Abweichung der adaptierten Stillstandsposition und der eigentlich zu erreichenden Anhalteposition, die nun durch die Sensoreinheit wieder sichtbar sein sollte, festgestellt werden, wie „gut“ der Fehlerwert war. So können z. B. Fahrzeuge - wenn sie an der relevanten Infrastrukturkomponente vorbei gefahren sind - retrospektiv per Odometrie ermitteln bzw. wissen, zu welchem Abstand sie welchen Sensorwert erhalten haben. Zusätzlich können diesem Datenpaar weitere relevante Parameter, die einen Einfluss auf den Sensorwert haben können (z. B. Tageszeit, Sonnenstand, Witterungsverhältnisse) zugeordnet werden. Diese Daten bzw. Informationen können an einen externen Datenspeicher (Backend) gesendet werden, welche dann von (anderen) Fahrzeugen wiederum abgerufen werden können. Daraus können Annahmen für zukünftige Fehlerwerte abgeleitet werden. Bspw. kann der Fall eintreten, dass aufgrund der örtlichen Gegebenheiten (Ampel leicht verdreht, mehrere Ampeln) bei tiefstehender Sonne die Distanz immer recht lang unterschätzt wird. Retrospektiv kann dieser „Fehler“ jedoch erkannt werden und mit einem Hinweis an das Backend übermittelt werden, so dass andere Fahrzeuge in ähnlichen Situationen unter Berücksichtigung dieser Information den Fehlerwert bzw. die tatsächliche Distanz bis zu tatsächlichen) Anhalteposition besser bestimmen können.
  • Die Erfindung wird nun anhand nachfolgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
    • 1. eine Verkehrssituation zur Veranschaulichung möglicher Messfehler einer kamerabasierten Sensoreinheit eines Fahrzeugs,
    • 2 einen stark vereinfachten Aufbau eines beispielhaften erfindungsgemäßen Systems zur automatisierten Längsführung eines Kraftfahrzeugs,
    • 3 eine beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen zweiten Ermittlungseinheit zum Ermitteln einer adaptierten Stillstandsposition, und
    • 4 einen beispielhaften Ablaufplan für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die 1 zeigt eine Verkehrssituation zur Veranschaulichung möglicher Messfehler einer kamerabasierten Sensoreinheit eines Fahrzeugs, wobei sich ein Fahrzeug FZG einer mit einer Ampel A ausgestatteten T-Kreuzung nähert. Aufgrund der Position der Ampel A und der aktuellen Signalisierung (rot) darf das Fahrzeug die Anhalteposition AP nicht überfahren.
  • Zum Zeitpunkt t1 erkennt das Fahrzeug FZG mit der nach vorne ausgerichteten kamerabasierten Sensoreinheit die Ampel A als relevante Infrastrukturkomponente, die ein Abbremsen des Fahrzeugs bis in den Stillstand erfordert. Aufgrund der aktuellen Entfernung d1 des Fahrzeugs FZG zum Zeitpunkt t1 zur Ampel A wird aufgrund der Messfehler der Sensoreinheit eine Stillstandsposition ermittelt, die im Anhalte-Bereich AB_d1 liegt (schraffierter Bereich inkl. dem weißen Bereich AB_d2 und der Anhalteposition AP). Da sich das Fahrzeug FZG kontinuierlich weiterbewegt, wird mit geringer werdender Distanz der Messfehler kleiner. So befindet sich zum Beispiel zum Zeitpunkt t2 das Fahrzeug FZG bereits näher an der Ampel A. Aufgrund der aktuellen Entfernung d2 des Fahrzeugs FZG zur Ampel A wird eine Stillstandsposition ermittelt, die im Anhalte-Bereich AB_d2 liegt (weißer Bereich inkl. Anhalteposition AP). Dieser Bereich AB_d2 ist bereits wesentlich kleiner als der Bereich AB_d1, d. h. die maximale Abweichung der ermittelten Stillstandsposition zur tatsächlichen Anhalteposition ist bereits wesentlich geringer als zum Zeitpunkt t1.
  • Um sicherstellen zu können, dass die tatsächliche Anhalteposition AP nicht überfahren wird, muss bei einem möglichen Sichtverlust der Infrastrukturkomponente die zuletzt ermittelte Stillstandsposition derart adaptiert werden, dass ein Überfahren vermieden wird. Dies wird erfindungsgemäß durch Berücksichtigung eines ermittelbaren Fehlerwertes bei der Ermittlung der Stillstandsposition (= adaptierte Stillstandsposition) sichergestellt.
  • Das in der 2 dargestellte System zur automatisierten Längsführung eines Kraftfahrzeugs, durch das das Kraftfahrzeug basierend auf einer erkannten Infrastrukturkomponente, wie z. B. einer Ampel oder eines Stopp-Schilds, das ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand zumindest bei der aktuellen Verkehrssituation erfordert, automatisiert abgebremst wird, umfasst folgende Komponenten:
    • - eine kamerabasierte Sensoreinheit S,
    • - eine erste Ermittlungseinheit E1,
    • - eine zweite Ermittlungseinheit E2, die Teil der ersten Ermittlungseinheit E1 ist, und
    • - eine Steuereinheit SE zum Veranlassen eines automatisierten Abbremsens des Fahrzeugs bis in den Stillstand.
  • Die kamerabasierte Sensoreinheit S ist ausgebildet, relevante Infrastrukturkomponenten, die ein Abbremsen des Fahrzeugs bis in den Stillstand erfordern, zu erkennen. Bei den Infrastrukturkomponenten kann es sich um relevante Ampeln, Stoppschilder oder ähnliches handeln. Ebenso können es auch Verkehrszeichen sein, bei denen aufgrund der aktuellen Verkehrssituation ein Abbremsen des Fahrzeugs an einer bestimmten Position notwendig ist. Beispielsweise kann es sich um einen Zebrastreifen handeln, der von einem weiteren Verkehrsteilnehmer überquert werden will. Die Sensoreinheit übermittelt relevante Daten s (z. B. Art und Position bzw. Distanz zur Infrastrukturkomponente) an die erste Ermittlungseinheit E1.
  • Die erste Ermittlungseinheit E1 ist ausgebildet, bei erkannter relevanter Infrastrukturkomponente basierend auf den aktuell vorliegenden Informationen s der Sensoreinheit S eine Stillstandsposition Pos0 zu ermitteln, bei dessen Erreichen das Fahrzeug bis in den Stillstand abgebremst sein muss. Bei der Stillstandsposition Pos0 handelt es sich - falls vorhanden - bspw. um die Position der Haltlinie oder - falls keine Haltelinie vorhanden ist - um die Position einer virtuellen Haltelinie.
  • Die zweite Ermittlungseinheit E2 dient zur Ermittlung einer adaptierten Stillstandsposition aPos0. Diese adaptierte Stillstandsposition aPos0 muss ermittelt werden, wenn die kamerabasierte Sensoreinheit S die zuvor erkannte, relevante Infrastrukturkomponente nicht mehr erkennt, also z. B. bei Sichtverlust oder Sensorausfall. Wesentlich ist hierbei, dass die zweite Ermittlungseinheit E2 bei der Ermittlung der adaptierten Stillstandsposition aPos0 neben der zuvor ermittelten Stillstandsposition Pos0 berücksichtigt, dass diese zuvor ermittelte Stillstandsposition je nach Distanz zur Stillstandsposition noch mehr oder weniger von der eigentlich tatsächlich zu erreichenden Anhalteposition, die erreicht werden sollte, abweichen kann. Eine beispielhafte Ermittlungsmethode wird später unter Bezugnahme zu 3 erläutert.
  • Die Steuereinheit SE ist ausbildet, je nach vorliegender aktueller Situation ein automatisiertes Abbremsen des Fahrzeugs auf die ermittelte Stillstandsposition Pos0 oder die ermittelte adaptierte Stillstandsposition aPos0 durch aussenden einen entsprechenden Steuersignals abr an die zuständige, hier nicht näher dargestellte Aktorik. Wird die relevante Infrastrukturkomponente, die ein Abbremsen des Fahrzeugs bis in den Stillstands erfordert zum Zeitpunkt des Eingreifens in die Längsführung mit der kamerabasierten Sensoreinheit S erkannt, veranlasst die Steuereinheit SE ein automatisiertes Abbremsen des Fahrzeugs auf die ermittelte Stillstandsposition Pos0, die basierend auf den aktuellen Daten s der Sensoreinheit ermittelt wird. Erkennt jedoch die Sensoreinheit S die relevante Infrastrukturkomponente nicht mehr, weil sie z. B. verdeckt ist oder die Sensoreinheit S defekt ist, veranlasst die die Steuereinheit SE ein automatisiertes Abbremsen des Fahrzeugs auf die ermittelte adaptierte Stillstandsposition aPos0, die basierend auf der zuletzt ermittelten Stillstandsposition Pos0 und eines ermittelten Fehlerwertes ermittelt wird.
  • Eine beispielhafte detaillierte Ausgestaltung der zweiten Ermittlungseinheit E2, die zur Ermittlung einer adaptierten Stillstandsposition bei Sichtverlust der relevanten Infrastrukturkomponente dient, zeigt die 3.
  • Die zweite Ermittlungseinheit E2 erhält zusätzlich zur ermittelten Stillstandsposition Pos0 der ersten Ermittlungseinheit E1 weitere Eingangssignale v, d, mf, und fl, die zur Ermittlung eines Fehlerwertes FW dienen. Der Fehlerwert FW gibt eine maximale mögliche Abweichung der ermittelten Stillstandsposition Pos0 von der aufgrund der Verkehrssituation bzw. Verkehrsinfrastruktur tatsächlichen Anhalteposition an. Idealerweise wird als Fehlerwert FW somit eine Strecke angegeben, die zeigt, welche (maximale) Strecke die tatsächliche Anhalteposition von der ermittelten Stillstandsposition Pos0 (maximal) abweichen kann.
  • Dieser Fehlerwert FW kann mittels einer dafür vorgesehenen Berechnungseinheit BE in Abhängigkeit zumindest einer der folgenden vorliegenden Informationen ermittelt werden.
    • - Geschwindigkeit v des Fahrzeugs,
    • - Abstand d des Fahrzeugs zur ermittelten Stillstandsposition Pos0,
    • - Vorliegende relevante Flottendaten fl, insbesondere derivat- und/oder umfeldindividuelle, und/oder
    • - Informationen der Sensoreinheit S, insbesondere Informationen mf über spezifizierte (distanzabhängige) Messfehler der Sensoreinheit.
  • Die Informationen über die Distanz d können dabei wiederum unter Berücksichtigung von Daten eines Navigationssystems ermittelt werden. Die Flottendaten fl können durch Anbindung an ein Car-to-Car oder Car-to X-System bereitgestellt werden. Idealerweise können die Flottendaten fl zumindest eine oder mehrere der folgenden Informationen umfassen: Fahrzeugderivat, Art des Sensors, distanzabhängiges ermitteltes Sensorsignal (= gemessener Abstandswert) und/oder retrospektiv korrigiertes Sensorsignal (= tatsächlicher Abstandswert). Den ermittelten gemessenen Sensorsignalen können noch weitere Attribute wie z. B. Witterungsverhältnisse, Tageszeit, Sonnenstand, Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder weitere örtliche Gegebenheiten zugeordnet sein. Ebenso können zu den retrospektiv korrigierten Sensorsignalen diese Informationen mitgeliefert werden, so dass klar ist, unter welchen Voraussetzungen welches Sensorsignal ermittelt wurde dieses retrospektive wie korrigiert wurde. Diese gesammelten Informationen können im Backend in einem sog. Look-Up Table gespeichert und damit anderen Fahrzeugen zur Verfügung gestellt werden.
  • Die spezifizierten Messfehler mf der Sensoreinheit können entweder vom Hersteller zur Verfügung gestellt Informationen oder durch vorangegangene Messungen entsprechend ermittelt und zur Verfügung gestellt werden. Ebenso können aktuelle Witterungsinformationen wie z. B. tiefstehende Sonne, starker Regen oder starker Schneefall und/oder Tageszeitinformationen (Tag, Nach) berücksichtigt werden.
  • Aus der ermittelten Stillstandsposition Pos0 und dem ermittelten Fehlerwert FW kann durch Differenzbildung (Stillstandsposition Pos0 minus Fehlerwert FW) eine adaptierte Stillstandsposition aPos0 ermittelt werden, welche bei Sichtverlust bei der Längsführung berücksichtigt wird.
  • Die 4 zeigt nun einen beispielhaften Ablaufplan für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatisierten Längsführung eines Kraftfahrzeugs, bei dem das Kraftfahrzeug basierend auf einer erkannten Infrastrukturkomponente, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert, automatisiert bis in den Stillstand abgebremst werden kann.
  • Das Verfahren beginnt bei aktiver automatischer Längsführung in Schritt 100, in dem kontinuierlich abgefragt wird, ob die Sensoreinheit im Sinne einer Infrastrukturkomponente eine Lichtsignalanlage oder ein Stoppschild erkennt, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert. Wird eine derartige Infrastrukturkomponente erkannt, wird anschließend im Schritt 200 basierend auf aktuell vorliegenden Informationen der Sensoreinheit über die erkannte Infrastrukturkomponente und ggf. weiterer Parameter eine Stillstandsposition ermittelt, bis zu der das Kraftfahrzeug in den Stillstand abgebremst werden muss. Anschließend wird im Schritt 250 in Abhängigkeit von der ermittelten Stillstandsposition und weiteren Informationen (z. B. aktuelle Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs) eine Verzögerungsstrategie zum Erreichen der Stillstandsposition ermittelt und entsprechend eingeleitet.
  • Gleichzeitig zu Schritt 250 wird im Schritt 270 abgefragt, ob die Sensoreinheit weiterhin diese Infrastrukturkomponente erkennt. Wenn dies der Fall ist, wird zu Schritt 200 zurückgesprungen und auf Basis der aktuell vorliegenden Informationen der Sensoreinheit über die erkannte Infrastrukturkomponente und ggf. weiterer Parameter die Stillstandsposition ermittelt bzw. die zuvor ermittelte Stillstandsposition entsprechend angepasst. Anschließend wird wieder im Schritt 250 in Abhängigkeit von der ermittelten neuen oder angepassten Stillstandsposition und weiteren Informationen (z. B. aktuelle Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs) die Verzögerungsstrategie zum Erreichen der Stillstandsposition ermittelt und entsprechend eingeleitet.
  • Wird jedoch im Schritt 270 festgestellt, dass die Sensoreinheit die Infrastrukturkomponente nicht mehr erkennt (weil sie z. B. verdeckt ist oder die Sensoreinheit defekt ist), wird von Schritt 270 zu 300 übergegangen. In Schritt 300 wird basierend auf vorliegenden Informationen über die Sensoreinheit (Informationen über die Spezifikation der Kamera bzgl. Messfehler-Streuungen) und sonstige weitere Informationen, die einen Aufschluss über mögliche Abweichungen der ermittelten virtuellen Halteposition (Stillstandsposition) zur eigentlich zu erreichenden Stillstandsposition geben (z. B. Abstand zur zuletzt ermittelten Stillstandsposition, Tageszeit (optional), Witterung (optional), relevante Informationen anderer Fahrzeuge (optional),..), ein Worst-Case-Fehlerwert ermittelt, der angibt, wie groß die maximale Abweichung der ermittelten Stillstandsposition von der eigentlich maßgeblichen Anhalteposition ist. Anschließend wird im Schritt 400 basierend auf der ermittelten Stillstandsposition bei erkannter Infrastrukturkomponente und dem ermittelten Fehlerwert durch Differenzbildung (ermittelte Stillstandsposition minus Fehlerwert) eine adaptierte Stillstandsposition ermittelt.
  • Nach Ermittlung der adaptierten Stillstandsposition wird im Schritt 500 die veranlasste Längsführung gemäß Schritt 250 abgebrochen und stattdessen in Abhängigkeit von der ermittelten adaptierten Stillstandsposition und weiteren Informationen (z. B. aktuelle Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs) eine Verzögerungsstrategie zum Erreichen der Stillstandsposition ermittelt und entsprechend eingeleitet.
  • Gleichzeitig wird zu Schritt 270 zurückgesprungen und wieder abgefragt, ob die Sensoreinheit die Infrastrukturkomponente (wieder) erkennt. Falls nicht, werden erneut die Schritte 300 - 500 ausgeführt. Falls jedoch die Infrastrukturkomponente wieder erkannt wird, wird die veranlasste Längsführung nach Schritt 500 abgebrochen und nach Schritt 250 ausgeführt. Das gesamte Verfahren wird solange durchgeführt, bis die geltende Stillstandsposition (Stillstandsposition oder die adaptierte Stillstandsposition erreicht ist.
  • Durch die hier erläuterte Erfindung wird sichergestellt, dass selbst bei einem sehr frühen Sichtverlust auf die relevante Infrastrukturkomponente kein Überfahren der tatsächlichen Anhalteposition stattfindet. Vielmehr wird tendenziell vor der tatsächlichen Anhalteposition in den Stillstand abgebremst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (9)

  1. System zur automatisierten Längsführung eines Kraftfahrzeugs, durch das das Kraftfahrzeug basierend auf einer erkannten Infrastrukturkomponente, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert, automatisiert bis in den Stillstand abgebremst werden kann, gekennzeichnet durch - eine Sensoreinheit (S), die ausgebildet ist, eine Infrastrukturkomponente (A) zu erkennen, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs (FZG) bis in den Stillstand erfordert, - eine erste Ermittlungseinheit (E1), die ausgebildet ist, bei erkannter Infrastrukturkomponente (A) basierend auf aktuell vorliegenden Informationen (s) der Sensoreinheit (S) über die Infrastrukturkomponente (A) eine Stillstandsposition (Pos0) zu ermitteln, - eine zweite Ermittlungseinheit (E2), die ausgebildet ist, bei nicht mehr mit der Sensoreinheit (S) erkannter Infrastrukturkomponente (A) basierend auf der ermittelten Stillstandsposition (Pos0) bei noch erkannter Infrastrukturkomponente (A) und einem ermittelten Fehlerwert (FW) eine adaptierte Stillstandsposition (aPos0) zu ermitteln, und - eine Steuereinheit (SE), die ausgebildet ist, bei erkannter Infrastrukturkomponente (A) automatisiert ein Abbremsen in den Stillstand auf die ermittelte Stillstandsposition (Pos0), und bei nicht mehr erkannter Infrastrukturkomponente (A) ein Abbremsen in den Stillstand auf die ermittelte adaptierte Stillstandsposition (aPos0) zu veranlassen.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptierte Stillstandsposition (aPos0) durch Differenzbildung von ermittelter Stillstandsposition (Pos0) und ermitteltem Fehlerwert (FW) ermittelt wird.
  3. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptierte Stillstandsposition (aPos0) basierend auf der ermittelten Stillstandsposition (Pos0) bei erkannter Infrastrukturkomponente (A) und einem ermittelten Worst-Case-Fehlerwert, insbesondere durch Differenzbildung von ermittelter Stillstandsposition und ermitteltem Worst-Case-Fehlerwert ermittelt wird, wobei der Worst-Case-Fehlerwert basierend auf vorliegenden Informationen eines Worst-Case-Szenarios ermittelbar ist.
  4. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerwert (FW), insbesondere der Worst-Case-Fehlerwert, in Abhängigkeit bekannter Informationen (s) der Sensoreinheit (S), insb. in Abhängigkeit bekannter Informationen über Messungenauigkeitsfehler (mf) der Sensoreinheit (S) ermittelbar ist.
  5. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerwert (FW), insbesondere der Worst-Case-Fehlerwert in Abhängigkeit von vorliegenden Informationen über die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit (v), die zuletzt erfasste oder ermittelte Distanz (d) zwischen dem Kraftfahrzeug und der zuletzt ermittelten Stillstandsposition, Witterungsinformationen, Informationen über die Tageszeit und/oder weiterer vorliegenden Informationen über das Fahrzeugumfeld ermittelbar ist.
  6. System nach einen der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerwert (FW), insbesondere der Worst-Case-Fehlerwert, in Abhängigkeit von vorliegenden Flottendaten (fl), welche insb. durch Anbindung an ein Backendsystem zur Verfügung gestellt werden, ermittelbar ist.
  7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flottendaten (fl) zumindest eine oder mehrere der folgenden Informationen umfassen: Fahrzeugderivat, Art des Sensors, distanzabhängiges ermitteltes Sensorsignal und/oder retrospektiv korrigiertes Sensorsignal.
  8. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Fehlerwert (FW), insbesondere der Worst-Case-Fehlerwert, in Abhängigkeit vorliegender Informationen vorangegangener ermittelter Fehlerwerte oder Abweichungen der ermittelten Stillstandsposition von einer tatsächlich geltenden Anhalteposition (AP) ermittelbar ist.
  9. Verfahren zur automatisierten Längsführung eines Kraftfahrzeugs, bei dem das Kraftfahrzeug basierend auf einer erkannten Infrastrukturkomponente, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert, automatisiert bis in den Stillstand abgebremst werden kann, gekennzeichnet, durch folgende Schritte: - Erkennen einer Infrastrukturkomponente, die ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis in den Stillstand erfordert (100), - Ermitteln einer Stillstandsposition bei erkannter Infrastrukturkomponente basierend auf aktuell vorliegenden Informationen der Sensoreinheit über die Infrastrukturkomponente (200), - Ermitteln einer adaptierten Stillstandsposition basierend auf der ermittelten Stillstandsposition bei erkannter Infrastrukturkomponente und einem ermittelten Fehlerwert (300), wenn die zuvor erkannte Infrastrukturkomponente nicht mehr mit der Sensoreinheit erkannt wird (400), und - bei erkannter Infrastrukturkomponente, Veranlassen eines automatisierten Abbremsens in den Stillstand auf die ermittelte Stillstandsposition (250), und bei nicht mehr erkannter Infrastrukturkomponente, Veranlassen eines automatisierten Abbremsens in den Stillstand auf die ermittelte adaptierte Stillstandsposition (500).
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