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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum automatisierten Manövrieren eines Ego-Fahrzeugs.
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Aus dem Stand der Technik (z.B.
DE 10 2014 211 507 ) sind Fahrassistenzsysteme bekannt, welche durch Informationen über andere Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise Fahrzeugtyp (PKW/LKW) oder Geschwindigkeit (langsam/schnell), verbesserte Fahrmanöver planen und durchführen können. Dabei werden die Informationen von den Verkehrsteilnehmern untereinander zur Verfügung gestellt.
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Weiterhin sind Fahrassistenzsysteme bekannt, die einen Fahrzeugtyp erkennen und in Abhängigkeit des erkannten Fahrzeugtyps automatisierte Fahrmanöver planen und durchführen.
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Bei diesem aus dem Stand der Technik bekannten Fahrassistenzsystemen können zwar die Eigenschaften bestimmter Fahrzeugtypen, also beispielsweise langsames/schnelles Fahrzeug oder PKW/LKW, als Grundlage für die Manöverplanung herangezogen werden; jedoch kann es vorkommen, dass das Erkennen eines Fahrzeugtyps allein nicht ausreicht, um ein sicheres Fahrmanöver einzuleiten und dem Fahrzeuginsassen während einer automatisierten/autonomen Fahrt ein sicheres Gefühl zu geben.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein System bzw. ein Verfahren zum automatisierten Manövrieren eines Ego-Fahrzeugs bereitzustellen, welches zumindest teilweise die Nachteile der im Stand der Technik bekannten Fahrassistenzsysteme überwindet.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum automatisierten Manövrieren eines Ego-Fahrzeugs, wobei das System aufweist:
- - eine Erkennungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist:
- ◯ ein bewegliches Objekt im Umfeld des Ego-Fahrzeugs zu erkennen;
- ◯ mindestens ein Objektattribut des beweglichen Objekts zu erkennen, wobei das mindestens eine Objektattribut eine Fahreigenschaft des beweglichen Objekts und/oder eine Ladung des beweglichen Objekts beschreibt; und
- ◯ das erkannte bewegliche Objekt und das mindestens eine erkannte Objektattribut einer bestimmten Objektklassifikation zuzuordnen;
- - eine mit der Erkennungsvorrichtung gekoppelte Manöverplanungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein automatisiertes Fahrmanöver des Ego-Fahrzeugs in Abhängigkeit der zugeordneten Objektklassifikation zu planen und durchzuführen.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Manövrieren eines Ego-Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst:
- - Erkennen eines beweglichen Objekts im Umfeld des Ego-Fahrzeugs;
- - Erkennen mindestens eines Objektattributs des beweglichen Objekts, wobei das mindestens eine Objektattribut eine Fahreigenschaft des beweglichen Objekts und/oder eine Ladung des beweglichen Objekts beschreibt;
- - Zuordnen des erkannten beweglichen Objekts und des erkannten Objektattributs zu einer bestimmten Objektklassifikation; und
- - Planen und Durchführen eines automatisierten Fahrmanövers des Ego-Fahrzeugs in Abhängigkeit der zugeordneten Objektklassifikation.
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Unter einem Ego-Fahrzeug bzw. einem Fahrzeug im Sinne des vorliegenden Dokuments ist jegliche Fahrzeugart zu verstehen, mit der Personen und/oder Güter transportiert werden können. Mögliche Beispiele dafür sind: Mögliche Beispiele dafür sind: Kraftfahrzeug, Lastkraftwagen, Landfahrzeuge, Busse, Fahrkabinen, Seilbahnkabinen, Aufzugkabinen, Schienenfahrzeuge, Wasserfahrzeuge (z.B. Schiffe, Boote, U-Boote, Tauchglocken, Hovercraft, Tragflächenboote), Luftfahrzeuge (Flugzeuge, Hubschrauber, Bodeneffektfahrzeuge, Luftschiffe, Ballone). Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug. Ein Kraftfahrzeug in diesem Sinne umfasst einen Kraftwagen, ein Kraftrad und eine Zugmaschine.
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Unter dem Begriff „automatisiertes Manövrieren“ bzw. „automatisiertes Fahrmanöver“ ist im Rahmen des Dokuments ein Fahren bzw. Fahrmanöver mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren bzw. Fahrmanöver mit automatisierter Längs- und Querführung zu verstehen. Der Begriff „automatisiertes Manövrieren“ bzw. „automatisiertes Fahrmanöver“ umfasst ein automatisiertes Manövrieren (Fahren) bzw. Fahrmanöver 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.
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Mit der Kopplung, z.B. die Kopplung der Erkennungsvorrichtung mit der Manöverplanungseinheit, ist im Rahmen des vorliegenden Dokuments eine kommunikative Verbindung gemeint. Die kommunikative Verbindung kann kabellos (z.B. Bluetooth, WLAN, Mobilfunk) oder kabelgebunden (z.B. mittels einer USB-Schnittstelle, Datenkabel, etc.) sein.
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Mithilfe der Erkennungsvorrichtung können ein sich im Umfeld des Ego-Fahrzeugs befindliches bewegliches Objekt und ein Objektattribut des beweglichen Objekts erkannt und in eine Objektklassifikation eingeordnet werden. Das Erkennen und/oder das Klassifizieren werden vorzugsweise nach den im Stand der Technik bekannten Methoden durchgeführt.
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Vorteilhafterweise beschreibt das Objektattribut eine Fahreigenschaft und/oder eine Ladung des beweglichen Objekts, die auf ein gefährliches Fahrmanöver des beweglichen Objekts rückschließen lässt. Zusätzlich oder alternativ beschreibt das Objektattribut eine Fahreigenschaft des beweglichen Objekts und/oder eine Ladung des beweglichen Objekts, die ein unsicheres Gefühl bei einem Fahrzeuginsassen des Ego-Fahrzeugs auslöst. Mit anderen Worten fühlt sich ein Fahrzeuginsasse des Ego-Fahrzeugs unsicher bzw. stuft die Fahrsituation als gefährlich ein, wenn der Fahrzeuginsasse das Objektattribut wahrnimmt. Würde der Fahrzeuginsasse selbst das Ego-Fahrzeug steuern, so würde der Fahrzeuginsasse ein Fahrmanöver (Abstand vergrößern, Überholen, Anhalten und/oder Ändern der Route) einleiten, um die Situation zu ändern oder zu beenden.
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Mithilfe des erfindungsgemäßen Systems bzw. Verfahren zum automatisierten Manövrieren eines Ego-Fahrzeugs wird also nicht nur ein bestimmtes bewegliches Objekt erkannt und klassifiziert, sondern eine bestimmte Fahreigenschaft und/oder Ladung des beweglichen Objekts wird ebenfalls erkannt und klassifiziert. Vorzugsweise bezieht sich die erkannte und klassifizierte Fahreigenschaft und/oder Ladung des beweglichen Objekts auf ein gefährliches und/oder unsicheres und/oder verkehrswidriges Fahrmanöver des beweglichen Objekts. Durch die spezifische Klassifizierung des erkannten beweglichen Objekts und seines Objektattributs bzw. seiner Objektattribute kann das Planen und Durchführen eines automatisierten Fahrmanövers präzise und zuverlässig durchgeführt werden. Durch die spezifische Klassifizierung des erkannten beweglichen Objekts und seines Objektattributs bzw. seiner Objektattribute wird das Planen und Durchführen eines automatisierten Fahrmanövers dem Fahrverhalten eines Fahrers während einer nicht-automatisierten Fahrt nachempfunden. Dadurch wird erreicht, dass der Fahrzeuginsasse bzw. die Fahrzeuginsassen des Ego-Fahrzeugs sich während einer automatisierten bzw. autonomen Fahrt sicher fühlen und dem Fahrassistenzsystem des Ego-Fahrzeugs vertrauen können.
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Die Erkennung eines beweglichen Objekts und seiner Objektattribute kann mithilfe bekannter Vorrichtungen, wie beispielsweise einer Sensorvorrichtung, erfolgen. Dabei kann die Erkennungsvorrichtung zwischen beweglichen und unbeweglichen Objekten unterscheiden.
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Die Erkennungsvorrichtung kann in bzw. am Ego-Fahrzeug angeordnet sein. Alternativ kann ein Teil der Erkennungsvorrichtung, beispielsweise eine Sensorvorrichtung, in bzw. am Ego-Fahrzeug angeordnet sein und ein anderer Teil der Erkennungsvorrichtung, zum Beispiel ein entsprechendes Steuergerät bzw. eine Recheneinheit, außerhalb des Ego-Fahrzeugs, beispielsweise auf einem Server, angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Erkennungsvorrichtung dazu eingerichtet, das bewegliche Objekt und das mindestens eine Objektattribut durch Auswertung von Umfelddaten, die durch eine Sensorvorrichtung des Ego-Fahrzeugs ermittelt worden sind, zu erkennen. Die Sensorvorrichtung umfasst einen oder mehrere Sensoren, die dazu ausgebildet sind, das Fahrzeugumfeld zu erkennen. Die Sensorvorrichtung stellt entsprechende Umfelddaten zur Verfügung und/oder verarbeitet und/oder speichert diese.
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Im Rahmen des vorliegenden Dokuments wird unter einer Sensorvorrichtung eine Vorrichtung verstanden, die mindestens eine der folgenden Einrichtungen umfasst: Ultraschallsensor, Radarsensor, Lidarsensor, Bildsensor und/oder Kamera, vorzugsweise hochauflösende Kamera, Wärmebildkamera, Wifi-Antenne, Thermometer, Mikrophon.
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Beispielsweise kann eine im Ego-Fahrzeug verbaute Kamera dazu verwendet werden, die Farben, Texturen und Größen bestimmter Komponenten des beweglichen Objekts auszuwerten. Dadurch kann das bewegliche Objekt und das Objektattribut/ die Objektattribute in eine bestimmte Objektklassifikation eingeordnet werden.
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Die oben beschriebenen Umfelddaten können von einer der vorgenannten Einrichtungen oder von einer Kombination mehrerer der vorgenannten Einrichtungen (Sensordatenfusion) stammen.
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Die Objektklassifikation umfasst vorteilhafterweise Informationen zu beweglichen Objekten und Objektattributen.
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Informationen zu beweglichen Objekten können verschiedene Merkmale umfassen, die unterschiedliche Detaillierungsgrade aufweisen, wie beispielsweise die Objektart (Fahrzeug, Fahrrad, Mensch,...), die Fahrzeugart (Lkw, PKW, Motorrad,...), die Fahrzeugklasse (Kleinwagen, Mittelklassewagen, Tanklaster, Umzugswagen, Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug, ...), den Hersteller (BMW, VW, Mercedes-Benz, ...), die Fahrzeugspezifikationen (Kennzeichen, Motorisierung, Farbe, Aufkleber,...).
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Jedenfalls dient die Objektklassifikation dazu, das bewegliche Objekt mitsamt seinem Objektattribut bzw. sein Objektattributen anhand von bestimmten Merkmalen zu beschreiben. Eine Objektklassifikation beschreibt dann eine bestimmte Merkmalskombination, in die das bewegliche Objekt mitsamt seinem Objektattribut bzw. seinen Objektattributen eingeordnet werden kann.
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Wurde durch die Erkennungsvorrichtung erkannt, dass es sich um ein bewegliches Objekt handelt, wird mindestens ein Objektattribut ermittelt und das bewegliche Objekt und das Objektattribut anschließend in eine Objektklassifikation eingeordnet. Dafür werden mithilfe der Erkennungsvorrichtung Messdaten gesammelt, ausgewertet und/oder gespeichert. Solche Messdaten sind beispielsweise Umfelddaten, die von einer Sensorvorrichtung des Ego-Fahrzeugs aufgezeichnet werden. Zusätzlich oder alternativ können auch Messdaten aus im bzw. am Auto verbauten Speichern oder fahrzeugexternen Speichern (zum Beispiel Server, Cloud) verwendet werden, um das erkannte bewegliche Objekt mitsamt seinem Objektattribut bzw. seinen Objektattributen in eine Objektklassifikation einzuordnen. Die Messdaten entsprechen dabei den oben erwähnten Merkmalen des beweglichen Objekts bzw. des beweglichen Objekts mitsamt seinem Objektattribut bzw. seinen Objektattributen. Beispiele für solche Messdaten sind: die Geschwindigkeit des beweglichen Objekts, die Entfernung des beweglichen Objekts zu dem Ego-Fahrzeug, die Orientierung des beweglichen Objekts in Relation zu dem Ego-Fahrzeug und/oder die Dimension des beweglichen Objekts.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das bewegliche Objekt eines der folgenden: Abrollkipper, Abschleppwagen, Agrarfahrzeuge, Anhänger, Fahrzeug mit Anhänger oder Wohnwagen, Arbeitsbühne, Baufahrzeug, Bagger, Baumaschine, Bauwagen, Cabriolet, Fahrzeug mit Gefahrengut, Geländewagen, Kastenwagen, Kehrmaschine, Kraftrad, Landwirtschaftsfahrzeug, LKW, Schwertransporter, Transporter, oder Tankwagen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Fahreigenschaft des beweglichen Objekts mindestens eine der folgenden Eigenschaften auf:
- - Übertretung oder Unterschreitung der erlaubten Maximalgeschwindigkeit um mindestens 50 %, vorzugsweise 40%;
- - Schlangenlinien-Fahren;
- - unerwartetes Stoppen im Verkehrsfluss; und
- - wiederholtes Überqueren der Fahrbahnbegrenzung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist Ladung des beweglichen Objekts mindestens eine der folgenden Gegenstände auf:
- - Fahrradträger, insbesondere mit Fahrrad;
- - ungesicherte Ladung;
- - über das beweglichen Objekt (5) herausragende Ladung;
- - lose Schüttladung; und
- - flatternder Gegenstand.
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Die Manöverplanungseinheit des Systems zum automatisierten Manövrieren des Ego-Fahrzeugs erhält über die Erkennungsvorrichtung die zugeordnete Objektklassifikation und steuert diese in die Fahrmanöverplanung und Fahrmanöverdurchführung des automatisierten Fahrmanövers des Ego-Fahrzeugs ein.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das automatisierte Fahrmanöver des Ego-Fahrzeugs mindestens eine der folgenden Aktionen:
- - Vergrößern des Abstands zum erkannten beweglichen Objekt;
- - Überholen des erkannten beweglichen Objekt;
- - Anhalten und/oder Parken; und
- - Änderung der Route.
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Erkennt die Erkennungsvorrichtung beispielsweise ein Fahrzeug vor dem Ego-Fahrzeug, welches Schotter auf der Ladefläche transportiert, und ordnet dieses der Objektklassifikation „Schüttgut-Transport“ zu, so wird das automatisierte Fahrmanöver des Ego-Fahrzeugs so ausgeführt, dass der Sicherheitsabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug erhöht wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Fahrzeug (Ego-Fahrzeug) bereitgestellt, welches mit einem oben beschriebenen System zum automatisierten Manövrieren eines Ego-Fahrzeugs ausgestattet ist.
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Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen System zum automatisierten Manövrieren eines Ego-Fahrzeugs nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das Verfahren zum automatisierten Manövrieren eines Ego-Fahrzeugs nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und andersherum; vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Systems. An dieser Stelle nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Systems.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt schematisch ein System zum automatisierten Manövrieren eines Ego-Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform.
- 2 zeigt schematisch ein System zum automatisierten Manövrieren eines Ego-Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform.
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In 1 ist ein Ego-Fahrzeug 1 abgebildet, welches mit einer Sensorvorrichtung 2 und einer mit der Sensorvorrichtung 2 verbundenen Manöver-Recheneinheit 3 ausgestattet ist. Mit der Sensorvorrichtung 2 können bewegliche Objekte und Objektattribute im Umfeld des Ego-Fahrzeugs 1 erkannt und einer bestimmten Objektklassifikation zugeordnet werden.
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In 1 ist ein dem Ego-Fahrzeug vorrausfahrendes Fahrzeug 5 abgebildet. Mithilfe der Sensorvorrichtung 2, die zumindest einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor und eine hochauflösende Kamera umfasst, ist das Ego-Fahrzeug 1 zunächst in der Lage, zu erkennen, dass sich ein Fahrzeug 5 im vorderen Umfeld des Ego-Fahrzeugs 1 befindet. Weiterhin ist die Sensorvorrichtung 2 in der Lage, zu erkennen, dass das Fahrzeug eine Ladung Baumstämme 4 transportiert.
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Die Merkmale „Fahrzeug“ und „Geladene Baumstämme“ wird einer bestimmten Objektklassifikation zugeordnet.
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Auf Basis der zugeordneten Objektklassifikation plant die Manöver-Recheneinheit 3 das bevorstehende automatisierte Fahrmanöver des Ego-Fahrzeugs 1, nämlich das Überholen des Fahrzeugs 5, und steuert zur Durchführung die entsprechenden Fahrzeugkomponenten des Ego-Fahrzeugs 1 an.
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In 2 ist die Durchführung des automatisierten Fahrmanövers, nämlich das Überholen des Fahrzeugs 5, schematisch dargestellt. Mit gestrichelten Linien ist das Ego-Fahrzeug 1 auf der Fahrspur hinter dem Fahrzeug 5 mit der Ladung Baumstämme 4 in seiner ursprünglichen Position dargestellt. Durch das Erkennen und Zuordnen des Fahrzeugs 5 mit den geladenen Baumstämmen 4 plant die Manöver-Recheneinheit 3 des Ego-Fahrzeugs 1 ein Überholmanöver, bei welchem das Ego-Fahrzeug 1 auf die Spur links neben dem Fahrzeug 5 ausweicht und dieses überholt.
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Durch das Erkennen und Einordnen des vor dem Ego-Fahrzeug 1 fahrenden Fahrzeugs 5 kann ein automatisiertes Fahrmanöver eingeleitet werden, welches dem Fahrzeuginsassen ein sicheres Fahrgefühl vermittelt, weil der Fahrzeuginsasse durch den erfolgten Überholvorgang nicht mehr befürchten muss, dass die Baumstämme von dem Fahrzeug 5 auf seine Spur fallen und er dadurch in eine gefährliche Verkehrssituation gebracht werden könnte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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