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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern mindestens eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs in einer kritischen Situation.
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Stand der Technik
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Autonome oder teilautonome Fahrzeuge werden immer häufiger im Straßenverkehr eingesetzt. Die automatisierten Fahrfunktionen der autonomen oder teilautonomen Fahrzeuge, beispielsweise zum selbständigen Lenken eines Fahrzeuges, erhalten die hierzu notwendigen Informationen über das Umfeld der Fahrzeuge, vorwiegend über eine Vielzahl von Sensoren, die in und an den Fahrzeugen verbaut sind. Durch die Verarbeitung der mit Hilfe der Sensoren gesammelten Daten kann eine interne Steuereinheit einen für das Fahrzeug und dessen Insassen sicheren Fahrweg bestimmen und die hierfür notwendige Lenkbewegungen einleiten.
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Eine zuverlässige Berechnung eines sicheren Fahrweges ist jedoch nur möglich, wenn die Nutzung aller Sensoren des Fahrzeuges zum Erfassen des Fahrzeugumfelds uneingeschränkt zur Verfügung steht. Fallen ein oder mehrere Sensoren zur Umfelderfassung des Fahrzeugs aus oder werden beispielsweise in ihren Funktionen beeinträchtigt, kann ein sicherer autonomer oder teilautonomer Fahrmodus des Fahrzeugs üblicherweise nicht durchgeführt werden. Dies kann zu einem Ausfall der autonomen Fahrfunktion führen, sodass das Fahrzeug manuell vom Fahrer gesteuert oder in einen sicheren Zustand versetzt werden muss.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs und zum Aufrechterhalten eines autonomen Fahrmodus in einem Fehlerfall vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern mindestens eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs in einer kritischen Situation bereitgestellt. In einem Schritt erfolgt eine Kommunikation des mindestens einen Fahrzeugs mit mindestens einem benachbarten autonomen oder teilautonomen Fahrzeug. Anschließend kann durch das mindestens eine Fahrzeug und das mindestens eine benachbarte Fahrzeug ein gemeinsamer Fahrzeugverband gebildet werden. Mindestens ein benachbartes Fahrzeug wird als ein Leitfahrzeug für das mindestens eine Fahrzeug definiert bzw. bestimmt. Das Leitfahrzeug kann hierbei auch gleichzeitig das Leitfahrzeug des Fahrzeugverbands sein. Anschließend wird dem Leitfahrzeug ein zumindest teilweiser Zugriff auf mindestens eine Fahrfunktion des mindestens einen Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das mindestens eine Fahrzeug anhand einer Fahrzeugsensorik des Leitfahrzeugs zumindest zeitweise durch das Leitfahrzeug gesteuert wird.
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Autonome oder teilautonome Fahrzeuge können in unterschiedlichen kritischen Situationen üblicherweise ihren autonomen oder teilautonomen Fahrmodus nicht aufrechterhalten. Hierbei können die Fahrzeuge in einen sogenannten sicheren Zustand übergehen, wobei die Fahrzeuge einen nächstgelegenen Parkplatz oder einen Seitenstreifen anfahren und deaktiviert werden. Alternativ kann der autonome Fahrmodus beendet und eine Weiterfahrt mit manueller Steuerung durch einen Fahrer ermöglicht werden.
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Derartige kritische Situationen können beispielsweise Einschränkungen von für einen autonomen oder teilautonomen Fahrmodus notwendige Sensorfunktionen sein. Weitere mögliche kritische Situationen können unerwartete Streckenabschnitte, wie beispielsweise Baustellen, Unfallstellen und dergleichen sein. Derartige Streckenabschnitte benötigen entweder hochaktuelle Kartendaten oder leistungsfähige Fahrzeugsensorik, welche dynamisch auch mit unerwarteten Situationen einen autonomen Fahrmodus eines Fahrzeugs sicher aufrechterhalten kann.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Fahrzeugkontrolle mindestens eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs zumindest teilweise durch ein anderes benachbartes autonomes oder teilautonomes Fahrzeug übernommen werden, bei welchem eine Fortsetzung eines autonomen oder teilautonomen Fahrmodus sonst nicht mehr möglich wäre. Hierfür kann ein Fahrzeugverband oder ein virtueller Konvoi gebildet werden, welcher durch ein funktionierendes benachbartes autonomes oder teilautonomes Fahrzeug als Leitfahrzeug angeführt wird.
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Das Leitfahrzeug kann hierfür Zugriff auf definierte Fahrfunktionen des mindestens einen autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs erlangen und beispielsweise basierend auf den eigenen Leitfahrzeugsensordaten das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug zumindest zeitweise steuern. Alternativ kann das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug die Leitfahrzeugsensordaten über eine drahtlose Kommunikationsverbindung nutzen, um anhand der übermittelten Leitfahrzeugsensordaten einen autonomen oder teilautonomen Fahrmodus durchführen zu können. Das mindestens eine autonome oder teilautonome mit einer eingeschränkten Fahrzeugsensorik beeinträchtigte Fahrzeug kann somit seinen autonomen oder teilautonomen Fahrmodus aufrechterhalten und technische Ressourcen anderer benachbarter autonomer oder teilautonomer Fahrzeuge verwenden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es dem mindestens einem Fahrzeug ermöglicht in schwierigen Situationen oder in Notsituationen einem oder mehreren benachbarten autonomen Fahrzeugen die Kontrolle über ein oder mehrere Fahrfunktionen zu übergeben. Das mindestens eine Fahrzeug kann unterstützt oder gesteuert durch das mindestens eine benachbarte Fahrzeug bis zum gewünschten Ziel oder bis zum nächsten Gabelpunkt autonom oder teilautonom in dem gebildeten Fahrzeugverband fahren. An dem Gabelpunkt können sich die Streckenverläufe des mindestens einen Fahrzeugs und des mindestens einen Leitfahrzeugs trennen, sodass das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug bei einer Weiterfahrt erneut nach einem benachbarten autonomen oder teilautonomen Fahrzeug suchen kann. Anschließend kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Befahren eines weiteren Streckenabschnitts durchgeführt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug bei einem zumindest teilweisen Ausfall von Fahrzeugsensoren unter Bildung des Fahrzeugverbands durch das Leitfahrzeug gesteuert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise dann durchgeführt werden, wenn das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug eine Beeinträchtigung der für die autonome oder teilautonome Fahrfunktion relevanten Fahrzeugsensoren erfährt. Die Sensoren können beispielsweise verschmutzt, dejustiert oder defekt sein. Zusätzlich kann eine fehlerhafte Auswertung von Fahrzeugsensoren zu einer Beeinträchtigung der autonomen oder teilautonomen Fahrfunktion des mindestens einen Fahrzeugs führen. Durch ein Bilden des Fahrzeugverbands kann das mindestens eine betroffene Fahrzeug durch das Leitfahrzeug mit korrekten Sensordaten unterstützt oder durch das Leitfahrzeug gesteuert werden. Hierdurch kann der autonome oder teilautonome Fahrmodus trotz beeinträchtigter Fahrzeugsensorik fortgesetzt werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug in einem zumindest bereichsweise blockierten Zustand des mindestens einen Fahrzeugs unter Bildung des Fahrzeugverbands durch das Leitfahrzeug gesteuert und aus dem zumindest teilweise blockierten Zustand manövriert. Hierdurch kann das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug durch die zusätzliche Fahrzeugsensorik des Leitfahrzeugs seine Fahrfunktionen optimieren und nutzen. Hierdurch kann das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug beispielsweise aus einer kleinen Parklücke hinaus manövriert werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug bei einem Befahren einer Gefahrenstelle durch das Leitfahrzeug unter Bildung des Fahrzeugverbands gesteuert. Vorzugsweise kann das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug einen Fahrzeugverband mit einem benachbarten autonomen oder teilautonomen Fahrzeug bilden, wenn eine kritische Situation dem mindestens einen autonomen oder teilautonomen Fahrzeug bevorsteht. Hierdurch kann bei dem Befahren der Gefahrenstelle ein Risiko für einen Unfall reduziert werden, da durch die Bildung des Fahrzeugverbands eine höhere Anzahl an Fahrzeugsensoren zum genaueren Manövrieren verwendet werden kann.
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Eine derartige kritische Situation bzw. Gefahrenstelle kann beispielsweise eine Unfallstelle, ein auf die Fahrbahn umgekippter Baum, Gegenstände auf der Fahrbahn, eine Baustelle und dergleichen sein.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug durch das mit einer leistungsfähigeren Fahrzeugsensorik ausgestattete Leitfahrzeug gesteuert. Hierdurch kann das Leitfahrzeug die Kontrolle über das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug dann übernehmen, wenn es technologisch dem mindestens einem autonomen oder teilautonomen Fahrzeug überlegen ist. Insbesondere bei einer leistungsfähigeren Fahrzeugsensorik des Leitfahrzeugs kann das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug einen Sicherheitszuwachs bei einem Befahren von Gefahrenstellen erlangen, da das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug aussagekräftigere Sensordaten des Leitfahrzeugs im Rahmen des gebildeten Fahrzeugverbands verwenden kann.
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Die leistungsfähigere Fahrzeugsensorik kann beispielsweise eine fahrzeuginterne Steuereinheit mit einer höheren Rechenleistung, eine höhere Anzahl an Fahrzeugsensoren oder Fahrzeugsensoren mit einer höheren Genauigkeit sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird ein Steuern des mindestens einen Fahrzeugs durch das Leitfahrzeug unter Bildung des Fahrzeugverbands durch einen Fahrer des mindestens einen Fahrzeugs oder durch eine Drittpartei freigegeben oder unterbunden. Vorzugsweise kann eine Beeinträchtigung der Fahrzeugsensoren des mindestens einen autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs dem Fahrer oder einer Drittpartei, wie beispielsweise einem Dienstleister, gemeldet werden. Sofern in einem direkten Umfeld des betroffenen autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs benachbarte autonome oder teilautonome Fahrzeuge positioniert sind, kann das betroffene mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug eine Erlaubnis bzw. Freigabe zum Bilden der Fahrzeugverbands erfragen. Bis zu einer Antwort kann das betroffene mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug seine Fahrtrichtung beibehalten oder mit einer reduzierten Geschwindigkeit seinen definierten Fahrweg befahren. Abhängig von einer Schwere der Beeinträchtigung der Fahrzeugsensorik kann das betroffene mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug bis zu einer Erteilung der Freigabe in einen sicheren Zustand versetzt werden.
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Der Vorgang der Bildung des Fahrzeugverbands und der weiteren Steuerung des von der Beeinträchtigung betroffenen mindestens einen autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs kann auch unter Zuhilfenahme durch einen externen menschlichen Operator erfolgen. Hierdurch kann das erfindungsgemäße Verfahren durch einen Menschen überprüft und die Sicherheit gesteigert werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Steuern des mindestens einen Fahrzeugs durch das Leitfahrzeug unter Bildung des Fahrzeugverbands durch ein Protokoll unter Berücksichtigung der Fahrzeugsensorik des Leitfahrzeugs freigegeben oder unterbunden. Es kann eine Entscheidung oder eine Freigabe zum Bilden des Fahrzeugverbands und zum Ermöglichen eines Austausches bzw. einer Bereitstellung von technischen Ressourcen der Fahrzeuge anhand eines Protokolls oder eines Regelwerks erfolgen. Hierfür kann basierend auf der bekannten Fahrzeugsensorik des betroffenen mindestens einen autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs und des zukünftigen Leitfahrzeugs überprüft werden, ob eine Bildung des Fahrzeugverbands möglich ist und ob hierdurch ein Sicherheitszuwachs oder eine Fortführung der autonomen oder teilautonomen Fahrfunktion realisiert werden kann. Hierdurch kann basierend auf vordefinierten Regeln automatisch eine Freigabe überprüft und gegebenenfalls erteilt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird bei einer Freigabe dem Leitfahrzeug ein zumindest teilweiser Zugriff auf eine Motorsteuerung, eine Lenkung und/oder ein Bremssystem des mindestens einen Fahrzeugs bereitgestellt. Wenn das Leitfahrzeug eine Freigabe erhalten hat und ein Fahrzeugverband mit dem betroffenen mindestens einem autonomen oder teilautonomen Fahrzeug gebildet wurde, kann das Leitfahrzeug über eine drahtlose Kommunikationsverbindung Zugriff auf relevante Fahrfunktionen erhalten. Insbesondere kann das Leitfahrzeug einen Zugriff auf Aktuatoren für eine Regelung der Motorleistung, der Bremsleistung und zum Regeln der Lenkung des betroffenen Fahrzeugs erlangen. Hierdurch kann das Leitfahrzeug eine Trajektorie des betroffenen mindestens einen autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs beeinflussen, sowie seine Geschwindigkeit regeln. Das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug kann, durch das Leitfahrzeug gesteuert, zumindest einen gemeinsamen Streckenabschnitt befahren.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird bei einer Freigabe dem mindestens einem Fahrzeug ein zumindest teilweiser Zugriff auf die Fahrzeugsensorik des Leitfahrzeugs bereitgestellt. Alternativ zu einer direkten Steuerung des mindestens einen autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs kann das mindestens eine autonome oder teilautonome Fahrzeug über die drahtlose Kommunikationsverbindung relevante Sensordaten des Leitfahrzeugs in situ empfangen und für eine Ansteuerung der eigenen Aktuatoren zum Durchführen eines autonomen oder teilautonomen Fahrmodus verwenden. Das Leitfahrzeug kann somit dem mindestens einen Fahrzeug die notwendigen oder aussagekräftigeren Sensordaten bereitstellen.
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Es können alle im Leitfahrzeug verfügbaren Sensoren und die damit verbundenen Assistenzfunktionen bereitgestellt werden. Somit können insbesondere Funktionen wie beispielsweise Kameras, insbesondere Videokameras mit Fischaugenobjektiven, Rückfahrkameras, Kamerasysteme für eine Rundumansicht eines Fahrzeugs, Ultraschallvisualisierung, Radarsensoren, LIDAR-Sensoren und dergleichen durch das Leitfahrzeug den Fahrzeugen des Fahrzeugverbands zur Verfügung gestellt werden.
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Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 ein Ablaufdiagram eines Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
- 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugverbands, welches das Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anwendet.
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Die 1 zeigt ein Ablaufdiagram eines Verfahrens 1 zum Steuern mindestens eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs 2 durch eine Nutzung von Fahrzeugsensoren eines Leitfahrzeugs 4.
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In einem ersten Schritt wird eine Beeinträchtigung von mindestens einem für eine autonom oder teilautonom durchgeführte Fahrt durch ein Fahrzeug 2 festgestellt 10.
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Anschließend sucht das Fahrzeug 2 in seinem direkten Umfeld nach anderen autonomen oder teilautonomen Fahrzeugen 4, welche für eine Bildung eines Fahrzeugverbands 6 geeignet sind 11.
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Wenn ein anderes autonomes oder teilautonomes Fahrzeug 4 gefunden wurde, erfolgt eine Kommunikation 12 unter den Fahrzeugen 2, 4 im Hinblick einer möglichen Bildung eines Fahrzeugverbands 6. Hierbei wird basierend auf einem Regelwerk eine Freigabe für die Bildung des Fahrzeugverbands 6 erteilt. Dies kann beispielsweise dann erfolgen, wenn die Fahrzeugsensorik und die Kommunikationsvorrichtung des benachbarten Fahrzeugs 4 für eine Steuerung des betroffenen Fahrzeugs 2 geeignet sind. Des Weiteren kann ein Streckenverlauf beider Fahrzeuge 2, 4 verglichen werden, sodass zumindest ein Streckenabschnitt von einer definierten minimalen Länge gemeinsam als ein Fahrzeugverband 6 befahren werden kann. Nach einer Freigabe wird das Fahrzeugverband 6 durch das betroffene Fahrzeug 2 und das benachbarte Fahrzeug 4 gebildet 13 und anschließend das benachbarte Fahrzeug 4 als ein Leitfahrzeug 4 für das betroffene Fahrzeug 2 definiert 14.
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Die beiden Fahrzeuge 2, 4 können anschließend weitere Fahrzeuge 8 in den Fahrzeugverband 6 aufnehmen, welche ebenfalls von den bereitgestellten Sensordaten profitieren können oder zwecks Verbrauchsoptimierung dem Fahrzeugverband 6 beitreten können.
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In dem Fahrzeugverband 6 wird gemäß dem Ausführungsbeispiel dem Leitfahrzeug 4 ein zumindest teilweiser Zugriff auf die Steuerung der Motorleistung, Bremsleistung und Lenkung des betroffenen bzw. beeinträchtigten Fahrzeugs 2 bereitgestellt 15.
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Anschließend kann das Leitfahrzeug 4 das Fahrzeug 2 basierend auf seinen bereitgestellten Sensordaten für den definierten Streckenabschnitt steuern und einen autonomen oder teilautonomen Fahrmodus des Fahrzeugs 2 trotz unzureichender eigener Fahrzeugsensorik fortsetzen 16.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugverbands 6, welches das Verfahren 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anwendet. Dabei werden die Fahrzeuge 2, 8 des Fahrzeugverbands 6 durch bereitgestellte Sensordaten des Leitfahrzeugs 4 von dem Leitfahrzeug 4 gesteuert. Hierfür hat das Leitfahrzeug 4 einen Zugriff auf die Aktuatoren der Fahrzeugsteuerungen. Die Steuerung der Fahrzeuge 2, 8 erfolgt über eine drahtlose Kommunikationsverbindung 9.
