DE102018008599A1 - Steuerungssystem und Steuerungsverfahren zum Bestimmen einer Trajektorie für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Ein Steuerungssystem ist zum Einsatz in einem eigenen Kraftfahrzeug (12) geeignet und dazu eingerichtet und bestimmt, eine aktuelle Fahrsituation eines anderen Kraftfahrzeugs (30) zu ermitteln und eine mögliche Trajektorie (28) für das andere Kraftfahrzeug (30) zu bestimmen, der das andere Kraftfahrzeug (30) beim Ausführen eines Fahrmanövers folgt, nach Maßgabe der ermittelten aktuellen Fahrsituation des eigenen Kraftfahrzeugs (12) basierend auf aus zumindest einem an dem eigenen Kraftfahrzeug befindlichen Umfeldsensor (14, 16, 18), die dem Steuerungssystem Umfelddaten bereitstellen. Basierend auf diesen Umfelddaten werden sowohl eine Eigenschaft eines zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs (30) als auch eine zeitliche Informationskomponente ermittelt. Die Trajektorie (28) für das andere Kraftfahrzeug (30) wird sodann basierend auf der Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers und der zeitlichen Informationskomponente bestimmt.

Description

• Hintergrund der Erfindung
• Hier werden ein Steuerungssystem und ein Steuerungsverfahren für ein eigenes Kraftfahrzeug zum Bestimmen zumindest einer möglichen Trajektorie für ein anderes Kraftfahrzeug beschrieben. Das Steuerungssystem und das Steuerungsverfahren basieren insbesondere auf einer Umfeldsensorik in dem eigenen Kraftfahrzeug, um einen Fahrer des eigenen Kraftfahrzeugs oder ein autonom fahrendes eigenes Kraftfahrzeug durch Verwendung der bestimmten möglichen Trajektorie für das andere Kraftfahrzeug zu unterstützen, wenn das eigene Kraftfahrzeug ein Fahrmanöver ausführt. So werden bei teilautonomen Kraftfahrzeugen und autonom gesteuerten Kraftfahrzeugen die Sicherheit und der Fahrkomfort der Insassen des eigenen Kraftfahrzeugs erhöht.
• Stand der Technik
• Das Erfassen von bestimmten Verkehrssituationen und deren korrekter Interpretation stellt einen Hauptaspekt bei der heutigen Entwicklung (teil)autonomer Kraftfahrzeuge dar. Aktuelle Fahrerassistenzsysteme (ADAS - advanced driver assistance systems) bieten in derartigen Kraftfahrzeugen eine Vielzahl von Überwachungs- und Hinweisfunktionen, um das Führen eines Kraftfahrzeugs durch den heutzutage immer dichter werdenden Verkehr sicherer und komfortabler zu gestalten. Hierbei wird unter anderem das Umfeld (beispielsweise andere Kraftfahrzeuge und deren Fahrverhalten) des Kraftfahrzeugs basierend auf aus einem oder mehreren an dem Kraftfahrzeug befindlichen Umfeldsensor/en gewonnenen Umfelddaten überwacht, da entsprechende Kommunikationstechniken zwischen Kraftfahrzeugen noch keinen weitreichend implementierten Standard darstellen.
• Gerade bei Fahrten auf Autobahnen und Schnellstraßen stellen riskante (schnell ausgeführte) Spurwechsel- bzw. Überhohlmanöver ein großes Unfallrisiko dar. Dabei kommt es vor, dass ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug die Spur eines (schnelleren), beispielsweise überholenden Kraftfahrzeugs schneidet. Aus diesem Grund ermöglicht eine möglichst exakte Voraussage über den zukünftigen Fahrtzustand eines vorausfahrenden Kraftfahrzeugs vor allem während Spurwechselmanövern eine möglichst frühe Anpassung der Fahrstrategie des eigenen Kraftfahrzeugs. Dadurch ist es möglich, kritische Situationen zu minimieren und Zusammenstöße zu vermeiden.
• Zu diesem Zweck wird in sogenannten ACC-Systemen (Adaptive Cruise Control) eine automatische Geschwindigkeitsregelung des eigenen (hinterherfahrenden) Kraftfahrzeugs an die Geschwindigkeit des vorausfahrenden (anderen) Kraftfahrzeugs angepasst. Dabei soll in der Regel ein bestimmter Abstand zu dem anderen Kraftfahrzeug eingehalten werden. Hierzu ermitteln die genannten Systeme eine mögliche Bewegungsrichtung und/oder eine Geschwindigkeit des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs, um zu vermeiden, dass das eigene Kraftfahrzeug den Weg des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs so kreuzt, dass es zu einer kritischen Situation kommt.
• Zudem kommen heutzutage in (teil)autonomen Kraftfahrzeugen Rechnerarchitekturen und/oder Planungsmodule für Trajektorien (zukünftig verfolgte bzw. zukünftig zu erwartende Bewegungspfade) zum Einsatz, die auf Basis bestimmter künftiger Fahrmanöver anderer Kraftfahrzeuge Trajektorien für das eigene Kraftfahrzeug berechnen.
• Bevor jedoch durch ein Steuerungssystem des eigenen Kraftfahrzeugs Entscheidungen über zukünftige Fahrmanöver des eigenen Kraftfahrzeugs getroffen und entsprechende Trajektorien für das eigene Kraftfahrzeug bestimmt und/oder geplant werden können, bedarf es unter anderem einer umfangreichen Analyse der aktuellen Verkehrssituation, der Teilnehmer dieser Verkehrssituation, wie etwa das eigene oder andere (weitere) Kraftfahrzeuge und der möglichen zukünftigen Entwicklungen dieser Verkehrssituation. Dabei stellt insbesondere Information über künftige Zustände weiterer, das eigene Kraftfahrzeug in der aktuellen Verkehrssituation umgebender Kraftfahrzeuge Schlüsselinformation bei der Entscheidungsfindung und der Trajektorienplanung dar; nur dadurch ist es möglich, später eine Trajektorie für das eigene Fahrzeug zu ermitteln, das sämtlichen Anforderungen bezüglich Sicherheit und Komfort entspricht.
• Zu dieser Schlüsselinformation zählt unter anderem das Vorhersagen zukünftiger Fahrmanöver der weiteren Kraftfahrzeuge, die sich in der Nähe des eigenen Kraftfahrzeugs befinden. Ein zukünftiges Fahrmanöver wird dabei beispielsweise als eines unter einer vordefinierten Anzahl bestimmter Fahrmanöver, die etwa einen Fahrspurwechsel oder/und ein Fahrspurbeibehalten beinhalten, klassifiziert. Bei der Vorhersage von Spurwechselmanövern werden unter anderem Techniken des maschinellen Lernens wie beispielsweise der Einsatz einer Stützvektormaschine verwendet.
• In durch Personen geführten Kraftfahrzeugen bieten die Fahrerassistenzsysteme meist eine Hinweisfunktion, um den Fahrer vor einer kritischen Situation oder einem entsprechenden Manöver zu warnen oder um dem Fahrer ein geeignetes Manöver für das eigene Kraftfahrzeug vorzuschlagen. Gleichermaßen können die Fahrerassistenzsysteme auch in autonom gesteuerten Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, um der autonomen Steuerung die entsprechenden Umfelddaten bereitzustellen, sodass die autonome Steuerung angemessen auf eine kritische Verkehrssituation für das eigene Kraftfahrzeug reagieren kann.
• Zugrundeliegendes Problem
• Im Straßenverkehr, insbesondere auf Autobahnen und Schnellstraßen, können Situationen auftreten, die von einem Fahrer oder einem autonomen Fahrerassistenzsystem eines eigenen Kraftfahrzeugs ein Ausführen eines bestimmten Fahrmanövers verlangen. Beispielsweise kann ein auf die Spur eines eigenen Kraftfahrzeugs einscherendes, langsamer fahrendes anderes Kraftfahrzeug einen starken Abbremsvorgang oder ein abruptes Ausweichmanöver erfordern, das relativ hohe auf die Insassen wirkende negative Beschleunigungskräfte mit sich bringt.
• Die aktuelle Situation, in der sich das andere Kraftfahrzeug befindet, ist nicht konstant, sondern ändert sich in der Realität ständig. So können weitere Verkehrsteilnehmer beispielsweise absichtlich oder unabsichtlich durch einen Unfall einen Spurwechsel oder eine Geschwindigkeitsänderung vornehmen, die wiederum das andere Kraftfahrzeug zu einem entsprechenden Fahrmanöver zwingen. Weiterhin ändert sich die aktuelle Fahrsituation des anderen Kraftfahrzeugs bereits aufgrund des Fahrverhaltens dessen Fahrers und/oder eines sich ändernden Fahrspurverlaufs einer aktuell befahrenen Fahrspur des anderen Kraftfahrzeugs. Auf solche Änderungen der aktuellen Situation angemessen und rechtzeitig zu reagieren stellt sowohl für herkömmliche Fahrerassistenzsysteme als auch für menschliche Fahrer eine große Herausforderung dar.
• Es besteht daher die Aufgabe, ein Steuerungssystem und ein Steuerungsverfahren für ein eigenes Kraftfahrzeug bereitzustellen, die nach Maßgabe einer aktuellen Situation, in der sich ein anderes Kraftfahrzeug befindet, die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort des eigenen Kraftfahrzeugs erhöhen. Dazu genügt es nicht, lediglich die aktuelle Fahrsituation des eigenen Kraftfahrzeugs zu erfassen. Vielmehr müssen möglichst exakte Vorhersagen über zukünftig mögliche Trajektorien des anderen Kraftfahrzeugs in der aktuellen Fahrsituation getroffen werden, die dann bei einer Trajektorienplanung (beispielsweise eines (teil)autonomen Fahrerssistenzsystem) für das eigene Kraftfahrzeug berücksichtigt werden.
• Vorgeschlagene Lösung
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Steuerungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Steuerungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
• Bevorzugte Ausführungsformen werden aus den Unteransprüchen 2 bis 12 und 14 sowie der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
• Ein Aspekt betrifft ein zum Einsatz in einem eigenen Kraftfahrzeug eingerichtetes und bestimmtes Steuerungssystem. Diese erkennt basierend auf aus mindestens einem dem eigenen Kraftfahrzeug zugeordneten Umfeldsensor gewonnenen Umfelddaten Fahrspurmarkierungen, Fahrspurbegrenzungen, Fahrspurgeometrien und/oder fahrtbezogene Informationen über weitere Kraftfahrzeuge und bestimmt eine Trajektorie für ein anderes Kraftfahrzeug. Der mindestens eine Umfeldsensor ist dazu eingerichtet, einer elektronischen Steuerung des Steuerungssystems des eigenen Kraftfahrzeugs die einen Bereich vor, seitlich neben und/oder hinter dem eigenen Kraftfahrzeug wiedergebenden Umfelddaten bereitzustellen. Ferner ist das Steuerungssystem wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt, eine Eigenschaft eines zukünftiges Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs basierend auf den bereitgestellten Umfelddaten zu ermitteln. Das Steuerungssystem ist zudem wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt, eine zeitliche Informationskomponente basierend auf den bereitgestellten Umfelddaten zu ermitteln. Schließlich ist das Steuerungssystem wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt, die Trajektorie für das andere Kraftfahrzeug basierend auf der Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers und der zeitlichen Informationskomponente zu bestimmen.
• Auf Basis der für das andere Kraftfahrzeug bestimmten Trajektorie kann dann später und/oder gleichzeitig beispielsweise durch die elektronische Steuerung des Steuerungssystems oder durch ein Fahrerassistenzsystem des Steuerungssystems des eigenen Kraftfahrzeugs eine oder mehrere Trajektorien für das eigene Kraftfahrzeug ermittelt werden, die insbesondere bei sicherheitskritischen Fahrmanövern wie beispielsweise bei abrupten Spurwechseln des anderen Kraftfahrzeugs, das vorzugsweise von einer „langsameren“ Fahrspur auf eine „schnellere“ Fahrspur wechselt, auf der sich das eigene Kraftfahrzeug befindet, auf Autobahnen oder Schnellstraßen die Sicherheit und den Fahrkomfort für die Insassen des eigenen Kraftfahrzeugs steigert. Gegenüber herkömmlichen Fahrerassistenzsystemen verbessert die hier vorgestellte Lösung also ein korrektes Einschätzen und ein korrektes Erkennen eines Fahrmanövers und der zeitlichen Informationskomponente sowie der darauf basierenden zu erwartenden Trajektorien des anderen Kraftfahrzeugs.
• Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, das zukünftige Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs sowie die zeitliche Informationskomponente jeweils basierend auf einem Fahrmanöver-Objektdatensatz zu ermitteln. Der Fahrmanöver-Objektdatensatz kann zumindest einen seitlichen Abstand des anderen Kraftfahrzeugs zu einer Fahrspurbegrenzung der aktuell befahrenen Fahrspur des anderen Kraftfahrzeugs beinhalten. Weiterhin kann der Fahrmanöver-Objektdatensatz zumindest eine seitliche Geschwindigkeit und/oder seitliche Beschleunigung des anderen Kraftfahrzeugs bezüglich dessen aktuell befahrener Fahrspur beinhalten. Schließlich kann der Fahrmanöver-Objektdatensatz zumindest eine Längsgeschwindigkeit und/oder Längsbeschleunigung des anderen Kraftfahrzeugs bezüglich dessen befahrener Fahrspur beinhalten.
• Der seitliche Abstand, die seitliche Geschwindigkeit und/oder die seitliche Beschleunigung können also beispielsweise durch einen Richtungsvektor beschrieben werden, der normal zur Fahrtrichtung des anderen Kraftfahrzeugs verläuft. Alternativ können der seitliche Abstand, die seitliche Geschwindigkeit und/oder die seitliche Beschleunigung als Teile eines kombinierten Richtungsvektors beschrieben werden, der durch eine Längsachse des anderen Kraftfahrzeugs verläuft.
• Ferner kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, das zukünftige Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs sowie die zeitliche Informationskomponente jeweils basierend auf einem Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz zu ermitteln. Der Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz kann zumindest einen Abstand zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem anderen Kraftfahrzeug beinhalten. Weiterhin kann der Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz zumindest eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem anderen Kraftfahrzeug beinhalten. Schließlich kann der Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz zumindest eine Relativbeschleunigung zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug und dem anderen Kraftfahrzeug beinhalten.
• Der Abstand, die Relativgeschwindigkeit und/oder die Relativbeschleunigung können beispielsweise durch Richtungsvektoren beschrieben werden, die dem Straßenverlauf folgen und/oder orthogonal dazu verlaufen.
• Sowohl der Fahrmanöver-Objektdatensatz als auch der Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz können in einer Merkmalsmatrix zusammengefasst sein, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
• Die hier als im Fahrmanöver-Objektdatensatz und im Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz enthalten beschriebenen Informationen sind nicht abschließend. Vielmehr können die beiden Datensätze jeweils weitere geeignete Informationen enthalten, die zur Ermittlung des zukünftigen Fahrmanövers und/oder der zeitlichen Informationskomponente dienen.
• Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, die zeitliche Informationskomponente des Weiteren basierend auf dem ermittelten zukünftigen Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs zu ermitteln.
• Das Steuerungssystem kann dazu eingerichtet und bestimmt sein, die Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs als einen Fahrspurwechsel oder ein Fahrspurhalten und/oder die Wahrscheinlichkeit eines Fahrspurwechsels oder eines Fahrspurhaltens zu erkennen.
• Durch das Einbeziehen der Wahrscheinlichkeit kann den nicht beobachtbaren Fahrabsichten des Fahrers des anderen Kraftfahrzeugs Rechnung getragen werden.
• Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, die Trajektorie für das andere Kraftfahrzeug als Funktion aus einer aktuellen Position des anderen Kraftfahrzeugs entlang dessen aktuell befahrener Fahrspur und der zeitlichen Informationskomponente zu bestimmen.
• Alternativ oder zusätzlich kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, die Trajektorie für das andere Kraftfahrzeug als Funktion aus der aktuellen Position des anderen Kraftfahrzeuges entlang dessen aktuell befahrener Fahrspur und einer Wahrscheinlichkeit der zeitlichen Informationskomponente zu bestimmen.
• Dies dient dazu, nicht nur das Worst-Case-Szenario (vorliegend der schnellstmögliche Fahrspurwechsel des anderen Kraftfahrzeugs) zu berücksichtigen, sondern mögliche zukünftige Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs gemäß deren Wahrscheinlichkeit zu gewichten und zeitliche Informationen wie die zeitliche Informationskomponente und/oder deren Wahrscheinlichkeit bei der Bestimmung der Trajektorie miteinzubeziehen und dynamisch zu aktualisieren.
• Zudem wird durch das Berücksichtigen der zeitlichen Informationen ein einfaches und effizientes Rechenmodell zum Erzeugen der Trajektorie des anderen Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Nicht zuletzt deswegen ist es zum Einbau und Einsatz in aktuellen Serienfahrzeugen geeignet.
• Somit wird der Beginn eines Spurwechselmanövers (oder dessen Wahrscheinlichkeit) so früh wie möglich erkannt, was beispielsweise dem Fahrer eines teilautonom fahrenden Kraftfahrzeugs oder dem Steuerungssystem eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs die längst mögliche Reaktionszeit auf ein Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs bietet. Zudem ist es möglich, fehlerhafte Ermittlungen der Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs zu minimieren.
• Gemäß einer Weiterbildung kann das Steuerungssystem, wenn die Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs als ein Fahrspurhalten oder als Wahrscheinlichkeit eines Fahrspurhaltens erkannt wird, dazu eingerichtet und bestimmt sein, die Trajektorie in Form einer Spline-Kurve mit zumindest zwei Stützstellen derart zu bestimmen, dass sich ein Endpunkt der Trajektorie auf der aktuell befahrenen Fahrspur des anderen Fahrzeugs befindet, und dass eine Geschwindigkeit des anderen Kraftfahrzeugs entlang der aktuellen Fahrspur beim Erreichen des Endpunkts konstant ist.
• Bei der konstanten Geschwindigkeit des anderen Kraftfahrzeugs kann es sich dabei insbesondere um die seitliche Geschwindigkeit des anderen Kraftfahrzeugs handeln. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann anstatt der konstanten Geschwindigkeit des anderen Kraftfahrzeugs beim Erreichen des Endpunkts auch eine konstante Beschleunigung des anderen Kraftfahrzeugs beim Erreichen des Endpunkts gefordert sein.
• Alternativ kann das Steuerungssystem, wenn die Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs als ein Fahrspurwechsel oder als Wahrscheinlichkeit eines Fahrspurwechsels erkannt wird, dazu eingerichtet und bestimmt sein, die Trajektorie in Form einer Spline-Kurve mit zumindest drei Stützstellen derart zu bestimmen, dass sich ein Endpunkt der Trajektorie auf der aktuell befahrenen Fahrspur des eigenen Kraftfahrzeugs befindet und dass sich ein mittlerer Punkt der Trajektorie auf einer seitlichen Fahrspurbegrenzung der aktuell befahrenen Fahrspur des anderen Kraftfahrzeugs befindet.
• Die seitliche Fahrspurbegrenzung der aktuell befahrenen Fahrspur des anderen Kraftfahrzeugs kann dabei gleichzeitig eine seitliche Fahrspurbegrenzung des eigenen Kraftfahrzeugs darstellen, sodass sich der mittlere Punkt der Trajektorie zwischen den aktuell befahrenen Fahrspuren des eigenen bzw. des anderen Kraftfahrzeugs befindet.
• Gemäß einer Weiterbildung kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, die Trajektorie so zu bestimmen, dass der mittlere Punkt der Spline-Kurve zu einem festgelegten Zeitpunkt erreicht wird.
• Dadurch wird eine wahrscheinlichkeitstheoretische Schätzung realisiert, die die Zeitdauer ermittelt, die das andere Kraftfahrzeug benötigt, um beispielsweise den Fahrspurwechsel durchzuführen.
• Des Weiteren kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, die zeitliche Informationskomponente und/oder deren Wahrscheinlichkeit als zeitliche Informationskomponentenverteilung zu ermitteln und für ein jedes festgelegtes Quantil der zeitlichen Informationskomponentenverteilung eine Trajektorie zu bestimmen.
• Die verwendeten Quantile können dabei beispielsweise durch das Steuerungssystem oder dessen elektronische Steuerung vorgegeben, also festgelegt werden.
• So werden Informationen über eine konditionale (bedingte) Verteilung von bestimmten Zeitpunkten gesammelt, zu denen das andere Kraftfahrzeug eine Fahrspurbegrenzung dessen aktuell befahrener Fahrspur kreuzt.
• Dabei kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, den Zeitpunkt in Abhängigkeit eines festgelegten Quantils der zeitlichen Informationskomponentenverteilung festzulegen, wobei das festgelegte Quantil kleiner als der Median der zeitlichen Informationskomponentenverteilung ist.
• Gerade im Zusammenhang mit (teil)autonomem Fahren ist in einigen Fahrsituationen nicht die wahrscheinlichste zukünftige Trajektorie des anderen Kraftfahrzeugs zu beachten. Dies hat den Grund, das vor allem abrupte (schnell ausgeführte) Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs eine starke negative Beschleunigung des eigenen Kraftfahrzeugs nach sich ziehen, weil sie das eigene Kraftfahrzeug zu einem starken Bremsvorgang zwingen, und somit einen hohen Risikofaktor für das eigene Kraftfahrzeug darstellen. Dieses Risiko wird durch die Verwendung (relativ) niedrige Quantile der Wahrscheinlichkeitsschätzung der zeitlichen Komponente zur Bestimmung der Trajektorie(n) für das andere Fahrzeug zumindest minimiert.
• Dabei kann dabei das festgelegte Quantil der zeitlichen Informationskomponentenverteilung dem 10%-Quantil der zeitlichen Informationskomponentenverteilung entsprechen.
• Durch die Berücksichtigung eines derart niedrigen (unteren) Quantils der konditionalen Verteilung, die im Vergleich zu höher liegenden Quantilen schneller ausgeführte Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs repräsentieren, können mögliche Trajektorien des anderen Kraftfahrzeugs in sicherheitskritischen Fahrsituationen mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Durch Verwendung dieser möglichen Trajektorien des anderen Kraftfahrzeugs für die Planung künftiger Trajektorien für das eigene Kraftfahrzeug können die Sicherheit und der Fahrkomfort für die Insassen des eigenen Kraftfahrzeugs gesteigert werden.
• Bei bestimmten Ausführungsformen des Steuerungssystems kann der mindestens eine Umfeldsensor eine Frontkamera und/oder eine Seitenkamera und/oder eine Heckkamera und/oder einen Radar-Sensor und/oder einen Lidar-Sensor umfassen.
• Ein weiterer Aspekt betrifft ein Steuerungsverfahren, das in einem eigenen Kraftfahrzeug basierend auf aus mindestens einem an dem Kraftfahrzeug befindlichen Umfeldsensor gewonnenen Umfelddaten eine Trajektorie für ein anderes Kraftfahrzeug bestimmt. Das Steuerungsverfahren wird insbesondere mittels eines vorstehend beschriebenen Steuerungssystems ausgeführt. Das Steuerungsverfahren umfasst die Schritte:
• - Empfangen von Informationen bezüglich Fahrspurmarkierungen, Fahrspurbegrenzungen, Fahrbahngeometrien und/oder des Fahrtzustandes des weiteren Kraftfahrzeugs in einem Bereich vor, seitlich neben und/oder hinter dem eigenen Kraftfahrzeug,
• - Ermitteln einer Eigenschaft eines zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs basierend auf den empfangenen Umfelddaten,
• - Ermitteln einer zeitlichen Informationskomponente basierend auf den empfangenen Umfelddaten, und
• - Bestimmen der Trajektorie für das andere Kraftfahrzeug basierend auf der Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers und der zeitlichen Informationskomponente.
• Ein weiterer Aspekt betrifft ein Kraftfahrzeug umfassend ein vorstehend beschriebenes Steuerungssystem.
• Gegenüber herkömmlichen Fahrerassistenzsystemen und anderen in Kraftfahrzeugen für teil(autonomes) Fahren eingesetzten Steuerungssystemen erhöht die hier vorgestellte Lösung die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort, da anhand der in den Umfelddaten enthaltenen Informationen zu Fahrspurbegrenzungen, Fahrspurmarkierungen, Fahrbahngeometrien und oder des Fahrtzustandes des anderen Kraftfahrzeugs in dem Bereich vor, seitlich neben und/oder hinter dem eigenen Kraftfahrzeug kontinuierlich das gesamte Umfeld des eigenen Kraftfahrzeugs (wie auch des anderen Kraftfahrzeugs) und somit die aktuelle Verkehrssituation umfassend von dem Steuerungssystem berücksichtigt wird, um die Trajektorie des anderen Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Mit anderen Worten kann die Trajektorie des anderen Kraftfahrzeugs als angemessene Reaktion auf die aktuelle Situation bestimmt werden, in der sich das andere Kraftfahrzeug befindet. Die mittels des mindestens einen Umfeldsensors gewonnenen Umfelddaten ändern sich dabei gemäß der realen Verkehrs- und Fahrsituation ständig.
• Zudem können gegenüber herkömmlichen Fahrerassistenzsystemen verbesserte Voraussagen über einen Spurwechsel (oder auch über ein Fahrspurbeibehalten) des anderen Kraftfahrzeugs getroffen werden. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Steuerungssystem ein (wahrscheinlichkeitsbasiertes) Klassifizieren eines bestimmten Fahrmanövers um eine Wahrscheinlichkeitsschätzung einer zeitlichen Informationskomponente erweitert, um basierend auf der Klassifikation und der Wahrscheinlichkeitsschätzung der zeitlichen Informationskomponente mittels effizienter Rechenmodelle eine entsprechende Trajektorie für das andere Fahrzeug zu bestimmen. Durch die Einbeziehung der Wahrscheinlichkeitsschätzung der zeitlichen Informationskomponente wird insbesondere dem Fahrverhalten des anderen Kraftfahrzeugs (sei es veranlasst durch dessen Fahrer oder ein Fahrerassistenzsystem) Rechnung getragen.
• Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale beliebig in einem Steuerungssystem und/oder einem Steuerungsverfahren kombiniert werden können. Zwar wurden einige der voranstehend beschriebenen Merkmale in Bezug auf ein Steuerungssystem beschrieben, jedoch versteht sich, dass diese Merkmale auch auf ein Steuerungsverfahren zutreffen können. Genauso können die voranstehend in Bezug auf ein Steuerungsverfahren beschriebenen Merkmale in entsprechender Weise auf ein Steuerungssystem zutreffen.
• Figurenliste
• Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand. Die Abmessungen und Proportionen der in den Figuren gezeigten Komponenten sind hierbei nicht maßstäblich.
• 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen, das ein Steuerungssystem und mindestens einen Umfeldsensor aufweist.
• 2 zeigt schematisch eine Fahrsituation mit einem eigenen Kraftfahrzeug und einem anderen Kraftfahrzeug sowie verschiedene mögliche Trajektorien für das andere Kraftfahrzeug gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
• 3 zeigt schematisch eine Fahrsituation mit einem eigenen Kraftfahrzeug und sechs anderen Kraftfahrzeugen gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
• 4 zeigt schematisch eine Fahrsituation mit einem eigenen Kraftfahrzeug und einem anderen Kraftfahrzeug sowie eine Trajektorie für das andere Kraftfahrzeug in Form einer Spline-Kurve mit zwei Stützstellen gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
• 5 zeigt schematisch eine Fahrsituation mit einem eigenen Kraftfahrzeug und einem anderen Kraftfahrzeug sowie eine Trajektorie für das andere Kraftfahrzeug in Form einer Spline-Kurve mit drei Stützstellen gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen .
• 6 zeigt schematisch eine Fahrsituation mit einem eigenen Kraftfahrzeug und einem anderen Kraftfahrzeug sowie eine Trajektorienverteilung für das andere Kraftfahrzeug entsprechend verschiedener Quantile einer konditionalen Verteilung gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
• 7 bis 9 zeigen schematisch eine beispielhafte Fahrsituation mit einem eigenen Kraftfahrzeug und einem anderen Kraftfahrzeug bei einer bestimmten Geschwindigkeit des anderen Kraftfahrzeugs und zu vorgegebenen Zeitpunkten gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
• 10 zeigt schematisch eine Fahrsituation mit einem eigenen Kraftfahrzeug und weiteren Kraftfahrzeugen sowie eine Referenztrajektorie und vorbestimmte Trajektorienintervalle gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
• 11 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Steuerungsverfahren gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen.
• Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
• Im Rahmen der folgenden Offenbarung werden bestimmte Aspekte vorrangig mit Bezug auf das Steuerungssystem beschrieben. Diese Aspekte sind jedoch selbstverständlich auch im Rahmen des offenbarten Steuerungsverfahrens gültig, das beispielsweise von einer zentralen Steuervorrichtung (ECU) eines Kraftfahrzeugs ausgeführt werden kann. Dies kann unter Vornahme geeigneter Schreib- und Lesezugriffe auf einen dem Kraftfahrzeug zugeordneten Speicher erfolgen. Das Steuerungsverfahren kann innerhalb des Kraftfahrzeugs sowohl in Hardware als auch Software als auch einer Kombination aus Hardware und Software implementiert werden. Dazu zählen auch digitale Signalprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise, Field Programmable Gate Arrays sowie weitere geeignete Schalt- und Rechenkomponenten.
• 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 12 (eigenes Kraftfahrzeug), das ein Steuerungssystem 10 umfasst. Das Steuerungssystem 10 ist mit mindestens einem an dem Kraftfahrzeug 12 befindlichen Umfeldsensor 14, 16, 18 gekoppelt, um von dem mindestens einen Sensor 14, 16, 18 Umfelddaten zu erhalten. Das Steuerungssystem 10 kann eine elektronische Steuerung ECU (Electronic Control Unit; in der Figur nicht dargestellt) umfassen. Beispielsweise kann das vorliegende Steuerungssystem 10 mithilfe der ECU und/oder weiterer elektronischer Steuerungssysteme zumindest dazu eingerichtet und bestimmt sein, eine Trajektorie für das eigene Kraftfahrzeug 12 zu ermitteln und/oder eine Trajektorie für ein anderes Kraftfahrzeug zu ermitteln, das sich in einer aktuellen Fahrsituation des eigenen Kraftfahrzeugs 12 in dessen Umfeld befindet. Beispielsweise empfängt die ECU Signale von den Umfeldsensoren 14, 16, 18, verarbeitet diese Signale und die zugehörigen Umfelddaten und erzeugt Steuerungs- und/oder Ausgabesignale.
• In der 1 sind drei Umfeldsensoren 14, 16, 18 dargestellt, die entsprechende Signale an das Steuerungssystem 10 oder die elektronische Steuerung ECU senden. Insbesondere ist an dem eigenen Kraftfahrzeug 12 mindestens ein in Fahrtrichtung des eigenen Kraftfahrzeugs 12 nach vorne gerichteter Umfeldsensor 14 angeordnet, der einen Bereich 22 vor dem eigenen Kraftfahrzeug 12 erfasst. Dieser mindestens eine Umfeldsensor 14 kann beispielsweise im Bereich einer vorderen Stoßstange, einer vorderen Lampe und/oder eines vorderen Kühlergrills des eigenen Kraftfahrzeugs 12 angeordnet sein. Dadurch erfasst der Umfeldsensor 14 einem Bereich 22 direkt vor dem eigenen Kraftfahrzeug 12.
• Mindestens ein zusätzlicher oder alternativer, ebenfalls in Fahrtrichtung des eigenen Kraftfahrzeugs 12 nach vorne gerichteter Umfeldsensor 16 ist im Bereich einer Frontscheibe des eigenen Kraftfahrzeugs 12 dargestellt. Beispielsweise kann dieser Umfeldsensor 16 zwischen einem Inneren Rückspiegel des eigenen Kraftfahrzeugs 12 und dessen Frontscheibe angeordnet sein. Ein solcher Umfeldsensor 16 erfasst einen Bereich 24 vor dem eigenen Kraftfahrzeug 12, wobei je nach Gestalt des eigenen Kraftfahrzeugs 12 ein Bereich 24 direkt vor dem eigenen Kraftfahrzeug 12 aufgrund des vorderen Abschnitts (bzw. dessen Geometrie) des eigenen Kraftfahrzeugs 12 nicht erfasst werden kann.
• Ferner kann mindestens ein Umfeldsensor 18 seitlich am und/oder am Heck des eigenen Kraftfahrzeugs 12 angeordnet sein. Dieser optionale Umfeldsensor 18 erfasst einen Bereich 26, der seitlich und/oder in Fahrtrichtung des eigenen Kraftfahrzeugs 12 hinter dem eigenen Kraftfahrzeug 12 liegt. Beispielsweise können die Daten oder Signale dieses mindestens einen Umfeldsensors 18 zur Verifizierung von durch die anderen Umfeldsensoren 14, 16 erfassten Informationen und/oder zur Bestimmung einer Krümmung einer durch das eigenen Kraftfahrzeug 12 befahrenen Fahrspur oder einer durch eine anderes Fahrzeug befahrenen Fahrspur, die benachbart zu der vom eigenen Kraftfahrzeug 12 befahrenen Fahrspur liegt, verwendet werden.
• Der mindestens eine Umfeldsensor 14, 16, 18 kann beliebig implementiert sein und eine Frontkamera, eine Heckkamera, eine Seitenkamera, einen Radar-Sensor, einen Lidar-Sensor, einen Ultraschall-Sensor und/oder einen Inertialsensor umfassen. Beispielsweise kann der Umfeldsensor 14 in Form einer Frontkamera, eines Radar-, Lidar-, oder Ultraschall-Sensors verwirklicht sein. Für den höher gelegenen Umfeldsensor 16 eignet sich insbesondere eine Frontkamera, während der im Heck des eigenen Kraftfahrzeugs 12 angeordnete Umfeldsensor 18 in Form einer Heckkamera, eines Radar-, Lidar-, oder Ultraschall-Sensors implementiert sein kann.
• Die elektronische Steuerung ECU verarbeitet die aus dem/den an dem eigenen Kraftfahrzeug 12 befindlichen Umfeldsensor/en 14, 16, 18, gewonnenen Umfelddaten, um eine durch das eigenen Kraftfahrzeug 12 befahrene Fahrspur mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung vor, seitlich neben und/oder hinter dem eigenen Kraftfahrzeug 12 zu erfassen. Zusätzlich verarbeitet die elektronische Steuerung ECU die aus dem/den an dem eigenen Kraftfahrzeug 12 befindlichen Umfeldsensor/en 14, 16, 18 gewonnen Umfelddaten, um eine durch ein anderes Kraftfahrzeug befahrene Fahrspur (die benachbart zu der vom eigenen Fahrzeug befahrenen Fahrspur liegt, wobei benachbart bedeutet, dass auch eine oder mehrere weitere Fahrspuren zwischen den benachbarten Fahrspuren liegen können) sowie deren seitliche Fahrspurbegrenzungen vor, seitlich neben und/oder hinter dem anderen Kraftfahrzeug zu erfassen. Dazu stellen die Umfeldsensoren 14, 16, 18 der elektronischen Steuerung ECU die den Bereich vor, seitlich neben und/oder hinter dem Fahrzeug wiedergebenden Umfelddaten bereit. Hierfür ist das Steuerungssystem 10 über mindestens einen Datenkanal oder Bus (in 1 gestrichelt dargestellt) mit dem mindestens einen Umfeldsensor 14, 16, 18 verbunden. Der Datenkanal oder Bus kann mittels Kabel oder kabellos realisiert sein.
• Alternativ oder zusätzlich kann das Steuerungssystem 10 oder dessen elektronische Steuerung ECU auch Daten von einem oder mehreren anderen Assistenzsystemen 20 oder einer anderen Steuerung 20 des Kraftfahrzeugs 12 erhalten, die die befahrenen Fahrspuren des eigenen Kraftfahrzeugs 12, des anderen Kraftfahrzeugs und weiterer Kraftfahrzeuge jeweils mit deren seitlichen Fahrspurbegrenzungen angeben oder sich zumindest daraus ableiten lassen. Somit können bereits durch andere Systeme ermittelte Daten und Informationen durch das Steuerungssystem 10 verwendet werden.
• Ferner ermittelt das Steuersystem 10 oder dessen elektronische Steuerung ECU eine Fahrsituation mit den Umfeldsensoren, d.h. auf Basis der mithilfe des mindestens einen Umfeldsensors 14, 16, 18 gewonnenen Umfelddaten. Auch hier kann alternativ oder zusätzlich ein bereits vorhandenes Assistenzsystem 20 oder eine elektronische Steuerung 20 Daten und/oder Informationen liefern, die eine Fahrsituation definieren, oder aus denen sich eine Fahrsituation schnell ableiten lässt. Abhängig von der ermittelten Fahrsituation wird anschließend zumindest eine mögliche Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs des anderen Kraftfahrzeugs bestimmt.
• Das Fahrerassistenzsystem 20 oder die elektronische Steuerung 20 sind dazu eingerichtet, das eigene Kraftfahrzeug 12 teil(autonom) zu steuern oder wenigstens Warnsignale bezüglich einer kritischen Fahrsituation an den Fahrer des eigenen Kraftfahrzeugs 12 auszugeben. Hierfür ist das Steuerungssystem 10 dazu eingerichtet, Daten an das Fahrerassistenzsystem 20 oder die elektronische Steuerung 20 zum autonomen Fahren auszugeben. Insbesondere kann das Steuerungssystem 10 (oder dessen ECU) Daten, die einen Verlauf der bestimmten möglichen Trajektorie(n) für das andere Kraftfahrzeug angeben, an die elektronische Steuerung 20 oder das Fahrerassistenzsystem 20 ausgeben. Die Daten können ebenfalls über einen Datenkanal oder Bus kabelgebunden oder kabellos übertragen werden.
• 2 zeigt schematisch eine Fahrsituation, in der das eigene Kraftfahrzeug 12 einem langsamer fahrenden, anderen Kraftfahrzeug 30 hinterherfährt. Das andere Kraftfahrzeug 30 befindet sich in der aktuellen Fahrsituation auf der rechten Fahrspur 36 einer zweispurigen Fahrbahn 37, während das eigene Kraftfahrzeug 12 dem Lauf der linken Fahrspur (Überhohlspur) 39 der zweispurigen Fahrbahn 37 folgt. Die rechte Fahrspur 36 wird von einer linken (seitlichen) Fahrspurbegrenzung 34 (hier die Mittellinie) und einer rechten (seitlichen) Fahrspurbegrenzung 32 begrenzt. Dabei ist das dargestellte Beispiel mit zwei Fahrspuren nicht einschränkend zu verstehen, das hier vorgestellte Steuerungssystem und das Steuerungsverfahren sind gleichermaßen für den Einsatz auf Straßenabschnitten mit drei oder vier oder mehreren nebeneinander liegenden Fahrspuren geeignet.
• In dem in 2 gezeigten Beispiel erfasst das Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 mittels des mindestens einen Umfeldsensors 14, 16, 18 das andere Kraftfahrzeug 30, das sich auf der zu der Fahrspur 39 direkt benachbarten Fahrspur 36 befindet. Ferner erfasst das Steuerungssystem mittels des mindestens einen Umfeldsensors ein vor dem anderen Kraftfahrzeug 30 befindliches weiteres Kraftfahrzeug 31, das sich ebenfalls auf der rechten Fahrspur 36 befindet, sowie ein vor dem anderen Kraftfahrzeug 30 befindliches versetztes Kraftfahrzeug 33, das sich auf der Überholspur 39 befindet.
• Die auf der Überholspur 39 fahrenden Kraftfahrzeuge 12, 33 haben jeweils eine höhere Geschwindigkeit als die auf der rechten (weiteren) Fahrspur 36 fahrenden Kraftfahrzeuge 30, 31. Ferner fährt das andere Kraftfahrzeug 30 mit einer Geschwindigkeit auf das vor dem anderen Kraftfahrzeug 30 befindliche weitere Kraftfahrzeug 33 auf, die höher ist als die Geschwindigkeit des weiteren Kraftfahrzeugs 33. Beispielsweise kann es sich bei dem weiteren Kraftfahrzeug 33 um einen LKW handeln, für den auf Autobahnen eine andere Geschwindigkeitsbegrenzung als für einen PKW gelten kann. Aus diesem Grund führt das andere Kraftfahrzeug 30 in der in 2 gezeigten Situation einen (Fahr-)spurwechsel von der weiteren Fahrspur 36 beispielsweise entlang einer der Trajektorien 28 auf die Überholspur 39 aus. Es ist deutlich zu erkennen, dass je nach verfolgter Trajektorie 28 das andere Kraftfahrzeug 12, bezogen auf die zurückgelegte Wegstrecke (x-Richtung in 2), den Überholvorgang früher oder später beendet, was sich im Falle einer konstanten Geschwindigkeitsannahme (die vorliegende Offenbarung ist hierauf nicht beschränkt) während des Spurwechselmanövers auch in der Zeitdauer des Überholvorganges niederschlägt.
• Um einen Auffahrunfall des eigenen Kraftfahrzeugs 12 auf das den Spurwechsel ausführende andere Kraftfahrzeug 30 durch Warnsignale und/oder automatische Fahrmanöver, beispielsweise veranlasst durch das Fahrerassistenzsystem 20, zu vermeiden, ist das Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 dazu eingerichtet, diesen Spurwechsel des anderen Kraftfahrzeugs 30 rechtzeitig zu erkennen und zumindest eine mögliche Trajektorie 28 des anderen Kraftfahrzeugs 30 zu bestimmen. Hierzu ermittelt das Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 einen Spurwechsel oder ein Spurhalten (und/oder die entsprechende Wahrscheinlichkeit für einen Spurwechsel oder ein Spurhalten) des anderen Kraftfahrzeugs 30 sowie eine zeitliche Informationskomponente (und/oder deren Wahrscheinlichkeit) nach Maßgabe der mittels des mindestens einen Umfeldsensors 14, 16, 18 gewonnenen Umfelddaten.
• Wie in 2 schematisch anhand des Fahrspurwechsels des anderen Kraftfahrzeugs 30 gezeigt, ermittelt das Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 dazu eine aktuelle Verkehrssituation zumindest in den Bereichen vor und neben dem eigenen Kraftfahrzeug 12. Der erfasste Bereich vor dem eigenen Kraftfahrzeug 12 ist als gestrichelter Bereich gekennzeichnet und mit 40 referenziert, der erfasste Bereich neben dem eigenen Kraftfahrzeug ist mit Strichpunkten angedeutet und mit 42 referenziert. Es versteht sich jedoch, dass die Linien 40, 42 lediglich zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips des hier offenbarten Steuerungssystems 10 dienen, bei dem insbesondere sicherheitskritische Trajektorien für das andere Kraftfahrzeug 30 unter Berücksichtigung verschiedener Quantile einer bedingungsbasierten Verteilung vorhergesagt und/oder bestimmt werden. Diese bedingungsbasierte Verteilung enthält Informationen über verschiedene zukünftig mögliche Zeitpunkte (zeitliche Information), zu denen das andere (zu beobachtende) Kraftfahrzeug 30 die Mittellinie der Fahrbahn 37, also die linke Fahrspurbegrenzung 34 der rechten Fahrspur 36, erreicht.
• Die in 2 gezeigten Trajektorien 28 stellen vier mögliche zukünftige Trajektorien des anderen Kraftfahrzeugs 30 in der aktuellen Verkehrssituation dar. Nachstehend werden die mathematischen Grundlagen zur Bestimmung dieser Trajektorien beschrieben.
• Jede der in der 2 dargestellten Trajektorien 28 beschreibt einen zukünftig möglichen Bewegungspfad des anderen Kraftfahrzeugs 30 und wird für eine Anzahl von η diskreten Zeitpunkten durch die Trajektorie x(t:t+n) beschrieben. Eine allgemeinere Beschreibung ergibt sich aus der entsprechenden Wahrscheinlichkeitsverteilung P der Trajektorie zu P(x(t: t + n|x(t),

  

  m(t), t_SWZ(t)), wobei x(t:t+n|x(t)) einen Zustand (x(t) = (x(t) y(t)]^T) der Trajektorie zum Zeitpunkt t darstellt.
• Mit O(t) wird dem (statischen) Umfeld des eigenen Kraftfahrzeugs 12 in der aktuellen Verkehrssituation Rechnung getragen. Hier sind beispielsweise Informationen über eine Geometrie der Fahrbahn 37 sowie Informationen über die Fahrspurbegrenzungen 32 und 34 enthalten. Zusätzlich kann

  

  Informationen über sämtliche Fahrspurbegrenzungen der Überholspur 39 und sämtliche Fahrspurmarkierungen der Fahrspuren 36 und 39 enthalten sein. In

  

  können also auch Informationen über das (statische Umfeld) des anderen Kraftfahrzeugs 30 enthalten sein.
• Da Autobahnen und Schnellstraßen generell als strukturierte Umgebungen auffassbar sind, wird die laterale (seitliche) Bewegung des Kraftfahrzeugs 30, also dessen Bewegung schräg zur Fahrtrichtung (Fahrbahnverlauf) als Menge von Basismanövern $M$

  

  definiert. Die laterale Bewegungsrichtung verläuft in 2 (dies gilt in der Folge auch für die 3 bis 9) in y-Richtung und kennzeichnet den seitlichen Versatz der Längsachse des anderen Kraftfahrzeugs 30 in Richtung einer virtuellen Mittellinie 44 der aktuellen Fahrspur 36, während der Fahrbahnverlauf, also die Fahrtrichtung, in x-richtung angedeutet ist.
• Die Menge der Basismanöver $M$

  

  die das andere Kraftfahrzeug 30 zu einem bestimmten Zeitpunkt t ausführen kann, beinhaltet zumindest die drei Elemente Spurwechsel links (SWL), Spurhalten (SH) und Spurwechsel rechts (SWR). Das Manöver des anderen Kraftfahrzeugs 30 zum Zeitpunkt t ist somit ein Element der in (1) dargestellten Menge: $$m\left(t\right)\in M\left(t\right):=\left\{SWL,SH,SWR\right\}$$

  
• Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird im Falle eines Spurwechsels, also wenn das Element m(t) zum Zeitpunkt t durch das Steuerungssystem 10 als Spurwechsel links (SPL) oder Spurwechsel rechts (SWR) bestimmt wird, das Spurwechselmanöver um zeitliche Information erweitert. Diese zeitliche Information (auch zeitliche Informationskomponente genannt) entspricht der Zeit, die verstreicht, bis das andere Kraftfahrzeug 30 die entsprechende seitliche Markierung 32, 34 dessen aktuell befahrener Fahrspur 36 erreicht hat oder überschritten hat. Im konkret in 2 dargestellten Beispiel handelt es sich dabei um einen Spurwechsel nach links des anderen Kraftfahrzeugs 30, um vor dem eigenen Fahrzeug 12 auf die Überhohlspur 39 der Fahrbahn 37 einzuscheren und das weitere Kraftfahrzeug 31 zu überholen, wobei ein zu nahes Auffahren auf das weitere Kraftfahrzeug 33 vermieden werden soll. Die zeitliche Informationskomponente wird im Rahmen dieser Offenbarung auch als Spurwechselzeit (SWZ) bezeichnet.
• Zum Bestimmen einer Trajektorienverteilung, die beispielsweise aus den vier Trajektorien 28 gemäß 2 gebildet sein kann, wird also zunächst das zu erwartende Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs 30 vorausgesagt und durch die Einteilung in bestimmte Manöverklassen klassifiziert.
• Da allerdings künftige Vorhaben (beabsichtigte künftige Fahrmanöver) der Fahrer des anderen Kraftfahrzeugs 30 und der weiteren Kraftfahrzeuge 31, 33 nicht vorhersehbar sind, wird zusätzlich jeder Manöverklasse eine Wahrscheinlichkeit (P(_M(t)|X(t)) ∈ [0,1] zugewiesen, sodass die Trajektorienverteilung durch das folgende in Formel (2) dargestellte kartesische Produkt approximiert werden kann. $$\text{x}\left(t:t+n\right)\propto P\left(\text{x}\left(t:t+n|\text{x}\left(t\right),O\left(t\right),t_{SWZ}\left(t\right)\right)P\left(m\left(t\right)|X(t\right)\right)$$

  
• Da die zukünftigen Absichten des Fahrers des anderen Kraftfahrzeugs 30 und der weiteren Kraftfahrzeuge 31, 33 durch die Umfeldsensoren des eigenen Kraftfahrzeugs 12 nicht beobachtbar sind, genügt es auch bei der Spurwechselzeit nicht, einen einzelnen Punkt zu verwenden. Deswegen wird im Rahmen des hier vorgestellten Beispiels anstelle einer einzelnen Spurwechselzeit eine bedingte Verteilung P(t_SWZ(t)|X(t)) der Spurwechselzeit berücksichtigt. Das hier vorgestellte Steuerungsverfahren und das Steuerungssystem sind allerdings nicht darauf beschränkt.
• Wird diese bedingte Verteilung, die ebenfalls (allerdings zeitliche) Information über das zukünftige Manöver des anderen Kraftfahrzeugs 30 darstellt, in die Bestimmung der Trajektorien 28 miteinbezogen, ist es möglich, die Trajektorien 28 basierend auf einem effizienten rechnergestützten Modell zu ermitteln. Vorteilhaft ist dabei, die zeitliche Komponente Spurwechselzeit (SWZ) und/oder deren Wahrscheinlichkeit in das Modell mit einzubeziehen und die Ausführungszeit gering zu halten. Dadurch können beispielsweise Rechenressourcen für andere Prozesse gespart werden, die das Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 überwacht.
• Sowohl die Manöverklassifkation (oder -Klassifizierung) wie auch die wahrscheinlichkeitstheoretische Voraussage eines klassifizierten Manövers (z.B. Spurwechsel links) werden unter Verwendung von maschinellem Lernen, beispielswese unter Verwendung von überwachtem Lernen durchgeführt und stellen Informationen über Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs 30 zur Verfügung. Deswegen werden sowohl für die Manöverklassifikation als für auch das Ermitteln der Spurwechselzeit identische Merkmalsmatrizen X(t) verwendet. Deren Inhalt sowie die Manöverklassifikation und die Bestimmung der Spurwechselzeit werden nachfolgend detaillierter mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben.
• Die Merkmalsmatrizen X(t) bestehen aus zwei Merkmalsgruppen. Dabei handelt es sich um eine erste Gruppe mit Objekten, also einen Objektdatensatz (Fahrmanöver-Objektdatensatz) und eine zweite Gruppe mit Verkehrssituationen, also einen Verkehrsdatensatz (Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz). Der Fahrmanöver-Objektdatensatz basiert auf dem Zustand des zu beobachtenden Objektes. Im in 2 dargestellten Beispiel ist dies das andere Kraftfahrzeug 30, das in einer aktuellen Fahrsituation auf der zweispurigen Fahrbahn 37 dargestellt ist. Der Fahrmanöver-Objektdatensatz beinhaltet den lateralen (seitlichen) Abstand d_lat des anderen Kraftfahrzeugs 30 (bzw. dessen Längsachse) zur virtuellen Mittellinie 44 dessen aktuell befahrener Fahrspur 36. Die laterale Richtung entspricht also der y-Richtung in 2. Weiterhin beinhaltet der Fahrmanöver-Objektdatensatz die laterale Geschwindigkeit v_lat des anderen Kraftfahrzeugs 30. Optional kann auch die laterale Beschleunigung (in der Figur nicht dargestellt) im Fahrmanöver-Objektdatensatz enthalten sein. Der Fahrmanöver-Objektdatensatz beinhaltet weiterhin die Längsgeschwindigkeit v_lon des anderen Kraftfahrzeugs 30 in Fahrtrichtung (x-Richtung in 2) entlang dessen befahrener Fahrspur 36. Alle diese Parameter werden beispielsweise vom Steuerungssystem 10 basierend auf den Umfelddaten berechnet.
• Der Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz beinhaltet Merkmale, die von der aktuellen Verkehrssituation des zu beobachtenden anderen Kraftfahrzeugs 30 abhängig sind. Im in 3 dargestellten Beispiel sind insgesamt sechs andere Kraftfahrzeuge 30 dargestellt, die in einer aktuellen Fahrsituation an insgesamt sechs Positionen einer dreispurigen Fahrbahn 37 das eigene Kraftfahrzeug 12 umgeben. Das eigene Kraftfahrzeug 12, das sich aktuell auf einer mittleren Fahrspur 45 der Fahrbahn 37' befindet, wird für die Ermittlung des Fahrmanöver-Verkehrsdatensatzes sowohl auf die linke Fahrspur 39' der Fahrbahn 37' als auch auf die rechte Fahrspur 36' der Fahrbahn 37' projiziert. Die Projektionen des eigenen Kraftfahrzeugs 12 sind in 3 mit 12' gekennzeichnet und auf der linken Fahrspur 39' und der rechten Fahrspur 36'etwas heller als das eigene Kraftfahrzeug 12 angedeutet.
• Generell enthält der Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz Abstände und relative Geschwindigkeiten zu den sechs in 3 dargestellten anderen Kraftfahrzeugen 30. Dabei ist der Abstand zu dem nachfolgenden anderen Kraftfahrzeug 30 auf der mittleren (also derselben wie das eigene Kraftfahrzeug 12) Fahrspur 45 mit d_h gekennzeichnet. Zudem ist in 3 der Abstand zum hinteren, auf der linken Fahrspur 39' befindlichen anderen Fahrzeug 30 mit d_h,l , der zum hinteren, auf der rechten Fahrspur 36' befindlichen anderen Kraftfahrzeug 30 mit d_v,l bezeichnet. Für die Abstände der dem eigenen Kraftfahrzeug 12 vorausfahrenden anderen Kraftfahrzeuge 30 werden die Notationen d_h (anderes Kraftfahrzeug 30 fährt dem eigenen Kraftfahrzeug 12 auf der mittleren Spur 45 voraus), d_h,l (anderes Kraftfahrzeug 30 fährt dem eigenen Kraftfahrzeug 12 auf der linken Spur 39' voraus) und d_h,r (anderes Kraftfahrzeug 30 fährt dem eigenen Kraftfahrzeug 12 auf der rechten Spur 36' voraus) verwendet. Die entsprechenden relativen Geschwindigkeiten v_h , v_v , v_h,l , v_h,r , v_v,l und v_v,r werden jeweils aus den Geschwindigkeiten des vorausfahrenden und des nachfolgenden Kraftfahrzeugs ermittelt, die der elektronischen Steuerung 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 mithilfe der aus den Umfeldsensoren gewonnenen Daten bereitgestellt werden. Dabei ist in der entsprechenden Berechnungssituation das eigene Kraftfahrzeug 12 entweder als das vorausfahrende (wenn der Abstand oder die Geschwindigkeit zu einem hinterherfahrenden anderen Kraftfahrzeug 30 ermittelt werden soll) oder als das nachfolgende Kraftfahrzeug (wenn der Abstand oder die Geschwindigkeit zu einem vorausfahrenden anderen Kraftfahrzeug 30 ermittelt werden soll) zu verstehen. Dasselbe gilt selbstverständlich für das andere Kraftfahrzeug 30, wie aus 3 ersichtlich.
• Zusätzlich zu den relativen Geschwindigkeiten ist es möglich, in den Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz auch die relativen Beschleunigungen a_h , a_v , a_h,l , a_h,r , a_v,l und a_v,r zu den jeweiligen anderen Fahrzeugen 30 einfließen zu lassen. Diese Beschleunigungen können beispielsweise aus den entsprechend zugehörigen Geschwindigkeiten ermittelt werden.
• Nach Ermittlung des Fahrmanöver-Objektdatensatzes bzw. dessen einzelner Einträge werden sämtliche Daten, die zu bestimmten Zeitpunkten t ermittelt wurden, in einem Wegvektor d^rel(t) aggregiert. Dasselbe gilt für die im Rahmen des Fahrmanöver-Objektdatensatzes ermittelten Einträge, die in einem Geschwindigkeitsvektor v^rel(t) aggregiert werden. Um dabei der Dynamik von Spurwechselmanövern Rechnung zu tragen, wird dem Fahrmanöver-Objektdatensatz eine vorbestimmte Zeitbasis t_H zugrunde gelegt, die beispielsweise mittels Kreuzvalidierung ausgewählt wird. Alle Daten werden gemäß dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel mit einer Frequenz von 10 Hz aufgenommen. Allerdings ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können die Daten auch mit einer höheren oder niedrigeren Frequenz, beispielsweise mit einer Frequenz von 5 Hz oder 15 Hz oder 25 Hz oder 50 Hz oder 100 Hz oder jedem geeigneten Wert zwischen 5 Hz und 100 Hz bestimmt werden. Diese Frequenz kann (muss aber nicht) später auch zum Bestimmen der Trajektorien 28 verwendet werden. Dadurch ergibt sich für die „Geschichte“ einer aktuellen Fahrsituation, also für die vom jeweils aktuellen Zeitpunkt einer Fahrsituation jüngste Vergangenheit, mit der Zeitbasis t_H = 0,5 s eine Länge des Merkmalsvektors (Merkmalsmatrix X(t)) von 27. Der m-dimensionale Merkmalsvektor ist dabei wie aus Formel (3) ersichtlich definiert. $$X\left(t\right)={\left[{\mathbf{d}}^{lat}\left(t\right){\mathbf{v}}^{lat}\left(t\right){\mathbf{v}}^{lon}\left(t\right){\mathbf{d}}^{rel}\left(t\right){\mathbf{v}}^{rel}\left(t\right)\right]}^T\in {ℝ}^3.$$

  
• Dabei ergeben sich die jeweiligen Einträge unter Berücksichtigung von t_H wie folgt: $${\mathbf{d}}^{lat}\left(t\right)=\left[d^{lat}\left(t-t_H\right)d^{lat}\left(t-\left(t_H-\Delta t\right)\right)\dots d^{lat}\left(t\right)\right],$$

  

  $${\mathbf{v}}^{lat}\left(t\right)=\left[v^{lat}\left(t-t_H\right)v^{lat}\left(t-\left(t_H-\Delta t\right)\right)\dots v^{lat}\left(t\right)\right],$$

  

  $${\mathbf{v}}^{lon}\left(t\right)=\left[v^{lon}\left(t-t_H\right)v^{lon}\left(t-\left(t_H-\Delta t\right)\right)\dots v^{lon}\left(t\right)\right].$$

  
• In den oben angegebenen Beziehungen stellt Δt jeweils die Samplingzeit (Abtastdauer) dar. Zur Manöverklassifizierung anhand der Merkmalsmatrix $X\left(t\right)$

  

  wird schließlich aus dem Fahrmanöver-Objektdatensatz und/oder aus dem Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz und/oder aus einer Kombination der beiden eine wahrscheinlichkeitstheoretische Manöverklassifizierung durchgeführt. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit bestimmt, mit der m(t) in $M$

  

  enthalten ist. Mit anderen Worten wird also eine Wahrscheinlichkeit bestimmt, mit der das andere Kraftfahrzeug 30 einen Spurwechsel nach links oder/und einen Spurwechsel nach rechts durchführt, oder ob die aktuelle Fahrspur 36 (vgl. 2) vom anderen Kraftfahrzeug 30 beibehalten wird.
• Für die wahrscheinlichkeitstheoretische Manöverklassifizierung können verschiedene Ansätze verwendet werden, die in einer wahrscheinlichkeitstheoretischen Klassifizierung resultieren. Insbesondere jedoch nicht einschränkend kann im Rahmen dieser Offenbarung eine Mehrklassen-Stützvektormaschine verwendet werden, die nach einer Art Eins-gegen-Eins trainiert wird (englisch: is trained in a one-vs-one fashion). Um Wahrscheinlichkeiten für jede Klasse zu erhalten, werden die Resultate beispielsweise unter Verwendung einer Sigmoidfunktion abgebildet.
• Sämtliche der aufgezählten Merkmale in dem Fahrmanöver-Objektdatensatz und auch in dem Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz werden in geeigneten krummlinigen Koordinaten ermittelt, um die Funktionalität der hier vorgestellten Lösung auch für gekrümmte Straßengeometrien (kurvige Straßen) zu gewährleisten. Im Rahmen der Bestimmung der Trajektorien 28 erfolgt dann eine geeignete nichtlineare Transformation von krummlinigen Koordinaten in orthogonale Koordinaten, beispielsweise in kartesische Koordinaten anhand einer Transformationsfunktion P(x(t))_kartesisch = f(P(x(t))_krummlinig), um die Trajektorien 28 wie beispielsweise in 2 gezeigt in kartesischen Koordinaten darstellen zu können.
• Zusätzlich zur Manöverklassifizierung sind allerdings zeitliche Informationen dieser klassifizierten (zukünftigen) Manöver von eminenter Bedeutung, um sicheres und komfortables Fahren zu gewährleisten, also um die möglichen Trajektorien für das andere Kraftfahrzeug 30 vorauszusagen und basierend darauf Trajektorien für ein zukünftiges Fahrmanöver des eigenen Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Bei Spurwechselmanövern ist die wichtigste Komponente dieser zeitlichen Informationen die Zeit, die das andere Kraftfahrzeug 30 benötigt, um sich der Spur zu nähern, auf der sich das eigene Kraftfahrzeug 12 aktuell befindet. Um sicheres und komfortables Fahren für das eigene Kraftfahrzeug 12 zu gewährleisten ist es dabei eminent, dass das andere Kraftfahrzeug 30 dessen Zielspur (die Fahrspur, auf der das Spurwechselmanöver enden soll) bei einem Spurwechsel keinesfalls früher als erwartet erreicht.
• Die zeitliche Information wird durch die bereits erwähnte Spurwechselzeit (t̂_SWZ(t)) beschrieben. Diese ist als die Zeitdauer zwischen einem aktuellen Zeitpunkt t und dem Zeitpunkt definiert, zu dem das andere Kraftfahrzeug 30 (genauer gesagt dessen Schwerpunkt) eine entsprechende Fahrspurmarkierung (vgl. die Mittellinie 34 in 2) überquert hat. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Spurwechselzeit auch zwischen dem aktuellen Zeitpunkt t und einem Zeitpunkt definiert sein, zu dem das andere Kraftfahrzeug 30 oder dessen Schwerpunkt die entsprechende Fahrspurmarkierung erreicht hat. Dabei ist es möglich, die Spurwechselzeit unabhängig von der oben beschriebenen vorhergesagten Manöverklassifizierung vorzunehmen.
• Für sicherheitskritische Fahrsituationen, die im Rahmen dieser Offenbarung besondere Beachtung finden sollen, nicht aber zuletzt aufgrund der fehlenden Möglichkeit, die Absichten des Fahrers des anderen Kraftfahrzeugs 30 abzuschätzen oder zu ermitteln ist es nicht ausreichend, die zeitliche Information in Form der Spurwechselzeit als (durch das klassifizierte Manöver) bedingten Mittelwert oder Median zu berechnen. Vielmehr sind weitere Informationen über die zugrundeliegende Wahrscheinlichkeitsverteilung nötig. Da diese Verteilung allerdings weder symmetrisch ist noch bezüglich deren Form zeitlich konstant ist, wird ein wahrscheinkeitstheoretisches Regressionsproblem formuliert und es wird ein auf Quantilen basierendes Regressionsmodell, beispielsweise ein auf Quantilen basierender Regressionsbaum (englisch: quantile regression forest) verwendet, um eine Mehrzahl oder Vielzahl verschiedener bedingter Quantile (τ_i) der entsprechenden Verteilung wie aus Formel (4) ersichtlich vorauszusagen: $${\widehat{t}}_{SWZ,{\tau }_i}\left(t\right)=inf\left\{{\tau }_{SWZ}\left(t\right)|P\left(t_{SWZ}\left(t\right)|\chi \left(t\right)\right)\ge {\tau }_i\right\}$$

  
• Während der Median als Quantil bei τ = 0,5 die Spurwechselzeit mit der höchsten Wahrscheinlichkeit darstellt, müssen je nach Zusammenhang andere Quantile verwendet werden. Insbesondere, jedoch nicht beschränkend, kommen bei sicherheitskritischen Anwendungen untere Quantile (unterhalb des Medians der Verteilung liegende Quantile) zum Einsatz, um das Risiko zu minimieren, auf einen zukünftigen Spurwechsel des anderen Fahrzeugs 30 nicht rechtzeitig zu reagieren. Im konkreten Ausführungsbeispiel wird das 10%-Quantil der bedingten Verteilung t̂_SWZ|τ=0,₁(t) als untere Grenze für die Bestimmung der Trajektorienverteilung verwendet, die vorliegende Offenbarung ist allerdings nicht darauf beschränkt.
• Basierend auf der ermittelten Manöverklasse und der ermittelten Spurwechselzeit wird dann die zukünftige Bewegung (Trajektorie) des anderen Kraftfahrzeugs 30 zeitlich und räumlich beschrieben. Anhand dieser Beschreibung kann später mittels geeigneter Steuerungen und Verfahren für teil(autonomes) fahren, die beispielsweise in der elektronischen Steuerung 20 oder dem Fahrerassistenzsystem 20 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 enthalten sind bzw. von diesen ausgeführt werden, eine Entscheidungsfindung (beispielsweise ob ein Notbremsassistent aktiviert werden muss) oder auch eine Trajektorienplanung für das eigene Kraftfahrzeug 12 verbessert werden. Die Bestimmung der zukünftigen Bewegung des anderen Kraftfahrzeugs wird mit Bezug auf die 4 und 5 beschrieben. Zunächst wird jedoch das Berechnungsmodell für die Trajektorien vorgestellt.
• Um das Berechnungsmodell für die Trajektorien 28 so einfach wie möglich zu halten, ohne dabei Information bezüglich der bestimmten Spurwechselzeit zu verlieren, wird die in Formel (2) beschriebene Verteilung durch einzelne Punkte von x̂_{τ=τ i} ­(t:t + n) = f(x(t), t̂_{SWZ|τ=τ i} . mittels einer auf einer kubischen Spline-Kurve basierenden Darstellung approximiert. Für τ_i werden im konkreten Ausführungsbeispiel die Elemente 0,1, 0,25, 0,5, 0,75, und 0,9 verwendet, d.h. τ_i ∈ {0,1, 0,25, 0,5, 0,75, 0,9}. Die äußersten Elemente der Menge τ_i stellen hierbei untere (0,1) bzw. obere (0,9) Grenzen der Trajektorienverteilung dar. Das hier beschriebene Steuerungssystem 10 und das Steuerungsverfahren sind allerdings (auch bezüglich der Zwischenwerte der Menge τ_i) nicht darauf beschränkt. So kann τ_i in bestimmten Fällen jeden beliebigen Wert zwischen 0 und 1, insbesondere zwischen 0,1 und 0,9 annehmen.
• Die Trajektorien 28 werden durch splinebasierte Interpolation bestimmt. Ein kubischer Spline z(t) ist definiert durch $$z\left(t\right)=\{\begin{array}{cc}{s}_l\left(t\right)& t_l\le t\le t_{l+1}\\ 0& anderenfalls.\end{array}$$

  
• Definiert man weiterhin η als die Anzahl der Stützstellen und setzt voraus, dass t ∈ {t_l, t_l+1), besteht der Spline z(t) aus einer Anzahl von η - 1 Segmenten: $$z\left(t\right)=c_{\mathrm{3,}l}{\left(t-t_l\right)}^3+c_{\mathrm{2,}l}{\left(t-t_l\right)}^2+c_{\mathrm{1,}l}\left(t-t_1\right)+c_{\mathrm{0,}l}.$$

  

  Um eindeutige Parameter (c_0,l, c_1,l, c_2,l, c_3,l} zu erhalten, müssen Start- und Endbedingungen für {z₀, ż₀, z₁, ż₁} für l = 1,2, ... , η definiert werden.
• Grundsätzlich werden Trajektorien in einer zweidimensionalen Ebene durch die Zustände x(t) = [x(t) y(t)]^T beschrieben. Unter Berücksichtigung der Unsicherheiten bei der Zustandsschätzung und der nicht beobachtbaren Aktionen des menschlichen Fahrers des anderen Kraftfahrzeugs 30 wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung angenommen, dass die Bewegung auf einer Autobahn oder Schnellstraße durch ein kubisches Polynom mit ausreichender Genauigkeit beschrieben werden kann.
• Wie in 4 gezeigt, werden im Falle eines Manövers des anderen Kraftfahrzeugs 30, das als Spurhalten (SH) erkannt wurde, die geschätzten Zustände x̂(t) und ŷ(t) als kubischer Spline mit zwei Stützpunkten (Stützstellen) 46 (η = 2) modelliert. Die zwei Stützpunkte 46 sind dabei der derzeitige Istzustand (Anfangszustand) bei t = t₀ und der Zielzustand (Endzustand) bei t = t_e. Die entsprechenden Randbedingungen sind: $$\begin{array}{cc}\widehat{x}\left(t_0\right)=x_0& \widehat{x}\left(t_0\right)=\text{sin}\left({\nu }_0\right)\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{cc}\widehat{y}\left(t_0\right)=y_0& \widehat{y}\left(t_0\right)=\text{cos}\left({\nu }_0\right)\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{cc}\widehat{x}\left(t_e\right)=x_0+\text{sin}\left({\nu }_0\right)t_e& \widehat{x}\left(t_e\right)=\text{sin}\left({\nu }_0\right)\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{cc}\widehat{y}\left(t_e\right)=w/2& \widehat{y}\left(t_e\right)=0\end{array}$$

  
• Dabei kennzeichnet w die in den 4 und 5 dargestellte Spurbreite der Fahrspur 36, die das andere Kraftfahrzeug 30 aktuell befährt. Während die oben mit (5) und (6) nummerierten Bedingungen den Anfangszustand (Anfangspositionen sowie Anfangsgeschwindigkeiten in x- und y-Richtung) darstellen, ergibt sich durch die mit (7) nummerierte Bedingung für das konkrete Ausführungsbeispiel die Annahme einer konstanten Geschwindigkeit des anderen Kraftfahrzeugs 30. Das vorliegend beschriebene Steuerungssystem 10 und das Steuerungsverfahren können hier allerdings alternativ auch mit der Annahme einer nicht konstanten Geschwindigkeit und/oder mit der Annahme einer konstanten Beschleunigung arbeiten.
• Zudem wird angenommen, dass der Fahrer des anderen Kraftfahrzeugs 30 dem Straßenverlauf (auch im Falle gekrümmter Straßen) ohne signifikante laterale Geschwindigkeit (vgl. v_lat in 2) folgt. Dies wird in krummlinigen Koordinaten durch die mit (8) nummerierten Bedingungen ausgedrückt. Wenn der Zielzustand zum Zeitpunkt t_e erreicht ist, soll sich das andere Kraftfahrzeug also in der Mitte dessen aktuell befahrener Fahrspur 36 befinden und keine laterale Geschwindigkeit aufweisen. Auf Basis dieser Annahmen wird im in 4 gezeigten Beispiel also vom Steuerungssystem 10 die mit zwei X als Anfangs- und Endpunkte markierte Spline-Kurve 38 als Trajektorie 48 für das andere Kraftfahrzeug 30 bestimmt.
• 5 zeigt den Fall eines Spurwechsels des vorausfahrenden anderen Kraftfahrzeugs 30. Im Falle eines derartigen Spurwechselmanövers nach links (SPL) schert das andere Kraftfahrzeug 30 auf die linke Fahrspur 39 ein, auf der sich das eigene Kraftfahrzeug 12 aktuell befindet. Zum Bestimmen der Trajektorie 48 für dieses Einschermanöver wird ein zusätzlicher Stützpunkt 46 auf der Mittellinie, also der linken seitlichen Begrenzung 34 der Fahrspur 36, auf der sich das andere Kraftfahrzeug 30 aktuell befindet, zum Zeitpunkt t = x̂_{τ=τ i} platziert. Die Trajektorie 48 wird hier also durch die geschätzten Zustände x̂(t) und ŷ(t) als kubischer Spline mit drei Stützpunkten 46 (η = 3) modelliert. Die drei Stützpunkte 46 sind im in 5 gezeigten Fall der derzeitige Istzustand (Anfangszustand) bei t = t₀, der Zielzustand (Endzustand) bei t = t_e und ein Zwischenzustand, der zu dem Zeitpunkt eintritt, zu dem das andere Kraftfahrzeug 30 den zusätzlichen Stützpunkt 46 auf der Mittellinie 34 erreicht.
• Für die Trajektorie, die das andere Kraftfahrzeug 30 mit der höchsten Wahrscheinlichkeit verfolgen wird, ergibt sich für das Erreichen des Zwischenzustandes der Zeitpunkt t = x̂_{τ=0 5}, der aus dem Median der bedingten Trajektorienverteilung resultiert.
• Um einen noch höheren Sicherheitsgrad zu erreichen und zudem kritische Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs 30 beim Bestimmen der Trajektorie mit einzubeziehen, werden unterhalb des Medians liegende Quantile der bedingten Trajektorienverteilung bei der Bestimmung der Trajektorie berücksichtigt. Im konkreten Ausführungsbeispiel wird das 10%-Quantil t_SWZ,τ=0,₁ beim Voraussagen kritischer Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs 30 verwendet.
• Da Spurwechselmanöver auf der jeweils anderen als der aktuell befahrenen Fahrspur 36 des anderen Kraftfahrzeugs 30 enden, ändert sich der erste Teil der mit (8) nummerierten Endbedingung zu ŷ(t_e) = 3w/2. Das Fahrmanöver (der Spurwechsel nach links) endet also in der Mitte der Fahrspur 39, auf die das andere Kraftfahrzeug 30 einscheren will. Zudem ist eine weitere Bedingung (Zwischenbedingung) für den Zwischenzustand erforderlich. Diese ergibt aus Formel (9) zu: $$\widehat{x}\left({\widehat{t}}_{SPZ|\tau ={\tau }_i}\right)=x_0+\text{sin}\left({\nu }_0\right){\widehat{t}}_{SPZ|\tau ={\tau }_i,}\widehat{y}\left({\widehat{t}}_{SPZ|\tau ={\tau }_i}\right)=w$$

  

  Aus der mit (9) nummerierten Bedingung und unter der weiteren Bedingung, dass die ersten (z(t)) und zweiten (z̈(t)) Ableitungen nach der Zeit des kubischen Splines (vgl. die Spline-Kurve 48 in 5) stetig sind, sind damit sämtliche Spline-Koeffizienten eindeutig definiert.
• Im in 5 gezeigten Beispiel wird also vom Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 die mit den drei von links nach rechts dargestellten X als Anfangs-, Zwischen- und Endpunkte markierte Spline-Kurve 48 als Trajektorie für das andere Kraftfahrzeug 30 bestimmt.
• Abschließend wird die Gesamtvoraussagezeit (Gesamtbestimmungszeit) t_e bestimmt. Für Spurhaltemanöver (SH) gemäß 4 wird im Rahmen des hier konkret vorgestellten Ausführungsbeispiels eine vorgegebene Gesamtbestimmungszeit t_SH = 5s gewählt. Eine derartige Zeitspanne genügt für die meisten heute eingesetzten Steuerungssysteme und Verfahren zu Trajektorienplanung.
• Für Spurwechselmanöver (SPL, SPR) wird die zu bestimmende Trajektorie 28 in zwei Teile aufgeteilt. Der erste Teil (ein erstes Segment) beschreibt dabei den Teil der Trajektorie 28 ausgehend von der (zum aktuellen Zeitpunkt t) aktuellen Position des anderen Kraftfahrzeugs 30, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das andere Kraftfahrzeug 30 dessen linke seitliche Fahrspurbegrenzung 34 kreuzt. Zeitlich wird das erste Segment der Trajektorie 28 also durch die Spurwechselzeit beschrieben und ist somit definiert. Der zweite Teil (ein zweites Segment) der Trajektorie 28 liegt auf der Zielspur, also der linken Fahrspur 39, in die das andere Kraftfahrzeug 30 einscheren will. Während das erste Segment durch die mit (9) nummerierte Bedingung definiert ist, muss der Zeitpunkt t_e für Spurwechselmanöver in geeigneter Weise gewählt werden.
• Für eine Trajektorienplanung für das eigene Kraftfahrzeug 12 ist im Falle eines Spurwechselmanövers des anderen Kraftfahrzeugs 30 auf die aktuell befahrene Fahrspur 39 des eigenen Kraftfahrzeugs 30 diese Fahrspur 39 ohnehin blockiert, zumindest ab dem Zeitpunkt, ab dem sich das andere Kraftfahrzeug 30 teilweise auf der Fahrspur 39 befindet. Aus diesem Grund stellt die Zeit der Annäherung an die Zielspur (hier die Überholspur 39), also der erste Teil der Trajektorie 28, die kritischere Phase dar. Die Dauer der zweiten Hälfte (unkritischere Phase) des Spurwechselmanövers wird also auf eine vorbestimmte Zeit gesetzt, die aus aufgenommenen Trajektoriendaten anderer Kraftfahrzeuge ermittelt werden kann. In einem derartigen Fall sind die entsprechenden Trajektoriendaten beispielsweise in einem dem Steuerungssystem 10 zugeordneten Speicher (in den Figuren nicht gezeigt) oder an jedem anderen geeigneten Ort (z.B. Server) gespeichert. Die Daten können dem Steuerungssystem 10 jederzeit zur Verfügung gestellt werden.
• Da sich der Median für Spurwechselmanöver nach links (SPL) bzw. nach rechts (SPR) nur unwesentlich ändert, beeinflusst auch die Ausscherrichtung des anderen Kraftfahrzeugs (auf die linke oder die rechte Fahrspur) die Dauer des Spurwechselmanövers nicht. Der erwähnte Median liegt in der Regel unter 0,5 s. Dadurch ergibt sich ein kombinierter Median zu t_{SWZ,vorgegeben} = 7,7s. Daraus ergibt sich für Spurwechselmanöver eine zusammengesetzte Zeit t_e wie folgt. $$t_e={\widehat{t}}_{SWZ|\tau ={\tau }_i}\left(t\right)+{\widehat{t}}_{SWZ,vorgegeben}/2$$

  
• 6 zeigt schematisch eine beispielhafte Trajektorienverteilung mit insgesamt fünf Trajektorien 28a bis 28e für das andere Kraftfahrzeug 30, die wie vorstehend beschrieben durch das Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 bestimmt wurden. Im in 6 gezeigten Beispiel wird vom anderen Kraftfahrzeug 30 beispielhaft ein Spurwechselmanöver nach rechts vorgenommen. Die vorausgesagte Trajektorie, die auf dem Median der bedingten Verteilung der Quantile (τ_i ) beruht, also auf dem Quantil τ_i = 0,5, ist mit 28a gekennzeichnet. In ähnlicher Weise entspricht die mit 28b gekennzeichnete Trajektorie dem 75%-Quantil (-τ_i = 0,75), die mit 28c gekennzeichnete Trajektorie dem 90%-Quantil (τ_i = 0,9), die mit 28d gekennzeichnete Trajektorie dem 25%-Quantil (-τ_i = 0,25) und die mit 28e gekennzeichnete Trajektorie dem 10%-Quantil (τ_i = 0,1), das für sicherheitskritische Fahrmanöver wie beispielsweise Spurwechsel zum Einsatz kommt. Dies ergibt sich nicht zuletzt daraus, dass die Trajektorie 28e als erste Trajektorie der in 6 gezeigten Trajektorienverteilung die Fahrspurmarkierung zwischen der aktuell befahrenen Fahrspur des eigenen Kraftfahrzeugs 12 und der aktuell befahrenen Fahrspur des anderen Kraftfahrzeugs 30 und auch die Mitte der Zielspur (auf der sich das eigene Kraftfahrzeug 12 befindet) erreicht.
• Die 7 bis 9 zeigen schematisch eine beispielhafte Fahrsituation mit dem eigenen Kraftfahrzeug 12 und dem anderen Kraftfahrzeug 30 bei einer vorgegebenen konstanten Geschwindigkeit v = 30 m/s des anderen Kraftfahrzeugs 30 und zu vorgegebenen Zeitpunkten t=0, t=0,2 s (7), t=0,4 s, t=0,6 s (8) und t=0,8 s, t=1,2 s (9). In der beispielhaften Fahrsituation der 7 bis 9 fährt das eigene Kraftfahrzeug 12 dem anderen Kraftfahrzeug 30 hinterher. Das eigene Kraftfahrzeug 12 befindet sich auf der Überholspur 39 der zweispurigen Fahrbahn 37, das andere Kraftfahrzeug 30 auf der rechten Fahrspur 36 der Fahrbahn 39. Vor dem anderen Kraftfahrzeug 30 fährt ein weiteres Kraftfahrzeug 31 auf der Fahrspur 36. Zu den Zeitpunkten t = 0, t = 0,2 s, t = 0,4 s, t = 0,6 s, t = 0,8 s und t = 1,2 s berechnet das Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 wie vorstehend beschrieben jeweils die bedingte wahrscheinlichkeitsbasierte Trajektorienverteilung 50 (7 oben bis 9 unten) für das andere Kraftfahrzeug 30. Den Berechnungen der Trajektorienverteilungen 50 werden jeweils die Quantile τ_i ∈ {0,1, 0,25, 0,5, 0,75, 0,9} zugrunde gelegt. Für die in der aktuellen Fahrsituation relativ frühen Zeitpunkte t = 0 (7 oben) und t = 0,2 (7 unten) ergibt sich mit den verwendeten Quantilen eine größere Streuung der einzelnen Trajektorien der Trajektorienverteilung 50 im Vergleich zu den Trajektorienverteilungen 50 der 8 und 9. Dies hat den Grund, dass sich das andere Kraftfahrzeug 30 ab dem Zeitpunkt t = 0,4 (8 oben) schon weiter an die Begrenzung zwischen den Fahrspuren 36 und 39 der Fahrbahn 37 angenähert hat. Die Wahrscheinlichkeit für ein Spurwechselmanöver ist somit aufgrund der relativ näheren lateralen Position des anderen Kraftfahrzeugs 30 zur angesprochenen Begrenzung höher. Dadurch müssen allerdings im Gegensatz zu den in 7 gezeigten Darstellungen auch keine Bereiche der Trajektorienverteilung 50 berücksichtigt werden, die dort auf der aktuell befahrenen Fahrspur 36 des anderen Kraftfahrzeugs 30 enden. Die Wahrscheinlichkeit für ein Beibehalten der Fahrspur 36 ist also ab dem Zeitpunkt t = 0,4 s gering und fällt mit der Annäherung des eigenen Kraftfahrzeugs 12 bei t = 0,6 s an die Mittellinie zwischen den Fahrspuren 36 und 39 weiter. Bei t = 1,2 s ist befindet sich das andere Kraftfahrzeug 30 kurz vor dem Erreichen der Mittellinie zwischen den Fahrspuren 36 und 39. Hier ergibt sich im Vergleich zum Zeitpunkt t = 0,8 s wieder eine Verbreiterung der Trajektorienverteilung 50, da aufgrund der aktuellen Fahrsituation verschiedene Möglichkeiten bestehen, wie schnell und auf welcher Fahrtlinie das andere Kraftfahrzeug 30 den Überholvorgang zum Überholen des weiteren Kraftfahrzeugs tatsächlich ausführt.
• Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist es wichtig, dass ein beginnendes Spurwechselmanöver so früh wie möglich erkannt wird, um dem Fahrer oder dem Fahrerassistenzsystem 20 des eigenen Kraftfahrzeugs eine möglichst lange Reaktionszeit zur Verfügung zu stellen. Dabei ist es generell so, dass die Erkennungswahrscheinlichkeit für ein Spurwechselmanöver mit abnehmender Spurwechselzeit verbessert wird (vgl. auch die 7 bis 9). Das hat den Grund, dass sich das andere Kraftfahrzeug 30 der Zielspur 39 annähert (vgl. insbesondere 7) und dabei eine nicht vernachlässigbare seitliche Geschwindigkeit und einen seitlichen Positionsversatz aufweist.
• Versuche haben gezeigt, dass die Erkennungswahrscheinlichkeit für die Manöver Spurwechsel links sowie Spurwechsel rechts unter Verwendung des hier beschriebenen Steuerungssystems 10 bzw. des Steuerungsverfahrens bei einem durchschnittlichen Erkennungszeitpunkt, der über 2 Sekunden vor dem Überqueren der Fahrspurmarkierung durch das andere Kraftfahrzeug 30 beim Spurwechsel jedenfalls über 90%, in bestimmten Fällen sogar über 95% beträgt.
• Auch was den durchschnittlichen Fehler beim Ermitteln der Spurwechselzeit (SWZ), konnten Versuche überzeugende Ergebnisse liefern. So beträgt der Fehler für einen Spurwechsel nach links drei Sekunden bevor dieser stattfinden soll lediglich 0,55 Sekunden und fällt auf 0,27 Sekunden für Spurwechsel links bzw. 0,19 Sekunden für Spurwechsel rechts, wenn der Spurwechsel schon in einer Sekunde bevorsteht. Diese Werte ergeben sich aus der mit Fortdauer des Spurwechsels wachsender lateraler Geschwindigkeit und dem steigenden lateralen Positionsversatz des anderen Kraftfahrzeugs 30, was eben auf einen bevorstehenden Spurwechsel hindeutet und somit die Wahrscheinlichkeit dafür erhöht. Bezüglich der Voraussagegenauigkeit der Spurwechselzeit wurden mit dem verwendeten quantilen Regressionsmodell einen Erkennungsgenauigkeit von etwa 77% für Spurwechsel rechts und etwa 90 % für Spurwechsel rechts erreicht.
• Die erreichbaren Genauigkeiten bei der Trajektorienplanung ergeben sich mit Bezug auf 10. Wie dort zu sehen, werden verschiedene Quantile evaluiert, das heißt die Trajektorienverteilung 50 wird wiederum basierend auf verschiedenen Quantilen bestimmt. Die Trajektorie die mit dem Median der Spurwechselzeit als Quantil bestimmt wurde, ist als gepunktete Linie in 10 dargestellt. Diese Trajektorie kreuzt die rechte Fahrspurmarkierung der Fahrspur, die das andere Kraftfahrzeug aktuell befährt etwas früher (weiter links) als eine Referenztrajektorie, die durch die durchgehende dunkle Linie in 10 dargestellt ist. Diese Referenztrajektorie berücksichtigt bzw. stellt die oberen und unteren Grenzen der Quantile τ_i = 0,1 und τ_i = 0,9 dar. Die hinteren Abschnitte der Trajektorien aus 10 deuten zudem auf einen möglichen langsameren Spurwechsel hin, die sich aus der gleichartig geformten Verteilung der Spurwechselzeit ergibt.
• Bei der Trajektorienplanung gemäß dieser Offenbarung ergibt sich beispielsweise für eine festgelegte Bestimmungszeit von 3 Sekunden und für eine Fahrspurbreite von 4 Metern in 99% der Fälle ein seitlicher Fehler (Abweichung von der Referenztrajektorie), die kleiner als 1,5 Meter ist. Damit ist der Median des seitlichen Fehlers ausreichend gering, um auch für eine angenommene Bestimmungszeit von beispielsweise 2 Sekunden gute Resultate für die Manöverklassifizierung zu erreichen.
• Für das konkrete Beispiel des verwendeten 0,1-Quantils der bedingten Verteilung ergibt sich schließlich, dass 96% aller kritischen Fahrmanöver, das heißt insbesondere Spurwechselmanöver, korrekt vorausgesagt werden können.
• Die 11 zeigt ein Ablaufdiagramm für das hier vorgestellte Steuerungsverfahren, das basierend auf den gewonnenen Umfelddaten eine Trajektorie 28 für das andere Kraftfahrzeug 30 bestimmt. Das Steuerungsverfahren kann beispielsweise durch das vorstehend beschriebene Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 ausgeführt werden. Sämtliche im Rahmen des Steuerungssystems beschriebenen Merkmale können dabei auch für das Steuerungsverfahren Anwendung finden. Insbesondere sind alle vorstehend beschriebenen Merkmale bezüglich der Manöverklassifizierung (und der entsprechenden Wahrscheinlichkeit), der Ermittlung der zeitlichen Informationskomponente u(und deren Wahrscheinlichkeit) sowie die Planung und Bestimmung einer oder mehrere künftig möglicher Trajektorien 28 für das andere Kraftfahrzeug 30 auf das Steuerungsverfahren übertragbar.
• In einem ersten Schritt S10 werden Informationen bezüglich Fahrspurmarkierungen, Fahrspurbegrenzungen, Fahrbahngeometrien und/oder des Fahrtzustandes des anderen Kraftfahrzeugs 30 in einem Bereich vor, seitlich neben und/oder hinter dem eigenen Kraftfahrzeug ermittelt. In einem zweiten Schritt S12 wird eine Eigenschaft eines zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs 30 basierend auf den empfangenen Umfelddaten ermittelt. In einem dritten Schritt S14 wird eine zeitliche Informationskomponente basierend auf den empfangenen Umfelddaten ermittelt.
• Schließlich wird in einem vierten Schritt S16 die Trajektorie 28 für das andere Kraftfahrzeug 30 basierend auf der Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers und der zeitlichen Informationskomponente bestimmt.
• Das Vorstehende zeigt, dass das Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 die aktuelle Verkehrssituation aus Sicht des anderen Kraftfahrzeugs 30 ermittelt, welches im Falle eines Ausführens eines schnellen Spurwechsels eine potentielle Gefahr für das eigene Kraftfahrzeug 12 darstellt. Auf Grundlage dieser ermittelten aktuellen Verkehrssituation im Umfeld des anderen Kraftfahrzeugs 30 und vor dem eigenen Kraftfahrzeug 12 kann das Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 die möglichen verkehrssituationsbasierten Trajektorien 28 für einen Spurwechsel des anderen Kraftfahrzeugs 30 berechnen. Durch einbeziehen von Manöverklassifizierungen und einer dem jeweiligen Manöver zugeordneten zeitlichen Informationskomponente sowie Wahrscheinlichkeiten der Manöverklassifizierung und der zeitlichen Informationskomponenten kann das Steuerungssystem 10 des eigenen Kraftfahrzeugs 12 bereits frühzeitig einen wahrscheinlichen Spurwechsel des anderen Kraftfahrzeugs 30 erkennen und entsprechende Maßnahmen ergreifen oder sich auf entsprechende Maßnahmen vorbereiten, selbst wenn ein Fahrer des anderen Kraftfahrzeugs 30 diesen Spurwechsel erst vergleichsweise spät einleitet.
• Es versteht sich, dass die zuvor erläuterten beispielhaften Ausführungsformen nicht abschließend sind und den hier offenbarten Gegenstand nicht beschränken. Insbesondere ist für den Fachmann ersichtlich, dass er die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombinieren kann und/oder verschiedene Merkmale der Ausführungsformen weglassen kann, ohne dabei von dem hier offenbarten Gegenstand abzuweichen.

Claims (14)

1. Steuerungssystem (10), das zum Einsatz in einem eigenen Kraftfahrzeug (12) eingerichtet und bestimmt ist, basierend auf aus mindestens einem an dem eigenen Kraftfahrzeug (12) befindlichen Umfeldsensor (14, 16, 18) gewonnenen Umfelddaten eine Trajektorie (28) für ein anderes Kraftfahrzeug (30) zu bestimmen, wobei der mindestens eine Umfeldsensor (14, 16, 18) dazu eingerichtet ist, einer elektronischen Steuerung (20) des Steuerungssystems (10) Fahrspurmarkierungen, Fahrspurbegrenzungen, Fahrspurgeometrien und/oder fahrtbezogene Informationen über weitere Kraftfahrzeuge in einem Bereich vor (22, 24, 26), seitlich neben und/oder hinter dem eigenen Kraftfahrzeug (12) bereitzustellen, und wobei das Steuerungssystem (10) wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt ist, - eine Eigenschaft eines zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs (30) basierend auf den bereitgestellten Umfelddaten zu ermitteln, - eine zeitliche Informationskomponente basierend auf den bereitgestellten Umfelddaten zu ermitteln, und - die Trajektorie (28) für das andere Kraftfahrzeug (30) basierend auf der Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers und der zeitlichen Informationskomponente zu bestimmen.
2. Steuerungssystem (10) nach Anspruch 1, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, das zukünftige Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs (30) sowie die zeitliche Informationskomponente jeweils basierend auf einem Fahrmanöver-Objektdatensatz zu ermitteln, der eine oder mehrere der folgenden Informationen enthält: - einen seitlichen Abstand (d_lat) des anderen Kraftfahrzeugs (30) zu einer Fahrspurbegrenzung (32, 34) der aktuell befahrenen Fahrspur (36) des anderen Kraftfahrzeugs (30), - eine seitliche Geschwindigkeit (v_lat) und/oder eine seitliche Beschleunigung des anderen Kraftfahrzeugs (30) bezüglich dessen befahrener Fahrspur (36), - eine Längsgeschwindigkeit (v_lon) und/oder Längsbeschleunigung des anderen Kraftfahrzeugs (30) bezüglich dessen befahrener Fahrspur (36), und/oder wobei das Steuerungssystem (10) des Weiteren dazu eingerichtet und bestimmt ist, das zukünftige Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs (30) sowie die zeitliche Informationskomponente jeweils basierend auf einem Fahrmanöver-Verkehrsdatensatz zu ermitteln, der zumindest eine oder mehrere der folgenden Informationen enthält: - einen Abstand (d_h, d_v) zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug (12) und dem anderen Kraftfahrzeug (30), - eine Relativgeschwindigkeit (v_h, v_r) zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug (12) und dem anderen Kraftfahrzeug (30), und - eine Relativbeschleunigung zwischen dem eigenen Kraftfahrzeug (12) und dem anderen Kraftfahrzeug (30).
3. Steuerungssystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, die zeitliche Informationskomponente des Weiteren basierend auf dem ermittelten zukünftigen Fahrmanöver des anderen Kraftfahrzeugs (30) zu ermitteln.
4. Steuerungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, die Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs (30) als einen Fahrspurwechsel oder ein Fahrspurhalten und/oder die Wahrscheinlichkeit eines Fahrspurwechsels oder eines Fahrspurhaltens zu erkennen.
5. Steuerungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, die Trajektorie (28) für das andere Kraftfahrzeug (30) als Funktion aus einer aktuellen Position des anderen Kraftfahrzeugs (30) entlang dessen aktueller befahrener Fahrspur (36) und der zeitlichen Informationskomponente zu bestimmen.
6. Steuerungssystem (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei, wenn die Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs (30) als ein Fahrspurhalten oder als Wahrscheinlichkeit eines Fahrspurhaltens erkannt wird, das Steuerungssystem (10) dazu eingerichtet und bestimmt ist, die Trajektorie (28) in Form einer Spline-Kurve (38) mit zumindest zwei Stützstellen (46) derart zu bestimmen, dass sich ein Endpunkt der Trajektorie (28) auf der aktuell befahrenen Fahrspur (36) des anderen Fahrzeugs (30) befindet, und dass eine Geschwindigkeit des anderen Fahrzeugs (30) entlang der aktuellen Fahrspur (36) beim Erreichen des Endpunkts konstant ist.
7. Steuerungssystem (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei, wenn die Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs (30) als ein Fahrspurwechsel oder als Wahrscheinlichkeit eines Fahrspurwechsels erkannt wird, das Steuerungssystem (10) dazu eingerichtet und bestimmt ist, die Trajektorie (28) in Form einer Spline-Kurve (48) mit zumindest drei Stützstellen (46) derart zu bestimmen, dass sich ein Endpunkt der Trajektorie auf der aktuell befahrenen Fahrspur (36) des eigenen Fahrzeugs (12) befindet und dass sich ein mittlerer Punkt der Trajektorie (28) auf einer seitlichen Fahrspurbegrenzung (32, 34) der aktuell befahrenen Fahrspur (36) des anderen Kraftfahrzeugs (30) befindet.
8. Steuerungssystem (10) nach Anspruch 7, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, die Trajektorie (28) so zu bestimmen, dass der mittlere Punkt der Spline-Kurve (48) zu einem festgelegten Zeitpunkt erreicht wird.
9. Steuerungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, die zeitliche Informationskomponente und/oder deren Wahrscheinlichkeit als zeitliche Informationskomponentenverteilung zu ermitteln, und für ein jedes festgelegtes Quantil der zeitlichen Informationskomponentenverteilung eine Trajektorie (28) zu bestimmen.
10. Steuerungssystem (10) nach Anspruch 8 und 9, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, den Zeitpunkt in Abhängigkeit eines festgelegten Quantils der zeitlichen Informationskomponentenverteilung festzulegen, wobei das festgelegte Quantil kleiner als der Median der zeitlichen Informationskomponentenverteilung ist.
11. Steuerungssystem (10) nach Anspruch 10, wobei das festgelegte Quantil der zeitlichen Informationskomponentenverteilung dem 10%-Quantil der zeitlichen Informationskomponentenverteilung entspricht.
12. Steuerungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Umfeldsensor (14, 16, 18) eine Frontkamera, eine Heckkamera, eine Seitenkamera, einen Radar-Sensor und/oder einen Lidar-Sensor umfasst.
13. Steuerungsverfahren (10), das in einem eigenen Kraftfahrzeug (12) basierend auf aus mindestens einem an dem Kraftfahrzeug (12) befindlichen Umfeldsensor (14, 16, 18) gewonnenen Umfelddaten eine Trajektorie (28) für ein anderes Kraftfahrzeug (30) bestimmt, mit den Schritten: - Empfangen (S10) von Informationen bezüglich Fahrspurmarkierungen, Fahrspurbegrenzungen, Fahrbahngeometrien und/oder des Fahrtzustandes des weiteren Kraftfahrzeugs (30) in einem Bereich (22, 24, 26) vor, seitlich neben und/oder hinter dem eigenen Kraftfahrzeug (12), - Ermitteln (S12) einer Eigenschaft eines zukünftigen Fahrmanövers des anderen Kraftfahrzeugs (30) basierend auf den empfangenen Umfelddaten, - Ermitteln (S14) einer zeitlichen Informationskomponente basierend auf den empfangenen Umfelddaten, und - Bestimmen (S16) der Trajektorie (28) für das andere Kraftfahrzeug (30) basierend auf der Eigenschaft des zukünftigen Fahrmanövers und der zeitlichen Informationskomponente.
14. Kraftfahrzeug (12) umfassend ein Steuerungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

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