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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs zum Verbessern von Arbeitsbedingungen von auf mehrere Sensoreinheiten des Kraftfahrzeugs zugreifenden Auswerteeinheiten des Kraftfahrzeugs, ein Steuersystem zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem derartigen Verfahren sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Steuersystem.
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Kraftfahrzeuge, die zum automatisierten Fahren ausgelegt sind, weisen in der Regel Steuereinheiten zur Planung und Ansteuerung von Fahrrouten, Fahrmanövern und Fahrtrajektorien auf. Beim Abfahren der geplanten Fahrtrajektorien werden mittels entsprechender Sensoreinrichtungen des Kraftfahrzeugs Informationen über die aktuelle Umgebung des Kraftfahrzeugs gesammelt. Unter Umständen herrschen jedoch beispielsweise ungünstige Sichtverhältnisse, so dass die Sensoreinrichtungen aufgrund von ungünstigen Arbeitsbedingungen weniger umfangreich die aktuelle Umgebung des Kraftfahrzeugs erfassen.
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In der
DE 10 2014 102 762 A1 wird ein Verfahren zum Verbessern der Sensorsicht eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Im Rahmen dieses Verfahrens wird festgestellt und überprüft, ob eine seitliche Bewegung des Kraftfahrzeugs dazu geeignet ist, eine Verbesserung der Sensorsicht zu erreichen.
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In der
US 9 760 092 B2 wird ein Verfahren beschrieben, mit dem ein Sichtfeld eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs verändert werden kann, falls ein Sensor des Kraftfahrzeugs ein zumindest teilweise verdecktes Sichtfeld registriert. Daraufhin wird ein gewünschtes Sichtfeld bestimmt und durch eine entsprechende Bewegung, Geschwindigkeitsveränderung oder Ausrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs erreicht, dass dieses gewünschte Sichtfeld von dem Sensor erfasst werden kann.
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Die
DE 10 2013 019 145 A1 zeigt ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, bei dem Sensordaten von Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs zu einem das Umfeld des Kraftfahrzeugs beschreibenden Umfeldmodell ausgewertet werden. Dann, wenn zu wenigstens einem ein Relevanzkriterium erfüllenden Unterbereich des durch das Umfeldmodell beschriebenen Umfeldbereichs des Kraftfahrzeugs keine aktuellen Sensordaten vorliegen, wird wenigstens eine Zielstellung des Kraftfahrzeugs ermittelt und angefahren, in der wenigstens ein Umfeldsensor den Unterbereich erfasst.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mit der ein Kraftfahrzeug mit mehreren Sensoreinheiten derart angesteuert wird, dass besonders vorteilhafte und sinnvolle Arbeitsbedingungen für die Sensoreinheiten erreicht werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs zur Verbesserung von Arbeitsbedingungen von Auswerteeinheiten des Kraftfahrzeugs sowie durch ein Steuersystem zum Durchführen eines derartigen Verfahrens gelöst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs ist für ein Kraftfahrzeug ausgelegt, das mehrere auf Sensoreinheiten des Kraftfahrzeugs zugreifende Auswerteeinheiten, eine Konfliktüberprüfungseinheit und eine Fahrzeugsteuereinheit zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugs aufweist. Dieses erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zunächst erfolgt durch die Auswerteeinheiten ein Ermitteln von die Ansteuerung des Kraftfahrzeugs betreffenden Anfragen zur Verbesserung von Arbeitsbedingungen mehrerer der auf die Sensoreinheiten zugreifenden Auswerteeinheiten. Anschließend kommt es zu einem Übermitteln der ermittelten Anfragen an die Konfliktüberprüfungseinheit und zu einem Ermitteln von Steuerbefehlen zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugs durch die Fahrzeugsteuereinheit zum Umsetzen der übermittelten Anfragen erfolgend durch die Konfliktüberprüfungseinheit. Daraufhin erfolgt ein Ermitteln einer jeweiligen Durchführbarkeit der ermittelten Steuerbefehle unter Berücksichtigung vorbestimmter Prüfungskriterien hinsichtlich Widersprüchen der einzelnen Steuerbefehle untereinander sowie einer Umsetzbarkeit der einzelnen Steuerbefehle sowie ein Ermitteln einer Ansteuerungsvorgabe für die Fahrzeugsteuereinheit des Kraftfahrzeugs basierend auf den ermittelten Durchführbarkeiten der Steuerbefehle und unter Berücksichtigung vorbestimmter Entscheidungskriterien. Anschließend kommt es zu einem Ansteuern des Kraftfahrzeugs gemäß der ermittelten Ansteuerungsvorgabe mittels der Fahrzeugsteuereinheit.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist also für ein Kraftfahrzeug ausgelegt, das über eine Fahrzeugsensorik mit entsprechenden Datenverarbeitungskomponenten, eine Auswertungskomponente zur Bewertung von Sensorsignalen, die sogenannte Konfliktüberprüfungseinheit, sowie eine Steuereinheit, die zumindest zum Bremsen, Beschleunigen und Lenken des Kraftfahrzeugs ausgelegt ist, aufweist. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens stellen zunächst die Auswerteeinheiten der Sensoreinheiten des Kraftfahrzeugs, das heißt die Sensorik mit den entsprechenden Datenverarbeitungskomponenten, fest, dass die Arbeitsbedingungen zumindest einer der Sensoreinheiten aktuell nicht ideal sind. Daraufhin sendet die betroffene Auswerteeinheit, die auf die zumindest eine Sensoreinheit zugreift, eine entsprechende Nachricht, das heißt eine Anfrage zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Auswerteeinheit, an die Konfliktüberprüfungseinheit. Diese Konfliktüberprüfungseinheit entwickelt daraufhin eine Fahrstrategie, das heißt einen Steuerbefehl zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugs, um der Anfrage der Auswerteeinheit nachzukommen.
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Dieser Steuerbefehl wird jedoch nicht direkt an den Fahrzeugregler übermittelt und von diesem durchgeführt, sonders es erfolgt zunächst ein Kontrollschritt der Konfliktüberprüfungseinheit. Hierbei wird berücksichtigt, dass in der Regel nicht nur eine Anfrage an die Konfliktüberprüfungseinheit übermittelt wird, sondern mehrere solcher Anfragen von unterschiedlichen Auswerteeinheiten vorliegen. Im Falle von mehreren Anfragen an die Konfliktüberprüfungseinheit bewertet diese unter Berücksichtigung von vorgegebenen Regeln, ob einzelne Anfragen gegensätzlich erscheinen und ob diese Anfragen generell durch eine entsprechende Ansteuerung des Kraftfahrzeugs realisierbar sind. Bei den hierbei berücksichtigten vorgegebenen Regeln handelt es sich somit um vorbestimmte Prüfungskriterien hinsichtlich der Durchführbarkeit der zuvor ermittelten Steuerbefehle.
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Im nächsten Schritt wird eine konkrete Ansteuerungsstrategie für das Kraftfahrzeug bestimmt, wobei die zuvor ermittelten Durchführbarkeiten der Steuerbefehle sowie weitere Zielfindungsvorgaben, die sogenannten vorbestimmten Entscheidungskriterien, berücksichtigt werden. Sobald diese Ansteuerungsstrategie, die sogenannte Ansteuerungsvorgabe für die Fahrzeugsteuereinheit des Kraftfahrzeugs, ermittelt wurde, erfolgt die Umsetzung dieser Ansteuerungsvorgabe durch ein entsprechendes Ansteuern des Kraftfahrzeugs.
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Verfügt ein Kraftfahrzeug beispielsweise über mehrere Außensensoren, wie Kameras, Radargeräte oder Lidargeräte im Front-, Heck- und Seitenbereich des Kraftfahrzeugs, wobei die Sensordaten der einzelnen Sensoreinheiten jeweils von entsprechenden Auswerteeinheiten verarbeitet werden, kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise dann durchgeführt werden, wenn mehrere Auswerteeinheiten von Sensoreinheiten Anfragen an die Konfliktüberprüfungseinheit übermitteln, da diese eine Veränderung der Fahrzeugsteuerung zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen der einzelnen Sensoreinheiten verlangen. Die Auswerteeinheiten der Sensoreinheiten ermitteln somit beispielsweise kontinuierlich in vorbestimmten Zeitabständen von typischerweise einigen Millisekunden, ob ihre aktuellen Arbeitsbedingungen verbessert werden sollten. Befindet sich beispielsweise unmittelbar vor dem Kraftfahrzeug ein anderes in die gleiche Richtung fahrendes Kraftfahrzeug, kann es zu einer Einschränkung des Sichtbereichs der Frontkamera des Kraftfahrzeugs kommen. Zeitgleich ist es möglich, dass sich aufgrund besonders starken Verkehrs auch unmittelbar hinter dem Kraftfahrzeug ein hinter dem Kraftfahrzeug fahrendes Kraftfahrzeug bewegt, sodass auch der Sichtbereich der Heckkamera eingeschränkt ist. In einer solchen Situation übermitteln beide Kameraeinheiten, das heißt die Frontkamera und die Heckkamera, über ihre jeweiligen Auswerteeinheiten eine Anfrage zur Verbesserung ihrer Arbeitsbedingungen an die Konfliktüberprüfungseinheit. Diese Anfrage kann entweder in Form einer konkreten Anfrage hinsichtlich der Veränderung der Ansteuerung des Kraftfahrzeugs übermittelt werden, beispielsweise als konkreter Befehl, weiter links auf der aktuellen Fahrspur zu fahren. Alternativ dazu kann die Anfrage zur Verbesserung der Arbeitsbedingung auch lediglich die Information beinhalten, dass in der aktuellen Fahrsituation das jeweilige Sichtfeld der Front- und Heckkamera eingeschränkt ist. Das heißt, die Anfrage zur Verbesserung von Arbeitsbedingungen muss nicht unbedingt konkrete Informationen zur Umsetzung der Maßnahmen zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen der entsprechenden Sensoreinheiten enthalten. Nachdem diese Anfragen zur Verbesserung von Arbeitsbedingungen von den einzelnen Auswerteeinheiten an die Konfliktüberprüfungseinheit übermittelt wurden, ermittelt diese die dazugehörigen konkreten Steuerbefehle zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugs, die prinzipiell von der Fahrzeugsteuereinheit umgesetzt werden könnten. Diese Steuerbefehle können zum Beispiel Details darüber enthalten, wie viel weiter links auf der Fahrspur das Kraftfahrzeug fahren sollte oder Informationen über eine gewünschte Geschwindigkeit, die nötig ist, um den Abstand zu vor oder hinter dem Kraftfahrzeug fahrenden Kraftfahrzeugen zu vergrößern beziehungsweise zu verkleinern.
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Im nächsten Schritt wird von der Konfliktüberprüfungseinheit ermittelt, inwiefern die einzelnen ermittelten Steuerbefehle widerspruchsfrei und umsetzbar sind. Ermittelt beispielsweise die Konfliktüberprüfungseinheit, dass aufgrund der Anfrage der Auswerteeinheit der Frontkamera eine Reduzierung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs sinnvoll wäre, eine Anfrage der Auswerteeinheit der Heckkamera würde jedoch zu einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs führen, sind diese beiden Steuerbefehle widersprüchlich und können deswegen nicht gleichzeitig umgesetzt werden. Falls die Anfrage der Auswerteeinheit der Frontkamera jedoch beispielsweise ein Fahren des Kraftfahrzeugs weiter links, das heißt eine Veränderung der Lenkung des Kraftfahrzeugs, erfordert, dies jedoch aufgrund der aktuellen Verkehrssituation sowie des Straßenverlaufs nicht möglich ist, wäre dieser Steuerbefehl aufgrund mangelnder Umsetzbarkeit nicht durchführbar.
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Die Konfliktüberprüfungseinheit ermittelt daher unter Berücksichtigung aller zuvor ermittelten Steuerbefehle zunächst deren Durchführbarkeit und bestimmt dann konkrete Ansteuerungsvorgaben für die Fahrzeugsteuerung des Kraftfahrzeugs. Hierbei werden zusätzliche Entscheidungskriterien berücksichtigt, die beispielsweise die Sicherheit der Fahrzeuginsassen oder ein Komfortmaß für die Insassen des Kraftfahrzeugs betreffen. Die derart ermittelten Ansteuerungsvorgaben werden daraufhin von der Fahrzeugsteuereinheit umgesetzt. In dem bisher genannte Beispiel kann diese Ansteuerungsvorgabe beispielsweise eine Geschwindigkeitsreduzierung des Kraftfahrzeugs vorsehen, da im Rahmen der Entscheidungsfindung zur Bestimmung der Ansteuerungsvorgabe ermittelt wurde, dass eine bessere Sicht nach vorne sinnvoller zur Erhöhung der Fahrsicherheit ist als eine verbesserte Sicht im Heckbereich und deswegen die Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Frontkamera mit höchster Priorität umgesetzt wird.
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Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können somit die sinnvollsten Arbeitsbedingungen für einzelne Sensoreinheiten eines Kraftfahrzeugs erreicht werden, wobei eine Optimierung des gesamten Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs erfolgt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Ermittlung dieser optimalen Ansteuerungsvorgabe für die Fahrzeugsteuereinheit des Kraftfahrzeugs bei einer Vielzahl von Anfragen von Auswerteeinheiten von Sensoreinheiten besonders vorteilhaft unter Berücksichtigung der Prüfungs- und Entscheidungskriterien realisiert. Besonders sinnvoll ist das erfindungsgemäße Verfahren für ein Kraftfahrzeug, das zumindest zum teilautonomen und insbesondere zum vollautonomen Fahren ausgelegt ist. Ein solches Kraftfahrzeug plant eigenständig seine Manöver und Fahrtrajektorien und fährt diese ab, wobei stets besonders vorteilhaft arbeitende Auswerteeinheiten von Sensoreinheiten des Kraftfahrzeugs nötig sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit besonders sinnvoll und vorteilhaft für autonom fahrende Kraftfahrzeuge.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass als vorbestimmtes Prüfungskriterium beim Ermitteln der jeweiligen Durchführbarkeit der Steuerbefehle berücksichtigt wird, ob widersprüchliche Steuerbefehle aufgrund von mehreren Anfragen einer der Auswerteeinheiten und/oder Zielkonflikte von Steuerbefehlen aufgrund von Anfragen verschiedener Auswerteeinheiten vorliegen. Die Konfliktüberprüfungseinheit überprüft also, ob Steuerbefehle auf gegensätzliche Ansteuerungen des Kraftfahrzeugs ausgerichtet sind und/oder ob die Auswerteeinheiten der Sensoreinheiten mithilfe der ermittelten Steuerbefehle Ansteuerungen des Kraftfahrzeugs anstreben, die unterschiedliche Ziele verfolgen. Die einzelnen Kriterien, die Steuerbefehle als widersprüchlich und/oder Zielkonflikte von Steuerbefehlen definieren, sind durch vorbestimmte Prüfungskriterien in der Konfliktüberprüfungseinheit hinterlegt.
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Beim Ermitteln der Durchführbarkeit der Steuerbefehle werden somit Widersprüche der einzelnen Steuerbefehle sowie deren Umsetzbarkeit ermittelt. Widersprüchliche Steuerbefehle können zum Beispiel von der Auswerteeinheit eines Sensorsystems wie beispielsweise eines Kamerasystems des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Fragt beispielsweise die Frontkamera des Kraftfahrzeugs zur Verbesserung ihrer Sichtverhältnisse ein Reduzieren der Fahrgeschwindigkeit an, wohingegen eine Heckkamera ein Beschleunigen des Kraftfahrzeugs fordert, um ihren Sichtbereich ebenfalls vergrößern zu können, sind diese beiden Anfragen der Auswerteeinheit des Kamerasystems widersprüchlich. Die Widersprüchlichkeit der beiden entsprechenden, von der Konfliktüberprüfungseinheit basierend auf den Anfragen ermittelten Steuerbefehlen würde dann im Rahmen der Überprüfung der Durchführbarkeit der Steuerbefehle festgestellt werden.
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Zielkonflikte von Steuerbefehlen liegen beispielsweise dann vor, wenn eine Frontkamera auf den rechten Fahrstreifen wechseln will, um im Schatten fahren zu können und weniger geblendet zu werden, wohingegen ein Lidargerät davon ausgeht, dass es vom linken Fahrstreifen aus mehr Objekte erfassen kann, wodurch die Lokalisierung des Kraftfahrzeugs auf dem linken Fahrstreifen günstiger durchgeführt werden könnte. In dieser Situation kommt es zu einem Zielkonflikt zwischen den auf diesen beiden Anfragen basierenden Steuerbefehlen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Auswerteeinheiten zum Ermitteln der Anfragen auf jeweils einzelne Sensoreinheiten, Sensorsysteme und/oder einfache Assistenzsysteme zugreifen, wobei den Auswerteeinheiten insbesondere im Kraftfahrzeug hinterlegte und/oder an das Kraftfahrzeug übermittelte Daten bereitgestellt werden. Die einzelnen Auswerteeinheiten können also entweder auf einen einzelnen Sensor, ein System aus mehreren Sensoren und/oder ein Fahrerassistenzsystem, das heißt eine elektronische Zusatzeinrichtung im Kraftfahrzeug zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen, zugreifen. Zudem können die Auswerteeinheiten auf bereits in einer Speichereinheit des Kraftfahrzeugs gespeicherte Daten und/oder auf von einer externen Einheit dem Kraftfahrzeug bereitgestellten Daten zugreifen.
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Bei einer einzelnen Sensoreinheit handelt es sich beispielsweise um eine Frontkamera, ein Radargerät oder ein einzelnes Lidargerät des Kraftfahrzeugs. Ein Sensorsystem ist beispielsweise dann gegeben, wenn mehrere Kameras, wie beispielsweise eine Frontkamera, eine Heckkamera sowie zwei Seitenkameras in den Seitenspiegeln des Kraftfahrzeugs, als ein Sensorsystem von einer einzelnen Auswerteeinheit verwaltet werden. Im Falle einer einzelnen Sensoreinheit, wie beispielsweise der einzelnen Frontkamera, kann die Auswerteeinheit direkt in die Sensoreinheit integriert sein oder an einer zentralen Stelle im Kraftfahrzeug angeordnet sein und lediglich über eine Kommunikationsverbindung mit der Sensoreinheit, wie beispielsweise der Frontkamera, deren Sensordaten zur Auswertung empfangen. Bei dem Fahrerassistenzsystem, auf das eine Auswerteeinheit zugreifen kann, kann es sich beispielsweise um einen Spurhalteassistenten, einen Parkhilfeassistenten, eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung, einen Staupiloten oder eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung handeln. Diese Fahrerassistenzsysteme sind dazu ausgelegt, beispielsweise eine Ortung des Kraftfahrzeugs, dessen Lokalisierung in der Umgebung oder eine Objekterfassung eines Objekts in der Umgebung des Kraftfahrzeugs im Rahmen der Ausführung ihrer Assistenzfunktionen zu ermitteln. Die Anfragen können also auch von Auswerteeinheiten von Fahrzeugmodulen ermittelt werden. Entsprechende Anfragen von Auswerteeinheiten solcher Fahrerassistenzsysteme oder Fahrzeugmodule streben somit ebenfalls eine Verbesserung von Arbeitsbedingungen von einzelnen Sensoren des Kraftfahrzeugs an. Hierbei liegt der Schwerpunkt der Verbesserung der Arbeitsbedingungen jedoch auf dem Erreichen von verbesserten Bedingungen zur Auswertung der entsprechenden Daten, beispielsweise den Daten zur Objekterkennung von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs, den Sensordaten zur Lokalisierung des Kraftfahrzeugs auf einer im Kraftfahrzeug hinterlegten Karte oder den Daten zur Verortung des Kraftfahrzeugs in der Fahrzeugumgebung.
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Bei den im Kraftfahrzeug hinterlegten, das heißt dort gespeicherten Daten, handelt es sich beispielsweise um Informationen zu einer bereits erfolgten Fahrt des Kraftfahrzeugs auf der gleichen Fahrstrecke oder um Vorwissen über den Streckenverlauf aus im Kraftfahrzeug hinterlegten Karten. Bei den Daten, die dem Kraftfahrzeug übermittelt werden, die somit von externen Einrichtungen bereitgestellt werden, kann es sich beispielsweise um Daten von Flottenfahrzeugen, die auf der gleichen Strecke fahren beziehungsweise gefahren sind, handeln. Ebenfalls möglich sind von einer Servereinheit, einer Infrastrukturverwaltungseinheit oder aus dem Internet gewonnene Daten zur aktuellen Fahrstrecke oder Fahrsituation. Derart können beispielsweise aus dem Internet bereitgestellte Wetterdaten oder Details zu Baustellen oder anderen möglichen Hindernissen auf der Fahrstrecke im Rahmen des Verfahrens berücksichtigt werden. Den Auswerteeinheiten liegen somit besonders umfangreiche Daten zur Ermittlung von zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Auswerteeinheiten besonders vorteilhaften Anfragen vor.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als vorbestimmtes Prüfungskriterium beim Ermitteln der jeweiligen Durchführbarkeit der Steuerbefehle berücksichtigt wird, ob die Umsetzbarkeit des Steuerbefehls aufgrund von aktuellen Straßenverhältnissen, Verkehrsverhältnissen und/oder einer aktuellen Fahrroute des Kraftfahrzeugs möglich ist. Diese Prüfungskriterien enthalten zudem Informationen darüber, wie überprüft werden kann, ob die Steuerbefehle tatsächlich realisierbar sind. Es erfolgt also zusätzlich eine Überprüfung der Umsetzbarkeit der Steuerbefehle zur Ermittlung der Durchführbarkeit der Steuerbefehle. Hierbei wird die aktuelle Verkehrssituation, in der sich das Kraftfahrzeug befindet, das heißt die aktuellen Verhältnisse der Straße, auf der das Kraftfahrzeug fährt, sowie des dortigen Verkehrs berücksichtigt. Alternativ oder zusätzlich dazu ist die Umsetzbarkeit der Steuerbefehle abhängig von der Fahrstrecke, die das Kraftfahrzeug aufgrund seines Fahrzieles abfährt.
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Im Rahmen der Überprüfung der Umsetzbarkeit der Steuerbefehle, wird beispielsweise auf im Kraftfahrzeug hinterlegte Karteninformationen, die beispielsweise Details über den Straßenverlauf sowie die verfügbaren Fahrspuren enthalten, zurückgegriffen. Zudem kann hierbei berücksichtigt werden, inwiefern von andere Flottenfahrzeuge oder einer externen Servereinheit Informationen über mögliche Hindernisse auf der aktuellen Fahrspur vorliegen. Basierend auf diesen Informationen wird beispielsweise ein Fahrspurwechsel auf eine Fahrspur, die aufgrund der aktuellen Verkehrssituation, beispielsweise aufgrund eines Unfalls, nicht befahrbar ist, aufgrund der mangelnden Umsetzbarkeit dieses Steuerbefehls als nicht durchführbar erkannt. Hierbei kann zudem berücksichtigt werden, dass ein Fahrspurwechsel auf eine linke Fahrspur zum Überholen eines anderen Kraftfahrzeugs unmittelbar vor einer Abzweigung, die gemäß der aktuellen Fahrroute von dem Kraftfahrzeug angefahren werden soll, ebenfalls aufgrund von mangelnder Umsetzbarkeit im Rahmen des Ermittelns der Durchführbarkeit als nicht durchführbar eingestuft wird. Mithilfe der vorbestimmten Prüfungskriterien kann somit relativ genau und zuverlässig ermittelt werden, inwiefern einzelne Steuerbefehle durchführbar sind beziehungsweise deren Durchführbarkeit sinnvoll wäre.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Ermitteln der Ansteuerungsvorgabe für die einzelnen ermittelten Steuerbefehle jeweils Vorteile abgeschätzt und berücksichtigt werden, die bei einer Durchführung des jeweiligen Steuerbefehls zu erwarten sind, indem jeweils eine bei der Durchführung zu erwartende Arbeitsbedingungsverbesserung hinsichtlich der Arbeitsbedingung der entsprechenden auf die Sensoreinheit zugreifenden Auswerteeinheit ermittelt wird. Für ein Bestimmen der Ansteuerungsvorgabe unter Berücksichtigung der einzelnen zuvor ermittelten Durchführbarkeiten der Steuerbefehle wird somit zunächst der Nutzen der Durchführung der einzelnen Steuerbefehle bewertet. Dies erfolgt, indem für jeden der ermittelten Steuerbefehle ein Informationsgewinn für das Gesamtsystem an Sensoreinheiten des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, das heißt die zu erwartenden Verbesserungen der Arbeitsbedingungen ermittelt werden. Es wird also der Gewinn abgeschätzt, der für einen Sensor zu erwarten ist, falls die ermittelten Steuerbefehle durchgeführt werden würden. Die Abschätzung des Vorteils erfolgt anhand der Bestimmung einer Wahrscheinlichkeit, die die potentielle Verbesserung der Arbeitsbedingungen der entsprechenden Sensoreinheit quantifiziert. Zusätzlich dazu kann die zu erwartende Auswirkung der Arbeitsbedingungsverbesserung, das heißt die Informationsgewinnauswirkung, die zu erwarten ist, quantifiziert und bei der Ermittlung der Ansteuerungsvorgabe berücksichtigt werden.
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Ein Steuerbefehl, der beinhaltet, dass ein Kraftfahrzeug langsamer fährt als bisher, damit der Sichtbereich einer Frontkamera verbessert wird, würde beispielsweise mit einem höheren Vorteil und somit mit einer höheren Arbeitsbedingungsverbesserung bewertet werden, als beispielsweise ein Beschleunigen des Kraftfahrzeugs zur Verbesserung des Sichtbereichs der Heckkamera. Der Grund hierfür ist, dass der Vorteil für die Sicherheit und auch den Komfort des Fahrvorgangs durch verbesserte Sicht im Frontbereich des Kraftfahrzeugs deutlich größer ist als durch verbesserte Sicht im Heckbereich.
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Durch die Abschätzung des jeweiligen Vorteils der einzelnen ermittelten Steuerbefehle im Rahmen der Ermittlung der Ansteuerungsvorgabe kann somit besonders eindeutig festgestellt werden, wie sinnvoll die einzelnen Steuerbefehle tatsächlich für die Ansteuerung des Kraftfahrzeugs sind.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Ermitteln der Ansteuerungsvorgabe für die einzelnen ermittelten Steuerbefehle jeweils Nachteile abgeschätzt und berücksichtigt werden, die bei einer Durchführung des jeweiligen Steuerbefehls zu erwarten sind. Es werden also auch die Kosten bewertet, die bei der Durchführung der einzelnen ermittelten Steuerbefehle anfallen werden. Diese Bewertung erfolgt, indem jeweils Kostenerhöhungswerte ermittelt werden, die bei der Durchführung des jeweiligen Steuerbefehls zu erwarten sind.
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Diese Kostenerhöhungswerte beinhalten beispielsweise eine Quantifizierung des Aufwands, der durch die Durchführung des ermittelten Steuerbefehls zu erwarten ist, die Reduktion an Komfortmaß für die Insassen des Fahrzeugs, ein eventuelles Sicherheitsrisiko für die Insassen des Fahrzeugs und andere möglichen Nachteile, die durch die Durchführung des jeweiligen Steuerbefehls zu erwarten sind. Die Kostenrechnung im Falle einer Geschwindigkeitsreduzierung des Kraftfahrzeugs zur Verbesserung der Sichtverhältnisse der Frontkamera ist beispielsweise mit einem besonders geringen Nutzen verbunden, da beispielsweise der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs reduziert wird sowie die Sicherheit für die Insassen des Kraftfahrzeugs sowie anderer Verkehrsteilnehmer durch ein langsames Fahren des Kraftfahrzeugs reduziert wird. Demgegenüber wird eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zur Verbesserung der Sichtverhältnisse der Heckkamera deutlich höhere Kostenerhöhungswerte aufweisen, da zum einen ein gewisser Aufwand und erhöhter Energieverbrauch mit der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs verbunden ist als auch das Sicherheitsrisiko für die Insassen und andere Verkehrsteilnehmer durch die schnellere Fahrt des Kraftfahrzeugs erhöht wird. Bei der Ermittlung der Nachteile würde in dieser Situation ebenfalls die Geschwindigkeitsreduzierung des Kraftfahrzeugs zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen für die Frontkamera als der Steuerbefehl mit den geringsten Nachteilen abgeschätzt werden. Bei der Ermittlung der Ansteuerungsvorgabe wird somit für die einzelnen Steuerbefehle auch berücksichtigt, inwiefern diese potentielle Nachteile für die Ansteuerung des Kraftfahrzeugs beinhalten. Bei der Ermittlung der Ansteuerungsvorgabe werden also besonders umfassend die möglichen Auswirkungen der Steuerbefehle überprüft, um letztendlich die optimale Ansteuerungsvorgabe identifizieren zu können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die für die einzelnen Steuerbefehle abgeschätzten Vorteile und Nachteile unter Berücksichtigung vorbestimmter Bewertungsregeln miteinander in Bezug gesetzt werden und beim Ermitteln der Ansteuerungsvorgabe berücksichtigt werden. Die bereits genannten Arbeitsbedingungsverbesserungen, Auswirkungen dieser Arbeitsbedingungsverbesserungen sowie die jeweiligen Kostenerhöhungswerte, die jeweils mit der Durchführung der ermittelten Steuerbefehle verbunden sind, werden also miteinander in Bezug gesetzt, wodurch letztendlich ein Kosten-Nutzen-Verhältnis der ermittelten Steuerbefehle ermittelt wird. Um die verschiedenen Werte für die Vorteile und die Nachteile miteinander in Bezug setzen zu können, werden verschiedene Bewertungsregeln berücksichtigt, das heißt es werden bestimmte Umrechnungsfaktoren berücksichtigt. Letztendlich wird das Optimierungsproblem derart gelöst, dass die Ansteuerungsvorgabe für das Kraftfahrzeug ermittelt wird, die die Lösung dieses Optimierungsproblems darstellt und somit insgesamt das beste Verhältnis von Vorteilen zu Nachteilen hat.
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Bei diesem Inbezugsetzen der abgeschätzten Vor- und Nachteile wird beispielsweise ermittelt, dass zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Frontkamera das Kraftfahrzeug mit einer geringeren Geschwindigkeit angesteuert und keine Maßnahmen zur Verbesserung des Sichtbereichs der Heckkamera umgesetzt werden sollten. Es würde also in diesem Beispiel als Ansteuerungsvorgabe ein optimaler Wert für die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Bei der genauen Bewertung des Verhältnisses der Vorteile und Nachteile werden daher letztendlich vorbestimmte Regeln berücksichtigt, die in der Konfliktüberprüfungseinheit hinterlegt sind, um die einzelnen abgeschätzten Vorteile und Nachteile im Verhältnis zueinander einschätzen zu können.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein definiertes Regelwerk zur Bewertung der einzelnen Steuerbefehle vorgesehen, mit dem letztendlich besonders vorteilhaft die optimale Ansteuerungsvorgabe für das Kraftfahrzeug ermittelt wird, gemäß der daraufhin das Kraftfahrzeug von der Fahrzeugsteuereinheit angesteuert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als vorbestimmte Bewertungsregeln eine Rangfolge der Entscheidungskriterien beim Ermitteln der Ansteuerungsvorgabe berücksichtigt wird. Die Bewertungsregeln ermöglichen daher, dass die einzelnen Steuerbefehle mit ihren ermittelten Werten für Vor- und Nachteile miteinander verglichen und dabei vorgegebene Regeln zur Lösung des Optimierungsproblems, das heißt der Auswertung des Kosten-Nutzen-Verhältnisses, angewendet werden. Eine derartige Rangfolge der Entscheidungskriterien kann beispielsweise beinhalten, dass die Sicherheit der Fahrzeuginsassen sowie anderer Verkehrsteilnehmer stets eine höhere Priorität hat als der Komfort der Fahrzeuginsassen, wobei dieser Komfort wiederum eine höhere Priorität hat als der mit einer Ansteuerung des Kraftfahrzeugs verbundene Zeitgewinn. Der Zeitgewinn letztendlich kann als relevanter eingestuft werden als Energieeinsparungen, die Energieeinsparung wiederum als relevanter als die Emissionsminderung, die womöglich mit der Ansteuerung des Kraftfahrzeugs gemäß der letztendlich ermittelten Ansteuerungsvorgaben möglich ist. Eine reine Emissionsminderung kann wiederum als relevanter eingestuft werden als eine reine Verbesserung der Arbeitsweise der Sensoren, die beispielsweise anhand einer Kennzahl des Sensors quantifiziert werden kann. Mithilfe der Rangfolge kann die Bewertungsregel also derart gestaltet werden, dass gewünschte Prioritäten hinsichtlich der Steuerbefehle, die letztendlich als Teil der Ansteuerungsvorgabe durchgeführt werden, ausgewählt werden. Dadurch wird eine besonders sinnvolle Ansteuerung des Kraftfahrzeugs ermöglicht, die zu einer Verbesserung der Arbeitsbedingungen von ausgewählten Sensoreinheiten führt aber gleichzeitig besonders sinnvoll für das gesamte Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Entscheidungskriterium von der Konfliktüberprüfungseinheit zumindest eines der folgenden Kriterien berücksichtigt wird: Ein Sicherheitsrisiko für Insassen des Kraftfahrzeugs, ein Sicherheitsrisiko für Kraftfahrzeuge, Personen und/oder Gegenstände in der Umgebung des Kraftfahrzeugs, ein Komfortmaß für Insassen des Kraftfahrzeugs, ein Zeitgewinn für die Insassen des Kraftfahrzeugs, eine Energieeinsparung des Kraftfahrzeugs, eine Emissionsminderung des Kraftfahrzeugs, die Verbesserung der Arbeitsbedingungen der jeweiligen Auswerteeinheiten, ein mit der Ansteuerung der Steuerbefehle verbundener Aufwand für die Fahrzeugsteuereinheit, eine Auswirkung der Ansteuerung des Kraftfahrzeugs hinsichtlich einer aktuellen Fahrroute des Kraftfahrzeugs. Das vorbestimmte Entscheidungskriterium, das letztendlich zusammen mit der Durchführbarkeit der einzelnen Steuerbefehle bei der Ermittlung der Ansteuerungsvorgabe für die Fahrzeugsteuereinheit des Kraftfahrzeugs berücksichtigt wird, kann also Vorgaben zu einem Sicherheitsrisiko von Benutzern oder sich außerhalb des Kraftfahrzeugs befindenden Personen und anderen Objekten berücksichtigen. Weitere Aspekte, die beim Ermitteln der Ansteuerungsvorgabe ebenfalls in Form von vorgebebenen Entscheidungskriterien berücksichtigt werden, betreffend den Komfort für den Benutzer des Kraftfahrzeugs, das heißt berücksichtigen, dass das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs besonders angenehm für die Insassen des Kraftfahrzeugs sein sollte. Die Entscheidungskriterien berücksichtigen zudem, dass es besonders häufig von Benutzern des Kraftfahrzeugs gewünscht wird, dass durch die Änderung der Fahrroute bei der Durchführung der Ansteuerungsvorgaben zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Sensoreinheiten eine positive Auswirkungen für die Fahrdauer zum Abfahren der Fahrroute erreicht wird, also die Fahrzeit wenn möglich verkürzt wird. Weitere Entscheidungskriterien berücksichtigen, dass das Kraftfahrzeug gemäß der Ansteuerungsvorgaben besonders wenig Energie verbraucht und besonders wenige Emissionen emittiert. Zudem können die Entscheidungskriterien berücksichtigen, dass die Arbeitsbedingungen der einzelnen Sensoreinheiten, also deren Kennzahlen, verbessert werden oder der Ansteuerungsaufwand für ein Ansteuern des Kraftfahrzeugs gemäß der Ansteuerungsvorgabe möglichst gering ist. Zudem wird die aktuelle Fahrroute des Kraftfahrzeugs berücksichtigt und somit anhand der Entscheidungskriterien berücksichtigt, dass trotz einer Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Sensoreinheiten das Kraftfahrzeug mehr oder weniger der aktuellen Fahrroute des Kraftfahrzeugs folgt. Es wird also das eigentliche Fahrziel des Kraftfahrzeugs im Blick behalten.
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Bei den ermittelten durchführbaren Steuerbefehlen, die beispielsweise lauten: „Auf die linke Fahrspur wechseln“, „auf die rechte Fahrspur wechseln“, „in der Mitte der Fahrspur verbleiben“, „etwas weiter links auf der gleichen Fahrspur fahren“, „Geschwindigkeit erhöhen“ oder „Geschwindigkeit erniedrigen“, kann anhand der Entscheidungskriterien berücksichtigt werden, inwiefern diese einzelnen Steuerbefehle bei der Ermittlung der Ansteuerungsvorgabe beibehalten, das heißt als Teil der Ansteuerungsvorgabe für die Fahrzeugsteuereinheit berücksichtigt werden. Für die einzelnen Steuerbefehle kann dann beispielsweise ermittelt werden, wie sich die Durchführung dieses Steuerbefehls auf ein Sicherheitsrisiko für die Insassen des Fahrzeugs auswirkt. Beispielsweise ist ein Fahrspurwechsel mit einem relativ hohen Sicherheitsrisiko bewertet, wohingegen das In-der-Mitteder-Fahrspur-Verbleiben des Kraftfahrzeugs mit einem besonders geringen zusätzlichen Sicherheitsrisiko, abgesehen vom generellen Sicherheitsrisiko der Fahrt des Kraftfahrzeugs entlang der Fahrtroute, verbunden ist. Analog dazu können die einzelnen Steuerbefehle mit einem ermittelten Sicherheitsrisiko für Kraftfahrzeuge, Personen und/oder Gegenstände in der Umgebung des Kraftfahrzeugs verbunden sein.
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Das Komfortmaß für die Insassen des Kraftfahrzeugs wird beispielsweise durch einen Fahrspurwechsel relativ stark beeinflusst, da dieser mit einer leichten Richtungsänderung und somit mit einer Komfortverringerung für die Insassen des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Demgegenüber ist ein leichter Richtungswechsel zum Fahren weiter links auf der aktuellen Fahrspur mit einem deutlich höheren Komfortmaß für die Insassen des Kraftfahrzeugs belegt, da diese kaum den damit verbundenen Richtungswechsel des Kraftfahrzeugs spüren.
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Der Zeitgewinn, der mit der ermittelten Ansteuerungsvorgabe verbunden ist, berücksichtigt beispielsweise, dass ein Fahrstreifenwechsel oder auch eine Veränderung der Route zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen der einzelnen Sensoreinheiten gegebenenfalls zu einer Verlängerung der Fahrzeit führt. Bei den Entscheidungskriterien Energieeinsparung und Emissionsminderung wird ebenfalls die Verlängerung der Fahrstrecke durch die Umsetzung der entsprechenden Steuerbefehle berücksichtigt, sodass beispielsweise ein Beschleunigen des Kraftfahrzeugs, das mit einem erhöhten Energieverbrauch und auch mit einer höheren Emission einhergeht, anders bei der Entscheidung bewertet wird, als beispielsweise ein Abbremsen oder ein leichtes Lenken des Kraftfahrzeugs Richtung linkem Rand des aktuellen Fahrstreifens.
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Für eine Verbesserung der Arbeitsbedingung der jeweiligen Auswerteeinheit wird lediglich eine Kennzahl der entsprechenden Sensoreinheit bestimmt, die ein Maß für die Qualität der Sensordaten darstellt. Als das entsprechende Entscheidungskriterium wird also berücksichtigen, wie sehr sich diese Kennzahl der einzelnen Sensoreinheiten durch die Durchführung der entsprechenden Steuerbefehle verbessern beziehungsweise verschlechtern würde. Ein Fahrspurwechsel kann beispielsweise den Zweck verfolgen, dass mehr Licht auf eine Kamera fällt, sodass diese besser die Umgebung des Kraftfahrzeugs aufnehmen kann. Die durch die verbesserte Sicht durch den Fahrspurwechsel erreichte höhere Sensordatenausbeute ist daher mit einer höheren Kennzahlverbesserung belegt als beispielsweise das lediglich leichte Lenken des Kraftfahrzeugs zum linken Rand der aktuellen Fahrspur, wodurch lediglich eine geringe Verbesserung des Sichtfeldes und somit der Arbeitsbedingungen der entsprechenden Kamera erreicht werden würde.
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Ebenfalls quantifiziert wird der mit der Ansteuerung der Steuerbefehle verbundene Aufwand für die Fahrzeugsteuereinheit. Beispielsweise ist ein Wechsel der Fahrspur mit einem größeren Aufwand verbunden als das Verbleiben des Kraftfahrzeugs in der Mitte der aktuellen Fahrspur. Dies ist insbesondere bei aufwendigeren Fahrmanövern zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Sensoreinheiten relevant. Ebenfalls quantifiziert wird, inwiefern sich die aktuelle Fahrroute des Kraftfahrzeugs verändert, falls die entsprechenden Steuerbefehle umgesetzt werden. Dies ist beispielsweise dann relevant, wenn ein Fahrstreifenwechsel in der Nähe einer gewünschten Abfahrt von einer Schnellstraße gewünscht beziehungsweise vorgeschlagen wird. Ein solcher Fahrstreifenwechsel könne gegebenenfalls zu einer deutlichen Verlängerung der Fahrroute führen, da beispielsweise die gewünschte Ausfahrt, die gemäß der Fahrroute vorgegeben ist, verpasst wird, da sich das Kraftfahrzeug auf der linken und nicht der rechten Fahrspur der Straße befindet. Die genannten Entscheidungskriterien ermöglichen letztendlich, dass unter Berücksichtigung von besonders vielen Aspekten und potentiellen Beeinflussungen die optimale Ansteuerungsvorgabe für die Ansteuerung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird.
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Erfindungsgemäß ist zudem ein Steuersystem zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei das Kraftfahrzeug eine Konfliktüberprüfungseinheit und eine Fahrzeugsteuereinheit zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugs aufweist. Das Steuersystem ist dazu eingerichtet, ein Verfahren, wie es oben beschrieben wurde, zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs durchzuführen. Die Konfliktüberprüfungseinheit und die Fahrzeugsteuereinheit können hierbei zwei getrennte Komponenten im Kraftfahrzeug sein, es ist jedoch auch möglich, dass beide Einheiten zusammengelegt sind, beispielsweise beide Teile der Bahnplanungseinheit des Kraftfahrzeugs sind. Bei der Ansteuerung des Kraftfahrzeugs über die Fahrzeugsteuereinheit gibt es allgemein betrachtet drei wichtige Berechnungsschritte. Zum einen wird die Fahrroute des Kraftfahrzeugs bestimmt, das heißt der Fahrweg vom Fahrstart zum Fahrziel vorgegeben. In einer weiteren Untereinheit der Fahrzeugsteuereinheit erfolgt die eigentliche Bahnplanung, das heißt dort werden detailliertere Fahrvorgaben zum Abfahren der Fahrroute geplant. In einem dritten untergeordneten Planungsschritt innerhalb der Fahrzeugsteuereinheit werden von einem Regler die genauen Details zur Geschwindigkeit, Steuerung und Beschleunigung festgelegt. Dieser Regler ermittelt beispielsweise welche Fahrgeschwindigkeit für welchen Zeitraum und für welche Fahrstrecke entlang der ermittelten Bahn zum Ansteuern des Kraftfahrzeugs entlang der Fahrroute umgesetzt wird. Die Konfliktüberprüfungseinheit kann nun direkt Teil der zweiten genannten Einheiten, das heißt der Bahnplanung sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Konfliktüberprüfungseinheit fahrzeugextern angeordnet ist, das heißt von einem externen Server die entsprechenden Ermittlungs- und Berechnungsschritte durchgeführt werden. Die ermittelte Ansteuerungsvorgabe für die Fahrzeugsteuereinheit wird dann von der externen Servereinheit an die Fahrzeugsteuereinheit übermittelt, damit diese das Kraftfahrzeug gemäß der ermittelten Ansteuerungsvorgabe ansteuern kann. Es sind also verschiedene Umsetzungen des Steuersystems in einem Kraftfahrzeug möglich, wodurch dieses besonders flexibel und anpassbar wird.
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Erfindungsgemäß ist zudem ein Kraftfahrzeug mit mehreren auf Sensoreinheiten des Kraftfahrzeugs zugreifenden Auswerteeinheiten vorgesehen, das ein Steuersystem zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wie es oben beschrieben wurde, umfasst. Das Kraftfahrzeug ist zudem zum zumindest teilautonomen Fahren ausgelegt.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal besch rieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Steuersystem zum Betreiben des Kraftfahrzeugs,
- 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Steuersystem zum Betreiben des Kraftfahrzeugs mit einer Kommunikationsverbindung zu einem externen Server, und
- 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs zum Ermitteln einer Ansteuerungsvorgabe.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Steuersystem 2 zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 1 skizziert. Das Steuersystem 2 umfasst eine Konfliktüberprüfungseinheit 3 sowie eine Fahrzeugsteuereinheit 4. Die Fahrzeugsteuereinheit 4 kann zum einen auf die Längssteuerung und/oder die Quersteuerung des Kraftfahrzeugs 1 eingreifen sowie das Kraftfahrzeug 1 beschleunigen und abbremsen. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst zudem mehrere Sensoreinheiten 6, deren Sensordaten von Auswerteeinheiten 5 ausgewertet und bearbeitet werden. Bei den Sensoreinheiten 6 handelt es sich zum Beispiel um Außenkameras, Radargeräte, Lidargeräte, Fahrerassistenzsysteme oder Fahrzeugmodule, die beispielsweise zur Lokalisierung, Ortung oder Objekterfassung der Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 ausgelegt sind. Die Sensoreinheiten 6 können entweder als einzelne Sensoren, zum Beispiel als einzelne Außenkameras des Kraftfahrzeugs 1, vorliegen oder als Sensorsysteme, beispielsweise als Kamerasystem, das sowohl im Front- als auch im Heckals auch im Seitenbereich des Kraftfahrzeugs 1 Kameras umfasst. Die Auswerteeinheiten 5 können für mehrere solcher Sensoreinheiten 6 zuständig sein oder gegebenenfalls in einen einzelnen Sensor integriert sein. Die Auswerteeinheiten 5 können zudem auf im Kraftfahrzeug 1 hinterlegte Daten zugreifen, beispielsweise auf dort gespeicherte Karten oder Informationen von einer früheren Fahrt auf der gleichen Fahrroute, sowie auf Flottendaten oder sonstige Serverdaten beziehungsweise Infrastrukturdaten.
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In 2 ist ein Kraftfahrzeug 1 skizziert, das als Sensoreinheit 6 über eine Frontkamera 7, eine Heckkamera 8, zwei Seitenkameras 9 sowie einen Abstandsregler 11 verfügt. Als Auswerteeinheiten 5 sind hier die entsprechende Auswertekomponente des Abstandsreglers 11 sowie eine Kamerasystemauswerteeinheit 10 vorhanden. Der Abstandsregler 11 sowie die Kamerasystemauswerteeinheit 10 übermitteln beide ihre entsprechenden Sensordaten, von der Frontkamera 7 und der Heckkamera 8 beziehungsweise von allen vier Kameras, an die Konfliktüberprüfungseinheit 3, die zudem Informationen zur Fahrroute sowie zu den aktuellen Straßen- und Verkehrsverhältnissen von einer externen Servereinheit 12 übermittelt bekommt.
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In 3 sind die einzelnen Schritte des Verfahrens zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 1, das mehrere auf Sensoreinheiten 6 des Kraftfahrzeugs 1 zugreifende Auswerteeinheiten 5, die Konfliktüberprüfungseinheit 3 sowie die Fahrzeugsteuereinheit 4 zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugs 1 aufweist. Im Rahmen des Verfahrens ermitteln die auf die Sensoreinheiten 6 zugreifenden Auswerteeinheiten 5 zunächst Anfragen 20 zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugs 1, deren Durchführung oder Realisierung zu einer Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Auswerteeinheiten 5 der Sensoreinheiten 6 führen. Diese Anfragen 20 können entweder lediglich die Information enthalten, dass die Arbeitsbedingungen ungünstig sind. Beispielsweise kann im Falle der Frontkamera 7 die Kamerasystemauswerteeinheit 10 als Anfrage 20 die Meldung „Lichtverhältnisse ungünstig“ ermitteln. Alternativ dazu kann in Form der Anfrage 20 ein Manöver, wie beispielsweise ein Fahrspurwechsel zur Verbesserung der Sichtverhältnisse, von der Kamerasystemauswerteeinheit 10 ermittelt werden.
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Die derart ermittelten Anfragen 20 werden daraufhin an die Konfliktüberprüfungseinheit 3 übermittelt, die Steuerbefehle 21 zum Umsetzen der übermittelten Anfragen 20 ermittelt. Die Steuerbefehle 21 übersetzen die Anfragen 20 somit in konkrete Ansteuerungsbefehle für die Fahrzeugsteuereinheit 4 des Kraftfahrzeugs 1. Hat beispielsweise die Kamerasystemauswerteeinheit 10 festgestellt, dass die Frontkamera 7 in ihrem Sichtfeld eingeschränkt ist, beispielsweise durch ein vor dem Kraftfahrzeug 1 fahrendes anderes Kraftfahrzeug 1, ermittelt die Konfliktüberprüfungseinheit 3 entweder aus der Anfrage 20 „Lichtverhältnisse ungünstig“ oder aus der Anfrage 20 „Fahrstreifenwechsel zur Verbesserung der Lichtverhältnisse durchführen“ die tatsächlichen Steuerbefehle 21 zur Ansteuerung des Kraftfahrzeugs 1. Diese Steuerbefehle 21 enthalten dann beispielsweise Details zu dem gewünschten Fahrstreifenwechsel zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Frontkamera 7.
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In einem nächsten Schritt ermittelt die Konfliktüberprüfungseinheit 3 für die einzelnen zuvor ermittelten Steuerbefehle 21 jeweils eine Durchführbarkeit 22. Hierbei werden die Steuerbefehle 21 hinsichtlich Widersprüche und Umsetzbarkeit unter Berücksichtigung vorbestimmter Prüfungskriterien 23 überprüft. Diese Prüfungskriterien 23 berücksichtigen, ob widersprüchliche Steuerbefehle 21 aufgrund von mehreren Anfragen 20 einer Auswerteeinheiten 5 und/oder ob Zielkonflikte von Steuerbefehlen 21 aufgrund von Anfragen 20 verschiedener Auswerteeinheiten 5 vorliegen. Zudem wird durch die vorbestimmten Prüfungskriterien 23 berücksichtigt, ob die Umsetzbarkeit der jeweiligen Steuerbefehle 21 aufgrund von aktuellen Straßenverhältnissen, Verkehrsverhältnissen und/oder einer aktuellen Fahrroute des Kraftfahrzeugs 1 möglich ist.
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Fährt das Kraftfahrzeug 1 beispielsweise innerhalb einer Stadt im relativ dichten Stadtverkehr, können aufgrund des dichten Stadtverkehrs die Sichtbereiche der Fahrzeugsensorik eingeschränkt sein, beispielsweise der Frontkamera 7, der Heckkamera 8 sowie der Seitenkameras 9. In dieser Situation könnte es sinnvoll sein, dass ein automatisiert fahrendes Fahrzeug den Abstand zu vor dem Kraftfahrzeug 1 fahrenden weiteren Fahrzeugen zwischenzeitlich vergrößert, beispielsweise indem das Kraftfahrzeug 1 etwas nach links oder rechts beim Verbleiben auf der gleichen Fahrspur schwenkt. Durch dieses nach links oder rechts Schwenken kann beispielsweise die Frontkamera 7 den Verkehrsfluss vor dem Kraftfahrzeug 1 besser abschätzen. Dadurch könnte besser prognostiziert werden, ob der Verkehr zeitnah zum Stillstand kommen wird, wodurch ein relativ frühes und komfortables Bremsen des Kraftfahrzeugs 1 möglich ist.
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Eine erste Anfrage 20 der Kamerasystemauswerteeinheit 10 laut beispielsweise: „Vergrößere den Abstand zu anderen Objekten nach vorne“. Zudem fordert die Kamerasystemauswerteeinheit 10, dass die Heckkamera 8 ebenfalls ein vergrößertes Sichtfeld benötigt und übermittelt dafür die Anfrage 20 „Vergrößere den Abstand zum Hinterfahrzeug, um das Sichtfeld der Heckkamera 8 zu vergrößern“. Diese beiden Anfragen 20 widersprechen sich jedoch direkt. Es ist also nicht möglich, dass beide mit den Anfragen 20 verknüpften Steuerbefehle 21 durchführbar sind.
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Zielkonflikte von Steuerbefehlen 21 ergeben sich beispielsweise, wenn mehrere Auswerteeinheiten 5 von Sensoreinheiten 6 Anfragen 20 an die Konfliktüberprüfungseinheit 3 übermitteln. Beispielsweise meldet die Kamerasystemauswerteeinheit 10, dass die Frontkamera 7 zur Verbesserung der Sichtverhältnisse einen Fahrspurwechsel zur rechten Fahrspur wünscht, da dort das Kraftfahrzeug 1 im Schatten fahren und somit die Frontkamera 7 weniger geblendet werden würde. Ein Lidargerät, als weitere Sensoreinheit 6, meldet jedoch mithilfe einer entsprechenden Anfrage 20, dass dieses Gerät auf der linken Fahrspur vermutlich mehr Objekte, die für die Lokalisierung des Kraftfahrzeugs 1 günstig wären, sehen könnte. Das Radargerät wiederum übermittelt mit seiner Auswerteeinheit 5 an die Konfliktüberprüfungseinheit 3, dass das Kraftfahrzeug 1 auf der aktuellen Fahrspur verbleiben sollte, da das Radargerät von dieser Position aus besonders vorteilhaft die anderen Verkehrsteilnehmer überblicken kann. Hier liegen somit Zielkonflikte von Steuerbefehlen 21 aufgrund von Anfragen 20 verschiedener Auswerteeinheiten 5 vor. Beiden Steuerbefehle 21 sind daher zumindest nicht gleichzeitig durchführbar.
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Die Umsetzbarkeit der Steuerbefehle 21 wird zudem unter Berücksichtigung beispielsweise der Anzahl der Fahrspuren auf der Straße oder der aktuellen Verkehrsdichte beurteilt. Bei besonders dichtem Stadtverkehr kann beispielsweise ein Fahrspurwechsel aktuell nicht umsetzbar sein. Die Umsetzbarkeit des entsprechenden Steuerbefehls 21 ist also nicht gegeben. Bei mangelnder Umsetzbarkeit ist jedoch auch keine Durchführbarkeit 22 des Steuerbefehls 21 gegeben.
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Nachdem die Durchführbarkeit 22 der Steuerbefehle 21 ermittelt wurde, erfolgt die Ermittlung einer Ansteuerungsvorgabe 24 für die Fahrzeugsteuereinheit 4 des Kraftfahrzeugs 1. Die Ansteuerungsvorgabe 24 wird basierend auf den zuvor ermittelten Durchführbarkeiten 22 sowie unter Berücksichtigung von vorbestimmten Entscheidungskriterien 25 bestimmt. Die Ermittlung der Ansteuerungsvorgabe 24 basiert hierbei letztendlich auf einer Vorteil-Nachteil-Abschätzung, das heißt auf einer Art Kosten-Nutzen-Rechnung. Ein Vorteil ist beispielsweise ein quantifizierter Wert, der angibt, um wie viel die Auswerteeinheit 5 einer Sensoreinheit 6 abschätzt, dass die Kennzahl der Sensoreinheit 6 verbessert wird, wenn der entsprechende Steuerbefehl 21 durchgeführt wird. Es wird also im Grunde die Arbeitsbedingungsverbesserung, das heißt der Informationsgewinn durch die Durchführung des jeweiligen Steuerbefehls 21 sowie eine zu erwartende Auswirkung dieser Arbeitsbedingungsverbesserung, das heißt eine Informationsgewinnauswirkung, für die Auswerteeinheit 5 abgeschätzt. Ein Vorteil von einem Fahrspurwechsel wäre zum Beispiel, dass eine bessere Beobachtung des Verkehrs, eine bessere Einschätzung des Verkehrsflusses oder generell eine erhöhte Lichtintensität, die von der Frontkamera 7 empfangen wird, erreicht wird. Diese Vorteile werden mit einer Wahrscheinlichkeit, mit der sie potentiell eintreten werden, bei der Bestimmung der Ansteuerungsvorgabe 24 berücksichtigt. Es werden somit die potentiellen Konsequenzen der Durchführung der einzelnen Steuerbefehle 21 abgeschätzt. Die ermittelten Nachteile werden durch die Bestimmung von potentiellen Kostenerhöhungswerten aufgrund der Durchführung der ermittelten Steuerbefehle 21 abgeschätzt. Derartige Nachteile sind beispielsweise, dass durch einen Fahrspurwechsel temporär ein erhöhtes Sicherheitsrisiko für die Insassen des Kraftfahrzeugs 1, ein reduziertes Komfortmaß und langfristig eine schlechtere Fahrspurwahl im Hinblick auf das nächste Abbiegen aufgrund der aktuellen Fahrroute entsteht. Diese potentiellen Nachteile werden ebenfalls quantifiziert und mit einer potentiellen Wahrscheinlichkeit beziffert.
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Die Vorteile und Nachteile werden daraufhin mithilfe bestimmter Umrechnungsfaktoren in eine gleiche Einheit übertragen, die neutral ist. Die Konfliktüberprüfungseinheit 3 bestimmt letztendlich die Lösung des durch die Vorteile und Nachteile bezifferten Optimierungsproblems, indem alle Vorteile und Nachteile sowie deren Querbeziehung zu den möglichen Steuerbefehlen 21 berücksichtigt werden. Die Lösung dieses Optimierungsproblems ergibt dann die Ansteuerungsvorgabe 24, die das insgesamt beste Vorteil-zu-Nachteil-Verhältnis hat. Diese Ansteuerungsvorgabe 24 wird daraufhin an die Fahrzeugsteuereinheit 4 übermittelt, die daraufhin das Kraftfahrzeug 1 gemäß der ermittelten Ansteuerungsvorgabe 24 ansteuert. Die Ansteuerungsvorgabe 24 wird somit zu einem Kraftfahrzeugansteuerungsbefehl 26, der der Fahrzeugsteuereinheit 4 vorliegt und von dieser umgesetzt wird.
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Bei der Abschätzung der Vorteile und Nachteile unter Berücksichtigung der vorbestimmten Bewertungsregeln gilt eine Rangfolge der Entscheidungskriterien. Diese Rangfolge, die als Bewertungsregel bezeichnet wird, sieht beispielsweise die folgende Priorisierungsreihenfolge vor, beginnend mit dem Entscheidungskriterium 25 mit der höchsten Priorität: Sicherheit, Komfortmaß, Zeitgewinn, Energieeinsparung, Emissionsminderung, Verbesserung der Arbeitsbedingungen der jeweiligen Auswerteeinheiten 5. Im einfachsten Fall wird also das Optimierungsproblem durch diese einfache Regel, das heißt diese Prioritätenreihenfolge, gelöst. Weitere mögliche Entscheidungskriterien 25 sind ein Berücksichtigen des mit der Ansteuerung des Kraftfahrzeugs 1 gemäß der Steuerbefehle 21 verbundenen Aufwands für die Fahrzeugsteuereinheit 4 sowie die Auswirkung der Ansteuerung des Kraftfahrzeugs 1 gemäß der Steuerbefehle 21 hinsichtlich einer aktuellen Fahrroute des Kraftfahrzeugs 1. Es werden also beispielsweise immer bevorzugt die Steuerbefehle 21 als Teil der Ansteuerungsvorgabe 24 aufgenommen werden, die das Sicherheitsrisiko für Insassen oder Kraftfahrzeug, Personen oder Gegenstände außerhalb des Kraftfahrzeugs 1 reduzieren im Vergleich zu Steuerbefehlen 21, die lediglich den Komfort für die Insassen des Kraftfahrzeugs 1 erhöhen.
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Die Konfliktüberprüfungseinheit 3 war in diesen Beispielen stets Teil des Steuersystems 2 des Kraftfahrzeugs 1. Es ist jedoch auch möglich, dass die Konfliktüberprüfungseinheit 3 fahrzeugextern, beispielsweise in der Servereinheit 12, integriert ist oder ein Teil der Fahrzeugsteuereinheit 4 ist.
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Insgesamt ermöglicht das Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 1, dass zur Verbesserung von Arbeitsbedingungen von Auswerteeinheiten 5 von Sensoreinheiten 6 zunächst entsprechende Anfragen 20 ermittelt werden, die wiederum in Steuerbefehle 21 übertragen werden. Die Durchführbarkeit 22 dieser Steuerbefehle 21 wird daraufhin ermittelt, und zwar unter Berücksichtigung von entsprechenden vorgegebenen Prüfungskriterien 23. Nach dieser Überprüfung der Durchführbarkeit 22 der Steuerbefehle 21 werden letztendlich die Ansteuerungsvorgaben 24 unter Berücksichtigung der Entscheidungskriterien 25 ermittelt, die zu einer besonders sinnvollen und optimierten Ansteuerung des Kraftfahrzeugs 1 durch die Fahrzeugsteuereinheit 4 führen.
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Die Grundidee des Verfahrens zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 1 besteht darin, dass eine erste Einrichtung im Kraftfahrzeug 1, das heißt eine Auswerteeinheit 5, einer zweiten Einrichtung im Kraftfahrzeug 1, das heißt einer Konfliktüberprüfungseinheit 3, eine Anfrage 20 bezüglich der Manöver stellt, welche die Konfliktüberprüfungseinheit 3 unter Berücksichtigung weiterer Informationen weiterverarbeitet und ihrerseits eine Ansteuerungsvorgabe 24 an die Fahrzeugsteuereinheit 4 oder gegebenenfalls ihren Manöver- beziehungsweise Bahnplanen stellt.
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Die Auswerteeinheit 5 kann auf eine Sensoreinheit 6 zugreifen, die durch ein Fahrmanöver, beispielsweise einen Fahrspurwechsel, ihre Arbeitsbedingungen verbessern möchte. Beispielsweise kann die Frontkamera 7 das Ziel verfolgen, möglichst Gegenlicht zu vermeiden, was beispielsweise durch einen Fahrspurwechsel umgesetzt werden könnte. Die Auswerteeinheit 5 kann jedoch auch auf ein Funktionsmodul für ein Fahrerassistenzsystem zugreifen, das durch ein Fahrmanöver zusätzliche Informationen gewinnen möchte, beispielsweise zur Prädiktion der Fahrroute. Bei diesem Fahrerassistenzsystem kann es sich beispielsweise um einen Abstandsregler 11 handeln, der einen größeren Abstand zu einem vor ihm fahrenden Kraftfahrzeug 1 wünscht, wodurch er letztendlich eine Anfrage 20 auf eine Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit stellt.
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Die Auswerteeinheit 5 kann jedoch auch ein Fahrerassistenzsystem sein, das durch ein aus Vorwissen abgeleitetes Fahrmanöver seine Informationsbasis optimieren möchte. Beispielsweise wird zur Ortung des Kraftfahrzeugs 1 eine Minimierung von Störungen des entsprechenden GPS-Signals aufgrund von Bebauung und Topologie der Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 in Form einer entsprechenden Anfrage 20 formuliert. Das Vorwissen kann jedoch auch aus einer im Kraftfahrzeug 1 hinterlegten Karte stammen, von einer Servereinheit 12, beispielsweise basierend auf Flottendaten, oder von anderen Kraftfahrzeugen 1 oder Infrastruktureinrichtungen in der Fahrzeugumgebung stammen.
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Da mehrere Sensoreinheiten 6 mit ihren Auswerteeinheiten 5 gleichzeitig unterschiedliche Anfragen 20 stellen können und somit mehrere Auswerteeinheiten 5 parallel existieren, kann die Konfliktüberprüfungseinheit 3 die einzelnen Anfragen 20 hinsichtlich Widersprüche und Zielkonflikten untersuchen und interpretieren. Weiterhin überprüft die Konfliktüberprüfungseinheit 3 die grundsätzliche Umsetzbarkeit der Anfragen 20, die in Form von definierten Steuerbefehlen 21 der Konfliktüberprüfungseinheit 3 vorliegen. Die Umsetzbarkeit der Steuerbefehle 21 beinhalten beispielsweise Informationen über die Verfügbarkeit von weiteren Fahrspuren auf der Fahrbahn, um abschätzen zu können, ob ein Fahrspurwechsel grundsätzlich möglich ist. Die Konfliktüberprüfungseinheit 3 berücksichtigt daraufhin nur noch die Steuerbefehle 21, die aus Anfragen 20 von Auswerteeinheiten 5 bereitgestellt wurden, deren Prüfung auf Durchführbarkeit 22 unter Berücksichtigung der Prüfungskriterien 23 erfolgreich war. Diese durchführbaren Steuerbefehle 21 werden daraufhin zur Manöver- und Bahnplanung der Anfragen 20 zur Verfügung gestellt, was dazu führt, dass eine konkrete Ansteuerungsvorgabe 24 unter Berücksichtigung von Entscheidungskriterien 25 ermittelt wird, die letztendlich der Fahrzeugsteuereinheit 4 übermittelt werden. Solche Manöverplaner und Bahnplaner von Anfragen 20 für das insbesondere autonom fahrende Kraftfahrzeug 1 können prinzipiell sehr unterschiedlich realisiert sein. Somit gibt es prinzipiell unterschiedliche Schnittstellen zur Beeinflussung des Manöver- beziehungsweise Bahnplaners. Es wird daher vorgeschlagen, dass eine Abstraktion zwischen der Anfrage 20, das heißt der grundsätzlichen Anforderung an die Manöver- beziehungsweise Bahnplanung, die durch die Steuerbefehle 21 gegeben ist, und der spezifischen Umsetzung der Anfragen 20, das heißt der Ansteuerungsvorgabe 24, erfolgt. Die Konfliktüberprüfungseinheit 3 stellt somit eine Art Interface-Schnittstelle dar. Die Konfliktüberprüfungseinheit 3 kann zudem von einer Servereinrichtung 12 unterstützt werden oder vollständig in die Servereinheit 12 integriert sein. Hierfür ist natürlich eine Kommunikationsverbindung, beispielsweise eine Mobilfunkverbindung, zwischen der Servereinrichtung 12 und der Fahrzeugsteuereinheit 4 des Kraftfahrzeugs 1 nötig.
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Die Bestimmung der Ansteuerungsvorgabe 24 kann jedoch anstelle der Konfliktüberprüfungseinheit 3 auch direkt von der tatsächlichen Manöver- beziehungsweise Bahnplanung und somit von der Fahrzeugsteuereinheit 4 übernommen werden. In diesem Fall wäre die Konfliktüberprüfungseinheit 3 ein Bestandteil der Fahrzeugsteuereinheit 4, das heißt der Manöver- beziehungsweise Bahnplanung, und keine eigenständige Fahrzeugkomponente.
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Die Auswerteeinheiten 5 stellen im einfachen Fall jeweils nur eine Anfrage 20 an die Konfliktüberprüfungseinheit 3, die beispielsweise ein Manöver zur Verbesserung einer speziellen Metrik, wenn diese unter einen Schwellwert gefallen ist, beinhaltet. Ein Beispiel ist hierfür eine Frontkamera 7, die mit ungünstigen Lichtverhältnissen konfrontiert ist. Es wird daher eine Metrik vorgeschlagen, welche die Konfliktüberprüfungseinheit 3 zur Beurteilung ihrer Manöver, beispielsweise des Ausweichens auf eine andere Fahrspur zum Verbessern der Lichtverhältnisse, heranzieht. Hierfür wird für jede in Frage kommende Sensoreinheit 6, die eine einzelne Sensoreinheit 6, ein Sensorsystem und ein Fahrerassistenzsystem umfassen kann, ein Gütemaß mit Schwellwert definiert. In einem komplexeren Fall, wie beispielsweise der Ortung oder der Prädiktion des Kraftfahrzeugs 1, kann die Auswerteeinheit 5 auch direkt ein spezielles Manöver erfordern, wie beispielsweise einen Fahrspurwechsel. Die Konfliktüberprüfungseinheit 3 ermittelt daraufhin aus diesen Anfragen 20 konkrete Steuerbefehle 21 und überprüft diese daraufhin hinsichtlich ihrer Durchführbarkeit 22.
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Bei letztendlicher Bestimmung der Ansteuerungsvorgabe 24 ermittelt die Konfliktüberprüfungseinheit 3, durch welches Manöver mehr Informationen gesammelt werden können. Dazu berechnet die Konfliktüberprüfungseinheit 3 beispielsweise mithilfe von Raytracing, von welcher Position aus der Bereich von Interesse eingesehen werden kann. Alternativ dazu kann die lokale Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 in ein Gitter aufgeteilt werden und für jede Gitterzelle bestimmt werden, wie gut eine Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 in diese Gitterzelle die Metrik verbessern würde. Anschließend werden diese Informationen, das heißt die ermittelte Ansteuerungsvorgabe 24, an die Fahrzeugsteuereinheit 4 übermittelt. Alternativ dazu können auch lediglich die einzelnen Informationen an die Fahrzeugsteuereinheit 4 übermittelt werden, die daraufhin selbst die Ansteuerungsvorgabe 24 und somit die Kraftfahrzeugansteuerungsbefehle 26 ermittelt. Wenn die Fahrsituation es zulässt und der Informationsgewinn durch die Trajektorienänderung die Kosten, die mit der entsprechenden Änderung des Fahrverhaltens verbunden sind, überwiegt, wird die entsprechende Trajektorienänderung im Rahmen der Ansteuerungsvorgabe 24 eingeplant und letztendlich von der Fahrzeugsteuereinheit 4 eine entsprechende Ansteuerung des Kraftfahrzeugs 1 durchgeführt.
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Da es sich zum Teil um statistische, ortsbezogene Informationen handelt, können diese bereits vorberechnet werden und in einer Speichereinheit des Kraftfahrzeugs 1 hinterlegt sein. Dadurch kann der Konfliktüberprüfungseinheit 3 bereits bekannt sein, dass von einigen Fahrspuren aus eine deutlich bessere Lokalisierungsinformation erfasst werden kann als von anderen Fahrspuren aus, sodass diese Fahrspur als besonders sinnvolle Fahrspur mit Priorität im Rahmen der Ansteuerungsvorgabe 24 als Fahrspur ausgewählt wird.
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Wird also insgesamt beispielsweise als Fahrziel im Kraftfahrzeug 1 hinterlegt, dass das Kraftfahrzeug 1 von einem Punkt A zu einem Punkt B fahren soll, bestimmt die Konfliktüberprüfungseinheit 3, welches das nächste Ziel von dem Manöver ist, beispielsweise ob ein Überholen des langsamen Vorderfahrzeugs sinnvoll ist. Zunächst wird hierbei abgeschätzt, ob das Fahrmanöver grundsätzlich machbar erscheint. Es wird also überprüft, ob alle notwendigen Sensoreinheitsinformationen vorliegen. Hierbei erfolgt beispielsweise ein Ist-zu-Soll-Informationszustandsvergleich. Falls bestimmte Sensorinformationen fehlen, wie beispielsweise die Einsicht in den Gegenverkehr, um das Fahrmanöver ausführen zu können, wird bestimmt, was das Kraftfahrzeug 1 an seiner aktuellen Fahrroute ändern muss, um diese Information zu bekommen. Es werden also Anfragen 20 formuliert, die zu der gewünschten Verbesserung der Arbeitsbedingungen der entsprechenden Sensoreinheiten 6 beziehungsweise der Auswerteeinheiten 5 dieser Sensoreinheiten 6 führen. In diesem Fall wäre das Ergebnis beispielsweise, dass verschiedene Sensoreinheiten 6 bestimmte Umgebungsbereiche des Kraftfahrzeugs 1 erfassen müssen. Ebenfalls möglich ist, dass ermittelt wird, dass eine Internetverbindung zu einer Servereinrichtung 12 aufgebaut werden muss, um bestimmte Informationen zum Fahrspurverlauf abrufen zu können. Alternativ dazu kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 gefragt werden, ob er beispielsweise Umwege in Kauf nehmen möchte, beispielsweise verknüpft mit einem Zeitverlust, um dadurch den Fahrkomfort zu erhöhen. Die Informationen können von den Sensoreinheiten 6 selbst kommen oder von den Auswerteeinheiten 5 der Sensoreinheiten 6.
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Die Konfliktüberprüfungseinheit 3 empfängt die Anfragen 20, die ausgeführt werden müssten, um die Arbeitsbedingungen der Sensoreinheiten 6 zu verbessern. Aus diesen Anfragen 20 werden entsprechende Steuerbefehle 21 ermittelt, die zunächst hinsichtlich der Durchführbarkeit 22 unter Berücksichtigung der Prüfungskriterien 23 untersucht werden. Hierbei wird die Konfliktfreiheit geprüft sowie die Umsetzbarkeit. Gegebenenfalls können Konflikte auch temporär gelöst werden, beispielsweise indem zuerst ein Schwenken nach links und danach ein Schwenken nach rechts auf der aktuellen Fahrspur erfolgt. Falls mehrere mögliche Steuerbefehle 21 durchführbar und sinnvoll sind, um die fehlenden Informationen zu bekommen, wird für jeden möglichen Steuerbefehl 21 eine Vorteil-Nachteil-Rechnung aufgestellt, also eine Art Kosten-Nutzen-Abschätzung durchgeführt. Die potentiellen Vorteile und Nachteile werden mithilfe von Wahrscheinlichkeitswerten modelliert und zueinander in Bezug gesetzt. Anschließend werden die Steuerbefehle 21 ausgewählt und in Form einer Ansteuerungsvorgabe 24 wiedergegeben, die das beste Vorteil-Nachteil-Verhältnis darstellen. Diese Ansteuerungsvorgabe 24 wird dann letztendlich als Kraftfahrzeugansteuerungsbefehl 26 von der Fahrzeugsteuereinheit 4 ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Steuersystem
- 3
- Konfliktüberprüfungseinheit
- 4
- Fahrzeugsteuereinheit
- 5
- Auswerteeinheit
- 6
- Sensoreinheit
- 7
- Frontkamera
- 8
- Heckkamera
- 9
- Seitenkameras
- 10
- Kamerasystemauswerteeinheit
- 11
- Abstandsregler
- 12
- Servereinheit
- 20
- Anfrage
- 21
- Steuerbefehl
- 22
- Durchführbarkeit
- 23
- Prüfungskriterium
- 24
- Ansteuerungsvorgabe
- 25
- Entscheidungskriterien
- 26
- Kraftfahrzeugansteuerungsbefehl
