DE102018113007A1

DE102018113007A1 - Trajektorienplaner zum autonomen fahren mittels bézier-kurven

Info

Publication number: DE102018113007A1
Application number: DE102018113007.4A
Authority: DE
Inventors: Sayyed Rouholla Jafari Tafti; Syed B. Mehdi; Praveen Palanisamy
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2018-12-06
Also published as: CN108981722A; CN108981722B; US10427676B2; US20180348767A1

Abstract

Systeme und Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs werden bereitgestellt. In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren das Empfangen von Fahrzeugzustandsdaten, hochauflösenden Kartendaten und Fahrzeug-Objektumgebungsdaten, das Erzeugen eines Trajektorienwegs, der bezüglich der empfangenen Daten optimal ist, das Ermitteln, ob der Trajektorienweg mittels Bezier-Kurven auf Basis der empfangenen Daten zu aktualisieren ist, das Durchführen einer Beurteilung der Trajektorie mittels Eigenschaften von Bezier-Kurven und das Erzeugen einer aktualisierten Trajektorie.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf autonom fahrende Fahrzeuge und insbesondere auf Systeme und Verfahren für die Trajektorienplanung in einem autonomen Fahrzeug.
Ein autonomes Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das in der Lage ist, seine Umgebung zu erfassen und mit geringfügiger oder gar keiner Benutzereingabe zu navigieren. Ein autonomes Fahrzeug erfasst seine Umgebung unter Verwendung von Sensorvorrichtungen, wie beispielsweise Radar-, Lidar-, Bildsensoren und dergleichen. Das autonome Fahrzeugsystem nutzt weiterhin Informationen von globalen Positioniersystemen (GPS), Navigationssystemen, Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationen, Fahrzeug-Infrastruktur-Technologien und/oder drahtgesteuerten Systemen, um das Fahrzeug zu navigieren.
Die Fahrzeugautomatisierung wurde kategorisiert nach numerischen Ebenen von null, entsprechend keiner Automatisierung mit voller menschlicher Kontrolle, bis fünf, entsprechend der vollen Automatisierung ohne menschliche Kontrolle. Verschiedene automatisierte Fahrerassistenzsysteme wie beispielsweise Geschwindigkeitsregelung, adaptive Geschwindigkeitsregelung und Parkassistenzsysteme entsprechen niedrigeren Automatisierungsebenen, während echte „fahrerlose“ Fahrzeuge mit höheren Automatisierungsebenen übereinstimmen.
Daher ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren vorzusehen, die eine effiziente Trajektorienplanung für verschiedene automatisierte Fahrerassistenzsysteme ermöglichen. Es ist weiterhin wünschenswert, Verfahren und Systeme zur Trajektorienplanung bereitzustellen, welche die rechnerische Effizienz der Trajektorienplanung durch Verwendung einer Kombination von Graph-basierten und Bezier-Kurven-Verfahren verbessern. Weiterhin werden weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der Systeme und Verfahren aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und dem vorangegangenen technischen Gebiet und Hintergrund offensichtlich.
KURZDARSTELLUNG
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten eine Reihe von Vorteilen. So ermöglichen beispielsweise Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung eine rechnerisch effiziente Überprüfung eines erzeugten Trajektorienwegs für ein Fahrzeug mittels Graph-Suche und Bezier-Kurven-Verfahren.
Gemäß einem Aspekt enthält ein Prozessor-implementiertes Verfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs die folgenden Schritte: mit einem oder mehreren Datenprozessoren das Empfangen von Fahrzeugzustandsdaten, Kartendaten und Fahrzeug-Objektumgebungsdaten, durch den einen oder die mehreren Datenprozessoren das Erzeugen eines ersten Trajektorienwegs optimal bezüglich den Fahrzeugzustandsdaten, Kartendaten und den Fahrzeug-Objektumgebungsdaten, durch den einen oder die mehreren Datenprozessoren das Ermitteln, ob der erste Trajektorienweg basierend auf den Fahrzeugzustandsdaten und den Fahrzeug-Objektumgebungsdaten zu aktualisieren ist, sowie durch den einen oder die mehreren Datenprozessoren das Erzeugen eines aktualisierten Trajektorienwegs basierend auf den Fahrzeugzustandsdaten und den Fahrzeug-Objektumgebungsdaten. Der aktualisierte Trajektorienweg enthält Änderungen an einem oder mehreren Geschwindigkeitsprofilen und einem räumlichen Weg des ersten Trajektorienwegs und der aktualisierte Trajektorienweg wird einer Steuerung im Fahrzeug zur Durchführung des Fahrszenarienplans bereitgestellt.
In einigen Aspekten enthalten die Fahrzeug-Objektumgebungsdaten Daten bezüglich anderer Fahrzeuge in der Nähe des ersten Trajektorienwegs.
In einigen Aspekten werden die empfangenen Fahrzeugzustandsdaten, Kartendaten und Fahrzeug-Objektumgebungsdaten von einem der folgenden Module bereitgestellt: einem Sensor-Fusionsmodul für die Auflistung erfasster entfernter Verkehrsteilnehmer und Hindernisse auf der Straße; einem Kartenmodul mit Detailangaben zu Straßennetz und Verkehrsflussbeschränkungen; und einen Fahrzeugzustandsmodul zur Bestimmung des aktuellen Zustands des Fahrzeugs.
In einigen Aspekten enthält der aktuelle Zustand des Fahrzeugs eine oder mehrere Fahrzeugpositionen, eine Fahrzeugrichtung, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Fahrzeugbeschleunigung.
In einigen Aspekten basiert das Erzeugen eines aktualisierten Trajektorienwegs auf den Fahrzeugzustandsdaten und die Fahrzeug-Objektumgebungsdaten enthalten das Ausführen einer Trajektorienbeurteilung unter Verwendung von Eigenschaften von Bezier-Kurven.
In einigen Aspekten enthält das Verfahren weiter das Überprüfen des aktualisierten Trajektorienwegs für mögliche Kollisionen mit anderen erkannten Fahrzeugen in der Nähe des aktualisierten Trajektorienwegs auf der Grundlage der Fahrzeug-Objektumgebungsdaten.
In einigen Aspekten umfasst das Überprüfen des aktualisierten Trajektorienwegs die Beurteilung der aktualisierten Trajektorie mit einer prognostizierten Trajektorie eines Zielfahrzeugs unter Verwendung von Bezier-Kurven.
In einem anderen Aspekt enthält ein autonomes Fahrzeug mindestens einen Sensor, der Sensordaten über die Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs und über einen Fahrzeugzustand bereitstellt, sowie eine Steuerung, die durch einen Prozessor und basierend auf den Sensordaten dafür konfiguriert ist, einen ersten Trajektorienweg zu bestimmen, der bezüglich der empfangenen Sensordaten optimal ist, weiterhin zu bestimmen, ob der erste Trajektorienweg basierend auf den Sensordaten zu aktualisieren ist, und einen aktualisierten Trajektorienweg basierend auf den Sensordaten zu bestimmen. Der aktualisierte Trajektorienweg enthält Änderungen an einem oder mehreren Geschwindigkeitsprofilen und einem räumlichen Weg des ersten Trajektorienwegs und der aktualisierte Trajektorienweg wird einer Steuerung im Fahrzeug zur Durchführung des Fahrszenarienplans bereitgestellt.
In einigen Aspekten enthalten die Fahrzeug-Objektumgebungsdaten Daten bezüglich anderer Fahrzeuge in der Nähe des ersten Trajektorienwegs.
In einigen Aspekten enthalten die Fahrzeugzustandsdaten eine oder mehrerer Fahrzeugpositionen, eine Fahrzeugrichtung, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Fahrzeugbeschleunigung.
In einigen Aspekten basiert das Erzeugen eines aktualisierten Trajektorienwegs auf den Sensordaten und enthält das Ausführen einer Trajektorienbeurteilung unter Verwendung von Eigenschaften von Bezier-Kurven.
In einigen Aspekten ist die Steuerung weiterhin dafür konfiguriert, den aktualisierten Trajektorienweg für mögliche Kollisionen mit anderen erkannten Fahrzeugen in der Nähe des aktualisierten Trajektorienwegs auf der Grundlage der Fahrzeug-Umgebungsdaten zu überprüfen.
In einigen Aspekten umfasst das Überprüfen des aktualisierten Trajektorienwegs die Beurteilung der aktualisierten Trajektorie mit einer prognostizierten Trajektorie eines Zielfahrzeugs unter Verwendung von Bezier-Kurven.
In noch einem weiteren Aspekt enthält ein System zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs einen Datenkommunikationsweg zum Übertragen von Fahrzeugzustandsdaten, Kartendaten und Fahrzeug-Objektumgebungsdaten und einen oder mehrere Datenprozessoren zum Ermitteln eines ersten Trajektorienwegs, der bezüglich der empfangenen Fahrzeugzustandsdaten, Kartendaten und Fahrzeug-Objektumgebungsdaten optimal ist, zum Ermitteln, ob der ersten Trajektorienweg basierend auf den Fahrzeugzustandsdaten und den Fahrzeug-Objektumgebungsdaten zu aktualisieren ist sowie das Ermitteln eines aktualisierten Trajektorienwegs basierend auf den Fahrzeugzustandsdaten und den Fahrzeug-Objektumgebungsdaten. Der aktualisierte Trajektorienweg enthält Änderungen an einem oder mehreren Geschwindigkeitsprofilen und einem räumlichen Weg des ersten Trajektorienwegs und der aktualisierte Trajektorienweg wird einer Steuerung im Fahrzeug zur Durchführung des Fahrszenarienplans bereitgestellt.
In einigen Aspekten enthalten die Fahrzeug-Objektumgebungsdaten eine oder mehrere Positions- und Geschwindigkeitsdaten bezüglich anderer Fahrzeuge in der Nähe des ersten Trajektorienwegs.
In einigen Aspekten enthalten die Fahrzeugzustandsdaten eine oder mehrerer Fahrzeugpositionen, eine Fahrzeugrichtung, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Fahrzeugbeschleunigung.
In einigen Aspekten enthalten die Kartendaten eines oder mehrere Details zum Straßennetz und zu Verkehrsflussbeschränkungen.
In einigen Aspekten basiert das Erzeugen eines aktualisierten Trajektorienwegs auf den Sensordaten und enthält das Ausführen einer Trajektorienbeurteilung unter Verwendung von Eigenschaften von Bezier-Kurven.
In einigen Aspekten sind der eine oder die mehreren Prozessoren konfiguriert zum Überprüfen des aktualisierten Trajektorienwegs für mögliche Kollisionen mit anderen erkannten Fahrzeugen in der Nähe des aktualisierten Trajektorienwegs auf der Grundlage der Fahrzeug-Objektumgebungsdaten.
In einigen Aspekten umfasst das Überprüfen des aktualisierten Trajektorienwegs die Beurteilung der aktualisierten Trajektorie mit einer prognostizierten Trajektorie eines Zielfahrzeugs unter Verwendung von Bezier-Kurven.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird hierin in Verbindung mit den nachfolgenden Figuren beschrieben, worin gleiche Zahlen für gleiche Elemente stehen.

1 ist ein Blockdiagramm, das ein autonomes Fahrzeug mit einem Trajektorienplanungssystem gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt.
2 ist ein Bockdiagramm, das ein Transportsystem mit einem oder mehreren autonomen Fahrzeugen aus 1 gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt.
3 ist ein Datenflussdiagramm, das ein Trajektorienplanungssystem für autonome Fahrzeuge gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen darstellt.
4 ist ein Datenflussdiagramm, das ein Trajektorienplanungs- und Verfeinerungssystem für autonome Fahrzeuge gemäß verschiedener Ausführungsformen darstellt.
5A ist ein topografisches Diagramm, das eine räumliche Interpolation eines Trajektorienverfeinerungssystems gemäß verschiedener Ausführungsformen darstellt.
5B ist ein grafisches Diagramm, das eine zeitliche Interpolation eines Trajektorienverfeinerungssystems gemäß verschiedener Ausführungsformen darstellt.
6 ist ein topografisches Diagramm einer anfänglichen Trajektorie und eine verfeinerte Trajektorie, die aus einer Reihe von Wegpunkten gemäß verschiedener Ausführungsformen bestimmt wurde.
7A ist ein topografisches Diagramm einer verfeinerten Trajektorie, worin der räumliche Weg gemäß verschiedener Ausführungsformen derselbe wie bei der anfänglichen Trajektorie bleibt.
7B ist ein grafisches Diagramm einer verfeinerten Trajektorie mit einem aktualisierten Geschwindigkeitsprofil gemäß verschiedener Ausführungsformen.
8A ist ein topografisches Diagramm einer verfeinerten Trajektorie mit einer Aktualisierung des räumlichen Wegs gemäß verschiedener Ausführungsformen.
8B ist ein grafisches Diagramm einer verfeinerten Trajektorie mit einem aktualisierten Geschwindigkeitsprofil gemäß verschiedener Ausführungsformen.
9A ist eine grafische Darstellung einer Trägerfahrzeug-Trajektorie und einer vorhergesagten Trajektorie eines entfernten Fahrzeugs mit einer ersten Entfernung gemäß verschiedener Ausführungsformen.
9B ist eine grafische Darstellung einer Trägerfahrzeug-Trajektorie und einer vorhergesagten Trajektorie eines entfernten Fahrzeugs mit einer zweiten Entfernung gemäß verschiedener Ausführungsformen.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsszenario zum Steuern des autonomen Trägerfahrzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen darstellt.

Die vorstehenden und anderen Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den hinzugefügten Ansprüchen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen deutlicher. Mit Verständnis dafür, dass diese Zeichnungen nur einige Ausführungsformen gemäß der Offenbarung darstellen und nicht als Einschränkung ihres Umfangs zu betrachten sind, wird die Offenbarung mit zusätzlicher Spezifizität und ausführlich durch die Verwendung der zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Alle Abmessungen, die in den Zeichnungen oder an anderer Stelle hierin offenbart sind, dienen lediglich der Veranschaulichung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Folglich sind die hierin offenbarten aufbau- und funktionsspezifischen Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachleuten die verschiedenen Arten und Weisen der Nutzung der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Wie Fachleute verstehen, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu generieren, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen erwünscht sein.
Eine bestimmte Terminologie kann in der nachfolgenden Beschreibung auch lediglich zum Zweck der Referenz verwendet werden und soll folglich nicht einschränkend sein. Begriffe, wie „oberhalb“ und „unterhalb“, beziehen sich beispielsweise auf Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Begriffe, wie „vorn“, „hinten“, „links“, „rechts“, „Heck“ und „Seite“, beschreiben die Ausrichtung und/oder die Örtlichkeit von Teilen der Komponenten oder Elementen innerhalb eines konsistenten, aber beliebigen Rahmens, welche durch Bezugnahmen auf den Text und die zugehörigen Zeichnungen bei der Beschreibung der zu erörternden Komponenten oder Elementen verdeutlicht werden. Darüber hinaus können Begriffe, wie „erste/r“, „zweite/r“, „dritte/r“ und so weiter, verwendet werden, um separate Komponenten zu beschreiben. Solche Terminologie kann die oben ausdrücklich erwähnten Wörter beinhalten sowie Ableitungen davon und Wörter von vergleichbarer Bedeutung.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein bei 100 allgemein dargestelltes Trajektorienplanungssystem dargestellt, das einem Fahrzeug 10 gemäß verschiedenen Ausführungsformen zugeordnet ist. Im Allgemeinen bestimmt das System 100 einen Trajektorienplan für das automatisierte Fahren.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Fahrgestell 12, eine Karosserie 14, Vorderräder 16 und Hinterräder 18. Die Karosserie 14 ist auf dem Fahrgestell 12 angeordnet und umhüllt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Fahrzeugs 10. Die Karosserie 14 und das Fahrgestell 12 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Räder 16-18 sind jeweils mit dem Fahrgestell 12 in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 14 drehbar verbunden.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 10 ein autonomes Fahrzeug und das Trajektorienplanungssystem 100 ist in das autonome Fahrzeug 10 (nachfolgend als das autonomes Fahrzeug 10 bezeichnet) integriert. Das autonome Fahrzeug 10 ist beispielsweise ein Fahrzeug, das automatisch gesteuert wird, um Passagiere von einem Ort zum anderen zu befördern. Das Fahrzeug 10 ist in der veranschaulichten Ausführungsform als Pkw dargestellt, es sollte jedoch beachtet werden, dass auch jedes andere Fahrzeug, einschließlich Motorräder, Lastwagen, Sportfahrzeuge (SUVs), Freizeitfahrzeuge (RVs), Schiffe, Flugzeuge usw. verwendet werden können. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das autonome Fahrzeug 10 ein sogenanntes Level-Vier oder Level-Fünf Automatisierungssystem. Ein Level-Vier-System zeigt eine „hohe Automatisierung“ unter Bezugnahme auf die Fahrmodus-spezifische Leistung durch ein automatisiertes Fahrsystem aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe an, selbst wenn ein menschlicher Fahrer nicht angemessen auf eine Anforderung einzugreifen, reagiert. Ein Level-Fünf-System zeigt eine „Vollautomatisierung“ an und verweist auf die Vollzeitleistung eines automatisierten Fahrsystems aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter allen Fahrbahn- und Umgebungsbedingungen, die von einem menschlichen Fahrer verwaltet werden können.
Wie dargestellt, beinhaltet das autonome Fahrzeug 10 im Allgemeinen ein Antriebssystem 20, ein Übertragungssystem 22, ein Lenksystem 24, ein Bremssystem 26, ein Sensorsystem 28, ein Stellantriebsystem 30, mindestens einen Datenspeicher 32, mindestens eine Steuerung 34 und ein Kommunikationssystem 36. Das Antriebssystem 20 kann in verschiedenen Ausführungsformen einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor wie beispielsweise einen Traktionsmotor und/oder ein Brennstoffzellenantriebssystem enthalten. Das Übertragungssystem 22 ist dazu konfiguriert, Leistung vom Antriebssystem 20 zu den Fahrzeugrädern 16-18 gemäß den wählbaren Übersetzungen zu übertragen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Getriebesystem 22 ein Stufenverhältnis-Automatikgetriebe, ein stufenlos verstellbares Getriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe beinhalten. Das Bremssystem 26 ist dazu konfiguriert, den Fahrzeugrädern 16-18 ein Bremsmoment bereitzustellen. Das Bremssystem 26 kann in verschiedenen Ausführungsformen Reibungsbremsen, Brake-by-Wire, ein regeneratives Bremssystem, wie beispielsweise eine elektrische Maschine und/oder andere geeignete Bremssysteme beinhalten. Das Lenksystem 24 beeinflusst die Position der Fahrzeugräder 16-18. Während in einigen Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zur Veranschaulichung als ein Lenkrad dargestellt, kann das Lenksystem 24 kein Lenkrad beinhalten.
Das Sensorsystem 28 beinhaltet eine oder mehrere Sensorvorrichtungen 40a-40n, die beobachtbare Zustände der äußeren Umgebung und/oder der inneren Umgebung des autonomen Fahrzeugs 10 erfassen. Die Sensorvorrichtungen 40a-40n können Radargeräte, Lidare, globale Positionierungssysteme, optische Kameras, Wärmebildkameras, Ultraschallsensoren und/oder andere Sensoren beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Das Stellantriebssystem 30 beinhaltet eine oder mehrere Stellantriebs-Vorrichtungen 42a-42n, die ein oder mehrere Fahrzeugmerkmale, wie zum Beispiel das Antriebssystem 20, das Getriebesystem 22, das Lenksystem 24 und das Bremssystem 26, steuern, jedoch nicht darauf beschränkt sind. In verschiedenen Ausführungsformen können die Fahrzeugmerkmale ferner Innen- und/oder Außenfahrzeugmerkmale, wie beispielsweise Türen, einen Kofferraum und Innenraummerkmale, wie z. B. Luft, Musik, Beleuchtung usw., beinhalten, sind jedoch nicht auf diese beschränkt (nicht nummeriert).
Die Datenspeichervorrichtung 32 speichert Daten zur Verwendung beim automatischen Steuern des autonomen Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungsformen speichert das Datenspeichergerät 32 definierte Landkarten der navigierbaren Umgebung. In verschiedenen Ausführungsformen werden die definierten Landkarten vordefiniert und von einem entfernten System (in weiteren Einzelheiten in Bezug auf 2 beschrieben) erhalten. So können beispielsweise die definierten Landkarten durch das entfernte System zusammengesetzt und dem autonomen Fahrzeug 10 (drahtlos und/oder drahtgebunden) mitgeteilt und in der Datenspeichervorrichtung 32 gespeichert werden. Wie ersichtlich, kann die Datenspeichervorrichtung 32 ein Teil der Steuerung 34, von der Steuerung 34 getrennt, oder ein Teil der Steuerung 34 und Teil eines separaten Systems sein.
Die Steuerung 34 beinhaltet mindestens einen Prozessor 44 und eine computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46. Der Prozessor 44 kann eine Spezialanfertigung oder ein handelsüblicher Prozessor sein, eine Zentraleinheit (CPU), eine Grafikprozessoreinheit (GPU) unter mehreren Prozessoren verbunden mit der Steuerung 34, ein Mikroprozessor auf Halbleiterbasis (in Form eines Mikrochips oder Chip-Satzes), ein Makroprozessor, eine Kombination derselben oder allgemein jede beliebige Vorrichtung zur Ausführung von Anweisungen. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46 können flüchtige und nicht-flüchtige Speicher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) und einem Keep-Alive-Memory (KAM) beinhalten. KAM ist ein persistenter oder nicht-flüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um verschiedene Betriebsvariablen zu speichern, während der Prozessor 44 ausgeschaltet ist. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder Medien 46 können unter Verwendung einer beliebigen einer Anzahl an bekannten Speichervorrichtungen, wie beispielsweise PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrische PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flash-Speicher oder beliebige andere elektrischen, magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtungen implementiert werden, die Daten speichern können, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuerung 34 beim Steuern des autonomen Fahrzeugs 10 verwendet werden.
Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme beinhalten, von denen jede eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zum Implementieren von logischen Funktionen beinhaltet. Die Anweisungen empfangen und verarbeiten, wenn diese vom Prozessor 44 ausgeführt werden, Signale vom Sensorsystem 28, führen Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen zur automatischen Steuerung der Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 durch und erzeugen Steuersignale an das Stellantriebssystem 30, um die Komponenten des autonomen Fahrzeugs 10 basierend auf der Logik, den Berechnungen, den Verfahren und/oder Algorithmen automatisch zu steuern. Obwohl in 1 nur eine Steuerung 34 dargestellt ist, können Ausführungsformen des autonomen Fahrzeugs 10 eine beliebige Anzahl an Steuerungen 34 beinhalten, die über ein geeignetes Kommunikationsmedium oder eine Kombination von Kommunikationsmedien kommunizieren und zusammenwirken, um die Sensorsignale zu verarbeiten, Logiken, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen durchzuführen, und Steuersignale zu erzeugen, um die Funktionen des autonomen Fahrzeugs 10 automatisch zu steuern.
In verschiedenen Ausführungsvarianten werden eine oder mehrere Anweisungen der Steuerung 34 im Trajektorienplanungssystem 100 abgebildet und erzeugen bei der Ausführung durch den Prozessor 44 eine Trajektorienausgabe, die kinematische und dynamische Randbedingungen der Umgebung berücksichtigt. Die Anweisungen empfangen beispielsweise als Eingabe Prozesssensor- und Kartendaten. Die Anweisungen führen einen graphenbasierten Ansatz mit einer benutzerdefinierten Kostenfunktion durch, um verschiedene Straßenszenarien sowohl auf Stadt- als auch auf Autobahnen zu handhaben.
Das Kommunikationssystem 36 ist dazu konfiguriert, Informationen drahtlos an und von anderen Einheiten 48, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf andere Fahrzeuge („V2V“-Kommunikation,) Infrastruktur („V2I“-Kommunikation), entfernte Systeme und/oder persönliche Vorrichtungen (in Bezug auf 2 näher beschrieben), zu übermitteln. In einer exemplarischen Ausführungsform ist das drahtlose Kommunikationssystem 36 dazu konfiguriert, über ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) unter Verwendung des IEEE 802.11-Standards, über Bluetooth oder mittels einer mobilen Datenkommunikation zu kommunizieren. Im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung werden jedoch auch zusätzliche oder alternative Kommunikationsverfahren, wie beispielsweise ein dedizierter Nahbereichskommunikations (DSRC)-Kanal, berücksichtigt. DSRC-Kanäle beziehen sich auf Einweg- oder Zweiwege-Kurzstrecken- bis Mittelklasse-Funkkommunikationskanäle, die speziell für den Automobilbau und einen entsprechenden Satz von Protokollen und Standards entwickelt wurden.
Mit weiterem Bezug auf 2 in verschiedenen Ausführungsformen kann das autonome Fahrzeug 10, das mit Bezug auf 1 beschrieben ist, für den Einsatz im Rahmen eines Taxi- oder Shuttle-Unternehmens in einem bestimmten geografischen Gebiet (z. B. einer Stadt, einer Schule oder einem Geschäftscampus, einem Einkaufszentrum, einem Vergnügungspark, einem Veranstaltungszentrum oder dergleichen) geeignet sein. So kann beispielsweise das autonome Fahrzeug 10 einem autonomen fahrzeugbasierten Transportsystem zugeordnet sein. 2 veranschaulicht eine exemplarische Ausführungsform einer Betriebsumgebung, die im Allgemeinen bei 50 dargestellt ist und ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem 52 beinhaltet, das, wie mit Bezug auf 1 beschrieben, einem oder mehreren autonomen Fahrzeugen 10a-10n zugeordnet ist. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Betriebsumgebung 50 ferner eine oder mehrere Benutzervorrichtungen 54, die mit dem autonomen Fahrzeug 10 und/oder dem entfernten Transportsystem 52 über ein Kommunikationsnetzwerk 56 kommunizieren.
Das Kommunikationsnetzwerk 56 unterstützt die Kommunikation zwischen Geräten, Systemen und Komponenten, die von der Betriebsumgebung 50 unterstützt werden (z. B. über physische Kommunikationsverbindungen und/oder drahtlose Kommunikationsverbindungen). So kann beispielsweise das Kommunikationsnetzwerk 56 ein drahtloses Trägersystem 60 beinhalten, wie beispielsweise ein Mobiltelefonsystem, das eine Vielzahl von Mobilfunktürmen (nicht dargestellt), eine oder mehrere Mobilvermittlungsstellen (MSCs) (nicht dargestellt) sowie alle anderen Netzwerkkomponenten beinhalten, die zum Verbinden des drahtlosen Trägersystems 60 mit dem Festnetz erforderlich sind. Jeder Mobilfunkturm beinhaltet Sende- und Empfangsantennen und eine Basisstation, wobei die Basisstationen verschiedener Mobilfunktürme mit den MSC verbunden sind, entweder direkt oder über Zwischenvorrichtungen, wie beispielsweise eine Basisstationssteuerung. Das Drahtlosträgersystem 60 kann jede geeignete Kommunikationstechnologie implementieren, beispielsweise digitale Technologien, wie CDMA (z. B. CDMA2000), LTE (z. B. 4G LTE oder 5G LTE), GSM/GPRS oder andere aktuelle oder neu entstehende drahtlose Technologien. Andere Mobilfunkturm/Basisstation/MSC-Anordnungen sind möglich und könnten mit dem Mobilfunkanbietersystem 60 verwendet werden. So könnten sich beispielsweise die Basisstation und der Mobilfunkturm an derselben Stelle oder entfernt voneinander befinden, jede Basisstation könnte für einen einzelnen Mobilfunkturm zuständig sein oder eine einzelne Basisstation könnte verschiedene Mobilfunktürme bedienen, oder verschiedene Basisstationen könnten mit einer einzigen MSC gekoppelt werden, um nur einige der möglichen Anordnungen zu nennen.
Abgesehen vom Verwenden des drahtlosen Trägersystems 60 kann ein zweites drahtloses Trägersystem in Form eines Satellitenkommunikationssystems 64 verwendet werden, um unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit dem autonomen Fahrzeug 10a-10n bereitzustellen. Dies kann unter Verwendung von einem oder mehreren Kommunikationssatelliten (nicht dargestellt) und einer aufwärts gerichteten Sendestation (nicht dargestellt) erfolgen. Die unidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitenradiodienste beinhalten, worin programmierte Inhaltsdaten (Nachrichten, Musik usw.) von der Sendestation empfangen werden, für das Hochladen gepackt und anschließend zum Satelliten gesendet werden, der die Programmierung an die Teilnehmer ausstrahlt. Die bidirektionale Kommunikation kann beispielsweise Satellitentelefondienste beinhalten, die den Satelliten verwenden, um Telefonkommunikationen zwischen dem Fahrzeug 10 und der Station weiterzugeben. Die Satellitentelefonie kann entweder zusätzlich oder anstelle des Mobilfunkanbietersystems 60 verwendet werden.
Ein Festnetz-Kommunikationssystem 62 kann ein konventionelles Festnetz-Telekommunikationsnetzwerk beinhalten, das mit einem oder mehreren Festnetztelefonen verbunden ist und das drahtlose Trägersystem 60 mit dem entfernten Transportsystem 52 verbindet. So kann beispielsweise das Festnetz-Kommunikationssystem 62 ein Fernsprechnetz (PSTN) wie jenes sein, das verwendet wird, um festverdrahtetes Fernsprechen, paketvermittelte Datenkommunikationen und die Internetinfrastruktur bereitzustellen. Ein oder mehrere Segmente des Festnetz-Kommunikationssystems 62 könnten durch Verwenden eines normalen drahtgebundenen Netzwerks, eines Lichtleiter- oder eines anderen optischen Netzwerks, eines Kabelnetzes, von Stromleitungen, anderen drahtlosen Netzwerken, wie drahtlose lokale Netzwerke (WLANs) oder Netzwerke, die drahtlosen Breitbandzugang (BWA) bereitstellen oder jeder Kombination davon implementiert sein. Weiterhin muss das entfernte Transportsystem 52 nicht über das Festnetz-Kommunikationssystem 62 verbunden sein, sondern könnte Funktelefonausrüstung beinhalten, sodass sie direkt mit einem drahtlosen Netzwerk, wie z. B. dem drahtlosen Trägersystem 60, kommunizieren kann.
Obwohl in 2 nur eine Benutzervorrichtung 54 dargestellt ist, können Ausführungsformen der Betriebsumgebung 50 eine beliebige Anzahl an Benutzervorrichtungen 54, einschließlich mehrerer Benutzervorrichtungen 54 unterstützen, die das Eigentum einer Person sind, von dieser bedient oder anderweitig verwendet werden. Jede Benutzervorrichtung 54, die von der Betriebsumgebung 50 unterstützt wird, kann unter Verwendung einer geeigneten Hardwareplattform implementiert werden. In dieser Hinsicht kann das Benutzergerät 54 in einem gemeinsamen Formfaktor realisiert werden, darunter auch in: einen Desktop-Computer; einem mobilen Computer (z. B. einem Tablet-Computer, einem Laptop-Computer oder einem Netbook-Computer); einem Smartphone; einem Videospielgerät; einem digitalen Media-Player; einem Bestandteil eines Heimunterhaltungsgeräts; einer Digitalkamera oder Videokamera; einem tragbaren Computergerät (z. B. einer Smart-Uhr, Smart-Brille, Smart-Kleidung); oder dergleichen. Jede von der Betriebsumgebung 50 unterstützte Benutzervorrichtung 54 ist als computerimplementiertes oder computergestütztes Gerät mit der Hardware-, Software-, Firmware- und/oder Verarbeitungslogik realisiert, die für die Durchführung der hier beschriebenen verschiedenen Techniken und Verfahren erforderlich ist. So beinhaltet beispielsweise die Benutzervorrichtung 54 einen Mikroprozessor in Form einer programmierbaren Vorrichtung, die eine oder mehrere in einer internen Speicherstruktur gespeicherte Anweisungen beinhaltet und angewendet wird, um binäre Eingaben zu empfangen und binäre Ausgaben zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 ein GPS-Modul, das GPS-Satellitensignale empfangen und GPS-Koordinaten basierend auf diesen Signalen erzeugen kann. In weiteren Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 eine Mobilfunk-Kommunikationsfunktionalität, sodass die Vorrichtung Sprach- und/oder Datenkommunikationen über das Kommunikationsnetzwerk 56 unter Verwendung eines oder mehrerer Mobilfunk-Kommunikationsprotokolle durchführt, wie hierin erläutert. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Benutzervorrichtung 54 eine visuelle Anzeige, wie zum Beispiel ein grafisches Touchscreen-Display oder eine andere Anzeige.
Das entfernte Transportsystem 52 beinhaltet ein oder mehrere Backend-Serversysteme, die an dem speziellen Campus oder dem geografischen Standort, der vom Transportsystem 52 bedient wird, Cloud-basiert, netzwerkbasiert oder resident sein können. Das entfernte Transportsystem 52 kann mit einem Live-Berater, einem automatisierten Berater oder einer Kombination aus beidem besetzt sein. Das entfernte Transportsystem 52 kann mit den Benutzervorrichtungen 54 und den autonomen Fahrzeugen 10a-10n kommunizieren, um Fahrten zu planen, autonome Fahrzeuge 10a-10n zu versetzen und dergleichen. In verschiedenen Ausführungsformen speichert das entfernte Transportsystem 52 Kontoinformationen, wie zum Beispiel Teilnehmerauthentisierungsdaten, Fahrzeugkennzeichen, Profilaufzeichnungen, Verhaltensmuster und andere entsprechende Teilnehmerinformationen.
Gemäß einem typischen Anwendungsfall-Arbeitsablauf kann ein registrierter Benutzer des entfernten Transportsystems 52 über die Benutzervorrichtung 54 eine Fahrtanforderung erstellen. Die Fahrtanforderung gibt typischerweise den gewünschten Abholort des Fahrgastes (oder den aktuellen GPS-Standort), den gewünschten Zielort (der einen vordefinierten Fahrzeugstopp und/oder ein benutzerdefiniertes Passagierziel identifizieren kann) und eine Abholzeit an. Das entfernte Transportsystem 52 empfängt die Fahrtanforderung, verarbeitet die Anforderung und sendet ein ausgewähltes der autonomen Fahrzeuge 10a-10n (wenn und sofern verfügbar), um den Passagier an dem vorgesehenen Abholort und zu gegebener Zeit abzuholen. Das Transportsystem 52 kann zudem eine entsprechend konfigurierte Bestätigungsnachricht oder Benachrichtigung an die Benutzervorrichtung 54 erzeugen und senden, um den Passagier zu benachrichtigen, dass ein Fahrzeug unterwegs ist.
Wie ersichtlich, bietet der hierin offenbarte Gegenstand bestimmte verbesserte Eigenschaften und Funktionen für das, was als ein standardmäßiges oder Basislinien autonomes Fahrzeug 10 und/oder ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem 52 betrachtet werden kann. Zu diesem Zweck kann ein autonomes fahrzeugbasiertes Transportsystem modifiziert, erweitert oder anderweitig ergänzt werden, um die nachfolgend näher beschriebenen zusätzlichen Funktionen bereitzustellen.
Wie unter Bezugnahme auf 3 und unter weiterer Bezugnahme auf 1 ersichtlich ist, veranschaulicht ein Datenflussdiagramm verschiedene Ausführungsformen des Trajektorienplanungssystems 100, das in der Steuerung 34 integriert sein kann. Verschiedene Ausführungsformen des Trajektorienplanungssystems 100 können gemäß der vorliegenden Offenbarung eine jegliche Anzahl an in die Steuerung 34 integrierten Untermodulen beinhalten. Wie zu erkennen ist, können die in 3 dargestellten Untermodule kombiniert und/oder weiter unterteilt werden, um ähnliche Trajektorienplanungen durchzuführen. Eingaben in das Trajektorienplanungssystem 100 können vom Sensorsystem 28 empfangen werden, die von anderen Steuermodulen (nicht dargestellt) empfangen werden, die dem autonomen Fahrzeug 10 zugeordnet sind, die vom Kommunikationssystem 36 empfangen werden und/oder von anderen Untermodulen (nicht dargestellt), die innerhalb der Steuerung 34 bestimmt/modelliert werden.
In verschiedenen Ausführungsformen enthält die Steuerung 34 ein Trajektorienplanungssystem 100, das als Eingaben übergeordnete Fahrzeugdaten, Straßengeometrie, Kartenattribute, Verhaltensanleitung auf hoher Ebene und entfernte Objekte empfängt und eine kollisionsfreie und praktikable Trajektorie erzeugt, der das Fahrzeug in absehbarer Zeit folgen kann. Genauer gesagt, empfängt der Trajektorienplaner 100 Sensorfusionsdaten vom Sensorfusionsmodul 102. Fusion bezeichnet den Prozess der Verschmelzung von Daten eines oder mehrerer Sensoren, um eine ganzheitliche Sicht auf die Objekte in der Umgebung zu ermöglichen. Die Sensorfusionsdaten vom Sensorfusionsmodul 102 enthalten eine Liste von Objekten innerhalb der Umgebung wie entfernte Verkehrsteilnehmer und Hindernisse auf der Straße und sind eine vollständige Darstellung der Umgebung einschließlich Fahrspurdaten und einer Liste aller feststehenden und beweglichen Objekte in der Nähe des Trägerfahrzeugs, einschließlich beispielsweise und ohne Einschränkung Daten zu Position, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung von Fahrzeugen in der Nähe des Trägerfahrzeugs.
Das HD-Kartenmodul 104 liefert mittels einer hochaufgelösten Karte geometrische und dynamische Randbedingungen der Straße als Eingabe für das Trajektorienplanungssystem 100. Die Daten der hochaufgelösten Karten enthalten beispielsweise und ohne Einschränkung Angaben zum Straßennetz, Verkehrsflusseinschränkungen und anderen Kartenattributen. Zusätzlich liefert das Zustandsmodul 108 des Trägerfahrzeugs (HV) zum Beispiel und ohne Einschränkung Position und kinematische Randbedingungen für den aktuellen Zustand des Trägerfahrzeugs einschließlich Fahrzeugposition, Richtung, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Die Verwendung dieser Eingangsdaten sichert dem Trajektorienplaner 100 ein umfassendes Verständnis des aktuellen Szenarios.
Das Trajektorienplanungssystem 100 verarbeitet die Eingaben, um eine Trajektorienausgabe zu erzeugen, die in einer Ausführungsform den kinematischen und dynamischen Randbedingungen des Trägerfahrzeugs sowie den Freiraum- und Straßenbegrenzungen der Umgebung entspricht. Die erzeugte Trajektorie beinhaltet eine Liste von Wegpunkten sowie ein Geschwindigkeitsprofil für die Verwendung durch die Längs- und Quersteuerung 110 beim autonomen Fahren. Das Trajektorienplanungssystem 100 unter Verwendung eines Graph-basierten Algorithmus ist beispielsweise in zugehöriger US-Patentanmeldung Nr. 15/347,546 , eingereicht am 9. November 2016 mit dem Titel „PROZESSOR-IMPLEMENTIERTE SYSTEME UND VERFAHREN FÜR AUTOMATISIERTES FAHREN“ erörtert, die hierin in ihrer Gesamtheit als Referenz eingebunden ist. Das Trajektorienplanungssystem 100 wird in bestimmten Planungsintervallen verwendet, um eine sichere und praktikable Trajektorie für die bekannten Randbedingungen zu erzeugen.
Zwischen den Planungsintervallen und wenn keine Kollisionsbedrohung durch andere Fahrzeuge besteht, wird die erzeugte Trajektorie unter Verwendung von Bezier-Kurven effizient überarbeitet, wie in 4 dargestellt ist. 4 zeigt Komponenten eines Trajektorienverfeinerungssystems 112, das in der Steuerung 34 eingebettet sein kann. Verschiedene Ausführungsformen des Trajektorienverfeinerungssystems 112 können gemäß der vorliegenden Offenbarung eine jegliche Anzahl in die Steuerung 34 integrierter Untermodule enthalten. Wie zu erkennen ist, können die in 4 dargestellten Untermodule kombiniert und/oder weiter unterteilt werden, um ähnliche Überarbeitungen an zuvor erzeugten Trajektorien durchzuführen. Eingaben in das Trajektorienverfeinerungssystem 112 können vom Trajektorienplanungssystem 100, dem Sensorsystem 28, anderen Steuermodulen (nicht dargestellt), die dem autonomen Fahrzeug 10 zugeordnet sind, vom Kommunikationssystem 36 empfangen werden und/oder von anderen Untermodulen (nicht dargestellt) innerhalb der Steuerung 34 bestimmt/modelliert werden.
Die Trajektorienverfeinerungssystem 112 überarbeitet die zuvor vom Trajektorienplanungssystem 100 erzeugte Trajektorie. Das Interpolationsmodul 114 empfängt die zuvor erzeugte Trajektorie und interpoliert mittels Bezier-Kurven glatt zwischen den zuvor erzeugten Wegpunkten der Trajektorie, um eine interpolierte Trajektorie zu erzeugen. Ein aktualisierter räumlicher Weg wird durch Interpolation der Wegpunkte unter Verwendung stückweiser Bezier-Kurven entwickelt. Ein aktualisierter zeitlicher Verlauf wird durch Interpolation der Geschwindigkeit zu diskreten Zeitintervallen unter Verwendung stückweiser Bezier-Kurven entwickelt. Das Zusammensetzen des räumlichen Wegs mit dem zeitlichen Verlauf ergibt eine aktualisierte Trajektorie durch die Wegpunkte unter Beibehaltung des gewünschten Geschwindigkeitsprofils. Das Fahrzeugzustands-Abgleichmodul 116 nutzt die interpolierte Trajektorie, um die erzeugte Trajektorie entsprechend dem aktuellen Fahrzeugzustand einschließlich zum Beispiel und ohne Einschränkung der Position, Geschwindigkeit, Orientierungswinkel und Beschleunigung des Fahrzeugs zu aktualisieren.
Das Modul zur Bedrohungsbeurteilung 118 überprüft und bewertet die aktualisierte Trajektorie hinsichtlich möglicher Kollisionen mit Hindernissen und/oder Fahrzeugen. Die Überprüfung der aktualisierten Trajektorie umfasst die Prüfung der empfangenen Sensordaten vom Sensorfusionsmodul 102 hinsichtlich möglicher Kollisionen mit erfassten Hindernissen und/oder Fahrzeugen. Das Prüfmodul für das Geschwindigkeitsprofil 120 bewertet die aktualisierte Trajektorie und ändert, falls erforderlich, das Geschwindigkeitsprofil der aktualisierten Trajektorie, ohne den räumlichen Weg der aktualisierten Trajektorie zu verändern. Das Prüfmodul für den räumlichen Weg 122 bewertet die aktualisierte Trajektorie und aktualisiert sowohl den räumlichen Weg als auch den zeitlichen Verlauf zur Vermeidung einer Kollision mit umgebenden Objekten. So kann beispielsweise das Modul 122 eine Spurwechsel-Trajektorie erzeugen, falls erforderlich. Die von den Modulen 120, 122 erzeugten aktualisierten Trajektorien werden ebenfalls durch das Modul zur Bedrohungsbeurteilung 118 hinsichtlich möglicher Kollisionen mit Hindernissen und/oder Fahrzeugen überprüft und bewertet.
Die aktualisierte Trajektorie wird nach Prüfung und Bewertung durch das Modul zur Bedrohungsbeurteilung 118 an die Längs- und Quersteuerung 110 des Fahrzeugs zur Nachführung der geplanten Trajektorie bereitgestellt. Als ein Ergebnis der in 4 dargestellten Eingaben und Verarbeitungen entspricht die aktualisierte Trajektorienausgabe den kinematischen und dynamischen Randbedingungen des Trägerfahrzeugs sowie den Freiraum- und Straßenbegrenzungsbeschränkungen der Umgebung und passt zum aktuellen Fahrzeugzustand. Das Erzeugen und Verfeinern der aktualisierten Trajektorienwege durch den Trajektorienüberarbeitungsplaner 112 wird durch die visuellen Beispiele der 5A-9B und mit weiterem Bezug auf 4 weiter beschrieben.
5A stellt eine topografische Ansicht mehrerer Fahrzeuge dar, darunter ein Trägerfahrzeug 502 und mehrere Zielfahrzeuge 504, 506. Das Trägerfahrzeug 502 fährt in der mittleren Spur, während die Zielfahrzeuge 504, 506 wie angezeigt in der Mitte und der linken Spur fahren. Die Hindernisumgebung ist durch die bereitgestellten Daten vom Sensorfusionsmodul 102, das HD-Kartenmodul 104 und das Trägerfahrzeug-Zustandsmodul 108 von 4 beschrieben.
Eine Vielzahl von Wegpunkten 512, 514, 516, 518, 520, 522 ist durch das Trajektorienplanungssystem 100 erzeugt. Das Trajektorienverfeinerungssystem 112 interpoliert zwischen den Wegpunkten, um einen räumlichen Weg 530 zu erzeugen. Der räumliche Weg 530 wird durch Interpolation der Wegpunkte unter Verwendung stückweiser Bezier-Kurven entwickelt, wie in 5A gezeigt ist. Ein zeitlicher Verlauf 532, wie in 5B gezeigt, wird vom Trajektorienverfeinerungssystem 112 durch Interpolation der Fahrzeuggeschwindigkeit an den erzeugten Wegpunkten unter Verwendung stückweiser Bezier-Kurven entwickelt. Wie in 5B gezeigt, ist die Fahrzeuggeschwindigkeit an Wegpunkten weiter entlang des projizierten Wegs (z. B. Wegpunkten 516, 518, 520, 522) kleiner als die Geschwindigkeit an Wegpunkten näher am Beginn des projizierten Wegs (z. B. Wegpunkten 512, 514), um das Zielfahrzeug 504 zu vermeiden. Die überarbeitete Trajektorie ist durch Zusammensetzen des räumlichen Wegs mit dem zeitlichen Verlauf erzeugt, um eine aktualisierte Trajektorie durch die erzeugten Wegpunkte unter Beibehaltung des gewünschten Geschwindigkeitsprofils zu erhalten.
6 stellt die Fahrzeugzustandsanpassung einschließlich räumlicher und zeitlicher Aktualisierungen dar, die vom Trajektorienverfeinerungssystem 112 ausgeführt worden sind. Eine topografische Ansicht einer anfänglichen Trajektorie 601 und eine verfeinerte oder aktualisierte Trajektorie 634 für das Trägerfahrzeug 502 sind in 6 gezeigt. Die anfängliche Trajektorie 601 einschließlich Wegpunkten 612, 614, 616, 618, 620, 622 ist durch das Trajektorienplanungssystem 100 gemäß den oben erörterten Verfahren und der vorgenannten US-Patentanmeldung 15/347,546 erzeugt. Wie in der oberen Abbildung der 6 gezeigt, verbindet die anfängliche Trajektorie 601 die Wegpunkte 612, 614, 616, 618, 620, 622. Der anfängliche Trajektorie 601 wird aktualisiert, sodass der Ausgangszustand der aktualisierten Trajektorie 634 dem aktuellen Fahrzeugzustand entspricht und die aktualisierte Trajektorie 634 nach kurzer Zeit zur zuvor generierten Trajektorie zurückkehrt.
7A und 7B veranschaulichen das Geschwindigkeitsprofil und zeitliche Aktualisierungen an einer erzeugten Trajektorie. Eine topografische Ansicht der anfänglichen Trajektorie 701 zeigt, dass die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 502 von ungefähr 15 km/h bis auf etwa 12 km/h abnimmt, wenn sich das Trägerfahrzeug 502 dem Zielfahrzeug 504 nähert. Zur Vermeidung einer möglichen Kollision, wenn etwa dass Zielfahrzeug 504 bremst, aktualisiert jedoch das Trajektorienverfeinerungssystem 112 die Trajektorie alleinig durch Veränderung des Geschwindigkeitsprofils (d.h. durch Änderung der zeitlichen Bezierkurve) unter Beibehaltung desselben räumlichen Wegs. Das Trajektorienverfeinerungssystem 112 erzeugt eine überarbeitete oder aktualisierte Trajektorie mit der räumlichen Trajektorie wie in 7A und hat ein aktualisiertes Geschwindigkeitsprofil 704, um die geringere Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs 504 zu berücksichtigen, wie in 7B gezeigt. Die überarbeitete oder aktualisierte Trajektorie (zusammengesetzt aus dem räumlichen Weg 703 aus 7A und dem aktualisierten Geschwindigkeitsprofil 704 aus der 7B) ist der Längs- und Quersteuerung 110 zur Verwendung beim Fahren des Trägerfahrzeugs 502 bereitgestellt.
Falls eine realisierbarer Weg durch Ändern des Geschwindigkeitsprofils der überarbeiteten Trajektorie nicht erreichbar ist, plant das Trajektorienverfeinerungssystem 112 die Trajektorie neu, wie beispielsweise in 8A und B dargestellt. Wie im dargestellten Beispiel in 8A, fährt das Trägerfahrzeug 502 mit einer Geschwindigkeit von 15 km/h und nähert sich dem Zielfahrzeug 504, das sich mit 0 km/h nicht bewegt. Zur Vermeidung einer möglichen Kollision mit dem Zielfahrzeug 504 und unter Berücksichtigung der Position des Zielfahrzeugs 506 plant das Trajektorienverfeinerungssystem 112 die Trajektorie durch Abweichung von den vordefinierten Wegpunkten neu, um eine überarbeitete oder aktualisierte Trajektorie aus dem aktualisierten räumlichen Weg 803 und dem aktualisierten Geschwindigkeitsprofil 804 zu erzeugen. Die aktualisierte Trajektorie wird der Längs- und Quersteuerung 110 zur Verfügung gestellt, um das Trägerfahrzeug 502 zu steuern. Die ursprüngliche Trajektorie 801 verbindet die Wegpunkte, welche das Fahrzeug 502 zur Fahrt entlang der mittleren Spur der Fahrbahn leiten. Um jedoch beide Zielfahrzeuge 504, 506 zu vermeiden, aktualisiert das Trajektorienverfeinerungssystem 112 die Trajektorie derart, sodass die aktualisierte Trajektorie beide Zielfahrzeuge 504, 506 vermeidet, indem es zu gegebener Zeit einen Spurwechsel hinzufügt und folglich sowohl den räumlichen Weg als auch das Geschwindigkeitsprofil der ursprünglichen Trajektorie verändert. Wie in 8B gezeigt, wird der zeitliche Verlauf 802 der anfänglich erzeugten Trajektorie vom Trajektorienverfeinerungssystem 112 zum veränderten zeitlichen Verlauf 804 überarbeitet, um die geringere Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs 504 und den Ort des Zielfahrzeugs 506 zu berücksichtigen. Die überarbeitete oder aktualisierte Trajektorie wird der Längs- und Quersteuerung 110 zur Verfügung gestellt, um das Trägerfahrzeug 502 zu steuern.
9A und B veranschaulichen das Konzept hinter der Verwendung von Bezier-Kurven zur Beurteilung möglicher Bedrohungen durch andere dynamische Objekte auf der Straße. Bezier-Kurven werden verbreitet verwendet, um glatte Kurven zu modellieren. Die Kurve ist vollständig in der konvexen Hülle ihrer Wegpunkte enthalten. Bei beispielsweise zwei gegebenen Trajektorien werden die Solltrajektorie eines Trägerfahrzeugs und die vorhergesagte Trajektorie von einem entfernten Fahrzeug als Bezier-Kurven dargestellt, das Trajektorienverfeinerungssystem 112 führt die folgenden Schritte durch, um effizient die möglichen Kollisionsbedrohungen ohne Verwendung von Diskretisierung zu beurteilen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Beurteilung der möglichen Kollisionsbedrohungen durch das Bedrohungsbeurteilungsmodul 118 des Trajektorienverfeinerungssystems 112 ausgeführt.
Zuerst bestimmt das Bedrohungsbeurteilungsmodul 118, ob die Trajektorien zu irgendeinem berechneten Zeitpunkt zu nahe zueinander kommen gemäß einem vorbestimmten Entfernungsintervall, und berechnet den Zeitpunkt, an dem die Trajektorien zu nahe beieinander sind, d.h. innerhalb des vorbestimmten Entfernungsintervalls. Wie in 9A und B gezeigt, sind die Trajektorie eines Trägerfahrzeugs 901 und die projizierte Trajektorie 903 eines Zielfahrzeugs durch ein erstes Entfernungsintervall 902 voneinander getrennt, während bei einer zweiten und in diesem Beispiel späteren Zeit die Trajektorien 901, 903 durch ein zweites Entfernungsintervall 904 voneinander getrennt sind. Im dargestellten Beispiel in 9A und B ist das zweite Entfernungsintervall 904 kleiner als das erste Entfernungsintervall 902; jedoch in anderen Beispielen kann das erste Entfernungsintervall kleiner sein als das zweite Entfernungsintervall. Große Segmente der Bezierkurven-Trajektorien können unter Anwendung konvexer Hüllen 906, 907 übermäßig angenähert werden. Falls die Entfernung zwischen den konvexen Hüllen 906, 907 groß genug ist, können die zugehörigen Kanten der Kurven ohne weitere Berechnung oder Ausführungsform der Trägerfahrzeug-Trajektorie verworfen werden. Wenn jedoch die Entfernung zwischen den konvexen Hüllen wie Hüllen 916, 917 nicht groß genug ist, können die konvexen Hüllen-Segmente kleiner bemessen werden und der Vergleich der Entfernung zwischen den konvexen Hüllen wird wiederholt. Wie in 9B gezeigt, muss die Entfernung zwischen Segmenten der durch die polygonalen konvexen Hüllen abgedeckten Kurven nach weiterer Verfeinerung überprüft werden. Falls die Entfernung zwischen den konvexen Hüllen nicht groß genug ist, stellt das Bedrohungsbeurteilungsmodul 118 Daten an eines oder mehrere der Fahrzeugzustandsmodule 116, das Prüfmodul für das Geschwindigkeitsprofil 120 und das Prüfmodul für den räumlichen Weg 122 bereit, um die Trajektorie des Trägerfahrzeugs derart zu verfeinern, dass bei erneuter Bewertung durch das Bedrohungsbeurteilungsmodul 118 die Bezierkurven-Trajektorien mindestens um das vordefinierte Entfernungsintervall voneinander getrennt sind. Das vorbestimmte Entfernungsintervall ist zum Beispiel und ohne Einschränkung definiert, um unter anderem mögliche Kollisionen zwischen dem Trägerfahrzeug und dem Zielfahrzeug zu vermeiden.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens oder Algorithmus 1000 zur Trajektorienplanung. Das Verfahren 1000 kann in Verbindung mit dem Fahrzeug 10, das ein autonomes oder halbautonomes Fahrzeug oder ein Fahrzeug mit einem oder mehreren Sensoren 40a-40n sein kann, genutzt werden. Das Verfahren 1000 kann in Verbindung mit den Steuerungen 34, 110 und den verschiedenen Modulen des Trajektorienplanungssystems 100 und des Trajektorienverfeinerungssystems 112 gemäß beispielhafter Ausführungsformen verwendet werden. Die Abfolge der Vorgänge des Verfahrens 1000 ist nicht auf die in 10 dargestellte sequenzielle Ausführung beschränkt, sondern kann in einer oder mehreren unterschiedlichen Reihenfolgen erfolgen oder es können je nach Sachlage und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung gleichzeitig Schritte ausgeführt werden.
Beginnend bei 1002, wie in 10 dargestellt, geht das Verfahren 1000 zu Schritt 1004 über. Beim Entscheidungsschritt 1004 bestimmt die Steuerung, ob eine Trajektorie verfügbar ist. Wenn keine Trajektorie verfügbar ist, dann erzeugt Verfahrensschritt 1006 Trajektorien-Wegpunkte mittels des beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 15/347,546 erörterten Graph-basierten Ansatzes. Wenn eine Trajektorie verfügbar ist, dann bestimmt die Steuerung bei Entscheidungsschritt 1008, ob die Trajektorie ausreichend lang ist, d.h. länger als eine konfigurierbare, vordefinierte Länge. Wenn die Trajektorie nicht lang genug ist, dann erzeugt die Steuerung bei Verfahrensschritt 1006 Trajektorien-Wegpunkte, wie weiter oben erörtert. Wenn die Trajektorie als lang genug ermittelt ist, dann bestimmt die Steuerung beim Entscheidungsschritt 1010, ob ein Flag ‚Graph-Suche‘ gesetzt ist. Ein Flag Graph-Suche wird gesetzt, um die Erzeugung einer Trajektorie unter Verwendung des Graph-basierten Ansatzes auszulösen, der beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 15/347,546 erörtert ist.
Wenn das Flag ‚Graph-Suche‘ gesetzt ist, dann erzeugt die Steuerung bei Verfahrensschritt 1006 Trajektorien-Wegpunkte, wie weiter oben erörtert. Vom Verfahrensschritt 1006 setzt die Steuerung bei Verfahrensschritt 1012 das Flag ‚Graph-Suche‘ zurück und das Verfahren 1000 geht weiter zu Schritt 1014. Das Flag Graph-Suche wird zurückgesetzt, sobald unter Verwendung des Graph-basierten Ansatzes gültige Trajektorien-Wegpunkte erzeugt worden sind. Bei Verfahrensschritt 1014 interpoliert die Steuerung zwischen den Wegpunkten unter Verwendung stückweise Bezier-Kurven. Das Verfahren 1000 fährt mit Schritt 1016 fort.
Wenn das Flag ‚Graph-Suche‘ nicht gesetzt ist, geht das Verfahren 1000 weiter zu Schritt 1016. Bei Verfahrensschritt 1016 aktualisiert die Steuerung einschließlich Fahrzeugzustands-Abgleichmodul 116 des Trajektorienverfeinerungssystems 112 die Trajektorie passend zum aktuellen Fahrzeugzustand. Anschließend bestimmt der Entscheidungsschritt 1018, ob die aktualisierte Trajektorie die dynamischen Randbedingungen wie maximale seitliche Beschleunigung/Ruck und Umgebungsbedingungen wie Hindernisse und Straßenbegrenzungen erfüllt sowie gewährleistet, dass die Trajektorie Kollisionen basierend auf der Bewertung durch das Bedrohungsbeurteilungsmodul 118 vermeidet. Wenn die aktualisierte Trajektorie die dynamischen und Umgebungs-Randbedingungen erfüllt, geht das Verfahren 1000 weiter zu Schritt 1020. Bei Verfahrensschritt 1020 wird die aktualisierte Trajektorie zur Längs- und Quersteuerung 110 gesendet, um das Fahrzeug zu steuern.
Wenn die aktualisierte Trajektorie die dynamischen und Umgebungs-Randbedingungen nicht erfüllt, geht das Verfahren 1000 weiter zu Schritt 1022. Bei Verfahrensschritt 1022 ändert das Prüfmodul des Geschwindigkeitsprofils 120 des Trajektorienverfeinerungssystems 112 das Geschwindigkeitsprofil der aktualisierten Trajektorie, um alle Umgebungs-Randbedingungen einzuhalten. Von Schritt 1022 geht das Verfahren 1000 weiter zum Entscheidungsschritt 1024. Im Entscheidungsschritt 1024 bestimmt die Steuerung ähnlich der Analyse im Entscheidungsschritt 1018, ob die aktualisierte Trajektorie mit dem aktualisierten Geschwindigkeitsprofil die dynamischen Randbedingungen wie maximale seitliche Beschleunigung/Ruck und Umgebungs-Randbedingungen wie Hindernisse und Straßenbegrenzungen einhält. Wenn die aktualisierte Trajektorie mit dem aktualisierten Geschwindigkeitsprofil die dynamischen und Umgebungs-Randbedingungen erfüllt, geht das Verfahren 1000 weiter zu Schritt 1020. Bei Verfahrensschritt 1020 wird die aktualisierte Trajektorie mit dem aktualisierten Geschwindigkeitsprofil zur Längs- und Quersteuerung 110 gesendet, um das Fahrzeug zu steuern.
Wenn die aktualisierte Trajektorie mit dem aktualisierten Geschwindigkeitsprofil die dynamischen und Umgebungs-Randbedingungen nicht erfüllt, geht das Verfahren 1000 weiter zu Schritt 1026. Bei Verfahrensschritt 1026 macht das Prüfmodul für den räumlichen Weg 122 des Trajektorienverfeinerungssystems 112 räumliche Änderungen der aktualisierten Trajektorie einschließlich beispielsweise und ohne Einschränkung der Überarbeitung der Trajektorie zur Einbeziehung eines zeitlich angemessen Spurwechsels. Wenn die aktualisierte Trajektorie mit dem aktualisierten Geschwindigkeitsprofil sowie räumlichen und/oder zeitlichen Änderungen die dynamischen und Umgebungs-Randbedingungen erfüllt, geht das Verfahren 1000 weiter zu Schritt 1030. Bei Verfahrensschritt 1030 setzt die Steuerung das Flag ‚Graph-Suche‘. Wie oben erörtert, löst das Flag Graph-Suche die Erzeugung einer Trajektorie unter Verwendung des Graph-basierten Ansatzes aus, der beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 15/347,546 erörtert ist. Dann fährt das Verfahren 1000 mit Schritt 1020 fort. Bei Verfahrensschritt 1020 wird die aktualisierte Trajektorie mit dem aktualisierten Geschwindigkeitsprofil sowie räumlichen und/oder zeitlichen Änderungen zur Längs- und Quersteuerung 110 gesendet, um das Fahrzeug zu steuern.
Wenn die aktualisierte Trajektorie mit dem aktualisierten Geschwindigkeitsprofil und räumlichen Aktualisierungen die dynamischen und Umgebungs-Randbedingungen nicht erfüllt, kehrt das Verfahren 1000 wieder zu Schritt 1006 zurück und die Steuerung erzeugt neue Trajektorie-Wegpunkten mit einem Graph-basierten Ansatz, wie weiter oben erörtert.
Es sollte betont werden, dass viele Variationen und Modifikationen an den hierin beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, deren Elemente als unter anderen akzeptablen Beispielen befindlich zu verstehen sind. Alle derartigen Modifikationen und Variationen sollen hierin in den Umfang dieser Offenbarung eingeschlossen und durch die folgenden Patentansprüche geschützt werden. Darüber hinaus kann jeder der hierin beschriebenen Schritte gleichzeitig oder in einer Reihenfolge durchgeführt werden, die sich von den hierin beschriebenen Schritten unterscheidet. Darüber hinaus können, wie es offensichtlich sein sollte, die Merkmale und Attribute der hierin offenbarten spezifischen Ausführungsformen auf unterschiedliche Weise kombiniert werden, um zusätzliche Ausführungsformen zu bilden, die alle in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
Hierin verwendete bedingte Sprache, wie z. B. „kann“, „könnte“, „z. B.“ und dergleichen, sind generell, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben oder anderweitig im verwendeten Kontext verstanden, so zu verstehen, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände beinhalten, während anderer Ausführungsformen dies nicht tun. Somit bedeutet diese Bedingungssprache im Allgemeinen nicht, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner Weise für eine oder mehrere Ausführungsformen erforderlich sind, oder dass eine oder mehrere Ausführungsformen notwendigerweise zum Entscheiden eine Logik, ob mit oder ohne Autor-Eingabe oder -Aufforderung, beinhalten, ob diese Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner besonderen Ausführungsform beinhaltet sind oder durchgeführt werden sollen.
Darüber hinaus kann die folgende Terminologie hierin verwendet worden sein. Die Singularformen „ein“, „eine“, „die“ und „der“ schließen Referenzen im Plural mit ein, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt. Somit beinhaltet beispielsweise der Bezug auf ein Element den Bezug auf eines oder mehrere Elemente. Die Begriffe „diejenigen“ und „solche“ beziehen sich auf ein, zwei oder mehr und gelten allgemein für die Auswahl einiger oder aller Mengen. Der Begriff „Vielzahl“ bezieht sich auf zwei oder mehr eines Elements. Der Begriff „etwa“ oder „annähernd“ bedeutet, dass Mengen, Abmessungen, Größen, Formulierungen, Parameter, Formen und andere Merkmale nicht exakt sein müssen, sondern je nach Wunsch angenähert und/oder größer oder kleiner sein können, was akzeptable Toleranzen, Umrechnungsfaktoren, Abrunden, Messfehler und dergleichen und andere Faktoren, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, widerspiegelt. Der Begriff „im Wesentlichen“ bedeutet, dass die genannte Eigenschaft, der Parameter oder der Wert nicht genau erreicht werden muss, sondern dass Abweichungen oder Variationen, wie beispielsweise Toleranzen, Messfehler, Messgenauigkeitsbeschränkungen und andere Faktoren, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, in Mengen auftreten können, die den Effekt den die Eigenschaft zur Verfügung stellen soll, nicht ausschließt.
Numerische Daten können hierin in einem Bereichsformat ausgedrückt oder dargestellt werden. Es versteht sich, dass ein solches Bereichsformat lediglich zwecks Komfort und Kürze verwendet wird, und somit flexibel interpretiert werden sollte, um nicht nur die numerischen Werte explizit einzuschließen, die ausdrücklich als die Grenzen des Bereichs aufgeführt sind, sondern auch um so interpretiert zu werden, dass alle einzelnen numerischen Werte oder Teilbereiche innerhalb dieses Bereichs enthalten sind, als ob jeder numerische Wert und Teilbereich ausdrücklich aufgeführt ist. Als Veranschaulichung sollte ein numerischer Bereich von etwa 1 bis 5 so interpretiert werden, dass er nicht nur die explizit rezitierten Werte von etwa 1 bis etwa 5 einschließt, sondern sollte auch so interpretiert werden, dass er auch einzelne Werte und Unterbereiche innerhalb des angegebenen Bereichs enthält. Somit sind in diesem numerischen Bereich Einzelwerte wie 2, 3 und 4 und Teilbereiche wie „etwa 1 bis etwa 3“, „etwa 2 bis 4“ und „etwa 3 bis etwa 5“, „1 bis 3“, „2 bis 4“ „3 bis 5“ usw. enthalten. Dieses selbige Prinzip gilt für Bereiche, die nur einen Zahlenwert (z. B. „größer als etwa 1“) angeben, und soll unabhängig vom Umfang des Bereichs oder den beschriebenen Eigenschaften gelten. Eine Vielzahl von Begriffen kann in einer gemeinsamen Liste zwecks Komfort vorgelegt werden. Allerdings sollten diese Listen so ausgelegt werden, dass jedes Element der Liste einzeln als separates und einzigartiges Element identifiziert wird. Somit sollte kein einzelnes Element einer solchen Liste als Defacto-Entsprechung eines anderen Elements der gleichen Liste ausschließlich basierend auf ihrer Darstellung in einer gemeinsamen Gruppe angesehen werden, außer wenn das Gegenteil angegeben ist. Weiterhin können die Begriffe „und“ und „oder“ in Verbindung mit einer Liste von Gegenständen verwendet werden, die weit auszulegen sind, da einer oder mehrere der aufgeführten Gegenstände allein oder in Kombination mit anderen aufgeführten Gegenständen verwendet werden können. Der Begriff „alternativ“ bezieht sich auf die Auswahl einer von zwei oder mehr Alternativen, und soll die Auswahl nur der aufgeführten Alternativen oder nur einer der aufgeführten Alternativen auf einmal nicht beschränken, es sei denn, der Kontext gibt klar etwas anderes an.
Die hierin offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können von einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer, der jede vorhandene programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann, bereitgestellt und/oder implementiert werden. Desgleichen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten oder ausführbare Anweisungen durch eine Steuerung oder einen Computer in vielfältiger Weise gespeichert werden, darunter ohne Einschränkung die dauerhafte Speicherung auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie einem ROM, und als änderbare Information auf beschreibbaren Speichermedien, wie Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM sowie anderen magnetischen und optischen Medien. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem softwareausführbaren Objekt implementiert werden. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise mit geeigneten Hardwarekomponenten, wie beispielsweise anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbaren Gate Arrays (FPGAs), Zustandsmotoren, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination von Hardware, Software und Firmwarekomponenten verkörpert werden. Die besagten exemplarischen Vorrichtungen können sich als Teil eines Fahrzeugcomputersystems On-Bord oder Off-Board befinden und eine Fernkommunikation mit Vorrichtungen an einem oder mehreren Fahrzeugen durchführen.
Während exemplarische Ausführungsformen vorstehend beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen beinhaltet sind. Vielmehr dienen die in der Spezifikation verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Beschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere exemplarische Aspekte der vorliegenden Offenbarung auszubilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt zu sein, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass ein oder mehrere oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher sind Ausführungsformen, die nach dem Stand der Technik, in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 15347546 [0051, 0058, 0064, 0068]

Claims

Prozessor-implementiertes Verfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, umfassend: das Empfangen von Fahrzeugzustandsdaten, Kartendaten und Fahrzeug-Objektumgebungsdaten durch einen oder mehrere Datenprozessoren; das Erzeugen eines ersten Trajektorienwegs durch den einen oder mehrere Datenprozessoren, der bezüglich Fahrzeugzustandsdaten, Kartendaten und Fahrzeug-Objektumgebungsdaten optimal ist; das Ermitteln durch den einen oder mehrere Datenprozessoren, ob der erste Trajektorienweg basierend auf den Fahrzeugzustandsdaten und Fahrzeug-Objektumgebungsdaten zu aktualisieren ist; und das Erzeugen eines aktualisierten Trajektorienwegs durch den einen oder mehrere Datenprozessoren basierend auf den Fahrzeugzustandsdaten und Fahrzeug-Obj ektumgebungsdaten; worin der aktualisierte Trajektorienweg Änderungen an einem oder mehreren von Geschwindigkeitsprofil und räumlichem Weg des ersten Trajektorienwegs enthält; und worin der aktualisierte Trajektorienweg einer Steuerung im Fahrzeug für die Umsetzung des Fahrszenarienplans zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Fahrzeug-Objektumgebungsdaten Daten bezüglich anderer Fahrzeuge in der Nähe des ersten Trajektorienwegs enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die empfangenen Fahrzeugzustandsdaten, Kartendaten und Fahrzeug-Objektumgebungsdaten von einem der folgenden Module bereitgestellt werden: einem Sensor-Fusionsmodul für die Auflistung erfasster entfernter Verkehrsteilnehmer und Hindernisse auf der Straße; einem Kartenmodul mit Detailangaben zu Straßennetz und Verkehrsflussbeschränkungen; und einem Fahrzeugzustandsmodul zur Bestimmung des aktuellen Zustands des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 3, worin der aktuelle Zustand des Fahrzeugs eine oder mehrere Fahrzeugpositionen, eine Fahrzeugrichtung, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Fahrzeugbeschleunigung enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Erzeugen eines aktualisierten Trajektorienwegs auf den Fahrzeugzustandsdaten basiert und die Fahrzeug-Objektumgebungsdaten das Ausführen einer Trajektorienbeurteilung unter Verwendung von Eigenschaften von Bezier-Kurven enthalten.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend das Überprüfen des aktualisierten Trajektorienwegs für mögliche Kollisionen mit anderen erkannten Fahrzeugen in der Nähe des aktualisierten Trajektorienwegs auf der Grundlage der Fahrzeug-Objektumgebungsdaten.
Verfahren nach Anspruch 6, worin das Überprüfen der aktualisierten Trajektorie die Beurteilung der aktualisierten Trajektorie mit einer prognostizierten Trajektorie eines Zielfahrzeugs unter Verwendung von Bezier-Kurven umfasst.