DE102018205242A1

DE102018205242A1 - Bewegungsplanung mittels invariant sicherer Zustände eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018205242A1
Application number: DE102018205242.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Pek
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-10-10
Also published as: WO2019196985A1; US11465644B2; US20200398863A1; CN111867909A

Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur Bewegungsplanung für ein Kraftfahrzeug, wobei ein sicherer Zustand des Kraftfahrzeugs ein Zustand des Kraftfahrzeugs in einem ersten Zeitschritt ist, vom dem aus das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von einer Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs in zumindest einem zweiten Zeitschritt, der auf den ersten Zeitschritt folgt, in einen weiteren sicheren Zustand überführt werden kann, ohne mit einem Verkehrsteilnehmer zu kollidieren, und das Fahrerassistenzsystem eingerichtet ist, für zumindest einen zukünftigen Zeitschritt ausgehend von einem aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs zumindest einen möglichen, zukünftigen Zustand des Kraftfahrzeugs und des Verkehrsteilnehmers zu bestimmen, aus den möglichen, zukünftigen Zuständen des Kraftfahrzeugs und des Verkehrsteilnehmers sichere, zukünftige Zustände des Kraftfahrzeugs auszuwählen, und in Abhängigkeit von den sicheren, zukünftigen Zuständen eine Bewegung für das Kraftfahrzeug zu planen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem und ein Verfahren zur Bewegungsplanung mittels invariant sicherer Zustände eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Fahrerassistenzsystem zur Verifikation einer Trajektorie mittels invariant sicherer Zustände des Kraftfahrzeugs.
Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade gemäß der Definition der BASt entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) gemäß der BASt dem Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Fahrerassistenzsystem und ein Verfahren zur Bewegungsplanung mittels invariant sicherer Zustände eines Kraftfahrzeugs und ein Fahrerassistenzsystem zur Verifikation einer Trajektorie mittels invariant sicherer Zustande des Kraftfahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur Bewegungsplanung für ein Kraftfahrzeug. Die Bewegungsplanung umfasst dabei beispielsweise die Planung einer Trajektorie für das Kraftfahrzeug oder die Planung einer Soll-Geschwindigkeit für das Kraftfahrzeug. Eine geplante Bewegung für das Kraftfahrzeug kann dann insbesondere von dem Fahrerassistenzsystem zumindest einem Aktor des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem Antrieb oder einer Lenkung, vorgegeben werden, so dass sich ein zumindest teilautomatisierter Betrieb ergibt. Alternativ kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs über die geplante Bewegung mittels zumindest einer Ausgabevorrichtung, beispielsweise für akustische oder visuelle Ausgabe, informiert werden, so dass dieser die geplante Bewegung manuell durch Betätigung von Lenkung, Fahr- und/oder Bremspedal durchführen kann.
Ein sicherer Zustand des Kraftfahrzeugs ist dabei ein Zustand des Kraftfahrzeugs in einem ersten Zeitschritt, vom dem aus das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von einer Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs in zumindest einem zweiten Zeitschritt, der auf den ersten Zeitschritt folgt, in einen weiteren sicheren Zustand überführt werden kann, ohne mit einem Verkehrsteilnehmer zu kollidieren.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass ein sicherer Zustand sich von einem Zustand unterscheidet, der „nur“ kollisionsfrei ist. Bei einem kollisionsfreien Zustand handelt es sich um einen Zustand, in dem keine Kollision des Kraftfahrzeugs mit dem Verkehrsteilnehmer vorliegt. Dabei wird die zeitliche Dimension der Verkehrssituation nicht betrachtet. Stattdessen liegt bei der Betrachtung eines kollisionsfreien Zustands die implizite Annahme zugrunde, dass das Kraftfahrzeug und der Verkehrsteilnehmer zu einem bestimmten Zeitpunkt kollidieren oder alternativ nicht kollidieren. Bei der Betrachtung von sicheren Zuständen werden dabei zusätzliche, zukünftig mögliche Bewegungen des Kraftfahrzeugs und des Verkehrsteilnehmers betrachtet. Ein sicherer Zustand ist dabei beispielsweise ein Zustand, in dem das Kraftfahrzeug bei allen zukünftig möglichen Bewegungen des Verkehrsteilnehmers unter Berücksichtigung seiner eigenen Bewegungsfähigkeiten zumindest durch ein Ausweich- und/oder Bremsmanöver eine Kollision verhindern kann. Somit gilt, dass ein sicherer Zustand auf jeden Fall auch ein kollisionsfreier Zustand ist. Allerdings ist nicht jeder kollisionsfreie Zustand auch ein sicherer Zustand. Beispielsweise ist ein Zustand, in dem sich das Kraftfahrzeug nur eine sehr geringe Distanz von dem Verkehrsteilnehmer entfernt befindet und dabei eine sehr hohe Differenzgeschwindigkeit aufweist zwar kollisionsfrei, da bisher noch keine Kollision aufgetreten ist. Allerdings ist dieser Zustand nicht sicher, da eine Kollision in einem zukünftigen Zeitschritt unausweichlich ist.
Die Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs wird dabei insbesondere durch physikalische Parameter des Kraftfahrzeugs und Umgebung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Fahrbahn vorgegeben. Die Bewegungsfähigkeit kann dabei beispielsweise mittels eines Fahrzeugmodells dargestellt werden.
Insbesondere umfasst die Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs dabei eine von dem Kraftfahrzeug erreichbare Verzögerung, die sich beispielsweise aus der maximal verfügbaren Bremskraft ergibt, und/oder einen von dem Kraftfahrzeug erreichbaren Lenkwinkel.
Insbesondere umfasst dabei der Zustand des Kraftfahrzeugs oder des Verkehrsteilnehmers eine räumliche Position des Kraftfahrzeugs, beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers, eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers, eine Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs, beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers, und/oder eine Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers umfasst.
Darüber hinaus ist das Fahrerassistenzsystem eingerichtet, für zumindest einen zukünftigen Zeitschritt ausgehend von einem aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs zumindest einen möglichen, zukünftigen Zustand des Kraftfahrzeugs und des Verkehrsteilnehmers zu bestimmen. Insbesondere kann das Fahrerassistenzsystem auch eingerichtet sein, Mengen an möglichen Zuständen des zumindest einen anderen Verkehrsteilnehmers zu bestimmen.
Außerdem ist das Fahrerassistenzsystem eingerichtet, aus den möglichen, zukünftigen Zuständen des Kraftfahrzeugs und des Verkehrsteilnehmers sichere, zukünftige Zustände des Kraftfahrzeugs auszuwählen, und in Abhängigkeit von den sicheren, zukünftigen Zuständen eine Bewegung für das Kraftfahrzeug zu planen.
Die ausgewählte Menge der sicheren, zukünftigen Zustände kann dabei insbesondere unterapproximiert werden, um eine effiziente Auswahl zu gewährleisten. Durch die Unterapproximation erfolgt eine Auswahl von sicheren Zuständen, in deren Abhängigkeit eine Bewegung für das Kraftfahrzeug geplant wird. Jeder dieser ausgewählten sicheren Zustände ist tatsächlich ein sicherer Zustand. Darüber hinaus werden allerdings die nicht ausgewählten sicheren Zustände bei der Planung der Bewegung für das Kraftfahrzeug als nicht-sichere Zustände betrachtet. Dadurch kann ein „trade off“ zwischen einer effizienten Auswahl der sicheren Zustände und dem für die Planung der Bewegung des Kraftfahrzeugs zur Verfügung stehenden Zustandsraums erreicht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Fahrerassistenzsystem einen vorgebbaren Planungshorizont, der die Anzahl der zukünftigen Zeitschritte (t1, t2, t3) zum Planen der Bewegung bestimmt. Dieser Planungshorizont kann dabei beispielsweise implizit durch die Reichweite von Sensoren des Kraftfahrzeugs vorgeben sein. Alternativ oder zusätzlich kann dieser Planungshorizont beispielsweise auch durch die Rechenleistung der elektronischen Systeme des Kraftfahrzeugs vorgegeben sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Planungshorizont auch benutzerdefiniert sein, also beispielsweise vom Fahrer des Kraftfahrzeugs oder bereits bei der Entwicklung des Fahrerassistenzsystems oder des Kraftfahrzeugs vorgegeben werden.
Ein sicherer Zustand des Kraftfahrzeugs ist ein Zustand des Kraftfahrzeugs in einem ersten Zeitschritt, vom dem aus das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von der Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs in allen auf den ersten Zeitschritt folgenden Zeitschritten des Planungshorizonts jeweils zumindest in einen weiteren sicheren Zustand überführt werden kann, ohne mit dem Verkehrsteilnehmer zu kollidieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Fahrerassistenzsystem eingerichtet, die Bewegung für das Kraftfahrzeug derart zu planen, dass das Kraftfahrzeug sich zumindest in einem zukünftigen Zeitschritt in einem sicheren Zustand befindet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Fahrerassistenzsystem eingerichtet, für zumindest einen möglichen, zukünftigen Zustand des Kraftfahrzeugs und des Verkehrsteilnehmers, von dem aus das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von der Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs in keinen sicheren Zustand überführt werden kann, ohne mit einem Verkehrsteilnehmer zu kollidieren, eine Ausweichbewegung für das Kraftfahrzeug zu planen. Bei der Ausweichbewegung kann es sich beispielsweise um ein Lenk- und/oder Bremsmanöver handeln.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Fahrerassistenzsystem eingerichtet, bei Feststellung, dass sich das Fahrzeug nicht in einem sicheren Zustand befindet, zumindest ein Schutzsystem des Kraftfahrzeugs zu aktivieren. Bei dem Schutzsystem kann es sich insbesondere um ein aus dem Stand der Technik bekanntes „pre-crash“-System handeln, wie beispielsweise um einen Gurtstraffer oder um eine Vorkonditionierung einer Bremsanlage des Kraftfahrzeugs. Hierbei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass es sich bei einem nicht-sicheren Zustand nicht zwangsläufig um einen Kollisionszustand handelt, da gegebenenfalls die sicheren Zustände mittels einer Unterapproximation bestimmt wurden. Eine Kollision in einem zukünftigen Zeitschritt kann allerdings möglich sein.
Alternativ oder zusätzlich zur Aktivierung eines Schutzsystems kann insbesondere auch die Rechenleistung der Steuergeräte des Kraftfahrzeugs neu verteilt werden. So kann beispielsweise für den Fall, dass das Fahrerassistenzsystem mit einer Unterapproximation der Menge der sicheren, zukünftigen Zustände arbeitet, durch eine Relokalisierung der Prozesse, die auf den Steuergeräten des Kraftfahrzeugs ausgeführt werden, mehr Rechenleistung für eine exaktere Berechnung der Menge der sicheren, zukünftigen Zustände bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die frei gewordene Rechenleistung auch zur exakteren Bestimmung einer Trajektorie verwendet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Fahrerassistenzsystem einen vorgebbaren Planungshorizont, der die Anzahl der zukünftigen Zeitschritte zum Planen der Bewegung bestimmt. Darüber hinaus ist das Fahrerassistenzsystem eingerichtet, die Bewegung für das Kraftfahrzeug derart zu planen, dass das Kraftfahrzeug sich in allen auf den ersten Zeitschritt folgenden Zeitschritten des Planungshorizonts in einem sicheren Zustand befindet.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem zur Verifikation einer Trajektorie für ein Kraftfahrzeug. Ein sicherer Zustand des Kraftfahrzeugs ist dabei ein Zustand des Kraftfahrzeugs in einem ersten Zeitschritt, vom dem aus das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von einer Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs in zumindest einem zweiten Zeitschritt, der auf den ersten Zeitschritt folgt, in einen weiteren sicheren Zustand überführt werden kann, ohne mit einem Verkehrsteilnehmer zu kollidieren.
Das Fahrerassistenzsystem ist eingerichtet, eine Trajektorie für das Kraftfahrzeug zu bestimmen oder entgegenzunehmen, und für zumindest einen zukünftigen Zeitschritt ausgehend von einem aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs zumindest einen möglichen, zukünftigen Zustand des Kraftfahrzeugs und des Verkehrsteilnehmers zu bestimmen.
Darüber hinaus ist das Fahrerassistenzsystem eingerichtet, aus den möglichen, zukünftigen Zuständen des Kraftfahrzeugs und des Verkehrsteilnehmers sichere, zukünftige Zustände des Kraftfahrzeugs auszuwählen, und in Abhängigkeit von den sicheren, zukünftigen Zuständen des Kraftfahrzeugs zu bestimmen, ob die Trajektorie das Kraftfahrzeug in zumindest einem zukünftigen Zeitschritt in einen nicht sicheren Zustand überführt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewegungsplanung für ein Kraftfahrzeug, wobei ein sicherer Zustand des Kraftfahrzeugs ein Zustand des Kraftfahrzeugs in einem ersten Zeitschritt ist, vom dem aus das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von einer Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs in zumindest einem zweiten Zeitschritt, der auf den ersten Zeitschritt folgt, in einen weiteren sicheren Zustand überführt werden kann, ohne mit einem Verkehrsteilnehmer zu kollidieren.
Ein Schritt des Verfahrens ist dabei das Bestimmen von zumindest einem möglichen, zukünftigen Zustand des Kraftfahrzeugs und des Verkehrsteilnehmers für zumindest einen zukünftigen Zeitschritt ausgehend von einem aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs.
Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist das Auswählen von sicheren, zukünftigen Zuständen des Kraftfahrzeugs aus den möglichen, zukünftigen Zuständen des Kraftfahrzeugs und des Verkehrsteilnehmers.
Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist das Planen einer Bewegung für das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von den sicheren, zukünftigen Zuständen des Kraftfahrzeugs.
Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und dem Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem dritten Aspekt der Erfindung entsprechen den vorstehend beschriebenen oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 einen beispielhaften Zusammenhang zwischen Zustandsmengen, und
3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems.

1 zeigt ein Verfahren zur Bewegungsplanung für ein Kraftfahrzeug E mittels eines Fahrerassistenzsystems FAS.
Dabei ist ein sicherer Zustand des Kraftfahrzeugs E ein Zustand des Kraftfahrzeugs E in einem ersten Zeitschritt ist, vom dem aus das Kraftfahrzeug E in Abhängigkeit von einer Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs E in zumindest einem zweiten Zeitschritt, der auf den ersten Zeitschritt folgt, in einen weiteren sicheren Zustand überführt werden kann, ohne mit einem Verkehrsteilnehmer V zu kollidieren.
Die Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs E umfasst dabei beispielsweise eine von dem Kraftfahrzeug E erreichbare Verzögerung und/oder einen von dem Kraftfahrzeug E erreichbaren Lenkwinkel.
Der Zustand des Kraftfahrzeugs E oder des Verkehrsteilnehmers V umfasst wiederum eine räumliche Position des Kraftfahrzeugs E, beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers V, eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs E, beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers V, eine Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs E, beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers V, und/oder eine Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs E, beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers V.
Ein Schritt des Verfahrens ist das Bestimmen von zumindest einem mögliche, zukünftigen Zustand Z des Kraftfahrzeugs E und des Verkehrsteilnehmers V für zumindest einen zukünftigen Zeitschritt t1, t2, t3 ausgehend von einem aktuellen Zustand I2;t0 des Kraftfahrzeugs E.
Das Fahrerassistenzsystem FAS umfasst dabei einen vorgebbaren Planungshorizont, der die Anzahl der zukünftigen Zeitschritte t1, t2, t3 zum Planen der Bewegung bestimmt.
Die Zustände ergeben sich dabei beispielsweise aus der Kombination der zukünftigen Zeitschritte t1, t2, t3 jeweils mit einer möglichen Fahrspur 11, 12 für das Kraftfahrzeug und/oder den Verkehrsteilnehmer. Somit besteht die Menge der zukünftigen Zustände Z für das Kraftfahrzeug E aus den Zuständen t1;l1, t1;l2, t2 ;l1, t2;l2, t3;l1 und t3;l2.
Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist das Auswählen von sicheren, zukünftigen Zuständen S des Kraftfahrzeugs E aus den möglichen, zukünftigen Zuständen Z des Kraftfahrzeugs E und des Verkehrsteilnehmers V.
Bei Berücksichtigung der Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs ergibt sich beispielsweise, dass von den zukünftigen Zuständen Z die Zustände t1 ;11, t1;l2, t2;l1, t2;l2 sichere Zustände sind und somit die Menge S bilden.
Die sicheren, zukünftigen Zustände S zeichnen sich dabei dadurch aus, dass das Kraftfahrzeug E von jedem dieser sicheren, zukünftigen Zustände S aus beispielsweise durch ein Bremsmanöver wieder in einen sicheren Zustand gebracht werden kann, ohne mit dem Verkehrsteilnehmer V zu kollidieren.
Der Zustand t3;l2 ist im Ausführungsbeispiel nicht sicher, da in diesem Zustand der räumliche Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug E und dem Verkehrsteilnehmer V so gering ist, dass in Abhängigkeit von dem Verhalten des Verkehrsteilnehmers V das Kraftfahrzeug E im Rahmen seiner Bewegungsfähigkeit nicht unter allen Umständen eine Kollision vermeiden kann. Beispielsweise könnte die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Kraftfahrzeug E und dem Verkehrsteilnehmer V so groß sein, dass bei einer Vollbremsung des Verkehrsteilnehmers eine Kollision zwischen dem Kraftfahrzeug E und dem Verkehrsteilnehmer V unvermeidlich ist.
Der Zustand t3;l1 ist im Ausführungsbeispiel zwar kollisionsfrei aber nicht sicher. Unter Berücksichtigung des aktuellen Informationsstandes des Kraftfahrzeugs E wäre der Zustand t3;l1 für das Kraftfahrzeug E ungefährlich, da sich der Verkehrsteilnehmer auf der Fahrspur 12 befindet. Allerdings besteht die Möglichkeit, dass der Verkehrsteilnehmer V unvermittelt auf die Fahrspur l1 wechselt. Wenn in diesem hypothetischen Fall sich das Kraftfahrzeug im Zustand t3 ;l1 befinden würde, wäre - analog zum Zustand t3;l2 - eine Kollision zwischen dem Kraftfahrzeug E und dem Verkehrsteilnehmer V unvermeidlich.
Der letzte Schritt des Verfahrens ist das Planen einer Bewegung für das Kraftfahrzeug E in Abhängigkeit von den sicheren, zukünftigen Zuständen S des Kraftfahrzeugs E.
Das Fahrerassistenzsystem FAS ist dabei eingerichtet, die Bewegung für das Kraftfahrzeug E derart zu planen, dass das Kraftfahrzeug E sich zumindest in einem zukünftigen Zeitschritt t1, t2, t3 in einem sicheren Zustand befindet.
Beispielsweise könnte eine Bewegung für das Kraftfahrzeug E dergestalt sein, dass sich das Kraftfahrzeug E dem Verkehrsteilnehmer V annähert und dann seine Geschwindigkeit derart verringert, dass das Kraftfahrzeug E dem Verkehrsteilnehmer V in einer sicheren Distanz folgt.
Sollte, beispielsweise auf Wunsch des Fahrers des Kraftfahrzeugs E, das Kraftfahrzeug E den Verkehrsteilnehmer V trotzdem überholen wollen, so wäre es notwendig, dass das Kraftfahrzeug E kurzfristig in einen nicht-sicheren Zustand übergeht, beispielsweise in einen „nur“ kollisionsfreien Zustand.
In diesem Fall kann das Fahrerassistenzsystem FAS eingerichtet sein, für zumindest einen möglichen, zukünftigen Zustand Z des Kraftfahrzeugs E und des Verkehrsteilnehmers V, von dem aus das Kraftfahrzeug E in Abhängigkeit von der Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs E in keinen sicheren Zustand S überführt werden kann, ohne mit einem Verkehrsteilnehmer V zu kollidieren, eine Ausweichbewegung für das Kraftfahrzeug E zu planen. Bei der Ausweichbewegung für das Kraftfahrzeug E kann es sich beispielsweise um einen Spurwechsel auf einen Seitenstreifen handeln.
Darüber hinaus kann das Fahrerassistenzsystem FAS eingerichtet sein, bei Feststellung, dass sich das Fahrzeug nicht in einem sicheren Zustand S befindet, zumindest ein Schutzsystem des Kraftfahrzeugs E zu aktivieren.
2 zeigt einen beispielhaften Zusammenhang zwischen Zustandsmengen. Dabei umfasst die Menge Z beispielsweise alle möglichen, zukünftigen Zustände des Kraftfahrzeugs E.
Die Menge K, die eine Teilmenge der Menge Z aller möglichen, zukünftigen Zustände ist, umfasst alle mögliche, zukünftigen kollisionsfreien Zustande des Kraftfahrzeugs E, in denen das Kraftfahrzeug E nicht mit dem Verkehrsteilnehmer V kollidiert.
Die Menge S, die eine Teilmenge der Menge K aller möglichen, zukünftigen kollisionsfreien Zustände des Kraftfahrzeugs E ist, umfasst alle zukünftigen, sicheren Zustände des Kraftfahrzeugs E, in denen das Kraftfahrzeug beispielsweise auf einen unbegrenzten Zeithorizont hinweg nicht mit dem Verkehrsteilnehmer V kollidiert.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems FAS. Das Kraftfahrzeug E umfasst dabei das Fahrerassistenzsystem FAS.
Das Fahrerassistenzsystem FAS umfasst dabei eine erste Steuereinheit S, die eingerichtet ist, für zumindest einen zukünftigen Zeitschritt t1, t2, t3 ausgehend von einem aktuellen Zustand l2;t0 des Kraftfahrzeugs E zumindest einen möglichen, zukünftigen Zustand Z des Kraftfahrzeugs E und des Verkehrsteilnehmers V zu bestimmen.
Darüber hinaus umfasst das Fahrerassistenzsystem FAS eine zweite Steuereinheit P, die eingerichtet ist, aus den möglichen, zukünftigen Zuständen Z des Kraftfahrzeugs E und des Verkehrsteilnehmers V sichere, zukünftige Zustände S des Kraftfahrzeugs E auszuwählen.
Außerdem umfasst das Fahrerassistenzsystem FAS eine dritte Steuereinheit MC, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von den sicheren, zukünftigen Zuständen S eine Bewegung für das Kraftfahrzeug E zu planen.

Claims

Fahrerassistenzsystem (FAS) zur Bewegungsplanung für ein Kraftfahrzeug (E), wobei • ein sicherer Zustand des Kraftfahrzeugs (E) ein Zustand des Kraftfahrzeugs (E) in einem ersten Zeitschritt ist, vom dem aus das Kraftfahrzeug (E) in Abhängigkeit von einer Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs (E) in zumindest einem zweiten Zeitschritt, der auf den ersten Zeitschritt folgt, in einen weiteren sicheren Zustand überführt werden kann, ohne mit einem Verkehrsteilnehmer (V) zu kollidieren, und • das Fahrerassistenzsystem (FAS) eingerichtet ist, • für zumindest einen zukünftigen Zeitschritt (t1, t2, t3) ausgehend von einem aktuellen Zustand (l2;t0) des Kraftfahrzeugs (E) zumindest einen möglichen, zukünftigen Zustand (Z) des Kraftfahrzeugs (E) und des Verkehrsteilnehmers (V) zu bestimmen, • aus den möglichen, zukünftigen Zuständen (Z) des Kraftfahrzeugs (E) und des Verkehrsteilnehmers (V) sichere, zukünftige Zustände (S) des Kraftfahrzeugs (E) auszuwählen, und • in Abhängigkeit von den sicheren, zukünftigen Zuständen (S) eine Bewegung für das Kraftfahrzeug (E) zu planen.
Fahrerassistenzsystem (FAS) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei • das Fahrerassistenzsystem (FAS) einen vorgebbaren Planungshorizont umfasst, der die Anzahl der zukünftigen Zeitschritte (t1, t2, t3) zum Planen der Bewegung bestimmt, und • ein sicherer Zustand des Kraftfahrzeugs (E) ein Zustand des Kraftfahrzeugs (E) in einem ersten Zeitschritt (t1) ist, vom dem aus das Kraftfahrzeug (E) in Abhängigkeit von der Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs (E) in allen auf den ersten Zeitschritt (t1) folgenden Zeitschritten (t2, t3) des Planungshorizonts jeweils zumindest in einen weiteren sicheren Zustand überführt werden kann, ohne mit dem Verkehrsteilnehmer (V) zu kollidieren.
Fahrerassistenzsystem (FAS) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (FAS) eingerichtet ist, die Bewegung für das Kraftfahrzeug (E) derart zu planen, dass das Kraftfahrzeug (E) sich zumindest in einem zukünftigen Zeitschritt (t1, t2, t3) in einem sicheren Zustand befindet.
Fahrerassistenzsystem (FAS) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (FAS) eingerichtet ist, für zumindest einen möglichen, zukünftigen Zustand (Z) des Kraftfahrzeugs (E) und des Verkehrsteilnehmers (V), von dem aus das Kraftfahrzeug (E) in Abhängigkeit von der Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs (E) in keinen sicheren Zustand (S) überführt werden kann, ohne mit einem Verkehrsteilnehmer (V) zu kollidieren, eine Ausweichbewegung für das Kraftfahrzeug (E) zu planen.
Fahrerassistenzsystem (FAS) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (FAS) eingerichtet ist, bei Feststellung, dass sich das Fahrzeug nicht in einem sicheren Zustand (S) befindet, zumindest ein Schutzsystem des Kraftfahrzeugs (E) zu aktivieren.
Fahrerassistenzsystem (FAS) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Fahrerassistenzsystem (FAS) • einen vorgebbaren Planungshorizont umfasst, der die Anzahl der zukünftigen Zeitschritte (t1, t2, t3) zum Planen der Bewegung bestimmt, und • eingerichtet ist, die Bewegung für das Kraftfahrzeug (E) derart zu planen, dass das Kraftfahrzeug (E) sich in allen auf den ersten Zeitschritt (t1) folgenden Zeitschritten (t2, t3) des Planungshorizonts in einem sicheren Zustand befindet.
Fahrerassistenzsystem (FAS) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Zustand des Kraftfahrzeugs (E) oder des Verkehrsteilnehmers (V) • eine räumliche Position des Kraftfahrzeugs (E), beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers (V), • eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs (E), beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers (V), • eine Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs (E), beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers (V), und/oder • eine Bewegungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (E), beziehungsweise des Verkehrsteilnehmers (V) umfasst.
Fahrerassistenzsystem (FAS) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs (E) eine von dem Kraftfahrzeug (E) erreichbare Verzögerung und/oder einen von dem Kraftfahrzeug (E) erreichbaren Lenkwinkel umfasst.
Fahrerassistenzsystem (FAS) zur Verifikation einer Trajektorie für ein Kraftfahrzeug (E), wobei • ein sicherer Zustand des Kraftfahrzeugs (E) ein Zustand des Kraftfahrzeugs (E) in einem ersten Zeitschritt ist, vom dem aus das Kraftfahrzeug (E) in Abhängigkeit von einer Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs (E) in zumindest einem zweiten Zeitschritt, der auf den ersten Zeitschritt folgt, in einen weiteren sicheren Zustand überführt werden kann, ohne mit einem Verkehrsteilnehmer (V) zu kollidieren, und • das Fahrerassistenzsystem (FAS) eingerichtet ist, • eine Trajektorie für das Kraftfahrzeug (E) zu bestimmen oder entgegenzunehmen, • für zumindest einen zukünftigen Zeitschritt (t1, t2, t3) ausgehend von einem aktuellen Zustand (l2;t0) des Kraftfahrzeugs zumindest einen möglichen, zukünftigen Zustand (Z) des Kraftfahrzeugs (E) und des Verkehrsteilnehmers (V) zu bestimmen, • aus den möglichen, zukünftigen Zuständen (Z) des Kraftfahrzeugs (E) und des Verkehrsteilnehmers (V) sichere, zukünftige Zustände (S) des Kraftfahrzeugs (E) auszuwählen, und • in Abhängigkeit von den sicheren, zukünftigen Zuständen (S) des Kraftfahrzeugs (E) zu bestimmen, ob die Trajektorie das Kraftfahrzeug (E) in zumindest einem zukünftigen Zeitschritt (t1, t2, t3) in einen nicht sicheren Zustand überführt.
Verfahren zur Bewegungsplanung für ein Kraftfahrzeug (E), wobei • ein sicherer Zustand des Kraftfahrzeugs (E) ein Zustand des Kraftfahrzeugs (E) in einem ersten Zeitschritt ist, vom dem aus das Kraftfahrzeug (E) in Abhängigkeit von einer Bewegungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs (E) in zumindest einem zweiten Zeitschritt, der auf den ersten Zeitschritt folgt, in einen weiteren sicheren Zustand überführt werden kann, ohne mit einem Verkehrsteilnehmer (V) zu kollidieren, und • das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: • Bestimmen von zumindest einem mögliche, zukünftigen Zustand (Z) des Kraftfahrzeugs (E) und des Verkehrsteilnehmers (V) für zumindest einen zukünftigen Zeitschritt (t1, t2, t3) ausgehend von einem aktuellen Zustand (l2;t0) des Kraftfahrzeugs (E), • Auswählen von sicheren, zukünftigen Zuständen (S) des Kraftfahrzeugs (E) aus den möglichen, zukünftigen Zuständen (Z) des Kraftfahrzeugs (E) und des Verkehrsteilnehmers (V), und • Planen einer Bewegung für das Kraftfahrzeug (E) in Abhängigkeit von den sicheren, zukünftigen Zuständen (S) des Kraftfahrzeugs (E).