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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Auswertevorrichtung zur Erkennung der (zeitlichen) Begrenzungen eines Spurwechselmanövers eines Straßenkraftfahrzeugs.
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Für Fahrerassistenzsysteme und für das automatisierte Fahren ist es von hoher Bedeutung das Fahrverhalten von Verkehrsteilnehmern präzise zu analysieren. Ein wichtiger Aspekt ist dabei das Fahrverhalten bei einem Spurenwechsel eines Fahrzeugs, z.B. auf einer Autobahn.
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Im Rahmen des Betriebs von Fahrzeugen können Sensordaten erfasst werden, wobei die Sensordaten Trajektorien der Fahrzeuge bzw. Trajektorien von benachbarten Fahrzeugen im Umfeld der Fahrzeuge anzeigen. Die Sensordaten können ausgewertet werden, um festzustellen, ob ein Spurwechsel stattgefunden hat, bei welcher Geschwindigkeit ein Spurwechsel durchgeführt wurde und/oder wieviel Abstand zu einem anderen Verkehrsteilnehmer bei einem Spurwechsel eingehalten wurde. Problematisch ist bei der Auswertung der Sensordaten jedoch, in präziser und reproduzierbarer Weise festzulegen, wann ein Spurwechsel begonnen wurde und wann ein Spurwechsel beendet wurde. Folglich kann auch nicht die Gesamtdauer eines Spurwechselmanövers bestimmt werden.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Beginn und/oder das Ende eines Spurwechsels in präzise Weise zu bestimmen.
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Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. 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.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung einer zeitlichen Begrenzung eines Spurwechselmanövers eines Fahrzeugs beschrieben. Die zeitliche Begrenzung kann z.B. ein Anfangszeitpunkt und/oder ein Endzeitpunkt sein. Das Spurwechselmanöver kann von einer ersten Fahrspur auf eine zweite Fahrspur einer mehrspurigen Fahrbahn erfolgen. Bei dem Verfahren kann es sich um ein Computer-implementiertes Verfahren handeln.
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Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs eines Schwankungsmaßes des lateralen Versatzes des Fahrzeugs während des Spurwechselmanövers. Der laterale Versatz kann dabei in Bezug auf einen Referenzpunkt angegeben werden. Der zeitliche Verlauf des Schwankungsmaßes kann für ein gleitendes Zeitfenster ermittelt werden, das in dem zeitlichen Bereich des Spurwechselmanövers entlang einer Zeitachse bewegt wird. Insbesondere kann, in iterativer Weise, ein Wert des Schwankungsmaßes für das Zeitfenster an einem ersten Zeitpunkt ermittelt werden. Der ermittelte Wert des Schwankungsmaßes kann dann der Wert des zeitlichen Verlaufs des Schwankungsmaßes an dem ersten Zeitpunkt sein. Anschließend können das Zeitfenster bzw. der erste Zeitpunkt des Zeitfensters entlang der Zeitachse verschoben werden, insbesondere um den Wert einer bestimmen Abtastzeitdauer verschoben werden. Es kann dann der Wert des Schwankungsmaßes für den neuen ersten Zeitpunkt bzw. für das verschobene Zeitfenster ermittelt werden, um einen weiteren Wert des zeitlichen Verlaufs des Schwankungsmaßes zu ermitteln. So kann nach und nach ein zeitlicher Verlauf des Schwankungsmaßes während eines Spurwechselmanövers ermittelt werden.
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Wie bereits oben dargelegt, kann die zeitliche Begrenzung einen Anfangszeitpunkt und/oder einen Endzeitpunkt des Spurwechselmanövers umfassen. Zur Ermittlung des Anfangszeitpunktes kann ein zeitlicher Verlauf ermittelt werden, der sich in positiver Richtung entlang der Zeitachse (d.h. zu späteren Zeitpunkten hin) entwickelt. Andererseits kann zur Ermittlung des Endzeitpunktes ein zeitlicher Verlauf ermittelt werden, der sich in negativer Richtung entlang der Zeitachse (d.h. zu früheren Zeitpunkten hin) entwickelt.
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Der Wert des Schwankungsmaßes für ein bestimmtes Zeitfenster (das an einem bestimmten Zeitpunkt angeordnet ist) kann das Ausmaß von Schwankungen des lateralen Versatzes innerhalb des bestimmten Zeitfensters anzeigen. Dabei kann der Wert des Schwankungsmaßes mit steigendem Ausmaß der Schwankungen ansteigen (und umgekehrt). Insbesondere kann der Wert des Schwankungsmaßes für ein bestimmtes Zeitfenster das Ausmaß von Abweichungen des lateralen Versatzes von einem Mittelwert des lateralen Versatzes innerhalb des bestimmten Zeitfensters anzeigen. Beispielsweise kann der Wert des Schwankungsmaßes für ein bestimmtes Zeitfenster den Wert der Standardabweichung des lateralen Versatzes innerhalb des bestimmten Zeitfensters anzeigen oder umfassen oder von dem Wert der Standardabweichung abhängen oder der Wert der Standardabweichung sein.
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Das Verfahren umfasst ferner das Vergleichen des zeitlichen Verlaufs des Schwankungsmaßes mit einem Schwellenwert. Die zeitliche Begrenzung des Spurwechselmanövers kann dann in Abhängigkeit von dem Vergleich ermittelt werden. Insbesondere kann ermittelt werden, ob ein Wert des zeitlichen Verlaufs des Schwankungsmaßes (für ein Zeitfenster) an einem bestimmten Zeitpunkt gleich wie oder größer als der Schwellenwert ist oder nicht. Die zeitliche Begrenzung des Spurwechselmanövers kann dann auf Basis des bestimmten Zeitpunktes ermittelt werden, wenn der Wert des zeitlichen Verlaufs des Schwankungsmaßes an dem bestimmten Zeitpunkt gleich wie oder größer als der Schwellenwert ist.
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Das Verfahren ermöglicht es somit, in effizienter, präziser und robuster Weise ein oder mehrere Begrenzungen eines Spurwechselmanövers zu ermitteln. Insbesondere können der Anfangszeitpunkt und der Endzeitpunkt eines Spurwechselmanövers ermittelt werden. Folglich können in effizienter und präziser Weise Daten in Bezug auf Spurwechselmanöver aus einer Datenbank mit Sensordaten extrahiert werden, z.B. um ein Fahrerassistenzsystem und/oder eine autonome Fahrfunktion zu testen bzw. zu entwickeln.
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Der zeitliche Verlauf des Schwankungsmaßes kann ausgehend von einer zeitlich vor dem Spurwechselmanöver liegenden Vor-Phase ermittelt werden (entlang der positiven Richtung der Zeitachse). Es kann dann auf Basis des zeitlichen Verlaufs des Schwankungsmaßes der Zeitpunkt als Anfangszeitpunkt des Spurwechselmanövers ermittelt werden, ab dem der zeitliche Verlauf des Schwankungsmaßes gleich wie oder größer als der Schwellenwert ist.
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Alternativ oder ergänzend kann ein zeitlicher Verlauf des Schwankungsmaßes ausgehend von einer zeitlich nach dem Spurwechselmanöver liegenden Nach-Phase ermittelt werden (entlang der negativen Richtung der Zeitachse). Es kann dann auf Basis des zeitlichen Verlaufs des Schwankungsmaßes der Zeitpunkt als Endzeitpunkt des Spurwechselmanövers ermittelt werden, ab dem der zeitliche Verlauf des Schwankungsmaßes gleich wie oder größer als der Schwellenwert ist. Somit können anhand des beschriebenen Verfahrens in zuverlässiger Weise der Beginn und/oder das Ende eines Spurwechselmanövers ermittelt werden.
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Als zeitliche Begrenzung kann insbesondere der Zeitpunkt eines Zeitfensters bzw. die Position eines Zeitfensters auf der Zeitachse ermittelt werden. Dabei kann die zeitliche Begrenzung dem Zeitpunkt des Beginns des Zeitfensters, dem Zeitpunkt des Endes des Zeitfensters oder einem mittleren Zeitpunkt innerhalb des Zeitfensters entsprechen. Folglich kann die Genauigkeit der ermittelten zeitlichen Begrenzung eines Spurwechselmanövers erhöht werden, indem die Zeitdauer bzw. die zeitliche Länge eines Zeitfensters reduziert wird.
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Im Rahmen des Verfahrens kann der zeitliche Verlauf des Schwankungsmaßes für ein gleitendes Zeitfenster mit einer bestimmten Zeitdauer ermittelt werden. Es kann dann überprüft werden, ob auf Basis des ermittelten zeitlichen Verlaufs des Schwankungsmaßes eine zeitliche Begrenzung (z.B. der Anfangszeitpunkt und/oder Endzeitpunkt) des Spurwechselmanövers ermittelt werden kann. Insbesondere kann ermittelt werden, ob ein Zeitpunkt (eines Zeitfensters) identifiziert werden kann, ab dem der zeitliche Verlauf des Schwankungsmaßes den Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Wenn dies der Fall ist, so kann der identifizierte Zeitpunkt als zeitliche Begrenzung, insbesondere als Anfangszeitpunkt bzw. als Endzeitpunkt, betrachtet werden. Andererseits kann die Zeitdauer des gleitenden Zeitfensters verlängert werden (z.B. um die Abtastzeitdauer). Außerdem kann ein zeitlicher Verlauf des Schwankungsmaßes für das Zeitfenster mit der verlängerten Zeitdauer ermittelt werden, wenn auf Basis der kürzeren Zeitdauer keine zeitliche Begrenzung des Spurwechselmanövers ermittelt werden kann. Es kann dann wiederum überprüft werden, ob auf Basis des neu ermittelten zeitlichen Verlaufs des Schwankungsmaßes eine zeitliche Begrenzung des Spurwechselmanövers ermitteln lässt.
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Die Zeitdauer des gleitenden Zeitfensters kann somit in iterativer Weise erhöht werden (bis eine zeitliche Begrenzung ermittelt werden kann). So kann in effizienter Weise eine zeitliche Begrenzung des Fahrspurmanövers mit einer möglichst präzisen zeitlichen Auflösung ermittelt werden.
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Im Rahmen des Verfahrens kann ein zeitlicher Verlauf bzw. eine Trajektorie des lateralen Versatzes des Fahrzeugs während des Spurwechselmanövers ermittelt werden. Der zeitliche Verlauf des lateralen Versatzes kann dabei auf Basis von Sensordaten eines Mess-Fahrzeugs ermittelt werden, wobei das Mess-Fahrzeug während des Spurwechselmanövers in einem Umfeld des Fahrzeugs angeordnet ist. Anders ausgedrückt, das Fahrzeug, das den Spurwechsel durchgeführt hat, kann sich im Erfassungsbereich von ein oder mehreren Umfeldsensoren des Mess-Fahrzeugs befunden haben, so dass auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren der zeitliche Verlauf des lateralen Versatzes ermittelt werden kann.
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Der zeitliche Verlauf des Schwankungsmaßes kann dann auf Basis des zeitlichen Verlaufs des lateralen Versatzes des Fahrzeugs während des Spurwechselmanövers ermittelt werden.
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Der Referenzpunkt für den lateralen Versatz kann von der lateralen Position des Mess-Fahrzeugs innerhalb der ersten Fahrspur oder innerhalb der zweiten Fahrspur abhängen. Dabei kann die laterale Position eine Position quer zu dem Verlauf der ersten Fahrspur oder der zweiten Fahrspur anzeigen.
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Das Verfahren kann umfassen, das Ermitteln, auf Basis des zeitlichen Verlaufs des lateralen Versatzes, einer lateralen Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei dem Spurwechselmanöver. Insbesondere kann ermittelt werden, wie schnell sich das Fahrzeug von der ersten Fahrspur auf die zweite Fahrspur bewegt hat. Die Zeitdauer des gleitenden Zeitfensters kann dann auf Basis der lateralen Geschwindigkeit ermittelt werden. Dabei kann die Zeitdauer mit steigender lateraler Geschwindigkeit reduziert und/oder mit sinkender lateraler Geschwindigkeit erhöht werden. So können die Effizienz und die Genauigkeit des Verfahrens weiter erhöht werden.
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Das Verfahren kann umfassen, das Ermitteln eines Referenzwertes als Wert des Schwankungsmaßes für ein Referenz-Fenster. Der Schwellenwert kann dann auf Basis des Referenzwertes ermittelt werden. Insbesondere kann der Referenzwert als Schwellenwert verwendet werden. Somit kann auch der Schwellenwert auf Basis des zeitlichen Verlaufs des lateralen Versatzes des Fahrzeugs während des Spurwechselmanövers ermittelt werden. Als Folge daraus kann der Fahrstil eines Fahrzeugs in effizienter und präziser Weise berücksichtigt werden, so dass die Genauigkeit der ermittelten zeitlichen Begrenzung des Spurwechselmanövers erhöht werden kann.
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Das Referenz-Fenster kann dabei eine Zeitdauer aufweisen, die länger als die maximal mögliche Zeitdauer des gleitenden Zeitfensters ist. Des Weiteren kann das Referenz-Fenster einen Zeitraum des Spurwechselmanövers umfassen, in dem sich das Fahrzeug ausschließlich in der ersten Fahrspur (zur Bestimmung des Anfangszeitpunktes) oder ausschließlich in der zweiten Fahrspur (zur Bestimmung des Endzeitpunktes) befindet. Insbesondere kann sich das Referenz-Fenster von der zeitlich vor dem Spurwechselmanöver liegenden Vor-Phase bis zu dem Überschritt-Zeitpunkt erstrecken, an dem das Fahrzeug die Spurbegrenzung zwischen der ersten Fahrspur und der zweiten Fahrspur überschreitet (zur Bestimmung des Anfangszeitpunktes). Alternativ kann sich das Referenz-Fenster von dem Überschritt-Zeitpunkt bis zu der zeitlich nach dem Spurwechselmanöver liegenden Nach-Phase erstrecken (zur Bestimmung des Endzeitpunktes). So kann ein Schwellenwert bereitgestellt werden, mit dem eine zeitliche Begrenzung eines Spurwechselmanövers mit besonders hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit ermittelt werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Auswertevorrichtung beschrieben (z.B. eine Auswertevorrichtung mit einem Computer oder einem Server), die eingerichtet ist, das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Straßenkraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Auswerteeinheit umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1a einen beispielhaften Spurwechsel eines Fahrzeugs;
- 1b beispielhafte Phasen eines Spurwechsels eines Fahrzeugs;
- 2a ein beispielhaftes gleitendes Zeitfenster zur Bestimmung des Anfangszeitpunkts bzw. des Beginns eines Spurwechsels;
- 2b und 2c beispielhafte Schwankungsmaß-Verläufe;
- 3a ein beispielhaftes gleitendes Zeitfenster zur Bestimmung des Endzeitpunkts bzw. des Endes eines Spurwechsels;
- 3b einen beispielhaften Schwankungsmaß-Verlauf;
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung des Beginns und/oder des Endes eines Spurwechsels; und
- 5 beispielhafte zeitliche Begrenzungen für einen zeitlichen Verlauf des lateralen Versatzes eines Fahrzeugs.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten, präzisen und reproduzierbaren Ermittlung der Begrenzungen, insbesondere des Beginns und/oder des Endes, eines Spurwechsels. In diesem Zusammenhang zeigt 1a eine beispielhafte mehrspurige Fahrbahn 100 mit einer ersten Fahrspur 101 und einer zweiten Fahrspur 102. Des Weiteren zeigt 1a ein (Mess-) Fahrzeug 120, das auf der ersten Fahrspur 101 entlang einer (geradlinigen) Trajektorie 121 fährt. Außerdem zeigt 1a ein (Ego-) Fahrzeug 110, dass entlang der Trajektorie 111 von der ersten Fahrspur 101 auf die zweite Fahrspur 102 wechselt (und dabei die Spurbegrenzung 103 überfährt), z.B. um das (Mess-) Fahrzeug 120 zu überholen.
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Das (Mess-) Fahrzeug 120 kann ein oder mehrere Umfeldsensoren (z.B. ein oder mehrere Bildkameras) umfassen, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf die Trajektorie 111 des (Ego-) Fahrzeugs 110 zu erfassen. Insbesondere kann der laterale Versatz 115 des (Ego-) Fahrzeugs 110 in Bezug auf die erste Fahrspur 101 (z.B. in Bezug auf eine Mittellinie des ersten Fahrspur 101) erfasst werden. Alternativ oder ergänzend kann der laterale Versatz 115 des (Ego-) Fahrzeugs 110 relativ zu der lateralen Position des (Mess-) Fahrzeugs 120 innerhalb der ersten Fahrspur 101 angegeben werden. Auf Basis der Sensordaten des (Mess-) Fahrzeugs 120 kann somit ein zeitlicher Verlauf des lateralen Versatzes 115 des (Ego-) Fahrzeugs 110 ermittelt werden.
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1b veranschaulicht unterschiedliche Phasen 131, 132, 133 des Spurwechsels des (Ego-) Fahrzeugs 110 entlang der Zeit 105. Der Spurwechsel kann insbesondere in eine Vor-Phase 131 vor dem Beginn 141 des Spurwechsels, in eine Haupt-Phase zwischen dem Beginn und dem Ende des Spurwechsels, und in eine Nach-Phase nach Ende 142 des Spurwechsels unterteilt werden. Dabei können jedoch der Anfangszeitpunkt 141, an dem der Spurwechsel beginnt, und der Endzeitpunkt 142, an dem der Spurwechsel endet, nicht ohne Weiteres aus den Sensordaten des (Mess-) Fahrzeugs 120 bestimmt werden.
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Es ist daher ein Ziel der in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen den zeitlichen Beginn 141 und das zeitliche Ende 142 eines Spurwechselmanövers eines beobachteten Fahrzeugs 110 in effizienter, präziser und reproduzierbarer Weise auf Basis von Sensordaten zu erkennen. Dabei sollen umfangreiche Datensätze mit Sensordaten einer Vielzahl von (Mess-) Fahrzeugen 120 analysiert werden, um für eine Vielzahl von Spurwechselmanövern die relevanten Zeitpunkte 141, 142 und/oder Spurwechseltrajektorien 111 zu extrahieren. Das beschriebene Verfahren kann insbesondere dazu verwendet werden, um Spurwechselmanöver in umfangreichen FOT-Datensätzen (Field Operational Test) retrospektiv während eines Data-Mining-Prozesses zu detektieren. Die Information in Bezug auf die Spurwechselmanöver kann dann für den Test bzw. die Entwicklung eines Fahrerassistenzsystems bzw. einer autonomen Fahrfunktion verwendet werden.
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Wie bereits oben dargelegt, ist in den 1a und 1b der Verlauf 111 eines Spurwechsels bzw. des lateralen Versatzes 115 (quer zu der Längsrichtung der Fahrspuren 101, 102) dargestellt. Die Daten in Bezug auf den Spurwechsel eines (Ego-) Fahrzeugs 110 können durch ein (Mess-) Fahrzeug 120 erfasst werden. Zur Erkennung eines Spurwechsels kann der laterale Versatz 115 (Abstand in y-Richtung, quer zu der Fahrrichtung des Mess-Fahrzeugs 120) zwischen den beiden Fahrzeugen 110, 120 betrachtet werden. Anhand des zeitlichen Verlaufs 111 des lateralen Versatzes 115 können der Zeitpunkt 141 des Beginns und/oder der Zeitpunkt 142 des Endes eines Spurwechsels ermittelt werden.
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Zur Erkennung des Anfangszeitpunkts 141 eines Spurwechselmanövers kann ein gleitendes Zeitfenster 212 betrachtet werden, das ausgehend von der Vor-Phase 131 entlang der fortschreitenden Zeitrichtung 213 zu der Haupt-Phase 132 des Spurwechselmanövers verschoben wird. Das Zeitfenster 212 kann sich von einem ersten Zeitpunkt 201 bis zu einem zweiten Zeitpunkt 202 erstrecken, und somit eine bestimmte, begrenzte Zeitdauer 203 aufweisen. Dabei werden die Zeitpunkte 201, 202 nach und nach entlang der Zeitrichtung 213 verschoben, wobei die Zeitdauer 203 des Zeitfensters 212 konstant bleibt.
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Für ein Zeitfenster 212 an einem bestimmten Zeitpunkt 201 wird der Wert eines Schwankungsmaßes für den lateralen Versatz 115 innerhalb des Zeitfensters 212 ermittelt. Dabei kann das Schwankungsmaß anzeigen, wie stark bzw. wie weit der laterale Versatz 115 innerhalb des Zeitfensters 212 gestreut ist, bzw. wie stark sich der laterale Versatz 115 innerhalb des Zeitfensters 212 verändert. Insbesondere kann das Schwankungsmaß anzeigen, wie stark der laterale Versatz 115 innerhalb des Zeitfensters 212 von einem Mittelwert des lateralen Versatzes 115 innerhalb des Zeitfensters 212 abweicht. Beispielsweise kann das Schwankungsmaß die Standardabweichung des lateralen Versatzes 115 innerhalb des Zeitfensters 212 anzeigen bzw. umfassen.
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Es kann somit für eine Vielzahl von Zeitpunkten 201 eine entsprechende Vielzahl von Werten des Schwankungsmaßes des lateralen Versatzes 115 innerhalb des jeweiligen Zeitfensters 212 ermittelt werden. Es kann somit ein zeitlicher Verlauf 222 des Schwankungsmaßes 220 entlang der Zeit 105 ermittelt werden (wie in den 2b und 2c dargestellt).
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Zur Ermittlung des Anfangszeitpunktes 141 eines Spurwechselmanövers können die ermittelten Werte des Schwankungsmaßes 220 mit einem Schwellenwert 221 verglichen werden. Der Schwellenwert 221 kann ggf. im Vorfeld auf Basis von Sensordaten in Bezug auf Spurwechselmanöver ermittelt werden.
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Typischerweise sind die Werte des Schwankungsmaßes 220 relativ klein, wenn das (Ego-) Fahrzeug 110 innerhalb einer Fahrspur 101 fährt (da der laterale Versatz 115 nahezu unverändert bleibt). Andererseits steigt der Wert des Schwankungsmaßes 220 typischerweise an, wenn das (Ego-) Fahrzeug 110 zu einem Spurwechsel ansetzt (da zu diesem Zweck der laterale Versatz 115 erhöht bzw. reduziert wird).
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Es kann dann der Zeitpunkt ermittelt werden, an dem der zeitliche Verlauf 222 des Schwankungsmaßes 220 den Schwellenwert 221 erreicht oder überschreitet. Dieser Zeitpunkt kann als der Anfangszeitpunkt 141 des Spurwechselmanövers betrachtet werden (siehe 2c).
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Die zeitlichen Verläufe 222 des Schwankungsmaßes 220 können für unterschiedlich breite Zeitfenster 212 ermittelt werden. Dabei kann die Zeitdauer 203 des Zeitfensters 212 nach und nach erhöht werden. Bei relativ schmalen Zeitfenstern 212 ist typischerweise der Wert des Schwankungsmaßes 220 relativ klein (aufgrund der Trägheit der Bewegung eines Fahrzeugs 110). Des Weiteren kann bei einem relativ schmalen Zeitfenster 212 typischerweise ein Schlenker innerhalb einer Fahrspur 101 nicht zuverlässig von einem einsetzenden Spurwechsel unterschieden werden. Andererseits ermöglicht die Verwendung eines relativ schmalen Zeitfensters 212 eine präzise Ermittlung des Anfangszeitpunktes 141 eines Spurwechselmanövers (d.h. eine relativ feine zeitliche Auflösung).
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Wie aus 2b ersichtlich ist, kann der zeitliche Verlauf 222 des Schwankungsmaßes 220 ggf. für ein relativ schmales Zeitfenster 212 den Schwellenwert 221 nicht erreichen, so dass kein Anfangszeitpunkt 141 detektiert werden kann. Es kann dann nach und nach die Zeitdauer 203 des Zeitfensters 212 erhöht werden, und für die jeweilige Zeitdauer 203 ein zeitlicher Verlauf 222 des Schwankungsmaßes 220 ermittelt und mit dem Schwellenwert 221 verglichen werden. Sobald auf Basis des Vergleichs ein Anfangszeitpunkt 141 detektiert werden kann, kann das Verfahren abgebrochen werden. Somit kann der Anfangszeitpunkt 141 in effizienter und zuverlässiger Weise mit der höchstmöglichen zeitlichen Auflösung, d.h. mit der höchstmöglichen Genauigkeit, bestimmt werden.
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Der Schwellenwert 221 kann individuell für ein bestimmtes Fahrzeug 110 für einen bestimmten Nutzer eines Fahrzeugs 110 und/oder bevorzugt für ein bestimmtes Spurwechselmanöver ermittelt werden. So kann die Genauigkeit der Ermittlung des Anfangszeitpunktes 141 eines Spurwechselmanövers weiter erhöht werden.
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Zur Ermittlung des Schwellenwertes 221 kann ein Referenz-Zeitfenster 211 betrachtet werden. Das Referenz-Zeitfensters 211 kann sich dabei von dem Überschritt-Zeitpunkt 205, an dem das Fahrzeug 110 die Spurbegrenzung 103 überschreitet, bis in die Vor-Phase 131 eines Spurwechselmanövers erstrecken. Für dieses Referenz-Zeitfenster 211 kann der (Referenz-) Wert des Schwankungsmaßes 220 bestimmt werden. Der Schwellenwert 221 kann dann auf Basis des Referenzwertes ermittelt werden. Insbesondere kann der Referenzwert als Schwellenwert 221 verwendet werden. So kann in besonders präziser und robuster Weise der Anfangszeitpunkt 141 eines Spurwechselmanövers bestimmt werden.
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Es kann somit insbesondere die Standardabweichung 220 des lateralen Versatzes 115 über ein Referenz-Fenster 211 betrachtet werden. Das Referenz-Fenster 211 kann dabei den gesamten Zeitraum eines Spurwechselmanövers umfassen, in dem sich das (Ego-) Fahrzeug 110 auf der ersten Fahrspur 101 befindet. Das Referenz-Fenster 211 kann möglichst groß gewählt werden, um die Erkennung des Anfangszeitpunktes 141 eines Spurwechselmanövers unempfindlich gegenüber Messrauschen oder temporärer Bewegungen des (Ego-) Fahrzeugs 110 zu gestalten. Beispielsweise kann sich das Referenz-Fenster 211 ausgehend von dem Übertritt-Zeitpunkt 205 um 5, 7, 10 Sekunden oder mehr erstrecken. Der ermittelte Referenzwert der Standardabweichung 220 kann als Schwellenwert 221 verwendet werden.
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Des Weiteren kann der Wert der Standardabweichung 220 über ein gleitendes (prospektives) Zeitfenster 212 berechnet werden. Dieses gleitende Zeitfenster 212 wird in Richtung 213 der Suche zu jedem Zeitschritt verschoben. Der Zeitpunkt, an dem der ermittelte Wert der Standardabweichung 220 dieses gleitenden Zeitfensters 212 über den Schwellenwert 221 steigt, stellt den Zeitpunkt des Beginns des Spurwechsels dar.
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Die Empfindlichkeit der Detektion des Anfangszeitpunktes 141 kann durch die Größe bzw. die Zeitdauer 203 des Zeitfensters 212 eingestellt werden. Typischerweise ist ein relativ kleines Fenster 212 weniger sensitiv als ein größeres Zeitfenster 212. Beispielsweise werden Spurwechselmanöver mit einer relativ geringen lateralen Geschwindigkeit mit relativ großen Zeitfenstern 212 typischerweise besser detektiert, da aufgrund der relativ geringen lateralen Geschwindigkeit eine höhere Sensitivität benötigt wird als bei einer relativ hohen lateralen Geschwindigkeit.
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Auf Basis der Sensordaten bzw. der Trajektorie 111 für ein Fahrzeug 110 kann zunächst allgemein erkannt werden, dass ein Spurwechsel stattgefunden hat. Es kann dann der zeitliche Verlauf 222 der Standardabweichung 222 mit einem relativ kleinen gleitenden Zeitfensters 212 ermittelt werden, um den Anfangszeitpunkt 141 des Spurwechselmanövers zu bestimmen. Wenn kein Anfangszeitpunkt 141 erkannt werden kann, kann die Zeitdauer 203 des Zeitfensters 212 um eine Zeiteinheit (z.B. um die kleinste zeitliche Auflösung der verfügbaren Daten) erhöht werden. Durch die Erhöhung der Zeitdauer 203 des Zeitfensters 212 werden die Sensitivität des prospektiven Zeitfensters 212 und somit die Erkennungswahrscheinlichkeit eines Spurwechselbeginns erhöht. Das iterative Erhöhen der Zeitdauer 203 kann so lange wiederholt werden, bis auf Basis des zeitlichen Verlaufs 222 der Standardabweichung 220 ein Spurwechselbeginn erkannt wird. Durch das iterative Erhöhen der Zeitdauer 203 wird das Verfahren robust gegenüber temporären lateralen Bewegungen des (Ego) Fahrzeuges 110, die nicht zu einem Spurwechsel führen.
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Der Endzeitpunkt 142 eines Spurwechselmanövers kann in entsprechender Weise bestimmt werden. Zu diesem Zweck wird, wie in 3a dargestellt, ein gleitendes Zeitfenster 212 betrachtet, das ausgehend von der Nach-Phase 133 des Spurwechselmanövers bis zu dem Zeitpunkt 205 des Übertritts der Spurbegrenzung 103 in die negative Richtung 213 bewegt wird, um einen zeitlichen Verlauf 222 des Schwankungsmaßes 220 (insbesondere der Standardabweichung) zu ermitteln und mit einem Schwellenwert 221 zu vergleichen (siehe 3b). Als Referenz-Fenster 211 zur Ermittlung des Schwellenwertes 221 kann der Zeitraum von dem Zeitpunkt 205 des Übertritts der Spurbegrenzung 103 bis zu der Nach-Phase 133 des Spurwechselmanövers betrachtet werden (z.B. mit einer zeitlichen Länge von 5, 7, 10 Sekunden oder mehr, ausgehend von dem Übertritt-Zeitpunkt 205). Als Endzeitpunkt 142 kann der Zeitpunkt betrachtet werden, an dem der (entgegen der Zeitrichtung fortschreitende) Verlauf 222 des Schwankungsmaßes 220 erstmalig den Schwellenwert 221 erreicht oder überschreitet.
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Um auch das zeitliche Ende des Spurwechsels identifizieren zu können, kann somit das beschriebene Verfahren „rückwärts“ ausgehend von der Nach-Phase 133 eines Spurwechselmanövers ausgeführt werden. Das Referenz-Fenster 211 beinhaltet in diesem Fall den gesamten Zeitraum, indem sich das (Ego-) Fahrzeug 110 auf der zweiten Fahrspur 102 befindet. Das gleitende Zeitfenster 212 nähert sich dem Spurwechsel ausgehend von der Nach-Phase 133 des Spurwechselmanövers an.
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5 veranschaulicht den ermittelten Anfangszeitpunkt 141 und Endzeitpunkt 142 für den zeitlichen Verlauf des lateralen Versatzes 115 für einen realen Spurwechselmanöver.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Ermittlung einer zeitlichen Begrenzung eines Spurwechselmanövers eines Fahrzeugs 110. Der Spurwechsel kann von einer ersten Fahrspur 101 auf eine zweite Fahrspur 102 erfolgen. Das Verfahren 400 kann durch eine Auswertevorrichtung (z.B. durch einen Computer oder einen Server) ausgeführt werden. Die zeitliche Begrenzung des Spurwechselmanövers kann insbesondere einen Anfangszeitpunkt 141 und/oder einen Endzeitpunkt 142 des Spurwechselmanövers umfassen.
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Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401 eines zeitlichen Verlaufs 222 eines Schwankungsmaßes 220 eines lateralen Versatzes 115 des Fahrzeugs 110 während des Spurwechselmanövers für ein gleitendes Zeitfenster 212, das entlang einer Zeitachse bewegt wird. Insbesondere kann das Zeitfenster 212 an unterschiedliche Zeitpunkte 201 auf der Zeitachse geschoben werden. Es kann dann für jeden Zeitpunkt 201 ein Wert des Schwankungsmaßes 220 ermittelt werden, so dass sich für die Sequenz von unterschiedlichen Zeitpunkten 201 ein zeitlicher Verlauf 222 des Schwankungsmaßes 220 ergibt.
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Dabei kann der laterale Versatz 115 des Fahrzeugs 110 in Bezug auf einen Referenzpunkt betrachtet werden. Der Referenzpunkt kann eine bestimmte laterale Position innerhalb der ersten oder der zweiten Fahrspur 101, 102 sein. Alternativ oder ergänzend kann der Referenzpunkt die laterale Position eines Mess-Fahrzeugs 120 sein, mit dem Sensordaten in Bezug auf den lateralen Versatzes 115 des Fahrzeugs 110 erfasst werden.
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Außerdem umfasst das Verfahren 400 das Vergleichen 402 des zeitlichen Verlaufs 222 des Schwankungsmaßes 220 mit einem Schwellenwert 221. Dabei kann der Schwellenwert 221 von dem zeitlichen Verlauf 111 des lateralen Versatzes 115 des Fahrzeugs 110 abhängen. Insbesondere kann ermittelt werden, an welchem Zeitpunkt der zeitliche Verlauf 222 des Schwankungsmaßes 220 den Schwellenwert 221 erreicht und/oder überschreitet.
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Ferner umfasst das Verfahren 400 das Ermitteln 403 einer zeitlichen Begrenzung des Spurwechselmanövers in Abhängigkeit von dem Vergleich. Insbesondere können der Anfangszeitpunkt 141 und/oder der Endzeitpunkt 142 des Spurwechselmanövers ermittelt werden (z.B. als der Zeitpunkt ab dem der zeitliche Verlauf 222 des Schwankungsmaßes 220 den Schwellenwert 221 erreicht und/oder überschreitet).
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen wird eine zuverlässige Erkennung des genauen Zeitpunktes 141, 142 von Beginn und Ende eines Spurwechsels ermöglicht. Dabei ist die Erkennung robust in Bezug auf vorübergehende laterale Bewegungen eines Fahrzeugs 110 innerhalb einer Fahrspur 101, 102. Des Weiteren ist das beschriebene Verfahren 400 ressourceneffizient und somit geeignet für die Analyse von relativ großen Datensätzen (Stichwort „Data-Mining“).
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
