DE102018209980A1 - Verfahren zur Wahl einer Route für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wahl einer Route für ein Fahrzeug, bei dem eine Route aus einer Anzahl möglicher Routen ausgewählt wird, wozu ein Optimierungsverfahren durchgeführt wird, wobei bei dem Optimierungsverfahren mindestens eine Optimierungsgröße berücksichtigt wird, und wenigstens eine der mindestens einen Optimierungsgröße eine Auswirkung auf einen möglichen assistierten Betrieb des Fahrzeugs hat.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl bzw. Wahl einer Route bzw. einer Fahrstrecke für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrzeug, das für einen assistierten Betrieb eingerichtet ist, und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium zum Ausführen des Verfahrens.
• Stand der Technik
• In Kraftfahrzeugen werden sogenannte Routen- bzw. Streckenplaner eingesetzt, mit denen ein Weg zwischen einem Start- und einem Zielort gefunden werden kann. Ein Routenplaner ist dabei typischerweise ein Computerprogramm, das beispielsweise in Verbindung mit einem Navigationssystem zur Positionsbestimmung dem Fahrer den zu fahrenden Weg vorgibt und diesen typischerweise mithilfe einer graphischen Darstellung anzeigt. Dabei können regelmäßig vom Nutzer Wünsche eingegeben werden, wie beispielsweise ob die schnellste, kürzeste, wirtschaftlichste oder die schönste Strecke ausgesucht werden soll. Hierzu kann eine Nutzerschnittstelle dienen.
• Ein Navigationssystem ist ein technisches System, das mithilfe einer Positionsbestimmung und von Geoinformationen eine Zielführung zu dem Zielort oder eine Vorgabe einer Strecke zu dem Zielort unter Berücksichtigung vorgegebener Kriterien ermöglicht.
• Daneben sind unterschiedliche Fahrersassistenzsysteme bekannt, die dem Fahrer ein assistiertes, d. h. ein automatisches oder gar autonomes Fahren, ermöglichen.
• Unter einem automatisierten oder auch hochautomatisierten Fahren ist ein Zwischenschritt zwischen einem unterstützten Fahren, bei dem der Fahrer durch Assistenzsysteme unterstützt wird, und einem autonomen Fahren, bei dem das Fahrzeug selbsttätig und ohne Einwirkung des Fahrers fährt, zu verstehen. Beim hochautomatisierten Fahren verfügt das Fahrzeug über eine eigene Intelligenz, die vorausplant und die Fahraufgabe zumindest in den meisten Fahrsituationen übernehmen kann.
• Hierin wird ein automatisiertes Fahren und ein autonomes Fahren unter dem Begriff assistiertes Fahren zusammengefasst.
• Eine Routenplanung für den Personenkraftwagen- oder Lastkraftwagenverkehr stellt ein klassisches Optimierungsproblem dar. Dabei wird versucht, anhand vorgegebener Kriterien, die Wünsche oder auch Vorlieben des Fahrers wiederspiegeln, die für den Fahrer optimale Route bzw. Fahrstrecke auszuwählen. Die Optimierung erfolgt bislang in den meisten Fällen über die Minimierung der Fahrtzeit. Neuere Ansätze beziehen weitere Größen und Randbedingungen bei der Optimierung mit ein, beispielsweise die Fahrtkosten, einschließlich beispielsweise Mautkosten und Kraftstoffverbrauch, emotionale und/oder mentale Beanspruchung des Fahrers oder die touristische Güte der Route.
• Die Druckschrift US 9,188,985 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erzeugen einer Reihe von Routen zwischen einer gegenwärtigen Position eines Fahrzeugs und einem Zielort, wobei für die unterschiedlichen Routen Steuerinformationen zum Steuern des Fahrzeugs erzeugt werden, wobei berücksichtigt wird, ob ein Fahrer das Fahrzeug selbst steuern wird oder ob das Fahrzeug automatisiert oder autonom betrieben werden kann. Die unterschiedlichen Routen werden angezeigt, wobei bei dieser Anzeige erste Routenabschnitte kenntlich gemacht sind, die automatisiert gefahren werden können, und zweite Routenabschnitte, die manuell gefahren werden müssen. Eine der Routen kann dann ausgewählt werden und das Fahrzeug wird dann entsprechend angesteuert.
• Offenbarung der Erfindung
• Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Anordnung gemäß Anspruch 8 vorgestellt. Es werden weiterhin ein Computerprogramm nach Anspruch 10 und ein maschinenlesbares Speichermedium mit den Merkmalen des Anspruchs 11 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
• Das vorgestellte Verfahren dient dazu, eine Route aus einer Anzahl möglicher Routen auszuwählen, wozu ein Optimierungsverfahren durchgeführt wird. Bei diesem Optimierungsverfahren wird mindestens eine Optimierungsgröße berücksichtigt, wobei wenigstens eine der mindestens einen Optimierungsgröße eine Auswirkung auf einen möglichen assistierten, d. h. einen automatisierten oder autonomen, Betrieb des Fahrzeugs hat. Die berücksichtigte Optimierungsgröße beeinflusst somit den automatisierten oder autonomen Betrieb des Fahrzeugs. So kann diese beispielsweise beschreiben, für welche Dauer das Fahrzeug auf der Route automatisiert oder autonom betrieben werden kann und/oder wie oft der Fahrer die Steuerung des Fahrzeugs übernehmen muss.
• Zu beachten ist, dass das vorgestellte Verfahren zur automatisierten Routenwahl dient, wobei in Ausgestaltung Infotainment, also Informations- und/oder Unterhaltungs-Inhalte oder Inhalte einer persönlichen Informationsverwaltung berücksichtigt werden können und/oder die genannten Inhalte entsprechend der gewählten Route angepasst oder vorgeschlagen werden können.
• Zusätzlich können bei der Routenauswahl persönliche Zeitpräferenzen berücksichtigt werden.
• Ein Optimierungsverfahren dient grundsätzlich dazu, optimale Parameter für ein System zu finden. Optimal bedeutet in der Regel, dass eine Zielfunktion minimiert oder maximiert wird. In dem vorliegenden Fall bedeutet dies, dass eine Route, definiert durch Parameter, die den Weg beschreiben, ausgewählt wird, die sich für den Fahrer als optimal erweist. Dabei können vom Fahrer Kriterien bzw. Bedingungen, die Optimierungsgrößen, vorgegeben werden, die durch die gewählte Route am besten eingehalten bzw. erfüllt werden sollen.
• Dem vorgestellten Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Gegensatz zu der manuellen Fahrt bei der hochautomatisierten Fahrt (SAE Stufe ≥ 3) (SAE: Society of Automotive Engineering) damit zu rechnen ist, dass der Fahrer die Fahrtzeit zur Durchführung anderer Aufgaben als der Fahraufgabe, von sogenannten Nebenaufgaben, nutzt. Es ist somit davon auszugehen, dass der Minimierung der Fahrtzeit weniger Bedeutung zukommt und weitere Optimierungsgrößen zur optimalen Routenwahl berücksichtigt werden müssen, die die vom Fahrer durchgeführte Nebenaufgabe betreffen. Als Nebenaufgabe wird hierin eine Tätigkeit, wie beispielsweise das Lesen oder das Schreiben von elektronischen Nachrichten, bezeichnet, die der Fahrer während der Fahrt ausführt und die es nicht oder nur eingeschränkt gestatten, dass der sich Fahrer um das Führen des Fahrzeugs kümmert.
• So kann es der Fahrer als störend empfinden, wenn das Fahrzeug zwar die schnellste Route bis zum Ziel wählt, diese jedoch über Straßen führt, die z. B. aufgrund ihrer Topographie keine autonome oder automatisierte Fahrt zulassen und somit den Fahrer zur Unterbrechung der Nebenaufgabe und Übernahme der Fahrzeugführung zwingen.
• Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur optimalen Routenwahl mit Berücksichtigung von Optimierungsgrößen, die den Fahrkomfort bei der automatisierten oder autonomen, d. h. einer assistierten, Fahrt maßgeblich beeinflussen können. Als zusätzliche Optimierungsgröße werden beispielsweise vorgeschlagen:
• - die Anzahl der Übernahmeaufforderungen. Übernahmeaufforderungen werden dann an den Fahrzeugführer ausgegeben, wenn eine autonome Fahrt nicht möglich ist und der Fahrzeugführer daher die Fahraufgabe selbst übernehmen muss.
• - die Dauer der längsten autonom oder automatisiert fahrbaren Teilstrecke. Hierunter ist insbesondere die Fahrzeit auf der zeitlich am längsten autonom oder automatisiert befahrbaren Teilstrecke zu verstehen, wobei die Fahrzeit vorzugsweise unter Berücksichtigung einer Fahrzeitminimierung auf der betreffenden Teilstrecke bestimmt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird also die Fahrzeit auf dieser Fahrstrecke nicht durch eine unnötig herabgesetzte Fahrgeschwindigkeit künstlich verlängert.
• Unter einer Übernahmeanforderung ist die Anforderung an den Fahrer zu verstehen, die Führung des Fahrzeugs zu übernehmen. Die optimale Route ist damit beispielsweise diejenige, die möglichst wenige Übernahmeanforderungen mit sich bringt und/oder die längste Dauer und/oder die längste Gesamtdauer der autonom oder automatisiert fahrbaren Teststrecken umfasst. Die Zielfunktion lautet beispielsweise: Anzahl der Übernahmeanforderungen, Dauer der autonom oder automatisiert fahrbaren Fahrstrecke usw. Das Optimierungsverfahren ist abgeschlossen, wenn die Zielfunktion bzw. das Ergebnis dieser Zielfunktion minimiert bzw. maximiert ist. Dabei können auch mehrere Zielfunktionen, die unterschiedlich gewichtet werden können, berücksichtigt werden.
• Es wird weiterhin vorgeschlagen, entsprechende Optimierungsgrößen bzw. Parameter über einen automatischen Abgleich mit einem Infotainment-System zu bestimmen und/oder Infotainment-Inhalte entsprechend anzupassen. Unter einem Infotainment-System ist ein System zu verstehen, das den Fahrer informiert und/oder unterhält, also Informationsinhalte, wie beispielsweise Nachrichten, Aktienkurse oder dergleichen und/oder Unterhaltungsinhalte, wie beispielsweise Musikstücke oder Videofilme an den Fahrer ausgeben kann.
• Das vorgestellte Verfahren hateine Reihe von Vorteilen. So kann mit diesem eine höhere Fahrerzufriedenheit erreichte werden. Weiterhin können wiederholte Unterbrechungen der Nebenaufgabe durch Übernahmeaufforderungen durch eine Routenoptimierung verhindert werden. Kann mit einer Verlängerung der Fahrtzeit gewährleistet werden, dass eine Nebenaufgabe mit Erreichung des Fahrziels vollständig abgeschlossen werden kann und damit die Verlängerung vom Fahrer akzeptiert wird, so besteht darüber hinaus die Möglichkeit, durch entsprechende Routenanpassung frei gewordene Straßenkapazität für Fahrer mit anderen Routenpräferenzen, z. B. Präferenz für kürzeste Fahrtzeit, zu nutzen und damit eine bessere Straßenauslastung zu erreichen.
• Die vorgestellte Anordnung dient zum Ausführen des beschriebenen Verfahrens. Diese ist beispielsweise in einem Navigationssystem eines Fahrzeugs in Hardware und/oder Software implementiert.
• Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
• Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
• Figurenliste
• 1 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des vorgestellten Verfahrens.
• 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Fahrzeug mit einer Anordnung zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens.
• Ausführungsformen der Erfindung
• Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
• 1 zeigt einen Ablauf einer Ausführung des vorgestellten Verfahrens. In einem ersten Schritt 10 können, beispielsweise mit einem Standardverfahren, n mögliche Routen bzw. Streckenalternativen x₁, ..., x_n bestimmt werden. Jede Alternative besteht aus einer oder mehreren Teilstrecken. Die Alternativen können so ausgewählt werden, dass ausgehend von der Strecke mit minimaler Fahrtzeit weitere Strecken im Intervall $$\left[\underset{\text{x}}{\text{min}}\text{ Dur}\left(\text{x}\right)\text{, }\underset{\text{x}}{\text{min}}\text{ Dur}\left(\text{x}\right)+\text{s}\right]$$

  

  betrachtet werden, wobei s einen maximal zusätzlichen Zeitaufschlag zur minimalen Zeitdauer beschreibt. Alternativ kann ein prozentualer Aufschlag zur Bestimmung der oberen Intervallgrenze genutzt werden. Die obere Intervallgrenze kann so gewählt werden, dass Fahrtzeiten innerhalb des Intervalls vom Nutzer als gleichwertig akzeptiert werden.
• In einem zweiten Schritt 12 werden zusätzlich die folgenden Optimierungsgrößen zur Auswahl von geeigneten Strecken genutzt:
• - die Anzahl der Übernahmeaufforderungen Tor(x) je Strecke
• - die Dauer der am längsten automatisiert oder autonom fahrbaren Teilstrecke Dur_AD(x) je Strecke
• Eine Übernahmeaufforderung ist Teil einer autonomen oder automatisierten Fahrt - im Sinne der eingangs gegebenen Definitionen. Der Fahrer wird dann zur Übernahme der Fahrzeugführung aufgefordert, wenn die autonome oder automatisierte Fahrfunktion aufgrund bestimmter Voraussetzungen, wie beispielsweise einer Straßentopologie oder einer Baustelle, die einen sicheren automatisierten Betrieb nicht mehr zulassen, nicht mehr zur Verfügung steht. Um der Übernahmeaufforderung Folge zu leisten, muss der Fahrer eventuell getätigte Nebenaufgaben, z. B. Lesen, abbrechen und sich wieder der Fahraufgabe, nämlich der Quer- und Längsführung des Fahrzeugs, das typischerweise ein Kraftfahrzeug ist, widmen.
• Das Bestimmen der Anzahl der Übernahmeaufforderungen und der Dauer der am längsten autonom oder automatisiert fahrbaren Teilstrecke setzt voraus, dass Informationen hinsichtlich der Verfügbarkeit der Automatisierungsfunktion in den Kartendaten für die zu untersuchenden Teilstrecken enthalten sind. Dies kann z. B. in Form einer Angabe der Wahrscheinlichkeit (0 bis 100 %) der Verfügbarkeit der Automatisierung für Teilstrecken erfolgen. Ein Schwellwertkriterium, z. B. > 90 %, kann dazu genutzt werden, aus den Wahrscheinlichkeitsangaben bezüglich der Verfügbarkeitswahrscheinlichkeit zusammenhängende Teilstrecken zu identifizieren und die Fahrtdauer der zeitlich am längsten automatisiert zu fahrenden zusammenhängenden Teilstrecken zu ermitteln.
• Auch die Anzahl der Übernahmeaufforderungen kann mittels eines Schwellwertkriteriums abgeschätzt werden. Angenommen werden kann hier, dass jede automatisiert fahrbare Teilstrecke auch automatisiert gefahren wird und dementsprechend bei Reihung einer Teilstrecke die das Schwellwertkriterium erfüllt, gefolgt von einer Teilstrecke, die das Kriterium nicht erfüllt, eine Übernahme zu erfolgen hat.
• Es kann grundsätzlich für den Fahrer als optimal angenommen werden, dass die Anzahl der Übernahmeaufforderungen bei Strecken mit gleicher Fahrtzeit oder ähnlicher Fahrtzeit bei Berücksichtigung eines entsprechenden Zeitaufschlags sminimiert bzw. minimal ist.
• Die Auswahl von Streckenalternativen auf Basis der Dauer der am längsten automatisiert fahrbaren Teilstrecke kann in einem dritten Schritt 14 über verschiedene Verfahren erfolgen:
• - Do-not-Disturb (= Nicht Stören) Modus: Explizite Auswahl einer Dauer im Navigations- oder Infotainment-System des Fahrzeugs, während der der Fahrer nicht durch Übernahmeaufforderungen des Fahrzeugs unterbrochen werden möchte
• - Infotainment-Modus: Implizites Bestimmen der Dauer über gewünschtes oder aktuelles Programm im Infotainment-System, beispielsweise aus der angegebenen Spielzeit eines ausgewählten Films oder einer Serie die der Fahrer während der Fahrt anschauen möchte oder bereits anschaut
• - Persönliche Informationsverwaltung bzw. Personal Information Management (PIM) Modus: Bestimmen der Dauer über PIM-Informationen, wie z. B. Kalenderinformationen zur angesetzten Dauer eines geplanten oder schon stattfindenden Telefonanrufs oder Telefonkonferenz
• Umgekehrt kann eine Funktion vorgesehen werden, die bei gegebener Streckenwahl, beispielsweise bei Wahl einer Strecke mittels minimaler Fahrtzeit und damit Festlegen der Größe Dur_AD(x), entsprechend zeitlich passende Inhalte aus dem Infotainment-System herausgesucht und dem Nutzer empfohlen werden.
• Ein Spielraum in der Bestimmung der Fahrtzeit ergibt sich aus den oftmals im Widerspruch stehenden Größen Fahrtzeit und Streckenlänge. Da die Wahl einer besonders kurzen Strecke, beispielsweise die Nutzung der direkten Landstraße statt eines Umwegs über die Autobahn, mit anderen Vorteilen, z. B. einem geringeren Kraftstoffverbrauch, einhergeht, ergibt sich insbesondere im Intervall zwischen Minimaldauer und Dauer der kürzesten Route zuzüglich eine vom Fahrer akzeptierte Fahrtzeit, zusätzlich zum maximal akzeptierten Zeitaufschlag s. Eine Anpassung des vorstehend beschriebenen Intervalls kann in einem vierten Schritt 16 entsprechend erfolgen: $$\left[\underset{\text{x}}{\text{min}}\text{ Dur}\left(\text{x}\right)\text{, Dur}\left(\text{arg }\underset{\text{x}}{\text{min}}\text{ Dist}\left(\text{x}\right)\right)+\text{s}\right]$$

  
• Eine sukzessive Vergrößerung des Suchraums kann durch schrittweises Vergrößern des Parameters s in einem fünften Schritt 18 erfolgen. Die Vergrößerung des Suchraums und damit die Veränderung der Fahrtzeit kann vom Nutzer über eine entsprechende Nutzerschnittstelle gesteuert bzw. akzeptiert werden.
• 2 zeigt in stark vereinfachter schematischer Darstellung ein Fahrzeug, das insgesamt mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet ist. Dieses Fahrzeug 50 weist ein Navigationssystem 52 auf, in dem eine Recheneinheit 54 vorgesehen ist. Das Navigationssystem 52 umfasst weiterhin ein Positionsbestimmungssystem 56, eine Nutzerschnittstelle 58 und eine Anzeige 60 zum Darstellen bzw. Anzeigen einer ausgewählten Route.
• Der Recheneinheit 54 ist ein Speicher 62 zugeordnet, in dem die Anordnung zum Durchführen des Verfahrens als Computerprogramm implementiert abgelegt ist. Dieses Computerprogramm kommt auf der Recheneinheit 54 zur Ausführung und bewirkt die Ausführung des hierin vorgestellten Verfahrens.
• 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 9188985 A1 [0008]

Claims (11)

1. Verfahren zur Wahl einer Route für ein Fahrzeug (50), bei dem eine Route aus einer Anzahl möglicher Routen ausgewählt wird, wozu ein Optimierungsverfahren durchgeführt wird, wobei bei dem Optimierungsverfahren mindestens eine Optimierungsgröße berücksichtigt wird, und wenigstens eine der mindestens einen Optimierungsgröße eine Auswirkung auf einen möglichen assistierten Betrieb des Fahrzeugs (50) hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als eine Optimierungsgröße die Anzahl der Übernahmeaufforderungen berücksichtigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als eine Optimierungsgröße die Dauer der längsten autonom fahrbaren Teilstrecke berücksichtigt wird
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Fahrzeug (50) unter Berücksichtigung der ausgewählten Route angesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem mindestens eine Optimierungsgröße durch einen automatischen Abgleich mit einem Infotainment-System bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem mindestens eine Optimierungsgröße durch einen automatischen Abgleich mit einer persönlichen Informationsverwaltung bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die wenigstens eine Optimierungsgröße, die eine Auswirkung auf einen möglichen assistierten Betrieb des Fahrzeugs (50) hat, anhand eines Schwellwertkriteriums abgeschätzt wird.
8. Anordnung zur Auswahl einer Route für ein Fahrzeug (50), wobei die Anordnung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, die in einem Navigationssystem (52) des Fahrzeugs (50) implementiert ist.
10. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, das dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit (54), insbesondere einer Recheneinheit (54) in einer Anordnung gemäß Anspruch 8, ausgeführt wird.
11. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.

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