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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs von einer Startposition zu einer Zielposition, wobei das Fahrzeug entlang einer Referenztrajektorie geführt wird, welche eine Abfolge von Referenzposen umfasst, wobei die Referenzposen jeweils eine Fahrzeugposition und eine Fahrzeugorientierung umfassen und die Referenztrajektorie mit den Referenzposen durch einen Einpark- oder einen Ausparkassistenten vorgegeben ist. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm und ein Fahrerassistenzsystem, welche jeweils eingerichtet sind, das Verfahren auszuführen. Des Weiteren wird ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrerassistenzsystem vorgeschlagen.
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Stand der Technik
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Moderne Fahrzeuge sind mit Fahrerassistenzsystemen ausgestattet, um den Fahrer eines Fahrzeugs bei der Durchführung verschiedener Fahrmanöver zu unterstützen. Dabei sind im Stand der Technik automatische und semiautomatische Systeme bekannt. Bei automatischen Systemen wird das durchzuführende Fahrmanöver automatisch vom Fahrerassistenzsystem sowohl hinsichtlich der Längsführung als auch hinsichtlich der Querführung des Fahrzeugs durchgeführt. Hierbei wird unter Längsführung das Beschleunigen bzw. Abbremsen des Fahrzeugs verstanden und unter Querführung wird die Lenkung des Fahrzeugs verstanden. Bei einem semi-automatischen System führt der Fahrer des Fahrzeugs entweder die Längsführung durch und die Querführung wird vom Fahrerassistenzsystem übernommen, oder die Querführung wird vom Fahrer des Fahrzeugs durchgeführt und die Längsführung wird vom Fahrerassistenzsystem übernommen. Bei einer automatischen Fahrt kann das Fahrzeug automatisch einer bestimmten Trajektorie folgen. Die Trajektorie stellt dabei eine Bahnkurve dar, der das Fahrzeug folgt. Bei der automatischen oder semi-automatischen Fahrt eines Fahrzeugs wird die Umgebung üblicherweise durch Sensoren des Fahrzeugs auf Hindernisse überwacht.
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Aus
DE 10 2016 211 182 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Durchführen einer automatisierten Fahrt eines Fahrzeugs entlang einer aus einer Karte bereitgestellten Trajektorie bekannt. Die Trajektorie kann zum automatischen Ansteuern einer Parkposition durch das Fahrzeug eingerichtet sein. Das Fahrzeug verfügt über eine Umfelderfassungseinrichtung und über eine Steuerung, welche das Fahrzeug entlang der hinterlegten Trajektorie führt. Ist das Abfahren der Trajektorie auf Grund eines Hindernisses nicht möglich, so kann das Fahrzeug die Trajektorie auf Grundlage von in der Karte hinterlegten Befahrbarkeitsinformationen anpassen. Bereiche, welche nicht befahrbar sind, werden dann bei der Planung einer alternativen Trajektorie vermieden.
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DE 10 2006 034 254 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen eines Ausweichmanövers. Wird ein Objekt erfasst, welches sich auf einem Kollisionskurs mit dem Fahrzeug befindet, wird eine Bahn für ein Ausweichmanöver bestimmt, wobei die Bahn durch eine Sigmoide gegeben ist, deren Gestalt durch wenigstens einen Parameter bestimmt wird. Der Parameter wird in einer Ausführungsform durch die gewünschte Manöverbreite des Ausweichmanövers ermittelt. Es wird ferner ein Startpunkt bestimmt, an dem das Ausweichmanöver gestartet wird und das Lenksystem des Fahrzeugs wird in Abhängigkeit der ermittelten Bahn beeinflusst, nachdem der Startpunkt erreicht wurde. Die Sigmoide erlaubt es eine kurze und komfortable Ausweichbahn zu bestimmen, die den fahrphysikalischen Anforderungen gerecht wird.
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DE 10 2014 016 567 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen einer Ausweichtrajektorie. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines gewünschten Seitenversatzes des Fahrzeugs, das Bestimmen der zum Erzielen des Seitenversatzes benötigten Zeit und das Festlegen einer Ausweichtrajektorie in Form einer Kosinuskurve. Der gewünschte Seitenversatz kann insbesondere der zum Umfahren eines Hindernisses erforderliche Seitenversatz sein. Die Kosinusform der Ausweichtrajektorie macht es einfach, den Krümmungsradius der Ausweichtrajektorie zu berechnen und anhand des Krümmungsradius zu entscheiden, ob die Ausweichtrajektorie stabil fahrbar ist oder ob die Gefahr besteht, dass die Räder des Fahrzeugs seitlich wegrutschen. Nach dem Passieren des Hindernisses kann eine zweite Ausweichtrajektorie bestimmt werden, die das Fahrzeug auf seine ursprüngliche Fahrspur zurückführt.
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Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Umfahren von Hindernissen ist, dass die dabei erstellten Trajektorien viel Platz erfordern und die Manöver im Zusammenhang mit einem automatisierten Parkmanöver für einen Fahrer eines Fahrzeugs nicht intuitiv erfasst werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs von einer Startposition zu einer Zielposition vorgeschlagen, wobei das Fahrzeug entlang einer Referenztrajektorie geführt wird, welche eine Abfolge von Referenzposen umfasst, wobei die Referenzposen jeweils eine Fahrzeugposition und eine Fahrzeugorientierung umfassen und die Referenztrajektorie mit den Referenzposen durch einen Einpark- oder einen Ausparkassistenten vorgegeben ist.
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Das Verfahren umfasst in einem ersten Schritt a) das Erfassen eines Hindernisses in einem Bereich der vom Fahrzeug zukünftig abzufahrenden Referenzposen. In einem nachfolgenden Schritt b) erfolgt ein Bestimmen einer oder mehrerer Ausweichposen, welche jeweils in einem frei befahrbaren Bereich liegen und welche mit Bezug zu der Referenztrajektorie seitlich zu dem Hindernis verschoben sind, wobei die Ausweichposen durch mit Bezug zur Referenztrajektorie seitliches Verschieben von Referenzposen und/oder durch Einfügen weiterer Posen erhalten werden. Anschließend erfolgt in einem Schritt c) ein Bestimmen einer Ausweichtrajektorie, welche durch die Ausweichposen führt, wobei die Ausweichtrajektorie derart bestimmt wird, dass sich diese nahtlos und ohne einen Knick in die Referenztrajektorie einfügt. In einem nachfolgenden Schritt d) wird das Fahrzeug entlang der bestimmten Ausweichtrajektorie geführt.
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Bei der Referenztrajektorie handelt es sich um eine Bahnkurve, entlang der das Fahrzeug von der Startposition zu der Zielposition geführt werden kann. Die Referenztrajektorie umfasst eine Vielzahl von Referenzposen, wobei die Referenzposen nacheinander abgefahren werden. Eine Pose umfasst eine Fahrzeugposition und eine Fahrzeugorientierung. Die Fahrzeugposition ist dabei auf einen Referenzpunkt des Fahrzeugs bezogen, der beispielsweise zwischen den Rädern der hinteren Achse liegt. Die Fahrzeugorientierung ist beispielsweise als ein Winkel zur Längsachse des Fahrzeugs angegeben. Die Fahrzeugorientierung ist bevorzugt derart vorgegeben, dass die Längsachse des Fahrzeugs parallel zu einer Tangente der Trajektorie ist, welche die Trajektorie am Referenzpunkt des Fahrzeugs berührt.
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Beim Führen des Fahrzeugs entlang der Referenztrajektorie wird das Fahrzeug von einer Fahrzeugposition zur nächsten Fahrzeugposition geführt, wobei das Fahrzeug an den Fahrzeugpositionen jeweils die durch die jeweilige Referenzpose vorgesehene Orientierung aufweist.
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Die Referenztrajektorie wird durch einen Einpark- oder einen Ausparkassistenten vorgegeben. Im Fall eines Einparkmanövers ist die Zielposition somit die Position, an der das Fahrzeug geparkt werden soll. Im Fall eines Ausparkmanövers ist die Zielposition eine Position auf einer Straße, von der eine Weiterfahrt erfolgen kann. Als Startposition wird bevorzugt die Position verwendet, an der sich das Fahrzeug zum Beginn des automatisierten Fahrmanövers befindet.
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Zum Erkennen von Hindernissen wird bevorzugt ein Bereich der zukünftig abzufahrenden Referenzposen unter Verwendung mindestens eines Umfeldsensors des Fahrzeugs überwacht. Dieser Bereich ist der Bereich, der vom Fahrzeug beim Abfahren der Referenzposen überfahren werden wird. Zum Abschätzen dieses Bereichs kann ein vom Fahrzeug zukünftig zu befahrender Fahrschlauch bestimmt werden. Der Fahrschlauch wird bevorzugt unter Berücksichtigung der bekannten Breite des Fahrzeugs anhand der Referenztrajektorie bestimmt, beispielsweise indem die Referenztrajektorie jeweils um die halbe Fahrzeugbreite verschoben wird, um den Fahrschlauch begrenzende Linien zu erhalten.
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Wird bei der Ausführung des automatisierten Fahrmanövers ein Hindernis erkannt, welches sich im Bereich zukünftig abzufahrender Referenzposen bzw. in dem zukünftig zu befahrenden Fahrschlauch des Fahrzeugs liegt, werden gemäß Schritt b) Ausweichposen bestimmt.
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Zum Bestimmen von Ausweichposen können bereits vorhandene Referenzposen verschoben werden. Dabei werden bevorzugt eine oder mehrere Referenzposen seitlich zu dem Hindernis verschoben, indem diese entlang einer Linie verschoben werden, welche senkrecht zu der Trajektorie an der Stelle der zu verschiebenden Referenzpose ist. Die Distanz, um die eine Referenzpose seitlich verschoben wird, ist bevorzugt in Abhängigkeit von der Position und Abmessungen des Hindernisses und wird auch bevorzugt in Abhängigkeit der Breite des Fahrzeugs gewählt.
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Das Bestimmen der Ausweichposen erfolgt bevorzugt derart, dass die Ausweichpose in einem frei befahrbaren Bereich liegt. Für das Bestimmen des frei befahrbaren Bereichs wird bevorzugt eine Umfeldkarte verwendet, die unter Verwendung von Umfeldsensoren des Fahrzeugs erstellt wird. Des Weiteren können Informationen einer hinterlegten digitalen Karte verwendet werden, in der beispielsweise Angaben zur genauen Lage einer Fahrbahn enthalten sind.
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Alternativ oder zusätzlich zum Verschieben vorhandener Referenzposen können Ausweichposen auch durch das Einfügen weiterer Posen erhalten werden. Die Position einer neu einzufügenden weiteren Pose kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, indem zunächst die weitere Pose an einem Punkt auf der Referenztrajektorie eingefügt wird, der den geringsten Abstand zwischen der Referenztrajektorie und dem Hindernis aufweist, und anschließend die weitere Pose seitlich verschoben wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass an der Stelle, die die stärkste Einschränkung des zur Verfügung stehenden Manöverraums durch das Hindernis aufweist, eine möglichst parallele und somit platzsparende Bahnkurve abgefahren wird.
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Bevorzugt wird beim Verschieben einer Pose und/oder beim Einfügen einer weiteren Pose eine Fahrbahnbreite und/oder ein Abstand zu einem die Fahrbahn begrenzendes Objekt berücksichtigt. Dabei kann insbesondere auf Daten zurückgegriffen werden, die von dem Einparkassistenten bzw. Ausparkassistenten bei der Planung der Referenztrajektorie berücksichtigt wurden, wie beispielsweise die Position und Abmessung von einer Parklücke begrenzenden Objekten und/oder die Lage einer Bordsteinkante.
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Bevorzugt werden zumindest zwei Ausweichposen bestimmt. Beispielsweise werden genau zwei Ausweichposen bestimmt, wobei vom Fahrzeug aus gesehen eine erste Ausweichpose vor dem Hindernis und eine zweite Ausweichpose hinter dem Hindernis liegt.
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Nach dem Bestimmen einer oder mehrerer Ausweichposen folgt gemäß Schritt c) das Bestimmen der Ausweichtrajektorie. Die Ausweichtrajektorie wird derart bestimmt, dass sich diese nahtlos und ohne einen Knick in die Referenztrajektorie einfügt. Die Ausweichtrajektorie weist einen Anfang und ein Ende auf, wobei der Anfang die geringste Entfernung zum Fahrzeug aufweist. Der Anfang der Ausweichtrajektorie kann dabei sowohl auf der Referenztrajektorie zwischen der aktuellen Fahrzeugposition und dem Hindernis, als auch direkt in der aktuellen Fahrzeugposition liegen. Das Ende der Ausweichtrajektorie liegt bevorzugt hinter dem Hindernis, so dass eine Entfernung des Endes zum Fahrzeug bevorzugt größer ist als die Entfernung vom Hindernis zum Fahrzeug. Für den Fall, dass der Anfang der Ausweichtrajektorie nicht der aktuellen Fahrzeugposition entspricht schließt sich ein in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegender Teil der Referenztrajektorie stetig und ohne Knick an den Anfang der Ausweichtrajektorie an. Das Ende der Ausweichtrajektorie geht in jedem Fall stetig und ohne Knick in einen noch nicht abgefahrenen Teil der Referenztrajektorie über. Ein Übergang, der nahtlos und ohne Knick ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kurve bzw. eine Funktion, die den Übergang beschreibt, stetig differenzierbar ist. Das bedeutet, dass sowohl die Kurve selbst als auch deren Ableitung stetig ist.
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Im letzten Schritt d) wird das Fahrzeug entlang der bestimmten Ausweichtrajektorie geführt. Da die Ausweichtrajektorie an ihrem Ende nahtlos und ohne Knick in den verbleibenden Teil der Referenztrajektorie übergeht, kann das Fahrzeug nach dem Erreichen des Endes der Ausweichtrajektorie wieder entlang des verbleibenden Teils der Referenztrajektorie geführt werden, bis das Fahrzeug die Zielposition erreicht.
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Bevorzugt werden für das Führen des Fahrzeugs Trajektorienteilstücke der Referenztrajektorie und/oder der Ausweichtrajektorie bestimmt, welche jeweils zwischen einer ersten Pose und einer zweiten Pose liegen und wobei aufeinanderfolgende Trajektorienteilstücke stetig und ohne Knick ineinander übergehen.
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Bevorzugt wird die Form eines Trajektorienteilstücks über eine Funktion erhalten, wobei die Funktion bevorzugt ausgewählt ist aus einem Polynom, insbesondere ein Polynom 5. Grades, einer Sinusfunktion, einer Kosinusfunktion, einem Spline, einer Funktion, welche eine Bezier-Kurve beschreibt, einer Funktion, welche eine Klothoide beschreibt, und Kombination mehrerer dieser Funktionen.
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Wird beispielsweise eine Ausweichpose durch Verschieben einer Referenzpose senkrecht zur Referenztrajektorie um eine Distanz L erhalten, so kann das Trajektorienteilstück mit einem Polynom
5. Grades beschrieben werden:
wobei s die entlang der Referenztrajektorie zurückgelegt Distanz ist und d(s) die gegenüber der Referenztrajektorie erreichte Verschiebung ist. Mit Verschiebung ist dabei ein Versatz gemeint, der senkrecht zur Referenztrajektorie ist. Bei der zurückgelegten Distanz L soll die erreichte Verschiebung einen durch die Ausweichpose vorgegebenen Wert z erreichen. Für einen nahtlosen Übergang ohne einen Knick werden als Vorgabebedingungen d(0)=0; d`(0)=δ
0; d"(0)=0; d(L)=z; d'(L)=0 und d"(L)=0 vorgegeben. Die Parameter c
0, c
1, c
2, c
3, c
4 und c
5 werden dabei so berechnet, dass die Vorgabebedingungen erfüllt sind. δ
0 bezeichnet hier eine Abweichung zwischen der tatsächlichen aktuellen Fahrzeugposition und der Referenztrajektorie für den Fall, dass der Anfang der Ausweichtrajektorie der aktuellen Fahrzeugposition entspricht. Da bei dem Folgen einer Trajektorie in der Realität stets Regelfehler auftreten, kann auf diese Weise ein stetiger Übergang ohne Knick sichergestellt werden. Folgt das Fahrzeug vor dem Erreichen des Anfangs der Ausweichtrajektorie einem Stück der Referenztrajektorie so wird der Parameter δ
0=0 gewählt.
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Bevorzugt werden beim Führen des Fahrzeugs die Trajektorienteilstücke nacheinander abgefahren, wobei die Fahrzeugposition jeweils durch Punkte auf dem Trajektorienteilstück vorgegeben wird und die Fahrzeugorientierung bevorzugt durch eine Tangente gegeben ist, die den entsprechenden Punkt des Trajektorienteilstücks berührt.
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Bevorzugt werden die Trajektorienteilstücke auf nicht-Befahrbarkeit überprüft, wobei ein Trajektorienteilstück nicht befahrbar ist, wenn eine Kollision droht und/oder eine Krümmung des Trajektorienteilstücks eine vorgegebene maximale Krümmung überschreitet.
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Die maximale Krümmung ist beispielsweise durch den kleinstmöglichen Wendekreis des Fahrzeugs vorgegeben. Eine noch stärkere Krümmung kann dann durch das Fahrzeug nicht realisiert werden und das Fahrzeug kann einem solchen Trajektorienteilstück nicht folgen.
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Eine Kollision droht insbesondere dann, wenn ein Hindernis in einen Bereich hineinragt, den das Fahrzeug beim Folgen des Trajektorienteilstücks befahren muss. Handelt es sich bei dem Hindernis um ein bewegliches Objekt, so kann eine Kollision auch dann drohen, wenn eine extrapolierte Bewegung einen Schnittpunkt mit dem Trajektorienteilstück oder mit einer unter Verwendung des Trajektorienteilstück bestimmten Begrenzungslinie eines Fahrschlauchs des Fahrzeugs aufweist.
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Bevorzugt erfolgt bei erkannter nicht-Befahrbarkeit eines Trajektorienteilstücks eine Neuplanung, bei der die erste Pose und/oder die zweite Pose des Trajektorienteilstücks verschoben wird. Bevorzugt wird anschließend das Trajektorienteilstück erneut auf nicht-Befahrbarkeit überprüft und gegebenenfalls die erste Pose und/oder die zweite Pose erneut verschoben.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Bei dem Computerprogramm kann es sich beispielsweise um ein Modul zur Implementierung eines Fahrassistenzsystems oder eines Subsystems hiervon in einem Fahrzeug. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung oder auf einer entfernbaren CD-Rom, DVD, Blu-Ray Disc oder einem USB-Stick. Zusätzlich oder alternativ kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung wie etwa auf einem Server zum Herunterladen bereitgestellt werden, z.B. über ein Datennetzwerk wie das Internet oder eine Kommunikationsverbindung wie etwa eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung.
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Des Weiteren wird ein Fahrerassistenzsystem vorgeschlagen, welches eingerichtet ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Das Fahrerassistenzsystem ist bevorzugt eingerichtet, mit einem Einparkassistenzsystem und/oder einem Ausparkassistenzsystem zusammenzuwirken oder ist gemeinsam mit einem Einparkassistenzsystem und/oder einem Ausparkassistenzsystem als ein gemeinsames System implementiert.
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Des Weiteren wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches ein solches Fahrerassistenzsystem umfasst. Das Fahrzeug umfasst bevorzugt mindestens einen Umfeldsensor, mit dem insbesondere Hindernisse in der Umgebung des Fahrzeugs erkannt werden können. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug bevorzugt Aktuatoren, welche eingerichtet sind, eine Längsführung, also das Beschleunigen und Abbremsen, und eine Querführung, also das Lenken, zu übernehmen.
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Vorteile der Erfindung
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Durch das vorgeschlagene Verfahren kann eine Referenztrajektorie einfach und in für einen Fahrer eines Fahrzeugs intuitiver Weise in Reaktion auf ein erkanntes Hindernis modifiziert werden. Vorteilhafterweise muss dabei keine vollständige Neuplanung der gesamten Trajektorie erfolgen, sondern die bereits bestimmte Referenztrajektorie wird durch Verschieben von Referenzposen oder das Einfügen weiterer Posen modifiziert.
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Da die vorhandene Referenztrajektorie nur im Bereich des Hindernisses modifiziert wird, erreicht das Fahrzeug ohne eine vollständige Neuplanung der Referenztrajektorie die vorgesehene Zielposition.
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Durch die einfache Modifikation der Referenzpose wird zudem erreicht, dass einem Hindernis mit minimalen Platzbedarf und minimaler Beanspruchung der Fahrzeugaktuatoren umfahren wird. Hierzu wird das Fahrzeug an der Stelle der Einschränkung durch das Hindernis bei dem beschriebenen Verfahren parallel der Referenztrajektorie geführt, so dass das Umfahren des Hindernisses nur einen minimalen zusätzlichen Platzbedarf erfordert. Dies ist besonders beim Ein- und Ausparken vom Vorteil, da bei derartigen Fahrmanövern nur wenig Platz zur Verfügung steht.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Aktuatoren zur automatischen Ausführung von Fahrmanövern und
- 2a bis 2d das Bestimmen einer Ausweichtrajektorie zum Umfahren eines Hindernisses.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten oder Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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In 1 ist schematisch ein Fahrzeug 10 dargestellt. Das Fahrzeug 10 umfasst einen ersten Aktuator 16, welcher zur Ausführung der Querführung, also der Lenkung, eingerichtet ist. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 10 einen zweiten Aktuator 18, welcher zur Ausführung der Längsführung, also dem Beschleunigen und Abbremsen, eingerichtet ist. In der 1 ist der erste Aktuator 16 schematisch als eine Verbindung zu einem Lenkrad dargestellt und der zweite Aktuator 18 ist schematisch als eine Verbindung zu einem Pedal dargestellt.
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Das Fahrzeug 10 umfasst ferner ein Fahrassistenzsystem 11 mit einer Steuereinheit 12, welche mit dem ersten Aktuator 16 und dem zweiten Aktuator 18 verbunden ist. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 10 einen Sensor 14, mit dem insbesondere Hindernisse 40 in der Umgebung des Fahrzeugs 10 erfasst werden können, vergleiche 2a bis 2d. Die Steuereinheit 12 implementiert bevorzugt Fahrassistenzfunktionen wie einen Einparkassistenten und/oder einen Ausparkassistenten. Durch die Fahrassistenzfunktion wird für das Ausführen automatisierter Fahrmanöver eine Referenztrajektorie 26 bestimmt, mit der das Fahrzeug 10 von einer Startposition 22 zu einer Zielposition 24 geführt wird. Die eigene Position des Fahrzeugs 10 wird dabei in Bezug auf einen Referenzpunkt 20 angegeben, der sich im dargestellten Beispiel zwischen den Rädern der Hinterachse des Fahrzeugs 10 befindet.
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Die Steuereinheit 12 ist unter anderem dazu eingerichtet, das Fahrzeug 10 durch Ansteuern des ersten Aktuators 16 und des zweiten Aktuators 18 entlang der Referenztrajektorie 26 zu führen.
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2a bis 2d zeigen das Bestimmen einer Ausweichtrajektorie 36 zum Umfahren eines Hindernisses 40.
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In der in den 2a bis 2d dargestellten Situation wird das Fahrzeug 10 entlang einer zuvor ermittelten Referenztrajektorie 26, welche eine Vielzahl von Referenzposen 28 umfasst, von der Startposition 22 zur einer Zielposition 24 geführt, wobei durch den Sensor 14 des Fahrzeugs 10 das Hindernis 40 erkannt wurde.
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In Reaktion auf das Erkennen des Hindernisses 40 erfolgt nun ein Bestimmen von Ausweichposen 30, 30'. Dazu werden die Referenzposen 28, welche im Bereich des Hindernisses 40 liegen, derart verschoben, dass keine Kollisionsgefahr mit dem Hindernis 40 mehr besteht. Hierzu wird zunächst, wie in 2b gezeigt, eine erste Ausweichpose 30 durch Verschieben der Referenzpose 28 erzeugt, welche im Bereich des Hindernisses 40 liegt und deren Entfernung vom Fahrzeug 10 am geringsten ist.
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Die Verschiebung erfolgt senkrecht zu der Referenztrajektorie 26 um eine Distanz z, die ausreicht, dass unter Berücksichtigung der Breite des Fahrzeugs 10 keine Kollision mit dem Hindernis 40 erfolgen kann.
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Anschließend wird eine weitere Ausweichpose 30' bestimmt, wobei wie in 2c dargestellt die Referenzpose 28, welche ebenfalls im Bereich des Hindernisses 40 liegt, senkrecht zur Referenztrajektorie 26 um die Distanz z verschoben wird. In dem in den 2c bis 2d dargestellten Beispiel wird hierzu die Referenzpose 28 verschoben, welche im Bereich des Hindernisses 40 liegt und deren Entfernung zum Fahrzeug 10 am größten ist.
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Zur Führung des Fahrzeugs 10 um das Hindernis 40 herum wird die Ausweichtrajektorie 36 bestimmt, wobei hierzu mehrere Trajektorienteilstücke 34 bestimmt werden. Ein Trajektorienteilstück 34 führt das Fahrzeug 10 jeweils von einer ersten Pose 31 zu einer zweiten Pose 32. Die Posen 31, 32 umfassen jeweils eine Fahrzeugposition und eine Fahrzeugorientierung. Die Fahrzeugposition ist dabei auf den Referenzpunkt 20 des Fahrzeugs 10 bezogen, der beispielsweise zwischen den Rädern der hinteren Achse liegt.
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Die Form eines Trajektorienteilstücks 34 wird über eine Funktion erhalten, wobei die Funktion bevorzugt ausgewählt ist aus einem Polynom, insbesondere ein Polynom 5. Grades, einer Sinusfunktion, einer Kosinusfunktion, einem Spline, einer Funktion, welche eine Bezier-Kurve beschreibt, eine Funktion, welche eine Klothoide beschreibt, und einer Kombination mehrerer dieser Funktionen.
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Dabei werden die Trajektorienteilstücke 34 jeweils so bestimmt, dass diese nahtlos und ohne einen Knick ineinander übergehen. Zudem wird das dem Fahrzeug 10 am nächsten liegende Trajektorienteilstück 34 so bestimmt, dass ein vom Fahrzeug 10 aus gesehen vor der Ausweichtrajektorie 36 liegender Teil der Referenztrajektorie 26 nahtlos und ohne Knick in die Ausweichtrajektorie 36 übergeht. Des Weiteren wird das vom Fahrzeug 10 aus gesehen letzte Trajektorienteilstück 34 der Ausweichtrajektorie 36 so bestimmt, dass es nahtlos und ohne Knick in einen verbleibenden Teil der Referenztrajektorie 26 übergeht.
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Die vollständig bestimmte Ausweichtrajektorie 36 ist in der 2d dargestellt. Die Ausweichtrajektorie 36 schließt sich nahtlos und ohne einen Knick an die Referenztrajektorie 26 an. Das Fahrzeug 10 wird nun gemäß der Ausweichtrajektorie 36 geführt, so dass das Hindernis 40 sicher umfahren wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016211182 A1 [0003]
- DE 102006034254 A1 [0004]
- DE 102014016567 A1 [0005]
