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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit, insbesondere für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug, ein Steuergerät sowie eine Servereinheit.
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Stand der Technik
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Fahrzeuge mit automatisierten Fahrfunktionen können ab einem bestimmten Automatisierungsgrad autonom und ohne einen Fahrer betrieben werden. Das Fahrzeug kann beispielsweise automatisch einem Straßenverlauf folgen, andere Verkehrsteilnehmer oder Hindernisse selbständig erkennen und die entsprechenden Steuerbefehle im Fahrzeug berechnen sowie diese an Aktuatoren im Fahrzeug weiterleiten, wodurch der Fahrverlauf des Fahrzeugs korrekt beeinflusst wird. Der Fahrer ist bei einem vollautonomen Fahrzeug nicht am Fahrgeschehen beteiligt.
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Heutige nicht autonom betriebene Fahrzeuge müssen sich stets an Geschwindigkeitsbeschränkungen in bestimmten Streckenabschnitten halten. Hierdurch kann bei einem Unfall der Schaden für die Insassen des Fahrzeugs reduziert und ein Bremsweg des Fahrzeugs verkürzt werden. Durch den verkürzten Bremsweg kann ein Fahrer auch in kritischen Situationen rechtzeitig reagieren und beispielsweise schwerwiegende Unfälle vermeiden.
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Derzeit eingesetzte autonome Fahrzeuge nutzen kamerabasierte Erkennungsvorrichtungen zum Detektieren von Schildern und Geschwindigkeitsbegrenzungen. Derartige starre und auf menschliches Reaktionsvermögen angepasste Geschwindigkeitsbegrenzungen können das Potential von autonomen Fahrzeugen einschränken.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren zum Einstellung einer für autonome oder teilautonome Fahrzeuge optimalen Fahrzeuggeschwindigkeit vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit, insbesondere für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug, bereitgestellt. Dabei wird die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig von mindestens einem situationsabhängigen Einflussparameter ermittelt.
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Es wird mindestens ein situationsabhängiger Einflussparameter von mit einem Steuergerät verbindbaren Sensoren und/oder einer Umgebung des Steuergeräts durch das Steuergerät und/oder eine externe Servereinheit berechnet oder empfangen. Basierend auf dem Einflussparameter wird die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet und/oder angepasst.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät, insbesondere für ein autonom betreibbares Fahrzeug, zum Ermitteln bzw. Berechnen einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit, bereitgestellt. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, das Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Servereinheit zum Ermitteln einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit basierend auf übermittelten Daten von mindestens einem Fahrzeug und/oder von mindestens einer Infrastruktureinheit bereitgestellt. Die externe Servereinheit ist dazu eingerichtet, das Verfahren auszuführen.
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Bei automatisiert betreibbaren Fahrzeugen erfolgt derzeit die Geschwindigkeitserkennung durch eine optische Schilderkennung oder durch Kartendaten. Aufgrund der veränderten Rahmenbedingungen von automatisiert betreibbaren Fahrzeugen kann eine Abweichung von den statischen und auf menschliches Reaktionsvermögen angepassten Geschwindigkeitsbegrenzungen vorteilhaft sein. Beispielsweise kann ein automatisiert betreibbares Fahrzeug schneller als ein Mensch bzw. nahezu ohne eine Reaktionszeit reagieren, um einen Bremsvorgang oder ein Ausweichmanöver einzuleiten. Des Weiteren kann ein automatisiert betreibbares Fahrzeug ohne Passagiere betrieben werden, wodurch beispielsweise auf Passagiere einwirkende Kräfte vernachlässigt werden können. Hierdurch kann ein derartiges Fahrzeug ohne Nachteile bezüglich der Verkehrssicherheit potentiell schneller betrieben werden als manuell gesteuerte Fahrzeuge.
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Aufgrund der umfangreichen Fahrzeugsensorik bestehen für automatisiert betreibbare Fahrzeuge Einflussfaktoren, welche sich auf die Funktionsfähigkeit der Fahrzeugsensorik und damit auf die mögliche maximale Fahrzeuggeschwindigkeit auswirken können. Dies können beispielsweise die Temperatur und die Witterungsbedingungen sein.
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Das automatisiert und/oder teilautomatisiert betreibbare Fahrzeug kann ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug sein. Insbesondere kann das Fahrzeug gemäß der SAE J3016 Norm teilautomatisiert, bedingt automatisiert, hochautomatisiert und/oder vollautomatisiert bzw. fahrerlos betreibbar sein.
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Durch das Verfahren kann eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit für ein automatisiert betreibbares Fahrzeug basierend auf Einflussfaktoren berechnet werden, welche auf den automatisierten Fahrbetrieb und nicht auf menschliches Reaktionsvermögen optimiert sind. Hierdurch kann eine Szenarienbasierte bzw. situationsabhängige Geschwindigkeitsregelung durch ein fahrzeuginternes Steuergerät und/oder durch eine mit dem Fahrzeug in Kommunikationsverbindung stehende externe Servereinheit bestimmt bzw. angepasst werden.
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Die Regelung und Berechnung der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit kann somit nicht basierend auf starren Geschwindigkeitsbeschränkungen, sondern durch eine dynamische Auswertung von Einflussparametern erfolgen. Automatisiert betreibbare Fahrzeuge können hierdurch effizienter eingesetzt werden.
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Einflussparameter können insbesondere Einflussgrößen sein, welche eine Funktionsfähigkeit von Sensor einschränken oder herabsetzen. Beispielsweise können Nebel, Regen, Schnee, Hagel, Staub und dergleichen optische Sensoren, wie Kameras, Radar und LIDAR-Sensoren, beeinträchtigen.
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Weitere Einflussparameter können beispielsweise Temperatur, Verkehrsaufkommen, ein Straßenverlauf bzw. aufgrund des Straßenverlaufs wirkende Kräfte, Fahrzeugkonfiguration, wie Motorisierung, Bereifung, Fahrwerk, und dergleichen sein.
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Die obigen Eingangsgrößen sind lediglich beispielhaft erwähnt. Darüber hinaus können alle die Fahrphysik und die Fahrzeugsensorik betreffenden Einflussfaktoren als Einflussparameter eingesetzt werden, um eine situationsabhängige optimierte Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen.
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Das Steuergerät kann vorzugsweise ein in einem automatisiert betreibbaren Fahrzeug einsetzbares Steuergerät sein, welches mit der Fahrzeugsensorik verbindbar ist. Das Steuergerät kann die Messdaten der Fahrzeugsensorik auswerten und beispielsweise Steuerbefehle zum Steuern des Fahrzeugs in seiner Fahrtrichtung und in seiner Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit generieren.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Berechnung der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit fahrzeugextern durch die externe Servereinheit ausgeführt werden. Hierdurch kann die externe Servereinheit mit dem fahrzeuginternen Steuergerät eine Kommunikationsverbindung herstellen. Über die Kommunikationsverbindung können Messdaten der Fahrzeugsensoren und für die situationsabhängige Festlegung der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit relevante Einflussparameter bzw. Einflussfaktoren an die externe Servereinheit übertragen werden. Basierend auf den übermittelten Daten kann anschließend fahrzeugextern die optimale Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet und dem fahrzeuginternen Steuergerät mitgeteilt werden.
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Das automatisiert betreibbare Fahrzeug kann anschließend seine Fahrzeuggeschwindigkeit auf die fahrzeugintern oder fahrzeugextern berechnete optimale Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit anpassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät die Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit bewirken oder das Fahrzeug unmittelbar auf die berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit beschleunigen oder abbremsen.
Durch das Verfahren kann das automatisiert betreibbare Fahrzeug mit einer in einem Gebiet bzw. Streckenabschnitt optimalen situationsabhängigen Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit betrieben werden.
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Ein Verkehrsfluss kann durch höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten auf einem maximalen Niveau aufrechterhalten werden, wodurch Staus und kritische Verkehrssituationen vermieden werden.
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Obwohl die berechneten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeiten lokale Geschwindigkeitsbegrenzungen überschreiten können, wird die Sicherheit im Straßenverkehr aufrechterhalten oder erhöht, da die berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit von der Funktionsfähigkeit und der situationsabhängigen Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs und der Fahrzeugsysteme abhängt. Beispielsweise wird das Fahrzeug mit einer verringerten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit betrieben, wenn die Fahrzeugsensorik aufgrund eines Nebels nicht optimal oder eingeschränkt funktioniert. Bei einem erhöhten Verkehrsaufkommen kann die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert werden, um mögliches Fehlverhalten anderer Verkehrsteilnehmer zu berücksichtigen. Bei einem geringen Verkehrsaufkommen hingegen kann die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit im Rahmen von physikalischen Grenzen flexibel und individuell durch das Steuergerät und/oder externe Servereinheit eingestellt werden.
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Das Steuergerät und/oder die externe Servereinheit können auf gesetzliche Bestimmungen und Regelungen zugreifen und, die maximal mögliche berechenbare Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzen.
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Nach einer Ausführungsform wird die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Steuergerät eines Fahrzeuges und/oder von einer externen Servereinheit ermittelt. Dabei kann der mindestens eine Einflussparameter fahrzeugintern berechnet oder an die Servereinheit zum fahrzeugexternen Ermitteln der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit übertragen werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Fahrzeug gemäß der ermittelten Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit angetrieben.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der mindestens eine Einflussparameter in Echtzeit empfangen oder berechnet. Hierdurch können die beispielsweise für die Leistungsfähigkeit der Fahrzeugsensorik relevanten Einflussparameter vor einem Fahrtantritt oder vor einem Streckenabschnitt durch das Steuergerät oder die externe Servereinheit ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Beziehen der Einflussparameter auch in Echtzeit erfolgen, wodurch die Geschwindigkeitsanpassung flexibel eingestellt wird. Dabei kann der mindestens eine Einflussparameter auch von der Servereinheit ermittelt und an das Fahrzeug gesendet werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der mindestens eine Einflussparameter in Form von einem Streckenverlauf von einer Karte bereitgestellt. Der Streckenverlauf kann beispielsweise von dem Steuergerät und/oder der externen Servereinheit empfangen werden. Das Steuergerät oder die externe Servereinheit können somit einen Zugriff auf eine Karte und einen Routenverlauf des Fahrzeugs haben. Basierend auf dem Routenverlauf und möglichen Kurven können die bevorstehenden auftretenden Kräfte und Momente bei einer bestimmten Geschwindigkeit berechnet werden. Insbesondere kann geprüft werden, ob Kurven befahren werden, welchen Krümmungsradius die Kurven aufweisen und mit welcher Geschwindigkeit die Kurven befahrbar sind. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch das Steuergerät oder die externe Servereinheit hierbei derart geregelt werden, dass bestimmte, beispielsweise seitlich wirkende, Kräfte nicht überschritten werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine Einflussparameter Wetterinformationen. Die Wetterinformationen können insbesondere von einer Datenbank empfangen bzw. bereitgestellt werden. Die Witterungsbedingungen können einen relevanten Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der Fahrzeugsensoren, die Belastbarkeit der Fahrzeugkomponenten und die Bodenhaftung der Reifen ausüben. Durch das Berücksichtigen des Wetters kann eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden, welche eine besonders hohe Verkehrssicherheit gewährleistet. Beispielsweise kann die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert werden, wenn die Sichtbarkeit bzw. die Reichweite der Fahrzeugsensoren durch Regen oder Schnee eingeschränkt ist. Die Wetterinformationen können aus Datenbanken, wie beispielsweise einem Wetterdienst, durch das Steuergerät oder die externe Servereinheit abgerufen werden. Die Wetterinformationen können über eine Car-to-X Kommunikationsverbindung bezogen werden. Beispielsweise kann die Kommunikationsverbindung auf einem WLAN, GSM, UMTS, LTE und dergleichen Standard basieren.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine Einflussparameter in Form von Wetterinformationen durch Auswerten von Messdaten von mindestens einem Sensor ermittelt. Alternativ oder zusätzlich zu einem Empfangen von Wetterinformationen aus einer oder mehreren Datenbanken, kann das Steuergerät und/oder die externe Servereinheit Messdaten der Fahrzeugsensoren, wie beispielsweise Radarsensoren, Kamerasensoren, Regensensoren und dergleichen, auswerten, um Wetterinformationen zu erlangen. Somit können das Steuergerät und die externe Servereinheit selbstständig Umfeldsensoren und Temperatursensoren zum selbstständigen Ermitteln von Wetterinformationen verwenden. Des Weiteren können Infrastruktursensoren ebenfalls bei der Ermittlung der Wetterinformationen eingesetzt werden. Die entsprechenden Messdaten können über eine Kommunikationsverbindung an das Steuergerät oder die externe Servereinheit übermittelt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine Einflussparameter in Form von einem lokalen und/oder voraussichtlichen Verkehrsaufkommen durch mindestens einen Infrastruktursensor bereitgestellt. Hierdurch kann das Verkehrsaufkommen bei der Berechnung der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt werden. Beispielsweise kann mit Hilfe von Messdaten der Umfeldsensoren des Fahrzeugs oder über einen Austausch von Positionsdaten über eine Car-to-X Kommunikationsverbindung mit weiteren Fahrzeugen und einer Infrastruktureinrichtung die Verkehrsdichte in einem oder mehreren Streckenabschnitten ermittelt werden. Bei einer hohen Verkehrsdichte kann die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit verringert werden. Eine geringe Verkehrsdichte kann zu einer Erhöhung der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit durch das Steuergerät und/oder die externe Servereinheit führen.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der mindestens eine Einflussparameter in Form von einer Leerfahrt durch das Fahrzeug festgestellt. Bei der festgestellten Leerfahrt wird eine höhere Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet als bei einer Fahrt mit zumindest einem Passagier. Es kann somit das Fahrzeug, welches ohne Passagiere betrieben wird, mit einer höheren Geschwindigkeit betrieben werden als mit Fahrzeugpassagieren. Hierdurch kann das Fahrzeug ohne Passagiere die geplante Route schneller bewältigen. Dabei kann das Fahrzeug im Rahmen von physikalischen Grenzen des Fahrzeugs bzw. der Fahrdynamik betrieben werden, wobei keine Rücksicht auf die Krafteinwirkung im Fahrzeuginneren genommen wird. Hierdurch wird das Fahrzeug derart betrieben, dass höhere Kräfte, beispielsweise durch Beschleunigen, Bremsen und Kurvenfahrten, im Fahrzeuginneren auftreten, als bei einem Betrieb mit Fahrzeuginsassen, wobei das Fahrzeug noch sicher auf der Straße gesteuert wird und keine weiteren Verkehrsteilnehmer gefährdet werden.
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Werden Passagiere im Fahrzeug durch mit dem Steuergerät koppelbare Sensoren detektiert, so kann die Steuerung des Fahrzeugs durch das Steuergerät derart eingeschränkt werden, dass die auf die Passagiere wirkenden Kräfte im Vorfeld definierte Grenzwerte nicht überschreiten. Derartige Kräfte können beispielsweise g-Kräfte sein, welche berechnet oder über Sensoren gemessen werden.
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Bei einem Erreichen oder Annähern der wirkenden Kräfte an einen Grenzwert kann beispielsweise die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert werden. Alternativ können die in unterschiedlichen Streckenabschnitten wirkenden Kräfte im Vorfeld berechnet und die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit an die maximal wirkenden Kräfte angepasst werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird bei einer Fahrt mit dem zumindest einen Passagier die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit unter Berücksichtigung eines Wohlbefindens des zumindest einen Passagiers berechnet. Hierdurch kann beispielsweise eine Maximalgeschwindigkeit auf geraden Streckenabschnitten oder in Kurven derart gewählt werden, dass sich die Passagiere des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs wohl fühlen. Das Wohlbefinden des Passagiers, kann beispielsweise durch Einstellen von Fahrzeugparameter, wie beispielsweise maximale Kurvengeschwindigkeit, durch das Steuergerät berücksichtigt werden. Des Weiteren können Passagiere während der Fahrt dem Fahrzeug mitteilen, wenn das Fahrverhalten als unpassend eingestuft wird.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die festgestellte Leerfahrt über eine Kommunikationseinheit an benachbarte Verkehrsteilnehmer übermittelt. Es ist somit möglich den Leerbetrieb des Fahrzeugs weiteren umliegenden Verkehrsteilnehmern über die Car-to-X Kommunikationsverbindung zu melden, wodurch das leere vollautomatisiert bzw. fahrerlos betriebene Fahrzeug ungehindert an manuell gesteuerten oder an Fahrzeugen mit Passagieren vorbeifahren kann. Dies kann auch mit einer erhöhten Geschwindigkeit erfolgen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger oder höher als eine zulässige Höchstgeschwindigkeit berechnet. Die berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs kann oberhalb oder unterhalb der vorgeschriebenen Höchstgeschwindigkeit in dem jeweiligen Gebiet sein. Die Höchstgeschwindigkeit wird vorzugsweise durch die Beschilderung der Fahrbahn definiert. Auf diese Weise kann der Verkehrsfluss in diesem Gebiet optimiert, werden wobei Unfälle vermieden werden.
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Beispielsweise ist ein Betrieb des Fahrzeugs problematisch, wenn das Steuergerät versucht eine Geschwindigkeit von beispielsweise 100 km/h aufrechtzuerhalten oder zu erreichen, welche durch Schilder vorgeschrieben wurde, obwohl das Szenario dies beispielsweise durch Witterungsverhältnisse oder eine hohe Verkehrsdichte nicht gestattet. Ein derartiges Bestreben des Steuergeräts die vorgeschriebene Geschwindigkeit zu erreichen würde zu einem ruckartigen Fahrverhalten führen und kann andere Verkehrsteilnehmer gefährden.
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Durch das Verfahren kann situationsabhängig eine optimierte Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet und eingestellt werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug gemäß dem beschriebenen Beispiel eine Geschwindigkeit von weniger als 100 km/h einstellen, um eine Verkehrsfluss bei einem hohen Verkehrsaufkommen zu verbessern.
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Des Weiteren ist es nicht vorteilhaft ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit von beispielsweise 70 km/h zu betreiben, wenn der entsprechende Streckenabschnitt gerade und ein Verkehrsaufkommen gering sind. Durch das Verfahren kann der Betrieb des Fahrzeugs durch eine optimierte und situationsbasierte Einstellung der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit effizienter gestaltet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit durch eine künstliche Intelligenz basierend auf dem mindestens einem empfangenen oder berechneten Einflussparameter ermittelt. Die künstliche Intelligenz kann in das Steuergerät und/oder die externe Servereinheit integriert sein.
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Die Szenarienbasierte Anpassung der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit kann anhand von vordefinierten Eingangsgrößen bzw. Einflussparametern, mithilfe einer künstlichen Intelligenz realisiert werden. Die künstliche Intelligenz kann auf einem Fahrzeugzentralrechner bzw. dem Steuergerät ausgeführt werden. Das Steuergerät kann hierbei auch für die Trajektorienplanung sowie für die Ansteuerung der Aktuatoren des Fahrzeugs zuständig sein.
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Die künstliche Intelligenz kann während der Fahrzeugentwicklung oder in einer Simulation gelernt und anschließend auf einem Steuergerät oder der externen Servereinheit ausgeführt werden. Für das Erlernen der künstlichen Intelligenz können neben den oben genannten Größen auch die Fahrzeugmaße und Größen für das dynamische Verhalten des Fahrzeugs bei bestimmten Geschwindigkeiten in den Lernvorgang der künstlichen Intelligenz mit einbezogen werden.
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Es können gezielt verschiedene Szenarien bei dem Lernvorgang der künstlichen Intelligenz berücksichtigt werden, sodass das automatisiert betreibbare Fahrzeug durch das Steuergerät später in der Lage ist seine Geschwindigkeit zuverlässig anhand von Szenarien anzupassen, ohne dass dabei die Fahrzeuginsassen oder weitere Verkehrsteilnehmer gefährdet oder verunsichert werden. Die künstliche Intelligenz kann vorzugsweise unter Berücksichtigung der physikalischen Gesetze und der Fahrdynamik des jeweiligen Fahrzeugs gelernt werden. Beispielsweise kann eine Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs derart in der künstlichen Intelligenz gelernt werden, dass sich die Insassen des Fahrzeugs auch weiterhin wohl fühlen und nicht überhöhten Kräften ausgesetzt sind, welche physikalisch möglich wären.
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Alternativ oder zusätzlich kann die künstliche Intelligenz für die Szenarienbasierte Geschwindigkeitsanpassung des Fahrzeugs nicht im Fahrzeug selbst bzw. in dem fahrzeuginternen Steuergerät, sondern innerhalb einer Cloud oder in der externen Servereinheit gelernt und hinterlegt sein. Die künstliche Intelligenz der externen Servereinheit weist vorzugsweise die dynamischen Daten des jeweiligen Fahrzeugtyps auf. Des Weiteren können die Einflussparameter, wie beispielsweise die Wetterlage in einem bestimmten Gebiet, die Trajektorien von autonomen Fahrzeugen in einem Gebiet und die Verkehrsdichte von der externen Servereinheit ermittelt bzw. empfangen werden.
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Ein automatisiert betreibbares Fahrzeug kann hierbei seine Position und relevante Messdaten an die externe Servereinheit über die Car-to-X Kommunikationsverbindung übertragen, um beispielsweise eine Geschwindigkeitsempfehlung oder eine situationsabhängig berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit von der externen Servereinheit zu erlangen. Hierdurch kann die externe Servereinheit für eine Vielzahl an Fahrzeugen eine individuelle und optimierte Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berechnen und bereitstellen. Die berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit kann den anfragenden bzw. kommunizierenden Fahrzeugen über die Car-to-X Kommunikationsverbindung mitgeteilt werden.
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Dabei können fahrzeuginterne Rechenkapazitäten eingespart werden. Darüber hinaus kann die vorgeschriebene bzw. optimiert berechnete Geschwindigkeit für alle automatisiert betriebenen Fahrzeuge in einem Gebiet gleich sein, wodurch der Verkehrsfluss gleichmäßig gehalten wird.
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Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät und mit Sensoren und
- 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
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In der 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 mit einem Steuergerät 2 und mit einer Fahrzeugsensorik 4, 6 gezeigt. Das Fahrzeug 1 ist hier als ein automatisiert betreibbares Fahrzeug 1 ausgeführt und kann fahrerlos betrieben werden. Die Steuerung des Fahrzeug 1 können das Steuergerät 2 unter Zuhilfenahme der Fahrzeugsensorik 4,6 übernehmen.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel besteht die Fahrzeugsensorik 4, 6 aus einer Kamera 4 und einem Radarsensor 6. Die Fahrzeugsensorik 4, 6 dient insbesondere zur Umfelderfassung des Fahrzeugs 1 und kann weitere Sensoren, wie beispielsweise LIDAR-Sensoren, Regensensoren, Temperatursensoren und dergleichen aufweisen.
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Das Steuergerät 2 weist eine künstliche Intelligenz auf, welche basierend auf den Messdaten der Fahrzeugsensorik 4, 6 eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 berechnet und das Fahrzeug 1 entsprechend steuert, um die berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen oder zu halten. Die entsprechende Aktuatorik des Fahrzeugs 1 zum Steuern des Fahrzeugs 1 weist beispielhaft einen Aktuator 5 zum Erzeugen einer Bremskraft, einen Aktuator 7 zum Einstellen einer Geschwindigkeit und einen Aktuator 9 zum Lenken des Fahrzeugs 1.
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Die künstliche Intelligenz kann auf einem internen Speicher des Steuergeräts 2 gespeichert und ausgeführt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät 2 des Fahrzeugs 1 über die Car-to-X Kommunikationsverbindung 8 mit einer externen Servereinheit 10 datenleitend verbunden sein. Die Kommunikationsverbindung 8 kann beispielsweise eine Mobilfunkverbindung oder eine Car-to-X Verbindung sein. Die Car-to-X Verbindung kann auf einem WLAN-Übertragungsstandard basieren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln bzw. Berechnen der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit kann insbesondere von dem fahrzeuginternen Steuergerät 2 oder von der fahrzeugexternen Servereinheit 10 durchgeführt werden.
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Dabei besteht keine Beschränkung auf ein Steuergerät 2 oder eine externe Servereinheit 10. Vielmehr können auch mehrere Steuergeräte 2 mit Teilaufgaben eingesetzt werden. Des Weiteren können mehrere externe Servereinheiten 10 genutzt werden, welche ein größeres Gebiet mit entsprechenden Dienstleistungen zum Berechnen einer Geschwindigkeit oder zum Bereitstellen von Geschwindigkeitsempfehlungen eingesetzt werden.
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Über eine weitere Kommunikationsverbindung 12 kann das Steuergerät 2 mit anderen Verkehrsteilnehmern 14 oder Infrastruktureinheiten 16 kommunizieren, um beispielsweise Verkehrsinformationen zu erhalten.
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Die 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 18 gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren dient zum Ermitteln einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit und wird hier beispielshaft von dem Steuergerät 2 ausgeführt. Im Folgenden wird zur Veranschaulichung anhand von drei Einflussparametern die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet bzw. eingestellt.
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Die situationsabhängige Anpassung der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 erfolgt hier anhand von Wetterdaten, einer Straßenkarte sowie anhand einer Verkehrsdichte.
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In dieser Ausführungsform empfängt das Steuergerät 2 des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs 1 über eine Car-to-X Kommunikationsverbindung 12 Wetterdaten von der Infrastruktureinrichtung 16 oder wertet die Daten von eigenen Umfeldsensoren 4 bzw. Temperaturfühlern des Fahrzeugs 1 selbstständig aus und leitet daraus Wetterdaten ab. Diese Informationen stellen gemäß dem Ausführungsbeispiel unterschiedliche Einflussparameter dar, welche vom Steuergerät 2 empfangen bzw. ermittelt werden 19.
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Des Weiteren wertet das Steuergerät den Straßenverlauf aus, der dem Fahrzeug 1 bevorsteht. Es werden insbesondere entstehende Kräfte und Momente bei einer bestimmten Geschwindigkeit berechnet und geprüft 20, ob diese unterhalb von Grenzwerten bleiben, die beispielsweise für das Wohlbefinden von Passagieren des Fahrzeugs relevant sind.
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Die Verkehrsdichte wird durch das Steuergerät 2 ermittelt, wobei eine Car-to-X Kommunikationsverbindung 12 mit anderen Verkehrsteilnehmern 14 hergestellt wird. Es erfolgt ein Austausch von Positionsdaten zwischen den Fahrzeugen 2, 14. Des Weiteren können Informationen über die Verkehrsdichte bzw. ein Verkehrsaufkommen über Sensoren der Infrastruktureinheit 16 gesammelt und über die Kommunikationsvorrichtung 12 von dem Steuergerät 2 empfangen werden.
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Die Kombination der Wetterdaten, der Straßenkarte, sowie der Verkehrsdichte kann anschließend eingesetzt werden, um die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 situationsabhängig zu berechnen 21. Dabei können basierend auf den verwendeten Einflussparametern unter anderem die folgenden Szenarien auftreten:
- a) Es liegt keine Einschränkung der Leistungsfähigkeit der Sensoren 4, 6 durch das Wetter vor, im Umfeld des Fahrzeugs 1 besteht eine geringe Verkehrsdichte und das Fahrzeug 1 befindet sich in einer Geradeausfahrt. Hierbei kann das Fahrzeug 1 mit einer erhöhten durch das Steuergerät 2 berechneten Geschwindigkeit betrieben werden. Die Geschwindigkeit kann höher ausfallen als die für manuellen Betrieb vorgeschriebene Höchstgeschwindigkeit.
- b) Es liegt keine Einschränkung der Leistungsfähigkeit der Sensoren 4, 6 durch das Wetter vor, im Umfeld des Fahrzeugs 1 besteht eine geringe Verkehrsdichte und das Fahrzeug 1 befindet sich in einer Kurvenfahrt. Das Fahrzeug 1 kann mit einer erhöhten Geschwindigkeit betrieben werden. Die vorgeschriebene Höchstgeschwindigkeit kann hierbei überschritten werden. Die berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit ist hierbei abhängig davon, ob das Fahrzeug 1 eine Leerfahrt durchführt oder Passagiere befördert. Bei einer Leerfahrt kann die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit höher eingestellt werden als bei einer Personenbeförderungsfah rt.
- c) Es liegt keine Einschränkung der Leistungsfähigkeit der Sensoren 4, 6 durch das Wetter vor, im Umfeld des Fahrzeugs 1 besteht eine hohe Verkehrsdichte und das Fahrzeug 1 befindet sich in einer Geradeausfahrt. Das Fahrzeug 1 kann mit einer Geschwindigkeit betrieben werden, welche durch die vorgeschriebene Höchstgeschwindigkeit des Streckenabschnitts vorgeschriebenen ist. Aufgrund des erhöhten Verkehrsaufkommens wird nicht die physikalisch maximal mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt bzw. durch das Steuergerät 2 zugelassen.
- d) Es liegt keine Einschränkung der Leistungsfähigkeit der Sensoren 4, 6 durch das Wetter vor, im Umfeld des Fahrzeugs 1 besteht eine hohe Verkehrsdichte und das Fahrzeug 1 befindet sich in einer Kurvenfahrt. Auch hier kann das Fahrzeug 1 mit einer Geschwindigkeit betrieben werden, welche die vorgeschriebene Höchstgeschwindigkeit nicht überschreitet. Insbesondere kann die Geschwindigkeit durch das Steuergerät 2 bei Bedarf aufgrund der Kurvenfahrt und der hohen Verkehrsdichte reduziert werden.
- e) Es liegt eine Einschränkung der Leistungsfähigkeit der Fahrzeugsensorik 4, 6 aufgrund von Witterungsverhältnissen vor, im Umfeld des Fahrzeugs 1 besteht eine geringe Verkehrsdichte und das Fahrzeug 1 befindet sich in einer Geradeausfahrt. Das Steuergerät 2 berechnet hierbei eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit, welche, welche durch die Leistungsfähigkeit der Umfeldsensoren 4, 6 bei schlechtem Wetter begrenzt ist. Insbesondere kann hier die berechnete Geschwindigkeit gegenüber einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit reduziert sein.
- f) Es liegt eine Einschränkung der Leistungsfähigkeit der Fahrzeugsensorik 4, 6 aufgrund von Witterungsverhältnissen vor, im Umfeld des Fahrzeugs 1 besteht eine geringe Verkehrsdichte und das Fahrzeug 1 befindet sich in einer Kurvenfahrt. Die durch das Steuergerät 2 berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit basiert auf der Leistungsfähigkeit der Fahrzeugsensoren 4, 6 bei den gegebenen Witterungsverhältnissen. Des Weiteren kann eine Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit aufgrund der Kurvenfahr durch das Steuergerät vorgenommen werden. Dies ist beispielsweise bei einer glatten oder nassen Fahrbahn vorteilhaft, um die Sicherheit zu erhöhen.
- g) Es liegt eine Einschränkung der Leistungsfähigkeit der Fahrzeugsensorik 4, 6 aufgrund von Witterungsverhältnissen vor, im Umfeld des Fahrzeugs 1 herrscht eine hohe Verkehrsdichte und das Fahrzeug 1 befindet sich in einer Geradeausfahrt. Die durch das Steuergerät 2 berechnete Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit basiert auf der Leistungsfähigkeit der Fahrzeugsensoren 4, 6 bei den gegebenen Witterungsverhältnissen. Insbesondere wird die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit derart eingestellt, dass trotz eingeschränkter Leistungsfähigkeit der Umfeldsensoren 4, 6 das Fahrzeug 1 ausreichend Zeit für Reaktionen auf kritische Situationen aufweist. Aufgrund der hohen Verkehrsdichte kann die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit zusätzlich reduziert werden.
- h) Es liegt eine Einschränkung der Leistungsfähigkeit der Fahrzeugsensorik 4, 6 aufgrund von Witterungsverhältnissen vor, im Umfeld des Fahrzeugs 1 herrscht eine hohe Verkehrsdichte und das Fahrzeug 1 befindet sich in einer Kurvenfahrt. Alle Einflussparameter wirken sich hierbei nachteilig auf die optimale Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit aus. Hierdurch wird durch das Steuergerät 2 eine niedrige Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, um die Verkehrssicherheit nicht zu beeinträchtigen.
