DE102018222556A1 - Notstop-Verfahren und Vorrichtung für ein zumindest teilweise automatisiert fahrendes Fahrzeug - Google Patents

Notstop-Verfahren und Vorrichtung für ein zumindest teilweise automatisiert fahrendes Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Notstop-Verfahren für ein zumindest teilweise automatisiert fahrendes Fahrzeug, umfassend:Empfangen eines Notstop-Signals (NS);Bereitstellen eines Sperr-Signals (SS), wobei ein erstes Steuergerät (12) gesperrt wird, und dem ersten Steuergerät (12) die Kontrolle über die Steuerung von Fahrmanövern des Fahrzeugs entzogen wird; undBereitstellen eines Not-Drive-Signals (NDS) zum Einleiten eines Notstop-Fahrmanövers des Fahrzeugs.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Notstop-Verfahren und eine Vorrichtung für ein zumindest teilweise automatisiert fahrendes Fahrzeug, ein Computerprogramm sowie ein computerlesbares Speichermedium.
  • Stand der Technik
  • In größeren Passagier-Fahrzeugen ist eine Vorrichtung zum Notbremsen, dem sogenannten Nothalt, welche durch den Fahrgast ausgelöst wird, für den Fall unvorhergesehener Gefahren (z.B. Feuer oder medizinischer Notfall) bekannt. Die Notbremse erfüllt dabei zwei wesentliche Funktionen: Das Fahrzeug soll schnellstmöglich zum Halt gebracht werden und der Fahrzeugführer soll auf eine Notsituation aufmerksam gemacht werden. In der Regel führt das Betätigen der Notbremse nicht direkt zur Notbremsung. In Zügen zum Beispiel wird der Lokführer benachrichtigt und bringt den Zug am nächsten sicheren Ort zum Stillstand (z.B. nicht auf Brücken oder in Tunneln). Das unberechtigte betätigen der Notbremse ist eine Straftat und der Hergang des Auslösens wird im Anschluss an die Betätigung ermittelt. Solche Not-Halt-Systeme sind normalerweise mit Verriegelungsmechanismen versehen, welche eine Wiederinbetriebnahme erst nach einer Entriegelung bzw. Quittierung durch Fachpersonal vor Ort zulassen. Beim Betrieb von zumindest teilweise automatisiert fahrenden Fahrzeugen (oder autonomous vehicle (AV)) entfällt Fachpersonal am Ort des Fahrzeugs. Der Fahrer wird durch einen Drive-Computer ersetzt.
  • Somit besteht der Wunsch nach einer Erweiterung der Funktion Nothalt, sowie einer entsprechenden Freigabe und Quittierung für zumindest teilweise automatisiert fahrende Fahrzeuge.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das vorgeschlagene Notstop-Verfahren für ein zumindest teilweise automatisiert fahrendes Fahrzeug, umfasst:
    • Empfangen eines Notstop-Signals;
    • Bereitstellen eines Sperr-Signals, wobei ein erstes Steuergerät gesperrt wird, und dem ersten Steuergerät die Kontrolle über die Steuerung von Fahrmanövern des Fahrzeugs entzogen wird; und
    • Bereitstellen eines Not-Drive-Signals zum Einleiten eines Notstop-Fahrmanövers des Fahrzeugs.
  • Zusätzlich zu einem üblichen Nothalt-Signal, auf welches das Fahrzeug schnellstmöglich zum Halt gebracht werden soll, und der Fahrzeugführer oder ein Computersystem, auf eine Notsituation aufmerksam gemacht werden soll, kann ein Notstop-Signal empfangen werden. Auf diese Weise kann zwischen einem Nothalt und einem Notstop unterschieden werden.
  • Bei einem Nothalt wird das für die Steuerung der Fahrmanöver des Fahrzeugs eingerichtete erste Steuergerät angeleitet, einen Nothalt auszuführend. Dies kann jedoch durch eine Fehlfunktion des ersten Steuergeräts oder eine Manipulation des ersten Steuergeräts, beispielsweise durch einen Hackerangriff, unterbunden werden. Ein Notstop hingegen bietet insbesondere dem Passagier des Fahrzeugs die Möglichkeit unabhängig von einer Fehlfunktion oder einer Manipulation des ersten Steuergeräts direkt Einfluss auf das Fahrmanöver des Fahrzeugs zu nehmen und das Fahrzeug zum Stehen zu bringen. Der Notstop wird von dem zweiten Steuergerät gesteuert, während der Nothalt von dem ersten Steuergerät gesteuert wird.
  • Dadurch, dass dem ersten Steuergerät die Kontrolle entzogen wird, haben Fehlfunktionen und/oder Manipulationen des ersten Steuergeräts keinen Einfluss mehr auf Fahrmanöver des Fahrzeugs. Ein zweites Steuergerät ist dann alleinig für die Fahrmanöver des Fahrzeugs zuständig und dazu eingerichtet einen Notstop, beispielsweise durch das Durchführen einer Vollbremsung, einzuleiten.
  • Das erste Steuergerät und das zweite Steuergerät können vorzugsweise auch als ein einzelnes Steuergerät ausgebildet sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird das Notstop-Signal durch einen Passagier des Fahrzeugs bereitgestellt.
  • Auf diese Weise wird dem Passagier des zumindest teilweise automatisiert fahrenden Fahrzeugs die Möglichkeit eröffnet im Notfall direkt auf das Fahrmanöver des Fahrzeugs Einfluss zu nehmen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Notstop-Fahrmanöver eine Vollbremsung des Fahrzeugs.
  • Vorteilhafterweise wird bei einem Notfall zuerst versucht das Fahrzeug zu einem Nothalt zu bewegen. Hierbei wird aus Sicherheitsgründen versucht nicht direkt eine Vollbremsung durchzuführen, sondern auf eine geeignete Haltesituation zu warten. Deshalb wird bei einem Notstop Fahrmanöver, das in der Regel erst nach einem gescheiterten Nothalt Fahrmanöver eingeleitet wird, direkt eine Vollbremsung des Fahrzeugs eingeleitet. Grundsätzlich ist aber auch eine Ausführungsform denkbar, bei der auch das Notstop Fahrmanöver komplexere Fahrmanöver umfasst.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Notstop-Verfahren:
    • Empfangen eines Freigabe-Signals zum Freigeben der gesperrten Fahrsteuervorrichtung;
    • Empfangen eines Quittierungs-Signals zum Quittieren des Freigabe-Signals; und
    • Aufheben des Sperr-Signals, wobei das erste Steuergerät freigegeben wird, und dem ersten Steuergerät die Kontrolle über die Steuerung der Fahrmanöver gegeben wird.
  • Nach dem Durchführen eines Notstops muss das Fahrzeug wieder freigegeben werden, um seine Funktion, das zumindest teilweise automatisierte Fahren, wiederaufzunehmen.
  • Ein alleiniges Freigabe-Signal, entweder nur durch den Passagier oder nur durch eine fahrzeugexterne Stelle, ermöglichen Manipulationen oder Missbrauch des Freigabe-Signals. So stellt das Einleiten eines unnötigen Notstops durch einen Passagier eine Straftat dar, die verfolgt werden muss. Auf der anderen Seite kann beispielsweise durch eine Fehlfunktion oder eine externe Manipulation fälschlicherweise ein Freigabe-Signal durch eine fahrzeugexterne Stelle bereitgestellt werden.
  • Durch die Kombination aus Freigabe-Signal durch eine fahrzeugexterne Stelle und Quittierungs-Signal durch den Passagier kann eine kontrollierte Freigabe des ersten Steuergeräts umgesetzt werden.
  • Auf diese Weise behält der Passagier in letzter Instanz die Kontrolle über das Fahrzeug. Außerdem kann eine Quittierung des Notstops ohne Fachpersonal vor Ort des Fahrzeugs durchgeführt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird das Freigabe-Signal durch eine fahrzeugexterne Stelle, vorzugsweise einen Leitstand, bereitgestellt.
  • Die fahrzeugexterne Stelle evaluiert vorzugsweise die sich darstellende Situation und gibt gegebenenfalls das Fahrzeug wieder frei.
  • Weiter vorzugsweise kann das Freigabe-Signal jedoch auch von dem Fahrzeug selbst, insbesondere von einem Fahrzeugcomputer, bereitgestellt werden. Trotzdem bliebe eine Quittierung des Freigabe-Signals durch den Passagier von Nöten.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird das Quittierungs-Signal durch den Passagier des Fahrzeugs bereitgestellt.
  • Auf diese Weise behält der Passagier weiterhin die letzte Entscheidung und bleibt vor Fehlfunktionen oder Manipulation besser geschützt.
  • Das vorgeschlagene Steuergerät ist eingerichtet, Schritte des beschriebenen Verfahrens durchzuführen.
  • Vorzugsweise ist das Steuergerät als Prozessor ausgebildet.
  • Das vorgeschlagene Computerprogramm, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, diesen anleitet, Schritte eines beschriebenen Verfahrens durchzuführen.
  • Es wird ein computerlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem ein beschriebenes Computerprogramm gespeichert ist.
  • Ausführungsbeispiele
  • Es zeigt:
    • 1 ein Diagramm des Ablaufs eines Nothalts und eines Notstops;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Betrieb eines zumindest teilweise automatisiert fahrenden Fahrzeugs;
    • 3a eine Bedienvorrichtung in einem ersten Bedienzustand;
    • 3b eine Bedienvorrichtung in einem zweiten Bedienzustand;
    • 3c eine Bedienvorrichtung in einem dritten Bedienzustand; und
    • 4 eine schematische Darstellung eines Notstop-Verfahrens.
  • 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines zumindest teilweise automatisiert fahrenden Fahrzeugs zum Einleiten eines Nothalts und zum Einleiten eines Notstops.
  • In Zustand Z1 ist das zumindest teilweise automatisiert fahrende Fahrzeug betriebsbereit und führt Fahrmanöver entsprechend einer Fahrstrategie aus.
  • In Zustand Z2 wird überprüft, ob ein Nothalt-Signal NH oder ein Notstop-Signal NS empfangen wurde. Wenn gar kein Signal empfangen wurde, ändert sich die Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs nicht und es wird wieder in Zustand Z1 angefangen.
  • Wird ein Nothalt-Signal NH empfangen, so führt das Fahrzeug in Zustand Z3 einen Nothalt durch. Hierzu versucht das Fahrzeug einen sicheren Zustand zu erreichen. Ein sicherer Zustand wäre beispielsweise ein Abstellen des Fahrzeugs in einer Parkbucht oder einer Einfahrt. Nach dem Erhalt des Nothalt-Signals springt das Verfahren zu Zustand Z4. Das Nothalt-Signal NH wird vorzugsweise durch einen Passagier des Fahrzeugs bereitgestellt. Eine typische Situation wäre beispielsweise eine gesundheitliche Notsituation des Passagiers. Der Passagier kann durch bereitstellen eines Nothalt-Signals NH ein möglichst schnelles aber sicheres Anhalten des Fahrzeugs erreichen.
  • Solange das Fahrzeug nicht einen sicheren Zustand erreicht hat befindet sich das Verfahren im Zustand Z4. Entweder wird ein sicherer Zustand erreicht, dann springt das Verfahren zu Zustand Z6, oder aus bestimmten Gründen wird kein sicherer Zustand erreicht, beispielsweise durch Fehlfunktion oder Manipulation des Fahrzeugs. Der Passagier kann dann durch ein Notstop-Signal NS die Kontrolle über das Fahrzeug gewinnen. Wird ein Notstop-Signal NS empfangen, so führt das Fahrzeug in Zustand Z4 einen Notstop aus. Hierzu wird üblicherweise eine sofortige Vollbremsung durchgeführt und das Fahrzeug so schnell als möglich zum Stehen gebracht. Danach springt das Verfahren zu Zustand Z6. Das Notstop-Signal NS wird vorzugsweise von dem Passagier bereitgestellt. Der Passagier kann durch bereitstellen des Notstop-Signals NS ein sofortiges Anhalten des Fahrzeugs erreichen.
  • In Zustand Z6 hat das Fahrzeug Geschwindigkeit Null und ein Leitstand überprüft den Grund des Nothalts beziehungsweise den Grund des Notstops. Anschließend wird basierend auf der Analyse eine Entscheidung nach Zustand Z7 getroffen.
  • Kommt der Leitstand in Zustand Z7 zu dem Ergebnis, dass weiter eine Gefahr besteht, die ein Weiterfahren des Fahrzeugs verhindert, so springt das Verfahren von Zustand Z7 zu Zustand Z8.
  • In Zustand Z8 wird ein Fach- und/oder Notfallpersonal an den Ort des Fahrzeugs entsandt, um die Situation zu lösen. Erst wenn das Fach- und/oder Notfallpersonal vor Ort des Fahrzeugs die Situation, also den Notstand, aufgehoben hat, springt das Verfahren von Zustand Z8 zu Zustand Z1. Das Fahrzeug ist dann wieder betriebsbereit.
  • Kommt der Leitstand in Zustand Z7 zu dem Ergebnis, dass der Notstand aufgehoben ist und es handelt sich um einen Fall eines Nothalts, so erteilt der Leitstand eine Nothalt-Freigabe und das Verfahren springt von Zustand Z7 zu Zustand Z1. Das Fahrzeug ist durch die Nothalt-Freigabe wieder betriebsbereit.
  • Kommt der Leitstand in Zustand Z7 zu dem Ergebnis, dass der Notstand aufgehoben ist und es handelt sich um einen Fall eines Notstops, so erteilt der Leitstand eine Notstop-Freigabe in Form eines Freigabe-Signals FS und das Verfahren springt von Zustand Z7 zu Zustand Z9. Im Falle eines Notstops kann das Verfahren von zustand Z7 lediglich zu Zustand Z9 springen. Die anderen beiden Wege werden über die fahrzeuginterne Logik ausgeschlossen.
  • In Zustand Z9 ist ein Passagier des Fahrzeugs aufgefordert die Notstop-Freigabe des Leitstandes durch ein Quittierungs-Signal QS zu quittieren.
  • Erachtet der Passagier den Notstand als nicht aufgehoben, erteilt der Passagier keine Quittierung. Das Verfahren springt von Zustand Z8 zu Zustand Z7.
  • Erachtet der Passagier den Notstand ebenfalls für aufgehoben, erteilt der Passagier seine Quittierung durch das Quittierungs-Signal QS. Somit liegen sowohl das Freigabe-Signal FS der Leitstelle als auch das Quittierungs-Signal QS des Passagiers vor und das Verfahren springt von Zustand Z8 auf Zustand Z1. Das Fahrzeug ist nun wieder betriebsbereit.
  • 2 zeigt eine Vorrichtung 10 umfassend eine erste Datenschnittstelle 11, eine zweite Datenschnittstelle 14, ein erste Steuergerät 12 und ein zweites Steuergerät 13.
  • Das erste Steuergerät 12 steuert die Fahrmanöver des zumindest teilweise automatisiert fahrenden Fahrzeugs. Hierfür sendet das erste Steuergerät 12 ein Drive-Signal DS an die zweite Datenschnittstelle 14, welche das Drive-Signal DS an die jeweils für die Durchführung der Fahrmanöver zuständigen Komponenten weiterleitet. Das erste Steuergerät 12 wird von der ersten Datenschnittstelle 11 mit einem Control-Signal CS versorgt. Das Control-Signal CS wird von einer Leitstelle zur Verfügung gestellt und ermöglicht es der Leitstelle, die Fahrstrategie des ersten Steuergeräts anzupassen.
  • Übernimmt beispielsweise ein Hacker die Kontrolle über das Steuergerät 12, insbesondere durch Manipulation des Control-Signals CS, so kann ein Passagier über ein etwaiges Nothalt-Signals NH, das Fahrzeug nicht mehr beeinflussen. Auf diese Weise wäre der Passagier Gefangener in einem fahrenden Fahrzeug.
  • Durch Bereitstellen eines Notstop-Signals NS an die erste Datenschnittstelle 11, kann das zweite Steuergerät 13 mit dem Notstop-Signal NS versorgt werden. Das zweite Steuergerät 13 generiert ein Sperr-Signal SS, welches dem ersten Steuergerät 12 bereitgestellt wird. Das Sperr-Signal SS entzieht dem ersten Steuergerät 11 die Kontrolle über das Steuern von Fahrmanövern des Fahrzeugs. Auf diese Weise hat beispielsweise ein Hacker keinen Einfluss mehr auf die Fahrmanöver des Fahrzeugs. Das zweite Steuergerät generiert zudem ein Not-Drive-Signal NDS, welches über die zweite Datenschnittstelle 12 an die dafür zuständigen Komponenten verteilt wird und eine Vollbremsung des Fahrzeugs einleitet. Das Fahrzeug wird auf diese Weise direkt durch die Kontrolle des Passagiers zum Stehen gebracht. Ein Betrieb des Fahrzeugs ist erstmal nicht mehr möglich, ohne dass eine quittierte Freigabe erteilt wurde.
  • Um das Fahrzeug nach einem Notstop wieder betriebsbereit zu machen, gibt die Leitstelle durch ein Freigabe-Signal FS an die erste Datenschnittstelle 11 ihr Zeichen, dass aus ihrer Sicht keine Notsituation mehr vorliegt. Der Passagier wird aufgefordert, auf das Freigabe-Signal FS ein Quittierungs-Signal QS bereitzustellen und die Freigabe der Leitstelle zu quittieren. Erst wenn über die erste Datenschnittstelle 11 das zweite Steuergerät 13 ein Freigabe-Signal FS und ein Quittierungs-Signal QS vorliegen hat, wird das Sperr-Signal SS an das erste Steuergerät 12 aufgehoben und das Fahrzeug ist wieder betriebsbereit.
  • Demnach muss auch sichergestellt werden, dass das Quittierungssignal QS lediglich durch den Passagier generierbar ist. Außerdem muss eine direkte unveränderbare Verbindung zwischen einer Bedienvorrichtung 15 zum Generieren des Quittierungssignals QS und dem zweiten Steuergerät 13 vorliegen. Die Funktion des Notstops des zweiten Steuergeräts 13 darf ebenso nicht von außen modifizierbar sein.
  • Die 3a bis 3c zeigen jeweils eine Bedienvorrichtung 15, mit Hilfe derer ein Passagier seine Eingaben tätigen kann, also ein Nothalt-Signal NH, eine Notstop-Signal NS und/oder ein Quittierungs-Signal QS generieren kann. Die Bedienvorrichtung 15 umfasst einen Hebel 16.
  • Der Hebel 16 ist in 3a in einer Ausgangsposition gezeigt. Durch Ziehen des Hebels 16 nach unten kann der Passagier eine Nothalt-Signal NH bereitstellen.
  • Basierend auf dem Nothalt-Signal NH soll das Fahrzeug einen Nothalt durchführen.
  • Nach Betätigung des Hebels 16, was in 3b gezeigt ist, ist ein normalerweise hinter dem Hebel 16 befindlicher Notschalter 17 sichtbar. Sollte der Passagier der Meinung sein ein Notstop wäre angebracht, so kann er durch Betätigen des Notschalters 17, in diesem Fall in Form eines Druckknopfes, ein Notstop-Signal NS bereitstellen, woraufhin das Fahrzeug zu einem Notstop, üblicherweise durch eine Vollbremsung, gezwungen wird. Ein Notstop wäre beispielsweise angebracht, wenn ein Betätigen des Hebels 16 nicht zu einem Nothalt des Fahrzeugs führt, beispielsweise wegen eines Fehlers oder einer Manipulation des ersten Steuergeräts 12.
  • Nach Durchführung des Notstops und Beseitigung des Notstands gibt die Leitstelle durch das Freigabe-Signal FS das Fahrzeug wieder frei. Der Passagier wird beispielsweise durch ein Blinken des Notschalters 17 aufgefordert, die Freigabe der Leitstelle zu quittieren, wie in 3c dargestellt ist. Durch Betätigung des blinkenden Notschalters 17 wird daraufhin ein Quittierungs-Signal QS erzeugt, welches das Freigabe-Signals FS quittiert. Der Notschalter 17 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein Erzeugen des Quittierungs-Signals QS über eine Fernsteuerung nicht möglich ist.
  • 4 zeigt ein schematisches Diagramm des Notstop-Verfahrens.
  • In Schritt S1 wird ein Notstop-Signal NS empfangen.
  • In Schritt S2 wird ein Sperr-Signal SS bereitgestellt, wobei das erste Steuergerät 12 gesperrt wird, und dem ersten Steuergerät 12 die Kontrolle über die Steuerung von Fahrmanövern des Fahrzeugs entzogen wird.
  • In Schritt S3 wird Not-Drive-Signal NDS bereitgestellt, wobei ein Notstop-Fahrmanöver des Fahrzeugs eingeleitet wird.
  • In Schritt S4 wird ein Freigabe-Signal FS zum Freigeben der gesperrten Fahrsteuervorrichtung empfangen.
  • In Schritt S5 wird ein Quittierungs-Signal QS zum Quittieren des Freigabe-Signals FS empfangen.
  • In Schritt S6 wird das Sperr-Signal SS aufgehoben, wobei das erste Steuergerät 12 freigegeben wird, und dem ersten Steuergerät 12 die Kontrolle über die Steuerung der Fahrmanöver des Fahrzeugs gegeben wird.

Claims (9)

  1. Notstop-Verfahren für ein zumindest teilweise automatisiert fahrendes Fahrzeug, umfassend: Empfangen eines Notstop-Signals (NS); Bereitstellen eines Sperr-Signals (SS), wobei ein erstes Steuergerät (12) gesperrt wird, und wobei dem ersten Steuergerät (12) die Kontrolle über die Steuerung von Fahrmanövern des Fahrzeugs entzogen wird; und Bereitstellen eines Not-Drive-Signals (NDS) zum Einleiten eines Notstop-Fahrmanövers des Fahrzeugs.
  2. Notstop-Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Notstop-Signal (NS) durch einen Passagier des Fahrzeugs bereitgestellt wird.
  3. Notstop-Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Notstop-Fahrmanöver eine Vollbremsung des Fahrzeugs umfasst.
  4. Notstop-Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend: Empfangen eines Freigabe-Signals (FS) zum Freigeben des gesperrten ersten Steuergeräts (12); Empfangen eines Quittierungs-Signals (QS) zum Quittieren des Freigabe-Signals (FS); und Aufheben des Sperr-Signals (SS), wobei das erste Steuergerät (12) freigegeben wird, und wobei dem ersten Steuergerät (12) die Kontrolle über die Steuerung der Fahrmanöver des Fahrzeugs gegeben wird.
  5. Notstop-Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Freigabe-Signal (FS) durch eine fahrzeugexterne Stelle, vorzugsweise einen Leitstand, bereitgestellt wird.
  6. Notstop-Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Quittierungs-Signal (QS) durch den Passagier des Fahrzeugs bereitgestellt wird.
  7. Steuergerät, das eingerichtet ist, Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
  8. Computerprogramm, das, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, diesen anleitet, Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
  9. Computerlesbares Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
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