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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs, eine zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtung, ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem dieses Computerprogramm gespeichert ist.
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Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Ermittlung von Trajektorien für automatisierte Fahrzeuge bekannt.
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In der
DE 10 2015 220 360 A1 wird beispielsweise ein Verfahren zur Erzeugung eines Signals zur Überführung eines teil- oder hochautomatisierten Fahrzeugs in einen sicheren Systemzustand an einer Zielpose vorgestellt. Hierbei wird folgendes Verfahren ausgeführt: Ermittlung wenigstens einer Zielpose, Ermittlung von Fahrtrajektorien von der aktuellen Fahrzeugposition zu der wenigstens einen Zielpose, Bewertung der Fahrtrajektorien, Auswahl einer der Fahrtrajektorien anhand der durchgeführten Bewertung und Erzeugung des Signals auf Basis der ausgewählten Fahrtrajektorie.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:
- • Empfangen von Umfelddaten;
- • Ermitteln eines zur Befahrung durch das Fahrzeug, welches insbesondere als Pkw, Lkw oder Bus ausgebildet ist, vorgesehenen Fahrbereichs und eines nicht zur Befahrung durch das Fahrzeug vorgesehenen Sperrbereichs basierend auf den Umfelddaten;
- • Bestimmen, ob der Fahrbereich durch einen weiteren Verkehrsteilnehmer und/oder ein Hindernis zumindest teilweise versperrt ist oder versperrt wird, sodass eine Engstelle besteht und/oder entsteht, in welcher ein Passieren von dem Fahrzeug und dem Verkehrsteilnehmer und/oder ein Passieren des Hindernisses von dem Fahrzeug unter ausschließlicher Nutzung des Fahrbereichs nicht möglich ist;
- • Ermitteln und/oder Empfangen einer Trajektorie, bei welcher das Fahrzeug beim Befahren der Trajektorie zumindest teilweise den Sperrbereich nutzt, falls eine Engstelle bestimmt wurde;
- • Aussenden eines Ansteuerungssignals zum Betreiben des automatisierten Fahrzeugs basierend auf der ermittelten Trajektorie.
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Unter einem automatisierten bzw. einem automatisiert betriebenen Fahrzeug kann ein teil-, hoch- oder vollautomatisiert betriebenes Fahrzeug verstanden werden. Insbesondere kann es sich bei dem automatisierten Fahrzeug um ein fahrerlos betriebenes Fahrzeug handeln, dass zumindest teilweise ohne menschlichen Eingriff betrieben werden kann. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um einen klassischen Pkw, einen Lkw oder einen Kleinbus bzw. ein Shuttle handeln. Bei dem Fahrzeug kann es sich des Weiteren auch um andere Fahrzeugtypen, wie zwei oder Dreiräder handeln. Es kann sich auch um Sonderfahrzeuge, wie Krankenwagen, Müllabfuhren, Reinigungsfahrzeuge oder Fahrzeuge zur automatisierten Pflanzenpflege handeln.
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Unter einem Hindernis kann jegliche Art von Gegenstand, Beschädigung oder Absperrung eines bestimmten Bereichs verstanden werden. Insbesondere von Bereichen, die normalerweise zur Befahrung durch Fahrzeuge vorgesehen sind. Bei Hindernissen kann es sich beispielsweise um Äste, Bäume, Steine oder dergleichen Handelns. Auch weitere Fahrzeuge, können ein Hindernis darstellen. Beispielweise können Baustellen ein Hindernis bilden und/oder für Baustellen benötige Fahrzeuge, wie Bagger, Laster, Kräne, Walzen, etc. Auch für längere Zeiträume abgestellte Fahrzeuge, wie Kanalreinigungsfahrzeuge können ein Hindernis darstellen. Unter ein Hindernis können auch parkende Fahrzeuge verstanden werden, die einen Bereich eines zur Befahrung vorgesehenen Bereichs blockieren.
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Unter weiteren Verkehrsteilnehmern können alle bekannten Arten von entgegenkommenden Fahrzeuge, wie Pkws, Lkws, Busse, Kleinlaster, Bagger, Traktoren, Motorräder, Quads, Dreiräder und dergleichen verstanden werden. Die Art der Betreibung dieser Fahrzeuge kann hierbei beliebig sein.
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Unter einem zur Befahrung vorgesehenen Fahrbereich für das Fahrzeug wird ein Fahrbereich verstanden, welcher dem Fahrzeug als Bewegungsraum und potentiell als Freifläche zur Verfügung steht. Hierunter fällt insbesondere die eigene Fahrspur und ggf. auch eine Fahrspur für entgegenkommende Fahrzeuge, falls diese durch länderspezifische Gesetze zur Befahrung benutzt werden kann. In Deutschland könnte die Spur der Gegenverkehr, falls kein Überholschild angebracht ist, zur Umfahrung von Hindernissen und zum Überholen verwendet werden. Folglich steht diese Spur ggf. auch als Fahrbereich zur Verfügung. Insbesondere kann es sich folglich bei dem Fahrbereich um einen nach regionalen Regularien und Gesetzen zur regulären Befahrung zugelassenen Bereich handeln. Weiter insbesondere wird unter den zur Befahrung vorgesehenen Bereichen lediglich die eigene Fahrspur verstanden.
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Bei dem Sperrbereich kann es sich um einen nicht zur regulären Befahrung zugelassenen Bereich handeln. Beispielsweise könnte der Sperrbereich ein Bürgersteig sein, der nach der aktuellen StVO (Stand 19.12.2019) in Deutschland nicht zur Befahrung durch Fahrzeuge zugelassen ist. Auch könnten Bürgersteige zum Sperrbereich zählen, bei denen das Parken auf dem Bürgersteig durch eine entsprechende Beschilderung erlaubt ist. Weitere Beispiele für Sperrbereiche können Fahrradwege, Standstreifen, Spuren für den Gegenverkehr, die mit einer oder zwei durchgezogenen Linien von der für das Fahrzeug vorgesehenen Fahrspur getrennt sind und/oder Grünflächen an einem Fahrbahnrand verstanden werden. Je nach Land können sich an dieser Stelle Unterschiede ergeben.
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Das Bestimmen, ob ein Passieren des Fahrzeugs am Hindernis oder einem weiteren Verkehrsteilnehmer oder ein Passieren des weiteren Verkehrsteilnehmers am Fahrzeug möglich ist, kann hierbei unter Berücksichtigung eines einzuhaltenden Sicherheitsabstands erfolgen. Dieser kann beliebig je nach Fahrzeug und ggf. je nach Kunden- oder Insassenwunsch angepasst werden. Der Sicherheitsabstand kann insbesondere größer als 30 cm, weiter insbesondere größer als 15 cm, weiter insbesondere größer als 10 cm, weiter insbesondere größer als 5 cm gewählt werden.
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Wird ermittelt, dass der zur Befahrung zur Verfügung stehende Fahrbereich, ggf. unter Berücksichtigung eines Sicherheitsabstandes, nicht ausreichend breit ist, sodass das Fahrzeug an dem weiteren Verkehrsteilnehmer oder dem Hindernis vorbeifahren kann, ist ein Passieren des Hindernisses oder des weiteren Verkehrsteilnehmers nicht möglich. Wird ermittelt, dass auch der für den weiteren Verkehrsteilnehmer zur Verfügung stehende Fahrbereich des weiteren Verkehrsteilnehmers, ggf. unter Berücksichtigung eines Sicherheitsabstandes, nicht ausreichend breit ist, dass der weitere Verkehrsteilnehmer an dem Fahrzeug vorbeifahren kann, ist folglich ein Passieren des weiteren Verkehrsteilnehmers am Fahrzeug nicht möglich.
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Die Umfelddaten können beispielsweise von fahrzeugeigenen Sensoren, wie Außenkameras, Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensoren erfasst werden. Diese Daten können anschließend beispielsweise von einem Steuergerät, auf welchem das Verfahren abläuft, empfangen werden. Die Umfelddaten können ebenfalls Daten von Sensoren weiterer Fahrzeuge und/oder Infrastruktureinrichtungen repräsentieren. Des Weiteren kann es sich bei den Umfelddaten um Daten von einem externen Server handeln.
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Im Schritt des Ermittelns oder Empfangen kann eine Trajektorie entweder basierend auf den empfangenen Umfelddaten ermittelt werden oder von einer externen Quelle empfangen werden. Diese externe Quelle kann beispielsweise ein externer Rechner oder eine Cloud sein, welche zur Ermittlung entsprechender Trajektorien ausgebildet ist. Die Trajektorie kann auch von einem Teleoperator bereitgestellt werden, der diese in einer Entsprechenden Einrichtung ermittelt und an das Fahrzeug überträgt. Unter einer empfangenen Trajektorie kann in diesem Fall auch eine Live-Steuerung der einen Teleoperator verstanden werden.
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Das das Fahrzeug bei der Befahrung zumindest teilweise den Sperrbereich nutzt kann bedeuten, dass das Fahrzeug wenigstens teilweise den Sperrbereich berührt, beispielsweise mit einem oder mehreren Reifen oder das zumindest ein Teil der Karosserie in den Sperrbereich hineinragt (beispielsweise ein Spiegel oder ein Teil der Motorhaube).
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Das ausgesendete Ansteuerungssignal dient zum Betreiben des automatisierten Fahrzeugs basierend auf der ermittelten Trajektorie. Das Betreiben, insbesondere eine Quer- und/oder Längssteuerung des Fahrzeugs, kann entweder direkt oder indirekt über weitere Elemente, wie zusätzliche Steuergeräte, Signalumwandler oder dergleichen erfolgen.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise auf einem Steuergerät eines automatisierten Fahrzeugs ablaufen. Alternativ kann das Verfahren auch auf einem externen Server ablaufen, der das Ansteuerungssignal zu dem Fahrzeug sendet. Das Verfahren muss nicht zwangsläufig auf einer einzelnen sich an einem Ort befindlichen Vorrichtung ablaufen, sondern kann auch in Teilen auf mehreren örtlich separierten Vorrichtung ausgeführt werden.
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Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass kritische Verkehrssituationen und Blockadesituation durch automatisierte Fahrzeuge vermieden werden können. Zudem steigt die Wertigkeit von automatisierten Fahrzeugen und mittels dieser angebotenen Diensten, falls die Systeme gut und zuverlässig funktionieren. Dadurch, dass lange Haltepausen vermieden werden, werden unangenehme Situationen für Passagiere von automatisierten Fahrzeugen vermieden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den zusätzlichen Schritt des Ermittelns von Fahrspuren im Fahrbereich basierend auf den Empfangenen Umfelddaten. Insbesondere wird anhand dieser Ermittlung wenigstens jeweils eine Fahrspur mit dem Fahrzeug und/oder dem Hindernis und/oder dem weiteren Verkehrsteilnehmer assoziiert.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens hat den Vorteil, dass eine verbesserte Analyse der vorliegenden Fahrsituation möglich ist.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird im Schritt des Bestimmens eine Breite des zur Befahrung durch das Fahrzeug und/oder den weiteren Verkehrsteilnehmer zur Verfügung stehenden Fahrbereichs ermittelt.
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Basierend auf dieser Breite und der Breite des eigenen Fahrzeugs oder einer anhand der Umfelddaten ermittelten und/oder empfangenen Breite (beispielsweise über Car2Car-Kommunikation) eines weiteren Verkehrsteilnehmers kann einfach ermittelt werden, ob Passieren bzw. ein Aneinandervorbeifahren unter Nutzung des zur Verfügung stehenden Fahrbereichs möglich ist. Bei dieser Ermittlung kann ein Sicherheitsabstand mit einkalkuliert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Bestimmen, ob der Fahrbereich durch einen weiteren Verkehrsteilnehmer und/oder ein Hindernis zumindest teilweise versperrt ist oder versperrt wird, basierend auf einer erfassten Kontur des Hindernisses und/oder des weiteren Verkehrsteilnehmers.
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Die Kontur wird hierbei insbesondere anhand der Umfelddaten ermittelt. Hierfür können beispielsweise Klassifikationsalgorithmen zum Einsatz kommen. Durch eine Konturbestimmung und ein Abgleich der Kontur mit dem zur Verfügung stehenden Fahrbereich lässt sich die Ermittlung, ob eine Engstelle vorliegt, effizient und zuverlässig durchführen.
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Die empfangenen Umfelddaten können erfasste Sensordaten von Sensoren des Fahrzeugs und/oder wenigstens eines weiteren Fahrzeugs und/oder einer Infrastruktureinrichtung umfassen.
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Diese Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass auf Sensordaten des eigenen Fahrzeugs und auf Sensordaten, welche nicht durch Fahrzeug-eigene Sensorik aufgezeichnet wurden, zurückgegriffen werden kann. Hierdurch kann eine bessere Bestimmung von Fahr- und Sperrbereichen, sowie eine bessere Ermittlung von Engstellen erfolgen. Unter Sensordaten von Infrastruktureinrichtungen können beispielsweise an Gebäuden, Säulen, Laternen, Schildern, Brücken oder weiteren Infrastruktureinrichtungen angebrachte Sensoren verstanden werden. Bei den Sensoren kann es sich beispielsweise um Kameras, Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensoren handeln. Bei den von dem Fahrzeug oder weiteren Fahrzeugen erfassten Sensordaten kann es sich beispielsweise um Sensordaten einer Außenkamera oder von Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensoren oder GPS oder GNSS-Sensoren handeln.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Umfelddaten von einem Server empfangen und umfassen insbesondere Karteninformationen.
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Diese Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass auf aggregierte Sensordaten bzw. Informationen zurückgegriffen werden kann. Auf dem Server können Daten unterschiedlichster Quellen aggregiert sein, beispielsweise von weiteren Fahrzeugen, Flugzeugen, Helikoptern, Infrastruktureinrichtungen oder Satellitendaten. Werden Kartendaten empfangen, können diese direkt zur Ermittlung der Fahrspuren und zu einer exakteren Bestimmung, ob eine Engstelle entsteht oder entstehen wird, verwendet werden. Außerdem können die Kartendaten bereits wichtige Hinweise über vorhandene Fahrbereiche und Sperrbereich umfassen. Es können auch Informationen über nationale oder regionale Gesetze oder Regularien empfangen werden, die zur Bestimmung von Sperrbereichen und Fahrbereichen verwendet werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den zusätzlichen Schritt des Prädizierens der Bewegung des weiteren Verkehrsteilnehmers, wobei das Bestimmen, das Ermitteln der Trajektorie und/oder das Aussenden des Ansteuerungssignals basierend auf der prädizierten Bewegung erfolgt.
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Die Prädiktion kann hierbei insbesondere basierend auf wenigstens einem sich an einem Fahrbahnrand befindlichen abgestellten weiteren Fahrzeug und/oder Hindernis erfolgen. Derartige Hinweise können darauf hindeuten, dass ein entgegenkommendes Fahrzeug in unmittelbarer Zukunft eine Engstelle verursachen wird. Wird die Geschwindigkeit eines entgegenkommenden Verkehrsteilnehmers und dessen aktuelle relative Position zu den sich am Fahrbahnrand befindlichen Hindernissen oder Fahrzeugen ermittelt, kann anhand dieser Werte ermittelt werden, ob das Fahrzeug noch vor den Hindernissen zum Stehen kommen kann (basierend auf Annahmen zur Verzögerung des Verkehrsteilnehmers). Ist dies nicht der Fall, kann anhand einer bestimmten Breite des Verkehrsteilnehmers und der Breite des Fahrzeugs und der Breite des für beide Fahrzeuge zur Verfügung stehenden Fahrbereichs ermittelt werden, ob eine Engstelle entstehen wird oder wie wahrscheinlich die Entstehung ist. In diesem Fall kann beispielsweise frühzeitig ein Haltemanöver eingeleitet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den den zusätzlichen Schritt des Aussendens eines Blockadesignals, wenn das Bestimmen ergibt, dass eine Engstelle besteht und/oder entsteht.
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Das Blockadesignal kann hierbei entweder lediglich die Information enthalten, dass eine Engstelle vorliegt oder weitere Details über die vorliegende Verkehrssituation, wie empfangene Umfelddaten oder Analysen basierend auf den Umfelddaten, wie erkannte Objekte oder Fahrbahnen und Engstellen enthalten. Zusätzlich kann das Blockadesignal auch die ermittelte Trajektorie umfassen.
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Das Blockadesignal kann beispielsweise von einem Server empfangen werden, welche die empfangenen Daten prüft und basierend auf diesen einen Vorgabe zur Weiterfahrt macht. Beispielweise kann auf dem Server die Bestimmung einer Trajektorie erfolgen, die anschließen zurück ans Fahrzeug übermittelt wurde. Es kann auch eine Prüfung und Freigabe der empfangenen Trajektorie erfolgen, sodass das Fahrzeug lediglich ein Freigabesignal von dem Server erhält. Der Server ist Hierbei insbesondere mit einer besseren Hardware als das Fahrzeug ausgestattet und besitzt mehr Rechenleistung. Die Überprüfung und Berechnungen auf dem Server kann beispielsweise durch eine KI vorgenommen werden.
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Alternativ oder ergänzend kann eine Bestimmung eine Trajektorie oder die Prüfung einer empfangenen Trajektorie auch durch einen Teleoperator erfolgen, also eine Fachkraft, die die empfangenen Daten prüft und/oder ggf. sogar aktiv in die Steuerung des Fahrzeugs eingreift. Durch diesen kann ebenfalls ein Freigabesignal erzeugt werden, welches im Fahrzeug empfangen wird und den Schritt des Aussendens der Trajektorie zur Steuerung des Fahrzeugs freigibt oder triggert.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den zusätzlichen Schritt des Ermittelns einer Halteposition vor dem Hindernis und/oder dem weiteren Verkehrsteilnehmer und dem Aussenden eines Haltesignals, zur Durchführung eines Haltemanövers des Fahrzeugs an der ermittelten Halteposition.
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Falls Unsicherheit darüber bestehen sollte, ob ein Sperrbereich zumindest teilweise von dem Fahrzeug genutzt werden darf, kann für die Einholung einer Genehmigung oder einer genaueren Analyse eine gewisse Zeit notwendig sein. Hierfür kann das Fahrzeug eine Halteposition anfahren und in dieser verweilen, bis sich die Situation geklärt hat. Beispielsweise kann beim Halten eine Anfrage an einen externen Server oder einen Teleoperator erfolgen, um sich eine Freigabe für eine ermittelte Trajektorie einzuholen oder basierend auf einer Anfrage eine Trajektorie zu Empfangen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den zusätzlichen Schritt des Erkennens von sich in dem Sperrbereich befindlichen weiteren Verkehrsteilnehmern, insbesondere Fußgängern und/oder Radfahrern, wobei das Ermitteln der Trajektorie basierend auf dieser Erkennung erfolgt.
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Diese Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass die Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer erhöhte wird. Anhängig von einer Erkennung von weiteren Verkehrsteilnehmern kann eine Entscheidung, ob ein Sperrbereich nutzbar ist, eine Anpassung einer Trajektorie oder eine Entscheidung, ob eine externe Quelle kontaktiert werden sollte, gefällt werden. Befinden sich beispielsweise Fußgänger auf einem Fußgängerweg, kann dieser in der Zeit, in welcher die Fußgänger vorhanden sind, nicht für eine Befahrung durch das Fahrzeug genutzt werden. Das gleiche gilt beispielsweise für Radwege oder Fahrspuren für den Gegenverkehr, die durch eine oder 2 durchgezogene Linien von der für das Fahrzeug vorgesehenen Fahrspur abgetrennt sind. Bei diesen Fahrspuren erfolgt eine genaue Analyse des Gegenverkehrs. Bei vorhandenem Gegenverkehr ist eine Nutzung dieser Sperrflächen nicht möglich.
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Generell können Sperrbereiche, die nicht für die Nutzung durch entsprechende Fahrzeuge zugelassen sind, in Ausnahmesituationen für die temporäre Nutzung freigegeben werden. Dies kann beispielsweise bei vorhandenen Baustellen oder Unfällen der Fall sein. Das Verfahren kann deshalb auch zusätzlich einen Schritt des Empfangens einer Sondergenehmigung umfassen, in welchem die Nutzung durch eine offizielle Behörde, wie die Verkehrspolizei freigegeben wird. Dieses Signal kann beispielsweise auch mittels einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs erfassbar sein und vom Fahrzeug in Form der Umfelddaten empfangen werden. Beispielsweise könnte eine Bewegung eines Verkehrspolizisten ein derartiges Freigabesignal darstellen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses den zusätzlichen Schritt des Abschätzens einer voraussichtlichen Zeitdauer des Bestehens der Engstelle, wobei die Ermittlung der Trajektorie basierend auf dieser Abschätzung erfolgt.
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In dieser Ausführungsform wird basierend auf den Umfelddaten oder weiteren empfangenen Signalen abgeschätzt oder ermittelt, wie lange die vorliegende Blockadesituation voraussichtlich noch bestehen wird. Beispielsweise kann diese durch ein Müllfahrzeug oder Reinigungsfahrzeug entstehen, dass sich in absehbarer Zeit weiterbewegen wird und die Blockadesituation löst. Insbesondere erfolgt keine Ermittlung einer Trajektorie, die einen Sperrbereich nutzt, wenn die abgeschätzte Dauer einen vordefinierten Schwellenwert unterschreitet. Dieser kann auf weniger als eine Minute, insbesondere weniger als 30 s festgelegt werden. Eine Abschätzung erfolgt beispielsweise anhand einer Klassifikation der Ursache der Engstelle und einem Auslesen von typischen Dauern, die bei einer Blockade durch die klassifizierte Ursache entstehen. Bei einem Müllfahrzeug kann beispielsweise eine durchschnittliche Dauer pro definierter zurückgelegter Strecke angenommen werden und die Abschätzung basierend auf dieser Annahme erfolgen.
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Zudem wird eine Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät oder ein Computer, beansprucht, welche/welches/welcher dazu eingerichtet ist, das dieser Erfindung zugrundeliegende Verfahren auszuführen. Bei der Vorrichtung kann es sich auch um einen Computer, welcher beispielsweise Teil eines Serverclusters ist, handeln.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Es werden auch ein entsprechendes Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium beansprucht, auf welchem dieses Computerprogramm abgespeichert ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine beispielhafte Fahrsituation.
- 2 zeigt ein schematisches Verfahrensdiagramm.
- 3 zeigt ein weiteres schematisches Verfahrensdiagramm.
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Ausführungsbeispiele
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Bei bereits angewandten Verfahren für die Längs- und Querführung automatisiert fahrenden Fahrzeug wird zumeist eine Komfortregelung auf regulär am Verkehr teilnehmende statische und dynamische Objekte ausgelegt. Der Fokus liegt hierbei auf einer Trajektorienplanung innerhalb von ausgewiesenen Fahrbahnen. Deshalb würde ein derzeit bekanntes System bei einer vorausliegenden Blockadesituation über einen weiteren entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer (Bus, Müllfahrzeug und dergleichen) oder aber einen ggf. innerhalb einer Blockadekonstellation länger abgestellten Wagen (z.B. Kanalreinigung) die Verkehrssituation nicht auflösen können und ein automatisiertes Fahrzeug, auf welchem das Verfahren abläuft, vor der Blockadesituation komfortabel in den Stand bremsen.
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Ziel der Verfahren in den folgenden Ausführungsbeispielen ist es daher, derartige Blockadesituationen automatisiert, durch eine entsprechende Ansteuerung eines automatisierten Fahrzeugs zu erkennen und aufzulösen. Hierfür kann das Fahrzeug entweder einen ausreichenden Teil der eigenen Fahrspur für ein ggf. entgegenkommendes Fahrzeug freigeben, indem es auf einen parallelliegenden Bürgersteig oder eine andere Sperrfläche auffährt und den Entgegenkommenden passieren lässt oder es kann an einem ggf. dauerhaft abgestellten Wagen oder einem sonstigen Hindernis, der oder das einen Teil der für das automatisierte Fahrzeug zur Befahrung vorgesehenen Fahrspurspur blockiert, vorbeifahren, indem der fehlende Bereich der vorgesehenen Fahrspurspur durch einen Teil des Gehwegs oder einer anderen Sperrfläche abgedeckt wird.
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In 1 ist eine Verkehrssituation eines ersten Ausführungsbeispiels dargestellt. Ein automatisiert betriebenes Fahrzeug 101 befindet sich auf einer für dieses Fahrzeug vorgesehenen Fahrspur, welche einen zur Befahrung durch das Fahrzeug 101 vorgesehenen Fahrbereich 102 darstellt. Durch einen entgegenkommenden Bus 104 wird der Fahrbereich 103 für das Fahrzeug 101 verengt, sodass sich eine Engstelle 102a bildet. Diese Engstelle 102a ist nicht breit genug, um das Fahrzeug 101 automatisiert unter ausschließlicher Nutzung des Fahrbereichs 102 an dem Bus vorbeizusteuern. Auch ist der Fahrbereich des Busses nicht breit genug, sodass dieser das Fahrzeug 101 in seiner aktuellen Position passieren kann. In diesem Ausführungsbeispiel entsteht die Engstelle 102a dadurch, dass am Fahrbahnrand weitere Fahrzeuge 105 abgestellt sind, die den Fahrbereich entgegenkommender Verkehrsteilnehmer einschränken. Können weder das Fahrzeug 101 noch der Bus 104 Rückwärtsfahren, beispielsweise aufgrund weiterer Verkehrsteilnehmer hinter dem Fahrzeug 101 und dem Bus 104, entsteht eine Blockadesituation, die zu einem Verstopfen der Fahrbahn und folglich einem Stau führen kann. Um diese Blockadesituation aufzulösen wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Trajektorie 106 ermittelt, die zusätzlich zu dem für die Befahrung durch das Fahrzeug 101 vorgesehenen Fahrbereich 102 einen sich neben dem Fahrbereich befindlichen Sperrbereich 103 in Form eines Bürgersteigs (schraffierte Fläche auf beiden Straßenseiten) berücksichtigt. In einem im Fahrzeug 101 verbauten Steuergerät läuft hierbei das in 2 dargestellte Verfahren ab, welches in Schritt 201 startet.
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In Schritt 202 werden vom Steuergerät Umfelddaten empfangen. Diese wurden in diesem Ausführungsbeispiel von Umfeldsensoren des Fahrzeugs 101, umfassend mehrere Fahrzeugkameras, Mikrofone, Lidar-, Radar-, und Ultraschallsensoren, erfasst.
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In Schritt 203 wird basierend auf den Umfelddaten ein zur Befahrung durch das Fahrzeug 101 vorgesehenen Fahrbereich 102 und ein nicht zur Befahrung durch das Fahrzeug 101 vorgesehener Sperrbereich 103 in Form des Bürgersteigs ermittelt. Hierfür kommen gängige Klassifikationsverfahren zum Einsatz, die für eine Freiflächenbestimmung einsetzbar sind.
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In Schritt 204 wird bestimmt, dass der Fahrbereich 103 durch den Bus 104 zumindest teilweise versperrt ist, sodass eine Engstelle 102a besteht, in welcher ein Passieren von dem Fahrzeug 101 und dem Bus 104 unter ausschließlicher Nutzung des Fahrbereichs 103 bzw. des Fahrbereichs der Busses 104 nicht möglich ist. Hierbei wird eine Breite der Engstelle 102a ermittelt und diese mit einer Breite des Fahrzeugs inklusive einem Sicherheitsabstand von 10 cm verglichen. Da die Engstelle 102a in diesem Ausführungsbeispiel schmaler als die Breite des Fahrzeugs plus Sicherheitsabstand ist, kann das Fahrzeug 101 die Engstelle 102a nicht unter ausschließlicher Nutzung des Fahrbereichs 103 passieren. Zudem wird in diesem Ausführungsbeispiel die Breite des Busses 104 und die Breit des dem Bus zur Verfügung stehenden Fahrbereichs ermittelt und unter Berücksichtigung eines Sicherheitsanstandes festgestellt, dass auch die zur Verfügung stehende Fahrbereich des Busses zu schmal ist, sodass der Bus das Fahrzeug passieren kann.
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In Schritt 205 erfolgt nach Bestimmung der vorliegenden Engstelle 102a bzw. Blockadesituation eine Ermittlung einer Trajektorie 106, bei welcher das Fahrzeug 101 beim Befahren der Trajektorie 106 zumindest teilweise den Sperrbereich 103 nutzt. In diesem Ausführungsbeispiel führt die Trajektorie 106 das Fahrzeug 101 zumindest teilweise über den Bürgersteig, welcher zumindest mit zwei Rädern des Fahrzeugs 101 genutzt wird.
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In Schritt 206 wird von der Steuereinheit ein Ansteuerungssignal ausgegeben. Basierend auf dem Ansteuerungssignal erfolgt eine Quer- und Längssteuerung des Fahrzeugs 101 entlang der ermittelten Trajektorie 106.
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Das Verfahren endet in Schritt 207.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Erkennens von weiteren Verkehrsteilnehmern, insbesondere von Fußgängern, Rollstuhlfahrern, Kindern und Radfahrern in dem Sperrbereich 103 bzw. auf dem Bürgersteig. Abhängig von dieser Erkennung wird die Trajektorie 106 ermittelt.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel läuft auf einem weiteren automatisierten Fahrzeug das in 3 dargestellte Verfahren ab, welches in Schritt 301 startet.
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In Schritt 302 erfolgt eine Erkennung einer vorausliegenden Verkehrssituation. In diesem Ausführungsbeispiel wird erkannt, dass ein derart breiter Teil der für das Fahrzeug vorgesehenen Fahrbahn durch einen entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer und ein abgestelltes Fahrzeug blockiert wird. Für diese Erkennung erfolgt eine Assoziation von erkannten Umfeldobjekten mit den Fahrspuren. Die Erfassung der Fahrspuren erfolgt hierbei über empfangene Kareninformationen und Daten von einer Onboard-Sensorik des Fahrzeugs. Zur Ermittlung, dass die vorausliegende Fahrspur durch den entgegenkommenden Verkehrsteilnehmer blockiert ist, wird zudem eine Kontur des Verkehrsteilnehmers ermittelt und eine Überlappung mit der für das Fahrzeug vorgesehenen Fahrspur erkannt. Diese Erkennung erfolgt über eine Ermittlung der Breite einer verbleibenden Freifläche auf der für das Fahrzeug vorgesehenen Fahrspur.
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In Schritt 304 erfolgt eine Prädiktion des Verhaltens des Verkehrsteilnehmers. In diesem Ausführungsbeispiel wird ermittelt, dass der Verkehrsteilnehmer auf der Fahrspur des Fahrzeugs fährt, da er selbst einem Hindernis auf seiner Fahrspur ausweicht. Es werden deshalb weitere sich am Straßenrand befindliche Hindernisse dahingehend geprüft, ob der Verkehrsteilnehmer bei einer Weiterfahrt noch immer die Fahrspur des Fahrzeugs benötigt. Für diese Erkennung werden sowohl eine mittels Sensordaten der Onboard-Sensorik ermittelte Kontur des Verkehrsteilnehmers, eine Kontur der Hindernisse, beispielsweise in Form von am Straßenrand abgestellter Fahrzeuge, plus ein Sicherheitsabstand herangezogen.
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In Schritt 305 erfolgt eine Ermittlung einer Halteposition vor dem Verkehrsteilnehmer. Die Ermittlung der Halteposition erfolgt unter Berücksichtigung einer Prädiktion des Verhaltens des Verkehrsteilnehmers und unter Einhaltung von Komfortbedingungen für die Insassen des Fahrzeugs. Zudem erfolgt die Ermittlung unter Berücksichtigung eines einzuhaltenden Sicherheitsabstandes zwischen dem Fahrzeug und dem Verkehrsteilnehmer, sodass das Fahrzeug ohne Mehrzugmanöver einen Sperrbereich, beispielsweise einen Gehweg befahren kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird deshalb ein für die Halteposition ein Mindestabstand von 1 m zu dem weiteren Verkehrsteilnehmer vorausgesetzt.
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Optional erfolgt in Schritt 306 eine Aussendung eines Ansteuerungssignals zur Umsetzung eines Komfortstops basierend auf der ermittelten Halteposition.
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In Schritt 307 wird ein die vorgesehene Fahrbahn flankierender Gehweg für die Befahrung durch das Fahrzeug geprüft. Hierfür erfolgt eine Ermittlung weiterer Verkehrsteilnehmer, insbesondere von Fußgängern, auf dem Gehweg mittels der Onboard-Sensorik des Fahrzeugs, die mehrere Fahrzeugkameras umfasst. Die Ermittlung des flankierenden Gehweges erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über empfangene Daten einer digitalen Karte und basierend auf einer Auswertung eines Klassifikationsverfahren, mit welchem die Umfelddaten der Onboard-Sensorik analysiert werden.
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In Schritt 308 erfolgt eine Ermittlung einer Trajektorie zur Umfahrung der Blockadesituation unter Nutzung des flankierenden Gehwegs. Hierbei wird eine Breite des Gehwegs bestimmt. Zudem erfolgt eine Ermittlung des nötigen zu überfahrenden Bereichs des Gehweges. Hierbei werden die Breite des Fahrzeugs, die Breite des verbleibenden Fahrbereichs und optional vorgesehene Sicherheitsabstände eingerechnet (Fahrzeugbreite minus Breite des verbleibenden Fahrbereichs plus Sicherheitsabstand). Die ermittelte Trajektorie wird innerhalb des so ermittelten Bereichs bestimmt.
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In Schritt 309 wird die ermittelte Trajektorie geprüft und freigegeben. Dies geschieht unter Berücksichtigung der Ermittlung von weiteren Fußgängern auf dem Gehweg mittels der Onboard-Sensorik des Fahrzeugs. Optional erfolgt die Freigabe zusätzlich durch ein empfangenes Freigabesignal, welches von einem Teleoperator ausgesendet wurde. Dieser prüft die ermittelte Trajektorie, welche den Gehweg mit einbezieht, und gibt diese frei.
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In Schritt 310 wird ein Ansteuerungssignal ausgegeben. Basierend auf dem Ansteuerungssignal erfolgt eine Ansteuerung des Fahrzeugs entlang der ermittelten Trajektorie.
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Das Verfahren endet in Schritt 311.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015220360 A1 [0003]
