DE102019001956A1

DE102019001956A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019001956A1
Application number: DE102019001956.3A
Authority: DE
Inventors: Fridtjof Stein
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-02-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom fahrenden Fahrzeugs (1), wobei eine Fahrzeugumgebung erfasst wird und in einer Trajektorieplanung eine vom Fahrzeug (1) während einer Fahrt voraussichtlich überstrichene Fläche (F1, F2) der Fahrzeugumgebung prognostiziert wird. Erfindungsgemäß werden an eine Fahrbahn (FB) oder Fahrspur angrenzende, von Karosserieüberhängen (1.7, 1.8) des Fahrzeugs (1) und/oder überstehender Ladung (2) des Fahrzeugs (1) überstreichbare Randbereiche (RB), deren maximale Höhe (h) geringer ist als eine minimale Höhe (H, J) eines Freiraums unterhalb des entsprechenden Karosserieüberhangs (1.7, 1.8) und/oder der entsprechenden Ladung (2), ermittelt. Bei einer automatisierten Fahrt des Fahrzeugs (1) erfolgt die Trajektorieplanung derart, dass Fahrzeugräder (1.1 bis 1.4, 1.15 bis 1.18) die Fahrbahn (FB) nicht verlassen und die Karosserieüberhänge (1.7, 1.8) und/oder die Ladung (2) bei Bedarf die überstreichbaren Randbereiche (RB) überstreichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom fahrenden Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2013 000 199 A1 ist Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeuggespanns, das ein Zugfahrzeug und einen Anhänger oder Auflieger umfasst, bekannt. Dabei wird eine Fahrspur erfasst und ein vom Fahrzeuggespann während der Fahrt voraussichtlich beanspruchter Raum als Schleppkurve des Fahrzeuggespanns prognostiziert. Es wird eine Sollspur für das Zugfahrzeug derart vorgegeben, dass die Schleppkurve, die sich gemäß der Prognose beim Folgen der Sollspur ergeben wird, innerhalb der Fahrspur verbleibt oder zur Fahrspur zentriert ist. Weiterhin wird ein spurhalteunterstützendes Lenkmoment in Abhängigkeit von einer momentanen oder einer für einen zukünftigen Zeitpunkt prädizierten Spurabweichung des Zugfahrzeugs von der Sollspur generiert, wobei durch das spurhalteunterstützende Lenkmoment ein Lenkeingriff in eine Lenkung des Fahrzeugs derart vorgenommen wird, dass das Zugfahrzeug automatisch auf der Sollspur gehalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betrieb eines automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom fahrenden Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zum Betrieb eines automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom fahrenden Fahrzeugs wird eine Fahrzeugumgebung erfasst und in einer Trajektorieplanung wird eine vom Fahrzeug während einer Fahrt voraussichtlich überstrichene Fläche der Fahrzeugumgebung prognostiziert.
Erfindungsgemäß werden an eine Fahrbahn oder Fahrspur angrenzende, von Karosserieüberhängen des Fahrzeugs und/oder überstehender Ladung des Fahrzeugs überstreichbare Randbereiche, deren maximale Höhe geringer ist als eine minimale Höhe eines Freiraums unterhalb des entsprechenden Karosserieüberhangs und/oder der entsprechenden Ladung, ermittelt. Bei einer automatisierten Fahrt des Fahrzeugs erfolgt die Trajektorieplanung derart, dass Fahrzeugräder die Fahrbahn nicht verlassen und die Karosserieüberhänge und/oder die Ladung bei Bedarf die überstreichbaren Randbereiche überstreichen.
Unter einem Überstreichen der Randbereiche von Karosserieüberhängen des Fahrzeugs und/oder überstehender Ladung des Fahrzeugs wird dabei insbesondere verstanden, dass sich die Karosserieüberhänge und/oder Ladung oberhalb der Randbereiche über diese hinwegbewegen, ohne die Randbereiche zu berühren. Unter Karosserieüberhängen werden vorliegend insbesondere Abschnitte einer Fahrzeugkarosserie verstanden, welche sich in Fahrzeuglängsrichtung vor einer Vorderachse des Fahrzeugs, insbesondere vor vorderen Rädern, und hinter einer letzten Hinterachse des Fahrzeugs, insbesondere hinter hinteren Rädern, erstrecken. Ist das Fahrzeug beispielsweise als Fahrzeuggespann ausgebildet, umfassen die Karosserieüberhänge sowohl Karosserieüberhänge eines Zugfahrzeugs als auch Karosserieüberhänge zumindest eines Anhängers, wobei ein Karosserieüberhang eines als Auflieger ausgebildeten Anhängers beispielsweise auch vor einer Drehachse einer Sattelkupplung ausgebildet sein kann. Unter überstehender Ladung des Fahrzeugs wird insbesondere Ladung verstanden, welche über die Fahrzeugaußenabmessungen in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeugquerrichtung hinausragt.
Das Verfahren ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise eine Optimierung von für den automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeugs geplanten und im automatisierten Fahrbetrieb von diesem befahrenen Trajektorien unter Ausnutzung der überstreichbaren Randbereiche. Hierdurch wird ein Fahrkomfort für Fahrzeuginsassen erhöht, wobei komplexe Trajektorien, wie beispielsweise Aushol-Manöver sowie mehrfaches Rangieren, vermieden oder zumindest deren Anzahl reduziert wird. Gleichzeitig werden aufgrund der Umgebungsüberwachung Beeinträchtigungen anderer Verkehrsteilnehmer und Kollisionen mit diesen vermieden, so dass eine Verkehrssicherheit erhöht ist.
In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird als überstreichbarer Randbereich eine zur vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur benachbarte Nachbarfahrspur berücksichtigt. Somit kann auch bei Fahrspuren mit geringer Fahrspurbreite ein zuverlässiger, sicherer und komfortabler automatisierter Fahrbetrieb des Fahrzeugs sichergestellt werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens werden bei der Ermittlung der überstreichbaren Randbereiche in diesen befindliche oder sich in Richtung dieser bewegende Objekte berücksichtigt. Dies ermöglicht, dass Kollisionen mit Objekten sicher vermieden werden und eine Gefährdung der Objekte ausgeschlossen wird.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Randbereich als nicht überstreichbar gekennzeichnet, wenn zumindest ein Objekt in diesem Randbereich höher ist als die minimale Höhe des entsprechenden Karosserieüberhangs des Fahrzeugs und/oder das Objekt als Lebewesen erkannt wird. Dies ermöglicht einerseits die sichere Vermeidung von Kollisionen mit Objekten und anderseits eine Vermeidung einer Beeinträchtigung und Gefährdung von Lebewesen.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens werden hierzu in der Fahrzeugumgebung befindliche Objekte erfasst, klassifiziert und mit hinterlegten Objektdaten verglichen und zugeordnete den jeweiligen Objektklassen zugeordnete und hinterlegte Informationen zu deren Überstreichbarkeit werden angewendet.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens werden aus erfassten Daten der Fahrzeugumgebung semantische Informationen der Fahrzeugumgebung ermittelt. Hierbei werden insbesondere dreidimensionale Informationen ermittelt, welche beispielsweise eine Ausgestaltung einer Fahrbahnoberfläche, Gehwege, Bepflanzungen und andere Strukturen beschreiben, so dass eine detaillierte Beschreibung der Fahrzeugumgebung möglich ist. Hieraus resultiert wiederum die Möglichkeit eines besonders zuverlässigen und sicheren Betriebs des Verfahrens.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird die Erfassung der Fahrzeugumgebung mittels zumindest einer Stereokamera, zumindest einer Monokamera und/oder zumindest einer Lidarsensorik durchgeführt. Eine derartige Erfassung ist besonders zuverlässig, einfach und kostengünstig durchführbar.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt eine Fusion von mittels mehrerer Erfassungsvorrichtungen erfassten Daten der Fahrzeugumgebung. Hierdurch kann eine Verlässlichkeit und Vollständigkeit der Daten sichergestellt und somit eine Zuverlässigkeit des Verfahrens weiter erhöht werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens werden bei der Erfassung der Fahrzeugumgebung Kartendaten einer digitalen Karte berücksichtigt. Hierdurch wird eine Sicherstellung der Verlässlichkeit und Vollständigkeit der Daten weiter erhöht und daraus folgend die Zuverlässigkeit des Verfahrens weiter erhöht.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Prognose der während der Fahrt voraussichtlich überstrichenen Fläche der Fahrzeugumgebung anhand einer Ermittlung einer Schleppkurve des Fahrzeugs. Mittels einer solchen Schleppkurve kann ein Flächenbedarf beliebiger Fahrzeuge besonders leicht ermittelt werden, wobei zur Berechnung einer Schleppkurve ein reales Fahrzeug auf ein Stabmodell reduziert werden kann, so dass die Berechnung der Schleppkurve besonders einfach mit geringem Rechenaufwand und somit unter Nutzung geringer Rechenressourcen durchführbar ist. Dabei wird der Flächenbedarf eines Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt durch eine innere und eine äußere Hüllkurve begrenzt, wobei bei der Berechnung der Schleppkurve in vorteilhafter Weise beispielsweise von einem rechteckigen Fahrzeuggrundriss ausgegangen werden kann. Auch hierdurch ist die Berechnung besonders einfach durchführbar.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird die Schleppkurve unter Berücksichtigung einer Gierrate des Fahrzeugs, von Abmessungen des Fahrzeugs, von Abmessungen der Ladung und/oder bei Ausbildung des Fahrzeugs als Fahrzeuggespann eines Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und zumindest einem Anhänger ermittelt. Dies ermöglicht, dass die vom Fahrzeug während der Fahrt voraussichtlich überstrichene Fläche der Fahrzeugumgebung sehr exakt ermittelt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines als Bus ausgebildeten Fahrzeugs,
2 schematisch eine Seitenansicht eines als Fahrzeuggespann ausgebildeten Fahrzeugs,
3 schematisch eine Draufsicht von Verkehrswegen mit einem Kreisverkehr und einer Trajektorie eines Fahrzeugs,
4 schematisch eine Draufsicht der Verkehrswege gemäß 3 und einer während einer Fahrt entlang der Trajektorie durch das Fahrzeug überstrichenen Fläche einer Fahrzeugumgebung,
5 schematisch eine Draufsicht der Verkehrswege gemäß 3 und einer während einer Fahrt entlang der Trajektorie durch das Fahrzeug überstrichenen Fläche einer Fahrzeugumgebung unter Ausnutzung überstreichbarer Randbereiche einer Fahrbahn,
6 schematisch eine Draufsicht der Verkehrswege gemäß 3 und ein Fahrzeug bei einer Fahrt entlang der Trajektorie an unterschiedlichen Positionen,
7 schematisch eine Seitenansicht des Fahrzeugs gemäß 6 an einer zweiten Position,
8 schematisch eine Seitenansicht des Fahrzeugs gemäß 6 an einer vierten Position,
9 schematisch eine Draufsicht einer Straßenkreuzung,
10 schematisch eine Draufsicht der Straßenkreuzung gemäß 9, ein Fahrzeug an mehreren Positionen bei Befahrung der Straßenkreuzung sowie Schleppkurven von Fahrzeugrädern und äußeren Fahrzeugecken,
11 schematisch eine Draufsicht der Straßenkreuzung gemäß 10 und Differenzen zwischen den Schleppkurven der Fahrzeugräder und den Schleppkurven der äußeren Fahrzeugecken gemäß 10,
12 schematisch eine Draufsicht der Straßenkreuzung gemäß 11, die Differenzen zwischen den Schleppkurven gemäß 11 und eine Kennzeichnung nicht zu einer Fahrbahn gehörender, vom Fahrzeug überstrichener Randbereiche,
13 schematisch eine Draufsicht von Verkehrswegen mit einem Kreisverkehr und einem Fahrzeug während einer Erfassung einer Fahrzeugumgebung,
14 schematisch eine Seitenansicht der Verkehrswege und eines Ausschnitts des Fahrzeugs gemäß 13,
15 schematisch ein Blockschaltbild eines Systems zum Betrieb eines Fahrzeugs,
16 schematisch eine Draufsicht von Verkehrswegen mit einem Kreisverkehr, einem Hindernis und einem Fahrzeug während einer Erfassung einer Fahrzeugumgebung,
17 schematisch eine Seitenansicht der Verkehrswege, des Hindernisses und eines Ausschnitts des Fahrzeugs gemäß 16,
18 schematisch eine Draufsicht eines Ausschnitts der Verkehrswege und des Hindernisses gemäß 16 sowie erfasste Daten einer Fahrzeugumgebung,
19 schematisch eine Draufsicht des Ausschnitts gemäß 18 und vom Fahrzeug überstreichbare Bereiche,
20 schematisch eine Draufsicht des Ausschnitts gemäß 18 und das Fahrzeug bei einer Fahrt entlang einer möglichen Trajektorie,
21 schematisch eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit überstehender Ladung und eines Hindernisses,
22 schematisch eine Seitenansicht des Fahrzeugs und des Hindernisses gemäß 21, wobei sich das Fahrzeug in einer ersten Rangierposition befindet, und
23 schematisch eine Seitenansicht des Fahrzeugs und des Hindernisses gemäß 21, wobei sich das Fahrzeug in einer zweiten Rangierposition befindet.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 sind eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines als Bus ausgebildeten Fahrzeugs 1 dargestellt. Das Fahrzeug 1 ist zu einem automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen Fahrbetrieb ausgebildet.
Das Fahrzeug 1 umfasst vier Fahrzeugräder 1.1 bis 1.4, wobei jeweils zwei Fahrzeugräder 1.1, 1.3 an gegenüberliegenden Enden an einer Vorderachse 1.5 und zwei Fahrzeugräder 1.2, 1.4 an gegenüberliegenden Enden an einer Hinterachse 1.6 des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Dabei sind die Vorderachse 1.5 und die Hinterachse 1.6 mit einem Achsabstand A voneinander beabstandet.
Das Fahrzeug 1 weist eine Länge B und relativ große Karosserieüberhänge 1.7, 1.8 auf, wobei die Karosserieüberhänge 1.7, 1.8 Abschnitte einer Fahrzeugkarosserie sind, welche sich in Fahrzeuglängsrichtung vor der Vorderachse 1.5, insbesondere vor den vorderen Fahrzeugrädern 1.1, 1.3 des Fahrzeugs 1, und hinter einer letzten Hinterachse 1.6, insbesondere hinter den hinteren Fahrzeugrädern 1.2, 1.4 des Fahrzeugs 1, erstrecken. Ein vorderer Karosserieüberhang 1.7 weist dabei eine Länge C und ein hinterer Karosserieüberhang 1.8 eine Länge D auf.
Dabei weist ein Freiraum unterhalb des vorderen Karosserieüberhangs 1.7 eine minimale Höhe H und ein Freiraum unterhalb des hinteren Karosserieüberhangs 1.8 eine minimale Höhe J auf.
Weiterhin weist das Fahrzeug 1 vier äußere Fahrzeugecken 1.9 bis 1.12, umfassend zwei vordere Fahrzeugecken 1.9, 1.11 und zwei hintere Fahrzeugecken 1.10, 1.12, auf.
2 zeigt eine Seitenansicht eines als Fahrzeuggespann, insbesondere Sattelzug, ausgebildeten Fahrzeugs 1, wobei das Fahrzeug 1 ein als Sattelzugmaschine ausgebildetes Zugfahrzeug 1.13 und einen als Sattelauflieger ausgebildeten Anhänger 1.14 umfasst. Das Fahrzeug 1 ist zu einem automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen Fahrbetrieb ausgebildet.
Das Fahrzeug 1 umfasst insgesamt zwölf Fahrzeugräder 1.1, 1.2, 1.15 bis 1.18, wobei aufgrund der Seitenansicht nur sechs Fahrzeugräder 1.1, 1.2, 1.15 bis 1.18 einer Fahrzeugseite dargestellt sind. Weiterhin umfasst das Fahrzeug 1 mehrere Achsen 1.5, 1.6, 1.19 bis 1.22, wobei eine vordere Achse 1.5 des Zugfahrzeugs 1.13 die Vorderachse 1.5 des Fahrzeugs 1 und eine hintere Achse 1.6 des Anhängers 1.14 die Hinterachse 1.6 des Fahrzeugs 1 bildet.
Die vordere Achse 1.5 des Zugfahrzeugs 1.13 und eine hintere Achse 1.20 desselben sind mit einem Achsabstand A voneinander beabstandet angeordnet.
Das Fahrzeug 1 weist eine Länge B und Karosserieüberhänge 1.7, 1.8 auf, wobei die Karosserieüberhänge 1.7, 1.8 Abschnitte einer Fahrzeugkarosserie sind, welche sich in Fahrzeuglängsrichtung vor der Vorderachse 1.5, insbesondere vor den vorderen Fahrzeugrädern 1.1 des Fahrzeugs 1, und hinter einer letzten Hinterachse 1.6, insbesondere hinter den hinteren Fahrzeugrädern 1.2 des Fahrzeugs 1, erstrecken. Ein vorderer Karosserieüberhang 1.7 weist dabei eine Länge C und ein hinterer Karosserieüberhang 1.8 eine Länge D auf.
Dabei weist ein Freiraum unterhalb des vorderen Karosserieüberhangs 1.7 eine minimale Höhe H und ein Freiraum unterhalb des hinteren Karosserieüberhangs 1.8 eine minimale Höhe J auf.
Weiterhin weist das Fahrzeug 1 analog zu dem in 1 dargestellten Fahrzeug 1 vier äußere Fahrzeugecken 1.9 bis 1.12, umfassend zwei vordere Fahrzeugecken 1.9, 1.11 und zwei hintere Fahrzeugecken 1.10, 1.12 auf. Aufgrund der Seitenansicht sind nur zwei Fahrzeugecken 1.9, 1.10 einer Fahrzeugseite dargestellt.
Das Zugfahrzeug 1.13 und der Anhänger 1.14 sind mittels einer Sattelkupplung 1.23 miteinander gekoppelt.
In 3 ist eine Draufsicht von Verkehrswegen V1 bis V3 mit einem Kreisverkehr K und einer Trajektorie T eines Fahrzeugs 1 zu Durchfahrung des Kreisverkehrs K dargestellt. Das Fahrzeug 1 ist beispielsweise das in 1 dargestellte und als Bus ausgebildete Fahrzeug 1, kann jedoch auch jedes andere Fahrzeug 1 sein. Im Inneren des Kreisverkehrs K befindet sich eine Verkehrsinsel I.
4 zeigt eine Draufsicht der Verkehrswege V1 bis V3 mit dem Kreisverkehr K gemäß 3 und einer während einer Fahrt entlang der Trajektorie T durch das Fahrzeug 1 überstrichenen Fläche F1 einer Fahrzeugumgebung.
Für den automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs 1 wird vorab eine Trajektorieplanung durchgeführt, in welcher eine vom Fahrzeug 1 während einer Fahrt voraussichtlich überstrichene Fläche F1 der Fahrzeugumgebung prognostiziert wird.
In der dargestellten Draufsicht ist die Fläche F1 derart berechnet, dass diese maximal zur Verfügung stehende Verkehrswege V1 bis V3, d. h. insbesondere Fahrbahnen und Fahrspuren, abdeckt.
Bei Fahrzeugen 1 mit großen Abmessungen, wie beispielsweise bei dem in 1 dargestellten Bus oder dem in 2 dargestellten Fahrzeuggespann, kann es bei einer automatisierten Durchfahrung enger Verkehrswege V1 bis V3 unter Einhaltung der prognostizierten voraussichtlich überstrichenen Fläche F1 dazu kommen, dass unkomfortable sowie eine Fahrsicherheit beeinträchtigende Fahrmanöver, wie beispielsweise mehrfache Rangiervorgänge, durchgeführt werden müssen, um die Verkehrswege V1 bis V3 und vorliegend beispielsweise den Kreisverkehr K zu durchfahren.
Aus diesem Grund ist vorgesehen, dass in der Trajektorieplanung an eine Fahrbahn oder Fahrspur angrenzende, von Karosserieüberhängen 1.7, 1.8 des Fahrzeugs 1 und/oder in den 21 bis 23 überstehender Ladung 2 des Fahrzeugs 1 überstreichbare Randbereiche RB, deren in 8 näher dargestellte maximale Höhe h geringer ist als die minimale Höhe H, J des Freiraums unterhalb des entsprechenden Karosserieüberhangs 1.7, 1.8 und/oder der entsprechenden Ladung 2, ermittelt und berücksichtigt werden.
In 5 ist eine Draufsicht der Verkehrswege V1 bis V3 mit dem Kreisverkehr K gemäß 3 und einer während einer Fahrt entlang der Trajektorie T durch das Fahrzeug 1 überstrichenen Fläche F2 einer Fahrzeugumgebung unter Ausnutzung überstreichbarer Randbereiche RB einer Fahrbahn FB dargestellt. Dabei wurde die Fläche F2 - wie zuvor beschrieben - unter Berücksichtigung der von den Karosserieüberhängen 1.7, 1.8 des Fahrzeugs 1 und/oder überstehender Ladung 2 des Fahrzeugs 1 überstreichbaren Randbereiche RB ermittelt.
Bei einer automatisierten Fahrt des Fahrzeugs 1 erfolgt dabei die Trajektorieplanung derart, dass Fahrzeugräder 1.1 bis 1.4, 1.15 bis 1.18 die Fahrbahn FB nicht verlassen und die Karosserieüberhänge 1.7, 1.8 und/oder die Ladung 2 bei Bedarf die überstreichbaren Randbereiche RB überstreichen. Somit können die genannten unkomfortablen sowie die Fahrsicherheit beeinträchtigenden Fahrmanöver vermieden werden oder es kann zumindest deren Anzahl verringert werden.
Unter einem Überstreichen der Randbereiche RB von Karosserieüberhängen 1.7, 1.8 des Fahrzeugs 1 und/oder überstehender Ladung 2 des Fahrzeugs 1 wird dabei insbesondere verstanden, dass sich die Karosserieüberhänge 1.7, 1.8 und/oder Ladung 2 oberhalb der Randbereiche RB über diese hinwegbewegen, ohne die Randbereiche RB zu berühren. Ist das Fahrzeug 1, wie beispielsweise in 2 dargestellt, als Fahrzeuggespann ausgebildet, können die Karosserieüberhänge 1.7, 1.8 sowohl Karosserieüberhänge 1.7 des Zugfahrzeugs 1.13 als auch Karosserieüberhänge 1.8 des Anhängers 1.14 umfassen.
Die Randbereiche RB umfassen dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel Abschnitte der innerhalb des Kreisverkehrs K befindlichen Verkehrsinsel I und Abschnitte von zur vom Fahrzeug 1 befahrenen Fahrspur benachbarten Nachbarfahrspuren.
6 zeigt eine Draufsicht der Verkehrswege V1 bis V3 gemäß 3 und das Fahrzeug 1 gemäß 1 bei einer Fahrt entlang der Trajektorie T an unterschiedlichen Positionen unter Nutzung einer Trajektorieplanung, bei welcher die Karosserieüberhänge 1.7, 1.8 die überstreichbaren Randbereiche RB überstreichen.
Hierbei überstreicht der vordere Karosserieüberhang 1.7 bei einer Einfahrt in den Kreisverkehr K Abschnitte der Verkehrsinsel I und der hintere Karosserieüberhang 1.8 Abschnitte der Nachbarfahrspur im Bereich des Verkehrswegs V1. Weiterhin überstreicht der vordere Karosserieüberhang 1.7 bei einer Ausfahrt aus dem Kreisverkehr K Abschnitte der Nachbarfahrspur im Bereich des Verkehrswegs V3 und der hintere Karosserieüberhang 1.8 Abschnitte der Verkehrsinsel I.
Bei der Ermittlung der überstreichbaren Randbereiche RB werden in diesen befindliche oder sich in Richtung dieser bewegende und in 16 näher dargestellte Objekte O berücksichtigt. Dabei wird beispielsweise ein Überstreichen der Randbereiche RB nur dann zugelassen, wenn keine Objekte O erfasst werden, die höher sind als die minimale Höhe H, J des entsprechenden Karosserieüberhangs 1.7, 1.8 und/oder wenn keine Objekte O erfasst werden, die Lebewesen sind. Somit wird beispielsweise im dargestellten Ausführungsbeispiel vermieden, dass es zu Kollisionen zwischen dem Fahrzeug 1 und auf den Nachbarfahrspuren befindlichen anderen Verkehrsteilnehmern kommt.
Das Überstreichen der Abschnitte der Verkehrsinsel I mit dem vorderen Karosserieüberhang 1.7 ist für die Einfahrt in den Kreisverkehr K in 7 in einer Seitenansicht dargestellt. 8 zeigt das Überstreichen der Abschnitte der Verkehrsinsel I mit dem hinteren Karosserieüberhang 1.8 für die Ausfahrt aus dem Kreisverkehr K in einer Seitenansicht. Dabei ist eine Höhe h der überstreichbaren Randbereiche RB geringer als die minimale Höhe H, J des Freiraums unterhalb des entsprechenden Karosserieüberhangs 1.7, 1.8 des Fahrzeugs 1.
In 9 ist eine Draufsicht einer Straßenkreuzung dargestellt, wobei eine Fahrbahn FB von Rändern R1 bis R3 begrenzt ist.
10 zeigt eine Draufsicht der Straßenkreuzung gemäß 9, das Fahrzeug 1 gemäß 1 an mehreren Positionen bei Befahrung der Straßenkreuzung sowie Schleppkurven L1 bis L4 der vorderen Fahrzeugräder 1.1, 1.3 und vorderen äußeren Fahrzeugecken 1.9, 1.11. Zur Veranschaulichung werden dabei vorliegend nur die Schleppkurven L1 bis L4 der vorderen Fahrzeugräder 1.1, 1.3 und vorderen äußeren Fahrzeugecken 1.9, 1.11 betrachtet. Nicht näher dargestellte Schleppkurven der hinteren Fahrzeugräder 1.2, 1.4 und hinteren äußeren Fahrzeugecken 1.10, 1.12 ergeben sich analog.
Dabei ist eine Schleppkurve L1 die vom vorderen linken Fahrzeugrad 1.3 überfahrene Linie und die Schleppkurve L2 die vom vorderen rechten Fahrzeugrad 1.1 überfahrene Linie. Die Schleppkurve L3 ist die von der vorderen linken Fahrzeugecke 1.11 überstrichene Linie und die Schleppkurve L4 die von der vorderen rechten Fahrzeugecke 1.9 überstrichene Linie. Hierbei wird angenommen, dass sich die Fahrzeugräder 1.1 bis 1.4 des Fahrzeugs 1 stets auf der Fahrbahn FB befinden.
In 11 ist eine Draufsicht der Straßenkreuzung gemäß 10 dargestellt und Differenzen X1 zwischen den Schleppkurven L1, L3 des linken vorderen Fahrzeugrads 1.3 und der linken vorderen Fahrzeugecke 1.11 und Differenzen X2 zwischen den Schleppkurven L2, L4 des rechten vorderen Fahrzeugrads 1.1 und der rechten vorderen Fahrzeugecke 1.9.
12 zeigt eine Draufsicht der Straßenkreuzung gemäß 11, schematisch die Differenzen X1, X2 zwischen den Schleppkurven L1 bis L4 und eine Kennzeichnung eines nicht zu der Fahrbahn FB gehörenden, vom vorderen Karosserieüberhang 1.7 des Fahrzeugs 1 bei der Durchfahrung einer Kurve der Fahrbahn FB überstrichenen Randbereichs RB in den Differenzen X1.
Der Randbereich RB wird dann als nicht überstreichbar in der Trajektorieplanung gekennzeichnet, wenn dessen Höhe h nicht kleiner als die minimale Höhe H, J des Freiraums unterhalb des entsprechenden Karosserieüberhangs 1.7, 1.8 ist und/oder Objekte O erfasst werden, welche sich in dem Randbereich RB befinden oder sich in Richtung des Randbereichs RB bewegen, deren Höhe h nicht kleiner als die minimale Höhe H, J des Freiraums unterhalb des entsprechenden Karosserieüberhangs 1.7, 1.8 ist oder welche Lebewesen sind.
In 13 ist eine Draufsicht der Verkehrswege V1 bis V3 und des Kreisverkehrs K mit dem Fahrzeug 1 während einer Erfassung einer Fahrzeugumgebung gemäß 3 dargestellt. 14 zeigt eine Seitenansicht der Verkehrswege V1 bis V3 und eines Ausschnitts des Fahrzeugs 1 gemäß 13.
Zur Erfassung der Fahrzeugumgebung umfasst das Fahrzeug 1 eine Erfassungsvorrichtung 3, welche zumindest eine Stereokamera, zumindest eine Monokamera und/oder zumindest eine Lidarsensorik umfasst. Die Erfassungsvorrichtung 3 weist einen Erfassungsbereich E auf. Weiterhin umfasst das Fahrzeug 1 eine Verarbeitungselektronik 4, welche zur Verarbeitung zumindest der von der Erfassungsvorrichtung 3 erfassten Daten Q und zur Durchführung der Trajektorieplanung ausgebildet ist.
In 15 ist ein Blockschaltbild eines Systems 5 zum Betrieb eines Fahrzeugs 1 dargestellt. Das System 5 umfasst die Erfassungsvorrichtung 3 und die Verarbeitungselektronik 4.
Zur Trajektorieplanung werden Auswerteinheiten 4.1 bis 4.3 der Verarbeitungselektronik 4 die mittels der Erfassungsvorrichtung 3, insbesondere mittels der Stereokamera, Monokamera und/oder Lidarsensorik, erfassten Daten Q der Fahrzeugumgebung zugeführt und mittels dieser verarbeitet. Zusätzlich werden einer weiteren Auswerteeinheit 4.4 der Verarbeitungselektronik 4 Kartendaten KD einer digitalen Karte zugeführt.
Die ausgewerteten Daten Q und Kartendaten KD werden in einer Verarbeitungseinheit 4.5 fusioniert, wobei ein Ergebnis Y1 dieser Fusion dreidimensionale Daten, eine lokale Karte und eine semantische Interpretation der Fahrzeugumgebung umfasst und an eine Analyseeinheit 4.6 übertragen wird.
Ferner werden einem Schleppkurvenmodul 4.7 der Verarbeitungselektronik 4 Fahrzeugdaten FQ übermittelt, welche eine Gierrate des Fahrzeugs 1, Abmessungen des Fahrzeugs 1, Abmessungen einer Ladung 2 und/oder bei Ausbildung des Fahrzeugs 1 als Fahrzeuggespann einen Knickwinkel zwischen einem Zugfahrzeug 1.13 und zumindest einem Anhänger 1.14 umfasst. In Abhängigkeit dieser Fahrzeugdaten FQ ermittelt das Schleppkurvenmodul 4.7 die Schleppkurven L1 bis L4 und übermittelt diese an die Analyseeinheit 4.6.
Die Analyseeinheit 4.6 ermittelt anhand des Ergebnisses Y1 der Fusion die vom Fahrzeug 1 überstreichbare Fläche F2, wobei diese einen von den Fahrzeugrädern 1.1 bis 1.4, 1.15 bis 1.18 befahrbaren Freiraum F2.1 und einen von den Karosserieüberhängen 1.7, 1.8 und/oder der Ladung 2 überstreichbaren Freiraum F2.2, welche nicht zwingend von den Fahrzeugrädern 1.1 bis 1.4, 1.15 bis 1.18 überfahrbar sein muss, umfasst. Ein mittels der Analyseeinheit 4.6 erzeugtes Ergebnis Y2 wird an eine Trajektorieplanungseinheit 4.8 übermittelt.
Weiterhin werden mittels einer Fahrspurerkennungseinheit 4.9 anhand des Ergebnisses Y1 der Verarbeitungseinheit 4.5 Fahrspuren erkannt und als Ergebnis Y3 an die Trajektorieplanungseinheit 4.8 übermittelt sowie mittels einer Objekterkennungseinheit 4.10 anhand des Ergebnisses Y1 der Verarbeitungseinheit 4.5 Objekte O in der Fahrzeugumgebung erkannt und als Ergebnis Y4 an die Trajektorieplanungseinheit 4.8 übermittelt.
Die Trajektorieplanungseinheit 4.8 ermittelt anschließend anhand der Ergebnisse Y2 bis Y4 die vom Fahrzeug 1 im automatisierten Fahrbetrieb zu fahrende Trajektorie T und übermittelt diese an weitere Verarbeitungs- und Planungsmodule 4.11.
16 zeigt eine Draufsicht der Verkehrswege V1 bis V3 und des Kreisverkehrs K mit dem Fahrzeug 1 während einer Erfassung einer Fahrzeugumgebung gemäß 3. 17 zeigt eine Seitenansicht der Verkehrswege V1 bis V3 und eines Ausschnitts des Fahrzeugs 1 gemäß 16.
Im Unterschied zu den in den 13 und 14 gezeigten Darstellungen befindet sich auf der Verkehrsinsel I ein nicht überfahrbares und nicht von den Karosserieüberhängen 1.7, 1.8 überstreichbares Objekt O, welches beispielsweise ein Pylon ist.
Wird ein solches Objekt O erfasst wird dies im Ergebnis Y1 der mittels der Verarbeitungseinheit 4.5 durchgeführten Fusion, welche beispielhaft in 18 dargestellt ist, berücksichtigt.
Weiterhin wird das Objekt O bei der Ermittlung der vom Fahrzeug 1 überstreichbaren Fläche F2 berücksichtigt, so dass sich ein abweichender von den Karosserieüberhängen 1.7, 1.8 und/oder der Ladung 2 überstreichbarer Freiraum F2.2 im Ergebnis Y2, welches beispielhaft in 19 dargestellt ist, ergibt.
Somit ergibt sich in der mittels der Trajektorieplanungseinheit 4.8 anhand der Ergebnisse Y2 bis Y4 durchgeführten Trajektorieplanung ebenfalls eine andere, vom Fahrzeug 1 im automatisierten Fahrbetrieb zu fahrende Trajektorie T, welche beispielhaft in 20 dargestellt ist.
In den 21 bis 23 ist jeweils eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 1 mit überstehender Ladung 2 und eines als Hindernis ausgebildeten Objekts O in unterschiedlichen Rangierpositionen des Fahrzeugs 1 dargestellt.
Bei Berücksichtigung, dass das Objekt O von der überstehenden Ladung 2 überstrichen werden kann, ist ein Rangieren des Fahrzeugs 1 signifikant vereinfacht, da dieses einen höheren Rangierraum zur Verfügung hat, wie ein Vergleich der 22 und 23 zeigt.
Unter überstehender Ladung 2 des Fahrzeugs 1 wird dabei insbesondere Ladung 2 verstanden, welche über die Fahrzeugaußenabmessungen in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeugquerrichtung hinausragt.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
1.1 bis 1.4: Fahrzeugrad
1.5: Vorderachse
1.6: Hinterachse
1.7: Karosserieüberhang
1.8: Karosserieüberhang
1.9 bis 1.12: Fahrzeugecke
1.13: Zugfahrzeug
1.14: Anhänger
1.15 bis 1.18: Fahrzeugrad
1.19 bis 1.22: Achse
1.23: Sattelkupplung
2: Ladung
3: Erfassungsvorrichtung
4: Verarbeitungselektronik
4.1 bis 4.4: Auswerteeinheit
4.5: Verarbeitungseinheit
4.6: Analyseeinheit
4.7: Schleppkurvenmodul
4.8: Trajektorieplanungseinheit
4.9: Fahrspurerkennungseinheit
4.10: Objekterkennungseinheit
4.11: Verarbeitungs- und Planungsmodule
5: System
A: Achsabstand
B bis D: Länge
E: Erfassungsbereich
FB: Fahrbahn
FQ: Fahrzeugdaten
F1: Fläche
F2: Fläche
F2.1: Freiraum
F2.2: Freiraum
h: Höhe
H: Höhe
I: Verkehrsinsel
J: Höhe
K: Kreisverkehr
KD: Kartendaten
L1 bis L4: Schleppkurve
O: Objekt
Q: Daten
R1 bis R3: Rand
RB: Randbereich
T: Trajektorie
V1 bis V3: Verkehrsweg
X1: Differenz
X2: Differenz
Y1 bis Y4: Ergebnis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013000199 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom fahrenden Fahrzeugs (1), wobei - eine Fahrzeugumgebung erfasst wird und - in einer Trajektorieplanung eine vom Fahrzeug (1) während einer Fahrt voraussichtlich überstrichene Fläche (F1, F2) der Fahrzeugumgebung prognostiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass - an eine Fahrbahn (FB) oder Fahrspur angrenzende, von Karosserieüberhängen (1.7, 1.8) des Fahrzeugs (1) und/oder überstehender Ladung (2) des Fahrzeugs (1) überstreichbare Randbereiche (RB), deren maximale Höhe (h) geringer ist als eine minimale Höhe (H, J) eines Freiraums unterhalb des entsprechenden Karosserieüberhangs (1.7, 1.8) und/oder der entsprechenden Ladung (2), ermittelt werden und - bei einer automatisierten Fahrt des Fahrzeugs (1) die Trajektorieplanung derart erfolgt, dass Fahrzeugräder (1.1 bis 1.4, 1.15 bis 1.18) die Fahrbahn (FB) nicht verlassen und die Karosserieüberhänge (1.7, 1.8) und/oder die Ladung (2) bei Bedarf die überstreichbaren Randbereiche (RB) überstreichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als überstreichbarer Randbereich (RB) eine zur vom Fahrzeug (1) befahrenen Fahrspur benachbarte Nachbarfahrspur berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der überstreichbaren Randbereiche (RB) in diesen befindliche oder sich in Richtung dieser bewegende Objekte (O) berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Randbereich (RB) als nicht überstreichbar gekennzeichnet wird, wenn zumindest ein Objekt (O) in diesem Randbereich (RB) höher ist als die minimale Höhe (H, J) des entsprechenden Karosserieüberhangs (1.7, 1.8) des Fahrzeugs (1) und/oder das Objekt (O) als Lebewesen erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus erfassten Daten (Q) der Fahrzeugumgebung semantische Informationen der Fahrzeugumgebung ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Fahrzeugumgebung mittels zumindest einer Stereokamera, zumindest einer Monokamera und/oder zumindest einer Lidarsensorik durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfassung der Fahrzeugumgebung Kartendaten (KD) einer digitalen Karte berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prognose der während der Fahrt voraussichtlich überstrichenen Fläche (F1, F2) der Fahrzeugumgebung anhand einer Ermittlung zumindest einer Schleppkurve (L1 bis L4) des Fahrzeugs (1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schleppkurve (L1 bis L4) unter Berücksichtigung - einer Gierrate des Fahrzeugs (1), - von Abmessungen des Fahrzeugs (1), - von Abmessungen der Ladung (2) und/oder - bei Ausbildung des Fahrzeugs (1) als Fahrzeuggespann eines Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug (1.13) und zumindest einem Anhänger (1.14) ermittelt wird.