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Beschrieben werden ein computerimplementiertes Verfahren zur Planung eines Fahrmanövers eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs, Computerprogrammprodukt sowie Kraftfahrzeug
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Computerimplementierte Verfahren zur Planung eines Fahrmanövers eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs, Computerprogrammprodukte sowie Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt.
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Bei der Planung von Fahrmanövern bei autonom fahrenden Kraftfahrzeugen müssen sämtliche relevanten Aspekte einer vorliegenden Verkehrssituation berücksichtigt werden, also alle Verkehrsteilnehmer, Verkehrszeichen, Straßenbedingungen sowie mögliche bewegte und stationäre Hindernisse. Herkömmliche Verfahren zur Bestimmung von Pfaden basieren auf bekannten Algorithmen wie Deijkstra, A* oder Graph- und Baum-basierte Suche. Die Algorithmen basieren auf der Annahme, dass sich Objekte nicht bewegen oder sich wie physikalische Objekte bewegen, d. h. entlang von Trajektorien, die durch die Newtonschen Gesetze vorgegeben sind.
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Dies ist jedoch in vielen Fällen unzutreffend, da andere Fahrzeuge, sei es von Menschen gesteuert oder von Maschinen gesteuert, ebenfalls krafteinleitende Fahrmanöver vornehmen können, die zu anderen Trajektorien führen. Solche Trajektorien können von bekannten selbstfahrenden Fahrzeugen nicht vorhergesehen werden.
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Mithilfe moderner Kommunikationsmöglichkeiten ist es bereits möglich, entsprechende Wegplanungsfunktionen zwischen autonom fahrenden Kraftfahrzeugen zu teilen. Hierdurch kann die Planung einer Trajektorie für das eigene Kraftfahrzeug optimiert werden.
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Jedoch auch mit solchen Kommunikationsmöglichkeiten gibt es Verbesserungsbedarf. Bei so komplexen Aufgaben wie der Steuerung mehrerer Agenten bzw. Kraftfahrzeugen im Straßenverkehr mit jeweils unterschiedlichen Zielen in komplexen Verkehrssituationen handelt es sich um ein Optimierungsproblem, das idealerweise von einer zentralen Instanz gelöst wird. Dies ist jedoch aus Sicherheitsgründen und aus praktischen Erwägungen nicht möglich. Stattdessen wird man auf Algorithmen zurückgreifen, die nicht zentral, sondern auf der Ebene individueller Kraftfahrzeuge ablaufen.
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Aus der
EP 3 285 129 A1 ist eine Technik zur Längsführung eines Nutzfahrzeugs in einem Fahrzeugverband hintereinanderfahrender Fahrzeuge bekannt. Ein Verfahrensaspekt der Technik umfasst den Schritt des Bestimmens von Parametern eines zukünftigen Intervallbetriebs der Längsführung des Nutzfahrzeugs in Kommunikation mit einem im Fahrzeugverband vorausfahrenden und/oder nachfahrenden, ebenfalls in einem Intervallbetrieb angetriebenen Fahrzeug; und den Schritt des Längsführens des Nutzfahrzeugs im Intervallbetrieb auf Grundlage der bestimmten Parameter des Nutzfahrzeugs.
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Nachteilig hieran ist, dass das Verfahren nur für Kraftfahrzeuge dienen kann, die in gleicher Richtung fahren.
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Somit stellt sich die Aufgabe, computerimplementierte Verfahren zur Planung eines Fahrmanövers eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs, Computerprogrammprodukte sowie Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine effizientere Nutzung der zur Verfügung stehenden Ressourcen im Straßenverkehr möglich ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein computerimplementiertes Verfahren zur Planung eines Fahrmanövers eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1, ein Computerprogrammprodukt gemäß dem nebengeordneten Anspruch 9 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 10. Weiterführende Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Beschrieben wird ein computerimplementiertes Verfahren zur Planung eines Fahrmanövers eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs, wobei mithilfe eines Algorithmus anhand eines Ziels, Umgebungseingangsgrößen und Eingangsgrößen anderer Verkehrsteilnehmer Steuersignale zur Steuerung von Aggregaten des Kraftfahrzeugs zur Umsetzung des Fahrmanövers erzeugt werden, wobei dem Algorithmus ein eindeutig erkennbarer Code zugewiesen ist, der mithilfe einer Sendevorrichtung des Kraftfahrzeugs an andere Verkehrsteilnehmer gesandt wird.
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Dadurch, dass dem Algorithmus ein eindeutig erkennbarer Code zugewiesen wird, der mittels der Sendevorrichtung des Kraftfahrzeugs an andere Verkehrsteilnehmer gesandt wird, können die anderen Verkehrsteilnehmer erkennen, mit welchem Algorithmus das Kraftfahrzeug arbeitet. Hieraus können das Verhalten des anderen Kraftfahrzeugs und seine Trajektorienplanung besser vorhergesagt werden als ohne die entsprechende Information über die Verwendung des Algorithmus. Die Verwendung eines eindeutig erkennbaren Codes erleichtert die Zuordnung des Algorithmus und verhindert fehlerhafte Bestimmungen.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Code mittels der Sendevorrichtung an eine Verkehrsinfrastruktur gesendet wird.
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Wenn der Code gleichzeitig an eine Verkehrsinfrastruktur gesendet wird, kann die Verkehrsinfrastruktur in Abhängigkeit von diesen Informationen entsprechend reagieren. So könnte zum Beispiel erreicht werden, dass nur Kraftfahrzeuge mit ausreichend fortgeschrittenen Algorithmen in bestimmten Zonen autonom fahren dürfen. Die Verkehrsinfrastruktur könnte dazu zum Beispiel eine entsprechende Warnung bzw. einen entsprechenden Hinweis an das Kraftfahrzeug senden, dass ein autonomes Fahren in den entsprechenden Bereich nicht gestattet ist. Wenn sich die Infrastruktur verändert, beispielsweise Straßen besser ausgebaut wurden oder umgekehrt Baustellen eingerichtet wurden, kann die Verkehrsinfrastruktur dezentral sicherstellen, dass nur geeignete Kraftfahrzeuge autonom in der entsprechenden Zone fahren.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Code von einer Vergabestelle erzeugt wurde und in einem Speicher des Kraftfahrzeugs abgelegt ist.
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Mithilfe einer Vergabe entsprechender Codes durch eine Vergabestelle kann eine Harmonisierung, Normierung und Qualitätskontrolle oder sogar Zertifizierung erreicht werden. Ein entsprechender Code kann so gestaltet werden, dass sein Aufbau eine Aussage über die Fähigkeiten des Kraftfahrzeuges erlaubt. So kann der Code Abschnitte enthalten, die entsprechende Informationen beinhalten, beispielsweise betreffend eine Rechenleistung oder bestimmte Fähigkeiten.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass mithilfe der Sendevorrichtung eine geplante Trajektorie an den wenigstens einen weiteren Verkehrsteilnehmer gesandt wird.
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Wenn mithilfe der Sendevorrichtung eine geplante Trajektorie an den mindestens einen weiteren Verkehrsteilnehmer gesendet wird, kann dieser in Verbindung mit dem gesendeten Code besser einschätzen, wie das Kraftfahrzeug reagieren wird und die eigene Trajektorienplanung optimieren.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein weiterer Datensatz mittels der Sendevorrichtung gesandt wird, der die Umgebungserfassungsmöglichkeiten des Kraftfahrzeugs und Rechenkompetenz des Kraftfahrzeugs gesendet wird.
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Hierdurch ist es möglich, eine bessere Einschätzung über die Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeuges zu erhalten und einzuschätzen, ob und wie das andere Kraftfahrzeug reagieren wird, oder ob das Kraftfahrzeug in der Lage ist, eine entsprechende Situation zu bewältigen.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug eine Empfangsvorrichtung aufweist, mithilfe dessen ein Code und/oder ein Datensatz eines anderen Kraftfahrzeugs empfangen und bei der Erzeugung der Steuersignale verarbeitet wird.
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Wenn das eigene Kraftfahrzeug in der Lage ist, Codes und/oder Datensätze von anderen Kraftfahrzeugen zu empfangen und bei der Erzeugung von Steuersignalen zu verarbeiten, kann das eigene Kraftfahrzeug, diese Information als Eingabegröße nutzen und eine bessere Trajektorie planen.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug den gesendet Code und/oder den Datensatz eines anderen Kraftfahrzeugs mit dem eigenen Algorithmus vergleicht.
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Hierdurch können die Leistungsfähigkeiten der Algorithmen untereinander verglichen werden.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug ermittelt, welcher Verkehrsteilnehmer den leistungsfähigeren Algorithmus aufweist, wobei im Falle eines Widerspruches zwischen den jeweils geplanten Trajektorien die eigene Trajektorie erneuert wird, wenn der andere Verkehrsteilnehmer einen leistungsfähigeren Algorithmus aufweist.
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Mithilfe einer solchen forcierten Trajektorienänderung kann das leistungsfähigere Kraftfahrzeug, das in der Lage ist, bessere Trajektorien für sich und gegebenenfalls auch für andere Kraftfahrzeuge zu planen, das weniger leistungsfähigere Kraftfahrzeug zur Compliance bringen und somit die Sicherheit im Straßenverkehr erhöhen, da das andere Kraftfahrzeug sich entsprechend der Weisungen des anderen Kraftfahrzeuges verhalten wird.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand betrifft ein Computerprogrammprodukt, mit einem computerlesbaren Speichermedium, auf dem Befehle eingebettet sind, die, wenn sie von wenigstens einer Recheneinheit ausgeführt werden, bewirken, dass die wenigstens Recheneinheit dazu eingerichtet ist, das Verfahren der vorgenannten Art auszuführen.
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Das Verfahren kann auf einer oder auf mehreren Recheneinheiten verteilt ausgeführt werden, sodass bestimmte Verfahrensschritte auf der einen Recheneinheit und andere Verfahrensschritte auf wenigstens einer weiteren Recheneinheit ausgeführt werden, wobei berechnete Daten sofern notwendig zwischen den Recheneinheiten übermittelt werden können.
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Ein weiterer unabhängiger Gegenstand betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Computerprogrammprodukt der zuvor beschriebenen Art.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug;
- 2 eine Draufsicht auf eine Verkehrssituation mit zwei Kraftfahrzeugen, sowie
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens.
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1 zeigt eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 2.
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Das Kraftfahrzeug 2 ist ein Kraftfahrzeug, das zum autonomen Fahren eingerichtet ist. Das Kraftfahrzeug 2 weist eine Kraftfahrzeugsteuerung 4 auf, die einen Prozessor 6 sowie einen Speicher 8 aufweist. In dem Speicher 8 ist ein Computerprogrammprodukt gespeichert, das, wenn es von den Prozessor 6 geladen und ausgeführt wird, das Kraftfahrzeug 2 in die Lage versetzt, autonom zu fahren. Hierzu hat die Kraftfahrzeugsteuerung 4 Zugriff auf Aktuatoren entsprechender Aggregate des Kraftfahrzeugs, beispielsweise auf Motoren, Bremsen, eine Lenkung, Licht etc..
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Die Kraftfahrzeugsteuerung 4 ist mit einer Kamera 10 verbunden, mithilfe derer das Verkehrsgeschehen erfasst werden kann. Zusammen mit weiteren Informationen, beispielsweise solchen aus einem GPS-Modul (nicht dargestellt) und hochauflösenden Kartendaten ist die Kraftfahrzeugsteuerung 4 in der Lage, anhand dieser Eingangsinformationen und einem Routenziel zu entscheiden, die das Kraftfahrzeug 2 sich in einer betreffenden Situation verhalten soll.
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Die Kraftfahrzeugsteuerung 4 ist mit einer Sende- und Empfangseinheit verbunden, welche zur Kommunikation mit anderen Kraftfahrzeugen und/oder einer Infrastruktur ausgebildet ist und sowohl Daten senden als auch empfangen kann.
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In dem Speicher 8 ist ein eindeutiger Code abgelegt, der von einer Vergabestelle vergeben wurde und der wiedergibt, welche Art von Algorithmus in dem Kraftfahrzeug 2 verwendet wird und über welche Fähigkeiten das Kraftfahrzeug 2 verfügt, beispielsweise über die Tatsache, dass das Kraftfahrzeug 2 eine rein optische Erfassung der Verkehrssituation vornehmen kann und keine weiteren Sensorik, beispielsweise Radar, verbaut ist.
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2 zeigt eine Verkehrssituation auf einer Straße 14, auf der das Kraftfahrzeug 2 aus 1 fährt.
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Dem Kraftfahrzeug 2 kommt ein weiteres Kraftfahrzeug 16 entgegen. Das Kraftfahrzeug 2 hat freie Fahrt und plant daher eine Trajektorie 18, die das Kraftfahrzeug 2 auf der Mitte der entsprechenden Spur der Straße 14 hält.
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Auf der Spur des entgegenkommenden Kraftfahrzeugs 16 befindet sich ein stationäres Hindernis 20, das das Kraftfahrzeug 16 umfahren muss. Hierzu muss das Kraftfahrzeug 16 eine Trajektorie 22 fahren, aufgrund derer das Kraftfahrzeug 16 eine Spurgrenze 24 der Straße 14 überfahren muss.
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Mithilfe der Sende- und Empfangseinheit 12 sowie einer nicht dargestellten, entsprechenden Sende- und Empfangseinheit im Kraftfahrzeug 16 tauschen sich die Kraftfahrzeuge 2 und 16 über ihre Trajektorien sowie verwendeten Algorithmen aus.
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Das Kraftfahrzeug 16 weist einen weiter fortgeschrittenen Algorithmus auf und weist deswegen das Kraftfahrzeug 2 an, von der Trajektorie 18 abzuweichen und einer alternativen Trajektorie 18' zu verfolgen. Die Trajektorie 18' führt das Kraftfahrzeug 2 weiter an einen äußeren Rand der Straße 14, wodurch es dem Kraftfahrzeug 16 ermöglicht wird, den stationären Hindernis 20 auszuweichen, ohne abbremsen zu müssen. Beide Kraftfahrzeuge, 2 und 16 können ohne Gefahr in der dargestellten Verkehrssituation weiterfahren.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.
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Nach einem Start wird sowohl der eindeutige Code als auch eine Trajektorie gesendet. Anschließend werden von anderen Kraftfahrzeugen oder von der Verkehrsinfrastruktur entsprechende Codes und Trajektorien empfangen.
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Dann wird analysiert, welcher Algorithmus, der weiter fortgeschrittene ist. Ist der eigene Algorithmus weiter fortgeschrittener, wird die eigene Trajektorie beibehalten.
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Ist der eigene Algorithmus unterliegen, wird entweder die Trajektorie neu berechnet, oder es wird einer von den anderen, Kraftfahrzeug vorgeschlagene Trajektorie übernommen.
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In beiden Fällen findet nach der Neuberechnung bzw. nach dem Beibehalten der entsprechenden Trajektorie eine Abstimmung statt, um sicherzustellen, dass beide Kraftfahrzeuge auf dem gleichen Stand sind.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa einer weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Kraftfahrzeugsteuerung
- 6
- Prozessor
- 8
- Speicher
- 10
- Kamera
- 12
- Sende- und Empfangseinheit
- 14
- Straße
- 16
- Kraftfahrzeug
- 18
- Trajektorie
- 18'
- alternative Trajektorie
- 20
- Hindernis
- 22
- Trajektorie
- 24
- Spurgrenze
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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