DE102019104973A1

DE102019104973A1 - Method and control device for a system for controlling a motor vehicle

Info

Publication number: DE102019104973A1
Application number: DE102019104973.3A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Glander; Carlo Manna; Christian Wissing; Manuel Schmidt; Andreas Homann; Christian Lienke; Torsten Bertram
Original assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-08-27
Also published as: CN111619570A

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs (10), das auf einer Straße (12) in einer momentanen Fahrspur (14) fährt, wobei die Straße (12) wenigstens eine weitere Fahrspur (16) aufweist, die zur momentanen Fahrspur (14) des Kraftfahrzeugs (10) benachbart ist, wird beschrieben. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Mehrere voneinander verschiedenen Fahrmanövern werden generiert und/oder empfangen. Wenigstens zwei Fahrmanöverklassen werden bestimmt, die anhand von wenigstens einer charakteristischen Größe der Fahrmanöver definiert werden, wobei sich die Fahrmanöver verschiedener Fahrmanöverklassen durch wenigstens eine charakteristische Größe unterscheiden. Die Fahrmanöver werden in eine der wenigstens zwei Fahrmanöverklassen klassifiziert. Ferner wird ein Steuergerät (30) zum Steuern eines Kraftfahrzeugs (10) beschrieben.A method for controlling a motor vehicle (10) which is traveling on a road (12) in a current lane (14), the road (12) having at least one further lane (16) that corresponds to the current lane (14) of the motor vehicle (10) is adjacent will be described. The method has the following steps: Several different driving maneuvers are generated and / or received. At least two driving maneuver classes are determined, which are defined on the basis of at least one characteristic variable of the driving maneuvers, the driving maneuvers of different driving maneuver classes differing in at least one characteristic variable. The driving maneuvers are classified into one of the at least two driving maneuver classes. A control device (30) for controlling a motor vehicle (10) is also described.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs, ein Steuergerät für ein System zum Steuern eines Kraftfahrzeugs oder für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for controlling a motor vehicle, a control device for a system for controlling a motor vehicle or for a motor vehicle, a motor vehicle and a computer program for carrying out the method.

Eine der Hauptherausforderungen für Fahrassistenzsysteme, die eine Längsbewegung und eine Querbewegung eines Kraftfahrzeugs teilweise automatisiert steuern, und vor allem für vollständig automatisiert fahrende Kraftfahrzeuge besteht darin, eine konkrete Situation, in der sich das Kraftfahrzeug befindet, zu analysieren und basierend darauf entsprechende sinnvolle Fahrmanöver für das Kraftfahrzeug herzuleiten.One of the main challenges for driver assistance systems that partially automatically control a longitudinal movement and a lateral movement of a motor vehicle, and especially for fully automated motor vehicles, is to analyze a specific situation in which the motor vehicle is located and, based on this, to analyze appropriate driving maneuvers for the Derive motor vehicle.

Die Komplexität der Berechnung der Fahrmanöver steigt im Allgemeinen mit der Zeitdauer der einzelnen Fahrmanöver an. Sollen verschiedene, mögliche Fahrmanöver für einen längeren Zeitraum, beispielsweise länger als drei Sekunden bestimmt werden oder handelt es sich um komplexe Fahrmanöver mit mehreren Spurwechseln, so sind bisher bekannte Verfahren nicht mehr in der Lage, diese in Echtzeit auszuwählen.The complexity of the calculation of the driving maneuvers generally increases with the duration of the individual driving maneuvers. If different, possible driving maneuvers are to be determined for a longer period of time, for example longer than three seconds, or if complex driving maneuvers with multiple lane changes are involved, previously known methods are no longer able to select them in real time.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie ein System zum Steuern eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, bei dem die Nachteile aus dem Stand der Technik beseitigt sind.The object of the invention is therefore to provide a method and a system for controlling a motor vehicle in which the disadvantages of the prior art are eliminated.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs, das auf einer Straße in einer momentanen Fahrspur fährt, wobei die Straße wenigstens eine weitere Fahrspur aufweist, die zur momentanen Fahrspur des Kraftfahrzeugs benachbart ist. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Mehrere voneinander verschiedenen Fahrmanövern werden generiert und/oder empfangen. Wenigstens zwei Fahrmanöverklassen werden bestimmt, die anhand von wenigstens einer charakteristischen Größe der Fahrmanöver definiert werden, wobei sich die Fahrmanöver verschiedener Fahrmanöverklassen durch wenigstens eine charakteristische Größe unterscheiden. Die Fahrmanöver werden in eine der wenigstens zwei Fahrmanöverklassen klassifiziert.The object is achieved according to the invention by a method for controlling a motor vehicle that is traveling on a street in a current lane, the street having at least one further lane that is adjacent to the current lane of the motor vehicle. The method has the following steps: Several different driving maneuvers are generated and / or received. At least two driving maneuver classes are determined, which are defined on the basis of at least one characteristic variable of the driving maneuvers, the driving maneuvers of different driving maneuver classes differing in at least one characteristic variable. The driving maneuvers are classified into one of the at least two driving maneuver classes.

Unter einem „Fahrmanöver“ ist dabei und im Folgenden stets auch eine entsprechende Raum-Zeit-Trajektorie zu verstehen, die das Fahrmanöver in einem Koordinatensystem mit im Allgemeinen zwei Raumdimensionen und einer Zeitdimension beschreibt.A “driving maneuver” here and in the following is always to be understood as a corresponding space-time trajectory that describes the driving maneuver in a coordinate system with generally two space dimensions and one time dimension.

Die Fahrmanöverklassen sind also jeweils durch einen Satz von charakteristischen Größen definiert. Bei den charakteristischen Größen handelt es sich wiederum um Größen, welche die wesentlichen Merkmale des jeweiligen Fahrmanövers beschreiben.The driving maneuver classes are therefore each defined by a set of characteristic quantities. The characteristic quantities are, in turn, quantities which describe the essential features of the respective driving maneuver.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also die Aufgabenstellung des Auswählens eines passenden Fahrmanövers für das Kraftfahrzeug in eine Klassifikation der Fahrmanöver überführt. Solche Klassifikationsaufgaben sind besonders schnell und zuverlässig durch Verfahren des maschinellen Lernens lösbar, weswegen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch komplexere und länger dauernde Fahrmanöver in Echtzeit ermittelt und ausgewählt werden können.The method according to the invention therefore converts the task of selecting a suitable driving maneuver for the motor vehicle into a classification of the driving maneuvers. Such classification tasks can be solved particularly quickly and reliably using machine learning methods, which is why more complex and longer driving maneuvers can be determined and selected in real time using the method according to the invention.

Die Fahrmanöverklassen sind vorzugsweise disjunkt, das heißt jedes Fahrmanöver wird nur genau einer Fahrmanöverklasse zugeordnet. Fahrmanöver aus zwei verschiedenen Fahrmanöverklassen unterscheiden sich dementsprechend durch wenigstens eine charakteristische Größe oder sogar durch alle charakteristischen Größen. Fahrmanöver innerhalb einer Fahrmanöverklasse können sich in einer charakteristischen Größe unterscheiden, jedoch nicht in allen charakteristischen Größen.The driving maneuver classes are preferably disjoint, that is, each driving maneuver is only assigned to exactly one driving maneuver class. Driving maneuvers from two different driving maneuver classes accordingly differ by at least one characteristic variable or even by all characteristic variables. Driving maneuvers within a driving maneuver class can differ in one characteristic variable, but not in all characteristic variables.

Im Umkehrschluss können die charakteristischen Größen der einzelnen möglichen erhaltenen Fahrmanöver bestimmt werden, um die Fahrmanöver in die verschiedenen Fahrmanöverklassen zu klassifizieren.Conversely, the characteristic variables of the individual possible driving maneuvers obtained can be determined in order to classify the driving maneuvers into the various driving maneuver classes.

Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine charakteristische Größe wenigstens eine Verkehrssequenz, die den zeitlichen Ablauf des Passierens und/oder Überholens von anderen Verkehrsteilnehmer angibt. Unter dem „zeitlichen Ablauf“ ist dabei zu verstehen, dass die Verkehrssequenz die genauen Zeitpunkte umfasst, zu denen die anderen Verkehrsteilnehmer das Kraftfahrzeug passieren bzw. überholen und/oder dass die Verkehrssequenz eine zeitliche Reihenfolge der einzelnen Ereignisse umfasst.The at least one characteristic variable preferably comprises at least one traffic sequence which indicates the timing of the passing and / or overtaking of other road users. The “chronological sequence” here is to be understood as meaning that the traffic sequence includes the exact times at which the other road users pass or overtake the motor vehicle and / or that the traffic sequence includes a chronological sequence of the individual events.

Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens eine Verkehrssequenz eine Überholsequenz umfasst, wobei die Überholsequenz wenigstens einen Zeitpunkt umfasst, zu dem das Kraftfahrzeug einen weiteren Verkehrsteilnehmer überholt. Die Überholsequenz kann auch mehrere Zeitpunkte umfassen, zu denen das Kraftfahrzeug jeweils einen weiteren Verkehrsteilnehmer überholt. Anders ausgedrückt gibt die Überholsequenz die zeitliche Reihenfolge und/oder die genauen Zeitpunkte an, zu denen das Kraftfahrzeug weitere Verkehrsteilnehmer überholt.One aspect of the invention provides that the at least one traffic sequence comprises an overtaking sequence, the overtaking sequence comprising at least one point in time at which the motor vehicle overtakes another road user. The overtaking sequence can also include several times at which the motor vehicle overtakes another road user. In other words, the overtaking sequence specifies the chronological order and / or the exact times at which the motor vehicle overtakes other road users.

Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Überholsequenz mehrere zeitgeordnete Zeitpunkte, zu denen das Kraftfahrzeug jeweils einen weiteren Verkehrsteilnehmer überholt. Dementsprechend gibt die Überholsequenz genau an, in welcher zeitlichen Reihenfolge die einzelnen weiteren Verkehrsteilnehmer vom Kraftfahrzeug überholt werden.According to a further aspect, the overtaking sequence comprises a plurality of time-ordered points in time at which the motor vehicle overtakes a further road user. Accordingly there the overtaking sequence shows the exact chronological order in which the individual further road users are overtaken by the motor vehicle.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die wenigstens eine Verkehrssequenz eine Vorbeifahrsequenz, wobei die Vorbeifahrsequenz wenigstens einen Zeitpunkt umfasst, zu dem ein weiterer Verkehrsteilnehmer am Kraftfahrzeug in Gegenrichtung oder in Fahrtrichtung vorbeifährt. Die Vorbeifahrsequenz kann auch mehrere Zeitpunkte umfassen, zu denen das Kraftfahrzeug jeweils von einem weiteren Verkehrsteilnehmer passiert wird. Anders ausgedrückt gibt die Vorbeifahrsequenz die zeitliche Reihenfolge und/oder die genauen Zeitpunkte an, zu denen das Kraftfahrzeug vom jeweiligen weiteren Verkehrsteilnehmer passiert wird. Dabei gibt es zwei Arten von „passiert werden“: Entweder, der jeweilige weitere Verkehrsteilnehmer fährt in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs am Kraftfahrzeug vorbei, überholt das Kraftfahrzeug also, oder der jeweilige weitere Verkehrsteilnehmer fährt in entgegen der Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs am Kraftfahrzeug vorbei.In a further embodiment of the invention, the at least one traffic sequence comprises a drive-by sequence, the drive-by sequence including at least one point in time at which a further road user drives past the motor vehicle in the opposite direction or in the direction of travel. The drive-by sequence can also comprise several times at which the motor vehicle is passed by another road user. In other words, the drive-by sequence indicates the chronological order and / or the precise times at which the motor vehicle is passed by the respective further road user. There are two types of "being passed": Either the respective other road user drives past the vehicle in the direction of travel of the vehicle, i.e. overtakes the vehicle, or the respective other road user drives past the vehicle in the opposite direction of travel of the vehicle.

Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Vorbeifahrsequenz mehrere zeitgeordnete Zeitpunkte umfasst, zu denen jeweils ein weiterer Verkehrsteilnehmer am Kraftfahrzeug in Gegenrichtung oder in Fahrtrichtung vorbeifährt. Dementsprechend gibt die Vorbeifahrsequenz genau an, in welcher zeitlichen Reihenfolge die einzelnen weiteren Verkehrsteilnehmer das Kraftfahrzeug passieren, vorzugsweise wobei die Vorbeifahrsequenz auch angibt, ob die einzelnen weiteren Verkehrsteilnehmer in Fahrtrichtung oder gegen die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs am Kraftfahrzeug vorbeifahren.One aspect of the invention provides that the drive-by sequence includes several time-ordered points in time at which a further road user drives past the motor vehicle in the opposite direction or in the direction of travel. Accordingly, the drive-by sequence specifies the chronological order in which the individual other road users pass the motor vehicle, preferably with the drive-by sequence also indicating whether the individual other road users are driving past the vehicle in the direction of travel or against the direction of travel of the vehicle.

Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine charakteristische Größe Informationen über eine Fahrspur, in der sich das Kraftfahrzeug nach Abschluss des Fahrmanövers befindet. Insbesondere umfasst die wenigstens eine charakteristische Größe Informationen darüber, ob sich das Kraftfahrzeug nach Abschluss des Fahrmanövers wieder in der momentanen Fahrspur, in der weiteren Fahrspur oder gegebenenfalls in einer anderen Fahrspur befindet.The at least one characteristic variable preferably includes information about a lane in which the motor vehicle is located after the driving maneuver has been completed. In particular, the at least one characteristic variable includes information on whether the motor vehicle is again in the current lane, in the further lane or possibly in another lane after the driving maneuver has been completed.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die wenigstens eine charakteristische Größe eine Fahrmanöverkenngröße, wobei die Fahrmanöverkenngröße Informationen zumindest darüber enthält, ob das Kraftfahrzeug den wenigstens einen weiteren Verkehrsteilnehmer links überholt, den wenigstens einen weiteren Verkehrsteilnehmer rechts überholt, dem wenigstens einen weiteren Verkehrsteilnehmer hinterherfährt, dem wenigstens einen weiteren Verkehrsteilnehmer vorausfährt oder ob der wenigstens eine weiteren Verkehrsteilnehmer am Kraftfahrzeug vorbeifährt, insbesondere wobei die Fahrmanöverkenngröße Informationen darüber enthält, ob der wenigstens eine weitere Verkehrsteilnehmer in Fahrtrichtung oder gegen die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs am Kraftfahrzeug vorbeifährt.According to one embodiment of the invention, the at least one characteristic variable comprises a driving maneuver variable, the driving maneuver variable containing information at least on whether the motor vehicle is overtaking the at least one further road user on the left, overtaking the at least one further road user on the right, following at least one other road user, at least one Another road user drives ahead or whether the at least one other road user drives past the motor vehicle, in particular the driving maneuver parameter containing information on whether the at least one other road user is driving past the motor vehicle in the direction of travel or against the direction of travel of the motor vehicle.

Vorzugsweise umfasst die Fahrmanöverkenngröße diese Informationen für alle weiteren Verkehrsteilnehmer, die sich in einer vordefinierten Umgebung des Kraftfahrzeugs befinden.The driving maneuver parameter preferably includes this information for all other road users who are in a predefined environment of the motor vehicle.

Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass eine Homotopieanalyse der mehreren Fahrmanöver durchgeführt wird, um die mehreren Fahrmanöver einer Fahrmanöverklasse zuzuordnen und/oder um die Fahrmanöverkenngröße zu bestimmen. Genauer gesagt wird eine Homotopieanalyse der den mehreren Fahrmanövern entsprechenden Raum-Zeit-Trajektorien durchgeführt.Another aspect provides that a homotopy analysis of the multiple driving maneuvers is carried out in order to assign the multiple driving maneuvers to a driving maneuver class and / or to determine the driving maneuver parameter. More precisely, a homotopy analysis of the space-time trajectories corresponding to the multiple driving maneuvers is carried out.

Insbesondere werden diejenigen Fahrmanöver, deren zugehörigen Raum-Zeit-Trajektorien homotop zueinander sind, in die gleiche Fahrmanöverklassen klassifiziert, während Fahrmanöver, deren zugehörige Raum-Zeit-Trajektorien nicht homotop zueinander sind, in voneinander verschiedene Fahrmanöverklassen klassifiziert werden.In particular, those driving maneuvers whose associated space-time trajectories are homotopic to one another are classified into the same driving maneuver classes, while driving maneuvers whose associated space-time trajectories are not homotopic to one another are classified into different driving maneuver classes.

Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass zur Homotopieanalyse jedem Hindernis auf der Straße eine Raum-Zeit-Trajektorie zugeordnet wird. Zudem wird durch jede der Raum-Zeit-Trajektorien der Hindernisse ein hypothetischer Strom geschickt, der eine vordefinierte Stromstärke aufweist, wobei die Stromstärke für alle Raum-Zeit-Trajektorien der Hindernisse gleich ist. Für die Raum-Zeit-Trajektorien, die jeweils einem Fahrmanöver entsprechen, wird dann die sogenannte h-Signatur ermittelt, die als Linienintegral über das von den hypothetischen Strömen erzeugte Magnetfeld entlang der jeweiligen Raum-Zeit-Trajektorie des Fahrmanövers definiert ist. Fahrmanöver, die Raum-Zeit-Trajektorien mit gleicher h-Signatur aufweisen, werden in die gleiche Fahrmanöverklasse klassifiziert.Another aspect provides that a space-time trajectory is assigned to each obstacle on the road for the homotopy analysis. In addition, a hypothetical current is sent through each of the space-time trajectories of the obstacles, which current has a predefined current strength, the current strength being the same for all space-time trajectories of the obstacles. For the space-time trajectories, which each correspond to a driving maneuver, the so-called h-signature is then determined, which is defined as a line integral over the magnetic field generated by the hypothetical currents along the respective space-time trajectory of the driving maneuver. Driving maneuvers that have space-time trajectories with the same h-signature are classified in the same driving maneuver class.

Bei dem Hindernis handelt es sich um einen weiteren Verkehrsteilnehmer oder eine andere Art von Hindernis, beispielsweise eine Baustelle.The obstacle is another road user or another type of obstacle, for example a construction site.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die mehreren voneinander verschiedenen Fahrmanöver zufällig, pseudo-zufällig und/oder basierend auf einer vordefinierten Wahrscheinlichkeitsverteilung generiert. Das Kraftfahrzeug wird dabei als Punktmasse repräsentiert und Beschleunigungen dieser Punktmasse werden simuliert. Dabei werden Hindernisse, wie zum Beispiel die weiteren Verkehrsteilnehmer, berücksichtigt. Insbesondere werden die Hindernisse zumindest insofern berücksichtigt, dass sich die Raum-Zeit-Trajektorien des Kraftfahrzeugs und die Raum-Zeit-Trajektorien der Hindernisse nicht schneiden und nicht berühren dürfen.According to a further embodiment of the invention, the multiple different driving maneuvers are generated randomly, pseudo-randomly and / or based on a predefined probability distribution. The motor vehicle is represented as a point mass and accelerations of this point mass are simulated. Obstacles, such as other road users, are taken into account. In particular, the obstacles are taken into account at least to the extent that the space-time trajectories of the motor vehicle and the space-time trajectories are mutually exclusive of obstacles are not allowed to cut or touch.

Insbesondere wird beim Generieren der mehreren Fahrmanöver eine Diffusionsstrategie verwendet. Dabei werden beim Generieren der Fahrmanöver solche Raum-Zeit-Trajektorien unterdrückt, in deren Nähe sich bereits viele andere Raum-Zeit-Trajektorien befinden. Anders ausgedrückt werden durch diese Diffusionsstrategie auch Raum-Zeit-Trajektorien und damit Fahrmanöver in weniger dicht von Fahrmanövern besiedelten Gebieten im X-Y-t Koordinatensystem generiert. Dadurch wird eine größere Diversität der Fahrmanöver erreicht.In particular, a diffusion strategy is used when generating the multiple driving maneuvers. When generating the driving maneuvers, space-time trajectories are suppressed in the vicinity of which there are already many other space-time trajectories. In other words, this diffusion strategy also generates space-time trajectories and thus driving maneuvers in areas in the X-Y-t coordinate system that are less densely populated by driving maneuvers. This results in a greater diversity of driving maneuvers.

Insbesondere werden bzw. wird zumindest die momentane Fahrspur und/oder die wenigstens eine weitere Fahrspur in ein Frenet-Serret-Koordinatensystem transformiert. In diesem Koordinatensystem ist jede Straße krümmungsfrei, sodass unabhängig von einem tatsächlichen Verlauf der Straße jede Straßenverkehrssituation auf die gleiche Art und Weise behandelt werden kann.In particular, at least the current lane and / or the at least one further lane is or is transformed into a Frenet-Serret coordinate system. In this coordinate system, every road is curvature-free, so that every road traffic situation can be treated in the same way, regardless of an actual course of the road.

Die mehreren voneinander verschiedenen Fahrmanöver und/oder die Fahrmanöverklassen können basierend auf vordefinierten Kriterien gefiltert werden, insbesondere basierend auf wenigstens einem Machbarkeitskriterium, wenigstens einem Komfortkriterium und/oder wenigstens einem Sicherheitskriterium. Ein Beispiel für ein Machbarkeitskriterium ist, ob das Kraftfahrzeug einen bestimmten Raum-Zeit-Bereich aufgrund einer maximalen Beschleunigung oder einer maximalen Verzögerung des Kraftfahrzeugs überhaupt erreichen kann. Ein Beispiel für ein Komfortkriterium ist, ob die Beschleunigung in Längs- und/oder Querrichtung einen vordefinierten Grenzwert übersteigt, der von Fahrzeuginsassen erfahrungsgemäß als unangenehm empfunden wird. Ein Beispiel für ein Sicherheitskriterium ist ein einzuhaltender Mindestabstand von anderen Verkehrsteilnehmern oder eine Geschwindigkeitsbegrenzung.The several different driving maneuvers and / or the driving maneuver classes can be filtered based on predefined criteria, in particular based on at least one feasibility criterion, at least one comfort criterion and / or at least one safety criterion. An example of a feasibility criterion is whether the motor vehicle can even reach a specific space-time range due to a maximum acceleration or a maximum deceleration of the motor vehicle. An example of a comfort criterion is whether the acceleration in the longitudinal and / or transverse direction exceeds a predefined limit value which, as experience has shown, is perceived as unpleasant by vehicle occupants. An example of a safety criterion is a minimum distance to be observed from other road users or a speed limit.

Vorzugsweise sind die Kriterien, insbesondere das wenigstens eine Komfortkriterium, vom Nutzer anpassbar und/oder abhängig von einem gewählten Fahrmodus des Kraftfahrzeugs. So könnte in einem Sportmodus der vordefinierte Grenzwert für die Längs- und/oder Querbeschleunigung höher sein als in einem Standardfahrmodus.The criteria, in particular the at least one comfort criterion, are preferably adaptable by the user and / or dependent on a selected driving mode of the motor vehicle. In a sport mode, for example, the predefined limit value for the longitudinal and / or transverse acceleration could be higher than in a standard driving mode.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eines der möglichen Fahrmanöver ausgewählt, insbesondere basierend auf der Klassifizierung, und das Kraftfahrzeug gemäß dem ausgewählten Fahrmanöver gesteuert. Das Kraftfahrzeug wird dabei basierend auf dem ausgewählten Fahrmanöver wenigstens teilweise automatisiert gesteuert, insbesondere vollautomatisch.According to a further aspect, one of the possible driving maneuvers is selected, in particular based on the classification, and the motor vehicle is controlled according to the selected driving maneuver. The motor vehicle is at least partially controlled automatically based on the selected driving maneuver, in particular fully automatically.

Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Steuergerät für ein System zum Steuern eines Kraftfahrzeugs oder für ein Kraftfahrzeug, wobei das Steuergerät dazu ausgebildet ist, ein oben beschriebenes Verfahren durchzuführen. Hinsichtlich der Vorteile und Merkmale wird auf die obigen Erläuterungen bezüglich des Verfahrens verwiesen, die entsprechend auch für das Steuergerät gelten.The object is also achieved according to the invention by a control device for a system for controlling a motor vehicle or for a motor vehicle, the control device being designed to carry out a method described above. With regard to the advantages and features, reference is made to the above explanations relating to the method, which also apply accordingly to the control device.

Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einem oben beschriebenen Steuergerät. Hinsichtlich der Vorteile und Merkmale wird auf die obigen Erläuterungen bezüglich des Verfahrens verwiesen, die entsprechend auch für das Kraftfahrzeug gelten.The object is also achieved according to the invention by a motor vehicle with a control unit described above. With regard to the advantages and features, reference is made to the above explanations relating to the method, which also apply accordingly to the motor vehicle.

Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um die Schritte eines oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird, insbesondere einer Recheneinheit eines oben beschriebenen Steuergeräts. Hinsichtlich der Vorteile und Merkmale wird auf die obigen Erläuterungen bezüglich des Verfahrens verwiesen, die entsprechend auch für das Computerprogramm gelten.The object is also achieved according to the invention by a computer program with program code means to carry out the steps of a method described above when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing unit, in particular a computing unit of a control unit described above. With regard to the advantages and features, reference is made to the above explanations relating to the method, which also apply accordingly to the computer program.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In diesen zeigen:

- 1 a schematisch eine Straßenverkehrssituation;
- die 1b bis 1d verschiedene mögliche Fahrmanöver eines Kraftfahrzeugs;
- 2 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem System zum Steuern des Kraftfahrzeugs;
- 3 ein Ablaufdiagramm der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- die 4a und 4b schematisch eine Straße vor einer Transformation in ein Frenet-Serret-Koordinatensystem bzw. nach einer Transformation in ein Frenet-Serret-Koordinatensystem;
- die 5a und 5b jeweils ein Diagramm möglicher Raumzeittrajektorien, die jeweils einem Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs entsprechen;
- die 6 schematisch eine Entscheidungsbaumrepräsentation einer Fahrmanöverkenngröße; und
- die 7 eine Illustration einer Homotopieanalyse gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Further advantages and properties of the invention emerge from the following description and the accompanying drawings, to which reference is made. In these show:

- 1 a schematically a road traffic situation;
- the 1b to 1d various possible driving maneuvers of a motor vehicle;
- 2 a schematic block diagram of a motor vehicle according to the invention with a system for controlling the motor vehicle;
- 3 a flow chart of the steps of a method according to the invention;
- the 4a and 4b schematically, a road before a transformation into a Frenet-Serret coordinate system or after a transformation into a Frenet-Serret coordinate system;
- the 5a and 5b each a diagram of possible space-time trajectories, each corresponding to a driving maneuver of the motor vehicle;
- the 6th schematically, a decision tree representation of a driving maneuver parameter; and
- the 7th an illustration of a homotopy analysis according to the method according to the invention.

In 1 (a) ist schematisch eine Straßenverkehrssituation gezeigt, in der ein Kraftfahrzeug 10 auf einer Straße 12 in einer momentanen Fahrspur 14 fährt. Neben der momentanen Fahrspur 14 verläuft eine weitere Fahrspur 16.In 1 (a) a road traffic situation is shown schematically in which a motor vehicle 10 on a street 12 in a current lane 14th moves. Next to the current lane 14th Another lane runs 16 .

Bei der weiteren Fahrspur 16 handelt es sich im 1 gezeigten Beispiel um eine Fahrspur für den Gegenverkehr. Es kann sich jedoch auch um einen weiteren Fahrstreifen für die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 10 handeln, beispielsweise wenn die Straße 12 als Autobahn ausgebildet ist.In the further lane 16 is it in 1 The example shown is a lane for oncoming traffic. However, it can also be a further lane for the direction of travel of the motor vehicle 10 act, for example, when the road 12 is designed as a motorway.

Auf der Straße 12 fahren außer dem Kraftfahrzeug 10 ein erster weiterer Verkehrsteilnehmer 18 und ein zweiter weiterer Verkehrsteilnehmer 20 in der momentanen Fahrspur 14 sowie ein dritter weiterer Verkehrsteilnehmer 22 in der weiteren Fahrspur 16. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei den weiteren Verkehrsteilnehmern 18, 20, 22 um Personenkraftwagen, es könnte sich jedoch auch um Lastkraftwagen, Krafträder oder um beliebige andere Verkehrsteilnehmer handeln.In the street 12 drive outside of the motor vehicle 10 a first further road user 18th and a second other road user 20th in the current lane 14th as well as a third other road user 22nd in the further lane 16 . In the example shown, these are the other road users 18th , 20th , 22nd passenger cars, but it could also be trucks, motorcycles or any other road user.

Der erste weitere Verkehrsteilnehmer 18 und der zweite weitere Verkehrsteilnehmer 20 fahren in derselben Fahrspur wie das Kraftfahrzeug 10 in die gleiche Richtung wie das Kraftfahrzeug. Der dritte weitere Verkehrsteilnehmer 22 kommt dem Kraftfahrzeug 10 in der weiteren Fahrspur 16 entgegen.The first other road user 18th and the second other road user 20th drive in the same lane as the motor vehicle 10 in the same direction as the motor vehicle. The third other road user 22nd comes to the motor vehicle 10 in the further lane 16 opposite.

Zudem ist in 1 ein Koordinatensystem mit einer Längsachse und einer Normalenachse gezeigt, wobei die Längsachse eine Längsrichtung L definiert und wobei die Normalenachse eine Querrichtung N definiert. Der Ursprung des Koordinatensystems liegt in Längsrichtung L an der momentanen Position der Spitze des Kraftfahrzeugs 10 und, in Längsrichtung L gesehen, am rechten Straßenrand.In addition, in 1 a coordinate system with a longitudinal axis and a normal axis is shown, wherein the longitudinal axis defines a longitudinal direction L and wherein the normal axis defines a transverse direction N. The origin of the coordinate system lies in the longitudinal direction L at the current position of the tip of the motor vehicle 10 and, seen in the longitudinal direction L, on the right side of the road.

Bei diesem speziellen Koordinatensystem, das auch im Folgenden verwendet wird, handelt es sich um ein straßenfestes Koordinatensystem, das sich also folglich nicht mit dem Kraftfahrzeug 10 mitbewegt. Natürlich kann aber auch ein beliebiges, anderes Koordinatensystem verwendet werden.This special coordinate system, which is also used in the following, is a road-fixed coordinate system, which consequently does not relate to the motor vehicle 10 moved along. Of course, any other coordinate system can also be used.

Durch die gestrichelten Linie 24 ist angedeutet, dass das Kraftfahrzeug 10 plant, den erste weiteren Verkehrsteilnehmer 18 sowie den zweiten weiteren Verkehrsteilnehmer 20 in naher Zukunft zu überholen. Wie in den 1 (b) bis 1(d) gezeigt ist, gibt es für dieses Fahrmanöver mehrere verschiedene Möglichkeiten.By the dashed line 24 it is indicated that the motor vehicle 10 plans to become the first additional road user 18th and the second other road user 20th to overtake in the near future. As in the 1 (b) to 1 (d) is shown, there are several different options for this driving maneuver.

So kann das Kraftfahrzeug 10, wie in 1(b) gezeigt, zunächst den dritten weiteren Verkehrsteilnehmer passierend lassen, bevor es den ersten und den zweiten weiteren Verkehrsteilnehmer 18, 20 überholt.So can the motor vehicle 10 , as in 1 (b) shown, first let the third other road user pass before the first and the second other road user 18th , 20th obsolete.

1 (c) zeigt eine Variante des Fahrmanövers, wonach das Kraftfahrzeug 10 zunächst den ersten weiteren Verkehrsteilnehmer 18 überholt, dann den dritten weiteren Verkehrsteilnehmer 22 passieren lässt und dann den zweiten weiteren Verkehrsteilnehmer 20 überholt. 1 (c) shows a variant of the driving maneuver, after which the motor vehicle 10 first the first other road user 18th overtaken, then the third other road user 22nd and then the second other road user 20th obsolete.

1(d) zeigt hingegen eine Variante des Fahrmanövers, in der das Kraftfahrzeug 10 den ersten und den zweiten weiteren Verkehrsteilnehmer 18, 20 überholt, bevor der dritte weitere Verkehrsteilnehmer 22 das Kraftfahrzeug 10 passiert. 1 (d) shows, however, a variant of the driving maneuver in which the motor vehicle 10 the first and the second further road user 18th , 20th overtakes before the third other road user 22nd the car 10 happens.

Das Kraftfahrzeug 10 ist dazu ausgebildet, in einer gegebenen Straßenverkehrssituation mögliche Fahrmanöver automatisch zu bestimmen, eines der möglichen Fahrmanöver auszuwählen und das ausgewählte Fahrmanöver automatisch durchzuführen. Die oben anhand der 1 beschriebenen Fahrmanövervarianten dienen im Folgenden lediglich als Beispiel zur Illustration.The car 10 is designed to automatically determine possible driving maneuvers in a given road traffic situation, to select one of the possible driving maneuvers and to automatically carry out the selected driving maneuver. The above based on the 1 The driving maneuver variants described below serve only as an example for illustration.

Wie in 2 gezeigt ist, weist das Kraftfahrzeug 10 ein System 26 zum Steuern des Kraftfahrzeugs 10 auf. Das System 26 umfasst mehrere Sensoren 28 und zumindest ein Steuergerät 30.As in 2 is shown, the motor vehicle 10 a system 26th for controlling the motor vehicle 10 on. The system 26th includes several sensors 28 and at least one control unit 30th .

Die Sensoren 28 sind vorne, hinten und/oder seitlich am Kraftfahrzeug 10 angeordnet und dazu ausgebildet, die Umgebung des Kraftfahrzeugs 10 zu erfassen, entsprechende Umgebungsdaten zu generieren und diese an das Steuergerät 30 weiterzuleiten. Genauer gesagt erfassen die Sensoren 28 Informationen zumindest über die momentane Fahrspur 14, die weitere Fahrspur 16 und über die weiteren Verkehrsteilnehmer 18, 20, 22.The sensors 28 are at the front, back and / or side of the vehicle 10 arranged and designed to the environment of the motor vehicle 10 to record, to generate appropriate environmental data and to send this to the control unit 30th forward. More precisely, the sensors record 28 Information at least about the current lane 14th , the further lane 16 and about the other road users 18th , 20th , 22nd .

Bei den Sensoren 28 handelt es sich jeweils um eine Kamera, um einen Radarsensor, um einen Abstandssensor, um einen LIDAR-Sensor und/oder um eine beliebige andere Art von Sensor, die dazu geeignet ist, die Umgebung des Kraftfahrzeugs 10 zu erfassen.With the sensors 28 it is in each case a camera, a radar sensor, a distance sensor, a LIDAR sensor and / or any other type of sensor that is suitable for the surroundings of the motor vehicle 10 capture.

Alternativ oder zusätzlich kann zumindest einer der Sensoren 28 als Schnittstelle zu einem Leitsystem ausgebildet sein, das wenigstens dem gezeigten Abschnitt der Straße 12 zugeordnet und dazu ausgebildet ist, Umgebungsdaten über die Straße 12 und/oder über die weiteren Verkehrsteilnehmer an das Kraftfahrzeug 10 und/oder an die weiteren Verkehrsteilnehmer 18, 20, 22 zu übermitteln. Der zumindest eine Sensor 28 kann in diesem Fall als Mobilfunkkommunikationsmodul ausgeführt sein, zum Beispiel zur Kommunikation gemäß dem 5G Standard.Alternatively or additionally, at least one of the sensors 28 be designed as an interface to a control system, which at least the shown section of the road 12 assigned and designed to provide environmental data on the road 12 and / or via the other road users to the motor vehicle 10 and / or to the others Road users 18th , 20th , 22nd to submit. The at least one sensor 28 can in this case be designed as a mobile radio communication module, for example for communication according to the 5G standard.

Allgemein ausgedrückt verarbeitet das Steuergerät 30 die von den Sensoren 28 erhaltenen Umgebungsdaten und steuert das Kraftfahrzeug 10 basierend auf den verarbeiteten Umgebungsdaten wenigstens teilweise automatisiert, insbesondere vollautomatisch. Auf dem Steuergerät 30 ist also ein Fahrassistenzsystem implementiert, das eine Querbewegung und/oder eine Längsbewegung des Kraftfahrzeugs 10 wenigstens teilweise automatisiert steuern kann, insbesondere vollautomatisch.In general terms, the control unit processes 30th those from the sensors 28 received environmental data and controls the motor vehicle 10 at least partially automated, in particular fully automated, based on the processed environmental data. On the control unit 30th a driver assistance system is thus implemented that allows a transverse movement and / or a longitudinal movement of the motor vehicle 10 Can control at least partially automatically, in particular fully automatically.

Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 30 dazu ausgebildet, die im Folgenden anhand der 3 bis 7 erläuterten Verfahrensschritte durchzuführen. Genauer gesagt umfasst das Steuergerät 30 einen Datenträger 32 und eine Recheneinheit 34, wobei auf dem Datenträger 32 ein Computerprogramm gespeichert ist, das auf der Recheneinheit 34 ausgeführt wird und das Programmcodemittel umfasst, um die Schritte des im Folgenden erläuterten Verfahrens durchzuführen.For this purpose the control unit is 30th trained to do this, the following based on the 3 to 7th to carry out the procedural steps explained. More precisely, the control device comprises 30th a disk 32 and a computing unit 34 , being on the disk 32 a computer program is stored on the arithmetic unit 34 is executed and comprises the program code means in order to carry out the steps of the method explained below.

Um unabhängig von den aktuellen Straßenverhältnissen alle Fahrsituationen gleich behandeln zu können, wird die Straße 12, genauer gesagt ein auf den von den Sensoren 28 erhaltenen Umgebungsdaten basierendes Abbild der momentanen Fahrspur 14 und der weiteren Fahrspur 16 in ein Frenet-Serret-Koordinatensystem transformiert (Schritt S1).In order to be able to treat all driving situations equally regardless of the current road conditions, the road 12 , more precisely one on the one from the sensors 28 obtained environmental data based image of the current lane 14th and the further lane 16 transformed into a Frenet-Serret coordinate system (step S1 ).

Der Schritt S1 ist in 4 illustriert. 4 (a) zeigt die Straße 12, wie sie tatsächlich verläuft. Im gezeigten Beispiel weist die Straße, in Längsrichtung L gesehen, eine Krümmung nach links auf. Durch eine lokale Koordinatentransformation wird die Straße 12 in das Frenet-Serret-Koordinatensystem transformiert, in dem die Straße 12 keine Krümmung mehr aufweist, wobei das Ergebnis dieser Transformation in 4 (b) gezeigt ist. Wie klar zu erkennen ist, verläuft die Straße 12 in diesem Koordinatensystem gerade und ohne Krümmung entlang der Längsrichtung L.The step S1 is in 4th illustrated. 4 (a) shows the road 12 how it actually works. In the example shown, the road, viewed in the longitudinal direction L, has a curve to the left. A local coordinate transformation makes the street 12 transformed into the Frenet-Serret coordinate system in which the street 12 no longer has any curvature, the result of this transformation being in 4 (b) is shown. As can be clearly seen, the road runs 12 in this coordinate system straight and without curvature along the longitudinal direction L.

Nun werden mehrere voneinander verschiedene Fahrmanöver generiert und/oder vom Steuergerät 30 empfangen (Schritt S2).Several different driving maneuvers are now generated and / or by the control unit 30th received (step S2 ).

Wie in 5 illustriert ist, handelt es sich bei den Fahrmanövern um Raum-Zeit-Trajektorien des Kraftfahrzeugs 10, genauer gesagt um Raum-Zeit-Trajektorien in einem X-Y-t Koordinatensystem, wobei X der Längsrichtung L und Y der Querrichtung N entspricht. Insbesondere handelt es sich also um Raum-Zeit-Trajektorien des Kraftfahrzeugs 10 in einem L-N-t-Koordinatensystem.As in 5 is illustrated, the driving maneuvers are space-time trajectories of the motor vehicle 10 , more precisely about space-time trajectories in an XYt coordinate system, where X corresponds to the longitudinal direction L and Y to the transverse direction N. In particular, these are space-time trajectories of the motor vehicle 10 in an LNt coordinate system.

Die verschiedenen Fahrmanöver werden dabei zufällig, pseudo-zufällig oder basierend auf einer vordefinierten Wahrscheinlichkeitsverteilung erzeugt. Das Kraftfahrzeug 10 wird als Punktmasse repräsentiert und Beschleunigungen dieser Punktmasse werden simuliert.The various driving maneuvers are generated randomly, pseudo-randomly or based on a predefined probability distribution. The car 10 is represented as point mass and accelerations of this point mass are simulated.

Hindernisse, wie zum Beispiel die weiteren Verkehrsteilnehmer 18, 20, 22, werden beim Generieren der möglichen Fahrmanöver berücksichtigt und sind in 5 durch gestrichelte Linien dargestellt. Insbesondere werden die Hindernisse zumindest insofern berücksichtigt, dass sich die Raum-Zeit-Trajektorien des Kraftfahrzeugs 10 und die Raum-Zeit-Trajektorien der Hindernisse nicht schneiden und nicht berühren dürfen.Obstacles such as other road users 18th , 20th , 22nd , are taken into account when generating the possible driving maneuvers and are in 5 represented by dashed lines. In particular, the obstacles are taken into account at least to the extent that the space-time trajectories of the motor vehicle 10 and the space-time trajectories of the obstacles must not intersect or touch.

Insbesondere wird in Schritt S2 eine Diffusionsstrategie verwendet, um eine größere Diversität der Fahrmanöver zu erhalten. Dabei werden beim Generieren der Fahrmanöver solche Raum-Zeit-Trajektorien unterdrückt, in deren Nähe sich bereits viele andere Raum-Zeit-Trajektorien befinden. Anders ausgedrückt werden durch diese Diffusionsstrategie auch Raum-Zeit-Trajektorien und damit Fahrmanöver in weniger dicht von Fahrmanövern besiedelten Gebieten im X-Y-t Koordinatensystem generiert. Auf diese Weise wird also in Schritt S2 eine Vielzahl von verschiedenen möglichen Fahrmanövern erhalten. Das Ergebnis von Schritt S2 ist in 5(a) illustriert.In particular, in step S2 uses a diffusion strategy to obtain a greater diversity of driving maneuvers. When generating the driving maneuvers, space-time trajectories are suppressed in the vicinity of which there are already many other space-time trajectories. In other words, this diffusion strategy also generates space-time trajectories and thus driving maneuvers in areas less densely populated by driving maneuvers in the XYt coordinate system. So doing this in step S2 get a variety of different possible driving maneuvers. The result of step S2 is in 5 (a) illustrated.

Als nächstes werden die mehreren verschiedenen Fahrmanöver jeweils in eine von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Fahrmanöverklassen klassifiziert (Schritt S3).Next, the several different driving maneuvers are each classified into one of at least two different driving maneuver classes (step S3 ).

Die Fahrmanöverklassen sind jeweils durch einen Satz von charakteristischen Größen definiert. Bei den charakteristischen Größen handelt es sich wiederum um Größen, welche die wesentlichen Merkmale des jeweiligen Fahrmanövers beschreiben.The driving maneuver classes are each defined by a set of characteristic quantities. The characteristic quantities are, in turn, quantities which describe the essential features of the respective driving maneuver.

Im Umkehrschluss können die charakteristischen Größen der einzelnen möglichen erhaltenen Fahrmanöver bestimmt werden, um die Fahrmanöver in die verschiedenen Fahrmanöverklassen zu klassifizieren.Conversely, the characteristic sizes of the individual possible can be obtained Driving maneuvers are determined in order to classify the driving maneuvers into the different driving maneuver classes.

Die charakteristischen Größen umfassen eine oder mehrere der folgenden Größen: eine Verkehrssequenz, eine Überholsequenz, eine Vorbeifahrsequenz, eine Fahrmanöverkenngröße und/oder Informationen über die Fahrspur, in der sich das Kraftfahrzeug 10 nach Abschluss des entsprechenden Fahrmanövers befindet.The characteristic variables include one or more of the following variables: a traffic sequence, an overtaking sequence, a drive-by sequence, a driving maneuver parameter and / or information about the lane in which the motor vehicle is located 10 after completion of the corresponding driving maneuver.

Dabei gibt die Verkehrssequenz den zeitlichen Ablauf an, in dem die anderen Verkehrsteilnehmer 18, 20, 22 das Kraftfahrzeug 10 passieren.The traffic sequence indicates the chronological sequence in which the other road users 18th , 20th , 22nd the car 10 happen.

Genauer gesagt umfasst die Verkehrssequenz die Überholsequenz, die einen oder mehrere zeitgeordnete Zeitpunkte umfasst, zu denen das Kraftfahrzeug 10 jeweils einen weiteren Verkehrsteilnehmer, im Beispiel von 1 den ersten und den zweiten weiteren Verkehrsteilnehmer 18, 20 überholt.More precisely, the traffic sequence comprises the overtaking sequence, which comprises one or more time-ordered points in time at which the motor vehicle 10 one other road user each, in the example of 1 the first and the second further road user 18th , 20th obsolete.

Ferner umfasst die Verkehrssequenz die Vorbeifahrsequenz, die einen oder mehrere zeitgeordnete Zeitpunkte umfasst, zu denen andere Verkehrsteilnehmer, im Beispiel von 1 der dritte weitere Verkehrsteilnehmer 22, am Kraftfahrzeug 10 vorbeifahren.The traffic sequence also includes the drive-by sequence, which includes one or more time-ordered points in time at which other road users, in the example of 1 the third other road user 22nd , on the motor vehicle 10 drive past.

Außerdem umfasst die Vorbeifahrsequenz auch die Information, ob die weiteren Verkehrsteilnehmer in Gegenrichtung oder in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 10 am Kraftfahrzeug 10 vorbeifahren.In addition, the drive-by sequence also includes the information as to whether the other road users are in the opposite direction or in the direction of travel of the motor vehicle 10 on the motor vehicle 10 drive past.

Im in 1 gezeigten Beispiel geben die Informationen über die Fahrspur, in der sich das Kraftfahrzeug 10 nach Abschluss des entsprechenden Fahrmanövers befindet, an, ob sich das Kraftfahrzeug 10 nach Abschluss des Fahrmanövers wieder in der momentanen Fahrspur 14 oder aber in der weiteren Fahrspur 16 befindet.In the in 1 The example shown give the information about the lane in which the motor vehicle is located 10 after completion of the corresponding driving maneuver, to whether the motor vehicle 10 after completing the maneuver, return to the current lane 14th or in the further lane 16 is located.

Die Fahrmanöverkenngröße umfasst Informationen darüber, ob das Kraftfahrzeug 10 den jeweiligen weiteren Verkehrsteilnehmer links überholt, den jeweiligen weiteren Verkehrsteilnehmer rechts überholt, dem jeweiligen weiteren Verkehrsteilnehmer hinterherfährt, dem jeweiligen weiteren Verkehrsteilnehmer vorausfährt oder ob der wenigstens eine weiteren Verkehrsteilnehmer am Kraftfahrzeug 10 in Gegenrichtung oder in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 10 vorbeifährt.The driving maneuver parameter includes information about whether the motor vehicle 10 overtakes the respective additional road user on the left, overtakes the respective additional road user on the right, follows the respective additional road user, drives ahead of the respective additional road user or whether the at least one other road user is on the motor vehicle 10 in the opposite direction or in the direction of travel of the motor vehicle 10 drives past.

Die Fahrmanöverkenngröße ist für das Beispiel von 1 in 6 illustriert. Die Fahrmanöverkenngröße ist hier als Entscheidungsbaum repräsentiert, der für die drei weiteren Verkehrsteilnehmer 18, 20, 22 jeweils angibt, ob das Kraftfahrzeug 10 sie links überholt (OL), rechts überholt (OR), ihnen hinterherfährt (F), ihnen vorausfährt (L) oder ob sie in Gegenrichtung oder in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 10 am Kraftfahrzeug vorbeifahren (P).The driving maneuver parameter is for the example of 1 in 6th illustrated. The driving maneuver parameter is represented here as a decision tree for the three other road users 18th , 20th , 22nd each indicates whether the motor vehicle 10 they overtake on the left (OL), overtake on the right (OR), follow them (F), drive ahead (L) or whether they are in the opposite direction or in the direction of travel of the vehicle 10 drive past the vehicle (P).

Um eine oder mehrere der charakteristischen Größen zu bestimmen und die Fahrmanöver zu klassifizieren wird vorzugsweise eine Homotopieanalyse der mehreren Fahrmanöver, genauer gesagt der den mehreren Fahrmanövern entsprechenden Raum-Zeit-Trajektorien durchgeführt.In order to determine one or more of the characteristic variables and to classify the driving maneuvers, a homotopy analysis of the several driving maneuvers, more precisely the space-time trajectories corresponding to the several driving maneuvers, is preferably carried out.

Anders ausgedrückt werden diejenigen Fahrmanöver, deren zugehörigen Raum-Zeit-Trajektorien homotop zueinander sind, in die gleiche Fahrmanöverklassen klassifiziert.In other words, those driving maneuvers whose associated space-time trajectories are homotopic to one another are classified into the same driving maneuver classes.

Demgegenüber werden Fahrmanöver, deren zugehörige Raum-Zeit-Trajektorien nicht homotop zueinander sind, in voneinander verschiedene Fahrmanöverklassen klassifiziert.In contrast, driving maneuvers whose associated space-time trajectories are not homotopic to one another are classified into different driving maneuver classes.

Eine auf zwei Dimensionen vereinfachte Illustration der Homotopieanalyse ist in 7 gezeigt. Dort bezeichnen τ₁ , τ₂ und τ₃ drei Raum-Zeit-Trajektorien, die jeweils die Punkte A und B miteinander verbinden. Ferner ist ein Hindernis H vorhanden, durch das hindurch sich die Trajektorien τ₁ , τ₂ , τ₃ nicht erstrecken dürfen.An illustration of the homotopy analysis simplified to two dimensions is given in 7th shown. Designate there τ ₁ , τ ₂ and τ ₃ three space-time trajectories that connect points A and B with each other. There is also an obstacle H through which the trajectories pass τ ₁ , τ ₂ , τ ₃ may not extend.

Die Trajektorien τ₁ und τ₂ sind zueinander homotop, denn sie lassen sich stetig und ohne Überschreiten eines Hindernisses ineinander deformieren, d.h. ineinander überführen. Folglich werden die Trajektorien τ₁ und τ₂ in die gleiche Fahrmanöverklasse klassifiziert.The trajectories τ ₁ and τ ₂ are homotopic to one another, because they can be continuously deformed into one another, ie transformed into one another, without crossing an obstacle. Hence the trajectories τ ₁ and τ ₂ classified in the same driving maneuver class.

Demgegenüber ist τ₃ nicht homotop zu τ₁ und zu τ₂ , denn τ₃ lässt sich nicht stetig in τ₁ oder τ₂ überführen, ohne das Hindernis H zu überschreiten. Daher wird die Trajektorie τ₃ in eine andere Fahrmanöverklasse klassifiziert als τ₁ und τ₂ .In contrast is τ ₃ not homotop too τ ₁ and to τ ₂ , because τ ₃ cannot be steadily in τ ₁ or τ ₂ transfer without crossing obstacle H. Hence the trajectory τ ₃ classified in a different driving maneuver class than τ ₁ and τ ₂ .

Eine konkrete Möglichkeit der Homotopieanalyse ist durch die folgenden Schritte gegeben:

Zunächst wird jedem Hindernis eine Raum-Zeit-Trajektorie zugeordnet. Zudem wird durch jede der Raum-Zeit-Trajektorien der Hindernisse ein hypothetischer Strom geschickt, der eine vordefinierte Stromstärke aufweist, wobei die Stromstärke für alle Raum-Zeit-Trajektorien der Hindernisse gleich ist.

A concrete possibility of the homotopy analysis is given by the following steps:

First, a space-time trajectory is assigned to each obstacle. In addition, a hypothetical current is sent through each of the space-time trajectories of the obstacles, which current has a predefined current strength, the current strength being the same for all space-time trajectories of the obstacles.

Für die Raum-Zeit-Trajektorien τ_i, die jeweils einem Fahrmanöver entsprechen, wird dann die sogenannte h-Signatur h(τ_i) ermittelt, die als Linienintegral über das von den hypothetischen Strömen erzeugte Magnetfeld B entlang von τ_i definiert ist: $h (τ_{i}) = \int_{τ_{i}} B (\vec{l}) \cdot d \vec{l} .$

For the space-time trajectories τ _i , which each correspond to a driving maneuver, the so-called h-signature h (τ _i ) is then determined, which is defined as a line integral over the magnetic field B generated by the hypothetical currents along τ _i :

H (τ_{i}) = \int_{τ_{i}} B. (\vec{l}) \cdot d \vec{l} .

Es hat sich herausgestellt, dass diejenigen Raum-Zeit-Trajektorien τ_i, die zur gleichen Homotopieklasse und damit zur gleichen Fahrmanöverklasse gehören, die gleiche h-Signatur aufweisen. Dementsprechend können die verschiedenen generierten Fahrmanöver in die Fahrmanöverklassen klassifiziert werden, indem ihre h-Signatur ermittelt wird.It has been found that those space-time trajectories τ _i which belong to the same homotopy class and thus to the same driving maneuver class have the same h signature. Accordingly, the different generated driving maneuvers can be classified into the driving maneuver classes by determining their h-signature.

Aus jeder Fahrmanöverklasse wird nun eine, insbesondere genau eine repräsentative Raum-Zeit-Trajektorie zusammen mit den entsprechenden charakteristischen Größen auf dem Datenträger 32 gespeichert (Schritt S4) und gegebenenfalls an ein Optimierungs- und Entscheidungsmodul des Steuergeräts 30 weitergeleitet. Das Ergebnis von Schritt S4 ist in 5(b) gezeigt.From each driving maneuver class there is now one, in particular precisely one, representative space-time trajectory together with the corresponding characteristic variables on the data carrier 32 saved (step S4 ) and if necessary to an optimization and decision module of the control unit 30th forwarded. The result of step S4 is in 5 (b) shown.

Das Optimierungs- und Entscheidungsmodul optimiert dann gegebenenfalls eines der repräsentativen Fahrmanöver und/oder wählt eines der repräsentativen Fahrmanöver aus, gemäß dem das Kraftfahrzeug 10 dann vom Steuergerät 30 automatisch gesteuert wird (Schritt S5).The optimization and decision module then optionally optimizes one of the representative driving maneuvers and / or selects one of the representative driving maneuvers according to which the motor vehicle is 10 then from the control unit 30th controlled automatically (step S5 ).

Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass die repräsentativen Fahrmanöver noch basierend auf vordefinierten Kriterien gefiltert werden, also vor oder nach der Optimierung entfernt werden.For this purpose, it can be provided that the representative driving maneuvers are filtered based on predefined criteria, that is to say removed before or after the optimization.

Bei den vordefinierten Kriterien handelt es sich um Machbarkeitskriterien, Komfortkriterien und/oder um Sicherheitskriterien.The predefined criteria are feasibility criteria, comfort criteria and / or safety criteria.

Ein Beispiel für ein Machbarkeitskriterium ist, ob das Kraftfahrzeug einen bestimmten Raum-Zeit-Bereich aufgrund einer maximalen Beschleunigung oder einer maximalen Verzögerung des Kraftfahrzeugs überhaupt erreichen kann.An example of a feasibility criterion is whether the motor vehicle can even reach a specific space-time range due to a maximum acceleration or a maximum deceleration of the motor vehicle.

Ein Beispiel für ein Komfortkriterium ist, ob die Beschleunigung in Längs- und/oder Querrichtung einen vordefinierten Grenzwert übersteigt, der von Fahrzeuginsassen erfahrungsgemäß als unangenehm empfunden wird.An example of a comfort criterion is whether the acceleration in the longitudinal and / or transverse direction exceeds a predefined limit value which, as experience has shown, is perceived as unpleasant by vehicle occupants.

Ein Beispiel für ein Sicherheitskriterium ist ein einzuhaltender Mindestabstand von anderen Verkehrsteilnehmern oder eine Geschwindigkeitsbegrenzung.An example of a safety criterion is a minimum distance to be observed from other road users or a speed limit.

Claims

A method for controlling a motor vehicle (10) which is traveling on a road (12) in a current lane (14), the road (12) having at least one further lane (16) which corresponds to the current lane (14) of the motor vehicle ( 10) is adjacent, with the following steps: - Generating and / or receiving several different driving maneuvers; - Determination of at least two driving maneuver classes which are defined on the basis of at least one characteristic variable of the driving maneuvers, the driving maneuvers of different driving maneuver classes differing by at least one characteristic variable; and Classification of the driving maneuvers into one of the at least two driving maneuver classes.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the at least one characteristic variable comprises at least one traffic sequence which indicates the timing of the passing and / or overtaking of other road users.

Procedure according to Claim 2 characterized in that the at least one traffic sequence comprises an overtaking sequence, the overtaking sequence comprising at least one point in time at which the motor vehicle (10) overtakes another road user (18, 20).

Procedure according to Claim 3 , characterized in that the overtaking sequence comprises several time-ordered points in time at which the motor vehicle (10) overtakes a further road user (18, 20).

Method according to one of the Claims 2 to 4th characterized in that the at least one traffic sequence comprises a drive-by sequence, the drive-by sequence including at least one point in time at which a further road user (22) drives past the motor vehicle (10) in the opposite direction or in the direction of travel.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the drive-by sequence comprises several time-ordered points in time at which a further road user (22) drives past the motor vehicle (10) in the opposite direction or in the direction of travel.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one characteristic variable comprises information about a lane in which the motor vehicle (10) is located after the driving maneuver has been completed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one characteristic variable comprises a driving maneuver parameter, the driving maneuver parameter containing information at least about whether the motor vehicle (10) overtakes the at least one other road user (18, 20, 22) on the left, the overtakes at least one other road user (18, 20, 22) on the right, the at least one other road user (18, 20, 22) behind, the at least one other road user (18, 20, 22) drives ahead or whether the at least one other road user (18, 20, 22) drives past the motor vehicle (10).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a homotopy analysis of the multiple driving maneuvers is carried out in order to assign the multiple driving maneuvers to a driving maneuver class and / or to determine the driving maneuver parameter.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of mutually different driving maneuvers are generated randomly, pseudo-randomly and / or based on a predefined probability distribution.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least the current lane (14) and / or the at least one further lane (16) are or will be transformed into a Frenet-Serret coordinate system.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the multiple different driving maneuvers and / or the driving maneuver classes are filtered based on predefined criteria, in particular based on at least one feasibility criterion, at least one comfort criterion and / or at least one safety criterion.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that one of the possible driving maneuvers is selected, in particular based on the classification, and the motor vehicle (10) is controlled according to the selected driving maneuver

Control device (30) for a system (26) for controlling a motor vehicle (10) or for a motor vehicle (10), the control device (30) being designed to carry out a method according to one of the preceding claims.

Motor vehicle (10) with a control unit (30) Claim 14 .

Computer program with program code means to carry out the steps of a method according to one of the Claims 1 to 13 to be carried out when the computer program is executed on a computer or a corresponding processing unit, in particular after a processing unit (34) of a control unit (30) Claim 14 .