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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einrichtung einer Steuerung eines Fahrzeugs und/oder einer Fahrzeugkomponente, ein Computerprogrammprodukt, eine Steuerung und ein Fahrzeug.
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Die
US5189619 offenbart ein durch künstliche Intelligenz gestütztes Verfahren zur Steuerung von Fahrzeugen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Einrichtung einer Steuerung eines Fahrzeugs und/oder einer Fahrzeugkomponente basiert auf einem KI Algorithmus, einem ersten Set an Inputparametern, einem ersten Set an Outputparametern, einem ersten Element x aus dem ersten Set an Inputparametern, einem Element u~(x) aus dem ersten Set an Outputparametern, einem Sollwert u(x) für das erste Element aus dem ersten Set an Outputparametern und einer maximalen Fehlertoleranz ε, wobei der KI Algorithmus eine erste Berechnungsstrategie φ umfasst, umfassend die Schritte:
- a) Eingabe des Elements x in den KI Algorithmus;
- b) Erzeugung des ersten Elements u~(x) basierend auf der ersten Berechnungsstrategie φ.;
- c) Falls ||u(x) - u~(x)||> ε: Anpassen des KI Algorithmus unter Berücksichtigung von u(x) und iterative Ausführung der Schritte a) bis c);
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Die Steuerung des Fahrzeugs und/oder der Fahrzeugkomponente ist eingerichtet, Parameter des Fahrzeugs und/oder der Fahrzeugkomponenten zu steuern. Das Fahrzeug und/oder die Fahrzeugkomponenten werden dabei insbesondere für autonomes und/oder teilweise autonomes Fahren eingesetzt. Die Parameter umfassen dabei Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und/oder Abstände zu vorausfahrenden Fahrzeugen.
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Die Einrichtung ermöglicht eine Steuerung des autonomen und/oder teilweise autonomen Fahrzeugs und/oder der Fahrzeugkomponente in verschiedenen Fahrsituationen. Fahrsituationen umfassen das Fahren auf der Autobahn und/oder das Fahren innerhalb von Städten und/oder das Fahren in verkehrsberuhigten Bereichen.
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Der künstliche Intelligenz oder KI Algorithmus ist ein selbstlernender Algorithmus. Ein selbstlernender Algorithmus wird trainiert mit Eingabedaten und Ausgabedaten, für die der Algorithmus eine erste Berechnungsstrategie herstellt. Auf Basis der Berechnungsstrategie werden dann zu neuen Eingabedaten, welche nicht zum Training genutzt wurden, Ausgabedaten erzeugt. Diese werden mit Sollwerten für die Ausgabedaten verglichen, woraus eine Abweichung ermittelt wird. Diese Abweichung, also der Fehler der Ausgabedaten wird dem Algorithmus zur Verfügung gestellt. Auf Basis dieses Fehlers wird die Berechnungsstrategie angepasst, wodurch der Algorithmus Ausgabedaten für die neuen Eingabedaten erzeugt, welche einen geringeren Fehler aufweisen.
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Erfindungsgemäß umfassen die Eingabedaten das erste Set an Inputparametern. Das erste Set an Inputparametern umfasst die Menge aller Kombinationen der Gesamtheit an Fahrsituationen für das Fahrzeug und/oder die Fahrzeugkomponente.
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Erfindungsgemäß umfassen die Ausgabedaten das erste Set an Outputparametern. Das erste Set an Outputparametern umfasst die Menge aller Kombinationen der möglichen Parameter für das Fahrzeug und/oder die Fahrzeugkomponente. Parameter für das Fahrzeug umfassen Geschwindigkeit, und/oder Beschleunigung, und/oder Lenkwinkel.
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Erfindungsgemäß umfasst die Berechnungsstrategie φ die Erzeugung des ersten Sets an Outputparametern basierend auf dem ersten Set an Inputparametern.
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Der Sollwert u(x) umfasst Parameter für das Fahrzeug und/oder die Fahrzeugkomponente, welche eine Fahrweise des Fahrzeugs in der Fahrsituation x aus dem ersten Set an Inputparametern ermöglicht, ohne andere Verkehrsteilnehmer und/oder das Fahrzeug zu gefährden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Steuerung eines autonomen und/oder teilweise autonomen Fahrzeugs und/oder einer Fahrzeugkomponenten für Fahrsituationen aus dem ersten Set an Inputparametern, ohne andere Verkehrsteilnehmer und oder das Fahrzeug zu gefährden. Das erste Set an Inputparametern umfasst dabei die die Gesamtheit an Fahrsituationen, wodurch eine Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten für das Fahrzeug ermöglicht wird.
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Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt umfasst ein Programm das, wenn es von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlasst, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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Die erfindungsgemäße Steuerung für ein Fahrzeug und/oder eine Fahrzeugkomponente ist eingerichtet durch ein erfindungsgemäßes Verfahren und/oder für die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Steuerung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Steuerung eines autonomen und/oder teilweise autonomen Fahrzeugs und/oder einer Fahrzeugkomponenten für Fahrsituationen aus dem ersten Set an Inputparametern, ohne andere Verkehrsteilnehmer und oder das Fahrzeug zu gefährden. Das erste Set an Inputparametern umfasst dabei die die Gesamtheit an Fahrsituationen, wodurch eine Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten für das Fahrzeug ermöglicht wird. Dieser Vorteil wird damit auch für das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt, die erfindungsgemäße Steuerung und das erfindungsgemäße Fahrzeug ermöglicht.
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Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figur näher erläutert.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Steuerung 1. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Einrichtung einer Steuerung 1 eines Fahrzeugs und/oder einer Fahrzeugkomponente, basierend auf einem KI Algorithmus (2), einem ersten Set an Inputparametern 6, einem ersten Set an Outputparametern 3, einem ersten Element x aus dem ersten Set an Inputparametern 3, einem Element u~(x) aus dem ersten Set an Outputparametern 3, einem Sollwert u(x) für das erste Element aus dem ersten Set an Outputparametern 3 und einer maximalen Fehlertoleranz ε, wobei der KI Algorithmus 2 eine erste Berechnungsstrategie φ umfasst, umfasst die Schritte:
- a) Eingabe des Elements x in den KI Algorithmus 2;
- b) Erzeugung des ersten Elements u~(x) basierend auf der ersten Berechnungsstrategie φ.;
- c) Falls ||u(x) - u~(x)||> ε: Anpassen des KI Algorithmus 2 unter Berücksichtigung von u(x) und iterative Ausführung der Schritte a) bis c).
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Für die Einrichtung der Steuerung 1 werden Inputparameter in den KI Algorithmus 2 eingegeben. Der KI Algorithmus erzeugt Outputparameter basierend auf den Inputparametern. Ein Vergleich der Outputparameter mit einem Sollwert für die Outputparameter erlaubt eine Bestimmung eines Fehlers. Die Berechnungsstrategie des KI Algorithmus wird dann entsprechend dem Fehler angepasst, wodurch, nach einer erneuten Durchführung der Schritte a) bis c), Outputparameter erzeugt werden, die einen geringeren Fehler aufweisen. Damit ist die Steuerung eingerichtet, um für diese Inputparameter Outputparameter zu erzeugen, die einen Fehler unterhalb der maximalen Fehlertoleranz aufweisen.
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Zudem wird für die Einrichtung der Steuerung 1 ein zweites Element x* aus dem ersten Set an Inputparametern 6 berücksichtigt, umfassend die Schritte:
- e) Wahl von x* so, dass die Differenz ||u(x*) - u~(x*)|| maximal wird;
- f) Wahl des ersten Elements x so, dass gilt x=x*.
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Damit die Steuerung möglichst schnell für eine Vielzahl an Inputparametern Outputparameter mit geringem Fehler erzeugt, werden zunächst diejenigen Inputparameter berücksichtigt, bei denen der Fehler auf die Outputparameter maximal wird. Damit wird eine Minimierung des Fehlers für die Gesamtheit der Inputparameter mit einer minimalen Anzahl an iterativen Durchläufen ermöglicht, was die Effizienz des Verfahrens steigert. Die Differenz die Differenz ||u(x*) - u~(x*)|| ist dabei abhängig von x*. Wenn der Rechenaufwand für diese Berechnung ein Limit für den Rechenaufwand übersteigt, kann hierbei auch eine von x* unabhängige Funktion betrachtet werden, welche vorzugsweise eine Fehlerabschätzung, eine obere Fehlerabschätzung und/oder eine untere Fehlerabschätzung umfasst. Eine solche Fehlerabschätzung ist existiert für alle betrachteten Elemente. Die Berechnung wird dadurch ungenauer, jedoch wird der Rechenaufwand deutlich reduziert.
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Zudem wird für die Einrichtung der Steuerung 1 eine zweite Berechnungsstrategie berücksichtigt, wobei der Sollwert u(x) für das erste Element basierend auf der zweiten Berechnungsstrategie erzeugt wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird die zweite Berechnungsstrategie von einer konventionellen Steuerung durchgeführt. Die konventionelle Steuerung basiert auf einem regelbasierten Verfahren. Dabei werden auf Basis einer definierten Menge an Inputparameter und definierten Regeln Outputparameter erzeugt. Diese konventionellen Steuerungen erlauben im Regelfall keine Erweiterung der Menge an Inputparametern. Definierte Mengen an Inputparametern sind beispielsweise Fahrsituationen auf Autobahnen. Somit erlaubt die Verwendung einer konventionellen Steuerung beispielsweise keine Verarbeitung von Fahrsituationen außerhalb von Autobahnen. Die konventionelle Steuerung wird dabei simuliert und/oder real verwendet, um die Outputparameter zu erzeugen. Zusätzlich kann anstatt der Berechnung von u(x) auch eine von x unabhängige Fehlerabschätzung, eine obere Fehlerabschätzung und/oder eine untere Fehlerabschätzung berücksichtigt werden.
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Die erzeugten Outputparameter für die unterstützten Fahrsituationen dienen als Grundlage für die Fehlerberechnung für das erste Set an Outputparametern 3. So wird eine zuverlässige Berechnung des Fehlers der ersten Berechnungsstrategie ermöglicht.
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Zudem umfasst das erste Set an Inputparametern 6 ein zweites Set an Inputparametern 5 und ein drittes Set an Inputparametern 4, wobei das dritte Set an Inputparametern 4 eine Teilmenge des zweiten Sets an Inputparametern 5 ist, und wobei das zweite Set an Inputparametern 5 eine Teilmenge des ersten Sets an Inputparametern 6 ist, und wobei x* ein Element aus dem dritten Set an Inputparametern 4 ist.
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Zudem umfasst das erste Set 6 Elemente, die von dem KI Algorithmus 2 verarbeitet werden können. Für diese Elemente gilt beispielsweise ||u(x) - u~(x)||> ε. Zusätzlich kann anstatt der Berechnung von ||u(x) - u~(x)||> ε auch eine von x unabhängige Fehlerabschätzung, eine obere Fehlerabschätzung und/oder eine untere Fehlerabschätzung berücksichtigt werden.
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Zudem umfasst das zweite Set an Inputparametern 5 Elemente, die von der Steuerung 1 des Fahrzeugs und/oder der Fahrzeugkomponenten verarbeitet werden können.
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Zudem umfasst das dritte Set an Inputparametern 4 die Elemente, für die gilt: ||u(x*) - u~(x)|| ≤ ε. Zusätzlich kann anstatt der Berechnung von ||u(x*) - u~(x)|| ≤ ε auch eine von x unabhängige Fehlerabschätzung, eine obere Fehlerabschätzung und/oder eine untere Fehlerabschätzung berücksichtigt werden.
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Damit das Verfahren mit möglichst wenigen iterativen Durchläufen einen möglichst kleinen Fehler erreicht, kann die Zahl der Elemente, welche von den Inputparameter umfasst werden, eingeschränkt werden, ohne die real möglichen Einsatzgebiete einzuschränken. Dabei werden zunächst alle Inputparameter betrachtet, die von dem KI Algorithmus verarbeitet werden können. Dabei sind alle Inputparameter umfasst, zu der der KI Algorithmus Outputparameter erzeugen kann. Diese umfassen die Gesamtheit an Fahrsituationen.
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Eine Einschränkung dieser Gesamtheit an Fahrsituationen auf mögliche Fahrsituationen ist vorteilhaft. Von dem zweiten Set an Inputparametern 5 werden beispielsweise Fahrsituationen nicht umfasst, die unter Einhaltung der Verkehrsregeln nicht vorkommen können. Ein Beispiel dafür ist das Wenden auf einer Autobahn. Eine Einschränkung auf das zweite Set an Inputparametern 5 erlaubt dabei eine schnelleren Abschluss des Verfahrens und damit eine schnelle Einrichtung der Steuerung 1. Es werden dabei nur solche Fahrsituationen nicht betrachtet werden, die unter Einhaltung der Verkehrsregeln nicht vorkommen können. Das zweite Set an Inputparametern 5 umfasst dabei alle Inputparameter, für die Steuerung 1 Outputparameter erzeugen kann.
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Mögliche Fahrsituationen umfassen dabei vorzugsweise Fahrsituationen, welche mit einer Wahrscheinlichkeit im Verkehr auftreten. Dabei werden Fahrsituationen eher berücksichtigt, die mit einer höheren Wahrscheinlichkeit auftreten. Weiterhin wird vorzugsweise ein Schadensrisiko bei den möglichen Fahrsituationen berücksichtigt. Dabei werden Fahrsituationen eher berücksichtigt, die ein höheres Schadensrisiko umfassen.
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Das dritte Set an Inputparametern 6 umfasst Fahrsituationen, in denen der Fehler unterhalb der maximalen Fehlertoleranz liegt. Damit umfasst das dritte Set an Inputparametern 6 diejenigen Fahrsituationen, in denen die Outputparameter hinreichend wenig von den Vorgaben einer konventionellen Steuerung abweichen. Damit ergibt sich für diese Fahrsituationen eine hinreichend gute Einrichtung der erfindungsgemäßen Steuerung 1.
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Die weitere Durchführung des Verfahrens erlaubt iterativ das Herabsetzen des Fehlers unterhalb die maximale Fehlertoleranz für das gesamte zweite Set an Inputparametern 5. Damit ist ein sicherer Einsatz der Steuerung 2 für alle Fahrsituationen gewährleistet, die unter Einhaltung der Verkehrsregeln möglich sind.
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Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt 7 umfasst ein Programm das, wenn es von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlasst, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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Ein nicht abgebildetes erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Steuerung 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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