DE102019128314A1

DE102019128314A1 - Verfahren und System zur Fahrerassistenz

Info

Publication number: DE102019128314A1
Application number: DE102019128314.0A
Authority: DE
Inventors: Falk Salzmann
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2021-04-22

Abstract

Verfahren und System (100) für Fahrerassistenz, wobei das System (100) wenigstens eine Recheneinrichtung (110) für ein Fahrzeug (102) und wenigstens einen Server (104) außerhalb des Fahrzeugs (102) umfasst, die über ein Kommunikationsnetzwerk (106) verbindbar sind, und ausgebildet ist zum Bestimmen wenigstens einer ersten Betriebsgröße des Fahrzeugs (102), die eine Bewegung des Fahrzeugs (102) charakterisiert, Bestimmen einer zweiten Betriebsgröße des Fahrzeugs (102), die eine Position des Fahrzeugs (102) gemäß eines globalen Navigationssatellitensystems zur Positionsbestimmung oder gemäß drahtloser Triangulation charakterisiert, Bestimmen einer dritten Betriebsgröße des Fahrzeugs (102), die einen Abstand des Fahrzeugs zu einer Streckenbegrenzung einer Strecke, charakterisiert, Bestimmen einer Position des Fahrzeugs (102) bezüglich der Strecke abhängig von der ersten Betriebsgröße, der zweiten Betriebsgröße und der dritten Betriebsgröße, Vergleichen der Position mit einer Referenztrajektorie in einem Vergleich, Bestimmen einer Fahreranweisung für eine Fahreraktion abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs, Ausgabe der Fahreranweisung im Fahrzeug (102) während der Fahrt auf der Strecke, und dazu über das Kommunikationsnetzwerk (106) zu kommunizieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System für Fahrerassistenz.
DE 10 2014 205 070 A1 offenbart Aspekte eines derartigen Fahrerassistenzsystems, bei dem Daten von Verkehrsteilnehmern gesammelt und über Kommunikationsmodule übertragen werden, wobei die Daten ein Maß für die Bewertung einer befahrenen Route darstellen. Diese Bewertung kann als Grundlage für eine Routenführung eines Navigationssystems und für eine Warnung eines anderen Verkehrsteilnehmers verwendet werden.
Wünschenswert ist es ein gegenüber derartigen Systemen verbessertes Verfahren und System zur Fahrerassistenz anzugeben.
Dies wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht.
Das Verfahren für Fahrerassistenz für ein Fahrzeug umfasst die Schritte Bestimmen wenigstens einer ersten Betriebsgröße des Fahrzeugs, die eine Bewegung des Fahrzeugs charakterisiert, insbesondere Gaspedalposition, Bremspedalposition, Beschleunigung, Geschwindigkeit, Gierrate, Lenkwinkel, Bestimmen einer zweiten Betriebsgröße des Fahrzeugs, die eine Position des Fahrzeugs gemäß eines globalen Navigationssatellitensystems zur Positionsbestimmung oder gemäß drahtloser Triangulation charakterisiert, Bestimmen einer dritten Betriebsgröße des Fahrzeugs, die einen Abstand des Fahrzeugs zu einer Streckenbegrenzung einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, charakterisiert, Bestimmen einer Position des Fahrzeugs bezüglich der Strecke abhängig von der ersten Betriebsgröße, der zweiten Betriebsgröße und der dritten Betriebsgröße, Vergleichen der Position mit einer Referenztrajektorie in einem Vergleich, Bestimmen einer Fahreranweisung für eine Fahreraktion abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs, Ausgabe der Fahreranweisung im Fahrzeug während der Fahrt auf der Strecke, insbesondere über ein Head-Up-Display, eine Multifunktionsanzeige oder ein akustisches oder haptisches Fahrer-Feedbacksystem. Diese Bestimmung der Position des Fahrzeugs stellt einen Positionsfilter dar, der insbesondere auf einer Rennstrecke eine mittlere Positionsgenauigkeit des Fahrzeugs im dm-Bereich erreicht. Die Referenztrajektorie basiert auf den Daten einer Vielzahl anderer Fahrzeuge desselben Typs oder eines anderen Typs. Die Referenztrajektorie wird beispielsweise Cloudbasiert aus den Daten verschiedener Fahrzeuge bestimmt, die auf der Strecke fuhren. Die Referenztrajektorie wird im Fahrzeug eingesetzt, um die Präzision der Fahreranweisung basierend auf der sehr präzisen Position des Fahrzeugs bezüglich der Strecke signifikant zu verbessern.
Vorzugsweise sind das Aufnehmen kontinuierlicher Fahrdaten, die eine Vielzahl Positionen umfassen, durch kontinuierliches Bestimmen der Position des Fahrzeugs bezüglich der Strecke, und das Bestimmen der Referenztrajektorie, insbesondere durch Anwenden eines maschinellen Lernverfahrens abhängig von der Vielzahl der Positionen, vorgesehen. Das maschinelle Lernverfahren ermöglicht es, eine Referenztrajektorie zu erstellen, mit der fahrzeugmodellunabhängige Fahreraktionen besonders gut für noch unbekannte Fahrzeugmodelle bestimmbar sind. Statt die Referenztrajektorie mit einem herkömmliches Fahrzeugmodell zu bestimmen, das die Kenntnis von Gewicht, Spurbreite, Leistung, usw. voraussetzt, kann eine fahrzeugunabhängige Referenztrajektorie unabhängig von derartigen Kenngrößen des Fahrzeugs erlernt werden.
In einem Aspekt ist vorgesehen, dass ein Signal empfangen wird, das die Strecke identifiziert, wobei die Ausgabe der Fahreranweisung im Fahrzeug abhängig von Fahreranweisungen erfolgt, die für die durch das Signal identifizierte Strecke bestimmt werden. Wird das Signal dem Fahrzeug am Streckeneingang, der beispielsweise bei Rennstrecken durch eine Schranke gesichert ist, zugänglich gemacht, kann das Fahrzeug anschließend eine zuvor vom Fahrzeug empfangene Referenztrajektorie für diese Strecke einsetzen. Der Fahrer kann die Referenztrajektorie beispielsweise zuvor anfordern.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte Senden der im Fahrzeug erfassten Betriebsgrößen einer Fahrtaufzeichnung, insbesondere einer Fahrt auf einer Rennstrecke, vom Fahrzeug an einen Empfänger außerhalb des Fahrzeugs zum Bestimmen der Referenztrajektorie, Empfangen einer Referenztrajektorie, von einem Sender außerhalb des Fahrzeugs, Bestimmen der Fahreranweisung im Fahrzeug abhängig von der Referenztrajektorie, insbesondere für eine zeitoptimale Ansteuerung des Fahrzeugs durch den Fahrer. Dies stellt ein Fahrerassistenzverfahren im Fahrzeug dar, das mit einer cloudbasierten Fahrerassistenz kommuniziert.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte Empfangen einer Vielzahl Fahrtaufzeichnungen, insbesondere einer Fahrt auf einer Rennstrecke, von einer Vielzahl von Fahrzeugen, Bestimmen der Referenztrajektorie abhängig von der Vielzahl Fahrtaufzeichnungen, Senden der Referenztrajektorie an das Fahrzeug. Dies stellt eine cloudbasierte Fahrerassistenz dar, das mit dem Fahrerassistenzverfahren im Fahrzeug kommuniziert.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte Empfangen der Fahrtaufzeichnung vom Fahrzeug, Bestimmen einer Analyse, insbesondere einer Fahrstilanalyse, abhängig von der Fahrtaufzeichnung und der Referenztrajektorie, Senden der Analyse an ein Terminal, insbesondere ein Mobilfunkgerät. Der Fahrer kann sein Ergebnis analysieren und seinen Fahrstil zusätzlich anpassen. Dies ermöglicht eine Verbesserung unabhängig von den Fahranweisungen.
Ein System für Fahrerassistenz umfasst wenigstens eine Recheneinrichtung in einem Fahrzeug und wenigstens einen Server außerhalb des Fahrzeugs umfasst, die über ein Kommunikationsnetzwerk verbindbar sind, wobei das System dazu ausgebildet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen und dazu über das Kommunikationsnetzwerk zu kommunizieren. Dies ermöglicht ein Fahrerassistenzverfahren, das Fahreranweisungen im Fahrzeug basierend auf einer cloudbasierte Fahrerassistenz ausgeben kann.
Vorzugsweise umfasst das System das Terminal, insbesondere ein Mobilfunkgerät. Das System ermöglicht es dem Fahrer, sein Ergebnis in Ruhe zu analysieren und seinen Fahrstil, beispielsweise zwischen einzelnen Runden auf derselben Rennstrecke, zusätzlich anpassen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Systems für Fahrerassistenz,
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens für Fahrerassistenz.

In 1 ist ein System 100 für Fahrerassistenz für ein Fahrzeug 102 schematisch dargestellt. Das System 100 umfasst wenigstens einen Server 104, der ausgebildet ist, über ein Kommunikationsnetzwerk 106 zu kommunizieren. Der Server 104 ist ein Einzelserver oder ein verteiltes Serversystem. Das System 100 umfasst in einem Aspekt ein Terminal 108, das ausgebildet ist über das Kommunikationsnetzwerk 106 zu kommunizieren. Das Terminal 108 ist beispielsweise ein Tablet oder ein Mobiltelefon mit berührungsempfindlichem Bildschirm.
Genauer ist in 1 für ein Fahrzeug 102 eine Recheneinrichtung 110 dargestellt, die ausgebildet ist über eine Kommunikationsschnittstelle 112 mit dem Kommunikationsnetzwerk 106 zu kommunizieren. Die Recheneinrichtung 110 ist beispielsweise ein Steuergerät mit einem Mikroprozessor. Die Kommunikationsschnittstelle 112 ist beispielsweise eine Mobilfunkschnittstelle nach Mobilfunkstandard 3GPP Release 16.
Die Recheneinrichtung 110 ist ausgebildet, Fahrdaten 114 zu empfangen oder zu bestimmen. Die Recheneinrichtung 110 ist ausgebildet, abhängig von den Fahrdaten 114 Fahrtaufzeichnungen zu bestimmen und in einem ersten Speicher 116 abzuspeichern.
Die Fahrdaten umfassen eine erste Betriebsgröße des Fahrzeugs, die eine Bewegung des Fahrzeugs charakterisiert. Dies ist beispielsweise eine Gaspedalposition, eine Bremspedalposition, eine Längs- oder QuerBeschleunigung des Fahrzeugs, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Gierrate oder ein Lenkwinkel des Fahrzeugs. Diese Größen können direkt gemessen oder von einem anderen Steuergerät des Fahrzeugs gesendet sein.
Die Fahrdaten umfassen eine zweite Betriebsgröße des Fahrzeugs, die eine Position des Fahrzeugs gemäß eines globalen Navigationssatellitensystems zur Positionsbestimmung oder gemäß drahtloser Triangulation charakterisiert. Die Position des globalen Navigationssatellitensystems zur Positionsbestimmung wird abhängig von Signalen bestimmt, die im Fahrzeug von einem Positionssensor erfasst werden. Drahtlose Triangulation erfolgt beispielsweise mittels der Mobilfunkschnittstelle.
Die Fahrdaten umfassen eine dritte Betriebsgröße des Fahrzeugs, die einen Abstand des Fahrzeugs zu einer Streckenbegrenzung einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, charakterisieren.
Die Recheneinrichtung 106 ist ausgebildet, vom Kommunikationsnetzwerk 106 über die Kommunikationsschnittstelle 112 Referenztrajektorien zu empfangen und in einem zweiten Speicher 118 abzuspeichern. Die Recheneinrichtung 106 ist ausgebildet bestimmte Fahrtaufzeichnungen oder alle Fahrtaufzeichnungen über die Kommunikationsschnittstelle 112 an den Server 104 zu senden.
Der Server 104 ist ausgebildet, Fahrtaufzeichnungen über das Kommunikationsnetzwerk 106 zu empfangen und ein einem dritten Speicher 120 abzuspeichern. Der Server 104 ist ausgebildet, die Referenztrajektorie abhängig von wenigstens einer Fahrtaufzeichnung zu bestimmen und in einem vierten Speicher 122 abzuspeichern. Der Server 104 ist ausgebildet, die Referenztrajektorie über das Kommunikationsnetzwerk 106 an das Fahrzeug 102 zu senden.
Wenn ein maschinelles Lernverfahren eingesetzt wird, ist vorgesehen, die Referenztrajektorie abhängig von einem Modell zu bestimmen, das die Fahrtaufzeichnungen verschiedener Fahrzeuge als Eingangsgrößen verwendet und damit eine fahrzeugmodellunabhängige Referenztrajektorien bestimmt. Für das maschinelle Lernverfahren kann ein kontinuierliches Bestimmen einer Vielzahl Positionen des Fahrzeugs 102 bezüglich der Strecke und das Bestimmen der Referenztrajektorie, insbesondere durch Anwenden des maschinellen Lernverfahrens abhängig von der Vielzahl der Positionen vorgesehen sein.
Wenn eine Vielzahl Fahrtaufzeichnungen für eine Vielzahl verschiedener Strecken gespeichert werden, bildet der dritte Speicher 120 eine Datenbank dafür. Der vierte Speicher 122 bildet eine Datenbank für daraus bestimmten Referenztraj ektorien.
Der Server 104 ist in einem Aspekt ausgebildet, wenigstens eine empfangene Fahrtaufzeichnung zu analysieren und eine Analyse der wenigstens einen Fahrtaufzeichnung über das Kommunikationsnetzwerk an das Terminal 108 zu senden.
Das Terminal 108 ist ausgebildet, die Analyse der Fahrtaufzeichnung zu empfangen und darzustellen.
Das Kommunikationsnetzwerk 106 umfasst im Beispiel eine drahtlose Schnittstelle 124, die zur Kommunikation mit der Kommunikationsschnittstelle 112 ausgebildet ist.
Zudem kann die Kommunikationsschnittstelle 112 ausgebildet sein, ein Signal, das eine Strecke, insbesondere eine Rennstrecke, identifiziert, über eine weitere drahtlose Schnittstelle 126 zu empfangen. Diese weitere drahtlose Schnittstelle 126 ist beispielsweise nahe einer Schranke angeordnet, die einen Zugang zur Strecke sichert, und weist eine geringe maximale Sende-Reichweite auf als die drahtlose Schnittstelle 124. Beispielsweise kann ein IEEE 802.11 WLAN Standard für eine Kommunikation mit der weiteren drahtlosen Schnittstelle 126 vorgesehen sein.
2 stellt ein Verfahren für Fahrerassistenz schematisch dar.
Das Verfahren geht davon aus, dass wenigstens eine Referenztrajektorie zum Fahrzeug 102 übertragen wurde. Diese kann vorab von einem Fahrer angefordert werden.
Das Verfahren beginnt, wenn das Signal zum Fahrzeug 102 übertragen wird, das die Strecke identifiziert.
In einem Schritt 202 wird die Referenztrajektorie, die zur Strecke passt, abhängig vom Signal bestimmt.
Anschließend wird in einem Schritt 204 die erste Betriebsgröße, die zweite Betriebsgröße und die dritte Betriebsgröße des Fahrzeugs bestimmt.
Anschließend wird ein Schritt 206 ausgeführt.
Im Schritt 206 wird eine Position des Fahrzeugs 102 bezüglich der Strecke abhängig von der ersten Betriebsgröße, der zweiten Betriebsgröße und der dritten Betriebsgröße bestimmt. Optional werden diese Größen kontinuierlich als Fahrtaufzeichnungen gespeichert, insbesondere für jede Runde. Optional wird diese Fahrtaufzeichnung an den Server 104 gesendet.
Anschließend wird ein Schritt 208 ausgeführt.
Im Schritt 208 wird ein Vergleich zwischen der Position des Fahrzeugs 102 und der Referenztrajektorie durchgeführt. Beispielsweise wird die Position mit einer Referenzposition verglichen. Referenzposition bezieht sich auf eine bestimmte Stelle der Referenztrajektorie.
Anschließend wird in einem Schritt 210 eine Fahreranweisung für eine Fahreraktion abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs bestimmt.
Beispielsweise wird die Fahreranweisung abhängig von einer Abweichung von Position und Referenzposition bestimmt. Beispielsweise wird ein Gütekriterium minimiert, das durch den Abstand von Position und Referenztrajektorie definiert ist.
Anschließend wird in einem Schritt 212 die Fahreranweisung im Fahrzeug 102 während der Fahrt auf der Strecke positionsgenau ausgegeben. Die Fahreranweisung wird beispielsweise über ein Head-Up-Display oder eine Multifunktionsanzeige ausgegeben.
Die Fahreranweisung bezieht sich beispielsweise auf eine Gaspedalposition, Bremspedalposition, Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder einen Lenkwinkel. Diese werden durch Pfeile, Balkendiagramme oder Zahlenwerte in Echtzeit während der Fahrt angezeigt.
Anschließend wird geprüft, ob das Verfahren beendet werden soll oder nicht. Zum beenden wird beispielweise ein Signal empfangen, wenn das Fahrzeug eine Rennstrecke verlässt.
Wenn das Verfahren nicht beendet werden soll, wird der Schritt 202 ausgeführt. Anderenfalls endet das Verfahren.
Der Schritt zur Bestimmung der Fahreranweisung kann im Fahrzeug 102 oder auf dem Server 104 ausgeführt werden. Bei einer Ausführung auf dem Server 104 werden diesem die dafür benötigten Größen gesendet und die Fahreranweisung vom Server 104 empfangen.
Das Verfahren umfasst in einem Aspekt das Aufnehmen kontinuierlicher Fahrdaten, die eine Vielzahl Positionen umfassen. Diese Fahrdaten werden durch kontinuierliches Bestimmen der Position des Fahrzeugs bezüglich der Strecke bestimmt.
Das Verfahren umfasst fahrzeugseitig das Senden der im Fahrzeug 102 erfassten Betriebsgrößen einer Fahrtaufzeichnung vom Fahrzeug 102 an einen Empfänger außerhalb des Fahrzeugs 102 zum Bestimmen der Referenztrajektorie und das Empfangen einer Referenztrajektorie, von einem Sender außerhalb des Fahrzeugs 102.
Das Verfahren umfasst zudem fahrzeugseitig das Bestimmen der Fahreranweisung im Fahrzeug 102 abhängig von der Referenztrajektorie, insbesondere für eine zeitoptimale Ansteuerung des Fahrzeugs 102 durch den Fahrer.
Das Bestimmen der Referenztrajektorie erfolgt im Beispiel auf dem Server 104. In einem Aspekt erfolgt das Bestimmen der Referenztrajektorie, durch Anwenden eines maschinellen Lernverfahrens.
Serverseitig ist ein Verfahren vorgesehen, welches das Empfangen einer Vielzahl Fahrtaufzeichnungen von einer Vielzahl von Fahrzeugen, das Bestimmen der Referenztrajektorie abhängig von der Vielzahl Fahrtaufzeichnungen, und das Senden der Referenztrajektorie an das Fahrzeug 102 umfasst.
Optional kann in einem weiteren Aspekt serverseitig das Empfangen der Referenztrajektorie vom Fahrzeug das Bestimmen der Analyse, insbesondere der Fahrstilanalyse und das Senden der Analyse an das Terminal 108 vorgesehen sein.
In diesem Fall zeigt das Terminal 108 die Analyse auf Wunsch des Fahrers an.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014205070 A1 [0002]

Claims

Verfahren für Fahrerassistenz für ein Fahrzeug (102), gekennzeichnet durch Bestimmen (204) wenigstens einer ersten Betriebsgröße des Fahrzeugs (102), die eine Bewegung des Fahrzeugs (102) charakterisiert, insbesondere Gaspedalposition, Bremspedalposition, Beschleunigung, Geschwindigkeit, Gierrate, Lenkwinkel, Bestimmen (204) einer zweiten Betriebsgröße des Fahrzeugs (102), die eine Position des Fahrzeugs (102) gemäß eines globalen Navigationssatellitensystems zur Positionsbestimmung oder gemäß drahtloser Triangulation charakterisiert, Bestimmen (204) einer dritten Betriebsgröße des Fahrzeugs (102), die einen Abstand des Fahrzeugs zu einer Streckenbegrenzung einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, charakterisiert, Bestimmen (206) einer Position des Fahrzeugs (102) bezüglich der Strecke abhängig von der ersten Betriebsgröße, der zweiten Betriebsgröße und der dritten Betriebsgröße, Vergleichen (208) der Position mit einer Referenztrajektorie in einem Vergleich, Bestimmen (210) einer Fahreranweisung für eine Fahreraktion abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs, Ausgabe (212) der Fahreranweisung im Fahrzeug (102) während der Fahrt auf der Strecke, insbesondere über ein Head-Up-Display oder eine Multifunktionsanzeige.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Aufnehmen kontinuierlicher Fahrdaten, die eine Vielzahl Positionen umfassen, durch kontinuierliches Bestimmen der Position des Fahrzeugs (102) bezüglich der Strecke und das Bestimmen der Referenztrajektorie, insbesondere durch Anwenden eines maschinellen Lernverfahrens abhängig von der Vielzahl der Positionen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal empfangen wird, das die Strecke identifiziert, wobei die Ausgabe der Fahreranweisung im Fahrzeug (102) abhängig von Fahreranweisungen erfolgt, die für die durch das Signal identifizierte Strecke bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Senden (204) der im Fahrzeug (102) erfassten Betriebsgrößen einer Fahrtaufzeichnung, insbesondere einer Fahrt auf einer Rennstrecke, vom Fahrzeug (102) an einen Empfänger außerhalb des Fahrzeugs zum Bestimmen der Referenztrajektorie, Empfangen einer Referenztrajektorie, von einem Sender außerhalb des Fahrzeugs (102), Bestimmen (312) der Fahreranweisung im Fahrzeug (102) abhängig von der Referenztrajektorie, insbesondere für eine zeitoptimale Ansteuerung des Fahrzeugs (102) durch den Fahrer.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Empfangen einer Vielzahl Fahrtaufzeichnungen, insbesondere einer Fahrt auf einer Rennstrecke, von einer Vielzahl von Fahrzeugen, Bestimmen der Referenztrajektorie abhängig von der Vielzahl Fahrtaufzeichnungen, Senden der Referenztrajektorie an das Fahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Empfangen der Fahrtaufzeichnung vom Fahrzeug (102), Bestimmen einer Analyse, insbesondere einer Fahrstilanalyse, abhängig von der Fahrtaufzeichnung und der Referenztrajektorie, Senden der Analyse an ein Terminal (108), insbesondere ein Mobilfunkgerät.
System (100) für Fahrerassistenz, dadurch gekennzeichnet, dass das System (100) wenigstens eine Recheneinrichtung (110) für ein Fahrzeug (102) und wenigstens einen Server (104) außerhalb des Fahrzeugs (102) umfasst, die über ein Kommunikationsnetzwerk (106) verbindbar sind, wobei das System (100) dazu ausgebildet ist das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen und dazu über das Kommunikationsnetzwerk (106) zu kommunizieren.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Terminal (108) umfasst und ausgebildet ist das Verfahren nach Anspruch 6 auszuführen.