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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrassistenzsystem für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem, ein Fahrassistenzverfahren für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug und ein Speichermedium zum Ausführen des Fahrassistenzverfahrens. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere das sichere Durchführen eines automatisierten Fahrmanövers.
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Stand der Technik
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Fahrassistenzsysteme zum automatisierten Fahren gewinnen stetig an Bedeutung. Das automatisierte Fahren kann mit verschiedenen Automatisierungsgraden erfolgen. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beispielsweise sind die Fahrzeuge mit Level 4 vollautonom im Stadtbetrieb unterwegs.
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Das Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren verwendet Sensoren, die die Umgebung zum Beispiel auf visueller Basis wahrnehmen, sowohl im für den Menschen sichtbaren als auch unsichtbaren Bereich. Die Sensoren können zum Beispiel eine Kamera, ein Radar und/oder ein LiDAR sein. Diese sind neben hochgenauen Karten die hauptsächlichen Signalquellen für Fahrassistenzsysteme zum automatisierten Fahren. Wenn jedoch einer oder mehrere Sensoren nicht zur Verfügung stehen, kann ein automatisiertes Fahrmanöver nicht sicher durchgeführt werden. Insbesondere kann es zu Gefahrensituationen kommen, die das Fahrzeug selbst und/oder andere Verkehrsteilnehmer gefährden.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Fahrassistenzsystem für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem, ein Fahrassistenzverfahren für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug und ein Speichermedium zum Ausführen des Fahrassistenzverfahrens anzugeben, die eine sichere Durchführung eines automatisierten Fahrmanövers ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrassistenzsystem für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, angegeben. Das Fahrassistenzsystem umfasst eine Bestimmungseinheit, die eingerichtet ist, um bei einem Start des Fahrzeugs zu bestimmen, ob eine Vielzahl von Umgebungssensoren funktionsfähig ist; und eine Kommunikationseinheit, die eingerichtet ist, um eine Kommunikationsverbindung zu einem Teleoperator herzustellen, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass wenigstens ein Umgebungssensor der Vielzahl von Umgebungssensoren funktionsunfähig ist, wobei die Kommunikationseinheit weiter eingerichtet ist, um Bilddaten einer Fahrzeugumgebung an den Teleoperator zu übertragen.
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Erfindungsgemäß wird bei einem Start des Fahrzeugs überprüft, ob die für einen sicheren Betrieb der automatisierten Fahrfunktion erforderlichen Umgebungssensoren einsatzfähig sind. Ist dies nicht der Fall, wird ein Teleoperator zugeschaltet, der mittels Bilddaten eine Umgebung des Fahrzeugs prüfen kann. Nach einer Überprüfung durch den Teleoperator kann die automatisierte Fahrfunktion durch den Teleoperator freigegeben werden. Hierdurch kann eine sichere Durchführung eines automatisierten Fahrmanövers, wie zum Beispiel eines Einparkmanövers oder eines Ausparkmanövers, ermöglicht werden, wodurch eine Gefährdung des Fahrzeugs und/oder anderer Verkehrsteilnehmer vermieden werden kann.
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Der Ausdruck „Start des Fahrzeugs“ kann sich auf einen Start eines Motors des Fahrzeugs oder auf ein Einschalten einer Zündung beziehen. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betrifft der Ausdruck „Start des Fahrzeugs“ einen Kaltstart des Fahrzeugs. Insbesondere können bei einem Kaltstart nicht unmittelbar alle Umgebungssensoren zur Verfügung stehen. Durch die erfindungsgemäße Zuschaltung des Teleoperators kann das automatisierte Fahrmanöver auch nach einem Kaltstart im Wesentlichen ohne Verzögerung durchgeführt werden.
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Der Begriff „Teleoperator“ kann eine reale Person oder eine künstliche Intelligenz zum Beispiel einer zentralen Einheit, eines Backend oder Servers außerhalb des Fahrzeugs sein. Die reale Person kann in einem Kommunikationszentrum oder Servicezentrum zum Beispiel des Fahrzeugherstellers stationiert sein.
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In einigen Ausführungsformen kann der Teleoperator zusätzlich von einer externen Sensorik unterstützt werden. Dies kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn durch die Onboard-Sensorik kein sicherer Kaltstart möglich ist. Beispiele für die externe Sensorik umfassen Kameras einer Infrastruktur (z.B. bei Parkplätzen), Drohnen und Unterbodenscans, sind jedoch nicht hierauf beschränkt.
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Das Fahrzeug umfasst die Vielzahl von Umgebungssensoren (auch als „Umgebungssensorik“ bezeichnet), die eingerichtet ist, um die Umfelddaten zu erfassen. Vorzugsweise umfasst die Umgebungssensorik wenigstens ein LiDAR-System und/oder wenigstens ein Radar-System und/oder wenigstens eine Kamera und/oder wenigstens ein Ultraschall-System. Die Umgebungssensorik kann die Umfelddaten (auch als „Umgebungsdaten“ bezeichnet) bereitstellen, die einen Umgebungsbereich des Fahrzeugs abbilden.
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Die Bestimmungseinheit und die Kommunikationseinheit können in einem gemeinsamen Software- und/oder Hardware-Modul realisiert sein. Alternativ dazu können die Bestimmungseinheit und die Kommunikationseinheit jeweils in getrennten Software- und/oder Hardware-Modulen realisiert sein.
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Die Kommunikationseinheit ist für die Kommunikationsverbindung mit dem Teleoperator, und insbesondere dem Kommunikationszentrum oder der zentralen Einheit, eingerichtet. Die Kommunikationseinheit kann in der Lage sein, in einem mobilen Netzwerk über lokale Netzwerke bzw. Local Area Networks (LANs), wie z.B. Wireless LAN (WiFi/WLAN), oder über Weitverkehrsnetze bzw. Wide Area Networks (WANs) wie z.B. Global System for Mobile Communication (GSM), General Package Radio Service (GPRS), Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), High Speed Downlink/Uplink Packet Access (HSDPA, HSUPA), Long-Term Evolution (LTE), oder World Wide Interoperability for Microwave Access (WIMAX) drahtlos mit dem Teleoperator zu kommunizieren. Eine Kommunikation über weitere gängige oder künftige Kommunikationstechnologien, z.B. 5G-Mobilfunksysteme, ist möglich.
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Vorzugsweise ist die Kommunikationseinheit eingerichtet, um die Bilddaten als Livestream an den Teleoperator zu übertragen. Beispielsweise kann wenigstens eine Kamera der Umgebungssensorik des Fahrzeugs ein Umfeld des Fahrzeugs erfassen und die Bilddaten an den Teleoperator übertragen. Der Teleoperator kann dann in Echtzeit die Umgebung des Fahrzeugs prüfen. Damit kann ein sicherer Betrieb der automatisierten Fahrfunktion zum Durchführen eines Fahrmanövers ermöglich werden, auch wenn nicht alle fahrzeugeigenen Umgebungssensoren einsatzfähig sind.
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Vorzugsweise ist die Kommunikationseinheit eingerichtet, um eine Freigabe bezüglich eines automatisierten Fahrmanövers vom Teleoperator zu empfangen. Das Fahrassistenzsystem kann eingerichtet sein, um das Fahrmanöver nach Erhalt der Freigabe durchzuführen. Wenn keine Freigabe vom Teleoperator empfangen wird, kann die Durchführung des automatisierten Fahrmanövers verhindert werden, so dass keine potentielle Gefährdung des Fahrzeugs und/oder anderer Verkehrsteilnehmer entsteht.
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Vorzugsweise ist das automatisierte Fahrmanöver ein Einparkmanöver oder ein Ausparkmanöver. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und es können andere Fahrmanöver durch den Teleoperator freigegeben werden.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, angegeben. Das Fahrzeug umfasst das Fahrassistenzsystem für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug gemäß den in diesem Dokument beschriebenen Ausführungsformen.
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Der Begriff Fahrzeug umfasst PKW, LKW, Busse, Wohnmobile, Krafträder, etc., die der Beförderung von Personen, Gütern, etc. dienen. Insbesondere umfasst der Begriff Kraftfahrzeuge zur Personenbeförderung.
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Vorzugsweise ist das Fahrassistenzsystem zum vollautomatisierten Fahren (SAE-Level 4), und insbesondere zum autonomen Fahren (SAE-Level 5) eingerichtet.
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Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012).
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Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich.
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Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen (autonomen) Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrassistenzverfahren für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug angegeben. Das Fahrassistenzverfahren umfasst ein Bestimmen, bei einem Start des Fahrzeugs, ob eine Vielzahl von Umgebungssensoren funktionsfähig ist; ein Herstellen einer Kommunikationsverbindung zu einem Teleoperator, wenn bestimmt wird, dass wenigstens ein Umgebungssensor der Vielzahl von Umgebungssensoren funktionsunfähig ist; und ein Übertragen von Bilddaten einer Fahrzeugumgebung an den Teleoperator.
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Vorzugsweise umfasst das Fahrassistenzverfahren weiter ein Empfangen einer Freigabe vom Teleoperator; und ein Durchführen eines automatisierten Fahrmanövers nach Empfang der Freigabe. Wenn keine Freigabe vom Teleoperator empfangen wird, kann die Durchführung des automatisierten Fahrmanövers verhindert werden, so dass keine potentielle Gefährdung des Fahrzeugs und/oder anderer Verkehrsteilnehmer entsteht.
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Das Fahrassistenzverfahren kann die Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Fahrassistenzsystems implementieren.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Fahrassistenzverfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt ist ein Speichermedium angegeben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Fahrassistenzverfahren auszuführen.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 schematisch ein Fahrassistenzsystem für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
- 2 schematisch ein Fahrassistenzsystem für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und
- 3 ein Flussdiagramm eines Fahrassistenzverfahrens für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Ausführungsformen der Offenbarung
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Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt schematisch ein Fahrassistenzsystem 100 für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Das Fahrassistenzsystem 100 umfasst eine Bestimmungseinheit 110, die eingerichtet ist, um bei einem Start des Fahrzeugs zu bestimmen, ob eine Vielzahl von Umgebungssensoren zumindest zeitweise funktionsfähig ist; und eine Kommunikationseinheit 120, die eingerichtet ist, um eine Kommunikationsverbindung zu einem Teleoperator 20 herzustellen, wenn die Bestimmungseinheit 110 bestimmt, dass wenigstens ein Umgebungssensor der Vielzahl von Umgebungssensoren funktionsunfähig ist, wobei die Kommunikationseinheit 120 weiter eingerichtet ist, um Bilddaten einer Fahrzeugumgebung an den Teleoperator zu übertragen.
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In einigen Ausführungsformen ist die Kommunikationseinheit 110 eingerichtet, um eine Freigabe bezüglich eines automatisierten Fahrmanövers vom Teleoperator 20 zu empfangen. Das Fahrassistenzsystem 100 kann eingerichtet sein, um das Fahrmanöver nach Erhalt der Freigabe durchzuführen. Wenn keine Freigabe vom Teleoperator 20 empfangen wird, kann die Durchführung des automatisierten Fahrmanövers verhindert werden, so dass keine potentielle Gefährdung des Fahrzeugs und/oder anderer Verkehrsteilnehmer entsteht.
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Das automatisierte Fahrmanöver kann zum Beispiel ein Einparkmanöver oder ein Ausparkmanöver sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und es können andere Fahrmanöver durch den Teleoperator freigegeben werden.
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Der Teleoperator 20 kann eine reale Person oder eine künstliche Intelligenz zum Beispiel einer zentralen Einheit, eines Backend oder Servers außerhalb des Fahrzeugs sein. Die reale Person kann in einem Kommunikationszentrum oder Servicezentrum zum Beispiel des Fahrzeugherstellers stationiert sein.
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Der Teleoperator 20 kann zusätzlich von einer externen Sensorik unterstützt werden. Dies kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn durch die Onboard-Sensorik kein sicherer Kaltstart möglich ist. Beispiele für die externe Sensorik sind Kameras einer Infrastruktur (z.B. bei Parkplätzen), Drohnen und Unterbodenscans.
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In einigen Ausführungsformen ist die Kommunikationseinheit 120 eingerichtet, um die Bilddaten als Livestream an den Teleoperator 20 zu übertragen. Beispielsweise kann wenigstens eine Kamera der Umgebungssensorik des Fahrzeugs ein Umfeld des Fahrzeugs erfassen und die Bilddaten an den Teleoperator 20 übertragen. Der Teleoperator 20 kann dann in Echtzeit die Umgebung des Fahrzeugs prüfen. Damit kann ein sicherer Betrieb der automatisierten Fahrfunktion zum Durchführen eines Fahrmanövers ermöglich werden, auch wenn nicht alle fahrzeugeigenen Umgebungssensoren einsatzfähig sind.
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2 zeigt schematisch ein Fahrassistenzsystem 100 für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug 10 gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Das Fahrzeug 10 umfasst das Fahrassistenzsystem 100 zum automatisierten Fahren. Beim automatisierten Fahren erfolgt die Längs- und Querführung des Fahrzeugs 10 automatisch. Das Fahrassistenzsystem 100 übernimmt also die Fahrzeugführung. Hierzu steuert das Fahrassistenzsystem 100 den Antrieb 20, das Getriebe 22, die hydraulische Betriebsbremse 24 und die Lenkung 26 über nicht dargestellte Zwischeneinheiten.
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Zur Planung und Durchführung des automatisierten Fahrens werden Umfeldinformationen einer Umfeldsensorik, die das Fahrzeugumfeld beobachtet, vom Fahrerassistenzsystem 100 entgegengenommen. Insbesondere kann das Fahrzeug die Vielzahl von Umgebungssensoren 12 umfassen, der zur Aufnahme von Umgebungsdaten, die das Fahrzeugumfeld angeben, eingerichtet ist. Die Vielzahl von Umgebungssensoren 12 kann beispielsweise ein LiDAR-System, ein oder mehrere Radar-Systeme und/oder eine oder mehrere Kameras umfassen.
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3 zeigt ein Flussdiagramm eines Fahrassistenzverfahrens 300 für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrassistenzverfahren 300 kann durch eine entsprechende Software implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren (z.B. eine CPU) ausführbar ist.
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Das Fahrassistenzverfahren 300 umfasst im Block 310 ein Bestimmen, bei einem Start des Fahrzeugs, ob eine Vielzahl von Umgebungssensoren funktionsfähig ist; im Block 320 ein Herstellen einer Kommunikationsverbindung zu einem Teleoperator, wenn bestimmt wird, dass wenigstens ein Umgebungssensor der Vielzahl von Umgebungssensoren zumindest zeitweise funktionsunfähig ist; und im Block 330 ein Übertragen von Bilddaten einer Fahrzeugumgebung an den Teleoperator.
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In einigen Ausführungsformen umfasst das Fahrassistenzverfahren 300 weiter ein Empfangen einer Freigabe vom Teleoperator; und ein Durchführen eines automatisierten Fahrmanövers nach Empfang der Freigabe. Wenn keine Freigabe vom Teleoperator empfangen wird, kann die Durchführung des automatisierten Fahrmanövers verhindert werden, so dass keine potentielle Gefährdung des Fahrzeugs und/oder anderer Verkehrsteilnehmer entsteht.
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Das Fahrassistenzverfahren kann 300 die Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Fahrassistenzsystems implementieren.
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Erfindungsgemäß wird bei einem Start des Fahrzeugs überprüft, ob die für einen sicheren Betrieb der automatisierten Fahrfunktion erforderlichen Umgebungssensoren einsatzfähig sind. Ist dies nicht der Fall, wird ein Teleoperator zugeschaltet, der mittels Bilddaten eine Umgebung des Fahrzeugs prüfen kann. Nach einer Überprüfung durch den Teleoperator kann die automatisierte Fahrfunktion durch den Teleoperator freigegeben werden. Hierdurch kann eine sichere Durchführung eines automatisierten Fahrmanövers, wie zum Beispiel eines Einparkmanövers oder eines Ausparkmanövers, ermöglicht werden, wodurch eine Gefährdung des Fahrzeugs und/oder anderer Verkehrsteilnehmer vermieden werden kann.
