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Moderne Kraftfahrzeuge weisen regelmäßig Fahrassistenzsysteme auf, die einen Fahrer des Kraftfahrzeugs unterstützen sollen, bspw. indem sie den Fahrer entlasten oder Eingriffe vornehmen, die ein durchschnittlicher Fahrer kaum oder gar nicht vornehmen kann. Unter letztere Kategorie fallen bspw. Antiblockiersysteme, Fahrdynamikregelungen und dergleichen. Unter erstere Kategorie fallen ebenfalls die vorgenannten Systeme, Spurhalteassistenten etc., gegebenenfalls in Kombination mit einer (zumindest teilweisen autonomen) Fahrautomatik.
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Fahrassistenzsysteme zum autonomen Fahrbetrieb steuern das Kraftfahrzeug üblicherweise entlang eine vorgeplanten Route, um die Fahrzeuginsassen an ein vorgegebenes Ziel zu bringen. Die Zieleingabe kann dabei beispielsweise vergleichbar zu heutzutage bekannten Navigationssystemen erfolgen. Denkbar sind außerdem Kraftfahrzeuge, deren Steuereinrichtungen - bspw. ein Lenkrad und/oder Gas- und Bremspedale - auch im autonomen Fahrbetrieb ständig aktiv sind, um Eingriffe des Fahrers zu ermöglichen. Zukünftig sind aber auch Kraftfahrzeuge denkbar, die hauptsächlich im autonomen Fahrbetrieb betrieben werden und aus diesem Grund keine üblichen Steuereinrichtungen mehr aufweisen oder diese im autonomen Fahrbetrieb aus dem Fahrzeuginnenraum zurückgezogen sind. Weiterhin sind auch sogenannten Fahrzeugflotten angedacht, die durch mehrere miteinander - gegebenenfalls über eine zentrale Leit- oder Steuerstelle - vernetzt sind und gemeinsam autonom gesteuert Ziele anfahren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Betrieb eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeugsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeugsystem umfasst wenigstens ein (insbesondere landgestütztes) Kraftfahrzeug, das zum autonomen Fahrbetrieb eingerichtet ist, eine kraftübertragungsfreie Eingabevorrichtung, die zur Annahme einer Operatoreingabe eingerichtet und vorgesehen ist, und einen Steuerungsprozessor, der dazu eingerichtet ist, anhand der Operatoreingabe eine Trajektorie für die Fahrt des Kraftfahrzeugs zu erstellen. D. h. der Steuerungsprozessor ist auch dazu eingerichtet, das Kraftfahrzeug zumindest mittels Übermittlung der erstellten Trajektorie zu steuern. Der Steuerungsprozessor ist weiter dazu eingerichtet, Umfeldinformationen bezüglich des Terrains entlang der Trajektorie - also die Geländeformation, in der sich das Kraftfahrzeug beim Befahren der Trajektorie befinden wird -, zu erfassen und die Trajektorie in Abhängigkeit des Terrains anzupassen.
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Unter „kraftübertragungsfreier Eingabevorrichtung“ ist hier und im Folgenden insbesondere zu verstehen, dass zur Eingabe der Operatoreingabe kein hinsichtlich der Steuerung des Kraftfahrzeugs erforderlicher Kraftaufwand erforderlich ist. Konkret handelt es sich also nicht um ein Lenkrad, einen Steuerknüppel, ein Gas- oder Bremspedal oder dergleichen, bei dem der Fahrer mechanisch eine Steuerkraft aufbringt, die aufgrund einer Verschiebung eines Stellelements die Eingabe kraftübertragungstechnisch direkt bspw. an ein Lenksystem des Kraftfahrzeugs übermittelt oder die Verschiebung in ein elektrisches Stellsignal für das Lenksystem wandelt und die Eingabe des Fahrers mithin insbesondere verzögerungsfrei (direkt) berücksichtigt.
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Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug auch keine „klassischen“ mechanischen Steuervorrichtungen wie ein Lenkrad und/oder Pedale auf.
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Vorzugsweise ist der Steuerungsprozessor dabei dazu eingerichtet, grundsätzlich bevorzugt vorhandenen Wegen zu folgen. In diesem Fall ist der Steuerungsprozessor also zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, potentiell nicht in einer Karte verzeichnete Wege im Terrain zu identifizieren und die Trajektorie zum Befolgen eines solchen Weges anzupassen. Dadurch kann regelmäßig der Fahrkomfort insbesondere beim Befahren von („freiem“) Gelände verbessert werden.
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Vorzugsweise erfolgt die vorstehend beschriebene Trajektorienerstellung in einem manuellen Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs.
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Aufgrund der vorstehend beschriebenen Trajektorienerstellung wird mithin der manuelle Betriebsmodus vereinfacht oder überhaupt erst ermöglicht, da keine klassischen Lenkeingaben erforderlich sind, sondern der Steuerungsprozessor diese anhand der Operatoreingabe vorgibt, aber vorher die Plausibilität der Operatoreingabe anhand der Umgebungsinformationen verifiziert und gegebenenfalls die beabsichtigte Trajektorie entsprechend anpasst. Außerdem kann der Fahrkomfort erhöht werden.
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Bevorzugt ist der Steuerungsprozessor außerdem auch dazu eingerichtet, die eingegebene Trajektorie in Abhängigkeit von den Fahrzeugeigenschaften, wie z. B. minimaler Kurvenradien und dergleichen, anzupassen, bspw. also enge Kurven entsprechend zu strecken.
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In einer zweckmäßigen Ausführung ist der Steuerungsprozessor dazu eingerichtet, zur Erfassung der Umfeldinformationen auf Sensoren des jeweiligen Kraftfahrzeugs, auf vogelperspektivische Aufnahmen (bspw. Satellitenbilder, Luftbilder) und/oder operatorseitige Eingaben - also insbesondere vom Operator bereitgestellte Informationen - zurückzugreifen. Bei den Sensoren des Kraftfahrzeugs handelt es sich vorzugsweise um eine Kamera, Radarsensoren oder dergleichen, mittels derer insbesondere das das Kraftfahrzeug umgebende Terrain abgebildet werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführung ist der Steuerungsprozessor dazu eingerichtet, im Terrain entlang der Trajektorie befindliche geringfügige Hemmnisse zu erfassen, diese hinsichtlich ihres Einflusses auf einen Fahrkomfort insbesondere innerhalb des Kraftfahrzeugs zu klassifizieren (d. h. zu bewerten) und bei hinreichend hohem Einfluss auf den Fahrkomfort die Trajektorie geringfügig abzuwandeln.
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Unter einem „geringfügigen Hemmnis“ wird hier und im Folgenden insbesondere ein Objekt verstanden, das der Fahrt des Kraftfahrzeugs grundsätzlich nicht im Weg ist, allerdings zu subjektiv als „unangenehm“ empfundenen Fahreindrücken im Fahrzeuginnenraum führen kann. Vorzugsweise ist ein solches Hemmnis auch nicht in einer Straßenkarte, die vorzugsweise von dem Steuerungsprozessor zur Routen- und Trajektorienplanung genutzt wird, enthalten. Insbesondere handelt es sich bei einem solchen Hemmnis um Untergrundunebenheiten wie z. B. Bodenwellen, Schlaglöcher, Fahrrinnen oder dergleichen. Hindernisse, bspw. größere Objekte wie z. B. andere Fahrzeuge, Bauwerke, Bäume und dergleichen, die eine Umfahrung erforderlich machen, um eine Kollision zu verhindern, werden von dem Steuerungsprozessor aber ebenfalls berücksichtigt, insbesondere mit höherer Priorität.
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In einer zweckmäßigen Ausführung ist der Steuerungsprozessor dazu eingerichtet, dem Operator insbesondere mittels der Eingabevorrichtung das Kraftfahrzeug und dessen Umgebung in der Vogelperspektive anzuzeigen. Dadurch wird eine besonders einfache und insbesondere intuitive Bedienung ermöglicht.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist der Steuerungsprozessor dazu eingerichtet, einer Alterung unterworfene Umfeldinformationen bezüglich der Umgebung optisch unterschiedlich darzustellen. Vorzugsweise stellt der Steuerungsprozessor veraltete Informationen ausgegraut dar. Bei solchen alternden Informationen handelt es sich bspw. um den Standort andere Kraftfahrzeuge, Straßenschäden oder dergleichen. Sollten völlig unbekannte Bereiche in der Umgebung des Kraftfahrzeugs vorliegen, bspw. da bisher keine Luftbilder vorliegen, oder dergleichen, werden diese optional durch einen nebelartigen Schleier angezeigt. Dadurch kann der Operator besonders einfach die Güte, insbesondere Aktualität der für den entsprechenden Bereich der Umgebung wiedergegebenen Informationen erkennen.
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In einer bevorzugten Ausführung sind die Eingabevorrichtung und der Steuerungsprozessor dem Kraftfahrzeug zugeordnet. Mit anderen Worten sind diese Teil des Kraftfahrzeugs selbst, so dass das Fahrzeugsystem durch das Kraftfahrzeug gebildet ist.
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In diesem Fall handelt es sich bei der Eingabevorrichtung zweckmäßigerweise um einen vorzugsweise berührungssensitiven Bildschirm des Kraftfahrzeugs, auf dem insbesondere auch das Kraftfahrzeug und dessen Umgebung angezeigt werden. Dadurch wird eine besonders intuitive Bedienung, bspw. mittels eines Fingers, eines Bildschirmstifts oder auch einer Computermaus, einem Trackball oder dergleichen ermöglicht. Alternativ kann der Bildschirm auch nicht berührungssensitiv ausgestaltet sein, so dass eine Eingabe nur über separate Eingabemittel (Maus, Trackball oder dergleichen) erfolgt.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist das Fahrzeugsystem wenigstens zwei Kraftfahrzeuge auf. Der Steuerungsprozessor ist in diesem Fall insbesondere dazu eingerichtet, die erstellte Trajektorie jedem dieser Kraftfahrzeuge zuzuweisen. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für einen Betrieb einer Fahrzeugflotte mit zentraler Steuerung eines jeden Kraftfahrzeugs zweckmäßig. Optional kann in diesem Fall mittels entsprechender Eingabe einem jedem Kraftfahrzeug auch eine separate Trajektorie zugewiesen werden.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist der Steuerungsprozessor dazu eingerichtet, dem Kraftfahrzeug eine vom Operator an die Eingabevorrichtung übergebene Maximalgeschwindigkeit weiter zu geben. Mit anderen Worten kann der Operator neben der Trajektorie auch die Maximalgeschwindigkeit, optional auch eine Richtgeschwindigkeit vorgeben.
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Insbesondere für den Fall, dass der Steuerungsprozessor eine Vogelperspektive des Kraftfahrzeugs und dessen Umgebung anzeigt, ist der Steuerungsprozessor in einer zweckmäßigen Ausführung dazu eingerichtet, einen Maßstab der Anzeige des Kraftfahrzeugs sowie dessen Umgebung in Abhängigkeit einer Operatoreingabe zu verändern.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Steuerungsprozessor außerdem auch dazu eingerichtet, dem Operator Trajektorien anderer Kraftfahrzeuge, die bspw. aus eine Datenbank abgerufen oder via Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation empfangen werden, anzuzeigen, so dass der Operator bereits selbst potentielle Überschneidungen berücksichtigten kann.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einer schematischen Seitenansicht ein Fahrzeugsystem, umfassend ein Kraftfahrzeug, und
- 2 in einer schematischen Ansicht eine Anzeige einer Eingabevorrichtung des Fahrzeugsystems.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Fahrzeugsystem 1 schematisch dargestellt. Das Fahrzeugsystem 1 umfasst ein landgestütztes Kraftfahrzeug 2, einen Steuerungsprozessor 4 und eine Eingabevorrichtung 6. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Steuerungsprozessor 4 sowie die Eingabevorrichtung 6 Teil des Kraftfahrzeugs 2.
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Das Kraftfahrzeug 2 ist mittels des Steuerungsprozessors 4 zum autonomen Fahrbetrieb eingerichtet. Deshalb umfasst das Kraftfahrzeug 2 Umfeldsensoren, für die beispielhaft eine Frontkamera 8 dargestellt ist. Der Steuerungsprozessor 4 verarbeitet neben üblichen Navigationsdaten (aus einem nicht näher dargestellten, satellitengestützten Navigationssystem) auch Daten der Umfeldsensoren, um im Verkehr kollisionsfrei navigieren zu können. Das Kraftfahrzeug 2 weist dabei kein Lenkrad, keine Pedale oder ähnliche mechanische Steuerungsvorrichtungen auf. Bei der Eingabevorrichtung 6 handelt es sich um einen berührungssensitiven Bildschirm des Kraftfahrzeugs 2.
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Der Steuerungsprozessor 4 ist nun für einen manuellen Fahrbetrieb, bspw. einen Rangiermodus des Kraftfahrzeugs 2 dazu eingerichtet, eine Operatoreingabe via die Eingabevorrichtung 6 zu erhalten. Üblicherweise handelt es sich bei einer solchen Operatoreingabe um eine Wunschtrajektorie 10 (s. 2), entlang derer der Operator des Kraftfahrzeugs 2 - im vorliegenden Fall ein Insasse mit Zugriff auf den berührungssensitiven Bildschirm - das Kraftfahrzeug 2 gesteuert haben möchte.
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Für diese Operatoreingabe zeigt der Steuerungsprozessor 4 - wie in 2 dargestellt - auf der Eingabevorrichtung 6 eine Vogelperspektive des Kraftfahrzeugs 2 und dessen Umgebung an. Diese Darstellung entspricht dabei einer üblichen Ansicht eines Navigationssystems. Zusätzlich ist diese Ansicht aber auch mit Zusatzinformationen der Umfeldsensoren fusioniert, um das Terrain und die tatsächliche Verkehrslage, aktuelle Anwesenheit von Hindernissen oder dergleichen abbilden zu können. Bereiche der Ansicht, für die keine aktuellen oder gar keine Umfeldinformationen vorliegen, werden dabei mit einem grauen Schleier („Nebel“, vgl. Bereich 12 in 2) überdeckt. Der Maßstab der Anzeige kann nutzerabhängig (bspw. um eine über die aktuellen Anzeigegrenzen hinausreichende Wunschtrajektorie 10 vorgeben zu können) verändert werden (vgl. 2, rechte untere Ecke).
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Auf die Eingabe der Wunschtrajektorie 10, bspw. mittels eines speziellen Bildschirmstifts 14, gleicht der Steuerungsprozessor 4 die Kurvenradien der Wunschtrajektorie 10 mit den vom Kraftfahrzeug 2 fahrbaren Kurvenradien (bspw. maximaler Lenkwinkel) ab und streckt erforderlichenfalls die Kurvenradien der Wunschtrajektorie 10 entsprechend.
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Des Weiteren überprüft der Steuerungsprozessor 4 anhand der Umfeldinformationen, ob das Terrain im Bereich der Wunschtrajektorie 10 Hemmnisse aufweist, die das Kraftfahrzeug 2 zwar überwinden kann, die aber zu einem subjektiv unangenehmen Fahrgefühl im Fahrzeuginnenraum führen können. Als derartige Hemmnisse identifiziert der Steuerungsprozessor 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei aus Luftaufnahmen der Umgebung erkannte Schlaglöcher 16. Sofern die Verkehrssituation, die Wegelage und andere, insbesondere größere Hindernisse oder Hemmnisse dies zulassen, erstellt der Steuerungsprozessor 4 aus der Wunschtrajektorie 10 eine Solltrajektorie 18, die die beiden Schlaglöcher 16 umgeht und auch den maximalen Lenkwinkeln etc. Rechnung trägt.
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Anschließend steuert - sofern vom Operator kein „Veto“, d. h. ein Abbruch der Trajektorienführung, eine erneute Eingabe oder dergleichen ergeht - das Kraftfahrzeug 2 entlang der Solltrajektorie 18.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugsystem
- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Steuerungsprozessor
- 6
- Eingabevorrichtung
- 8
- Frontkamera
- 10
- Wunschtrajektorie
- 12
- Bereich
- 14
- Bildschirmstift
- 16
- Schlagloch
- 18
- Solltrajektorie
