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Vorliegend werden ein Verfahren zum dezentralen Abstimmen von Fahrmanövern von mindestens zwei Kraftfahrzeugen, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Kraftfahrzeug beschrieben.
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Verfahren zum dezentralen Abstimmen von Fahrmanövern von mindestens zwei Kraftfahrzeugen, Computerprogrammprodukte sowie Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Moderne Kraftfahrzeuge weisen eine Vielzahl von Assistenzsystemen auf, die den Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs unterstützen. Dabei kommen vermehrt teilautonome und autonome Systeme zum Einsatz, die eine teilautomatische oder vollautomatische Steuerung des Kraftfahrzeugs erlauben. Beim vollautomatisierten Fahren ist eine Abstimmung zwischen einem Kraftfahrzeug mit anderen Kraftfahrzeugen im Umfeld nötig. Damit der Verkehr reibungsfrei fließen und Gefahrensituationen vermieden werden können, sind kooperative Fahrmanöver der am Straßenverkehr teilnehmenden Kraftfahrzeuge erforderlich.
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An einem kooperativen Fahrmanöver sind üblicherweise zumindest zwei Kraftfahrzeuge beteiligt, nämlich ein Manöverfahrzeug, welches die Ausführung eines Fahrmanövers plant, und zumindest ein Kooperationsfahrzeug, mit welchem das Manöverfahrzeug zur Realisierung des geplanten Fahrmanövers kooperiert. Grundsätzlich kann sowohl das Manöverfahrzeug als auch das Kooperationsfahrzeug ihr Fahrverhalten anpassen, damit das geplante Fahrmanöver des Manöverfahrzeugs umgesetzt werden kann.
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Kraftfahrzeuge werden vermehrt mit Kommunikationssystemen oder -diensten ausgestattet sein. Eine erste Art von Dienst stellt eine Kommunikationsverbindung zwischen Kraftfahrzeugen beziehungsweise von einem Kraftfahrzeug zu einer Infrastruktur, wie zum Beispiel einer Ampel, her. Derartige Konzepte werden zum Beispiel als Car-to-Car-Systeme, Car-to-Infrastructure-Systeme oder Car-to-X-Systeme bezeichnet, wobei das X als Platzhalter für beliebige Infrastruktureinrichtungen, andere Kraftfahrzeuge und andere Verkehrsteilnehmer steht. Weitere dem Fachmann gängige Bezeichnungen sind Car2C-, Car2X-, C2C- bzw. C2X-Systeme, Vehicle-to-Vehicle-Systeme (V2V), Vehicle-to-Infrastructure-Systeme (V2I) oder Vehicle-to-X-Systeme (V2X).
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Diese Kommunikation zwischen Kraftfahrzeugen beziehungsweise zwischen Kraftfahrzeug und Infrastruktur eignet sich grundsätzlich auch zur Unterstützung von kooperativen Fahrmanövern. Während der Fahrt wird ein Kraftfahrzeug jedoch mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Kraftfahrzeugen kommunizieren, wobei zumindest ein Teil dieser Kraftfahrzeuge nicht zur gemeinsamen Durchführung eines kooperativen Fahrmanövers in Frage kommt.
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Aus der
WO 2017/076593 A1 ist ein Verfahren zum dezentralen Abstimmen von Fahrmanövern von mindestens zwei Kraftfahrzeugen bekannt. Eine Plan- und eine Wunschtrajektorie werden von einem ersten Kraftfahrzeug übermittelt an ein zweites Kraftfahrzeug. In dem zweiten Kraftfahrzeug wird eine Plantrajektorie des zweiten Kraftfahrzeugs verglichen mit der Wunschtrajektorie des ersten Kraftfahrzeugs. Sofern ein Anpassungskriterium erfüllt ist, wird die Plantrajektorie des zweiten Kraftfahrzeugs angepasst zu einer angepassten Plantrajektorie. Die Plan- und Wunschtrajektorien des ersten Kraftfahrzeugs sind vereinbar mit einer strategischen Trajektorie des ersten Kraftfahrzeugs. Die Plan- und eine Wunschtrajektorie des zweiten Kraftfahrzeugs sind vereinbar mit einer strategischen Trajektorie des zweiten Kraftfahrzeugs. Die Plantrajektorien des ersten und des zweiten Kraftfahrzeugs sind zueinander kollisionsfrei. Das Anpassungskriterium ist, dass die empfangene Wunschtrajektorie des ersten Kraftfahrzeugs mit der Plantrajektorie des zweiten Kraftfahrzeugs kollidiert und durch das Anpassen eine Gesamtkostenfunktion optimiert wird, die zumindest Kostenfunktionen des ersten und des zweiten Kraftfahrzeugs umfasst.
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Nachteilig hieran ist unter anderem der hohe Datenbedarf bei der Übermittlung der Trajektorien.
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Somit stellt sich die Aufgabe, Verfahren zum dezentralen Abstimmen von Fahrmanövern von mindestens zwei Kraftfahrzeugen, Computerprogrammprodukte sowie Kraftfahrzeuge dahingehend weiterzubilden, dass ein kooperatives Fahrmanöver mit mindestens zwei Kraftfahrzeugen schneller und zuverlässiger geplant werden kann.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum dezentralen Abstimmen von Fahrmanövern von mindestens zwei Kraftfahrzeugen gemäß Anspruch 1, ein Computerprogrammprodukt gemäß dem nebengeordneten Anspruch 13 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 14. Weiterführende Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zum dezentralen Abstimmen von Fahrmanövern von mindestens zwei Kraftfahrzeugen beschrieben, mit den folgenden Schritten:
- • Bereitstellen wenigstens eines ersten Fahrzieles durch eine erste Manöverplaneinrichtung eines ersten Kraftfahrzeuges,
- • Übermitteln des wenigstens einen ersten Fahrzieles an wenigstens ein zweites Kraftfahrzeug mittels einer ersten Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung,
- • Bereitstellen wenigstens eines zweiten Fahrzieles durch wenigstens ein zweites Kraftfahrzeug,
- • Übermitteln des wenigstens einen zweiten Fahrzieles an wenigstens das erste Kraftfahrzeug mittels wenigstens einer zweiten Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung,
- • Empfangen und Auswerten des wenigstens einen zweiten Fahrzieles durch wenigstens das erste Kraftfahrzeug, Berechnen einer ersten Trajektorie des ersten Kraftfahrzeugs anhand des wenigstens einen Fahrziels, Berechnen wenigstens einer zweiten Trajektorie des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs und Ermitteln, ob ein Konflikt zwischen der ersten Trajektorie des ersten Kraftfahrzeugs und der wenigstens einen zweiten Trajektorie des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs besteht,
- • wobei,
- ◯ wenn kein Konflikt zwischen der ersten Trajektorie und der wenigstens einen zweiten Trajektorie besteht, die erste Trajektorie des ersten Kraftfahrzeugs unverändert fortgesetzt wird,
- ◯ wenn ein Konflikt zwischen der ersten Trajektorie und der wenigstens einen zweiten Trajektorie besteht, von der ersten Manöverplaneinrichtung wenigstens ein alternatives Fahrziel generiert und bewertet wird, wobei wenigstens ein optimales alternatives Fahrziel ausgewählt wird und das erste Fahrziel durch das optimale alternative Fahrziel ersetzt wird.
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Durch die Übermittlung wenigstens eines ersten Fahrziels und wenigstens eines zweiten Fahrzieles kann zumindest bei dem ersten Kraftfahrzeug eine Berechnung der Trajektorie des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs erfolgen, wodurch der Datenübermittlungsbedarf gegenüber den bekannten Verfahren erheblich sinkt.
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Zum Ermitteln der Trajektorien der wenigstens zwei Kraftfahrzeuge können die momentane Position, Fahrtrichtung und Geschwindigkeit, äußere Rahmenbedingungen wie eine zulässige Höchstgeschwindigkeit und/oder der umliegende Verkehr und das Fahrziel des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs sowie des ersten Kraftfahrzeugs herangezogen werden. Die ermittelten Trajektorien können dann miteinander verglichen werden und es kann festgestellt werden, ob eine Kollision der Trajektorien räumlich sowie zeitlich zu befürchten ist. Ist dies nicht der Fall, können die wenigstens zwei Kraftfahrzeuge ohne ein kooperatives Fahrmanöver weiterfahren. Ist dies der Fall, kann eine Kooperation durch Planen wenigstens eines alternativen Ziels wie zuvor beschrieben stattfinden.
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Fahrziele können in unterschiedlichen Kategorien eingeteilt sein, zum Beispiel nahe Ziele (kurzfristige Ziele), Zwischenziele (mittelfristige Ziele) und Endziele (langfristige Ziele). Ein kurzfristiges Ziel kann zum Beispiel sein, eine Spur und einen Abstand zum Vordermann zu halten. Ein mittelfristiges Ziel kann zum Beispiel sein, bis zum nächsten Verkehrsknoten, an dem ein Abbiegemanöver möglich wäre, zu fahren. Ein Endziel kann ein Fahrziel oder ein Zwischenstopp sein, zum Beispiel eine Fahrt zum Arbeitsplatz, nach Hause oder zu einer Tankstelle.
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Das alternative Fahrziel kann so gewählt sein, dass es nicht im Widerspruch zu einem Endziel der Fahrt steht. So ist es in einem kooperativen Fahrmanöver zum Beispiel möglich, eine Spur zu wechseln, um einem anderen Kraftfahrzeug Platz zu machen. Auch ist es möglich, die Route geringfügig zu modifizieren, um einen möglichst flüssigen Fahrbetrieb zu ermöglichen.
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Das Verfahren kann zwischen zwei Kraftfahrzeugen oder mehr als zwei Kraftfahrzeugen durchgeführt werden. So können mehrere Kraftfahrzeuge in der gleichen Region oder Zelle ihr Fahrverhalten kooperativ aufeinander abstimmen.
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Das wenigstens eine zweite Fahrziel kann durch Manöverplaneinrichtung(en) des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das optimale alternative Fahrziel mittels der ersten Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung an das wenigstens eine zweite Kraftfahrzeug übermittelt wird.
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Auf diese Weise kann das wenigstens eine zweite Kraftfahrzeug sicherstellen, dass keine Kollision zwischen dem ersten Kraftfahrzeug und im zweiten Kraftfahrzeug stattfinden wird.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine optimale alternative Fahrziel keinen Konflikt mehr zwischen einer aus dem wenigstens einen optimalen alternativen Fahrziel berechneten optimalen alternativen Trajektorie und der zweiten Trajektorie aufweist.
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Hierdurch wird zusätzlicher Abstimmungsbedarf zwischen den wenigstens zwei am kooperativen Fahrmanöver beteiligten Kraftfahrzeugen vermieden.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Auswerten des wenigstens einen zweiten Fahrzieles des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs ein Modellieren wenigstens einer zweiten Trajektorie des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs umfasst.
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Das Modellieren kann Besonderheiten der Strecke, beispielsweise Abwägungen, Kurvenradien, Höchstgeschwindigkeiten, Ampelanlagen, Verkehrsstaus etc. abbilden und dadurch eine realistische zweite Trajektorie ermitteln.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Modellieren eine Interpolation zwischen wenigstens zwei aufeinanderfolgenden kurzfristigen Zielen umfasst, wobei Aufenthaltsbereiche bestimmt werden, die mit zunehmendem Abstand vom wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeug größer werden.
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Das Modellieren kann sowohl bei fremden Kraftfahrzeugen als auch beim eigenen Kraftfahrzeug angewandt werden.
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Auf diese Weise können sich mit zunehmendem Abstand ergebende unvorhersagbare Abweichungen von einer berechneten Trajektorie berücksichtigt werden. So können beispielsweise notwendige Bremsmanöver, Ausweichmanöver oder andere nicht im Vorhinein vorhersagbare Ereignisse berücksichtigt werden. Dadurch, dass die Aufenthaltsbereiche räumlich sowie zeitlich größer werden, steigt die Wahrscheinlichkeit eines Konflikts mit zunehmender Zeit und zunehmendem Abstand vom momentanen jeweiligen Aufenthaltsort des ersten Kraftfahrzeugs und des zweiten Kraftfahrzeugs.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der optimalen alternativen Trajektorie eine Kostenfunktion minimiert wird, wobei die Kostenfunktion eine Änderung von kurzfristigen Zielen und mittelfristigen Zielen und eine Gewichtung der kurzfristigen Ziele und mittelfristigen Ziele aufweist.
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Mithilfe der Kostenfunktion können die Aufwände, die für einen Fahrmanöver notwendig sind (zum Beispiel Abbremsen, Beschleunigen, einen Umweg fahren, der zusätzliche Zeit kostet) minimiert werden und es kann die bestmögliche Alternative für das Kraftfahrzeug gewählt werden.
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Eine entsprechende Kostenfunktion kann auch über das erste Kraftfahrzeug hinaus durchgeführt werden und es können (abstrakte) Gesamtkosten für sämtliche am Verkehr beteiligten Kraftfahrzeuge ermittelt werden und die Gesamtkosten minimiert werden. Dadurch, dass das Verfahren während einer Fahrt viele Male durchgeführt werden muss, Mitteln sich statistisch zusätzliche Kosten für die Verkehrsteilnehmer aus, sodass nicht ein Kraftfahrzeug über Gebühr benachteiligt wird.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Kostenfunktion Kostenparameter einer Änderung von kurzfristigen Zielen und mittelfristigen Zielen des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs aufweist.
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Somit kann in der Kostenfunktion berücksichtigt werden, dass das oberste Ziel ist, an Endziel im vorgenannten Sinne anzukommen. Würde ein berechnetes kooperatives Fahrmanöver nicht zu dem Endziel führen, würde dies sehr hohe Kosten für das entsprechende Kraftfahrzeug erzeugen, was unerwünscht ist und auf diese Weise vermieden werden kann, da eine solche mögliche Lösung mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit nicht gewählt werden würde.
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Dadurch, dass Zwischenziele und kurzfristige Ziele geringere Kostengewichte mit sich bringen, können im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens kurzfristige Ziele und - erheblich seltener - Zwischenziele durch kooperative Manöver eingeschränkt werden.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Kostenfunktion eine Energiebilanz der Fahrt des wenigstens einen ersten Kraftfahrzeugs darstellt.
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Auf diese Weise kann der Gesamtenergiebedarf des ersten Kraftfahrzeugs oder der am Fahrmanöver beteiligten Kraftfahrzeuge minimiert werden. Die Kostenfunktion kann dazu Energieaufwände durch Abbremsen, Beschleunigen und Umwege fahren berücksichtigen.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Bereitstellen des wenigstens einen ersten Fahrziels des ersten Kraftfahrzeugs durch Senden oder Abrufen von einem Navigationssystem des ersten Kraftfahrzeugs vorgenommen wird.
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Mithilfe eines Navigationssystems werden häufig Fahrziele geplant, sodass sich hieraus zuverlässig ein Endziel ermitteln lassen kann. Dies ist erforderlich bei Fahrten, die nicht vollständig im vollautonomen Modus durchgeführt werden. Solche Fahrten können beispielsweise vorkommen, wenn Teile der Strecke nicht für einen vollautonomen Fahrmodus freigegeben sind, zum Beispiel in einer Innenstadt, andere Teile der Strecke jedoch schon, zum Beispiel eine Autobahn.
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Bei einem durchgehend vollautonomen Fahrmodus ist die Angabe eines Endziels unbedingt erforderlich.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass wenn im Navigationssystem kein Fahrziel hinterlegt ist, ein wahrscheinliches Fahrziel ermittelt wird.
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Hierzu kann beispielsweise ein Fahrmuster des Fahrers bzw. des Kraftfahrzeuges analysiert werden und es können typische Ziele, zum Beispiel morgens eine Fahrt zur Arbeit und abends eine Fahrt nach Hause erkannt werden. Auch können Daten beispielsweise eines Mobiltelefons verwendet werden, zum Beispiel aus einem Terminkalender. Stehen die zuvor genannten Möglichkeiten nicht zur Verfügung oder führen diese nicht zu einem Ergebnis, kann davon ausgegangen werden, dass die Route fortgesetzt wird.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das erste Kraftfahrzeug mittels der Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung abfragt, ob das wenigstens eine zweite Kraftfahrzeug kooperationsbereit ist.
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Ist dies nicht der Fall, kann von einer Durchführung des Verfahrens teilweise abgesehen werden, da nicht von einer Kooperation des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs ausgegangen werden kann.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass bei Feststellen eines Konflikts zwischen dem ersten Kraftfahrzeug und dem wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeug ausgehandelt wird, welches der Kraftfahrzeuge wenigstens ein optimales alternatives Fahrziel berechnet.
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Hierdurch kann einerseits verhindert werden, dass mehrere Kraftfahrzeuge alternative Fahrziele planen und damit eine Kollision der jeweiligen, neu berechneten Trajektorien der Kraftfahrzeuge passiert. Andererseits kann der Gesamtrechenaufwand minimiert werden.
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Das Aushandeln kann unter anderem bestehende Vorfahrtsregeln berücksichtigen, sodass Kraftfahrzeuge, die keine Vorfahrt haben, vorrangig alternative Fahrmanöver planen. Zusätzlich kann berücksichtigt werden, ob durch ein alternatives Fahrmanöver eines bestimmten der beteiligten Kraftfahrzeuge andere Kraftfahrzeuge nachteilig beeinflusst wären.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand betrifft eine Vorrichtung zum dezentralen Abstimmen von Fahrmanövern von mindestens zwei Kraftfahrzeugen, mit:
- • einer ersten Manöverplaneinrichtung eines ersten Kraftfahrzeuges zum Bereitstellen wenigstens eines ersten Fahrziels,
- • einer ersten Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung zum Übermitteln des wenigstens einen ersten Fahrzieles an wenigstens ein zweites Kraftfahrzeug,
- • wobei die erste Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens ein zweites Fahrziel wenigstens eines zweiten Kraftfahrzeugs von wenigstens einer zweiten Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung zu empfangen,
- • einer Recheneinheit, die zum Empfangen und Auswerten des wenigstens einen zweiten Fahrzieles, Berechnen einer ersten Trajektorie des ersten Kraftfahrzeugs anhand des wenigstens einen Fahrziels, Berechnen wenigstens einer zweiten Trajektorie des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs und Ermitteln, ob ein Konflikt zwischen der ersten Trajektorie des ersten Kraftfahrzeugs und der wenigstens einen zweiten Trajektorie des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs besteht, eingerichtet ist
- • wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist,
- ◯ wenn kein Konflikt zwischen der ersten Trajektorie und der wenigstens einen zweiten Trajektorie besteht, die erste Trajektorie des ersten Kraftfahrzeugs unverändert fortzusetzen,
- ◯ wenn ein Konflikt zwischen der ersten Trajektorie und der wenigstens einen zweiten Trajektorie besteht, von der ersten Manöverplaneinrichtung wenigstens ein alternatives Fahrziel generieren und bewerten zu lassen, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens ein optimales alternatives Fahrziel auszuwählen und das erste Fahrziel durch das optimale alternative Fahrziel zu ersetzen.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die erste Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, das optimale alternative Fahrziel mittels Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation an das wenigstens eine zweite Kraftfahrzeug zu übermitteln.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine optimale alternative Fahrziel keinen Konflikt mehr zwischen einer aus dem wenigstens einen optimalen alternativen Fahrziel berechneten optimalen alternativen Trajektorie und der zweiten Trajektorie aufweist.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu ausgebildet ist, beim Auswerten des wenigstens einen zweiten Fahrzieles des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs wenigstens eine zweite Trajektorie des zweiten Kraftfahrzeugs zu modellieren.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu ausgebildet ist, zum Modellieren eine Interpolation zwischen wenigstens zwei aufeinanderfolgenden kurzfristigen Zielen vorzunehmen, wobei Aufenthaltsbereiche bestimmt werden, die mit zunehmendem Abstand vom wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeug größer werden.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu ausgebildet ist, zur Bestimmung der optimalen alternativen Trajektorie eine Kostenfunktion zu minimieren, wobei die Kostenfunktion eine Änderung von kurzfristigen Zielen und mittelfristigen Zielen und eine Gewichtung der kurzfristigen Ziele und mittelfristigen Ziele aufweist.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Kostenfunktion Kostenparameter einer Änderung von kurzfristigen Zielen und mittelfristigen Zielen des wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeugs aufweist.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Kostenfunktion eine Energiebilanz der Fahrt des wenigstens einen ersten Kraftfahrzeugs darstellt.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das wenigstens eine erste Fahrziel des ersten Kraftfahrzeugs durch Senden oder Abrufen von einem Navigationssystem des ersten Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass, wenn im Navigationssystem kein Fahrziel hinterlegt ist, ein wahrscheinliches Fahrziel ermittelt wird.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung des ersten Kraftfahrzeugs dazu eingerichtet ist, abzufragen, ob das wenigstens eine zweite Kraftfahrzeug kooperationsbereit ist.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, bei Feststellen eines Konflikts zwischen dem ersten Kraftfahrzeug und dem wenigstens einen zweiten Kraftfahrzeug auszuhandeln, welches der Kraftfahrzeuge wenigstens ein optimales alternatives Fahrziel berechnet.
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Ein weiterer unabhängiger Gegenstand betrifft ein Computerprogrammprodukt, mit einem computerlesbaren Speichermedium, auf dem Befehle eingebettet sind, die, wenn sie von wenigstens einer Recheneinheit ausgeführt werden, bewirken, dass die wenigstens eine Recheneinheit dazu eingerichtet ist, das Verfahren der zuvor beschriebenen Art auszuführen.
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Das Verfahren kann auf einer oder auf mehreren Recheneinheiten verteilt ausgeführt werden, sodass bestimmte Verfahrensschritte auf der einen Recheneinheit und andere Verfahrensschritte auf wenigstens einer weiteren Recheneinheit ausgeführt werden, wobei berechnete Daten sofern notwendig zwischen den Recheneinheiten übermittelt werden können.
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Ein weiterer unabhängiger Gegenstand betrifft Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Speichermedium und wenigstens einer Recheneinheit, wobei auf dem Speichermedium ein Computerprogrammprodukt der zuvor beschriebenen Art gespeichert ist.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug;
- 2 ein Verfahren zum Ermitteln eines Fahrziels;
- 3 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens, sowie
- 4 - 9 verschiedene Phasen der Abstimmung eines kooperativen Fahrmanövers zwischen mehreren Kraftfahrzeugen.
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1 zeigt eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 2.
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Das Kraftfahrzeug 2 weist ein System 4 (gestrichelt umrahmt) zum dezentralen Abstimmen von Fahrmanövern mit wenigstens einem weiteren Kraftfahrzeug auf.
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Das System 4 weist eine Steuerung 6 auf, mithilfe dessen das Kraftfahrzeug 2 in einem autonomen Fahrmodus gesteuert wird. Bestandteil der Steuerung 6 sind eine Recheneinheit 8 sowie ein Speicher 10. Auf dem Speicher 10 ist ein Computerprogrammprodukt gespeichert, das, wenn es von der Recheneinheit 8 ausgeführt wird, bewirkt, dass das System 4 bzw. das Kraftfahrzeug 2 in der Lage sind, ein kooperatives Fahrmanöver in der nachfolgend beschriebenen Weise zu planen und durchzuführen.
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Die Steuerung 6 weist des Weiteren eine Manöverplaneinrichtung 12 auf, die in alternativen Ausgestaltungen Bestandteil der Recheneinheit 8 sein kann. In anderen Ausgestaltungen kann die Manöverplaneinrichtung 12 eine separate Einheit sein, beispielsweise um diese isoliert und unbeeinflusst von einer Rechenlast der Recheneinheit 8 zu halten.
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Die Steuerung 6 ist mit einer Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 14 verbunden, mithilfe derer das Kraftfahrzeug 2 mit anderen in der Umgebung befindlichen Kraftfahrzeugen kommunizieren kann. Die Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 14 kann beispielsweise eine Mobilfunkvorrichtung sein, die Standards wie 4G oder 5G verwendet, und/oder eine Ad-hoc Kommunikationseinrichtung. Die Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 14 kann auch zur Kommunikation mit einer Infrastruktur ausgebildet sein.
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Die Steuerung 6 ist des Weiteren mit einem Navigationssystem 16 verbunden, über das ein Fahrer des Kraftfahrzeuges 2 ein Endziel der Fahrt eingeben kann.
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Die Steuerung 6 kann darüber hinaus mit einem Mobiltelefon 18 eines Fahrers des Kraftfahrzeuges 2 verbunden sein, was durch eine gestrichelte Verbindung symbolisiert ist.
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In 1 ist nicht dargestellt, dass die Steuerung auf mehrere Aggregate des Kraftfahrzeugs 2 wirken kann, beispielsweise auf einen Antrieb, eine Lenkung und eine Bremsanlage. Des Weiteren ist nicht dargestellt, dass die Steuerung 2 mit einer Vielzahl unterschiedlicher Sensoren verbunden sein kann, die Umgebungsinformationen an die Steuerung 2 senden.
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2 zeigt ein Verfahren zum Ermitteln eines Fahrziels.
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Die Manöverplaneinrichtung 12 der Steuerung 6 fragt beim Navigationssystem 16 an, ob ein Fahrziel eingegeben ist. Ist dies der Fall, kann die Manöverplaneinrichtung 12 die Fahrt des Kraftfahrzeugs 2 planen. Hierzu kann eine Route mit mehreren Zwischenzielen und kurzfristigen Zielen berechnet werden. Die Route kann auch von dem Navigationssystem 16 vorgegeben sein.
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Ist im Navigationszielen 16 kein Navigationsziel hinterlegt, wird von der Steuerung 6 geprüft, ob ein Navigationsprogramm, zum Beispiel im Navigationssystem 16 oder im Mobiltelefon 18 vorhanden ist und sich daraus statistisch wahrscheinliche Informationen über ein Fahrziel des Kraftfahrzeuges 2 ermitteln lassen. Ist dies nicht der Fall, wird als Fahrziel davon ausgegangen, dass die Fahrt unverändert fortgeführt werden soll, d. h., auf der gleichen Straße.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.
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Nach dem Start des Verfahrens werden eigene langfristige Ziele (LF Ziele) festgestellt, wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben.
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Wie ebenfalls zuvor beschrieben werden aus den langfristigen Zielen mittelfristige Ziele (MF Ziele) und kurzfristige Ziele (KF Ziele) abgeleitet.
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Diese Ziele werden in einem nächsten Schritt mittels der Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 14 an wenigstens ein weiteres Kraftfahrzeug versendet. Anschließend wird das eigene zu erwartende Fahrverhalten bzw. eine Trajektorie des Kraftfahrzeugs modelliert.
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Parallel dazu werden über die Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 14 fremde Ziele empfangen und das Fahrverhalten wenigstens eines anderen Kraftfahrzeugs entsprechend modelliert.
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Durch Vergleich der modellierten Trajektorien des eigenen Kraftfahrzeugs und des wenigstens einen anderen Kraftfahrzeugs kann festgestellt werden, ob ein Konflikt vorliegt oder nicht, also ob sich die Trajektorien räumlich und zeitlich überlappen. Ist dies nicht der Fall, kann das Verfahren beendet werden.
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Ist dies der Fall, dann wird eine Mehrzahl von verschiedenen Lösungen generiert und gemäß einer Kostenfunktion bewertet. Die Kostenfunktion kann neben den Kosten des eigenen Kraftfahrzeugs auch Kosten anderer Kraftfahrzeuge beinhalten. Die Kosten können beispielsweise aus Energiekosten und Zeitaufwand ermittelt werden. Die Kostenfunktion kann verschiedene Gewichte für die langfristigen Ziele, die mittelfristigen Ziele und die kurzfristigen Ziele aufweisen.
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Die optimale Lösung ist diejenige, bei denen die Gesamtkostenfunktion minimiert ist. Die eigenen kurzfristigen, gegebenenfalls mittelfristigen und womöglich langfristigen Ziele des Kraftfahrzeuges werden entsprechend der optimalen Lösung angepasst und zurück in das System gegeben.
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Die neue optimale Lösung wird an das wenigstens eine weitere Kraftfahrzeug versandt.
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4 bis 9 zeigen verschiedene Phasen der Abstimmung eines kooperativen Fahrmanövers zwischen mehreren Kraftfahrzeugen.
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4 zeigt dabei den Ausgangszustand aus der Sicht des Kraftfahrzeuges 2.
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Das Kraftfahrzeug 2 befindet sich zusammen mit weiteren Kraftfahrzeugen 22, 24 und 26 auf einer Straße 28. Das Kraftfahrzeug 2 hat dabei aufgrund seiner vorrangigen Position gegenüber den Kraftfahrzeugen 22, 24 und 26 Vorfahrt, wie durch die Verkehrsschilder symbolisiert ist.
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Die Straße 28 gabelt sich in Straßenabschnitte 30, 32. Der Straßenabschnitt 30 gabelt sich in einen Straßenabschnitt 34 und einen Straßenabschnitt 36. Der Straßenabschnitt 32 gabelt sich in einen Straßenabschnitt 38 und einen Straßenabschnitt 40, der mit dem Straßenabschnitt 36 wieder zusammengeführt wird.
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Das Kraftfahrzeug 2 hat ein Fahrziel 42 auf dem Straßenabschnitt 36.
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Im Zusammenhang mit 5. dargestellt, dass das Kraftfahrzeug 2 ursprünglich plante, eine Route über die Straßenabschnitte 30, 36 zu wählen, da eine Länge sI der Strecke geringer ist als eine Länge sr einer alternativen Strecke über die Straßenabschnitte 32 und 40.
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Zur Planung werden von der Manöverplaneinrichtung 12 mehrere mittelfristige Ziele 44 und kurzfristige Ziele 46 entlang der Streckenabschnitte 28, 30 und 36 ermittelt (zur besseren Übersichtlichkeit sind in 4 ff. nur einzelne der Ziele mit Bezugszeichen versehen).
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In dem in 6 dargestellten nächsten Schritt des Verfahrens tauschen die Kraftfahrzeuge 2, 22, 24 und 26 ihre jeweiligen Ziele aus, für das Kraftfahrzeug 2 also die Ziele 42, 44 und 46 sowie für die Kraftfahrzeuge 22, 24, 26, die alle das gleiche Fahrziel 50 haben, mittelfristige Ziele 52, kurzfristige Ziele 54 sowie das Fahrziel 50.
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Wie in 7 dargestellt, berechnet das System 4 des Kraftfahrzeugs 2 hieraus eine erste Trajektorie 56 (gestrichelt dargestellt) des Kraftfahrzeugs 2 und eine zweite Trajektorie 58 der Kraftfahrzeuge 22, 24 und 26 und vergleicht diese miteinander. Um eine zeitlich-räumliche Unsicherheit in der Vorhersage der Trajektorien 56, 58 auszugleichen, weiten sich die Trajektorien 56, 58 zu einem immer größer werdenden ersten Aufenthaltsbereich 60 und einem immer größer werdenden zweiten Aufenthaltsbereich 62 auf.
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Das System 4 stellt dabei fest, dass es einen Konflikt im Bereich des kurzfristigen Ziels 46 gibt, an dem sich die Trajektorien 56, 58 schneiden.
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Wie im Zusammenhang mit 8 dargestellt, berechnet die Manöverplanungseinrichtung 12 des Systems 4 des Kraftfahrzeugs 2 alternative kurzfristige Ziele 66 und mittelfristige Ziele 68 entlang der Straßenabschnitte 32 und 40 zum Straßenabschnitt 36, auch wenn hierdurch aufgrund der längeren Strecke die Energiekosten für das Kraftfahrzeug 2 geringfügig steigen.
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Die neu berechneten alternativen Ziele können zwischen den Kraftfahrzeugen 2, 22, 24 und 26 ausgetauscht werden, um sicherzustellen, dass die alternativen Ziele nicht miteinander kollidieren.
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Im Zusammenhang mit 9 ist dargestellt, dass das System 4 des Kraftfahrzeugs 2 eine weitere Konfliktprüfung durch Berechnung der Trajektorien 56' und Aufenthaltsbereiche 60' durchführt und feststellt, dass kein Konflikt der Ziele 50, 52 und 54 der Kraftfahrzeuge 22, 24 und 26 mit den alternativen Zielen 66, 68 und 42 des Kraftfahrzeugs 2 vorliegt.
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Obwohl der Gegenstand im Detail durch Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- System
- 6
- Steuerung
- 8
- Recheneinheit
- 10
- Speicher
- 12
- Manöverplaneinrichtung
- 14
- Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikationsvorrichtung
- 16
- Navigationssystem
- 18
- Mobiltelefon
- 22
- Kraftfahrzeug
- 24
- Kraftfahrzeug
- 26
- Kraftfahrzeug
- 28
- Straße
- 30
- Straßenabschnitt
- 32
- Straßenabschnitt
- 34
- Straßenabschnitt
- 36
- Straßenabschnitt
- 38
- Straßenabschnitt
- 40
- Straßenabschnitt
- 42
- Fahrziel
- 44
- mittelfristiges Ziel
- 46
- kurzfristiges Ziel
- 50
- Fahrziel
- 52
- mittelfristiges Ziel
- 54
- kurzfristiges Ziel
- 56, 56'
- erste Trajektorie
- 58
- zweite Trajektorie
- 60, 60'
- erster Aufenthaltsbereich
- 62
- zweiter Aufenthaltsbereich
- 66
- kurzfristiges Ziel
- 68
- mittelfristiges Ziel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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