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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Plausibilisieren eines Reibwerts, der die Haftung zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrbahnabschnitt repräsentiert und der zur Steuerung des Fahrzeugs Verwendung findet. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines automatisiert fahrenden Fahrzeugs, wobei ein plausibilisierter Reibwert Verwendung findet.
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Stand der Technik
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Zur Steuerung eines automatisiert fahrenden Fahrzeugen ist es entscheidend, die maximale Reibung zwischen dem Fahrzeug und einem Fahrbahnabschnitt zu kennen. Dadurch wird die maximal übertragbare Querkraft auf das Fahrzeug charakterisiert und damit die maximale Kraft, mit der das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert werden kann. Insbesondere wichtig ist dieser Wert bei der Steuerung des Fahrzeugs in einer Kurve oder auf Steigungen. Auch zur Berechnung eines minimalen Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem Hindernis ist die maximal mögliche Bremsverzögerung ein entscheidender Steuerungsparameter, der durch den Reibwert entscheidend bestimmt wird.
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Zur Steuerung eines automatisiert fahrenden Fahrzeugs wird deshalb eine Reibwertdatenbank verwendet. Diese kann beispielsweise auf einem Server vorgehalten werden, wobei das automatisiert fahrende Fahrzeug den entsprechenden Reibwert für die aktuelle Fahrbahn bzw. den aktuellen Fahrbahnabschnitt jeweils über eine Funkverbindung vom Server empfängt und für die Steuerung verwendet. Dabei fließen sowohl Eigenschaften des Fahrzeugs und des Fahrbahnabschnitts als auch sonstige Umstände ein, wie beispielsweise der Fahrbahnzustand aufgrund von Regen oder Schnee oder anderer Faktoren, die einen Einfluss auf die Reibung zwischen Fahrzeug und Fahrbahn haben. Es ist auch möglich, diese den Fahrbahnabschnitten zugeordneten Reibwerte in einem Datenspeicher im Fahrzeug vorzuhalten, so dass nicht ständig eine Funkverbindung mit einem zentralen Server vorhanden sein muss.
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Liegt der aus der Datenbank ausgelesene Reibwert deutlich über dem tatsächlich vorhandenen Reibwert, beispielsweise, weil der in der Datenbank hinterlegte Reibwert fehlerhaft ist oder weil sich die Bedingungen auf dem betreffenden Fahrbahnabschnitt kurzfristig geändert haben, so erfolgt die Steuerung des Fahrzeugs möglicherweise mit einem zu großen Reibwert. Dies kann zu gefährlichen Fahrsituationen führen, insbesondere dann, wenn das Fahrzeug mit einer zu hohen Geschwindigkeit in Kurven oder auf Steigungen bewegt wird, wobei ein größerer Reibwert notwendig wäre als tatsächlich vorhanden ist.
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Aus diesem Grund ist es bekannt, den aus der Datenbank entnommenen Reibwert bzw. maximalen Reibwert zu plausibilisieren. Dazu ist aus der
DE 10 2015 216 483 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer Reibwertdatenbank bekannt, bei welchem Verfahren der der Datenbank entnommene Reibwert plausibilisiert wird, indem zusätzlich zu diesem Reibwert Reibwertdaten von weiteren Fahrzeugen, die auf dem betreffenden Fahrbahnabschnitt unterwegs sind, empfangen und verarbeitet werden. Weiter ist aus der
DE 10 2016 205 430 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem der der Datenbank entnommene Reibwert dadurch plausibilisiert wird, dass der Reibwert mit Beobachtungsdaten verglichen werden, insbesondere mit einer Gischt, die umliegende Fahrzeuge beim Befahren des Fahrbahnabschnitts erzeugen. Sollte der aktuelle Reibwert geringer sein oder von dem Wert in der Datenbank abweichen, so kann der neue Wert auf die Datenbank übertragen werden, um sie weiteren Fahrzeugen zugänglich zu machen.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Plausibilisieren von Reibwerten anzugeben, die aus einer Datenbank entnommen werden, um die Sicherheit beim automatisierten Fahren zu erhöhen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Plausibilisieren eines Reibwerts, der einer Reibwertdatenbank entnommen ist, weist den Vorteil auf, dass dadurch eine weitere Möglichkeit zur Plausibilisierung des Reibwerts gegeben ist, um die Fahrsicherheit zu erhöhen. Dazu erfasst das Ego-Fahrzeug die Bewegung von weiteren Fahrzeugen auf dem betreffenden Fahrzeugabschnitt, indem die Geschwindigkeiten dieser Fahrzeuge auf dem betreffenden Fahrbahnabschnitt ermittelt werden. Diese Ermittlung der Geschwindigkeiten erfolgt mittels Sensoren, die an Bord des Ego-Fahrzeugs angebracht sind. Aus den gemessenen bzw. ermittelten Geschwindigkeiten wird ein Reibwert ermittelt, der dem betreffenden Fahrbahnabschnitt zugeordnet ist und dieser wird mit dem Reibwert verglichen, der aus einer Datenbank entnommen ist. Aus dem Vergleich der beiden Werte wird ein Plausibilitätswert berechnet, der die Plausibilität des in der Datenbank hinterlegten Reibwerts repräsentiert.
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Durch die Plausibilisierung kann die Zuverlässigkeit der Reibwertdaten ermittelt werden, die in der Reibwertdatenbank gespeichert sind. Da sich die Reibwertdaten auch kurzfristig ändern können, beispielsweise bei einsetzendem Regen oder Schneefall, können diese Daten bei einer entsprechenden Verbindung des Fahrzeugs zu einer zentralen Reibwertdatenbank geändert werden und anderen Fahrzeugen, die den betreffenden Fahrbahnabschnitt befahren, zugänglich gemacht werden. In vorteilhafter Weise wird dazu eine Funkverbindung zwischen dem Ego-Fahrzeug und der zentralen Reibwertdatenbank aufgebaut und der entsprechende Plausibilitätswert an die Datenbank übertragen. Über einen entsprechenden Auswertealgorithmus kann dann entschieden werden, ob der neue Reibwert in die Datenbank übernommen wird. Alternativ kann aus dem ermittelten und dem gespeicherten Reibwert auch durch eine Mittelwertbildung oder mittels einer anderen Funktion ein Reibwert berechnet werden und dieser für die weitere Steuerung des Fahrzeugs verwendet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die in der Reibwertdatenbank gespeicherten Reibwerte durch die neuen ermittelten Reibwerte ersetzt, wenn die Plausibilität höher als ein festgelegter Schwellwert ist. Eine solche Grenze kann mit einem gewissen Sicherheitspuffer versehen werden, so dass die größtmögliche Sicherheit des automatisch fahrenden Fahrzeugs gewährleistet ist.
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In vorteilhafter Weise wird bei dem genannten Verfahren nicht jede gemessene Geschwindigkeit eines Fahrzeugs auf dem betreffenden Fahrbahnabschnitt verwendet, sondern es können Fahrzeuge, deren Geschwindigkeit stark von der Durchschnittsgeschwindigkeit aller ermittelten Geschwindigkeiten auf dem betreffenden Fahrbahnabschnitt abweicht, weniger oder gar nicht gewichtet werden. Dadurch wird eine Verfälschung der Messung und damit des entsprechenden Reibwerts vermieden.
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Um dem Fall vorzubeugen, dass beim Befahren des betreffenden Fahrbahnabschnitts keine Fahrzeuge oder nicht genug Fahrzeuge gemessen werden, kann auf ermittelte Geschwindigkeiten in einer Datenbank zurückgegriffen werden, sogenannte historische Geschwindigkeitsdaten. Insbesondere können diese Daten zur Ermittlung eines aktuellen Reibwerts auf dem betreffenden Fahrbahnabschnitt Verwendung finden, wenn diese historischen Geschwindigkeitsdaten unter ähnlichen jahreszeitlichen oder klimatischen Bedingungen aufgezeichnet wurden, beispielsweise bei einer ähnlichen Temperatur und Nässeauflage des Fahrbahnabschnitts, so dass diese einen hohen Aussagewert bezüglich der Plausibilisierung eines Reibwerts haben. Damit kann eine Plausibilisierung des in der Datenbank gespeicherten Reibwerts auch dann erfolgen, wenn aktuell keine Fahrzeuge den betreffenden Fahrbahnabschnitt befahren, deren Geschwindigkeit durch das Ego-Fahrzeug ermittelt werden kann. Dazu werden die ermittelten Geschwindigkeiten, die das Ego-Fahrzeug beim Befahren des betreffenden Fahrbahnabschnitts macht, in die zentrale Datenbank aufgenommen und dort als historische Geschwindigkeitsdaten gespeichert.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines automatisiert fahrenden Ego-Fahrzeugs wird zur Steuerung des Fahrzeugs ein maximaler Reibwert verwendet, der den maximalen Reibwert zwischen dem Fahrzeug und dem betreffenden Fahrbahnabschnitt repräsentiert. Zusätzlich wird zur Steuerung des Ego-Fahrzeugs ein Plausibilitätswert dieses Reibwerts verwendet, wobei der Plausibilitätswert durch folgende Schritte bestimmt wird:
- - Ermitteln der Geschwindigkeit von Fahrzeugen, die den betreffenden Fahrbahnabschnitt befahren, durch Sensoren, die am Ego-Fahrzeug angebracht sind,
- - Bestimmen eines Reibwerts aus den ermittelten Geschwindigkeiten dieser Fahrzeuge,
- - Vergleichen des aus den Geschwindigkeitsdaten ermittelten Reibwerts mit dem der Reibwertdatenbank entnommenen Reibwerts dieses Fahrbahnabschnitts und schließlich
- - Bestimmen eines Plausibilitätswerts, der die Plausibilität des der Datenbank entnommenen Reibwerts repräsentiert.
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Durch die Plausibilisierung ist es damit möglich, rechtzeitig in die Steuerung des Fahrzeugs einzugreifen, damit insbesondere keine zu hohen Geschwindigkeiten gefahren werden und damit eine Gefährdung des Fahrzeugs und der Insassen ausgeschlossen werden kann.
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Damit keine Daten, die wenig Aussagewert über den betreffenden Fahrbahnabschnitt besitzen, gespeichert werden, kann sichergestellt werden, dass eine Auswertung der Geschwindigkeiten der Fahrzeuge unterbleibt, wenn das Ego-Fahrzeug eine Stausituation detektiert. In diesem Fall korrelieren die gemessenen Geschwindigkeiten der Fahrzeuge auf diesem Fahrbahnabschnitt kaum mit dem maximalen Reibwert, so dass diese Geschwindigkeiten keine Aussagekraft bezüglich des Reibwerts hätten.
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In Weiterbildung des Verfahrens werden diese ermittelten Plausibilitätswerte auch anderen Fahrzeugen zur Verfügung gestellt, die den betreffenden Fahrbahnabschnitt befahren.
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Zeichnung
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In der Zeichnung ist eine Illustration der Fahrbahnsituation bei der Durchführung des Verfahrens zur Plausibilisierung der Reibwerte und beim Verfahren zum Steuern eines automatisiert fahrenden Ego-Fahrzeugs in 1 dargestellt. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung der Erfindung
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In 1 ist eine Fahrsituation schematisch dargestellt, bei der das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern eines automatisiert fahrenden Fahrzeugs Anwendung findet. Ein Fahrbahnabschnitt 1 wird von mehreren Fahrzeugen 10, 11, 12, 13 befahren: Neben dem Ego-Fahrzeug 10 fährt auch ein zweites Fahrzeug 11, ein drittes Fahrzeug 12 und in Gegenrichtung ein drittes Fahrzeug 13 auf dem Fahrbahnabschnitt 1. Die Steuerung des Ego-Fahrzeugs 10 geschieht mit Hilfe eines Reibwerts, der durch einen Server 25 zur Verfügung gestellt wird. Der Server 25 sendet diese Reibwertdaten über eine Sende- und Empfangsantenne 26 an einen Sende- und Empfangsmasten 22, von wo aus das Signal umgelenkt, verstärkt und zum Ego-Fahrzeug 10 geleitet wird, das das Signal mittels einer Antenne 30 empfängt.
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Das Ego-Fahrzeug 20 verfügt über einen oder mehrere Sensoren 21, mit denen das Ego-Fahrzeug Position und Geschwindigkeit von weiteren Fahrzeugen auf dem Fahrbahnabschnitt 1 bestimmen und messen kann. Die Geschwindigkeit v0 des Ego-Fahrzeugs 10 ist beispielsweise aus den GPS-Daten des Ego-Fahrzeugs 10 bekannt, so dass in Kenntnis dieser Geschwindigkeit v0 die Absolutgeschwindigkeit der anderen Fahrzeuge 11, 12, 13 auf dem Fahrbahnabschnitt 11 bestimmt werden kann. Erfasst das Ego-Fahrzeug 10 über seinen Sensor 21 ein zweites Fahrzeug 11, so wird die Position und Geschwindigkeit relativ zum Ego-Fahrzeug 10 bestimmt und damit die absolute Geschwindigkeit und Position des zweiten Fahrzeugs 11 auf dem Fahrbahnabschnitt 1. Ebenso wird mit den anderen Fahrzeugen 12, 13 verfahren, so dass die momentane Geschwindigkeit und Richtung sämtlicher Fahrzeuge, die von den Sensoren 21 erfasst werden, bekannt sind. Der Sensor 21 kann dabei ein Radar- oder Lidarsensor sein oder auch ein kamerabasiertes System, das laserunterstützt sein kann.
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Aus den gemessenen Geschwindigkeiten v1 , v2 und v3 des zweiten, dritten und vierten Fahrzeugs wird ein maximaler Reibwert dieser Fahrzeuge auf dem betreffenden Fahrbahnabschnitt ermittelt. Dies kann in einer Recheneinheit an Bord des Ego-Fahrzeugs 10 geschehen oder im zentralen Server 25, an den die Geschwindigkeitsdaten über die Funkverbindung übertragen werden. Dabei können auch die momentan gemessenen Geschwindigkeiten der Fahrzeuge 11, 12, 13 auf dem Server zur weiteren Auswertung gespeichert werden. Die aus den Geschwindigkeiten ermittelten Reibwerte werden mit dem Reibwert verglichen wird, der aus einer zentralen Reibwertdatenbank entnommen wird, wobei die Reibwertdatenbank auf dem zentralen Server 25 gespeichert sein kann oder im Ego-Fahrzeug 10 selbst. Durch Vergleich dieser Reibwerte wird ein Plausibilitätswert ermittelt, der die Verlässlichkeit des der Reibwertdatenbank entnommenen Reibwerts repräsentiert. Ist der Plausibilitätswert hoch, d.h. stimmt der Reibwert aus der Reibwertdatenbank mit dem Reibwert weitgehend überein, der durch die Geschwindigkeitsmessung ermittelt wird, so kann die weitere Steuerung des Ego-Fahrzeugs 10 mit Hilfe des Reibwerts aus der Reibwertdatenbank geschehen. Ist jedoch eine deutliche Abweichung vorhanden und damit die Plausibilität des Reibwerts aus der Reibwertdatenbank gering, so wird zur weiteren Steuerung des Ego-Fahrzeugs 10 von einem geringeren maximalen Reibwert ausgegangen. Entweder von dem Reibwert, der aus den Geschwindigkeitsdaten ermittelt wurde, oder es wird ein gewichteter Mittelwert aus den beiden Reibwerten bestimmt und zur weiteren Steuerung des Fahrzeugs verwendet. Auch andere funktionale Zusammenhänge zwischen gespeicherten und gemessenen Reibwerten können für die Ermittlung des verwendeten Reibwerts angewandt werden.
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Die Plausibilisierung kann beispielsweise wie folgt vorgenommen werden: Aufgrund des Reibwerts, der der Reibwertdatenbank entnommen ist, ist auf dem Fahrbahnabschnitt 1 eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs möglich ist, die einer Geschwindigkeit vmax entspricht. Werden sämtliche Fahrzeuge, die auf diesem Fahrbahnabschnitt unterwegs sind, mit einer deutlich geringeren Geschwindigkeit gemessen, so kann mit einer hohen Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass dieser Reibwert zu hoch angesetzt ist und dass die diesem hohen Reibwert entsprechende maximale Geschwindigkeit vmax nicht problemlos gefahren werden kann. Die Plausibilität des Reibwerts aus der Reibwertdatenbank ist damit gering. Werden hingegen Geschwindigkeiten gemessen, die einen Reibwert voraussetzen, der weitgehend dem Reibwert aus der zentralen Datenbank entspricht, so ist die Plausibilität dieses Reibwertes hoch und damit kann dieser zur weiteren Steuerung des Fahrzeugs verwendet werden.
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Die einzelnen Verfahrensschritte sind in 2 nochmals in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt. In einem ersten Schritt wird der Reibwert aus der zentralen Reibwertdatenbank entnommen, in der 2 mit dem Schritt 100 gekennzeichnet. In einem nächsten Schritt 101 wird ermittelt, ob Fahrzeuge auf dem betreffenden Fahrbahnabschnitt fahren oder ob dieser Fahrbahnabschnitt leer ist, bzw. keine Fahrzeuge vorhanden sind, deren Geschwindigkeit einem normalen Fahrbetrieb entspricht, die also insbesondere nicht anhalten oder sich in einer Stausituation befinden. Werden solche Fahrzeuge detektiert, so wird in einem nächsten Schritt 102 die Geschwindigkeit dieser Fahrzeuge auf dem Fahrbahnabschnitt 1 mit Hilfe des Sensors bzw. der Sensoren im Ego-Fahrzeug bestimmt. Diese Geschwindigkeitsdaten können an den zentralen Server 25 übertragen werden, können aber auch nur direkt im Ego-Fahrzeug 10 verarbeitet werden. Befinden sich hingegen keine Fahrzeuge auf dem betreffenden Fahrbahnabschnitt, so werden in einem Schritt 103 historische Geschwindigkeitsdaten aus der zentralen Datenbank entnommen, d.h. gemessene Geschwindigkeit von Fahrzeugen auf dem betreffenden Fahrbahnabschnitt, die zu einem früheren Zeitpunkt oder von anderen Fahrzeugen gemacht wurden. Insbesondere werden dabei Geschwindigkeitsdaten verwendet, die unter ähnlichen Bedingungen gemessen wurden, also bei ähnlichen Temperaturen und ähnlichem Fahrbahnzustand, insbesondere bezüglich Nässe oder Schneebelag auf der Fahrbahn.
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Aus den aktuell gemessenen Geschwindigkeiten oder aus den historischen Geschwindigkeiten wird schließlich ein Reibwert bestimmt (Schritt 104), der den gemessen Geschwindigkeiten entspricht. Bei mehreren Fahrzeugen kann dieser Wert bspw. über alle gemessenen Fahrzeuge gemittelt werden oder in sonstiger Weise aus diesen Geschwindigkeiten ermittelt werden. Dieser Reibwert wird in einem Schritt 105 mit dem Reibwert aus der Reibwertdatenbank verglichen und daraus ein Plausibilitätswert bestimmt, der die Plausibilität des Reibwerts repräsentiert, der der zentralen Datenbank entnommen ist.
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Im darauffolgenden Schritt 106 wird ermittelt, ob sich der Plausibilitätswert innerhalb eines vorgegebenen Intervalls befindet, d.h. ob der Reibwert aus der zentralen Datenbank für die weitere Steuerung des Fahrzeugs in einem Schritt 107 verwendet werden kann. Ist der Plausibilitätswert außerhalb dieses Intervalls, so ist die Verlässlichkeit des Reibwerts aus der zentralen Reibwertdatenbank gering und es wird mit einem angepassten Reibwert die weitere Steuerung des Fahrzeugs durchgeführt (Schritt 108), beispielsweise mit dem Reibwert, der aus den aktuellen Geschwindigkeiten der Fahrzeuge auf diesem Fahrbahnabschnitt bestimmt worden ist.
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Die Plausibilitätswerte der Reibwertdaten können zurück auf den Server 25 gespeichert werden. Diese Plausibilitätswerte können an weitere Fahrzeuge übermittelt werden, die über eine entsprechende Antenne 31, 32, 33 verfügen oder sie können dazu verwendet werden, die bisherigen Reibwerte durch neue zu ersetzen.
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Zur Durchführung des Verfahrens kann ein System verwendet werden, das eine Vorrichtung mit wenigstens einer Recheneinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, das beschriebene Verfahren durchzuführen. Dabei kann die Recheneinheit oder die Recheneinheiten auf mehrere Orte verteilt sein, insbesondere im Ego-Fahrzeug, dem zentralen Server oder auch an den Empfangs- oder Sendeeinrichtungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015216483 A1 [0005]
- DE 102016205430 A1 [0005]
