DE102019215657A1

DE102019215657A1 - Fahrzeugsteuerungsstystem und -verfahren

Info

Publication number: DE102019215657A1
Application number: DE102019215657.6A
Authority: DE
Inventors: Philip Alexander Barber; Rebecca Gemma Matthias; Naseem AKHTAR
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2020-05-14
Also published as: GB201818540D0; GB2579025A; GB2579025B

Abstract

Es wird ein Steuerungssystem und ein Verfahren für ein Trägerfahrzeug offenbart, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann. Das Steuerungssystem besteht aus einem oder mehreren Reglern. Die Geschwindigkeit und/oder der Weg des Fahrzeugs im autonomen Modus ist einem Fahrkontext angemessen.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Fahrzeugsteuerungssystem und -verfahren. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht es sich auf ein Fahrzeugsteuerungssystem und Verfahren für ein Fahrzeug, das in einem autonomen Modus betrieben wird.
Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Steuerungssystem, ein Verfahren, ein Fahrzeug, eine Computersoftware und ein nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium.
HINTERGRUND
Es ist bekannt, dass ein Fahrzeug ein System beherbergt, das es dem Trägerfahrzeug ermöglicht, nach einem vordefinierten autonomen Modus zu arbeiten. Das Trägerfahrzeug kann von einem Benutzer (Insassen) des Trägerfahrzeugs angewiesen werden, gemäß dem vordefinierten autonomen Modus zu arbeiten, d.h. über eine Eingabevorrichtung, bei der eine Benutzereingabe empfangen wird, um den Betrieb des vordefinierten autonomen Modus zu steuern.
Der Insasse kann sich wünschen, dass die Geschwindigkeit und der Weg des Trägerfahrzeugs im autonomen Modus für einen Fahrkontext geeignet sind. Der Fahrkontext kann sich auf Faktoren wie die Umgebung außerhalb des Trägerfahrzeugs beziehen. Die Umgebung umfasst die Infrastruktur und andere Verkehrsteilnehmer (ORUs). Der Fahrkontext kann sich auf die spezifischen Präferenzen des Insassen beziehen. Der Fahrkontext kann sich auf den Zustand des Trägerfahrzeugs beziehen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Steuerungssystem, ein Verfahren, ein Fahrzeug, eine Computersoftware und ein nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium dar.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Steuerungssystem für ein Trägerfahrzeug vorgesehen, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Steuerungssystem eine oder mehrere Steuerungen umfasst, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist um: Bestimmen einer Manöveranforderung, die auf ein erforderliches Manöver des auszuführenden Trägerfahrzeugs hinweist; Empfangen von Umgebungsinformationen, die auf die Umgebung in der Nähe des Trägerfahrzeugs hindeuten; Bestimmen, in Abhängigkeit von der Manöveranforderung und den empfangenen Umgebungsinformationen, dass das erforderliche Manöver nicht durchgeführt werden kann, während eine erste Manöverbeschränkung erfüllt ist; Bestimmen eines beabsichtigten Manövers, um einem anderen Verkehrsteilnehmer die Absicht des Trägerfahrzeugs zu signalisieren, das erforderliche Manöver durchzuführen; und Veranlassen des Trägerfahrzeugs, das beabsichtigte Manöver und das erforderliche Manöver in Abhängigkeit davon, ob mindestens eine zweite Manöverbeschränkung erfüllt ist, abzuschließen; wobei sich die zweite Manöverbeschränkung, die dem beabsichtigten Manöver zugeordnet ist, von der ersten Manöverbeschränkung unterscheidet, die dem erforderlichen Manöver zugeordnet ist.
Dies bietet den Vorteil einer verbesserten Kommunikation zwischen den Verkehrsteilnehmern. Die Bereitstellung dynamischer Cues (Intentionsmanöver) für andere Verkehrsteilnehmer hilft dem Trägerfahrzeug, insbesondere im Schwerlastverkehr Manövrierungsmöglichkeiten zu schaffen.
Die eine oder die mehreren Steuerungen können gemeinsam umfassen: mindestens einen elektronischen Prozessor mit einem elektrischen Eingang zum Empfangen der Umgebungsinformationen; und mindestens eine elektronische Speichervorrichtung, die elektrisch mit dem mindestens einen elektronischen Prozessor gekoppelt ist und darin gespeicherte Anweisungen aufweist; und worin der mindestens eine elektronische Prozessor konfiguriert ist, um auf die mindestens eine Speichervorrichtung zuzugreifen und die Anweisungen darauf auszuführen, um das Trägerfahrzeug zu veranlassen, das Bestimmen und das Verursachen durchzuführen.
Das Bestimmen, ob die zweite Rangierbedingung erfüllt ist, kann das Bestimmen umfassen, ob ein anderer Verkehrsteilnehmer ein Nachgebemanöver durchführt.
Dies bietet den Vorteil einer verbesserten Kommunikation zwischen den Verkehrsteilnehmern. Die Erkennung dynamischer Cues (Nachgebemanöver) anderer Verkehrsteilnehmer hilft dem Trägerfahrzeug, Manövrierungsmöglichkeiten zu erkennen und zu erkennen, wann es anderen Verkehrsteilnehmern nachgeben soll.
Das Nachgebemanöver kann mit einem anderen Verkehrsteilnehmer verbunden sein, der einen Raum für eine Trasse für das Trägerfahrzeug schafft oder aufrechterhält.
Wird die zweite Manöverbeschränkung nicht erfüllt, kann zumindest das erforderliche Manöver abgebrochen werden.
Die erste Rangierbedingung kann zumindest teilweise nicht erfüllt werden, da die Durchführung des erforderlichen Manövers den anderen Verkehrsteilnehmer zwingen würde, seine Position im Verkehr und/oder seine Geschwindigkeit und/oder seinen Kurs zu ändern.
Das Absichtsmanöver kann konfiguriert werden, um mindestens eines zu betonen: Eintauchen, Rebound, Squat, Gewichtsverlagerung.
Dies bietet den Vorteil einer verbesserten und für den Menschen erkennbaren Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern. Eine schnelle Lenkung oder Drehmomentausgabe erzeugt ein wahrnehmbares Eintauchen, Rebound, Squat, oder Gewichtsverlagerung, um die Absicht zu unterstreichen, anzuhalten, zu beschleunigen, einen Raum zu schaffen oder einen Raum einzunehmen.
Wenn das erforderliche Manöver in einer ersten Querrichtung erfolgt, darf das beabsichtigte Manöver nicht in einer zweiten Querrichtung erfolgen, und/oder wenn das erforderliche Manöver eines der Beschleunigungs- oder Bremsmanöver umfasst, darf das beabsichtigte Manöver nicht das andere des Beschleunigens oder Bremsens sein.
Dies hat den Vorteil, dass das beabsichtigte Manöver für andere Verkehrsteilnehmer klarer sein kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Steuerungssystem für ein Trägerfahrzeug vorgesehen, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Steuerungssystem eine oder mehrere Steuerungen umfasst, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist um: Empfangen von Umgebungsinformationen (Umweltinformationen), die die Umgebung (Umwelt) in der Nähe des Trägerfahrzeugs anzeigen; Identifizieren eines beabsichtigten Manövers, das die Absicht eines anderen Verkehrsteilnehmers anzeigt, ein Manöver durchzuführen; Bestimmen, in Abhängigkeit von den empfangenen Umgebungsinformationen und dem identifizierten beabsichtigten Manöver, einer Anforderung an das Trägerfahrzeug, die Steuerung des Trägerfahrzeugs zu ändern, um dem anderen Verkehrsteilnehmern genügend Platz zur Durchführung des Manövers zu geben; Bestimmen eines Unterbringungsmanövers, um dem anderen Verkehrsteilnehmer zu signalisieren, dass das Trägerfahrzeug dem anderen Verkehrsteilnehmer genügend Platz für die Durchführung des Manövers lässt; Ändern der Steuerung, um den ausreichenden Platz zuzulassen; und veranlassen, dass das Trägerfahrzeug das Unterbringungsmanöver durchführt.
Die eine oder die mehreren Steuerungen können gemeinsam umfassen: mindestens einen elektronischen Prozessor mit einem elektrischen Eingang zum Empfangen der Umgebungsinformationen; und mindestens eine elektronische Speichervorrichtung, die elektrisch mit dem mindestens einen elektronischen Prozessor gekoppelt ist und darin gespeicherte Anweisungen aufweist; und worin der mindestens eine elektronische Prozessor konfiguriert ist, um auf die mindestens eine Speichervorrichtung zuzugreifen und die Anweisungen darauf auszuführen, so dass das Trägerfahrzeug das Bestimmen, Ändern und Verursachen durchführt.
Das Nachgebemanöver kann mit dem Trägerfahrzeug verbunden sein, das einen Raum für einen Weg für den anderen Verkehrsteilnehmer schafft oder erhält.
Das Nachgebemanöver kann so konfiguriert werden, dass es mindestens eines betont: Eintauchen, Rebound, Squat, Gewichtsverlagerung.
Das Steuerungssystem kann konfiguriert werden, um das Trägerfahrzeug dazu zu veranlassen, ein Raumschaffungsmanöver durchzuführen, um den erforderlichen Raum zu schaffen.
Wenn sich das Raumerschaffungsmanöver in einer ersten Querrichtung befindet, darf das Unterwerfungsmanöver nicht in einer zweiten Querrichtung sein, und/oder wenn das Raumerschaffungsmanöver das Beschleunigen oder Bremsen umfasst, darf das Unterwerfungsmanöver nicht das andere Beschleunigen oder Bremsen sein.
Dies hat den Vorteil, dass das Nachgebemanöver für andere Verkehrsteilnehmer klarer sein kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren für ein Trägerfahrzeug vorgesehen, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Manöveranforderung, die auf ein erforderliches Manöver des durchzuführenden Trägerfahrzeugs hinweist; Empfangen von Umgebungsinformationen, die auf die Umgebung in der Nähe des Trägerfahrzeugs hindeuten; Bestimmen, in Abhängigkeit von der Manöveranforderung und den empfangenen Umgebungsinformationen, dass das erforderliche Manöver nicht durchgeführt werden kann, während eine erste Manöverbeschränkung erfüllt ist; Bestimmen eines beabsichtigten Manövers, um einem anderen Verkehrsteilnehmer die Absicht des Trägerfahrzeugs zu signalisieren, das erforderliche Manöver durchzuführen; und Veranlassen des Trägerfahrzeugs, das beabsichtigte Manöver und das erforderliche Manöver in Abhängigkeit davon, ob mindestens eine zweite Manöverbeschränkung erfüllt ist, abzuschließen; wobei sich die zweite Manöverbeschränkung, die dem beabsichtigten Manöver zugeordnet ist, von der ersten Manöverbeschränkung unterscheidet, die dem erforderlichen Manöver zugeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren für ein Trägerfahrzeug vorgesehen, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von Umgebungsinformationen, die die Umgebung in der Nähe des Trägerfahrzeugs anzeigen; Identifizieren eines beabsichtigten Manövers, das die Absicht eines anderen Verkehrsteilnehmers anzeigt, ein Manöver durchzuführen; Bestimmen, in Abhängigkeit von den empfangenen Umgebungsinformationen und dem identifizierten beabsichtigten Manöver, einer Anforderung an das Trägerfahrzeug, die Steuerung des Trägerfahrzeugs zu ändern, um dem anderen Verkehrsteilnehmern genügend Platz zur Durchführung des Manövers zu geben; Bestimmen eines Unterbringungsmanövers, um dem anderen Verkehrsteilnehmer zu signalisieren, dass das Trägerfahrzeug dem anderen Verkehrsteilnehmer genügend Platz zur Durchführung des Manövers lässt; Modifizieren der Steuerung, um den ausreichenden Platz zuzulassen; und Veranlassen des Trägerfahrzeugs, das Unterbringungsmanöver durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug vorgesehen, das eines oder mehrere der hierin beschriebenen Steuerungssysteme umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung steht eine Computersoftware zur Verfügung, die bei ihrer Ausführung so angeordnet ist, dass sie eines oder mehrere der hierin beschriebenen Verfahren ausführt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium vorgesehen, auf dem Anweisungen gespeichert sind, die bei Ausführung durch einen oder mehrere elektronische Prozessoren dazu führen, dass der eine oder die mehreren elektronischen Prozessoren eines oder mehrere der hier beschriebenen Verfahren ausführen.
Im Rahmen dieser Anwendung ist ausdrücklich vorgesehen, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorstehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in den folgenden Beschreibungen und Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig oder in beliebiger Kombination übernommen werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Weise und/oder Kombination kombiniert werden, es sei denn, diese Merkmale sind nicht kompatibel. Der Anmelder behält sich das Recht vor, eine ursprünglich eingereichte Forderung zu ändern oder eine neue Forderung entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, eine ursprünglich eingereichte Forderung zu ändern, um von einer anderen Forderung abhängig zu sein und/oder eine Eigenschaft einer anderen Forderung aufzunehmen, obwohl sie ursprünglich nicht auf diese Weise geltend gemacht wurde.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden nun exemplarisch nur noch mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 veranschaulicht ein Beispiel für ein Trägerfahrzeug;
2A veranschaulicht ein Beispiel für eine elektronische Steuerung;
2B veranschaulicht ein Beispiel für ein computerlesbares Speichermedium;
2C veranschaulicht ein Beispiel für ein System;
3 veranschaulicht ein Beispiel für ein Verfahren; und
4 veranschaulicht ein Beispiel für ein Verfahren.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 veranschaulicht ein Beispiel für ein Fahrzeug 10, in dem Ausführungsformen der Erfindung realisiert werden können. In einigen, aber nicht unbedingt in allen Beispielen ist das (Träger-)Fahrzeug 10 ein Personenkraftwagen, auch als Personenkraftwagen oder als Automobil bezeichnet. Pkw haben in der Regel ein Leergewicht von weniger als 5000 kg. In anderen Beispielen können Ausführungsformen der Erfindung für andere Anwendungen, wie z.B. Industriefahrzeuge, eingesetzt werden.
Das Trägerfahrzeug 10 kann jede geeignete Antriebsmaschine (nicht dargestellt) oder eine Vielzahl von Antriebsmaschinen umfassen. Ein Beispiel für einen Antriebsmotor ist ein Verbrennungsmotor.
Ein weiteres Beispiel für einen Antriebsmotor ist ein Elektromotor. Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug oder ein Hybrid-Elektrofahrzeug sein.
Das Trägerfahrzeug 10 kann in einem autonomen Modus betrieben werden. Das Trägerfahrzeug 10 kann auch in einem nicht autonomen Modus betrieben werden.
Ein Steuerungssystem 200 ist in 2A dargestellt, das zumindest teilweise die Funktionalität des autonomen Modus umsetzen kann. Das Steuerungssystem 200 kann zumindest teilweise die Funktionalität des nicht-autonomen Modus implementieren. Das Steuerungssystem 200 kann Mittel umfassen, um die Durchführung eines oder mehrerer der hierin beschriebenen Verfahren zumindest teilweise zu bewirken.
Das Steuerungssystem 200 kann eine oder mehrere (elektronische) Steuerungen 202 umfassen. Eine Steuerung 202 ist in 2A dargestellt.
Die Steuerung 202 von 2A beinhaltet mindestens einen elektronischen Prozessor 204; und mindestens eine elektronische Speichervorrichtung 206, die elektrisch mit dem elektronischen Prozessor 204 gekoppelt ist und Anweisungen 208 (z.B. ein Computerprogramm) aufweist, die darin gespeichert sind, die mindestens eine elektronische Speichervorrichtung 206 und die Anweisungen 208, die konfiguriert sind, um mit dem mindestens einen elektronischen Prozessor 204 eines oder mehrere der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.
Das Steuerungssystem 200 kann getrennt von oder zusammen mit allen Eingabegeräten und allen von dem Steuerungssystem 200 gesteuerten Stellgliedern geliefert werden.
2B veranschaulicht ein nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium 210, das das Computerprogramm 208 (Computersoftware) umfasst.
2C zeigt ein Beispiel für ein System 300 für ein Fahrzeug, wie beispielsweise das Trägerfahrzeug 10 von 1. Das System 300 kann zumindest teilweise die Funktionalität des autonomen Modus implementieren.
Das System 300 umfasst das Steuerungssystem 200. Das System 300 kann ein oder mehrere Stellglieder für den Betrieb durch mindestens das Steuerungssystem 200 in mindestens dem autonomen Modus umfassen. Die Stellglieder können funktionsfähig (direkt oder indirekt) mit einem oder mehreren Ausgängen einer oder mehrerer Steuerungen des Steuerungssystems 200 gekoppelt sein.
Die Stellglieder können ein oder mehrere Drehmomentstellglieder umfassen. Die Drehmoment-Stellglieder dienen zum Steuern des Drehmoments, das an einem oder mehreren Straßenrädern des Trägerfahrzeugs 10 empfangen wird.
Die Drehmoment-Stellglieder können ein Bremssteuerglied 316 umfassen.
Das Bremssteuergerät 316 umfasst alle geeigneten Mittel zum Steuern eines negativen Drehmoments, das von den Straßenrädern des Trägerfahrzeugs 10 empfangen wird.
In einer Implementierung kann das Bremssteuerungsstellglied 316 ein Reibungsbremsstellglied zum Anlegen von Reibungsbremsen des Trägerfahrzeugs 10 umfassen.
Das Bremssteuergerät 316 kann in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal, wie beispielsweise einem von der Steuerung 200 ausgegebenen Bremsanforderung-Signal, im autonomen Modus betrieben werden.
Die Drehmoment-Stellglieder können ein Beschleunigungs-Stellglied 312 umfassen.
Das Beschleunigungssteuerungs-Stellglied 312 umfasst alle geeigneten Mittel zum Steuern eines positiven Drehmoments, das von den Straßenrädern des Trägerfahrzeugs 10 empfangen wird, zum Beispiel Mittel zum Steuern einer Drehmomentabgabe des Antriebsmotors.
In einer Implementierung kann das Beschleunigungssteuerungsstellglied 312 ein Drosselklappenstellglied zum Steuern eines Öffnungsgrades einer Drosselklappe für einen Verbrennungsmotor umfassen.
Der Beschleunigungssteuerungsstellglied 312 kann in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal, wie beispielsweise einem Drehmomentanforderungssignal, das von der Steuerung 200 ausgegeben wird, im autonomen Modus betrieben werden.
Die Stellglieder können ein Lenksteuerungs-Stellglied 314 umfassen. Das Lenksteuerstellglied ist Teil eines Lenksubsystems des Trägerfahrzeugs 10, um die Richtung des Trägerfahrzeugs 10 zu steuern.
Das Lenksteuerstellglied 314 umfasst alle geeigneten Mittel zum Steuern einer Richtung des Trägerfahrzeugs 10, beispielsweise Mittel zum Steuern eines Lenkwinkels der vorderen Straßenräder des Trägerfahrzeugs 10.
In einer Implementierung kann das Lenksteuerstellglied 314 einen Motor zum Betätigen einer Lenkstange des Trägerfahrzeugs 10 umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann das Lenksteuerstellglied 314 ein Reibungsbremsstellglied umfassen, das konfiguriert ist, um ein Bremsmomentdifferential zwischen linken und rechten Rädern des Trägerfahrzeugs 10 zu steuern.
Das Lenksteuerstellglied 314 kann in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal, wie beispielsweise einem vom Steuerungssystem 200 ausgegebenen Lenksignal, im autonomen Modus betrieben werden.
Einer oder mehrere der Stellglieder 312, 314, 316 können vom Steuerungssystem 200 im autonomen Modus automatisch betätigt werden. Ein oder mehrere der Stellglieder können unter manueller Steuerung durch einen Fahrzeuginsassen im nicht autonomen Modus betrieben werden.
Das System 300 kann eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 304, 306, 308, 308, 310 umfassen. Die Eingabevorrichtungen können mit einem oder mehreren Eingängen einer oder mehrerer Steuerungen des Steuerungssystems 200 gekoppelt sein.
Die Signale an die Stellglieder können von den Signalen der Eingabegeräte abhängig sein.
Die Eingabevorrichtungen können Abtastmittel 306, 308, 310, wie beispielsweise eine oder mehrere Sensoreinheiten, umfassen. Die Abtastmittel können die Bildverarbeitung für autonomes Fahren ermöglichen.
Die Abtastmittel geben an das Steuerungssystem 200 Umgebungsinformationen aus, die die Umgebung in der Nähe des Trägerfahrzeugs 10 anzeigen. Die Umgebungsinformationen sind ein Indikator für ein oder mehrere Umgebungsmerkmale, z.B. Straßentyp, Vorhandensein anderer Verkehrsteilnehmer, Straßenmarkierungen, Straßenprioritäten usw.
Die Abtastmittel können für die Befestigung am Trägerfahrzeug 10 konfiguriert oder geeignet sein. Die Abtastmittel können einen optischen Sensor, wie beispielsweise eine (visuelle) Kamera 308, umfassen. Ein optischer Sensor dient zur Abbildung im sichtbaren Lichtspektrum.
Die Abtastmittel können Reichweitenerfassungsmittel 310 umfassen. Unter dem Begriff „Entfernungserkennungsmittel“ versteht man alle Abtastmittel zum Erkennen von Sensordaten, die eine Reichweite eines Zielobjekts vom Trägerfahrzeug 10 anzeigen. Das Entfernungserfassungsmittel 310 kann einen Entfernungsmesser umfassen. Das Entfernungserfassungsmittel 310 kann einen Laserentfernungsmesser umfassen. Der Laser-Entfernungsmesser kann einen Lidarsensor umfassen. Das Steuerungssystem 200 mit mindestens einem der Abtastmittel kann so angeordnet sein, dass es eine Dopplerverschiebung in einem Sendesignal erfasst. Die Abtastmittel können einen Radarsensor 306 umfassen. Die Abtastmittel können einen Ultraschallsensor umfassen (nicht dargestellt).
Das System 300 kann eine Vielzahl der Eingabevorrichtungen umfassen, wobei jede Eingabevorrichtung eine andere Abtastmodalität darstellt. Das System 300 kann beispielsweise Lidarsensoren, Radarsensoren und Kameras umfassen. Diese Redundanz erhöht die Sicherheit und ermöglicht autonomes Fahren in verschiedenen Umgebungen, wie z.B. bei Nachtfahrten oder bei Nebel.
Die Abtastmittel können in der Lage sein, Objekte innerhalb eines ersten Erfassungsbereichs zu erfassen. Der erste Erfassungsbereich kann höchstens eine maximale Sichtlinie vom Erfassungsmittel sein. Der erste Erfassungsbereich kann von etwa 80 m bis etwa 100 m von der Position der Erfassungsmittel entfernt sein.
Objekte können durch ein Klassifizierungsverfahren (Algorithmus) des Steuerungssystems 200 erkannt werden. Zu den Objekten, die klassifiziert werden können, gehören unter anderem: Kraftfahrzeuge; Lastkraftwagen; Motorräder oder Fahrräder; Rettungsfahrzeuge; Verkehrszeichen und deren Anweisungen (einschließlich temporärer Straßenmöbel wie Kegel); Straßenmarkierungen und deren Anweisungen. Die Positionen der Objekte können bestimmt werden, z.B. mit Hilfe von Entfernungserkennungsmitteln ₃₁₀. Es kann bestimmt werden, auf welcher Spur sich die Objekte befinden. Es kann eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Trägerfahrzeug 10 und einem Objekt bestimmt werden, die anzeigen kann, ob ein Abstand (auch als Vorwärtsfahrt, Zwischenraum, Folgeabstand bezeichnet) vom Objekt größer oder kleiner wird und mit welcher Geschwindigkeit. Die Bewegung der Objekte kann z.B. mit Hilfe der optischen Strömungsanalyse verfolgt werden.
Die Abtastmittel bieten gemeinsam ein Sichtfeld um das Trägerfahrzeug 10 herum. Das Sichtfeld kann sich horizontal um das Trägerfahrzeug 10 oder weniger um 360 Grad erstrecken. Das kollektive Sichtfeld erstreckt sich ebenfalls vertikal um jeden angemessenen Betrag. Die einzelnen Sensoreinheiten können sich vorne, hinten und/oder seitlich am Trägerfahrzeug 10 befinden. Sensoreinheiten können sich an den Ecken des Trägerfahrzeugs 10 befinden. Sensoreinheiten können sich an den Außenspiegeln des Trägerfahrzeugs 10 befinden. Einige Sensoreinheiten können sich hoch oben auf dem Trägerfahrzeug 10 befinden, beispielsweise über der Taille des Trägerfahrzeugs 10. Einige Sensoreinheiten können sich auf Stoßfängerhöhe oder niedriger befinden.
Die Eingabevorrichtungen können mit dem Steuerungssystem 200 über jedes geeignete elektronische Kommunikationsnetz kommunizieren. Ebenso können die Stellglieder für den Drive-by-Wire-Betrieb konfiguriert werden, so dass die Kommunikation zwischen dem Steuerungssystem 200 und den Stellgliedern auch über jedes geeignete elektronische Kommunikationsnetzwerk erfolgen kann. Die Redundanz kann durch die Implementierung mehrerer Kommunikationsnetze und/oder Backup-Controller im Steuerungssystem 200 und/oder Backup-Stromversorgungen gewährleistet werden, die an unabhängige Energiequellen (z.B. Batterien) gekoppelt sind. Beispielkommunikationsnetzwerke beinhalten ein Controller Area Network (CAN), ein Ethernet-Netzwerk, ein Local Interconnect Network, ein FlexRay(TM)-Netzwerk oder dergleichen.
Das System 300 kann eine Telematikeinheit 304 umfassen. Die Telematikeinheit 304 kann eine oder mehrere Steuerungen umfassen. Die Telematikeinheit 304 kann eine Telematiksteuereinheit (TCU) sein. Die dargestellte TCU ist nicht Teil des Steuerungssystems 200, kann aber in anderen Beispielen verwendet werden. Die TCU kann mindestens so konfiguriert werden, dass sie als Client für die Aktualisierung der Fahrzeugsoftware fungiert. Die TCU kann eine Antennenanordnung umfassen. Die Antennenanordnung kann als Empfänger, Sender oder Sende-Empfänger konfiguriert werden. Dadurch können Software-Updates von einer entfernten (offboard) Informationsquelle 302, wie beispielsweise einem Server, einem anderen Fahrzeug gemäß einem Fahrzeug-zu-Fahrzeug (V2V)-Kommunikationsmodell oder einer externen Infrastruktur gemäß einem Fahrzeug-zu-Infrastruktur (V2I)-Kommunikationsmodell, bezogen werden.
Die TCU kann konfiguriert werden, um Software-over-the-Air (SOTA)-Aktualisierungen zur Installation im Trägerfahrzeug 10 herunterzuladen. Softwarekomponenten für SOTA-Updates könnten mindestens Folgendes beinhalten: ausführbaren Code, Konfigurationsdaten, Grafiken, Kartendaten, dynamische Daten wie dynamische Kartendaten und dynamische Verkehrsdaten und Wetterdaten, Audiokalibrierung, Multimedia und Firmware.
SOTA-Updates werden über ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise ein Mobilfunknetz, empfangen. Das Trägerfahrzeug 10 kann einen Mobilfunkdienst abonnieren. Die TCU kann eine Teilnehmeridentität, wie beispielsweise eine International Mobile Subscriber Identity (IMSI)-Nummer, umfassen, um den Zugang zum Mobilfunknetz zu erleichtern. Im Trägerfahrzeug 10 kann ein Teilnehmeridentifikationsmodul (SIM) installiert werden, um der TCU den Zugriff auf die IMSI und damit auf das Mobilfunknetz zu ermöglichen. Ein Betreiber des Mobilfunknetzes kann die IMSI einem Kundenkonto zuordnen und dem Kunden die Datennutzung und/oder den Zugang zum Mobilfunknetz in Rechnung stellen. Zusätzlich oder alternativ kann die TCU Mittel zum Zugriff auf ein Nahbereichskommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise ein drahtloses lokales Netzwerk oder ein drahtloses persönliches Netzwerk, umfassen. Die TCU kann Mittel, wie beispielsweise eine universelle serielle Busschnittstelle, zur drahtgebundenen Kommunikation mit der Ferninformationsquelle 302 umfassen.
Vorteilhafterweise ermöglicht die SOTA-Funktionalität das Herunterladen der dynamischen Daten, während das Trägerfahrzeug 10 eine Fahrt unternimmt. Dies ermöglicht im Wesentlichen Live-Updates. Die Telematikeinheit 304 kann konfiguriert werden, um die SOTA-Downloads von der entfernten Informationsquelle 302 nach Push- oder Pull-Verfahren zu planen. Es können Client-Server-, V2V- und/oder V2I-Kommunikationsmodelle verwendet werden. Die Telematikeinheit 304 kann konfiguriert werden, um die Downloads periodisch in einem vorbestimmten Intervall durchzuführen, das von der Download-Nutzlast abhängen kann. So kann beispielsweise das Intervall für das Herunterladen dynamischer Verkehrsdaten von der Reihenfolge der Minuten bis zur Reihenfolge der Stunden reichen. Das Intervall für das Herunterladen dynamischer Kartendaten kann von der Reihenfolge der Minuten bis zur Reihenfolge der Monate reichen. Das Intervall für das Herunterladen nicht dynamischer Daten kann von der Größenordnung der Monate bis zur Größenordnung der Jahre reichen, oder es kann sein, dass sie bei einem Händler manuell aktualisiert werden müssen.
Dynamische Verkehrsdaten wie vorstehend beschrieben können über ein SOTA-Update und/oder eine Programmierschnittstelle für Dienstanbieteranwendungen bezogen werden. Dynamische Verkehrsdaten umfassen im Wesentlichen Live-Informationen über die Verkehrslage. So können beispielsweise die dynamischen Verkehrsdaten auf langsam laufenden oder gestoppten Verkehr hinweisen. Die dynamischen Verkehrsdaten können einer oder mehreren Metriken zugeordnet werden, die mit der Verkehrsdichte, der Durchflussrate, der Geschwindigkeit, der Entfernung zwischen den Fahrzeugen oder der Fahrzeit verbunden sind. Die Metriken können einen aktuellen Zustand, eine Änderung oder einen erwarteten Zustand anzeigen. Die Metriken können mit bestimmten Orten und/oder mit bestimmten Zeiten verknüpft sein. Sinkende Geschwindigkeiten/Durchflussraten/Distanzen zwischen den Fahrzeugen und steigende Dichten/Reisezeiten sind Indikatoren für die Verkehrslage.
Die dynamischen Verkehrsdaten ermöglichen die Bestimmung eines Verkehrszustands. Der Verkehrszustand könnte durch Vergleich eines aktuellen Zustands mit einer Änderung oder einem erwarteten Zustand bestimmt werden. Eine Verkehrssituation könnte bestimmt werden, wenn mindestens ein Schwellenwert überschritten wird, wie beispielsweise ein absoluter oder relativer Schwellenwert. Der relative Schwellenwert könnte z.B. ein Schwellenwert für die statistische Signifikanz sein.
Die dynamischen Verkehrsdaten können eine ausreichende Auflösung, Granularität und/oder Detailgenauigkeit aufweisen, damit der Verkehrszustand einer bestimmten Fahrspur einer Autobahn von einer Vielzahl von Fahrspuren für die Fahrt in eine gleiche Richtung zugeordnet werden kann. Auf diese Weise können bestimmte Fahrspuren vermieden werden, bevor eine Warteschlange erreicht wird.
Dynamische Kartendaten wie vorstehend beschrieben können Informationen umfassen, die es ermöglichen, die an Bord des Trägerfahrzeugs 10 gespeicherten Kartendaten zu ergänzen. Die Kartendaten können vom Steuerungssystem 200 und/oder einem Navigationssubsystem des Trägerfahrzeugs 10 für die Routenplanung verwendet werden. Die Kartendaten zeigen mindestens Straßen und Kreuzungen an. Standorte können durch Kartendaten über globale Positionskoordinaten angezeigt werden. Das Navigationssubsystem kann konfiguriert werden, um Eingaben zur Benutzerführung zu empfangen, die Navigationseinschränkungen definieren. Navigationsbeschränkungen können ein oder mehrere Ziele, ein Wegpunkt, eine Navigationsroute oder akzeptable Routen, eine Umgehungseinstellung (z.B. Vermeidung von Mautstraßen), ein zu reduzierendes/reduzierendes Ziel wie Mindestabstand oder minimale Reisezeit oder ein zu erreichendes Ziel wie eine Abfahrts- oder Ankunftszeit umfassen. Sobald eine Navigationsroute ausgewählt wurde, kann die ausgewählte Navigationsroute dem autonomen Modus Navigationseinschränkungen auferlegen, um eine autonome Navigation zu ermöglichen.
Die dynamischen Kartendaten und dynamischen Verkehrsdaten können mit den Kartendaten kompatibel sein. Dynamische Kartendaten können Hinweise auf mindestens eine der folgenden Bedingungen umfassen: Verkehrsbedingungen wie Straßenbau und/oder Fahrspursperren, Geschwindigkeitsänderungen wie Änderungen der Geschwindigkeitsbegrenzung durch permanente Systeme mit variabler Geschwindigkeit, Wetterbedingungen oder Straßenoberflächenbedingungen.
Beispiele für Baustellen sind Straßensperren, Spursperren und Umleitungen. Beispiele für Spursperrungen sind blockierte Fahrspuren, sei es durch Baustellen, ausgefallene Fahrzeuge oder andere Ursachen. Beispiele für Straßenbeläge sind Schlaglöcher, loses oder gebrochenes Oberflächenmaterial, Gefahren durch geringe Reibung (z.B. Eis oder verschüttete Flüssigkeiten) oder Gegenstände in der Straße (z.B. verlorene Ladung). Die Anzeigen können eine oder mehrere Stellen angeben, z. B. an denen die Bedingung beginnt und/oder endet. In den Anzeigen kann angegeben werden, auf welche Spur(en) sich die Bedingung bezieht. Die Anzeigen ermöglichen es, bestimmte Fahrspuren oder Straßen zu umgehen, bevor eine Warteschlange erreicht wird. Die oben genannten Indikationen können durch Analyse der Daten der Messmittel verfügbar sein, jedoch für eine viel kürzere Reichweite. Indikationen aus mehreren Quellen, wie beispielsweise die dynamischen Kartendaten und die Sensormittel, können kombiniert werden, um die Sicherheit zu erhöhen.
Die Kartendaten, dynamischen Kartendaten und/oder dynamischen Verkehrsdaten können eine feine Granularität aufweisen. So können beispielsweise die einzelnen Fahrspuren für die gleiche Fahrtrichtung auf einer Autobahn unterscheidbar sein. Die Kartendaten und/oder dynamischen Kartendaten können einen hohen Detaillierungsgrad aufweisen. So können beispielsweise Angaben zu Straßenmarkierungen und/oder Verkehrszeicheninformationen von den Daten unterscheidbar sein. Unterscheidbare Fahrbahnmarkierungen können Hinweise auf Fahrbahnbegrenzungen beinhalten. Unterscheidbare Fahrspurbegrenzungen können durch Fahrspurbegrenzungsmarkierungen in den Daten oder indirekt durch Fahrspurmittelpositionsinformationen in den Daten angezeigt werden. Die Kartendaten und/oder dynamischen Kartendaten können in jedem geeigneten Format vorliegen, das eine Identifizierung einer Anweisung bezüglich einer Fahrspur, einer Kreuzung, einer Vorfahrt (Priorität) oder Vorsicht ermöglicht.
Das Steuerungssystem 200 kann ferner konfiguriert werden, um ein Straßengesetz zu bestimmen, das auf den aktuellen Standort des Trägerfahrzeugs und/oder auf einen geplanten Standort oder eine geplante Route des Trägerfahrzeugs 10 anwendbar ist. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um Informationen im Zusammenhang mit dem geltenden Straßenverkehrsrecht anzuwenden, um Anweisungen aus den Kartendaten und/oder dynamischen Kartendaten korrekt zu identifizieren. Wenn sich beispielsweise eine geplante Route im Vereinigten Königreich befindet, kann das Steuerungssystem 200 so konfiguriert werden, dass es Straßenmarkierungen oder Verkehrszeicheninformationen in einer Weise erkennt, die den Anforderungen der Straßenverkehrsordnung entspricht. Dies ist von Vorteil, da dieselben Straßenmarkierungen oder -schilder in verschiedenen Rechtsordnungen unterschiedliche rechtliche Bedeutungen haben können.
Die zusätzlichen Details aus den Kartendaten und/oder dynamischen Kartendaten können nicht nur eine verbesserte Routenplanung durch ein Navigationssubsystem, sondern auch eine verbesserte Wegplanung für den autonomen Modus ermöglichen. So kann beispielsweise das Steuerungssystem 200 die Kartendaten und/oder dynamischen Kartendaten verarbeiten, um zu bestimmen, auf welchen Spuren das Trägerfahrzeug 10 an welchen Stellen einer Fahrt fahren wird. Das Steuerungssystem 200 kann ferner bestimmen, wann Fahrspurwechsel gemäß den Anweisungen von Verkehrszeichen oder anderen Informationen aus den Daten erfolgen müssen. Bestimmte Fahrspuren können vermieden oder verlassen werden, bevor eine Warteschlange erreicht wird. Darüber hinaus können die dynamischen Daten einen zweiten Abtastbereich der industriellen Bildverarbeitung definieren, der weiter entfernt ist als der erste Abtastbereich. So können die dynamischen Daten beispielsweise mindestens eine gesamte vom Navigationssubsystem geplante Route abdecken und im Falle einer späteren Neuberechnung eine oder mehrere alternative Routen abdecken. Auf diese Weise können bestimmte Fahrspuren oder Straßen umgangen werden. Die dynamischen Daten können sich auf einen regionalen, nationalen oder sogar internationalen Bereich erstrecken. Ein größerer Abdeckungsbereich kann jedoch die Zeit für das Herunterladen aktualisierter dynamischer Daten beeinträchtigen.
Die Eingabevorrichtungen können einen oder mehrere Abtastmodi zum Erfassen von Objekten oder Kontexten wie Straßenmarkierungen, Verkehrszeichen oder Verkehrsbedingungen usw. definieren. Die Kartendaten/Dynamikdaten können einen weiteren Abtastmodus definieren, um mindestens einige der gleichen Objekte oder Zusammenhänge zu erkennen. Daher können einige Objekte und Kontexte aus mehreren Informationsmodi bestimmt werden. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um die multimodalen Informationen zu aggregieren und die aggregierten Daten zu verarbeiten, um einen Vertrauenswert von mindestens einer Eigenschaft des Objekts oder Kontextes zu erhöhen. Die Eigenschaft kann sich auf das Vorhandensein oder Fehlen des Objekts oder Kontextes, seine Lage, seine Größe oder etwas anderes beziehen, das für das autonome Fahren im Modus nützlich ist. Dies ermöglicht vorteilhaft eine realistische Aussage über einen Fahrkontext zumindest im ersten Erfassungsbereich. Ein erforderliches Manöver darf nur durchgeführt werden, wenn der Vertrauenswert über einem Schwellenwert liegt.
Eine Entscheidung zur Durchführung eines Manövers kann auf der Grundlage von Informationen aus einem längerreichweitigen, wenig vertrauenswürdigen Abtastmodus wie Kartendaten und/oder dynamischen Daten getroffen werden, es kann jedoch erforderlich sein, dass die zu der Entscheidung führenden Informationen anschließend mit einem kurzreichweitigen, hoch vertrauenswürdigen Abtastmodus wie den Abtastmitteln überprüft werden, damit das Manöver durchgeführt werden kann. So können beispielsweise Informationen aus den Abtastmitteln verwendet werden, um zu überprüfen, ob die Informationen aus den Kartendaten/Dynamikdaten korrekt sind, bevor ein oder mehrere geplante Manöver durchgeführt werden. Der länger reichende Low-Trust-Sensormodus kann Kartendaten und/oder dynamischen Daten entsprechen. Der kurzreichweitige hochrastbare Abtastmodus kann einem oder mehreren der oben beschriebenen Abtastmittel entsprechen.
Andere dynamische Daten, die von dem Steuerungssystem 200, z.B. über die TCU, erhältlich sein können, können dynamische Verkehrsdaten beinhalten, die auf den Standort eines Rettungsdienstfahrzeugs hinweisen. Die dynamischen Verkehrsdaten können anzeigen, ob sich ein Rettungsfahrzeug nähert. Dies ermöglicht es dem Trägerfahrzeug 10, aus einer Position heraus zu manövrieren, in der es das Rettungsfahrzeug behindern würde. Die Daten können von der Client-Server-, V2V- und/oder V2I-Kommunikation empfangen werden.
Das Trägerfahrzeug 10 kann zusätzlich mindestens eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) (nicht dargestellt) umfassen, die den Zugang zu einer oder mehreren der hierin beschriebenen Funktionen des Steuerungssystems 200 erleichtert und/oder dem Insassen (z.B. dem Fahrer) einen oder mehrere Ausgänge des hierin beschriebenen Steuerungssystems 200 präsentiert. Die Präsentation kann mit visuellen Mitteln, Audiomitteln oder anderen geeigneten Mitteln erfolgen. Die Benutzereingaben für das HMI können über Touch-, Gesten- oder Klangbefehle oder andere geeignete Mittel erfolgen. Das HMI kann ein oder mehrere von einem Ausgangs-HMI, einem Eingangs-HMI oder einem Eingangs-Ausgangs-HMI umfassen. Beispiele für Ausgabe-HMI in einem Fahrzeug sind eine Mittelkonsolenanzeige, eine Kombianzeige, Audio-Lautsprecher, eine Head-up-Anzeige, eine Rücksitzanzeige, eine haptische Rückmeldevorrichtung oder dergleichen. Beispiele für Eingabe-HMI sind Touchscreens, manuelle Stellglieder wie Tasten und Schaltanlagen sowie Sensoren zur Sprachbefehlserkennung oder berührungslosen Gestenerkennung. Das Eingabe-MI kann sich in der Nähe eines Fahrersitzes befinden. Vorteilhaft ist, dass sich einige Eingabe-HMI am Lenkrad befinden können.
Für die Einleitung des autonomen Modus kann ein Handover-Prozess implementiert werden, der nun beschrieben wird. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um mindestens ein Signal zu empfangen, das eine Eignung zum Einleiten des autonomen Modus anzeigt. Das empfangene Signal kann auf eine Fahrzeugeigenschaft hinweisen. Das empfangene Signal kann auf eine Benutzereigenschaft hinweisen. Das empfangene Signal kann auf eine Umgebungscharakteristik hinweisen. Das empfangene Signal kann von den Abtastmitteln oder von einem anderen Teil des Steuerungssystems 200 stammen, wie beispielsweise einem Algorithmus, der die Kartendaten und/oder dynamischen Daten verarbeitet.
Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um die Ausgabe eines Verfügbarkeitssignals zu bewirken, das eine Verfügbarkeit des autonomen Modus in Abhängigkeit vom empfangenen Signal anzeigt, beispielsweise für die Präsentation vor dem Insassen über ein HMI. Wenn kein Verfügbarkeitssignal ausgegeben wird, ist das Trägerfahrzeug 10 nicht in der Lage, in den autonomen Modus zu wechseln. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um zu bestimmen, ob das Verfügbarkeitssignal in Abhängigkeit von mindestens einer der Fahrzeugeigenschaften, der Benutzereigenschaften oder der Umgebungseigenschaften übertragen werden soll. Ein oder mehrere Kriterien, die mit einem oder mehreren der Merkmale verbunden sind, müssen möglicherweise erfüllt sein, damit das Verfügbarkeitssignal übertragen wird. Eine Anzeige des Verfügbarkeitssignals kann dem Insassen kontinuierlich präsentiert werden, bis mindestens eines der Kriterien nicht mehr erfüllt ist. Das Verfügbarkeitssignal kann dem Insassen kontinuierlich präsentiert werden, bis als Reaktion auf das Verfügbarkeitssignal eine Benutzereingabe empfangen wird. Beispiele für die Benutzereingaben und Beispiele für die Kriterien sind im Folgenden definiert.
Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um die Benutzereingabe in Form eines Benutzeraktivierungssignals zu empfangen, das die Aufforderung des Insassen anzeigt, den autonomen Modus als Reaktion auf das Verfügbarkeitssignal einzuleiten. Die Benutzereingaben können über das HMI erfolgen. Das Benutzeraktivierungssignal kann während der Fahrt des Trägerfahrzeugs 10 empfangen werden, d.h. während sich das Trägerfahrzeug 10 in einem fahrbaren Zustand befindet. So kann sich beispielsweise das Trägerfahrzeug 10 im nicht autonomen Modus befinden. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um ein Fahrmodus-Signal auszugeben, um das Trägerfahrzeug 10 zu veranlassen, den autonomen Modus als Reaktion auf das Benutzeraktivierungssignal einzuleiten. Das Einleiten des autonomen Modus kann eine Übergangsphase umfassen, in der die Steuerung der Fahrzeugbewegung vom Insassen zum Steuerungssystem 200 übergeht.
Eine Dauer der Übergangsphase kann von einer oder mehreren der Fahrzeugeigenschaften, der Benutzereigenschaften oder der Umgebungseigenschaften abhängig sein, um einen reibungslosen Übergang zu gewährleisten.
Das Umgebungsmerkmal kann ein Hinweis auf eine Umgebung außerhalb des Trägerfahrzeugs 10 und in der Nähe des Trägerfahrzeugs 10 sein. Die Umgebung kann eine Fahrumgebung sein. Die Fahrumgebung kann eine aktuelle Fahrumgebung sein, während das Trägerfahrzeug 10 gefahren wird. Die Fahrumgebung kann auf eine Art von Straße hinweisen, auf der das Trägerfahrzeug 10 fährt. Optional kann das Steuerungssystem 200 konfiguriert werden, um das Verfügbarkeitssignal nicht zu übertragen, es sei denn, mindestens die Umgebungscharakteristik erfüllt ein Straßentypkriterium. Die Umgebungsmerkmal kann auch auf andere Umgebungen hinweisen.
Das Straßentyp-Kriterium kann erfüllt sein, wenn das Umgebungsmerkmal darauf hinweist, dass das Trägerfahrzeug 10 auf einer erforderlichen Straßenart fährt. Der erforderliche Typ kann eine Autobahn sein. Artikel 1 Buchstabe j und Artikel 25 des Wiener Übereinkommens über den Straßenverkehr definieren den Begriff Autobahn. Eine Autobahn kann in einigen Ländern als Autobahn oder Autobahn bezeichnet werden. In diesem Dokument wird der Begriff „Autobahn“ verwendet. Für diejenigen Länder, die das oben genannte Übereinkommen nicht ratifiziert haben, sind ihre Autobahnen hierin definiert als diejenigen, die viele oder alle der folgenden Merkmale einer Autobahn aufweisen:

- Die Benutzung der Straße ist für Fußgänger, Tiere, Fahrräder, Mopeds, sofern sie nicht wie Motorräder behandelt werden, und alle anderen Fahrzeuge außer Kraftfahrzeugen und ihren Anhängern sowie für Kraftfahrzeuge oder Kraftfahrzeuganhänger, die aufgrund ihrer Konstruktion nicht in der Lage sind, auf ebener Straße die in den nationalen Rechtsvorschriften vorgeschriebene Geschwindigkeit zu erreichen. Dieser Hinweis kann durch ein Verkehrsschild erfolgen;
- Es ist dem Fahrer untersagt, seine Fahrzeuge an anderer Stelle als auf markierten Parkplätzen stehen oder parken zu lassen; ist ein Fahrzeug zum Anhalten gezwungen, so hat sich sein Fahrer zu bemühen, es von der Fahrbahn und auch vom Spülrand zu entfernen und, wenn er dazu nicht in der Lage ist, unverzüglich die Anwesenheit des Fahrzeugs in der Ferne zu signalisieren, um herannahende Fahrer rechtzeitig zu warnen;
- Es ist dem Fahrer untersagt, umzukehren, rückwärts zu fahren und auf den zentralen Trennstreifen zu fahren, einschließlich der Kreuzungen, die die beiden Fahrbahnen verbinden;
- Fahrer, die auf eine Autobahn fahren, müssen den Fahrzeugen, die auf ihr fahren, weichen;
- Die Straße ist speziell als Autobahn ausgeschildert;
- Die Straße kreuzt nicht auf gleicher Höhe mit einer Straße, einer Eisenbahn- oder Straßenbahnlinie oder einem Fußweg;
- Die Straße dient nicht den angrenzenden Grundstücken;
- Die Straße ist, außer an besonderen Punkten oder vorübergehend, mit getrennten Fahrbahnen für die beiden Verkehrsrichtungen versehen, die entweder durch einen nicht für den Verkehr bestimmten Trennstreifen voneinander getrennt sind.

Das Straßentypkriterium kann nicht erfüllt sein, wenn die Straße von einem anderen Typ ist und/oder nicht alle oder zumindest bestimmte der oben genannten Merkmale aufweist. Zum Beispiel sind einige Straßen Hauptstraßen, die viele der oben genannten Merkmale aufweisen, aber Fußgängern und nicht motorisierten Fahrzeugen die Nutzung der Straßen ermöglichen. Das Verfügbarkeitssignal darf für solche Straßen nicht übertragen werden.
In anderen Beispielen kann die erforderliche Straßenart eine andere Straßenart und nicht eine Autobahn sein, oder die Anforderung kann lediglich sein, dass sich das Trägerfahrzeug 10 nicht auf einer bestimmten Straßenart wie einer Neben- oder Stadtstraße befindet. Optional kann von der Straße verlangt werden, dass sie mehrere Fahrspuren in Fahrtrichtung des Trägerfahrzeugs 10 aufweist, um das Straßentypkriterium zu erfüllen. In anderen Beispielen gibt es möglicherweise kein Straßentypkriterium für den Eintritt in den autonomen Modus.
Die Fahrumgebung, wie beispielsweise die Art der Straße, kann direkt aus den Metadaten in den Kartendaten bestimmt werden. Die Metadaten können darauf hinweisen, dass es sich bei der Straße um eine Autobahn handelt. Alternativ kann der erforderliche Typ auch indirekt aus Hinweisen bestimmt werden, dass die Straße eine oder mehrere der vorgenannten Eigenschaften aufweist. Die Angabe der vorgenannten Merkmale kann durch das Erkennen relevanter Verkehrszeichen oder Straßenmarkierungen, die diese Anforderungen erfüllen, oder durch das Erkennen von Infrastrukturen, wie beispielsweise eines Trennstreifens, erfolgen. Dies kann durch die Abtastmittel erfasst und durch einen Objektklassifizierungsalgorithmus erkannt oder aus den Kartendaten oder dynamischen Kartendaten bestimmt werden.
Die Umgebungscharakteristik kann auf eine aktuelle Wetterlage in der Nähe des Trägerfahrzeugs 10 oder auf eine bevorstehende Wetterlage des Trägerfahrzeugs 10 hinweisen. Informationen, die auf eine Wetterlage hinweisen, können auf Regenfälle auf dem Trägerfahrzeug 10 hinweisen. Die Informationen können auf das Vorhandensein von Schnee oder Eis am Boden hinweisen. Die Informationen können mindestens eines von einer Temperatur, einer Luftfeuchtigkeit, einer Windgeschwindigkeit, einer Sichtbarkeit, einem Luftdruck und Niederschlag anzeigen. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um das Verfügbarkeitssignal nicht auszugeben, es sei denn, mindestens ein Wetterkriterium ist erfüllt. Das Wetterkriterium kann erfüllt sein, wenn eine angezeigte Wetterlage eine vorbestimmte akzeptable Wetterlage ist oder keine vorbestimmte unakzeptable Wetterlage ist. Ein Wetterkriterium kann erfüllt sein, wenn eine angezeigte Temperatur innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Temperaturbereichs liegt. Ein Wetterkriterium kann erfüllt sein, wenn eine angezeigte Feuchtigkeit innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Feuchtigkeitsbereichs liegt. Ein Wetterkriterium kann erfüllt sein, wenn ein angezeigter Luftdruck innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Druckbereichs liegt. Die Wetterbedingungen können durch einen Sensor am Trägerfahrzeug 10 oder durch Informationen bestimmt werden, die von einem externen Wetterdienst heruntergeladen wurden.
Das Benutzermerkmal kann auf ein aktuelles Benutzermerkmal des Insassen des Trägerfahrzeugs 10 hinweisen, während das Trägerfahrzeug 10 vom Insassen gefahren wird. Die Benutzereigenschaft kann auf ein Bewusstsein des Insassen des Fahrzeugs hinweisen. Informationen, die das Bewusstsein des Insassen anzeigen, können von einem oder mehreren Benutzersensoren bezogen werden (nicht dargestellt). Der eine oder die mehreren Benutzersensoren können mindestens eine von einer Kamera 308 und einem physiologischen Sensor umfassen, um Daten zu erfassen, die das Bewusstsein des Insassen anzeigen. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um das Verfügbarkeitssignal nur dann auszugeben, wenn mindestens ein Erkennungskriterium erfüllt ist. Das Bewusstsein des Insassen muss möglicherweise über einem vorgegebenen Bewusstseinsschwellenwert liegen, um das Bewusstseinskriterium zu erfüllen. In einer Implementierung kann das Bewusstsein durch numerische Indikatoren quantifiziert werden, wie beispielsweise eine Häufigkeit oder Dauer, für die sich der Blick des Insassen nicht innerhalb eines vordefinierten Bereichs befindet, der mit dem Fahren verbunden ist, eine Blinkrate, ein Kopflagenwinkel oder dergleichen. Mit anderen Worten, der autonome Modus kann für den Insassen des Trägerfahrzeugs 10 nicht verfügbar sein, wenn der Insasse nicht ausreichend informiert ist, um bei Bedarf die Kontrolle über das Trägerfahrzeug 10 aus dem autonomen Modus wieder aufnehmen zu können. In einigen Beispielen kann sich das Insassenmerkmal auf einen physiologischen Zustand beziehen. Um ein physiologisches Kriterium für das Verfügbarkeitssignal zu erfüllen, können quantifizierbare Indikatoren wie Herzfrequenz oder Gehirnaktivität mit einem oder mehreren biometrischen Sensoren erfasst werden.
Das Benutzermerkmal kann auf eine Trennung mindestens eines Teils des Insassen von einer oder mehreren Steuerungen des Trägerfahrzeugs 10 hinweisen. So kann beispielsweise die Benutzereigenschaft anzeigen, ob sich eine oder mehrere Hände des Insassen am Lenkrad befinden. Das Verfügbarkeitssignal kann bestimmt werden, dass es nicht ausgegeben wird, es sei denn, mindestens ein Nicht-Trennungskriterium ist erfüllt. Das Kriterium der Nicht-Trennung kann erfüllt sein, wenn sich eine oder mehrere Hände des Insassen am Lenkrad befinden.
Die Fahrzeugeigenschaft kann ein Indikator für eine aktuelle Fahrzeugeigenschaft des Trägerfahrzeugs 10 sein, während das Trägerfahrzeug 10 gefahren wird. Die Fahrzeugcharakteristik kann auf eine aktuelle Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 10 hinweisen. Informationen, die die aktuelle Geschwindigkeit anzeigen, können von einem Geschwindigkeitssensor bezogen werden (nicht dargestellt). Das Verfügbarkeitssignal kann bestimmt werden, dass es nicht ausgegeben wird, es sei denn, mindestens ein Geschwindigkeitskriterium ist erfüllt. Das Geschwindigkeitskriterium kann erfüllt sein, wenn eine angezeigte aktuelle Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 10 innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Geschwindigkeitsbereichs liegt, beispielsweise weniger als eine Obergrenze von etwa 130 km/h. Andere Fahrzeugeigenschaften können auch so überprüft werden, dass das Verfügbarkeitssignal bestimmt wird, dass es in einer oder mehreren der folgenden Situationen nicht ausgegeben wird: ein Reifendruck liegt außerhalb eines vorbestimmten akzeptablen Bereichs; ein Ölstand liegt unter einem vorbestimmten Schwellenwert; ein Kraftstoffstand liegt unter einem vorbestimmten Schwellenwert; das Trägerfahrzeug 10 schleppt; ein beladenes Gewicht des Trägerfahrzeugs 10 überschreitet einen vorbestimmten Schwellenwert; oder ein Gesundheitszustand einer oder mehrerer Komponenten des Trägerfahrzeugs 10, z.B. einer Traktionsbatterie, liegt außerhalb eines vorbestimmten akzeptablen Gesundheitszustands.
Die Fahrzeugeigenschaft kann auf einen Erfassungsbereich eines oder mehrerer der Abtastmittel hinweisen. Der Erfassungsbereich kann unter bestimmten Bedingungen, insbesondere bei Wetterbedingungen wie Nebel, kleiner als der erste Erfassungsbereich sein. Das Verfügbarkeitssignal kann bestimmt werden, dass es nicht ausgegeben wird, es sei denn, mindestens ein Erkennungsbereichskriterium ist erfüllt. Das Erkennungsbereichskriterium kann erfüllt sein, wenn das empfangene Signal anzeigt, dass der Erkennungsbereich der einen oder mehreren Abtastmittel größer als ein vorgegebener Bereichsschwellenwert ist. Der autonome Modus kann für den Insassen des Trägerfahrzeugs 10 nicht verfügbar sein, wenn der Erfassungsbereich eines oder mehrerer Sensoren nicht den vorgegebenen Bereichsschwellenwert erreicht.
Nach Eintritt in die Übergangsphase bewegt sich die Steuerung des Trägerfahrzeugs 10 vom Insassen weg und zum Steuerungssystem 200 des Trägerfahrzeugs 10. Die Übergangsphase kann das Modifizieren einer Fahrzeugbewegung zur Vorbereitung auf das Ende der Übergangsphase umfassen. So kann beispielsweise eine Lenkung des Trägerfahrzeugs 10 während der Übergangsphase autonom gesteuert werden, um das Trägerfahrzeug 10 im Wesentlichen innerhalb einer Fahrspur der Straße zu zentrieren. Ein Bremsmoment des Trägerfahrzeugs 10 kann während der Übergangsphase autonom gesteuert werden, um einen Abstand des Trägerfahrzeugs 10 von einem weiteren Fahrzeug vor dem Trägerfahrzeug 10 entlang einer Straße zu steuern. Während der Übergangsphase kann das Trägerfahrzeug 10 auch weiterhin auf manuelle Steuereingaben des Insassen reagieren. Im Laufe der Übergangsphase kann das Trägerfahrzeug 10 weniger auf die Steuerung durch den Benutzer reagieren, bis das Trägerfahrzeug 10 im autonomen Modus vollständig autonom gesteuert wird. Der Insasse wird durch das zuvor beschriebene Übergangssignal über den Fortschritt in der Übergangsphase informiert.
Nach Abschluss der Übergangsphase steuert das Steuerungssystem 200 das Trägerfahrzeug 10 im autonomen Modus. Die J3016 von SAE International definiert sechs Stufen der Fahrautomatisierung für Straßenfahrzeuge. Der hierin verwendete Begriff des autonomen Modus wird so verstanden, dass er jede der SAE-Ebenen drei oder höher abdeckt, so dass das Steuerungssystem 200 alle Aspekte der dynamischen Fahraufgabe steuert. Auf den Stufen vier oder fünf können ein oder mehrere Aspekte eines oder mehrerer der hierin beschriebenen Übergabeprozesse für den Übergang zum und/oder vom autonomen Modus nicht implementiert werden.
Fahrerassistenzfunktionen wie Geschwindigkeitsregelanlage, adaptive Geschwindigkeitsregelanlage, Spurwechselassistenzfunktion oder Spurhaltefunktion befinden sich auf einer niedrigeren Autonomieebene als der autonome Modus.
Im autonomen Modus ist der Insasse möglicherweise nicht verpflichtet, eine oder mehrere Hände am Lenkrad zu halten, so dass ein Überwachungsschritt, bei dem der Insasse eine oder mehrere Hände am Lenkrad halten muss, entfallen kann. In anderen Implementierungen kann der autonome Modus den Überwachungsschritt erfordern. Ob sich die Hand(en) am Lenkrad befinden, kann mit geeigneten Abtastmitteln wie einem Berührungssensor oder einer Kamera oder einem Drehmoment-/Winkelsensor am Lenkrad bestimmt werden. Die Überwachung kann periodisch oder kontinuierlich erfolgen. Wenn sich die Hände nicht am Lenkrad befinden, können eine oder mehrere Aufforderungen ausgegeben werden.
Das Trägerfahrzeug 10 kann eine Fahrerablenkfunktion umfassen. Ein oder mehrere Ablenkungskriterien, die mit der Fahrerablenkfunktion verbunden sind, können beim Eintritt in den autonomen Modus gesperrt werden. So kann beispielsweise im nicht autonomen Modus die Fahrerablenkungsfunktion den Insassen warnen, wenn sein Blick außerhalb eines vorgegebenen Bereichs wie der Windschutzscheibe liegt. Der Alarm kann gesendet werden, wenn der Blick für eine bestimmte Dauer und/oder Frequenz außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt. Im autonomen Modus kann die Fahrerablenkungsfunktion deaktiviert oder die vorgegebenen Schwellenwerte geändert werden, um freizügiger zu werden.
Während sich das Trägerfahrzeug 10 im autonomen Modus befindet, sind ein oder mehrere Algorithmen zum Steuern der Geschwindigkeit und/oder Richtung des Trägerfahrzeugs 10 implementiert. Die Steuerung 200 überträgt die Ausgangssignale in Abhängigkeit von den Algorithmen an die Stellglieder. Die Algorithmen können mindestens einige der folgenden Komponenten umfassen: einen Spurzentrieralgorithmus; einen Spurwechselalgorithmus; einen Wegplanungsalgorithmus; einen Geschwindigkeitsregelalgorithmus; einen maschinellen Lernalgorithmus. Die Algorithmen können kontextabhängig sein. Die Algorithmen können Informationen von einem oder mehreren der Abtastmittel, Kartendaten, dynamischen Daten und Navigationseinschränkungen verarbeiten. Beispielsweise können die Algorithmen aus den dynamischen Verkehrsdaten verkehrsbewusst sein. Die Algorithmen können miteinander interagieren, um die Ausgangssignale zu bestimmen. Die Algorithmen können Abweichungen der Ausgangssignale über einen späteren Fahrzeitraum planen.
Algorithmen für autonomes Fahren sind bekannt und beinhalten Regressionsalgorithmen, Klassifikationsalgorithmen, Clustering und Entscheidungsmatrixalgorithmen. Kosten- oder Verlustfunktionen können eingesetzt werden, um optimale Wege und Geschwindigkeiten zu finden und das Risiko für den Menschen zu minimieren.
Der Spurzentrieralgorithmus dient dazu, das Trägerfahrzeug 10 in einer vorgegebenen Seitenposition (Soll-Fahrspurposition) innerhalb der Spurquerkanten (Fahrspurbegrenzungen) zu halten. Die Fahrspurbegrenzungen können durch spezifische Straßenmarkierungen nach dem jeweiligen Straßenverkehrsrecht gekennzeichnet werden. Sind Fahrbahnmarkierungen nicht sichtbar, z.B. durch verblasste Farbe, kann eine vermeintliche Fahrspur und/oder ihre Grenzen durch Erkennen eines Verkehrskorridors anderer Verkehrsteilnehmer, die in einer erkannten konsistenten Weise, z.B. in Linien, fahren, identifiziert werden.
Die Fahrspurposition kann gelegentlich außermittig sein, abhängig von erfassten Merkmalen wie Umgebungsmerkmalen, z.B. anderen Verkehrsteilnehmern oder der Infrastruktur in der Nähe einer Fahrspurgrenze. Dies ermöglicht eine sichere Trennung zwischen dem Trägerfahrzeug 10 und seitlichen Objekten. Ein Mindestabstand von einer oder beiden Fahrspurbegrenzungen kann eingehalten werden. Der Mindestabstand kann etwa 0,3 bis 0,6 Meter von der rechtsseitigen Grenze, optional 0,5 Meter, betragen.
Der Spurwechselalgorithmus kann dazu dienen, das Trägerfahrzeug 10 auf einer Nebenspur zu halten, wenn dies nach geltendem Straßenverkehrsgesetz erforderlich ist. Der Spurwechselalgorithmus kann es dem Trägerfahrzeug 10 ermöglichen, von einer ersten Spur auf eine zweite Spur zu manövrieren, um erkannten Verkehr zu umgehen. Der Spurwechselalgorithmus kann es dem Trägerfahrzeug 10 ermöglichen, eine Fahrzeugüberholungsfunktion zu implementieren, um einen anderen Verkehrsteilnehmer zu überholen. Der Spurwechselalgorithmus kann es dem Trägerfahrzeug 10 ermöglichen, die Spur zu wechseln, um einer Navigationsroute zu folgen. Ein Blinker/Blinker des Trägerfahrzeugs 10 kann automatisch geblinkt werden, kurz bevor der Spurwechsel durchgeführt wird.
Das Halten des Trägerfahrzeugs 10 innerhalb einer Nebenspur kann in der Verantwortung einer Nearside Bias-Funktion des Spurwechselalgorithmus liegen. Die rechtsseitige Vorspannfunktion kann erfordern, dass unter normalen Fahrbedingungen eine rechtsseitige Spur gewählt wird. Die Nearside Bias-Funktion kann einen oder mehrere Parameter umfassen, die die zu erfüllenden Manöverbeschränkungen definieren. Die Einschränkungen können für die Vermeidung von Spurverbiegungen gelten. Eine exemplarische Einschränkung kann beispielsweise sein, den Spurwechsel von einer Nebenspur auf eine Abseitsspur zu verschieben, um andere Verkehrsteilnehmer zu überholen, bis die Überholung innerhalb einer Schwellenzeit durchgeführt werden kann. Eine damit verbundene Einschränkung kann darin bestehen, nach einem Überholmanöver so schnell wie möglich die Spur von der Abseitsspur zurück auf die Nebenspur zu wechseln. Die Schwellenzeit kann die Zeit sein, die außerhalb der rechten Spur verbracht wird, ohne einen anderen Verkehrsteilnehmer auf der rechten Spur zu überholen. Der Schwellenwert kann vom geltenden Straßenverkehrsrecht abhängen, liegt aber eher in der Größenordnung von zehn Sekunden als in Minuten.
Ob ein Spurwechsel durchgeführt wird, kann von einem Raumverfügbarkeitssignal abhängen, das auf das Vorhandensein eines Raumes vor oder hinter einem anderen Verkehrsteilnehmer hinweist, dessen Größe ausreicht, um das Trägerfahrzeug 10 aufzunehmen, falls das Trägerfahrzeug 10 die Spur wechseln muss, um diesen Raum zu belegen. Das Raumverfügbarkeitssignal kann in Abhängigkeit von den Eingängen der Abtastmittel bestimmt werden. Das Signal der Raumverfügbarkeit kann beeinflussen, wo, wann und/oder wie schnell ein Manöver durchgeführt wird. So kann beispielsweise das Raumverfügbarkeitssignal vom Geschwindigkeitsregelalgorithmus verwendet werden, wenn der Spurwechselalgorithmus eine Anforderung für einen Spurwechsel bestimmt. Der Raum kann sich in einer Zielspur für den Spurwechsel befinden. Der Raum kann zwischen einer Leitung (stromabwärts) eines anderen Verkehrsteilnehmers und einem hinteren (stromaufwärts) anderen Verkehrsteilnehmer liegen. Der Raum kann ein aktueller oder erwarteter Raum sein. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um zu bestimmen, ob der erwartete Raum eine Größe aufweist, die ausreicht, um das Trägerfahrzeug 10 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in der Zukunft aufzunehmen. Die Bestimmung des erwarteten Raums kann von einer erfassten Anzeige der Relativgeschwindigkeit des oder der anderen Verkehrsteilnehmer abhängen. Die Geschwindigkeit kann in Abhängigkeit vom Raumverfügbarkeitssignal gesteuert werden, um beispielsweise sicherzustellen, dass der Raum vor und hinter dem Trägerfahrzeug 10 eine ausreichende, z.B. über der Schwelle liegende, erfasste Größe aufweist. Die Schwellengröße ist ein Beispiel für eine Manöverbeschränkung, die erfüllt sein muss, bevor das Manöver durchgeführt werden kann. Der Schwellenwert kann von der Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 10 abhängen. Die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 10 kann vor dem Spurwechsel gesteuert werden. Die Geschwindigkeit kann so geregelt werden, dass sie in der Nähe einer Geschwindigkeit eines anderen führenden Verkehrsteilnehmers, einer Geschwindigkeit eines anderen hinteren Verkehrsteilnehmers oder zwischen beiden liegt.
Der Pfadplanungsalgorithmus kann für die Planung eines bestimmten zu verfolgenden Pfades verwendet werden. Die Planung des Weges umfasst das Bestimmen eines oder mehrerer Manöveranforderungen, die auf die erforderlichen Manöver des Trägerfahrzeugs 10 hinweisen. Ein Manöver ist hierin definiert als eine Änderung der Geschwindigkeit oder des Kurses. Die Kursänderung kann mit dem Lenksteuerstellglied durchgeführt werden.
Ohne Navigationseinschränkungen kann der Weg so weit wie möglich der Autobahn folgen. Bei Navigationseinschränkungen kann der Pfad denjenigen Abschnitten der Navigationsroute folgen, in denen der autonome Modus eingeschaltet ist oder verfügbar ist. Der Weg kann sich über den ersten Erfassungsbereich hinaus erstrecken. Der Abschnitt des Weges innerhalb des ersten Erfassungsbereichs kann optimiert werden. Beispiele für Optimierungen sind Reduktions-/Minimierungsziele wie Geschwindigkeitsableitungen (Beschleunigung, Ruck) beim Lenken des Trägerfahrzeugs 10. Zur Durchführung von Optimierungen können Kostenfunktionen oder ähnliches verwendet werden.
Der Geschwindigkeitsregelalgorithmus dient zum Planen einer erforderlichen Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 10, die mit Hilfe der Drehmoment-Stellglieder zu verfolgen ist. Der Geschwindigkeitsregelalgorithmus kann Funktionen wie die adaptive Geschwindigkeitsregelung, die Erhöhung der Überholgeschwindigkeit und den Spurwechsel ermöglichen. Der Geschwindigkeitsregelalgorithmus kann auch zur Einhaltung einer Geschwindigkeitsbegrenzung dienen, die anhand von Verkehrszeichenerkennung oder Kartendaten ermittelt wurde. Die Geschwindigkeit kann vor den Verkehrsbedingungen außerhalb des ersten Erfassungsbereichs gesteuert werden, was beispielsweise durch die dynamischen Daten angezeigt wird. Der Geschwindigkeitsregelalgorithmus kann eine Geschwindigkeit bestimmen, um einen erforderlichen Abstand von einem Leitobjekt und/oder einem hinteren Verkehrsteilnehmer, d.h. einen erforderlichen Abstand, gemäß den Verfahren der adaptiven Geschwindigkeitsregelung aufrechtzuerhalten.
Der Algorithmus des maschinellen Lernens dient zum Steuern eines oder mehrerer Parameter eines oder mehrerer der anderen Algorithmen in Abhängigkeit von Informationen, die auf eine frühere Nutzung des Trägerfahrzeugs 10 hinweisen. Die Informationen können auf eine frühere Nutzung des Trägerfahrzeugs 10 im autonomen Modus und/oder im nicht autonomen Modus hinweisen. Die Informationen können als Indikator für Eingaben wie Lenkeingaben, Beschleunigungseingaben und Bremseingaben dienen. Die Informationen können auf Umgebungsmerkmale hinweisen. Die Informationen können mit Informationen aus den Abtastmitteln verknüpft werden. Die Informationen können mit Verkehrssituationen, Straßenarbeiten oder dergleichen in Verbindung gebracht werden. Die Informationen können Hinweise auf Standorte der bisherigen Nutzung geben. Die Informationen können auf ein zeitliches Nutzungsmuster des Trägerfahrzeugs 10 hinweisen. So können beispielsweise die Zeiten der vergangenen Nutzung erfasst worden sein. Das zeitliche Muster kann es ermöglichen, Orte, die zu einer wiederkehrenden Zeit und/oder zu einem wiederkehrenden Tag und/oder Datum besucht werden, festzulegen, wie beispielsweise einen Arbeitsplatz. Die Informationen können für das Training des Algorithmus des maschinellen Lernens verwendet werden. Das maschinelle Lernen ermöglicht eine Optimierung des Fahrzeugverhaltens für wiederholte Fahrten. Darüber hinaus können zumindest einige der Parameter je nach Präferenz über das HMI benutzerdefiniert werden.
Ob ein Manöver durchgeführt wird, kann einer oder mehreren Manöverbeschränkungen unterliegen. Wenn eine Manöverbeschränkung nicht erfüllt werden kann, muss der Wegplanungsalgorithmus das Manöver möglicherweise ändern oder eine Abbruchbedingung für den Abbruch des Manövers kann sogar erfüllt sein. In einem Beispiel kann die Abbruchbedingung erfüllt sein, wenn die Kosten für die Durchführung des Manövers hoch sind. Die Abbruchbedingung kann erfüllt sein, wenn die Kosten für die Durchführung des Manövers höher oder ein Schwellenwert höher ist als die Kosten für die Durchführung eines anderen Manövers. Wenn eine Abbruchbedingung erfüllt ist, wird das Manöver nicht ausgeführt. Die Abbruchbedingungen können kurz vor der Durchführung des Manövers überprüft werden. Eine exemplarische Prüfung zur Erfüllung der Abbruchbedingung umfasst das kontinuierliche Erfassen von Objekten wie vorstehend beschrieben. Ein Objekt kann ein beabsichtigtes Manöver oder einen bereits geplanten Weg unangemessen erscheinen lassen. Ein statisches Objekt, das den Weg blockiert, kann ein solches Objekt sein. Beispiele sind Baustellen oder Schutt, die den Weg kreuzen. Ein anderer Verkehrsteilnehmer, ob er sich bewegt oder nicht, kann das Manöver oder den Weg ebenfalls unangemessen machen. Die Überprüfung kann von einer erwarteten Trajektorie des anderen Verkehrsteilnehmers in Bezug auf die geplante Strecke des Trägerfahrzeugs 10 abhängig sein. Wird davon ausgegangen, dass der andere Verkehrsteilnehmer aufgrund des Manövers des Trägerfahrzeugs 10 seine Geschwindigkeit und/oder seinen Kurs ändern muss, kann die Abbruchbedingung erfüllt sein. Die Überprüfung kann von der Erkennung von Absichtssignalen der anderen Verkehrsteilnehmer abhängen, wie z.B. Blinker. Wenn eine Abbruchbedingung erfüllt ist, kann das Trägerfahrzeug 10 im autonomen Modus verbleiben und die Geschwindigkeit und/oder der Weg entsprechend neu geplant werden.
Unter bestimmten Umständen kann es erforderlich sein, dass der autonome Modus durch Umschalten in den nicht-autonomen Modus die Steuerung zumindest teilweise an den Insassen zurückgibt. Der nicht-autonome Modus kann völlig nicht-autonom sein oder weniger autonom als der autonome Modus. Der nicht-autonome Modus kann eine manuelle Steuerung oder zumindest eine Überwachung durch einen menschlichen Fahrer erfordern. Der nicht autonome Modus kann eine oder mehrere Fahrerassistenzfunktionen umfassen. So kann beispielsweise der nicht-autonome Modus mindestens eine der folgenden Funktionen umfassen: Geschwindigkeitsregelanlage, adaptiver Geschwindigkeitsregler, Spurhalteassistent, Bremsassistent, Überholassistent, Einparkassistent.
Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um mindestens ein weiteres Signal zu empfangen, das die Anforderung anzeigt, vom autonomen Modus in den nicht-autonomen Modus zu wechseln. Das weitere Signal kann auf eine Fahrzeugcharakteristik hinweisen. Das weitere Signal kann auf eine Benutzereigenschaft hinweisen. Das weitere Signal kann auf eine Umgebungscharakteristik hinweisen. Das weitere Signal kann von den Abtastmitteln oder von einem anderen Teil des Steuerungssystems 200 stammen, wie beispielsweise einem Algorithmus, der die Kartendaten und/oder dynamischen Daten verarbeitet.
Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um die Ausgabe eines Benutzeraufforderungssignals in Abhängigkeit vom weiteren Signal zu bewirken, beispielsweise wenn bestimmt wird, dass eine erforderliche Autobahnabfahrt, die vom Trägerfahrzeug 10 angefahren wird, innerhalb einer Schwellenfahrzeit und/oder -distanz liegt. Das Benutzeraufforderungssignal kann den Insassen auffordern, eine Maßnahme zu ergreifen, die es dem Trägerfahrzeug 10 ermöglicht, aus dem autonomen Modus auszusteigen. Wenn der Insasse die aufgeforderte Aktion ausführt, wechselt das Trägerfahrzeug 10 aus dem autonomen Modus. Wenn der Insasse die erforderliche Maßnahme nicht ergreift, kann der Insasse als nicht reagierend eingestuft werden, was eine interne Gefahr im Zusammenhang mit dem Trägerfahrzeug 10 darstellt; daher kann das Steuerungssystem 200 eine Anforderung festlegen, das Trägerfahrzeug 10 anzuhalten und das Trägerfahrzeug 10 entsprechend anzuhalten. In einigen Beispielen kann die Notwendigkeit des Anhaltens vor der Ausgabe des Benutzeraufforderungssignals bestimmt werden, z.B. in Abhängigkeit von einer Fahrzeug-, Benutzer- und/oder Umgebungscharakteristik. So kann beispielsweise ein Ausfall einer Fahrzeugkomponente aufgetreten sein oder der Insasse ist bewusstlos.
Das Benutzeraufforderungssignal kann dem Insassen über das HMI angezeigt werden. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um als Reaktion auf das Benutzeraufforderungssignal ein Benutzerbereitschaftssignal vom Insassen zu empfangen. Das Benutzerbereitschaftssignal kann in Abhängigkeit von der Benutzerbetätigung des HMI oder einer Fahrzeugsteuerung wie dem Lenkrad übertragen werden. In einem Beispiel umfasst das HMI eine Vielzahl von Eingabemediengeräten am Lenkrad. Das Eingabe-MI kann Tasten oder andere geeignete Mittel umfassen. Die Eingabemediengeräte können sich auf der linken und rechten Seite des Lenkrads in Bezug auf ein zentriertes Lenkrad befinden, d.h. es ist keine Lenksperre angebracht. Die Eingabemediengeräte können so angeordnet sein, dass mindestens eine Ziffer von jeder der Zeiger des Insassen zumindest teilweise über dem umlaufenden rohrförmigen Element des Lenkrads bei 9 Uhr und 3 Uhr oder 10 Uhr und 2 Uhr Positionen eingehakt bleiben kann, wenn die Eingabemediengeräte durch die Hände des Insassen betätigt werden. Möglicherweise müssen die Eingabe-Bediengeräte gleichzeitig und/oder für eine bestimmte Zeitdauer gedrückt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das Bereitschaftssignal des Benutzers in Abhängigkeit von der Betätigung einer Fahrzeugsteuerung wie Lenkrad, Gaspedal oder Bremspedal übertragen werden. So wird beispielsweise durch Drehen des Lenkrads oder Drücken des Pedals um mehr als einen Schwellenwert das Bereitschaftssignal des Benutzers gesendet. In anderen Beispielen könnte das HMI jede andere geeignete Form annehmen.
Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um zu bestimmen, ob ein Benutzerbereitschaftssignal innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne aus dem Benutzeraufforderungssignal empfangen wurde. So kann beispielsweise die vorgegebene Zeitspanne zwischen ca. 10 Sekunden und mehreren Minuten liegen, abhängig von dem erforderlichen Kompromiss zwischen der Reaktionszeit des Benutzers und der maximalen Lenkzeit im autonomen Modus. Wenn der autonome Modus nur für das Fahren auf der Autobahn vorgesehen ist, kann die vorgegebene Zeitspanne länger sein, in der Größenordnung von Minuten statt Sekunden. So kann beispielsweise die vorgegebene Zeitspanne zwei oder mehr Minuten betragen. Die vorbestimmte Zeitspanne kann von der Autonomie des Trägerfahrzeugs 10 abhängen und bei Stufe vier größer sein als bei Stufe drei. Die vorgegebene Zeitspanne kann in Abhängigkeit von der Fahrzeugeigenschaft, der Benutzereigenschaft und/oder der Umgebungscharakteristik variieren. Die vorgegebene Zeitspanne kann vom Insassen eingestellt werden, darf aber nicht unter einer Mindestzeit liegen. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um ein oder mehrere Erinnerungssignale zur Präsentation für den Insassen über HMI zwischen dem Senden des Benutzeraufforderungssignals und dem Empfangen des Benutzerbereitschaftssignals auszugeben. So kann beispielsweise das Erinnerungssignal mindestens einen akustischen Alarm, einen haptischen Alarm und einen visuellen Alarm umfassen. Eine Charakteristik der Erinnerungssignale wie Frequenz, Volumen, Anzahl der verwendeten Ausgangs-HMIs kann für jedes nachfolgende Erinnerungssignal variieren. In einer Implementierung verursacht das Benutzeraufforderungssignal bei 0 Sekunden eine akustische Anweisung, ein erstes Erinnerungssignal bei 20 Sekunden eine weitere akustische Anweisung, und nachfolgende Erinnerungssignale bei 30, 40, 50 Sekunden usw. verursachen jeweils eine Kombination aus einer akustischen Anweisung und haptischen Impulsen über den Fahrersitz und/oder das Lenkrad.
Die Umgebungscharakteristik, die Fahrzeugcharakteristik und/oder die Benutzereigenschaft können wie vorstehend beschrieben sein, wobei das Benutzeraufforderungssignal übertragen wird, wenn eines oder mehrere der vorstehend beschriebenen Kriterien nicht mehr erfüllt sind. Zusätzlich oder alternativ können für die Bestimmung, ob das Benutzeraufforderungssignal übertragen werden soll, unterschiedliche Umgebungseigenschaften, Fahrzeugeigenschaften und/oder Benutzereigenschaften definiert werden.
Hinsichtlich der Umgebungscharakteristik kann das Steuerungssystem 200 konfiguriert werden, um das Benutzeraufforderungssignal als Reaktion auf eine aktuelle oder bevorstehende Änderung der Fahrumgebung zu übertragen. Die bevorstehende Änderung kann innerhalb einer bestimmten Entfernung oder Fahrzeit liegen. Die Änderung kann durch die Nichterfüllung des Straßentyp- und/oder Wetterkriteriums wie oben beschrieben verursacht werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Änderung durch die Erkennung einer oder mehrerer der folgenden Ursachen verursacht werden: eine Ampel auf der Straße; eine Mautstation auf der Straße; eine Abfahrt von der Straße für die Befolgung einer Navigationsroute. Die Abfahrt kann speziell für das Verlassen einer Autobahn auf eine Nebenstraße und nicht für den Übergang von einer Autobahn auf eine andere Autobahn vorgesehen sein.
Bezüglich der Benutzercharakteristik kann die Steuerung 200 konfiguriert werden, um das Benutzeraufforderungssignal als Reaktion auf eine geänderte Benutzercharakteristik zu übertragen. So kann beispielsweise die Veränderung durch die Nichterfüllung des Bewusstseinskriteriums und/oder des physiologischen Kriteriums verursacht werden. In einer Implementierung kann das Benutzeraufforderungssignal übertragen werden, wenn der Insasse schläfrig oder bewusstlos ist.
Hinsichtlich der Fahrzeugeigenschaft kann das Steuerungssystem 200 konfiguriert werden, um das Benutzeraufforderungssignal als Reaktion auf eine geänderte Fahrzeugeigenschaft zu übertragen. So kann die Änderung beispielsweise durch die Nichterfüllung des Erkennungsbereichskriteriums oder eines anderen der zuvor beschriebenen Kriterien oder Situationen verursacht werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Änderung durch eine Feststellung eines Fehlers mit dem Trägerfahrzeug 10 verursacht werden, der als eine Art interne Gefahr definiert ist, die mit dem Trägerfahrzeug 10 verbunden ist. Der Fehler kann durch einen oder mehrere der folgenden Faktoren verursacht werden: Stromausfall, Kommunikationsausfall oder Ausfall der Abtastmittel. Der Stromausfall kann einen elektrischen Stromausfall umfassen, wie beispielsweise einen Ausfall der Stromversorgung und/oder der Notstromversorgung. Der Stromausfall kann einen mechanischen Stromausfall umfassen, wie beispielsweise eine behinderte Verfügbarkeit des Antriebsdrehmoments vom Antriebsmotor, die dadurch verursacht werden kann, dass der Antriebsmotor inoperabel wird oder in einen schlaffen Heimmodus übergeht. Der mechanische Stromausfall kann einem Ausfall einer Antriebsstrangkomponente wie dem Getriebe oder dem Differential entsprechen. Der mechanische Stromausfall kann einem Ausfall eines Stellglieds mit Verantwortung für die dynamische Fahraufgabe im autonomen Modus entsprechen. Der Stromausfall kann den Ausfall von Scheinwerfern nachts umfassen. Der Kommunikationsausfall kann einen Ausfall eines oder mehrerer der elektronischen Kommunikationsnetze umfassen. Der Kommunikationsausfall kann einen Ausfall einer oder mehrerer Steuerungen umfassen, die für die dynamische Fahraufgabe im autonomen Modus verantwortlich sind. Der Kommunikationsausfall kann einen Ausfall eines Domänencontrollers umfassen. Der Ausfall der Abtastmittel kann einen Ausfall eines oder mehrerer der Abtastmittel umfassen. Der Fehler kann eine Bestimmung auslösen, dass das Trägerfahrzeug 10 anhalten soll. Das Benutzeraufforderungssignal kann übertragen werden, damit der Insasse steuern kann, wie das Trägerfahrzeug 10 angehalten wird. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um das Trägerfahrzeug 10 ohne Eingriff des Fahrers anzuhalten.
Im Folgenden werden verschiedene Methoden beschrieben, die während des autonomen Fahrens im autonomen Modus durchgeführt werden. Zumindest einige der Verfahren entsprechen einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung. Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um eines oder mehrere der Verfahren zu implementieren. Computersoftware kann konfiguriert werden, um, wenn sie ausgeführt wird, eine oder mehrere der Methoden über das Steuerungssystem 200 auszuführen.
Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Verfahren 14000 für das Trägerfahrzeug 10 vorgesehen, das im autonomen Modus (und in einigen Beispielen im nicht-autonomen Modus) betrieben werden kann, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen 14002 einer Manöveranforderung, die auf ein erforderliches Manöver des Trägerfahrzeugs 10 hinweist; Empfangen von 14004 Umgebungsinformationen, die auf die Umgebung in der Nähe des Trägerfahrzeugs 10 hindeuten; Bestimmen 14006, in Abhängigkeit von der Manöveranforderung und den empfangenen Umgebungsinformationen, dass das erforderliche Manöver nicht durchgeführt werden kann, während eine erste Manöverbeschränkung erfüllt ist; Bestimmen von 14008 eines beabsichtigten Manövers, um einem anderen Verkehrsteilnehmer die Absicht des Trägerfahrzeugs 10 zu signalisieren, das erforderliche Manöver durchzuführen; und Veranlassen von 14010, dass das Trägerfahrzeug 10 das beabsichtigte Manöver und das erforderliche Manöver in Abhängigkeit davon, ob mindestens eine zweite Manöverbeschränkung erfüllt ist, beendet; wobei sich die zweite Manöverbeschränkung, die dem beabsichtigten Manöver zugeordnet ist, von der ersten Manöverbeschränkung, die dem erforderlichen Manöver zugeordnet ist, unterscheidet.
Dieses beabsichtigte Manöver kann dem autonomen Fahrzeug helfen, auch im Schwerlastverkehr Manövrierungsmöglichkeiten zu schaffen. Die hierin enthaltenen Grundsätze können auf einen reinen autonomen Autobahnmodus oder einen autonomen Modus für eine Vielzahl von Straßentypen anwendbar sein.
Block 14002 umfasst das Bestimmen einer Manöveranforderung, die ein erforderliches Manöver des Trägerfahrzeugs 10 anzeigt, das durchgeführt werden soll.
Das erforderliche Manöver kann jedes Manöver sein, bei dem das Trägerfahrzeug 10 seine aktuelle Geschwindigkeit, seinen aktuellen Kurs oder seine aktuelle Position im Verkehr oder eine Kombination davon ändern muss. Das Manöver kann durch einen der oben beschriebenen Algorithmen, wie beispielsweise den Spurwechselalgorithmus, erforderlich sein.
Das Manöver kann durch eine Navigationseinschränkung und/oder eine aus den Umgebungsinformationen resultierende Umgebungsmerkmal erforderlich sein.
Das Manöver kann darin bestehen, die Spur zu wechseln, um ein Hindernis wie ein geparktes Fahrzeug zu umgehen, in eine Kreuzung wie einen Kreisverkehr einzudringen, von einer Zubringerstraße oder dergleichen in eine Straße einzudringen.
Block 14004 umfasst das Empfangen der Umgebungsinformationen, die die Umgebung in der Nähe des Trägerfahrzeugs 10 anzeigen. Die Umgebungsinformationen können von den Erfassungsmitteln stammen.
Informationen über Objekte, Straßen und andere Verkehrsteilnehmer können aus den Umgebungsinformationen abgeleitet werden.
Block 14006 umfasst das Bestimmen, in Abhängigkeit von der Manöveranforderung und den empfangenen Umgebungsinformationen, dass das erforderliche Manöver nicht durchgeführt werden kann, während eine oder mehrere Beschränkungen erfüllt sind. Die eine oder die mehreren Beschränkungen umfassen mindestens eine erste manövrierende Einschränkung.
Die eine oder mehreren Beschränkungen können einen oder mehrere Leistungsindizes (Kostenfunktionen) umfassen. Die erste Manövrierbeschränkung kann sich auf mindestens einen der Leistungsindizes beziehen. Die ausschließliche Verwendung der ersten Manövrierbeschränkung der einen oder mehreren Beschränkungen kann das Verhalten des Trägerfahrzeugs 10 im Vergleich zu menschlichen Fahrern ungewöhnlich unbestimmt machen.
Ein erkennbares Beispiel, bei dem das erforderliche Manöver nicht durchgeführt werden kann, während die erste Manöverbeschränkung erfüllt ist, kann einen Verkehrskonflikt darstellen. Ein Verkehrskonflikt umfasst eine Situation, in der sich ein erwarteter Weg des Trägerfahrzeugs 10 und ein aktueller oder erwarteter Weg oder Standort eines anderen Verkehrsteilnehmers kreuzen, so dass das Trägerfahrzeug 10 und der andere Verkehrsteilnehmer kollidieren würden, wenn sie ihre jeweiligen Wege fortsetzen würden. Der Weg des anderen Verkehrsteilnehmers kann in Abhängigkeit von der Verfolgung seiner Trajektorie und der Zuordnung der Trajektorie zu einem oder mehreren verfügbaren Wegen für den anderen Verkehrsteilnehmer bestimmt werden. Die Geschwindigkeiten und/oder Schließgeschwindigkeiten des Trägerfahrzeugs 10 und des anderen Verkehrsteilnehmers können bestimmt werden, um zu bestimmen, ob sich die Wege schneiden.
Die erste Rangierbeschränkung kann in Abhängigkeit von der Feststellung des Fehlens eines Verkehrskonflikts erfüllt werden können, und nicht in Abhängigkeit von der Feststellung des Vorhandenseins eines Verkehrskonflikts.
Der erste Leistungsindex kann so konfiguriert werden, dass die Kosten für die Fortsetzung des erforderlichen Manövers und das Nicht-Erreichen höher sind als die Kosten für den anderen Verkehrsteilnehmer. Dies würde das Trägerfahrzeug 10 in Verkehrskonflikten unnachgiebig machen.
Nachgeben bedeutet, einen Raum für den Weg eines Verkehrsteilnehmers zu schaffen oder aufrechtzuerhalten, d.h. keine Aktion zu starten oder eine Aktion abzubrechen, die mit dem Verkehrskonflikt verbunden ist. Nicht nachgiebig zu sein bedeutet, eine mit dem Verkehrskonflikt verbundene Handlung oder einen Weg so zu starten oder fortzusetzen, dass der nicht nachgiebige Verkehrsteilnehmer den Fortschritt des anderen am Verkehrskonflikt beteiligten Fahrzeugs blockiert.
Der Verkehrskonflikt kann in Abhängigkeit von Informationen über die Verkehrspriorität bestimmt werden, die anzeigen, welche Verkehrsteilnehmer Vorrang haben. Der Verkehrskonflikt kann in Abhängigkeit von Trasseninformationen bestimmt werden, die auf eine Trasse des anderen Verkehrsteilnehmers hinweisen.
Die Informationen zur Verkehrspriorität können anzeigen, ob das Trägerfahrzeug 10 Vorrang vor dem anderen Verkehrsteilnehmer hat. Die Informationen zur Verkehrspriorität können anzeigen, ob der andere Verkehrsteilnehmer Vorrang vor dem Trägerfahrzeug 10 hat.
Die Informationen zur Verkehrspriorität können in Abhängigkeit von den Umgebungsinformationen und/oder den Kartendaten bestimmt werden. Die Informationen über die Verkehrspriorität können von einem oder mehreren Faktoren abhängen: einer Position eines Hindernisses, wie beispielsweise einem geparkten Fahrzeug; Straßenmarkierungen, wie Fahrspurbegrenzungen; Verkehrszeicheninformationen usw.
Das Trägerfahrzeug 10 kann in mindestens einer der folgenden Situationen bestimmt werden, dass es keine Priorität für den anderen Verkehrsteilnehmer hat: Das Trägerfahrzeug 10 muss seinen Weg abweichen, um ein Hindernis zu umgehen, während der andere Verkehrsteilnehmer seinen Weg nicht ändern muss, um das/ein Hindernis zu umgehen; das Trägerfahrzeug 10 muss eine Fahrspurgrenze überqueren, während der andere Verkehrsteilnehmer dies nicht tut; ein Verkehrsschild zeigt an, dass das Trägerfahrzeug 10 dem anderen Verkehrsteilnehmer nachgibt. Ob der andere Verkehrsteilnehmer Vorrang hat, kann in gleicher Weise festgestellt werden.
Der Verkehrskonflikt kann in Abhängigkeit von den Informationen zur Verkehrspriorität bestimmt werden, wenn mindestens einer der folgenden Punkte bestimmt wird: sowohl das Trägerfahrzeug 10 als auch der andere Verkehrsteilnehmer werden als vorrangig vor dem anderen bestimmt; es ist nicht bekannt, welches der Trägerfahrzeuge 10 und der andere Verkehrsteilnehmer Vorrang vor dem anderen haben; oder eines der Fahrzeuge hat Vorrang vor dem anderen, aber die Priorität ist wieder verhandelbar (siehe unten).
Der Verkehrskonflikt kann nicht bestimmt werden, wenn eines der Fahrzeuge Vorrang vor dem anderen hat, aber die Priorität nicht wiederverhandelbar ist. Dies unterscheidet nichtdeterministisches Verkehrsmanagement, bei dem es zu Verkehrskonflikten kommen kann, von deterministischem Verkehrsmanagement, wie beispielsweise Ampeln, bei denen es keinen „Konflikt“ als solchen gibt. Das nicht-deterministische Verkehrsmanagement ermöglicht es den Verkehrsteilnehmern, miteinander zu kommunizieren, um Verkehrskonflikte zu bewältigen, in denen Prioritäten ausgehandelt oder neu verhandelt werden können (z.B. Prioritätseinschränkung, Schikanen, nicht markierte Kreuzungen). Deterministisches Verkehrsmanagement umfasst Anweisungen, die eine Priorität festlegen, die eingehalten werden muss, so dass die Priorität nicht neu verhandelt werden kann. Die Unterscheidung zwischen verhandelbarer und nicht verhandelbarer Priorität kann in Abhängigkeit von der Straßenmarkierung und/oder der Erkennung von Verkehrszeichen erfolgen, beispielsweise durch die Erkennung einer roten Ampel.
Die mit dem Weg des anderen Verkehrsteilnehmers verbundenen Trasseninformationen können Handlungen und/oder Wege identifizieren, die dem anderen Verkehrsteilnehmer zur Verfügung stehen. Wenn keine der verfügbaren Aktionen oder Pfade des anderen Verkehrsteilnehmers einen Konflikt erzeugt, kann ein Verkehrskonflikt nicht bestimmt werden und somit die erste Rangierbedingung erfüllt sein.
Wenn mindestens eine der verfügbaren Aktionen oder Wege des anderen Verkehrsteilnehmers einen Verkehrskonflikt erzeugt, kann der Verkehrskonflikt bestimmbar sein. In einigen Beispielen kann die Bestimmung eines Verkehrskonflikts von einem Hinweis auf die Sicherheit abhängig sein, der mit der verfügbaren Aktion oder dem Weg verbunden ist, der den Verkehrskonflikt verursacht. Liegt die Sicherheit des konflikterzeugenden Pfades oder der konflikterzeugenden Aktion über einem Schwellenwert (fester Schwellenwert oder relativ zu anderen Pfaden/Aktionen), kann der konflikterzeugende Pfad als erwarteter Pfad des anderen Verkehrsteilnehmers bestimmt werden, so dass der Verkehrskonflikt bestimmbar sein kann. In einem Beispiel, während sich ein Verkehrsteilnehmer einem mit dem Verkehrskonflikt verbundenen Gebiet nähert, nimmt die Zeit für einen Sinneswandel ab. Der Schweregrad von Lenken/Bremsen/Beschleunigen für eine Änderung der Einstellung nimmt zu. Die Sicherheit eines konfliktschaffenden Weges/Aktion kann zunehmen und/oder die Sicherheit eines konfliktfreien Weges/Aktion kann abnehmen. Es kann ein probabilistischer Entscheidungsalgorithmus verwendet werden. Der Algorithmus kann im Umgang mit dem maschinellen Lernen trainiert werden.
Die ständige Nichterfüllung der ersten Manöverbeschränkung über einen längeren Zeitraum kann zu Problemen in Situationen führen, in denen selbstbewusstes Fahren erforderlich ist, wie z. B. in der Hauptverkehrszeit. In einigen Beispielen kann das Verfahren bestimmen, ob mit Block 14008 fortgefahren werden soll oder ob die erste Manöverbeschränkung weiterhin nicht erfüllt werden kann. Diese Bestimmung kann reaktiv in Abhängigkeit von der überwachten Nichterfüllung der ersten Manöverbeschränkung in der Vergangenheit und/oder prädiktiv in Abhängigkeit von der erwarteten weiteren Nichterfüllung der ersten Manöverbeschränkung (z.B. aus dynamischen Verkehrsdaten und/oder Erfassungsmitteln) durchgeführt werden. Wird eine übermäßige (z.B. überhöhte) Nichtzufriedenheit festgestellt, so kann das Verfahren 14000 mit Block 14008 fortfahren. Wenn es nicht übermäßig ist, kann das Verfahren 14000 weiterhin auf die Erfüllung der ersten Manöverbeschränkung warten. Diese Bestimmung ist nützlich in Situationen wie dem Spurwechsel, wenn das Trägerfahrzeug 10 an der Rückseite einer Verkehrswarteschlange auf der Zielspur vorbeigefahren ist, und wie z.B. der Einfahrt in eine Hauptstraße oder einen Kreisverkehr mit starkem Verkehr von einem Ertragsstandort an einer Kreuzung aus. Diese Situationen treten häufig zur Hauptverkehrszeit auf.
Die Hauptverkehrszeit erfordert durchsetzungsstarkes Fahren, weil immer mehr Verkehrsteilnehmer nicht bereit sind, ihre Position an ein anderes Fahrzeug „aufzugeben“, und mehr Verkehrsteilnehmer gegen Anforderungen oder Richtlinien des geltenden Straßenverkehrsrechts verstoßen, z.B. indem sie einen Platz für anderen Verkehr lassen. Das Verfahren 14000 ermöglicht bei Bedarf ein selbstbewusstes Fahren und ist nicht unbedingt auf die Hauptverkehrszeit beschränkt.
Block 14008 umfasst das Bestimmen eines beabsichtigten Manövers, um einem anderen Verkehrsteilnehmer die Absicht des Trägerfahrzeugs 10 zu signalisieren, das erforderliche Manöver durchzuführen. Mit anderen Worten, es wird versucht, das erforderliche Manöver durchzuführen, obwohl die erste Manöverbeschränkung nicht erfüllt ist. Es ist eine Kommunikation mit dem anderen Verkehrsteilnehmer erforderlich. Der andere Verkehrsteilnehmer kann der andere Verkehrsteilnehmer sein, wie für die früheren Sperren beschrieben, die mit dem Verkehrskonflikt verbunden sind.
Ziel des beabsichtigten Manövers ist es, den anderen Verkehrsteilnehmer anzuweisen oder zumindest zu ermutigen, sich dem Trägerfahrzeug 10 in einer im Wesentlichen deterministischen Weise zu beugen.
Das beabsichtigte Manöver (Ansichtsmanöver, Manöverabsicht) steuert die Dynamik des Trägerfahrzeugs 10 im Gegensatz zu anderen visuellen oder akustischen Absichtssignalen, wie z. B. das Ausleuchten von Blinkern, das Ausleuchten von Bremslichtern, das Ausleuchten von Vollstrahlen von Scheinwerfern oder das Auslösen einer Hupe. Das geltende Straßenverkehrsrecht kann das Blinken von Fernlicht oder das Ertönen von Hörnern verbieten oder verhindern, um die Priorität auszuhandeln. Die Bremsleuchten sind möglicherweise nicht sichtbar, wenn sich die Fahrzeuge nebeneinander oder in entgegengesetzte Richtungen befinden. Scheinwerfer sind möglicherweise nicht sichtbar, wenn sie sich einem Verkehrsteilnehmer von hinten nähern. Blinker sind eine einzigartige Situation. Anwendbares Straßenrecht und der autonome Modus dürfen Blinker nicht als deterministisch behandeln. Wenn beide am Verkehrskonflikt beteiligten Fahrzeuge gleichzeitig ihre Blinker benutzen, kann das beabsichtigte Manöver nützlich sein, um Unklarheiten zu beseitigen. Wenn sich in der Nähe Einfahrten oder Kreuzungen befinden, die nichts mit dem Manöver zu tun haben, kann die Erkennung eines Blinkers eher mit mehreren möglichen Pfaden oder Aktionen als mit einem einzelnen Pfad oder einer einzelnen Aktion verbunden sein. Ein absichtliches Manöver würde in diesem Fall helfen. Natürlich kann die Erkennung oder Leistung der oben genannten sichtbaren oder hörbaren Absichtssignale dennoch die Feststellung beeinflussen, ob die erste Manöverbeschränkung erfüllt ist, und/oder das beabsichtigte Manöver ergänzen.
Das beabsichtigte Manöver unterscheidet sich von dem erforderlichen Manöver dadurch, dass mindestens die Größe einer dynamischen Eigenschaft des Trägerfahrzeugs 10 verstärkt wird, um die bevorstehende Durchführung des erforderlichen Manövers hervorzuheben. Das beabsichtigte Manöver wird so gesteuert, dass es für andere Verkehrsteilnehmer wahrnehmbar ist, zum Beispiel durch einen geeigneten Algorithmus, der aus experimentellen Daten zur menschlichen Wahrnehmung abgeleitet wird. So kann beispielsweise eine wahrnehmbare Menge an Eintauchen, Rebound oder Squat von ca. 3 cm bis ca. 8 cm bei einer bestimmten Geschwindigkeit (cm/s) betragen. Das beabsichtigte Manöver signalisiert die bevorstehende Aktion, den mit dem Verkehrskonflikt verbundenen Weg des anderen Verkehrsteilnehmers zu blockieren, so dass der andere Verkehrsteilnehmer einen Raum schaffen muss oder nicht, der mit dem erforderlichen Manöver des Trägerfahrzeugs 10 verbunden ist.
In einigen Beispielen kann ein maschineller Lernalgorithmus als beabsichtigtes Manöver trainiert werden, indem über die Abtastmittel analysiert wird, ob als Reaktion auf das Beabsichtigte Manöver Bestätigungssignale von anderen Verkehrsteilnehmern zurückgegeben werden. Die Bestätigungssignale können Unterwerfungsmanöver wie unten beschrieben und/oder Kopf- oder Handgesten wie Nicken und Wellen umfassen. Die Erkennung von Bestätigungssignalen verstärkt, dass die dynamische Charakteristik ausreichend verstärkt ist. Die Nicht-Erkennung von Bestätigungssignalen trainiert den maschinellen Lernalgorithmus, um die dynamische Charakteristik bis hin zu einer Grenze, wie beispielsweise einer Komfortgrenze, weiter zu verstärken.
Die dynamische Eigenschaft, die so gesteuert wird, dass sie wahrnehmbar ist, kann die Menge der dynamischen Eigenschaft oder die Änderungsrate der dynamischen Eigenschaft (wie schnell sich die dynamische Eigenschaft ändert) oder eine Kombination davon umfassen.
Das Beabsichtigte Manöver kann eine längsdynamische Charakteristik wie Beschleunigung oder Bremsen oder eine querdynamische Charakteristik wie Lenkung oder eine Kombination davon signalisieren.
Eine Möglichkeit, die längsdynamische Charakteristik zu signalisieren, besteht darin, eine Geschwindigkeitsänderung des Trägerfahrzeugs 10 zu steuern. Die Änderung kann eine Änderungsrate sein. Die Änderungsrate kann so hoch sein, dass sie für andere Verkehrsteilnehmer spürbar ist.
Eine weitere Möglichkeit, die längsdynamische Charakteristik zu signalisieren, besteht darin, eine Federung des Trägerfahrzeugs 10 zu steuern. Die längsdynamische Charakteristik kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: Eintauchen (dive), Aufbäumen (squat), Hochschnellen (rebound), Gewichtverlagerung (weight transfer). Das Eintauchen bezieht sich auf die Kompression der vorderen Aufhängungsfedern, die das Bremsen signalisiert. Aufbäumen (squat) bezieht sich auf die Kompression der hinteren Aufhängungsfedern, die die Beschleunigung signalisiert. Aufbäumen kann durchgeführt werden, während sich ein Fahrzeug bewegt oder im Stillstand ist. Das Hochschnellen bezieht sich auf die Rückführung von zusammengedrückten Aufhängungsfedern in einen weniger zusammengedrückten oder nicht zusammengedrückten Zustand. Die Vorderradaufhängung kann beim Lösen der Bremsen nachfedern. Die Hinterradaufhängung kann nachfedern, wenn das Motorabtriebsdrehmoment von einem höheren Wert reduziert wird. Ein Hochschnellen kann eine Änderung der Meinung signalisieren, wenn sich das Fahrzeug noch bewegt. Gewichtsübertragung ist der Mechanismus, durch den Eintauchen, Aufbäumen und Hochschnellen erfolgen. Die Aufhängung kann durch die Steuerung der Bremsanforderung und/oder der Drehmomentanforderung gesteuert werden.
Eine Möglichkeit, die seitliche dynamische Charakteristik zu signalisieren, besteht darin, einen Lenkwinkel von einem oder mehreren lenkbaren Straßenrädern des Trägerfahrzeugs 10 zu steuern. So kann beispielsweise das Trägerfahrzeug 10 hinter einem geparkten Fahrzeug anhalten und seine Straßenräder um einen betonten Betrag bzw. eine betonte Rate von dem mit dem Verkehrskonflikt verbundenen Bereich wegdrehen. Dies ist einfacher zu tun, wenn die Geschwindigkeit des Trägerfahrzeugs 10 niedrig ist, zum Beispiel im Bereich von 0-10 Kilometern pro Stunde.
Eine weitere Möglichkeit, die seitliche dynamische Charakteristik zu signalisieren, besteht darin, eine Änderung der seitlichen Position des Trägerfahrzeugs 10 zu steuern. Die Änderung kann eine Änderungsrate sein. Wenn sich das Trägerfahrzeug 10 beispielsweise schnell auf einen mit dem erforderlichen Manöver verbundenen Weg zubewegt, kann die Absicht deutlich signalisiert werden.
Eine weitere Möglichkeit, die seitliche dynamische Charakteristik zu signalisieren, besteht darin, die Federung des Trägerfahrzeugs 10 über eine Gewichtsübertragung zu steuern. Die Gewichtsübertragung kann seitlich erfolgen. Die seitliche Gewichtsübertragung erhöht die Federungskompression auf der Seite des Trägerfahrzeugs 10, die am weitesten von der Mitte der Kurve entfernt ist, während gleichzeitig die Kompression reduziert oder die Federung auf der Seite des Trägerfahrzeugs 10, die der Mitte der Kurve am nächsten liegt, verlängert wird.
Die Betonung der Art des beabsichtigten Manövers kann dazu führen, dass ein mit Komfort verbundener Zustand nicht erfüllt wird. Die Komfortbedingung kann z.B. ein Komfortleistungsindex sein. Der hervorgehobene Charakter des beabsichtigten Manövers entspricht möglicherweise nicht den niedrigsten Kosten oder einem lokalen Minimum des Komfortleistungsindex. Die Komfortbedingung kann darin bestehen, eine oder mehrere Komponenten der Beschleunigung und/oder des Stoßes zu reduzieren, die beispielsweise für den Insassen spürbar wären. Ohne das beabsichtigte Manöver könnte das erforderliche Manöver unter Einhaltung des Komfort-Leistungsindexes mit sanften Drehmoment-/Lenkungsausgängen durchgeführt werden. Eine reibungslose Durchführung des erforderlichen Manövers würde jedoch kein klares frühzeitiges Signal der Absicht an den anderen Verkehrsteilnehmer senden. Daher sendet das beabsichtigte Manöver ein klares Signal, das die anderen Verkehrsteilnehmer ermutigt, auf Kosten des Komfortverlustes nachzugeben.
Die Festlegung des beabsichtigten Manövers kann in jeder geeigneten Weise erfolgen. So kann beispielsweise die Bestimmung die Auswahl eines oder mehrerer Absichtsmanöver umfassen, die aus einer Vielzahl von verfügbaren Absichtsmanövern durchzuführen sind. Jedes der Vielzahl von Absichtsmanövern kann in der elektronischen Speichervorrichtung gespeichert werden. In einem weiteren Beispiel kann die Bestimmung des Absichtsmanövers das Hinzufügen einer Einschränkung oder Änderung zu einem Weg des Trägerfahrzeugs 10 umfassen, der dem erforderlichen Manöver zugeordnet ist. Die Einschränkung würde erfordern, dass das Fahrzeug das betonte Signal durch Ausführen des beabsichtigten Manövers ausführt. Das Bestimmen des beabsichtigten Manövers würde die Planung des Weges in der eingeschränkten Weise umfassen.
Das beabsichtigte Manöver darf das Trägerfahrzeug 10 zumindest nicht vom Kurs im Vergleich zum Weg des erforderlichen Manövers abweichen oder das Trägerfahrzeug 10 verlangsamen, wenn es beschleunigt werden soll, was für den anderen Verkehrsteilnehmer verwirrend wäre. Das beabsichtigte Manöver kann sogar zumindest einen Teil des erforderlichen Manövers ersetzen. Infolgedessen kann das beabsichtigte Manöver zumindest teilweise einen Teil der Fahrsteuerung durchführen, die an dem erforderlichen Manöver beteiligt ist.
So kann beispielsweise die Bestimmung des Absichtsmanövers so konfiguriert werden, dass, wenn sich das erforderliche Manöver in einer ersten Querrichtung (z.B. links) befindet, das Absichtsmanöver nicht in einer zweiten Querrichtung (z.B. rechts) erfolgt. Daher können Absichtsmanöver, die mit der zweiten Richtung verbunden sind, nicht wählbar sein. Die Bestimmung des Absichtsmanövers kann sogar so konfiguriert werden, dass das Absichtsmanöver in der ersten Querrichtung oder richtungsneutral (gerade Linie) ist.
So kann beispielsweise die Bestimmung des Absichtsmanövers so konfiguriert werden, dass, wenn das erforderliche Manöver aus einem Beschleunigen oder Bremsen besteht, das Absichtsmanöver nicht das andere aus Beschleunigen oder Bremsen ist. Daher können Absichtsmanöver, die mit dem anderen Beschleunigen oder Bremsen verbunden sind, nicht wählbar sein. Die Bestimmung des Absichtsmanövers kann sogar so konfiguriert werden, dass das Absichtsmanöver die erforderliche Beschleunigung oder Bremsung beinhaltet oder neutral ist (keine Änderung der Geschwindigkeit).
Das Absichtsmanöver kann vor Beginn des erforderlichen Manövers geplant werden. Alternativ können das Absichtsmanöver und der Beginn des erforderlichen Manövers im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen. Das Absichtsmanöver kann nach Abschluss eines vorangegangenen Manövers geplant werden. Das Absichtsmanöver kann in Abhängigkeit von der Erkennung anderer Verkehrsteilnehmer, die nicht mit dem Verkehrskonflikt verbunden sind, geplant werden. So kann beispielsweise das Absichtsmanöver verzögert werden, bis ein oder mehrere Fahrzeuge vor dem anderen Verkehrsteilnehmer vorbeifahren, so dass dem anderen Verkehrsteilnehmer klar ist, dass das Absichtsmanöver ihn und nicht einen anderen Verkehrsteilnehmer signalisiert. Das Absichtsmanöver kann in Abhängigkeit von einer Reduzierung einer oder mehrerer möglicher Strecken des Trägerfahrzeugs 10 geplant werden. Wenn es viele mögliche Wege für das Trägerfahrzeug 10 gibt, kann es für den anderen Verkehrsteilnehmer schwierig sein, das beabsichtigte Manöver mit einem bestimmten dieser Wege in Verbindung zu bringen. Wenn das Trägerfahrzeug 10 beispielsweise an einer Kreuzung vorbeifahren und dann das Verkehrskonfliktgebiet erreichen soll, kann das Absichtsmanöver geplant werden, nachdem das Trägerfahrzeug 10 an der Kreuzung vorbeigefahren ist, was die Anzahl der möglichen Wege zum Zeitpunkt der Durchführung des Absichtsmanövers reduziert.
Bei Block 14010 umfasst das Verfahren das Veranlassen, dass das Trägerfahrzeug 10 das beabsichtigte Manöver und das erforderliche Manöver in Abhängigkeit von einer modifizierten Version der einen oder mehreren Beschränkungen durchführt. Die Änderung kann mindestens das Ersetzen der ersten Manöverbeschränkung durch eine zweite Manöverbeschränkung umfassen. Die zweite Manöverbeschränkung kann eine modifizierte erste Manöverbeschränkung sein. Die zweite Manöverbeschränkung kann eine oder mehrere Anforderungen lockern, die mit der ersten Manöverbeschränkung verbunden sind.
Wenn die zweite Manöverbeschränkung nicht erfüllt ist, darf zumindest das erforderliche Manöver nicht gestartet oder abgebrochen werden. Das Absichtsmanöver darf nicht gestartet oder abgebrochen werden. Wenn die zweite Manöverbeschränkung erfüllt ist, kann das beabsichtigte Manöver durchgeführt werden, und dann kann das erforderliche Manöver durchgeführt werden. Die zweite Manöverbeschränkung kann während der Durchführung der Manöver kontinuierlich oder mehrfach überprüft werden.
Die zweite Manöverbeschränkung kann sich auf mindestens einen zweiten Leistungsindex (Kostenfunktion) beziehen. Der zweite Leistungsindex kann eine modifizierte Version des ersten Leistungsindex sein. Der zweite Leistungsindex kann eine oder mehrere Anforderungen des ersten Leistungsindex entspannen.
Der Unterschied zwischen den ersten und zweiten Manöverbeschränkungen kann so groß sein, dass das erforderliche Manöver trotz des festgestellten Verkehrskonflikts durchgeführt werden kann. Die Entspannung reicht möglicherweise nicht aus, um alle möglichen Abbruchszenarien zu übersteuern, in denen das erforderliche Manöver abgebrochen wird. Daher führt das Trägerfahrzeug 10 das erforderliche Manöver auf eine durchsetzungsfähige, aber vorsichtige Weise durch.
Ein Beispiel für eine entspannte Anforderung ist die Lockerung der Anforderung an eine Schwellenraumgröße, so dass das Raumverfügbarkeitssignal für einen kleineren Raum im Verkehr ausgegeben wird. Der kleinere Raum könnte z.B. kleiner sein als das Trägerfahrzeug 10.
Die entspannte Schwellenraumgröße kann von der Geschwindigkeit mindestens eines der anderen Verkehrsteilnehmer abhängen, zwischen denen der Raum liegt. Wenn der andere Verkehrsteilnehmer im Stand ist, kann die Schwellenraumgröße kleiner sein als bei einer Bewegung des anderen Verkehrsteilnehmers. Denn wenn sie sich bewegen, sind sie besser in der Lage, eine Lücke zu schließen.
Die Größe des Schwellenraumes kann von der Beschleunigung abhängen. Wenn der hintere andere Verkehrsteilnehmer hinter dem Raum langsamer wird und/oder wenn der vordere andere Verkehrsteilnehmer vor dem Raum schneller wird, kann die Schwellenraumgröße kleiner sein, wenn sich ein Spalt öffnet.
Die Schwellenraumgröße kann von einem Winkel des Trägerfahrzeugs zu den anderen Verkehrsteilnehmern abhängen. Wenn das Trägerfahrzeug in einem solchen Winkel steht, dass das Trägerfahrzeug in den Raum einfahren muss, kann die Schwellenraumgröße kleiner sein. Denn das Verschmelzen in den Raum beim Wenden erfordert weniger Längsraum als die gesamte Länge des Trägerfahrzeugs 10. Wenn beispielsweise das Trägerfahrzeug 10 rechtwinklig startet, kann die Schwellenraumgröße größer als die Breite des Trägerfahrzeugs 10 sein, aber nicht so lang wie die Länge des Trägerfahrzeugs 10.
Die entspannte Anforderung kann das Entspannen einer Anforderung umfassen, den anderen Verkehrsteilnehmer nicht zu zwingen, seine Geschwindigkeit als Reaktion auf die Durchführung des erforderlichen Manövers zu ändern. Die entspannte Anforderung kann das Entspannen einer Anforderung umfassen, den anderen Verkehrsteilnehmer nicht zu zwingen, seinen Kurs als Reaktion auf die Durchführung des erforderlichen Manövers zu ändern. Die Anforderungen und entspannten Anforderungen können anhand geeigneter Weginformationen und Trajektorieninformationen, die mit dem anderen Verkehrsteilnehmer verbunden sind und aus Umgebungsinformationen ermittelt werden, überwacht werden.
In einem weiteren Anwendungsfall des Spurwechsels kann sich ein schnellerer Verkehrsteilnehmer hinter dem Trägerfahrzeug 10 auf der Zielspur nähern. Die entspannte Anforderung kann es dem Trägerfahrzeug ermöglichen, das beabsichtigte Manöver (Signalisierung) durchzuführen, gefolgt von dem erforderlichen Manöver, um die Spur so zu wechseln, dass die schnelleren Verkehrsteilnehmer langsamer werden. Das erforderliche Spurwechselmanöver kann durchgeführt werden, wenn überprüft wird, ob der schnellere Verkehrsteilnehmer einen Platz auf einer weiteren Spur hat, so dass der schnellere Verkehrsteilnehmer die Spur auf die weitere Spur wechseln kann, wenn das Trägerfahrzeug 10 die Spur in seinen aktuellen Weg wechselt. Wenn aus der Abtastung hervorgeht, dass der schnellere Verkehrsteilnehmer nicht genügend Platz (z.B. Schwellenraumgröße) auf der weiteren Fahrspur hat, können das Absichtsmanöver und das erforderliche Manöver nicht durchgeführt werden. Wenn genügend Platz vorhanden ist, können die Manöver durchgeführt werden. Die Überprüfung des Abbruchzustands kann die Überprüfung umfassen, ob der schnellere Verkehrsteilnehmer noch genügend Platz hat und/oder die Spur auf die weitere Spur wechselt, da das Trägerfahrzeug 10 beginnt, das erforderliche Manöver durchzuführen.
Zusätzlich oder alternativ zur Lockerung einer Anforderung kann sich die zweite Manövrierbedingung von der ersten Manöverbedingung unterscheiden, indem die Erfüllung der zweiten Manöverbedingung in Abhängigkeit von der Erkennung eines Antwortsignals des anderen Verkehrsteilnehmers als Reaktion auf das beabsichtigte Manöver bestimmt werden kann. Ein Beispiel für ein Antwortsignal ist ein Nachgebemanöver, das ein Absichtsmanöver ist, das eine Absicht signalisiert, dem Trägerfahrzeug 10 nachzugeben.
Antwortsignale können optische oder akustische Absichtssignale wie die vorstehend beschriebenen beinhalten.
Allerdings sind optische oder akustische Absichtssignale möglicherweise nicht so zuverlässig. Wenn beispielsweise der andere Verkehrsteilnehmer seine Lichter blinkt, kann er das Trägerfahrzeug 10 anweisen, nachzugeben, oder er kann dem Trägerfahrzeug 10 signalisieren, fortzufahren. Ihre Bremsleuchten oder Scheinwerfer sind möglicherweise nicht sichtbar. Ihre Blinker können versehentlich bei einem vorherigen Manöver eingeschaltet bleiben.
Manchmal können andere Verkehrsteilnehmer ein visuelles oder akustisches Vorsehungssignal zusammen mit einem Nachgebemanöver durchführen, was mehr Sicherheit bietet, so dass beide berücksichtigt werden können. Das Trägerfahrzeug 10 kann das erforderliche Manöver fortsetzen oder fortsetzen, wenn das Antwortsignal erkannt wird. In einigen Beispielen ist kein Nachgebemanöver oder Antwortsignal erforderlich.
Der andere Verkehrsteilnehmer kann wiederholt oder kontinuierlich überwacht werden, um sicherzustellen, dass auf das Antwortsignal eine Handlung folgt, die dem Nachgeben gegenüber dem Trägerfahrzeug 10 entspricht, unabhängig davon, ob es betont wird oder nicht. Die Maßnahme kann darin bestehen, einen Raum für das Trägerfahrzeug 10 zu schaffen oder einen Raum für das Trägerfahrzeug 10 zu erhalten. In der Situation, in der der Raum angelegt werden muss, kann das Verfahren bestimmen, ob der andere Verkehrsteilnehmer ein Raumbildungsmanöver durchführt. Das Raumerschaffungsmanöver ist, wenn ein Verkehrsteilnehmer aus einer mit dem Verkehrskonflikt verbundenen Trajektorie oder Position in eine Trajektorie oder Position manövriert, die Platz für das Trägerfahrzeug 10 schafft. Der Raum kann einen Korridor oder einen anderen Bereich für das Trägerfahrzeug 10 umfassen, um die erforderlichen Manöver durchzuführen. Das Bestimmen, ob der andere Verkehrsteilnehmer ein Raumschaffungsmanöver durchführt, kann das Bestimmen umfassen, ob der andere Verkehrsteilnehmer eine vermeintliche Ausweich-(Ertrags-)Position einnimmt. Die vermeintliche Vorfahrtsposition kann durch eine eindeutige Straßenmarkierung, wie beispielsweise eine Vorfahrtslinie, gekennzeichnet sein. In einigen Beispielen kann die vermeintliche Vorbeifahrtposition jede Position sein, die einen klaren Korridor für das Trägerfahrzeug 10 zur Durchführung des erforderlichen Manövers gewährleistet.
Wenn in einem Beispiel die mit dem Konflikt erzeugenden Weg verbundene Sicherheit nach dem Nachgebemanöver weiter steigt, dann kann die zweite Manöverbeschränkung nicht erfüllt werden und das erforderliche Manöver kann abgebrochen werden. Wenn beispielsweise der andere Verkehrsteilnehmer das Raumschaffungsmanöver nicht durchführt, kann das erforderliche Manöver abgebrochen werden.
Das Steuerungssystem 200 kann konfiguriert werden, um zu bestimmen, ob ein Manöver des anderen Verkehrsteilnehmers ein Unterwerfermanöver ist. Die Bestimmung kann konfiguriert werden, um zu erkennen, ob das Manöver hervorgehoben wird, beispielsweise durch einen geeigneten Algorithmus, der aus experimentellen Daten abgeleitet wird, wie stark die Hervorhebung ein Manöver signifikant macht.
Die Bestimmung, ob das Manöver des anderen Verkehrsteilnehmers ein Unterwerfungsmanöver ist, kann so konfiguriert werden, dass sie erkennt, ob es sich bei dem Manöver um ein Unterwerfungsmanöver oder ein absichtliches Manöver handelt. Das Manöver kann beispielsweise ein absichtliches Manöver sein, wenn es die Sicherheit erhöht, dass der andere Verkehrsteilnehmer den mit dem Verkehrskonflikt verbundenen Weg geht. Das Manöver kann ein Nachgebemanöver sein, wenn es die Sicherheit erhöht, dass der andere Verkehrsteilnehmer dem Trägerfahrzeug 10 nachgibt, indem er den für das Trägerfahrzeug 10 zur Durchführung des erforderlichen Manövers erforderlichen Bereich (z.B. Korridor) schafft oder nicht betritt.
Eine oder mehrere der oben genannten längsdynamischen Eigenschaften und/oder querdynamischen Eigenschaften können erkennbar sein, um bei der Bestimmung zu helfen, ob es sich bei einem Manöver des anderen Verkehrsteilnehmers um ein Nachgebemanöver handelt.
Das Nachgebemanöver kann bestimmt werden, ob das Nachgebemanöver vor dem Raumschaffungsmanöver durchgeführt wird, oder ob es während des Raumschaffungsmanövers oder in beiden Fällen durchgeführt wird.
Nach Abschluss des erforderlichen Manövers wird das Verfahren 14000 abgeschlossen und der Normalbetrieb wieder aufgenommen. So kann beispielsweise die erste Manöverbeschränkung anstelle der zweiten Manöverbeschränkung verwendet werden, bis das Verfahren 1400 das nächste Mal durch den Block 14006 führt.
In mindestens einigen der obigen Beispiele wird erläutert, wie ein Trägerfahrzeug 10 in der Lage sein kann, ein Absichtsmanöver zu bestimmen und durchzuführen, und wie ein Trägerfahrzeug 10 in der Lage sein kann, ein Absichtsmanöver zu erkennen. Es wird erläutert, wie ein Trägerfahrzeug 10 in der Lage sein kann, ein Nachgebemanöver zu erkennen. Mit dem oben genannten Verständnis, wie sich ein Nachgebemanöver von einem beabsichtigten Manöver unterscheidet, wäre es sehr hilfreich, wenn ein Trägerfahrzeug 10 in der Lage wäre, ein Nachgebemanöver zu bestimmen und durchzuführen. Daher kann unter Bezugnahme auf 4 ein Verfahren 14500 für das Trägerfahrzeug 10 vorgesehen werden, das im autonomen Modus (und in einigen Beispielen im nicht-autonomen Modus) betrieben werden kann, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von 14502 Umgebungsinformationen, die die Umgebung in der Nähe des Trägerfahrzeugs 10 anzeigen; Identifizieren von 14504 eines absichtlichen Manövers, das die Absicht eines anderen Verkehrsteilnehmers anzeigt, ein Manöver durchzuführen; Bestimmen von 14506, in Abhängigkeit von den empfangenen Umgebungsinformationen und dem identifizierten absichtlichen Manöver, einer Anforderung an das Trägerfahrzeug 10, die Steuerung des Trägerfahrzeugs 10 zu ändern, um dem anderen Verkehrsteilnehmer genügend Raum zur Durchführung des Manövers zu geben; Bestimmen von 14508 eines Unterbringungsmanövers, um dem anderen Verkehrsteilnehmer zu signalisieren, dass das Trägerfahrzeug 10 dem anderen Verkehrsteilnehmer genügend Platz zur Durchführung des Manövers lässt; Modifizieren von 14510 der Steuerung, um den ausreichenden Platz zuzulassen; und Veranlassen von 14512, dass das Trägerfahrzeug 10 das Unterbringungsmanöver durchführt.
Das Steuerungssystem 200 des Trägerfahrzeugs 10 kann für eines oder beide der Verfahren 14000, 14500 konfiguriert werden. Die Verfahren 14000, 14500 sind im Sender-Empfänger-Sinne analog.
Ausreichend Platz', wie für das Verfahren 14500 beschrieben, bedeutet nicht notwendigerweise, dass das Trägerfahrzeug 10 eine erste Rangierbedingung oder eine zweite Rangierbedingung eines anderen Verkehrsteilnehmers kennt oder genau das Manöver, das von dem anderen Verkehrsteilnehmer durchgeführt werden soll. Als ausreichender Raum kann ein Bereich oder Korridor definiert werden, der groß genug ist, um den Ertrag zu erzielen, d.h. der andere Verkehrsteilnehmer kann einen wahrscheinlichen oder möglichen Weg fortsetzen. Ein Raum kann zumindest dann ausreichend sein, wenn eine Kollision nicht unvermeidlich ist. Das Trägerfahrzeug 10 kann so konfiguriert werden, dass es mehr als den kleinstmöglichen Raum bietet, um die erforderliche Genauigkeit eines Manövers des anderen Verkehrsteilnehmers zu verringern. Der ausreichende Raum kann seitlich (z.B. Straßenverengung) und/oder in Längsrichtung (z.B. Zusammenführung der Warteschlange) sein.
Für die Zwecke dieser Offenbarung ist zu verstehen, dass die hierin beschriebene(n) Steuerung(en) 202 jeweils eine Steuereinheit oder Rechenvorrichtung mit einem oder mehreren elektronischen Prozessoren 204 umfassen können. Ein Fahrzeug und/oder ein System davon kann eine einzelne Steuereinheit oder eine elektronische Steuerung umfassen, oder alternativ können verschiedene Funktionen der Steuerung(en) in verschiedenen Steuereinheiten oder Steuerungen verkörpert oder in diesen untergebracht sein. Es kann ein Satz von Anweisungen 208 bereitgestellt werden, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung(en) oder die Steuereinheit(en) veranlassen, die hierin beschriebenen Steuertechniken (einschließlich der beschriebenen Methode(n)) umzusetzen. Der Befehlssatz kann in einen oder mehrere elektronische Prozessoren eingebettet sein, oder alternativ kann der Befehlssatz als Software bereitgestellt werden, die von einem oder mehreren elektronischen Prozessoren ausgeführt wird. So kann beispielsweise eine erste Steuerung in einer Software implementiert werden, die auf einem oder mehreren elektronischen Prozessoren läuft, und eine oder mehrere andere Steuerungen können auch in einer Software implementiert werden, die auf oder mehreren elektronischen Prozessoren läuft, optional auf denselben einen oder mehreren Prozessoren wie die erste Steuerung. Es ist jedoch zu beachten, dass auch andere Vereinbarungen nützlich sind, weshalb die vorliegende Offenbarung nicht auf eine bestimmte Vereinbarung beschränkt sein soll. In jedem Fall kann der vorstehend beschriebene Befehlssatz in ein computerlesbares Speichermedium 210 (z.B. ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium) eingebettet sein, das jeden Mechanismus zum Speichern von Informationen in einer für eine Maschine oder elektronische Prozessoren/Rechenvorrichtung lesbaren Form umfassen kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: ein magnetisches Speichermedium (z.B. Diskette); optisches Speichermedium (z.B. CD-ROM); magnetisches optisches Speichermedium; Nur-Lese-Speicher (ROM); Direktzugriffsspeicher (RAM); löschbarer programmierbarer Speicher (z.B. EPROM ad EEPROM); Flash-Speicher; oder elektrischer oder anderer Medientyp zum Speichern solcher Informationen/Anweisungen.
Der Begriff „if“ wird hierin in Bezug auf das Konzept der bedingten Ausführung einer Funktion verwendet, wenn eine Bedingung erfüllt ist. Der Begriff „if“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Funktion ausführbar ist, wenn die Bedingung erfüllt ist, und nicht ausführbar ist, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist. Zusätzliche Bedingungen (nicht angegeben) müssen möglicherweise ebenfalls erfüllt sein, bevor die Funktion ausgeführt wird. Obwohl es möglich ist, dass die angegebene Bedingung die einzige Bedingung für die Ausführung einiger Funktionen ist, beschränkt sich die hierin verwendete Terminologie „if“ nicht auf solche Szenarien.
Die hierin offenbarten Begriffe „Trennung“, „Entfernung“ und „Position“ sind nicht auf absolute Entfernungswerte beschränkt. Die Begriffe können durch Geschwindigkeit normiert werden. So kann beispielsweise eine Trennung oder Entfernung zwei Sekunden betragen (bei 10 Metern pro Sekunde).
Die in den Figuren dargestellten Blöcke können Schritte in einem Verfahren und/oder Codeabschnitte im Computerprogramm 208 darstellen. Die Darstellung einer bestimmten Reihenfolge zu den Blöcken bedeutet nicht unbedingt, dass es eine erforderliche oder bevorzugte Reihenfolge für die Blöcke gibt und die Reihenfolge und Anordnung des Blocks variiert werden kann. Darüber hinaus kann es möglich sein, dass einige Schritte weggelassen werden.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in den vorstehenden Absätzen anhand verschiedener Beispiele beschrieben wurden, ist zu beachten, dass Änderungen an den genannten Beispielen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen. Ohne Zweifel kann der autonome Modus auf Nicht-Highway-Straßen betrieben werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung beschriebenen Merkmale können in anderen Kombinationen als den ausdrücklich beschriebenen Kombinationen verwendet werden.
Obwohl Funktionen mit Bezug auf bestimmte Merkmale beschrieben wurden, können diese Funktionen durch andere Merkmale ausgeführt werden, unabhängig davon, ob sie beschrieben sind oder nicht.
Obwohl Merkmale mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, können diese Merkmale auch in anderen Ausführungsformen vorhanden sein, unabhängig davon, ob sie beschrieben sind oder nicht.
Obwohl in der vorstehenden Spezifikation versucht wird, die Aufmerksamkeit auf diejenigen Merkmale der Erfindung zu lenken, von denen angenommen wird, dass sie von besonderer Bedeutung sind, ist zu verstehen, dass der Anmelder Schutz für jedes patentierbare Merkmal oder jede patentierbare Kombination von Merkmalen beansprucht, auf die in den Zeichnungen Bezug genommen und/oder die in den Zeichnungen gezeigt werden, unabhängig davon, ob darauf besonderer Nachdruck gelegt wurde oder nicht.

Claims

Steuerungssystem für ein Trägerfahrzeug, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Steuerungssystem eine oder mehrere Steuerungen umfasst, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist zum: Bestimmen einer Manöveranforderung, die auf ein erforderliches Manöver des durchzuführenden Trägerfahrzeugs hinweist; Empfangen von Umgebungsinformationen, die auf die Umgebung in der Nähe des Trägerfahrzeugs hinweisen; in Abhängigkeit von der Manöveranforderung und den erhaltenen Umgebungsinformationen bestimmen, dass das erforderliche Manöver nicht durchgeführt werden kann, während eine erste Manöverbeschränkung erfüllt ist; Bestimmen einer Manöverabsicht, um einem anderen Verkehrsteilnehmer die Absicht des Trägerfahrzeugs zu signalisieren, das erforderliche Manöver durchzuführen; und Veranlassen des Trägerfahrzeugs, das beabsichtigte Manöver und das erforderliche Manöver abzuschließen, je nachdem, ob mindestens eine zweite Manöverbeschränkung erfüllt ist; wobei sich die zweite Manöverbeschränkung, die der Manöverabsicht zugeordnet ist, von der ersten Manöverbeschränkung unterscheidet, die dem erforderlichen Manöver zugeordnet ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, worin die eine oder die mehreren Steuerungen zusammen umfassen: mindestens einen elektronischen Prozessor mit einem elektrischen Eingang zum Empfangen der Umgebungsinformationen; und mindestens eine elektronische Speichervorrichtung, die elektrisch mit dem mindestens einen elektronischen Prozessor gekoppelt ist und darin gespeicherte Anweisungen aufweist; und worin der mindestens eine elektronische Prozessor konfiguriert ist, um auf die mindestens eine Speichervorrichtung zuzugreifen und die Anweisungen darauf auszuführen, um das Trägerfahrzeug zu veranlassen, das Bestimmen und das Verursachen durchzuführen.
Das Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen, ob die zweite Manöverbeschränkung erfüllt ist, das Bestimmen umfasst, ob ein anderer Verkehrsteilnehmer ein Nachgebemanöver durchführt, wobei das Nachgebemanöver dem anderen Verkehrsteilnehmer zugeordnet ist, der einen Raum für einen Weg für das Trägerfahrzeug schafft oder aufrechterhält, und optional, wenn die zweite Manöverbeschränkung nicht erfüllt ist, mindestens das erforderliche Manöver abgebrochen wird.
Das Steuerungssystem eines vorangegangenen Anspruchs, wobei die erste Manöverbeschränkung zumindest teilweise nicht erfüllt ist, weil die Durchführung des erforderlichen Manövers den anderen Verkehrsteilnehmer zwingen würde, seine Position im Verkehr und/oder seine Geschwindigkeit und/oder seinen Kurs zu ändern.
Das Steuerungssystem eines vorangegangenen Anspruchs, das so konfiguriert ist, dass, wenn das erforderliche Manöver in einer ersten Querrichtung erfolgt, das beabsichtigte Manöver nicht in einer zweiten Querrichtung erfolgt, und/oder wenn das erforderliche Manöver das Beschleunigen oder Bremsen umfasst, das beabsichtigte Manöver nicht das jeweils andere von Beschleunigen oder Bremsen ist.
Ein Steuerungssystem für ein Trägerfahrzeug, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Steuerungssystem eine oder mehrere Steuerungen umfasst, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist um: Umgebungsinformationen zu empfangen, die auf die Umgebung in der Nähe des Trägerfahrzeugs hinweisen; ein beabsichtigtes Manöver zu identifizieren, das auf die Absicht eines anderen Verkehrsteilnehmers hinweist, ein Manöver durchzuführen; in Abhängigkeit von den empfangenen Umgebungsinformationen und dem identifizierten beabsichtigten Manöver eine Anforderung an das Trägerfahrzeug zu bestimmen, die Steuerung des Trägerfahrzeugs zu ändern, um dem anderen Verkehrsteilnehmer genügend Platz für die Durchführung des Manövers zu geben; ein Nachgebemanövers zu bestimmen, um dem anderen Verkehrsteilnehmer zu signalisieren, dass das Trägerfahrzeug dem anderen Verkehrsteilnehmer genügend Platz zur Durchführung des Manövers lässt; die Steuerung zu ändern, um den erforderlichen Platz zu schaffen; und das Trägerfahrzeug zu veranlassen, das Nachgebemanöver durchzuführen.
Das Steuerungssystem nach Anspruch 6, worin das Nachgebemanöver dem Trägerfahrzeug zugeordnet ist, das einen Raum für einen Weg für den anderen Verkehrsteilnehmer schafft oder aufrechterhält, und das Nachgebemanöver optional konfiguriert ist, um mindestens eines der folgenden Elemente hervorzuheben: Eintauchen, Aufbäumen, Hochschnellen, Gewichtsverlagerung.
Das Steuerungssystem nach Anspruch 7, das konfiguriert ist, um das Trägerfahrzeug zu veranlassen, ein Raumschaffungsmanöver durchzuführen, um den ausreichenden Raum zu schaffen, wobei, wenn sich das Raumschaffungsmanöver in einer ersten Querrichtung befindet, das Nachgebemanöver nicht in einer zweiten Querrichtung erfolgt, und/oder wenn das Raumschaffungsmanöver eines von Beschleunigungs- oder Bremsmanöver umfasst, das Nachgebemanöver nicht das jeweils andere von Beschleunigen oder Bremsen ist.
Verfahren für ein Trägerfahrzeug, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Manöveranforderung, die ein erforderliches Manöver des Trägerfahrzeugs anzeigt, das durchgeführt werden soll; Empfangen von Umgebungsinformationen, die die Umgebung in der Nähe des Trägerfahrzeugs anzeigen; Bestimmen, in Abhängigkeit von der Manöveranforderung und den empfangenen Umgebungsinformationen, dass das erforderliche Manöver nicht durchgeführt werden kann, während eine erste Manöverbeschränkung erfüllt ist; Bestimmen einer Manöverabsicht, um einem anderen Verkehrsteilnehmer die Absicht des Trägerfahrzeugs zu signalisieren, das erforderliche Manöver durchzuführen; und Veranlassen des Trägerfahrzeugs, das beabsichtigte Manöver und das erforderliche Manöver abzuschließen, abhängig davon, ob mindestens eine zweite Manöverbeschränkung erfüllt ist; wobei sich die zweite Manöverbeschränkung, die dem beabsichtigten Manöver zugeordnet ist, von der ersten Manöverbeschränkung unterscheidet, die dem erforderlichen Manöver zugeordnet ist.
Verfahren für ein Trägerfahrzeug, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von Umgebungsinformationen, die die Umgebung in der Nähe des Trägerfahrzeugs anzeigen; Identifizieren eines beabsichtigten Manövers, das auf die Absicht eines anderen Verkehrsteilnehmers hinweist, ein Manöver durchzuführen; Bestimmen, in Abhängigkeit von den empfangenen Umgebungsinformationen und dem identifizierten beabsichtigten Manöver, einer Anforderung an das Trägerfahrzeug, die Steuerung des Trägerfahrzeugs zu ändern, um dem anderen Verkehrsteilnehmer genügend Platz zur Durchführung des Manövers zu geben; Bestimmen eines Nachgebemanövers, um dem anderen Verkehrsteilnehmer zu signalisieren, dass das Trägerfahrzeug dem anderen Verkehrsteilnehmer genügend Platz zur Durchführung des Manövers lässt; Modifizieren der Steuerung, um den ausreichenden Platz zu schaffen; und Veranlassen des Trägerfahrzeugs, das Nachgebemanöver durchzuführen.
Fahrzeug, umfassend das Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder die Implementierung des Verfahrens nach Anspruch 9 oder 10.