DE102019215815A1 - Fahrzeugsteuerungssystem und -verfahren - Google Patents

Abstract

Es wird ein Steuerungssystem und ein Verfahren für ein Trägerfahrzeug offenbart, das in einem autonomen Modus einsetzbar ist. 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 Umwelt 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 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 zum:
• Bestimmen einer Anforderung für ein erstes Manöver, das eine Querbeschleunigung des Trägerfahrzeugs umfasst;
• Bestimmen einer Anforderung für ein zweites Manöver, das eine Querbeschleunigung des Trägerfahrzeugs umfasst; und
• Kombinieren des ersten Manövers mit dem zweiten Manöver, um ein drittes Manöver zu erzeugen, wobei das erste Manöver verzögert oder vorangetrieben wird, so dass die Querbeschleunigung und/oder der Ruck des dritten Manövers in Bezug auf eine Kombination ohne Verzögerung oder Fortschritt im ersten Manöver reduziert wird.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Steuersystem für ein Trägerfahrzeug vorgesehen, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Steuersystem eine oder mehrere Steuerungen umfasst, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, um: eine Anforderung für ein erstes Manöver zu bestimmen, das eine Querbewegung des Trägerfahrzeugs umfasst; eine Anforderung für ein zweites Manöver zu bestimmen, das eine Querbewegung des Trägerfahrzeugs umfasst, wobei das erste Manöver und das zweite Manöver nicht gleichzeitig erfolgen; und das erste Manöver mit dem zweiten Manöver zu kombinieren, um ein drittes Manöver zu erzeugen, das im Wesentlichen kontinuierlich ist.
• Dies bietet den Vorteil eines autonomen Modus, der für die Fahrzeuginsassen komfortabler ist. Frühere autonome Fahrzeuge können beispielsweise ein Manöver durchführen, wie z.B. das Wechseln der Fahrspur, wenn sie sich unnötigerweise frühzeitig einem Ort für ein anderes Manöver nähern, z.B. nach einer Änderung der Straßenkrümmung, und müssen daher die Querbeschleunigung der Insassen zweimal stören. Durch die Kombination der Manöver wird dies vermieden.
• Die eine oder die mehreren Steuerungen können gemeinsam umfassen: mindestens einen elektronischen Prozessor mit einem elektrischen Eingang zum Empfangen von Informationen, aus denen die Anforderung zur Durchführung des ersten und/oder zweiten Manövers bestimmt wird; 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 die Bestimmung und die Kombination durchführt.
• Das erste Manöver kann einen Spurwechsel von einer ersten Spur auf eine zweite Spur umfassen.
• Das zweite Manöver kann das Folgen mindestens eines Teils einer Kurve auf einer Straße umfassen, auf der das Trägerfahrzeug fährt.
• Die Kombination des ersten Manövers und des zweiten Manövers kann das Verzögern oder Vorantreiben des ersten Manövers umfassen, um das dritte Manöver zu erzeugen.
• Das Kombinieren des ersten Manövers und des zweiten Manövers kann das Verzögern des ersten Manövers umfassen, bis die Anforderung zur Durchführung des zweiten Manövers festgelegt ist.
• Dies bietet den Vorteil eines komfortableren Fahrzeugs, da das Trägerfahrzeug das erste Manöver verschiebt, obwohl ein zweites Manöver noch nicht geplant ist und auf eine günstige Kombinationsmöglichkeit wartet.
• Das Kombinieren des ersten Manövers und des zweiten Manövers kann einer Einschränkung unterliegen, wobei die Einschränkung mindestens eine von: einer navigationsabhängigen Einschränkung, einer Einschränkung, die der Reduzierung des Energieverbrauchs des Trägerfahrzeugs zugeordnet ist, oder einer Einschränkung, die der Vermeidung eines Objekts zugeordnet ist, umfasst.
• Dies hat den Vorteil, dass Störungen für die Verkehrsteilnehmer minimiert werden.
• Das Kombinieren des ersten Manövers und des zweiten Manövers kann das Mildern der Seitenkraft auf einen Insassen des Trägerfahrzeugs in Verbindung mit dem ersten und zweiten Manöver umfassen.
• Das Mildern kann das Ändern eines Kurvenradius für mindestens einen Teil des zweiten Manövers umfassen, um mindestens einen Teil des ersten Manövers durchzuführen.
• Das Mildern kann das Steuern einer Bahn des Trägerfahrzeugs umfassen, um zu bewirken, dass alle Querkräfte für das erste Manöver kontinuierlich in einer ersten Querrichtung wirken.
• Das Mildern kann das Umwandeln eines klothoiden (clothoidal) oder sigmoiden (sigmoidal) Pfades für das erste Manöver in einen im Wesentlichen spiroiden (spiroidal) Pfad umfassen.
• Die Glättung bietet den Vorteil eines komfortableren Fahrzeugs, da die Querbeschleunigung in eine Richtung gehalten werden kann. Frühere Fahrzeuge können Querbeschleunigungen mit entgegengesetzten Vorzeichen verursachen, auch bei Spurwechseln in Kurven.
• Das erste Manöver kann durch eine erste autonome Modalfunktion erforderlich sein, und worin das zweite Manöver durch eine zweite verschiedene autonome Modalfunktion erforderlich sein kann.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Trägerfahrzeugs vorgesehen, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Anforderung an ein erstes Manöver, das eine Seitenbewegung des Trägerfahrzeugs umfasst; Bestimmen einer Anforderung an ein zweites Manöver, das eine Seitenbewegung des Trägerfahrzeugs umfasst, wobei das erste Manöver und das zweite Manöver ungleichzeitig sind; und Kombinieren des ersten Manövers mit dem zweiten Manöver, um ein drittes Manöver zu erzeugen, das im Wesentlichen kontinuierlich ist.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Trägerfahrzeugs vorgesehen, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Verfahren umfasst:
• Bestimmen einer Anforderung für ein erstes Manöver, das eine Querbeschleunigung des Trägerfahrzeugs umfasst;
• Bestimmen einer Anforderung für ein zweites Manöver, das eine Querbeschleunigung des Trägerfahrzeugs umfasst; und
• Kombinieren des ersten Manövers mit dem zweiten Manöver, um ein drittes Manöver zu erzeugen, wobei das erste Manöver verzögert oder vorangetrieben wird, so dass die Querbeschleunigung und/oder der Ruck des dritten Manövers in Bezug auf eine Kombination ohne Verzögerung oder Fortschritt im ersten Manöver reduziert wird.
• 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: eine Anforderung für ein erstes Manöver zu bestimmen; eine Anforderung für ein zweites Manöver zu bestimmen, wobei das erste Manöver und das zweite Manöver ungleichzeitig sind; und das erste Manöver mit dem zweiten Manöver zu kombinieren, um ein drittes Manöver zu erzeugen, das im Wesentlichen kontinuierlich ist.
• 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; und
• 3 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 Steuersystem 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 Umweltinformationen sind ein Indikator für ein oder mehrere Umweltmerkmale, 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 Steuersystem 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 Steuersystem 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 Umweltmerkmal 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 erst dann auszugeben, wenn mindestens ein Wetterkriterium erfüllt ist. 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 Randbedingungen 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 Umweltmerkmale 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 Steuersystem 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 Steuersystem 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 Steuersystem 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 Steuersystem 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 Steuersystem 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 Steuersystem 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 Steuersystem 200 auszuführen.
• Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Verfahren 13000 zum Steuern des Trägerfahrzeugs 10 vorgesehen, das im autonomen Modus (und in einigen Beispielen im nicht-autonomen Modus) betrieben werden kann, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen von 13002 einer Anforderung für ein erstes Manöver, das eine Seitenbewegung des Trägerfahrzeugs 10 umfasst; Bestimmen von 13004 einer Anforderung für ein zweites Manöver, das eine Seitenbewegung des Trägerfahrzeugs 10 umfasst, worin das erste Manöver und das zweite Manöver nicht gleichzeitig sind; und Kombinieren von 13006 dem ersten Manöver mit dem zweiten Manöver, um ein drittes Manöver zu erzeugen, das im Wesentlichen kontinuierlich ist.
• Im Zusammenhang damit können beispielsweise ältere autonome Fahrzeuge ein Manöver durchführen, wie z.B. das Wechseln der Fahrspur, wenn sie sich unnötigerweise frühzeitig einem Ort für ein anderes Manöver nähern, z.B. nach einer Änderung der Straßenkrümmung, und müssen daher die Querbeschleunigung der Insassen zweimal stören. Durch die Kombination der Manöver wird dies vermieden.
• Bei Block 13002 umfasst das Verfahren das Bestimmen der Anforderung an das erste Manöver, das eine Querbewegung des Trägerfahrzeugs 10 umfasst. Das erste Manöver kann eine oder mehrere Seitenbewegungen umfassen. Die Seitenbewegung kann eine Seitenbewegung aus Fahrzeugperspektive sein. Die Querbewegung(en) können eine Linksbewegung, eine Rechtsbewegung oder eine Kombination davon umfassen. Jede Querbewegung kann spürbare Querkräfte auf die Insassen des Trägerfahrzeugs 10 ausüben. Die wahrnehmbare Querkraft kann aus Querbeschleunigung und/oder Querruck bestehen.
• Das erste Manöver kann durch eine erste autonome Modusfunktion des Trägerfahrzeugs 10 erforderlich sein. Die Anforderung kann durch den Spurwechselalgorithmus bestimmt werden. Die Anforderung kann jedoch durch andere Algorithmen in anderen Beispielen bestimmt werden. So kann beispielsweise der Bedarf durch den Spurzentrieralgorithmus bestimmt werden. Die Anforderung für das erste Manöver kann darin bestehen, eine oder mehrere Anforderungen zu erfüllen, wie z.B.: die Nearside Bias-Funktion, eine Zielfahrspurposition, eine Navigationsbeschränkung, die Vermeidung einer Warteschlange, die Vermeidung eines Fahrspurabschlusses oder eine andere der hierin genannten Anforderungen.
• Der Begriff „Anforderung“ bezieht sich auf mindestens eine Absicht, bedeutet aber nicht, dass das Trägerfahrzeug 10 das Manöver unbedingt durchführen muss.
• In einem Beispiel kann das erste Manöver einen Spurwechsel von einer ersten Spur auf eine zweite Spur umfassen. Die erste und zweite Spur können für die Fahrt in die gleiche Richtung einer Straße oder Autobahn zur Verfügung stehen. Die Richtung des Spurwechsels kann je nach Bedarf rechts oder links sein.
• In einigen, aber nicht unbedingt in allen Beispielen ist das erste Manöver ein Manöver, das vorangetrieben und/oder verzögert werden kann. Der Zeitpunkt und/oder die Geschwindigkeit der Durchführung des ersten Manövers kann veränderbar sein. Ein Spurwechsel ist ein Beispiel für ein solches Manöver, denn normalerweise gibt es eine gewisse Flexibilität beim Spurwechsel. So kann beispielsweise bestimmt werden, ob nach dem Überholen eines anderen Verkehrsteilnehmers auf eine Nebenspur gewechselt werden soll, abhängig davon, ob sich ein Verkehrsteilnehmer hinter dem Trägerfahrzeug 10 befindet. Wenn kein Verkehrsteilnehmer dem Trägerfahrzeug 10 folgt, ist es möglicherweise nicht dringend erforderlich, auf eine Nebenspur zu wechseln. Später werden jedoch verschiedene Einschränkungen definiert, bei denen es möglicherweise nicht wünschenswert ist, einen Spurwechsel voranzutreiben oder zu verzögern.
• Ein Spurwechsel ist ein Beispiel für ein Manöver, das zu unterschiedlichen Zeiten Querkräfte auf einen Insassen des Trägerfahrzeugs 10 in eine erste Richtung und in eine zweite Richtung entgegen der ersten Richtung aus Fahrzeugperspektive ausübt. Der Grund dafür ist, dass die Seitenkraft des ersten Manövers eine annähernd klothoide oder sigmoide Form aufweisen kann, wenn sie in Bezug auf Entfernung oder Zeit dargestellt wird. Wenn das erste Manöver ein Fahrspurwechsel nach rechts ist, wird beim Verlassen der ersten Fahrspur eine Kraft nach rechts und dann eine Kraft nach links erfahren, wenn eine Position auf der zweiten Fahrspur ausgerichtet wird, wie es der Spurzentrieralgorithmus erfordert.
• Diese entgegengesetzten Vorzeichenkräfte können so hoch sein, dass die Links-Rechts-Oszillation sogar auftreten kann, wenn ältere autonome Fahrzeuge auf Kurven die Spur wechseln. Um einen exemplarischen Anwendungsfall zu nennen, kann die seitliche g-Kraft für die Kurve -0,1g betragen. Wenn die maximale laterale positive g-Kraft eines Teils des Spurwechsels größer als +o,ig ist, können die Insassen immer noch eine Links-Rechts-Schwingung spüren, wenn die positive Netto-Spitzenkraft >og beträgt. Der Weg des Trägerfahrzeugs 10 wäre in dieser Situation der klothoidale oder sigmoidale Weg (Spurwechsel), der einem Kurvenweg (Straßenkurve) überlagert ist. Die nachfolgend definierten Aspekte der vorliegenden Methode verbessern den Komfort im Vergleich zu dieser Situation.
• Bei Block 13004 umfasst das Verfahren das Bestimmen der Anforderung für das zweite Manöver, das eine Querbewegung des Trägerfahrzeugs 10 umfasst. Das zweite Manöver kann ein Manöver sein, das dem Insassen zumindest in der ersten Richtung, die links oder rechts sein kann, Seitenkräfte auf ihn ausübt. In einigen Beispielen können die Querkräfte sowohl in die erste als auch in die zweite Richtung wirken.
• Ein Beispiel für ein zweites Manöver ist das Folgen mindestens eines Teils einer Kurve auf der Straße, auf der das Trägerfahrzeug 10 fährt.
• Die Kurve kann eine einfache Kurve, eine zusammengesetzte Kurve, eine Umkehrkurve, eine Abweichungskurve oder eine andere Kurve sein.
• Das zweite Manöver kann sich über die gesamte Kurve erstrecken. Alternativ kann das zweite Manöver auch für einen Teil der Kurve erfolgen, wie beispielsweise für einen engsten Abschnitt einer zusammengesetzten Kurve, eine Kurvenrichtung der umgekehrten Kurve oder eine der umgekehrten Kurven einer Abweichungskurve. Der spezifische Teil der Kurve kann durch eine Einschränkung (z.B. Kostenfunktion) zur Reduzierung der Querkraft (z.B. Auswirkung der Beschleunigung und/oder Wirkung des Rückens) identifiziert werden. Das zweite Manöver kann daher Teil eines größeren Manövers sein, das der gesamten Kurve zugeordnet ist.
• Das zweite Manöver kann ein Manöver sein, das nicht vorangetrieben und/oder verzögert werden kann. So kann beispielsweise das Trägerfahrzeug 10 die Straße verlassen, wenn das zweite Manöver nicht mit engen Toleranzen durchgeführt wird. Das Trägerfahrzeug 10 muss der Kurve folgen. Das Trägerfahrzeug 10 muss sich möglicherweise innerhalb der Fahrspurgrenzen bewegen. Es kann sein, dass die Freiheit, eine Fahrlinie durch die Kurve zu wählen, eingeschränkt ist, aber dies entspricht nicht der Fortbewegung oder Verzögerung des Manövers, wie hierin definiert.
• In einem anderen Anwendungsfall kann das zweite Manöver eines sein, das vorangetrieben und/oder verzögert werden kann. So kann beispielsweise das zweite Manöver eine weitere Spurwechsel- oder Spurzentrieraktion umfassen.
• Nicht alle Ausführungsformen des Verfahrens beziehen sich auf Spurwechsel und Kurven. Weitere mögliche Anwendungsfälle sind das Herausziehen aus einer Kreuzung (erstes Manöver) auf eine Straße mit mindestens zwei Fahrspuren für die Fahrt in eine Richtung und dann das Wechseln der Spur (zweites Manöver). Im Falle von Kreisverkehren könnte das erste Manöver darin bestehen, den Kreisverkehr zu verlassen und das zweite Manöver könnte die Spur wechseln. Hat der Kreisverkehr eine mehrspurige Ausfahrt, können die Manöver kombiniert werden.
• Ungeachtet dieser anderen Anwendungsfälle gelten autonome Fahrzeuge als besonders unfähig, Spurwechsel und Straßenkurven reibungslos zu verschmelzen.
• Das Verfahren bestimmt, dass das erste Manöver und das zweite Manöver nicht gleichzeitig sind.
• Eines der Manöver kann zumindest zunächst so geplant werden, dass es früher oder später als das andere durchgeführt wird, so dass es ungleichzeitig ist, z.B. Spurwechsel auf einer geraden Straße. Infolgedessen würde sich die Durchführung der Manöver nicht vollständig überschneiden. Wenn sich das zweite Manöver auf einen Teil einer Kurve bezieht, kann das erste Manöver für einen anderen Teil der Kurve geplant worden sein, der möglicherweise nicht der „optimale“ Punkt entlang der Kurve zur Reduzierung der Querkraft ist.
• Eines der nicht-simultanen Manöver kann dem anderen folgen. Eines kann dem anderen direkt folgen, so dass keine weiteren Manöver zwischen dem ersten Manöver und dem zweiten Manöver geplant sind. Alternativ können auch andere Manöver zwischen dem ersten Manöver und dem zweiten Manöver geplant werden.
• In einigen, aber nicht unbedingt in allen Beispielen kann aus einer Vielzahl von Kandidatenmanövern ein zweites Manöver zur Kombination mit dem ersten Manöver ausgewählt werden. Eine Einschränkung (z.B. Kostenfunktion) zur Reduzierung der Querkraft kann verwendet werden, um ein Manöver als zweites Manöver in Abhängigkeit von einem Ziel wie der niedrigsten Querkraft auszuwählen. Beispielsweise wäre eine gute Kandidatenkurve eine mit einem relativ kurzen Kurvenradius, da die Höhe der möglichen Reduzierung der Querkraftspitzen durch die Anwendung des Verfahrens 13000 größer sein könnte.
• Die relevanten Informationen über das zweite Manöver und/oder das erste Manöver können aus den Kartendaten, dynamischen Daten und/oder Abtastmitteln bekannt sein. Obwohl der Kurvenradius möglicherweise nicht direkt bekannt ist, können Anzeigen des Kurvenradius beispielsweise durch geeignete Mittel wie das Auftragen von Abweichungen des Fahrbahnmittelpunktes von einer vom Trägerfahrzeug 10 projizierten Geraden und/oder durch die Verarbeitung von Kartendaten erhalten werden.
• Die Anforderung für das zweite Manöver kann durch eine andere autonome Modusfunktion als das erste Manöver bestimmt werden. Im Falle einer Kurve kann die Anforderung für das zweite Manöver durch den Pfadplanungsalgorithmus erfüllt werden. Die Anforderung für das zweite Manöver kann darin bestehen, eine oder mehrere Beschränkungen, wie beispielsweise eine Zielbahnposition, zu erfüllen.
• Bei Block 13006 umfasst das Verfahren das Kombinieren des ersten Manövers mit dem zweiten Manöver zum Erzeugen eines dritten Manövers, das im Wesentlichen kontinuierlich ist.
• In dem Beispiel, in dem das erste Manöver verzögert oder vorangetrieben werden kann, kann die Kombination das Verzögern oder Vorrücken des ersten Manövers umfassen. Dadurch können die ersten und zweiten Manöver ausgerichtet werden. Dadurch können mehrere Querkräfte oder Rucke zu weniger Störungen für die Fahrzeuginsassen verschmelzen.
• Die zulässige Verzögerung oder das Vorrücken kann in der Größenordnung von zehn Sekunden oder mehr liegen. Zu diesem Zeitpunkt hätte das Trägerfahrzeug 10 normalerweise das erste Manöver durchgeführt, wenn es nicht mit dem zweiten Manöver kombiniert worden wäre.
• Wenn das zweite Manöver auch verzögert oder vorangetrieben werden kann, kann die Kombination weitergehen oder alternativ das Verzögern oder Vorrücken des zweiten Manövers umfassen.
• In einigen, aber nicht unbedingt in allen Beispielen können mehr als zwei Manöver kombiniert werden.
• Die Kombination der ungleichzeitigen Manöver bedeutet nicht, dass die Manöver identische Start- und Endzeiten haben müssen, auch wenn dies möglich ist. Sie können so kombiniert werden, dass ein Manöver in dem anderen enthalten sein kann und eine kürzere Dauer hat. Die Manöver haben überlappende Abschnitte, können aber auch nicht überlappende Abschnitte aufweisen. In einem Beispiel können mindestens zwei nicht zeitgleiche Manöver, bei denen das Ende eines Manövers nicht mit dem Anfang des nächsten überlappt, gleichzeitig durchgeführt werden, so dass der Anfang und/oder das Ende eines Manövers zwischen Anfang und Ende des nächsten erfolgt.
• Das dritte Manöver entspricht dem kombinierten ersten und zweiten Manöver. Das kombinierte Manöver ist im Wesentlichen kontinuierlich, zumindest soweit, dass die kombinierten ersten und zweiten Manöver reibungsloser ausgeführt werden als eine zufällige Situation, in der das erste und zweite Manöver zufällig für denselben Ort geplant wurden, z.B. Spurwechsel in einer Kurve.
• Die Kombination der nicht-simultanen Manöver kann einer oder mehreren Beschränkungen unterliegen.
• Die Einschränkung kann eine navigationsabhängige Einschränkung umfassen. So kann es beispielsweise erforderlich sein, das erste Manöver vor einem bestimmten Ort durchzuführen, damit das Trägerfahrzeug 10 entlang einer geplanten Navigationsroute weiterfahren kann. So kann es beispielsweise erforderlich sein, den Spurwechsel durchzuführen, bevor eine Ausfahrt erreicht wird.
• Die Einschränkung kann mit der Reduzierung des Energieverbrauchs des Trägerfahrzeugs 10 verbunden sein, wie beispielsweise eine Funktion für die Energiekosten. Die Einschränkung des Energieverbrauchs kann die Kombination der Manöver verhindern, wenn der Energieverbrauch ansteigen würde. Wenn beispielsweise eine Verzögerung des Spurwechsels für einen vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer (z.B. Schwerlaster) zunächst eine Verlangsamung des Trägerfahrzeugs 10 erfordern würde, sollte der Spurwechsel nicht verzögert werden, da die erforderliche zusätzliche Beschleunigung den Kraftstoffverbrauch negativ beeinflussen würde.
• Die Einschränkung kann mit der Vermeidung eines Objekts verbunden sein. Das Objekt kann eine Verkehrswarteschlange, eine Fahrspursperre oder ein anderes Hindernis sein, das vom Steuerungssystem 200 erkannt wird. Das Objekt kann statisch oder bewegt sein. So kann es beispielsweise erforderlich sein, das erste Manöver durchzuführen, bevor das Objekt erreicht wird.
• Wenn die Einschränkung(en) nicht erfüllt werden können, kann das Verfahren 13000 beendet werden und darauf warten, dass ein weiteres erstes Manöver erforderlich wird.
• Das Kombinieren des ersten Manövers und des zweiten Manövers kann das Verzögern des ersten Manövers umfassen, bis die Anforderung zur Durchführung des zweiten Manövers festgelegt ist. Das erste Manöver kann auf unbestimmte Zeit verschoben werden, solange die Einschränkung(en) erfüllt sind. Alternativ kann das erste Manöver bis zum Erreichen einer Auszeit verzögert werden, um zu vermeiden, dass die Insassen das Gefühl haben, dass das Trägerfahrzeug 10 gegen geltendes Straßenrecht verstößt. Das Verzögern des ersten Manövers kann das Überschreiben der autonomen Modusfunktion umfassen, die das erste Manöver angefordert hat, z.B. den Spurwechselalgorithmus.
• Dann kann entschieden werden, ob die Manöver kombiniert werden sollen. Können sie nicht kombiniert werden, kann das erste Manöver weiter verzögert oder ohne Verzögerung durchgeführt werden. Wenn möglich, kann der Block 13006 durchgeführt werden.
• Die Kombinationsentscheidungen können als Reaktion auf Block 13002 getroffen werden. In einigen Beispielen können zumindest einige Kombinationsentscheidungen zu Beginn einer Reise oder zu Beginn der Nutzung des autonomen Modus getroffen werden, wenn genügend Kartendaten vorhanden sind und eine Navigationsroute verfügbar ist.
• Das Kombinieren des ersten Manövers und des zweiten Manövers kann mehr umfassen als das Vorwärtsbewegen oder Verzögern eines oder beider Manöver. Das Kombinieren derselben kann das Mildern der Seitenkraft auf einen Insassen des Trägerfahrzeugs 10 im Zusammenhang mit den ersten und zweiten Manövern umfassen. Die Glättung kann vorab geplant werden, z.B. durch den Pfadplanungsalgorithmus. Daher kann die Glättung den Insassenkomfort für das im Wesentlichen kontinuierliche dritte (kombinierte) Manöver weiter verbessern.
• Das Mildern kann das Mildern einer Größe der Querkraft auf den Insassen des Trägerfahrzeugs 10 umfassen. Die Größe ist abhängig von der Querbeschleunigung. Daher kann die Querkraftgröße durch Glättung der Querbeschleunigung reduziert werden. Die Querbeschleunigung kann geglättet werden, indem die Seitenposition eines Weges des Trägerfahrzeugs 10 geändert wird, um einen glatteren Weg mit weniger Querbeschleunigung zu bilden.
• Das Mildern kann das Mildern einer Änderungsrate der Querkraft auf den Insassen des Trägerfahrzeugs 10 umfassen. Die Änderungsrate ist ruckabhängig. Der seitliche Ruck kann geglättet werden, indem die seitliche Position einer Bahn des Trägerfahrzeugs 10 geändert wird, indem die seitliche Position einer Bahn des Trägerfahrzeugs 10 geändert wird, um eine gleichmäßigere Bahn mit weniger Ruck zu bilden.
• Wie bereits erwähnt, kann das erste Manöver Seitenbewegungen in der ersten und zweiten Richtung umfassen, und das zweite Manöver kann Seitenbewegungen zumindest in der ersten Richtung umfassen. Das Mildern kann das Steuern einer Bahn des Trägerfahrzeugs 10 umfassen, um die Querkraft, die in die zweite Richtung wirkt, zu verhindern. So kann beispielsweise bei einem zweiten Manöver mit -ve Seitenkräften >og Seitenkraft für das dritte (kombinierte) Manöver gehemmt (reduziert oder entfernt) werden. Dies kann erreicht werden, indem die Seitenlage für das erste Manöver langsamer geändert wird.
• Das Mildern kann das Steuern einer Bahn des Trägerfahrzeugs 10 umfassen, um zu bewirken, dass die Querkraft, die in der zweiten Richtung wäre, in der ersten Richtung (oder höchstens Null) liegt. Mit dem obigen Beispiel kann eine Querkraft von >og für das dritte (kombinierte) Manöver verhindert werden.
• Das Mildern kann das Steuern eines Weges des Trägerfahrzeugs 10 umfassen, um zu bewirken, dass alle Querkräfte für das dritte Manöver kontinuierlich in die erste Richtung wirken, worin ohne das Kombinieren oder Mildern das erste Manöver eine Querkraft in die zweite Richtung beinhaltet hätte.
• Die Glättung kann erreicht werden, indem ein Weg für das dritte (kombinierte) Manöver geplant wird, um einen Kurvenradius für mindestens einen Teil des zweiten Manövers zu ändern, um mindestens einen Teil des ersten Manövers durchzuführen. Das gesamte erste Manöver kann ausschließlich durch allmähliches Verringern oder Erhöhen des Kurvenradius für das zweite Manöver durchgeführt werden.
• Wenn das erste Manöver einen Klothoiden- oder Sigmoidenweg (z.B. Spurwechsel) und das zweite Manöver einen Kurvenweg (z.B. Straßenkurve) umfasst, kann das dritte Manöver einen wesentlich spiroiden Weg umfassen, der glatter ist als ein gekrümmter Klothoiden- oder Sigmoidenweg.
• Es wird ein exemplarischer Anwendungsfall beschrieben, wobei das erste Manöver ein Spurwechsel nach rechts und das zweite Manöver eine Linkskurve der Straße ist. Das dritte (spiroide) Manöver beginnt, indem es in die linke Kurve mit einem ersten Kurvenradius eintritt. Das Spiroidenmanöver vergrößert den Kurvenradius. Das Spiroidenmanöver schließt den Spurwechsel ab, indem es den Radius der Linkskurve verringert, um die Zielbahnposition tangential zu erreichen. Der eingeschlagene Weg ist glatt und spiroide. Der Weg lässt keine Querkraft während des Spurwechsels nach rechts zu, so dass die Insassen kein Kraftwechselzeichen erleben.
• Bei einem Spurwechsel nach links in einer Linkskurve kann der Spiroidalweg eine Verringerung und dann eine Erhöhung des Kurvenradius umfassen.
• Der Weg kann weiter geglättet werden, um die Anzahl der Querkraftspitzen zu reduzieren. So kann beispielsweise der Spiroidalweg optimiert werden, um eine starke Vergrößerung des Kurvenradius und eine starke Verringerung des Kurvenradius zu vermeiden, was zu Querkraftspitzen am Anfang und Ende des Spurwechsels führen würde. Die Querkräfte können gesteuert werden, um mehrere Kraftspitzen zu einer einzigen Kurve zusammenzuführen, zum Beispiel eine parabolische oder gaußsche Querkraftkurve.
• Eine Spitzenquerkraft für das erste Manöver kann mit einer Spitzenquerkraft für das zweite Manöver kombiniert werden. So kann beispielsweise der Zeitpunkt einer Kraftspitze, die mit dem Spurwechsel verbunden ist, so gesteuert werden, dass sie sich mit der Drehung in die Kurve ausrichtet.
• Die Varianz der Querkraft kann reduziert werden. So kann beispielsweise eine Querkraftspitze mit einer Querkraftmulde oder einer Spitze mit entgegengesetztem Vorzeichen zusammengeführt werden. Daher können sich die Querkräfte zumindest teilweise gegenseitig aufheben.
• Die Kraftabweichung kann durch Verlängerung der Dauer, über die die Querkraft auftritt, reduziert werden. Eine kleine Kraft über einen langen Zeitraum hat eine geringere Größe als eine hohe Kraft über einen kurzen Zeitraum.
• Das dritte Manöver kann mit Kenntnis der Kurvengeometrie geplant werden. Die Querkraft für das dritte Manöver kann in Abhängigkeit von den Krümmungsinformationen verzerrt werden. Krümmungsinformationen sind ein Indikator für Schwankungen der Krümmung einer bestimmten Straßenkurve. Krümmungsinformationen können aus Kartendaten und/oder den Abtastmitteln abgeleitet werden. Die Querkraft kann verzerrt werden, um einen Parameter wie die Anzahl der Querkraftwendepunkte, die Anzahl der Querkraftspitzen, die Anzahl der Änderungen des Querkraftzeichens oder die Querkraftvarianz zu reduzieren. In einem Beispiel kann der Kurvenradius der Straßenkurve die Größe und/oder das Vorzeichen in Bezug auf die Länge ändern. Die Glättung könnte die Querkraft an verschiedenen Stellen entlang der Kurve verschieben (ausrichten), um den Parameter zu reduzieren.
• In Anbetracht der vorstehenden Beispiele kann das Mildern als Steuern der Querkraft für das dritte Manöver angesehen werden, um einen Parameter wie einen oder mehrere der folgenden zu reduzieren: die Anzahl der Querkraftwendepunkte, die Anzahl der Querkraftspitzen, die Anzahl der Änderungen des Querkraftzeichens oder die Querkraftvarianz.
• Die obigen Beispiele beziehen sich auf die Kombination zweier Seitenmanöver. Die vorstehenden Grundsätze können auch für die Kombination zweier Längsmanöver gelten, wie z. B. die Reduzierung der Geschwindigkeit für eine rote Ampel (erstes Manöver) und die Reduzierung der Geschwindigkeit für einen Fußgänger, der vor Erreichen der Ampel überqueren möchte (zweites Manöver). Die vorstehenden Grundsätze können für die Kombination eines Quer- und eines Längsmanövers gelten.
• 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 (10)

1. Steuersystem für ein Trägerfahrzeug, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Steuersystem eine oder mehrere Steuerungen umfasst, wobei das Steuersystem konfiguriert ist zum: Bestimmen einer Anforderung für ein erstes Manöver, das eine Querbeschleunigung des Trägerfahrzeugs umfasst; Bestimmen einer Anforderung für ein zweites Manöver, das eine Querbeschleunigung des Trägerfahrzeugs umfasst; und Kombinieren des ersten Manövers mit dem zweiten Manöver, um ein drittes Manöver zu erzeugen, wobei das erste Manöver verzögert oder vorangetrieben wird, so dass die Querbeschleunigung und/oder der Ruck des dritten Manövers in Bezug auf eine Kombination ohne Verzögerung oder Fortschritt im ersten Manöver reduziert wird.
2. Das Steuersystem nach Anspruch 1, worin das erste Manöver einen Spurwechsel von einer ersten Spur auf eine zweite Spur umfasst.
3. Das Steuersystem eines vorangegangenen Anspruchs, worin das zweite Manöver das Folgen mindestens eines Teils einer Kurve auf einer Straße, auf der das Trägerfahrzeug fährt, umfasst.
4. Das Steuersystem eines vorangegangenen Anspruchs, worin das Kombinieren des ersten Manövers und des zweiten Manövers das Verzögern des ersten Manövers umfasst, bis die Anforderung zur Durchführung des zweiten Manövers bestimmt ist.
5. Das Steuersystem eines vorangegangenen Anspruchs, wobei die Kombination des ersten Manövers und des zweiten Manövers einer Einschränkung unterliegt, wobei die Einschränkung mindestens eines von folgendem umfasst: eine navigationsabhängige Einschränkung; eine Einschränkung, die mit der Verringerung des Energieverbrauchs des Trägerfahrzeugs verbunden ist; oder eine Einschränkung, die mit der Vermeidung eines Objekts verbunden ist.
6. Das Steuersystem eines vorangegangenen Anspruchs, wobei das Kombinieren des ersten Manövers und des zweiten Manövers das Mildern der Seitenkraft auf einen Benutzer des Trägerfahrzeugs umfasst, die dem ersten und zweiten Manöver zugeordnet ist, wobei das Mildern das Ändern eines Kurvenradius für mindestens einen Teil des zweiten Manövers umfasst, um mindestens einen Teil des ersten Manövers durchzuführen.
7. Das Steuersystem nach Anspruch 6, worin das Mildern das Steuern einer Bahn des Trägerfahrzeugs umfasst, um zu bewirken, dass alle Seitenkräfte für das erste Manöver kontinuierlich in einer ersten Querrichtung wirken.
8. Verfahren zum Steuern eines Trägerfahrzeugs, das in einem autonomen Modus betrieben werden kann, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Anforderung für ein erstes Manöver, das eine Querbeschleunigung des Trägerfahrzeugs umfasst; Bestimmen einer Anforderung für ein zweites Manöver, das eine Querbeschleunigung des Trägerfahrzeugs umfasst; und Kombinieren des ersten Manövers mit dem zweiten Manöver, um ein drittes Manöver zu erzeugen, wobei das erste Manöver verzögert oder vorangetrieben wird, so dass die Querbeschleunigung und/oder der Ruck des dritten Manövers in Bezug auf eine Kombination ohne Verzögerung oder Fortschritt im ersten Manöver reduziert wird.
9. Fahrzeug, umfassend das Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
10. Nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium, das Anweisungen darauf speichert, die, wenn sie von einem oder mehreren elektronischen Prozessoren ausgeführt werden, bewirken, dass der eine oder die mehreren elektronischen Prozessoren das Verfahren nach Anspruch 8 durchführen.

Images