DE102019216235A1 - Method for predicting the movement of a vehicle and at least one further vehicle - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Vorhersagen der Bewegung eines Fahrzeugs (12) und zumindest eines weiteren Fahrzeugs (14) hat die folgenden Schritte:- Bestimmen des Fahrzustands (F) des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs (14),- Vorhersagen einer möglichen Verkehrsentwicklung (V) durch das Steuergerät (34),- wiederholtes Vorhersagen einer weiteren möglichen Verkehrsentwicklung (V), und- Gruppieren aller vorhergesagten möglichen Trajektorien (24, 26) zumindest von zwei Fahrzeugen (12, 14).Ferner sind ein Steuergerät (34), ein Fahrzeug (12), ein System (10) und ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln gezeigt.A method for predicting the movement of a vehicle (12) and at least one further vehicle (14) has the following steps: - determining the driving state (F) of the at least one further vehicle (14), - predicting a possible traffic development (V) by the Control unit (34), - repeated prediction of a further possible traffic development (V), and - grouping of all predicted possible trajectories (24, 26) of at least two vehicles (12, 14) ), a system (10) and a computer program with program code means are shown.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorhersagen der Bewegung eines Fahrzeugs und zumindest eines weiteren Fahrzeugs.The invention relates to a method for predicting the movement of a vehicle and at least one further vehicle.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Steuergerät, ein Fahrzeug, ein System mit einem Fahrzeug und zumindest einem weiteren Fahrzeug und ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln.The invention also relates to a control device, a vehicle, a system with a vehicle and at least one further vehicle, and a computer program with program code means.
Eine der Hauptherausforderungen für das zumindest teilweise automatisierte Steuern von Fahrzeugen ist es, die konkrete Verkehrssituation, in der sich ein Fahrzeug befindet, zu analysieren, das Verhalten der weiteren Fahrzeuge, die in einem gewissen Abstand von dem Fahrzeug fahren, vorherzusagen und basierend auf dem zu erwartenden Verhalten der Fahrzeuge Fahrmanöver zu ermitteln. Das zukünftige Verhalten der weiteren Fahrzeuge wird im Folgenden als Verkehrsentwicklung bezeichnet.One of the main challenges for the at least partially automated control of vehicles is to analyze the specific traffic situation in which a vehicle is located, to predict the behavior of other vehicles that are driving at a certain distance from the vehicle and to predict based on this to determine expected behavior of the vehicles driving maneuvers. The future behavior of the other vehicles is referred to below as traffic development.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für jedes Fahrzeug eigenständige Fahrmanöver und entsprechende Trajektorien der Bewegungen vorherzugsagen. Dabei kann auch eine mögliche Interaktion der Fahrzeuge untereinander berücksichtigt sein. Die eigenständigen Fahrmanöver werden benutzt, um die Verkehrsentwicklung vorherzusagen. Auf diese Weise gehen allerdings die kausalen Zusammenhänge der Fahrmanöver, d.h. die Interaktion der Fahrzeuge, verloren.It is known from the prior art to predict independent driving maneuvers and corresponding trajectories of the movements for each vehicle. A possible interaction between the vehicles can also be taken into account. The independent driving maneuvers are used to predict the traffic development. In this way, however, the causal relationships between the driving maneuvers, i.e. the interaction between the vehicles, are lost.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Vorhersage der Verkehrsentwicklung zu verbessern.It is therefore the object of the invention to improve the prediction of traffic development.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Vorhersagen der Bewegung eines Fahrzeugs und zumindest eines weiteren Fahrzeugs auf einer Straße mittels eines Steuergeräts und eines Sensors. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- a) Bestimmen des Fahrzustands des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs mittels des Sensors durch das Steuergerät,
- b) Vorhersagen einer möglichen Verkehrsentwicklung innerhalb eines vorgegebenen Vorhersagezeitraums durch das Steuergerät durch Vorhersagen einer Trajektorie für jedes der Fahrzeuge unter Berücksichtigung der möglichen Trajektorien des zumindest einen weiteren Fahrzeugs derart, dass die Trajektorien innerhalb der Verkehrsentwicklung konfliktfrei sind, wobei jede der möglichen Trajektorien die Bewegung des entsprechenden Fahrzeugs auf der Straße im Vorhersagezeitraum beschreibt,
- c) wiederholtes Vorhersagen einer weiteren möglichen Verkehrsentwicklung, und
- d) Gruppieren aller vorhergesagten möglichen Trajektorien zumindest von zwei Fahrzeugen anhand zumindest zweier möglicher Fahrsituationen, wobei die Fahrsituationen Klassen an möglichen Verkehrsentwicklungen darstellen.
- a) determining the driving state of the at least one further vehicle by means of the sensor by the control device,
- b) Prediction of a possible traffic development within a predetermined prediction period by the control unit by predicting a trajectory for each of the vehicles taking into account the possible trajectories of the at least one further vehicle in such a way that the trajectories within the traffic development are free of conflicts, each of the possible trajectories indicating the movement of the describes the corresponding vehicle on the road in the forecast period,
- c) repeated predictions of further possible traffic developments, and
- d) Grouping of all predicted possible trajectories of at least two vehicles on the basis of at least two possible driving situations, the driving situations representing classes of possible traffic developments.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die durch eine Verkehrsentwicklung bereitgestellten kausalen Zusammenhänge der Trajektorien der Fahrzeuge zu erhalten. Hierfür werden die Trajektorien der Fahrzeuge in Fahrsituationen eingeteilt bzw. die einer Fahrsituation zugeordneten Trajektorien zusammen gruppiert. Es wird also nicht mehr jedes Fahrzeug einzeln bzw. seine Trajektorien betrachtet. Stattdessen werden durch die Gruppierung der Trajektorien anhand von Fahrsituationen die kausalen Zusammenhänge der verschiedenen Fahrmanöver erhalten, sodass die Vorhersage der Bewegungen der Fahrzeuge verbessert wird.The invention is based on the basic idea of maintaining the causal relationships of the trajectories of the vehicles provided by a traffic development. For this purpose, the trajectories of the vehicles are divided into driving situations or the trajectories assigned to a driving situation are grouped together. So each vehicle is no longer considered individually or its trajectories. Instead, by grouping the trajectories based on driving situations, the causal relationships between the various driving maneuvers are obtained, so that the prediction of the movements of the vehicles is improved.
Der Fahrzustand eines Fahrzeugs umfasst insbesondere die Fahrspur, auf der sich das Fahrzeug gerade befindet, die Position entlang der Fahrspur (in Fahrspurrichtung) und/oder quer hierzu, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung und/oder die Fahrzeugklasse des Fahrzeugs.The driving state of a vehicle includes in particular the lane in which the vehicle is currently located, the position along the lane (in the direction of the lane) and / or across it, the speed, the acceleration and / or the vehicle class of the vehicle.
Unter der Fahrzeugklasse wird die Art des Fahrzeugs verstanden. Also, ob das Fahrzeug beispielsweise ein Motorrad, ein Pkw oder ein Lkw ist. Die Fahrzeugklasse kann auch Informationen zu den Abmessungen des Fahrzeugs aufweisen. Somit wird eine genaue Beschreibung des zum Ausführen eines Fahrmanövers notwendigen Platzes ermöglicht und dementsprechend eine präzisere Vorhersage der möglichen Verkehrsentwicklung.The vehicle class is understood to be the type of vehicle. So whether the vehicle is a motorcycle, a car or a truck, for example. The vehicle class can also have information about the dimensions of the vehicle. This enables a precise description of the space required to carry out a driving maneuver and, accordingly, a more precise prediction of the possible traffic development.
Ferner kann die Fahrzeugklasse auch zusätzliche Informationen zu der Maximalgeschwindigkeit des entsprechenden Fahrzeugs und zum üblichen Verhalten des Fahrzeugs aufweisen.Furthermore, the vehicle class can also have additional information on the maximum speed of the corresponding vehicle and on the usual behavior of the vehicle.
Unter „konfliktfrei“ wird verstanden, dass die Trajektorien einer Verkehrsentwicklung nicht zu Kollisionen zwischen den Fahrzeugen führen. Insbesondere werden auch Mindestabstände zwischen den Fahrzeugen eingehalten.“Conflict-free” means that the trajectories of a traffic development do not lead to collisions between the vehicles. In particular, minimum distances between the vehicles are also observed.
Die Trajektorien der Verkehrsentwicklung beschreiben die Bewegung der Fahrzeuge auf der Straße, also die Position der Fahrzeuge auf der Straße zu gewissen Zeitpunkten innerhalb des Vorhersagezeitraums. Dabei können die Trajektorien die Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Fahrzeuge sowohl in Längs- als auch in Querrichtung der Fahrspur zu den verschiedenen Zeitpunkten aufweisen.The trajectories of the traffic development describe the movement of the vehicles on the road, i.e. the position of the vehicles on the road at certain points in time within the forecast period. The trajectories can show the speeds and accelerations of the vehicles both in the longitudinal and in the transverse direction of the lane at the various points in time.
Der Vorhersagezeitraum ist der zukünftige Zeitraum, für den die Verkehrsentwicklung mögliche Bewegungen der Fahrzeuge vorhersagt. Der Vorhersagezeitraum ist also ein Zeitintervall.The forecast period is the future period for which the traffic development is possible Predicts vehicle movements. The forecast period is therefore a time interval.
Beispielsweise beträgt der Vorhersagezeitraum 5 bis 10 Sekunden, d. h. die Bewegung der Fahrzeuge innerhalb der nächsten 5 bis 10 Sekunden werden durch die Verkehrsentwicklung vorhergesagt. Auf diese Weise werden Fahrmanöver ermittelt, die mittelfristig durch das Fahrzeug ausgeführt werden müssen.For example, the forecast period is 5 to 10 seconds; H. the movement of the vehicles within the next 5 to 10 seconds is predicted by the traffic development. In this way, driving maneuvers are determined that must be carried out by the vehicle in the medium term.
Die Vorhersage möglicher Verkehrsentwicklungen wird insbesondere mittels eines interaktionsbewussten Fahrermodells durchgeführt, also einem Modell, das die Interaktionen zwischen den Fahrzeugen berücksichtigt. Auf diese Weise wird eine sehr genaue Vorhersage der möglichen Verkehrsentwicklungen ermöglicht.The prediction of possible traffic developments is carried out in particular by means of an interaction-conscious driver model, that is to say a model that takes into account the interactions between the vehicles. This enables a very precise prediction of possible traffic developments.
Das interaktionsbewusste Fahrermodell kann ein Bewegungsmodell aufweisen, das die Bewegung eines Fahrzeugs in Längs- und Querrichtung anhand dessen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen beschreibt, ein Spurwechselmodell und/oder ein Längsbeschleunigungsmodell, das die Geschwindigkeit des Fahrzeugs entlang einer Fahrspur anhand einer gewünschten Geschwindigkeit und eines Abstands zu einem in der Fahrspur fahrenden Fahrzeug vorgibt. Somit kann das interaktionsbewusste Fahrermodell mit wenig Rechenaufwand möglichen Trajektorien für die Fahrzeuge bestimmen. Solche Modelle sind bekannt.The interaction-conscious driver model can have a movement model that describes the movement of a vehicle in the longitudinal and transverse directions based on its speeds and accelerations, a lane change model and / or a longitudinal acceleration model that describes the speed of the vehicle along a lane based on a desired speed and a distance to one pretends vehicle driving in the lane. Thus, the interaction-conscious driver model can determine possible trajectories for the vehicles with little computing effort. Such models are known.
Im Allgemeinen kann das Steuergerät auch den Fahrzustand des Fahrzeugs empfangen oder bestimmen, sodass sowohl der Fahrzustand des Fahrzeugs als auch der Fahrzustand des weiteren Fahrzeugs zur Bestimmung der möglichen Verkehrsentwicklungen berücksichtigt wird. Dies ermöglicht eine sehr genaue Vorhersage der möglichen Verkehrsentwicklungen.In general, the control unit can also receive or determine the driving state of the vehicle, so that both the driving state of the vehicle and the driving state of the further vehicle are taken into account for determining the possible traffic developments. This enables a very precise prediction of possible traffic developments.
Dabei ermittelt das Steuergerät den Fahrzustand des Fahrzeugs nicht zwingend mittels des Sensors, sondern kann den Fahrzustand auch direkt erhalten, beispielsweise über eine drahtlose Kommunikationsverbindung oder über eine Kabelverbindung, wie eine elektrische Leitung in einem Fahrzeug.The control unit does not necessarily determine the driving state of the vehicle by means of the sensor, but can also receive the driving state directly, for example via a wireless communication connection or via a cable connection, such as an electrical line in a vehicle.
Im allgemeinen Fall können mehr als ein weiteres Fahrzeug vorhanden sein, sodass üblicherweise die vorhergesagten möglichen Trajektorien der weiteren Fahrzeuge gruppiert werden.In the general case, there can be more than one further vehicle, so that the predicted possible trajectories of the further vehicles are usually grouped.
Außerdem ist es denkbar, dass die Trajektorien aller Fahrzeuge gruppiert werden, also die möglichen Trajektorien des Fahrzeugs und des weiteren Fahrzeugs bzw. der weiteren Fahrzeuge.It is also conceivable that the trajectories of all vehicles are grouped, that is to say the possible trajectories of the vehicle and the further vehicle or the further vehicles.
Durch das Gruppieren der möglichen Trajektorien entstehen insbesondere gruppierte Trajektorien.Grouping the possible trajectories results in particular grouped trajectories.
Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass eine Fahrsituation durch die Fahrzustände des zumindest einen weiteren Fahrzeugs am Ende des Vorhersagezeitraums und/oder der Veränderung des Fahrzustands des zumindest einen weiteren Fahrzeugs zwischen dem Beginn und dem Ende des Vorhersagezeitraum bestimmt ist. Auf diese Weise können mögliche Fahrmanöver für das Fahrzeug in Abhängigkeit der möglichen Fahrmanöver des weiteren Fahrzeugs bestimmt werden.One aspect of the invention provides that a driving situation is determined by the driving conditions of the at least one further vehicle at the end of the prediction period and / or the change in the driving condition of the at least one further vehicle between the beginning and the end of the prediction period. In this way, possible driving maneuvers for the vehicle can be determined as a function of the possible driving maneuvers of the further vehicle.
Beispielsweise kann eine Fahrsituation durch die Fahrzustände aller Fahrzeuge am Ende des Vorhersagezeitraums und/oder der Veränderung des Fahrzustands aller Fahrzeuge zwischen dem Beginn und dem Ende des Vorhersagezeitraum bestimmt sein. Die möglichen Fahrsituationen werden also sehr detailliert aufgeschlüsselt.For example, a driving situation can be determined by the driving states of all vehicles at the end of the prediction period and / or the change in the driving state of all vehicles between the beginning and the end of the prediction period. The possible driving situations are broken down in great detail.
In einer Ausgestaltung der Erfindung unterscheiden sich Fahrsituationen untereinander durch wenigstens einen Unterschied in der Fahrspur eines der weiteren Fahrzeuge zum Ende des Vorhersagezeitraums, einen Übergang von positiver zu negativer Beschleunigung eines der weiteren Fahrzeuge, einer Geschwindigkeitsänderung von mehr als 15%, insbesondere mehr als 30% eines der weiteren Fahrzeuge.In one embodiment of the invention, driving situations differ from one another by at least one difference in the lane of one of the other vehicles at the end of the forecast period, a transition from positive to negative acceleration of one of the other vehicles, a change in speed of more than 15%, in particular more than 30%. one of the other vehicles.
Eine Fahrsituation kann durch ein Tupel der Fahrzustände und/oder der Fahrzustandsänderungen jedes Fahrzeugs gegeben sein.A driving situation can be given by a tuple of the driving states and / or the changes in the driving state of each vehicle.
Es ist denkbar, dass eine Fahrsituation durch ein Tupel der Fahrmanöver der Fahrzeuge gegeben ist. Die genaue Ausführung des Fahrmanövers kann dabei unwichtig sein, sodass nur der Typ des Fahrmanövers die Fahrsituation bestimmt.It is conceivable that a driving situation is given by a tuple of the driving maneuvers of the vehicles. The exact execution of the driving maneuver can be unimportant, so that only the type of driving maneuver determines the driving situation.
Beispielsweise ist ein Fahrmanöver ein Spurwechsel auf eine benachbarte linke oder rechte Fahrspur, ein Abbremsen, ein Beschleunigen und/oder eine Spurhalten. Die Fahrsituation kann dadurch beschrieben sein, dass jedes Fahrzeug genau eines der genannten Fahrmanöver durchführt. Das Tupel der Fahrmanöver der Fahrzeuge beschreibt dann die Fahrsituation.For example, a driving maneuver is a lane change to an adjacent left or right lane, braking, acceleration and / or keeping in lane. The driving situation can be described in that each vehicle carries out exactly one of the mentioned driving maneuvers. The tuple of the driving maneuvers of the vehicles then describes the driving situation.
In weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Steuergerät in einem der Fahrzeuge vorgesehen ist, das ein Ego-Fahrzeug ist. Das Ego-Fahrzeug weist den Sensor auf, um den Fahrzustand des zumindest einen weiteren Fahrzeugs zu bestimmen. Somit können die möglichen Verkehrsentwicklungen direkt innerhalb des Fahrzeugs, also des Ego-Fahrzeugs, bestimmt werden.Another aspect of the invention provides that the control device is provided in one of the vehicles, which is an ego vehicle. The ego vehicle has the sensor in order to determine the driving state of the at least one further vehicle. In this way, the possible traffic developments can be determined directly within the vehicle, i.e. the ego vehicle.
Das Ego-Fahrzeug ist dabei dasjenige Fahrzeug, das das Steuergerät und den Sensor aufweist. Das Ego-Fahrzeug bestimmt also mittels der Sensoren des Ego-Fahrzeugs die Fahrzustände der weiteren Fahrzeuge und mögliche Trajektorien für die weiteren Fahrzeuge. Das Ego-Fahrzeug ist insbesondere das Fahrzeug, für das das Steuergerät Steuerbefehle zum zumindest teilweise automatisierten Steuern des Fahrzeugs bereitstellt. In anderen Worten ist das Ego-Fahrzeug, das Fahrzeug, das vom Steuergerät „gefahren“ wird.The ego vehicle is the vehicle that has the control unit and the sensor. The ego vehicle thus uses the sensors of the ego vehicle to determine the driving states of the other vehicles and possible trajectories for the other vehicles. The ego vehicle is in particular the vehicle for which the control device provides control commands for at least partially automated control of the vehicle. In other words, the ego vehicle is the vehicle that is "driven" by the control unit.
Beispielsweise bestimmt das Steuergerät den Fahrzustand des Ego-Fahrzeugs anhand von Fahrzeugdaten, zum Beispiel anhand von Fahrzeugdaten einer Fahrzeugsteuerung des Ego-Fahrzeugs.For example, the control device determines the driving state of the ego vehicle on the basis of vehicle data, for example on the basis of vehicle data from a vehicle control of the ego vehicle.
Es ist denkbar, dass die möglichen Trajektorien sowohl für das Ego-Fahrzeug als auch die weiteren Fahrzeuge bestimmt werden und dass nur die möglichen Trajektorien der weiteren Fahrzeuge gruppiert werden.It is conceivable that the possible trajectories are determined for both the ego vehicle and the other vehicles and that only the possible trajectories of the other vehicles are grouped.
Um eine effiziente Verarbeitung der Fahrsituationen durch das Steuergerät zu ermöglichen, können die gruppierten Trajektorien für zumindest eine Fahrsituation zu je einer zusammengefassten Trajektorie zusammengefasst werden. Dabei werden die zusammengefassten Trajektorien durch eine Merkmalsgröße besch rieben.In order to enable the control unit to process the driving situations efficiently, the grouped trajectories for at least one driving situation can each be combined into a combined trajectory. The combined trajectories are described by a feature variable.
Vorzugsweise werden die gruppierten Trajektorien für jede Fahrsituation zusammengefasst und die zusammengefassten Trajektorien jeder Fahrsituation weisen vorzugsweise eine entsprechende Merkmalsgröße auf.The grouped trajectories are preferably combined for each driving situation and the combined trajectories for each driving situation preferably have a corresponding feature variable.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Merkmalsgröße einen Merkmalsvektor, der die zusammengefassten Trajektorien einer Fahrsituation zu einem bestimmten Zeitpunkt, insbesondere zum Ende des Vorhersagezeitraums, anhand des Fahrzustands des entsprechenden Fahrzeugs beschreibt.In one embodiment of the invention, the feature variable comprises a feature vector which describes the combined trajectories of a driving situation at a specific point in time, in particular at the end of the prediction period, based on the driving state of the corresponding vehicle.
Beispielsweise beschreibt der Merkmalsvektor die Fahrspur und die Position entlang der Fahrspur für wenigstens ein Fahrzeug. Der Merkmalsvektor kann also ein zweidimensionaler Vektor oder für mehrere Fahrzeuge ein entsprechend mehrdimensionaler Vektor sein.For example, the feature vector describes the lane and the position along the lane for at least one vehicle. The feature vector can therefore be a two-dimensional vector or, for several vehicles, a correspondingly multidimensional vector.
Im Allgemeinen kann der Merkmalsvektor auch eine zwei- oder mehrdimensionale Matrix sein, die die Fahrspur und die Position entlang der Fahrspur der entsprechenden Fahrzeuge beschreibt. Der Begriff Merkmalsvektor ist somit nicht im streng mathematischen Sinne zu sehen.In general, the feature vector can also be a two- or multi-dimensional matrix that describes the lane and the position along the lane of the corresponding vehicles. The term feature vector is therefore not to be seen in a strictly mathematical sense.
Es ist auch denkbar, die Merkmalsgrößen verschiedener Fahrsituationen in einer dreidimensionalen Matrix zusammenzufassen. Auf diese Weise wird eine speichereffiziente Darstellung der Fahrsituationen realisiert.It is also conceivable to combine the feature sizes of different driving situations in a three-dimensional matrix. In this way, a memory-efficient representation of the driving situations is realized.
Die Merkmalsgröße kann eine charakteristische Trajektorie für die zusammengefassten Trajektorien der zumindest einen Fahrsituation aufweisen. Somit weist die Merkmalsgröße auch Informationen zur Ausführung eines Fahrmanövers auf.The feature variable can have a characteristic trajectory for the combined trajectories of the at least one driving situation. The feature variable thus also has information on the execution of a driving maneuver.
Die charakteristische Trajektorie kann der Mittelwert oder der Median aller möglichen Trajektorien des entsprechenden Fahrzeugs in der Fahrsituation sein.The characteristic trajectory can be the mean value or the median of all possible trajectories of the corresponding vehicle in the driving situation.
Beispielsweise umfasst die charakteristische Trajektorie Trajektorienpunkte, die den Fahrzustand des entsprechenden Fahrzeugs zu verschiedenen Zeitpunkten innerhalb des Vorhersagezeitraums beschreibt. Durch die Trajektorienpunkte ist die relative Position der Fahrzeuge zueinander bekannt.For example, the characteristic trajectory includes trajectory points that describe the driving state of the corresponding vehicle at different points in time within the prediction period. The relative position of the vehicles to one another is known from the trajectory points.
Es ist denkbar, dass die Trajektorienpunkte um eine vorbestimmte Dauer zeitlich beabstandet sind, beispielsweise um 0,1 Sekunden.It is conceivable that the trajectory points are spaced apart in time by a predetermined duration, for example by 0.1 seconds.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens einer, insbesondere allen möglichen Fahrsituationen eine Wahrscheinlichkeitsgröße zugeordnet. Auf diese Weise kann das Steuergerät eine Risikoabschätzung für die entsprechende Fahrsituation treffen und gegebenenfalls proaktiv Risiken der entsprechenden Fahrsituation vermeiden. Dies ermöglicht eine mittelfristige Fahrmanöverplanung für das Fahrzeug.In one embodiment of the invention, a probability variable is assigned to at least one, in particular to all possible driving situations. In this way, the control device can make a risk assessment for the corresponding driving situation and, if necessary, proactively avoid risks of the corresponding driving situation. This enables medium-term maneuver planning for the vehicle.
Beispielsweise ist die Wahrscheinlichkeitsgröße durch das Verhältnis der Anzahl der einer Fahrsituation zugeordneten Trajektorien zu der Gesamtanzahl der ermittelten Trajektorien gegeben. Somit wird die Wahrscheinlichkeitsgröße effizient bestimmt.For example, the probability variable is given by the ratio of the number of trajectories assigned to a driving situation to the total number of trajectories determined. Thus, the probability size is efficiently determined.
Alternativ kann die Wahrscheinlichkeitsgröße durch das Verhältnis der Anzahl der einer Fahrsituation zugeordneten Trajektorien eines Fahrzeugs zu der Gesamtanzahl an Verkehrsentwicklungen gegeben sein.Alternatively, the probability variable can be given by the ratio of the number of trajectories of a vehicle assigned to a driving situation to the total number of traffic developments.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung bestimmt das Steuergerät anhand der Wahrscheinlichkeitsgröße die wahrscheinlichste Fahrsituation. Das Steuergerät übergibt dann die wahrscheinlichste Fahrsituation an ein Fahrmanöverplanungsmodul und/oder stellt Steuerbefehle bereit, um ein für die wahrscheinlichste Fahrsituation geeignetes Fahrmanöver für das Ego-Fahrzeug auszuführen. Das Ego-Fahrzeug wird somit auf Basis der vorhergesagten Verkehrsentwicklung gesteuert.In one embodiment variant of the invention, the control device determines the most likely driving situation on the basis of the probability variable. The control unit then transfers the most probable driving situation to a driving maneuver planning module and / or provides control commands in order to carry out a driving maneuver for the ego vehicle that is suitable for the most probable driving situation. The ego vehicle is thus controlled on the basis of the predicted traffic development.
Beispielsweise übergibt das Steuergerät die wahrscheinlichste Fahrsituation an ein Fahrassistenzsystem des Fahrzeugs, insbesondere des Ego-Fahrzeugs.For example, the control device transfers the most likely driving situation to a driver assistance system in the vehicle, in particular in the ego vehicle.
Es ist denkbar, dass das Steuergerät die charakteristische Trajektorie des Ego-Fahrzeugs als auszuführendes Fahrmanöver an das Fahrassistenzsystem übergibt.It is conceivable that the control device transfers the characteristic trajectory of the ego vehicle to the driver assistance system as a driving maneuver to be carried out.
Um eine realistische Darstellung der Verkehrsentwicklung zu erreichen, kann die Vorhersage der möglichen Trajektorien eine Fahrmanöverunsicherheit, eine Unsicherheit in der Fahrmanöverausführung und/oder eine Unsicherheit in der Position des zumindest einen weiteren Fahrzeugs berücksichtigen und/oder ermitteln.In order to achieve a realistic representation of the traffic development, the prediction of the possible trajectories can take into account and / or determine a driving maneuver uncertainty, an uncertainty in the execution of the driving maneuver and / or an uncertainty in the position of the at least one further vehicle.
Beispielsweise wird die Verkehrsentwicklung anhand eines Gaußschen Prozesses bestimmt. Dementsprechend sind die Fahrmanöverunsicherheit, die Unsicherheit in der Fahrmanöverausführung und/oder die Unsicherheit in der Position normalverteilt.For example, the traffic development is determined using a Gaussian process. Accordingly, the driving maneuver uncertainty, the uncertainty in the execution of the driving maneuver and / or the uncertainty in the position are normally distributed.
In einer Ausgestaltung der Erfindung bestimmt oder erhält das Steuergerät zusätzliche Umgebungsdaten. Die Verwendung von zusätzlichen Umgebungsdaten ermöglicht eine präzisere Vorhersage möglicher Trajektorien, da somit auch Restriktionen, wie das Ende einer Fahrspur berücksichtigt werden können.In one embodiment of the invention, the control device determines or receives additional environmental data. The use of additional environmental data enables a more precise prediction of possible trajectories, since restrictions such as the end of a lane can also be taken into account.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorhersage der möglichen Trajektorien auch zusätzliche Umgebungsdaten des Sensors berücksichtigen, wie durch den Sensor erfasste Kartendaten.Alternatively or additionally, the prediction of the possible trajectories can also take into account additional environmental data from the sensor, such as map data acquired by the sensor.
Es ist auch denkbar, dass die Kartendaten auf einem Speicher des Steuergeräts hinterlegt sind.It is also conceivable that the map data are stored in a memory of the control device.
Vorzugsweise berücksichtigt die Vorhersage dann die Kartendaten entlang des Straßenabschnitts auf dem sich die Fahrzeuge befinden.The forecast then preferably takes into account the map data along the road section on which the vehicles are located.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die mögliche Verkehrsentwicklung durch eine Monte-Carlo-Simulation vorhergesagt. Auf diese Weise können auch komplexe Verkehrssituationen mit einer Vielzahl an Fahrzeugen modelliert werden.In one embodiment of the invention, the possible traffic development is predicted by a Monte Carlo simulation. In this way, even complex traffic situations with a large number of vehicles can be modeled.
Alternativ oder zusätzlich kann das Gruppieren und/oder Zusammenfassen der Trajektorien mittels eines Cluster-Algorithmus erfolgen. Dies ermöglicht eine effiziente Ermittlung und Verarbeitung der Fahrsituationen.As an alternative or in addition, the grouping and / or merging of the trajectories can take place by means of a cluster algorithm. This enables the driving situations to be determined and processed efficiently.
Beispielsweise ist der Cluster-Algorithmus der „Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise“-Algorithmus (DBSCAN-Algorithmus), der Fahrsituationen anhand der Verteilung der Endpunkte der Trajektorien ermittelt (
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Steuergerät gelöst, wobei das Steuergerät dazu ausgebildet ist, ein zuvor beschriebenes Verfahren durchzuführen. Hinsichtlich der Vorteile und Merkmale wird auf die obigen Erläuterungen bezüglich des zuvor beschriebenen Verfahrens verwiesen, die gleichermaßen für das Steuergerät gelten und umgekehrt.The object of the invention is also achieved by a control device, the control device being designed to carry out a method described above. With regard to the advantages and features, reference is made to the above explanations with regard to the method described above, which apply equally to the control device and vice versa.
Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Fahrzeug gelöst, das einen Sensor und ein zuvor beschriebenes Steuergerät hat. Es ergeben sich die bereits bezüglich des Verfahrens und des Steuergeräts ausgeführten Vorteile und Merkmale gleichermaßen für das Fahrzeug und umgekehrt.In addition, the object is achieved by a vehicle that has a sensor and a previously described control device. The advantages and features already mentioned with regard to the method and the control device result equally for the vehicle and vice versa.
Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein System gelöst, das ein zuvor beschriebenes Steuergerät, ein Fahrzeug und wenigstens ein weiteres Fahrzeug aufweist. Hinsichtlich der Vorteile und Merkmale wird auf die obigen Erläuterungen bezüglich des zuvor beschriebenen Verfahrens und des vorhergehend beschriebenen Steuergeräts verwiesen, die gleichermaßen für das System gelten und umgekehrt.Furthermore, the object is achieved by a system that has a previously described control device, a vehicle and at least one further vehicle. With regard to the advantages and features, reference is made to the above explanations with regard to the method described above and the control device described above, which apply equally to the system and vice versa.
Beispielsweise ist das Fahrzeug das zuvor beschriebene Fahrzeug.For example, the vehicle is the vehicle described above.
Die Aufgabe wird auch durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln gelöst, um die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, insbesondere einer Recheneinheit eines erfindungsgemäßen Steuergeräts. The object is also achieved by a computer program with program code means in order to carry out the steps of the method described above when the computer program is executed on a computing unit, in particular a computing unit of a control device according to the invention.
Auch hier wird hinsichtlich der Vorteile und Merkmale auf die obigen Erläuterungen bezüglich des zuvor beschriebenen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Steuergeräts verwiesen, die gleichermaßen für das Computerprogramm gelten und umgekehrt.Here too, with regard to the advantages and features, reference is made to the above explanations with regard to the method described above and the control device according to the invention, which apply equally to the computer program and vice versa.
Unter „Programmcodemitteln“ sind dabei und im Folgenden computerausführbare Instruktionen in Form von Programmcode und/oder Programmcodemodulen in kompilierter und/oder in unkompilierter Form zu verstehen, die in einer beliebigen Programmiersprache und/oder in Maschinensprache vorliegen können."Program code means" are to be understood here and in the following as computer-executable instructions in the form of program code and / or program code modules in compiled and / or uncompiled form, which can be in any programming language and / or in machine language.
Zudem wird die Aufgabe durch einen computerlesbaren, insbesondere nichtflüchtigen Datenträger oder ein Datenträgersignal gelöst, auf dem ein vorhergehend beschriebenes Computerprogramm gespeichert ist. Es ergeben sich die bereits bezüglich des Computerprogramms ausgeführten Vorteile und Merkmale und umgekehrt.In addition, the object is achieved by a computer-readable, in particular non-volatile data carrier or a data carrier signal on which a previously described computer program is stored. The advantages and features already mentioned with regard to the computer program result and vice versa.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- -
1 eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, - -
2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Steuergeräts gemäß1 , - -
3 und4 eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Systems in ersten Ausführungsform und einer ersten Verkehrssituation, - -
5 eine schematische Draufsicht des erfindungsgemäßen Systems gemäß der3 und4 in einer zweiten Verkehrssituation, und - -
6 eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Systems in einer zweiten Ausführungsform,
- -
1 a schematic top view of a vehicle according to the invention, - -
2 a block diagram of a control device according to the invention according to1 , - -
3 and4th a schematic top view of a system according to the invention in a first embodiment and a first traffic situation, - -
5 a schematic plan view of the system according to the invention according to FIG3 and4th in a second traffic situation, and - -
6th a schematic top view of a system according to the invention in a second embodiment,
Das Fahrzeug
In der Ausführungsform der
Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor
Außerdem kann der Sensor
Im Allgemeinen ist jeglicher Sensor
Das Steuergerät
Das Fahrassistenzsystem
Die getrennte Darstellung von Steuergerät
In der Ausführungsform der
Das Steuergerät weist einen Datenträger
Das Verfahren ist in dem Blockschaltbild der
Das Steuergerät
Das Fahrzustandermittlungsmodul
Das genaue Zusammenwirken der einzelnen Module des Steuergeräts
Die
Die Fahrzeuge
Die Fahrspuren
Um sich in Richtung der Fahrtrichtung R fortzubewegen, muss das weitere Fahrzeug
In
Mittels des Fahrzustandermittlungsmodul
Der Fahrzustand F des weiteren Fahrzeugs
Dabei ist die Längsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des weiteren Fahrzeugs
Die Fahrzeugklasse weist allgemeine Informationen zur Art des weiteren Fahrzeugs
Der Fahrzustand F des weiteren Fahrzeugs
Beispielsweise liest das Steuergerät
Das Verkehrsentwicklungsmodul
Der Vorhersagezeitraum erstreckt sich dabei über ein Zeitintervall von 5 bis 10 Sekunden. Es werden also die möglichen Bewegungen der Fahrzeuge
Die Verkehrsentwicklungen V weisen dabei verschiedene Trajektorien
Die Trajektorien
Typischerweise sind die Trajektorienpunkte
Die Trajektorien
Zur Bestimmung der Verkehrsentwicklungen V verwendet das Verkehrsentwicklungsmodul
Außerdem verwendet das Verkehrsentwicklungsmodul
Des Weiteren berücksichtigt das Verkehrsentwicklungsmodul
Beispielsweise ermittelt das Steuergerät
Im Allgemeinen ist es denkbar, dass die Verkehrsentwicklung V für jeden Endpunkt
Das Verkehrsentwicklungsmodul
Die erste Trajektorie
Das Fahrzeug
Die erste Verkehrsentwicklung V des Verkehrsentwicklungsmodul
Anschließend bestimmt das Verkehrsentwicklungsmodul
Die zweite Verkehrsentwicklung V ist in
Anschließend ermittelt das Verkehrsentwicklungsmodul
Diese Verkehrsentwicklungen V sind in der
In dem Ausführungsbeispiel bestimmt das Verkehrsentwicklungsmodul
Genauer gesagt sind für das weitere Fahrzeug
Im Allgemeinen kann das Verkehrsentwicklungsmodul
Die Verkehrsentwicklungen V werden zum Beispiel in an sich bekannter Art durch eine Monte-Carlo-Simulation gewonnen.The traffic developments V are obtained, for example, in a manner known per se by means of a Monte Carlo simulation.
Die Trajektorien bzw. Verkehrsentwicklungen V entsprechen dabei verschiedenen Fahrsituationen S, hier zwei Fahrsituationen S1, S2.The trajectories or traffic developments V correspond to different driving situations S, here two driving situations S 1 , S 2 .
Verschiedene Fahrsituationen S stellen dabei verschiedene übergeordnete Abläufe des Verkehrs dar und können auch als Klassen von möglichen Abläufen angesehen werden oder, anders ausgedrückt, jede Fahrsituation S bildet eine Klasse an Verkehrsentwicklungen V, also eine Gruppierung der Trajektorien
Beispielsweise unterscheiden sich die Fahrsituationen S voneinander durch einen Unterschied in der Fahrspur
In der ersten Fahrsituation S1 nimmt das weitere Fahrzeug
Anschließend übergibt das Verkehrsentwicklungsmodul
Das Gruppierungsmodul
Jedoch werden die Trajektorien
Die Trajektorien
Außerdem fasst das Gruppierungsmodul
Die Merkmalsgröße M weist dabei einen Merkmalsvektor oder -matrix für jede Fahrsituation S und eine charakteristische Trajektorie
In der Situation der
Mit anderen Worten ist der Merkmalsvektor ein zweidimensionaler Vektor (Fahrspur, Position entlang der Fahrspur) für jedes Fahrzeug
Im Allgemeinen kann der Merkmalsvektor noch zusätzliche Einträge aufweisen, wie die Längsbeschleunigung, die Längsgeschwindigkeit, die Querbeschleunigung und/oder die Quergeschwindigkeit des entsprechenden Fahrzeugs
Der Merkmalsvektor kann also den Fahrzustand F der Fahrzeuge
Der Mittelpunkt
Für die erste Fahrsituation S1 bestimmt das Steuergerät
Entsprechend ermittelt das Steuergerät
Die charakteristische Trajektorie
Dabei weist jede charakteristische Trajektorie
Beispielsweise ist die charakteristische Trajektorie
Ferner ist die Wahrscheinlichkeitsgröße W gegeben durch das Verhältnis der Anzahl der einer Fahrsituation S zugeordneten Trajektorien zu der Gesamtanzahl der ermittelten Trajektorien.Furthermore, the probability variable W is given by the ratio of the number of trajectories assigned to a driving situation S to the total number of trajectories determined.
Der ersten Fahrsituation S1 sind in der
Dementsprechend beträgt die Wahrscheinlichkeitsgröße W der zweiten Fahrsituation S2 40 % (16/40).Correspondingly, the probability variable W of the second
Die gleichen Werte ergeben sich für die Wahrscheinlichkeitsgröße W aus dem Verhältnis der einer Fahrsituation S zugeordneten Trajektorien eines Fahrzeugs
In dem Ausführungsbeispiel der
In der
Das Fahrmanöverplanungsmodul
Beispielsweise übergibt das Fahrmanöverplanungsmodul
Es ist auch denkbar, dass das Fahrmanöverplanungsmodul
Im Allgemeinen ist es auch denkbar, dass die Wahrscheinlichkeitsgröße W und die Merkmalsgröße M an das Fahrmanöverplanungsmodul
Weiterhin ist es denkbar, dass das Fahrmanöverplanungsmodul
Aus dem Ausführungsbeispiel der
Die
Im Unterschied zu der Verkehrssituation der
Außerdem hat die Straße
Die weiteren Fahrzeuge
Mittels des Sensors
Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel gruppiert das Steuergerät
Die resultierenden charakteristischen Trajektorien
In der ersten Fahrsituation S1 (durchgezogenen Linien) beschleunigt das erste weitere Fahrzeug
Während des Spurwechsels beschleunigt das erste weitere Fahrzeug
Das zweite weitere Fahrzeug
In der zweiten Fahrsituation S2 (gestrichelte Linien) führt das erste weitere Fahrzeug
Beispielsweise geht - wie zuvor beschrieben - aus den Verkehrsentwicklungen V hervor, dass die zweite Fahrsituation S2 die wahrscheinlichste Fahrsituation Sw ist. Demzufolge stellt das Steuergerät
Das Ausführungsbeispiel der
Anhand der
Im Unterschied zu der Ausführungsform der
Der Sensor
Der Sensor
Das Steuergerät
Denkbar ist auch, dass das Steuergerät
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
- Ester et al., „A Density-Based Algorithm for Discovering Clusters“ in Proceedings of Int. Conf. on Knowledge Discovery and Data Mining, vol. 240 (1996), p. 226-231 [0056]Ester et al., “A Density-Based Algorithm for Discovering Clusters” in Proceedings of Int. Conf. on Knowledge Discovery and Data Mining, vol. 240 (1996), p. 226-231 [0056]
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---|---|---|---|
DE102019216235.5A DE102019216235A1 (en) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | Method for predicting the movement of a vehicle and at least one further vehicle |
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ID=75268520
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DE (1) | DE102019216235A1 (en) |
Cited By (2)
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DE102021211164A1 (en) | 2021-10-04 | 2023-04-06 | Continental Autonomous Mobility Germany GmbH | Method for planning a trajectory of a driving maneuver of a motor vehicle, computer program product, computer-readable storage medium and vehicle |
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2019
- 2019-10-22 DE DE102019216235.5A patent/DE102019216235A1/en active Pending
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Legal Events
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R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: THOMA, MANUEL, DE |
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