DE102019217586A1

DE102019217586A1 - Bestimmung einer diskreten Repräsentation eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019217586A1
Application number: DE102019217586.4A
Authority: DE
Inventors: Valerie Engel; Andreas Wendzel; Maik Dreher; Kai Timon Busse
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-05-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (16) zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation (30) eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug (12), mit: einer Eingangsschnittstelle (22) zum Empfangen von Sensordaten (20) eines Sensors (14) mit Informationen zu dem Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug; einer Setzeinheit (24) zum Ermitteln eines Steuerabstands, an dem sich eine für ein Steuern des Fahrzeugs relevante Eigenschaft des Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug ändert, basierend auf den Sensordaten, und zum Setzen eines Stützpunkts in einer diskreten Repräsentation des Fahrbahnabschnitts, der dem Steuerabstand entspricht, wobei die Setzeinheit dazu ausgebildet ist, basierend auf einer vordefinierten ersten Anzahl (n1) von Stützpunkten eine geringere vordefinierte zweite Anzahl (n2) von Stützpunkten zu setzen; und einer Ausgangsschnittstelle (26) zum Ausgeben der geringeren vordefinierten zweiten Anzahl von Stützpunkten an einen Optimierer (52) zum Bestimmen eines Verlaufs wenigstens eines Steuerparameters zum Steuern einer Fahrzeugfunktion basierend auf der zweiten Anzahl (n2) von Stützpunkten. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein System (10) und ein Verfahren zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren sowie ein System.
Moderne Fahrzeuge (Autos, Transporter, Lastwagen, Motorräder etc.) umfassen eine Vielzahl an Systemen, die dem Fahrer Informationen zur Verfügung stellen und einzelne Funktionen des Fahrzeugs teil- oder vollautomatisiert steuern. Über Sensoren werden die Umgebung des Fahrzeugs sowie andere Verkehrsteilnehmer erfasst. Basierend auf den erfassten Daten kann ein Modell der Fahrzeugumgebung erzeugt werden und auf Veränderungen in dieser Fahrzeugumgebung reagiert werden. Durch die fortschreitende Entwicklung im Bereich der autonom und teilautonom fahrenden Fahrzeuge werden der Einfluss und der Wirkungsbereich solcher Fahrerassistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) immer größer. Durch die Entwicklung immer präziserer Sensoren ist es möglich, die Umgebung und den Verkehr zu erfassen und einzelne Funktionen des Fahrzeugs vollständig oder teilweise ohne Eingriff des Fahrers zu kontrollieren. Fahrerassistenzsysteme können dabei insbesondere zur Erhöhung der Sicherheit im Verkehr sowie zur Verbesserung des Fahrkomforts beitragen.
Neben der Erfassung und Erkennung von statischen Objekten in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs mittels Umgebungssensoren, wie beispielsweise Kamera-, Radar-, Lidar- oder Ultraschallsensoren, können auch sich bewegende Objekte und andere Verkehrsteilnehmer erfasst werden. Ausgehend hiervon kann beispielsweise ein Verhalten eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs an eine aktuelle Situation angepasst werden.
Zum Steuern eines autonomen und/oder teilautonomen Fahrzeugs ist es notwendig, mehrere Steuerparameter für einen vor dem Fahrzeug liegenden Fahrbahnabschnitt zu kennen. Hierzu ist eine Auswertung einer großen Datenmenge notwendig, was insbesondere aufgrund der kurzen Zeit, in der der Steuerparameter bestimmt werden muss, zu einem hohen Rechenaufwand führt. Beispielsweise ist es bekannt, den Fahrbahnabschnitt vor einem Fahrzeug in diskreten Schritten mit gleichbleibendem Abstand zu modellieren bzw. zu scannen und zu verarbeiten. Mit der Anzahl der Schritte steigt einerseits die Zeit bzw. die Länge vor dem Fahrzeug, in der in die Zukunft geschaut wird, also in der der Steuerparameter für das zukünftige autonome Fahren bekannt ist. Andererseits steigt auch mit jedem dieser erfassten Abstandspunkte der Rechenaufwand zum Bestimmen des Steuerparameterverlaufs.
Vor diesem Hintergrund stellt sich einem Fachmann die Aufgabe, eine effizientere Modellierung eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug zu ermöglichen. Insbesondere sollen dabei alle relevanten Eigenschaften des Fahrbahnabschnitts, die zum Modellieren eines Steuerparameters zum Steuern eines, vorzugsweise autonom fahrenden, Fahrzeugs erfasst werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug, mit:

einer Eingangsschnittstelle zum Empfangen von Sensordaten eines Sensors mit Informationen zu dem Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug;
einer Setzeinheit zum Ermitteln eines Steuerabstands, an dem sich eine für ein Steuern des Fahrzeugs relevante Eigenschaft des Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug ändert, basierend auf den Sensordaten, und zum Setzen eines Stützpunkts in einer diskreten Repräsentation des Fahrbahnabschnitts, der dem Steuerabstand entspricht, wobei die Setzeinheit dazu ausgebildet ist, basierend auf einer vordefinierten ersten Anzahl von Stützpunkten eine geringere vordefinierte zweite Anzahl von Stützpunkten zu setzen; und
einer Ausgangsschnittstelle zum Ausgeben der geringeren vordefinierten zweiten Anzahl von Stützpunkten an einen Optimierer, zum Bestimmen eines Verlaufs wenigstens eines Steuerparameters zum Steuern einer Fahrzeugfunktion basierend auf der zweiten Anzahl von Stützpunkten.

Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug, mit:

einem Sensor zum Generieren von Sensordaten mit Informationen zu einem Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug;
einer Vorrichtung wie vorstehend definiert;
einem Optimierer zum Bestimmen eines Verlaufs wenigstens eines Steuerparameters zum Steuern einer Fahrzeugfunktion basierend auf den Stützpunkten in der diskreten Repräsentation; und
einem Fahrzeugsteuergerät zum Steuern wenigstens einer Fahrzeugfunktion basierend auf einem von dem Optimierer bestimmten Steuerparameterverlauf.

Die obige Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug, mit den Schritten:

Empfangen von Sensordaten eines Sensors mit Informationen zum Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug;
Ermitteln eines Steuerabstands, an dem sich eine für ein Steuern des Fahrzeugs relevante Eigenschaft des Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug ändert, basierend auf den Sensordaten;
Setzen eines Stützpunkts in einer diskreten Repräsentation des Fahrbahnabschnitts, der dem Steuerabstand entspricht, wobei ein Stützpunkt basierend auf einer vordefinierten ersten Anzahl von Stützpunkten und einer geringeren vordefinierten zweiten Anzahl von Stützpunkten gesetzt wird; und
Ausgeben der geringeren vordefinierten zweiten Anzahl von Stützpunkten an einen Optimierer, zum Bestimmen eines Verlaufs wenigstens eines Steuerparameters zum Steuern einer Fahrzeugfunktion basierend auf der zweiten Anzahl von Stützpunkten.

Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird, sowie ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, eine Ausführung des hierin beschriebenen Verfahrens bewirkt.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können das System, das Verfahren und das Computerprogrammprodukt entsprechend der für die Vorrichtung und das System in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.
Durch die Eingangsschnittstelle zum Empfangen von Sensordaten kann die Vorrichtung technisch einfach in ein bereits bestehendes Sensorsystem eines, vorzugsweise autonom fahrenden, Fahrzeugs eingebunden werden. Es versteht sich, dass Sensordaten sowohl Rohdaten eines Sensors umfassen können als auch bereits prozessierte Daten eines Sensors. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sensordaten bereits eine diskrete Repräsentation mit Stützpunkten an gleichbleibenden Abständen umfassen. Mittels der Setzeinheit kann technisch einfach gewährleistet werden, dass in einem reduzierten Set von Stützpunkten alle zum Steuern des Fahrzeugs relevanten Eigenschaften des Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug erfasst und verarbeitet werden. Dadurch, dass die Setzeinheit dazu ausgebildet ist, basierend auf einer vordefinierten ersten Anzahl von Stützpunkten eine geringere vordefinierte zweite Anzahl von Stützpunkten zu setzen, kann ein reduziertes Set von Stützpunkten für einen Optimierer geschaffen werden. Auf diese Weise kann zuverlässig gewährleistet werden, dass das Bestimmen eines Verlaufs wenigstens eines Steuerparameters mit geringerem Rechenaufwand durchführbar ist. Mittels der Ausgangsschnittstelle kann die geringere zweite Anzahl von Stützpunkten an einen Optimierer ausgegeben werden. Hierdurch kann technisch einfach mittels der Vorrichtung eine diskrete Repräsentation eines Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug mit einer geringeren Anzahl von Stützpunkten geschaffen und zur weiteren Verarbeitung übermittelt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, für einen Steuerabstand, an dem die für ein Steuern des Fahrzeugs relevante Eigenschaft ein diskretes Ereignis umfasst, einen Stützpunkt in der Repräsentation zu setzen.
Ergänzend oder alternativ ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, für Steuerabstände, an denen die für ein Steuern des Fahrzeugs relevante Eigenschaft ein kontinuierliches Ereignis umfasst, mehrere Stützpunkte mit einem vordefinierten Maximalpunktabstand in der diskreten Repräsentation zu setzen. Beispiele für ein diskretes Ereignis sind Änderungen von Tempolimits, Verkehrsleitzeichen wie Ampeln, andere Verkehrsteilnehmer und/oder eine Änderung der erlaubten Höchstgeschwindigkeit, vorzugsweise durch Verkehrsschilder angezeigt. Durch das Setzen wenigstens eines Stützpunkts in der diskreten Repräsentation kann technisch einfach sichergestellt werden, dass die relevante Eigenschaft zum Steuern des Fahrzeugs in der diskreten Repräsentation erfasst wird. Ferner kann durch das Setzen von nur einem Stützpunkt die Anzahl von Stützpunkten in der diskreten Repräsentation geringgehalten werden. Beispiele für ein kontinuierliches Ereignis sind Steigungen in der Fahrbahn und Kurven. Durch das Setzen von mehreren Stützpunkten mit einem vordefinierten Maximalpunktabstand kann der kontinuierliche Verlauf des kontinuierlichen Ereignisses mit ausreichender Genauigkeit abgebildet werden. Der vordefinierte Maximalpunktabstand kann dabei mit der Komplexität des kontinuierlichen Ereignisses variieren. Insbesondere ist der vordefinierte Maximalpunktabstand derart zu wählen, dass ein Optimierer den Verlauf eines Steuerparameters wenigstens mit ausreichender Genauigkeit modellieren kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Eingangsschnittstelle dazu ausgebildet, Kartendaten von einem Bordcomputer und/oder einem externen System zu empfangen, wobei die Kartendaten Informationen bezüglich Kurven, Steigungen, Tempolimits, Umweltzonen, Tunnels und/oder Haltestellen auf dem Fahrbahnabschnitt umfassen. Hierdurch kann die Vorrichtung effizienter und schneller zu einem Ergebnis gelangen, da lediglich ein Abgleich mit dem hinterlegten Kartenmaterial notwendig ist. Ferner ist es denkbar eine einfachere und kostengünstigere Setzeinheit für einen Abgleich zu verwenden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, Stützpunkte, die in der diskreten Repräsentation näher am Fahrzeug liegen, mit einem geringeren Punktabstand zu setzen als weiter entfernte Stützpunkte. Hierdurch kann insbesondere erreicht werden, dass die diskrete Repräsentation einem ausreichend weiten Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug entspricht, wobei ein Verlauf eines Steuerparameters zum Steuern des Fahrzeugs in naher Zukunft genauer ausformbar ist. Insbesondere da mehr Stützstellen zum Ausformen des Verlaufs eines Steuerparameters gesetzt wurden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, einen ersten Stützpunkt an die Stelle einer Ursprungsstelle der diskreten Repräsentation zu setzen und einen weiteren Stützpunkt an eine Endstelle der diskreten Repräsentation zu setzen. Die Ursprungsstelle der diskreten Repräsentation entspricht dabei der aktuellen Fahrzeugposition. Durch das Setzen eines Stützpunkts an die Ursprungsstelle, die der aktuellen Fahrzeugposition entspricht, und an eine Endstelle, die einem Ende des Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug entspricht, kann technisch einfach sichergestellt werden, dass ein Ausformen des Steuerparameters für den relevanten Bereich durchgeführt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, einen Stützpunkt an jeden Steuerabstand zu setzen, an dem die für das Steuern des Fahrzeugs relevante Eigenschaft eine Änderung des Tempolimits umfasst. Ebenfalls kann ein Stützpunkt an einem Steuerabstand gesetzt werden, an dem die Eigenschaft ein statisches Verkehrselement, vorzugsweise eine Ampel, ein Verkehrsschild, eine Kreuzung und/oder ein vorausfahrendes Objekt umfasst. Weiterhin kann ein Stützpunkt an einem Steuerabstand gesetzt werden, an dem die Eigenschaft einen Fußgängerüberweg, einen Tunnel, eine Unterführung und/oder eine Haltstelle umfasst. Durch das Setzen weiterer Stützpunkte an den oben genannten Stellen kann technisch einfach sichergestellt werden, dass zur Steuerung und Verkehrssicherheit relevante Informationen bei einer Ausformung bzw. beim Modellieren eines Verlaufs eines Steuerparameters für ein, vorzugsweise autonom fahrendes, Fahrzeug berücksichtigt werden. Die Sicherheit im Straßenverkehr wird erhöht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, eine vordefinierte maximale Kurvengeschwindigkeit zu bestimmten. Ergänzend ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, aus einer Menge von Stützpunkten der diskreten Repräsentation die Stützpunkte zu ermitteln, deren maximale Kurvengeschwindigkeit aufgrund einer Kurvenkrümmung kleiner ist als die maximal erlaubte Geschwindigkeit aufgrund von Verkehrsregeln. Weiter ergänzend ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, alle Stützpunkte aus der Menge von Stützpunkten bis auf einen Stützpunkt, dessen maximale Kurvengeschwindigkeit minimal ist, zu verwerfen. Die maximale Kurvengeschwindigkeit ist vorzugsweise durch eine Begrenzung aufgrund der maximalen Querbeschleunigung in Kurven vordefiniert. Insbesondere können hierbei auch weitere Informationen, wie das Wetter und/oder der Fahrbahnbelag, berücksichtigt werden. Durch das oben beschriebene Ausbilden der Setzeinheit kann technisch einfach gewährleistet werden, dass eine sichere Kurvengeschwindigkeit beim Modellieren des Verlaufs wenigstens eines Steuerparameters zum Steuern eines vorzugsweise autonom fahrenden Fahrzeugs eingehalten wird. Weiter vorteilhaft dabei ist, dass die Anzahl von benötigten Stützpunkten geringgehalten wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, einen weiteren Durchlauf zum Setzen von Stützpunkten durchzuführen und basierend auf der vordefinierten zweiten Anzahl von Stützpunkten weitere Stützpunkte zu setzen und/oder Stützpunkte zu verwerfen. Hierdurch kann technisch einfach gewährleistet werden, dass eine vorbestimmte diskrete Anzahl von Stützpunkten in der diskreten Repräsentation gesetzt wird. Hierdurch kann insbesondere das Ausformen des wenigstens einen zum Steuern des Fahrzeugs relevanten Steuerparameters schnell und zuverlässig erfolgen. Ferner kann bei einem zweiten Durchlauf ein Verbessern der diskreten Repräsentation stattfinden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, zu jedem Stützpunkt aus der ersten Anzahl von Stützpunkten sowohl die Steigung als auch die Höhe an diesem Stützpunkt zu ermitteln. Die Setzeinheit ist dazu ausgebildet, schrittweise jeden Stützpunkt aus der ersten Anzahl von Stützpunkten in aufsteigender Reihenfolge zu untersuchen. Ergänzend ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, die Steigung und Höhe an einem Stützpunkt zu speichern, wenn dieser Stützpunkt aus der zweiten Anzahl von Stützpunkten bereits in der diskreten Repräsentation gesetzt ist. Weiter ergänzend ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, einen Stützpunkt der zweiten Anzahl von Stützpunkten in der diskreten Repräsentation zu setzen und eine Höhe und Steigung an diesem Stützpunkt zu speichern, wenn eine Abweichung zwischen zuletzt gespeicherter Steigung an einem Stützpunkt aus der ersten Anzahl von Stützpunkten größer ist als eine vordefinierte Schwelle oder wenn eine Abweichung zwischen zuletzt gespeicherter Höhe und aktueller Höhe an einem Stützpunkt aus der ersten Anzahl von Stützpunkten größer ist als eine weitere vordefinierte Schwelle. Hierdurch kann technisch einfach ein Ausformen des wenigstens einen zum Steuern eines autonom fahrenden Fahrzeugs benötigten Steuerparameters bezüglich eines kontinuierlichen Verlaufs von Eigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann sichergestellt werden, dass in der diskreten Repräsentation keine Sprünge vorhanden sind, die insbesondere größer sind als eine vordefinierte Schwelle. Das Ausformen eines Steuerparameterverlaufs kann hierbei schnell und effizient erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, die Stützpunkte in einem vordefinierten Maximalpunktabstand, der vorzugsweise abhängig von einer Entfernung der Stützpunkte zum Fahrzeug definiert ist, zu setzen. Die Setzeinheit ist ferner dazu ausgebildet, in der Mitte zwischen einem bereits bestehenden ersten und zweiten Stützpunkt einen neuen Stützpunkt zu setzen oder ausgehend von einem ersten Stützpunkt einen neuen Stützpunkt mit dem vordefinierten Maximalpunktabstand zu setzen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die einzelnen Stützpunkte einen ausreichend geringen Abstand aufweisen, um ein optimales Ausformen des wenigstens einen Steuerparameters auf Basis der Stützpunkte zu ermöglichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, wenn alle Stützpunkte aus der zweiten Anzahl von Stützpunkten gesetzt sind, einen Abstand des aktuell zu setzenden Stützpunkts zum Fahrzeug mit einem Abstand des am weitesten vom Fahrzeug entfernten Stützpunkts zu vergleichen und von beiden Stützpunkten den Stützpunkt mit dem geringeren Abstand zum Fahrzeug zu setzen. Hierdurch kann technisch einfach und zuverlässig gewährleistet werden, dass die vordefinierte zweite Anzahl von Stützpunkten nicht überschritten wird. Ferner ist so sichergestellt, dass in der diskreten Repräsentation alle zur Modellierung wenigstens eines Steuerparameters notwendigen Informationen vorhanden sind. Es versteht sich, dass hierdurch der Fahrbahnabschnitt, den die diskrete Repräsentation repräsentiert, kürzer werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Setzeinheit dazu ausgebildet, wenn weitere Stützpunkte aus der zweiten Anzahl von Stützpunkten vergeben werden können, einen weiteren Stützpunkt in der diskreten Repräsentation vor und/oder nach einem Steuerabstand, an dem die für ein Steuern des Fahrzeugs relevante Eigenschaft ein diskretes Ereignis umfasst, zu setzen. Hierdurch kann technisch einfach sichergestellt werden, dass die vordefinierte zweite Anzahl von Stützpunkten eingehalten wird. Durch das Setzen vor oder nach einem diskreten Ereignis kann ein genaueres Ausformen des Verlaufs des wenigstens einen Steuerparameters erfolgen. Durch die zusätzlichen Stützpunkte werden vorzugsweise keine zusätzlichen Informationen dargestellt. Beispielsweise kann eine Reduzierung einer maximalen Geschwindigkeit auftreten, vorzugsweise angekündigt durch ein Verkehrsschild. Durch ein Bereitstellen wenigstens eines zusätzlichen Stützpunkts in der diskreten Repräsentation vor der Reduzierung der Geschwindigkeit kann der Optimierer an diesem Stützpunkt eine Geschwindigkeit wählen und dadurch den Verlauf der Reduzierung genauer ausformen. Hierdurch können insbesondere die Sicherheit und der Fahrkomfort erhöht werden, da keine abrupten Änderungen eines Steuerparameters, wie in diesem Beispiel der Geschwindigkeit, stattfinden.
Mögliche Steuerparameter zum Steuern eines Fahrzeugs können insbesondere einen Lenkwinkel, eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung umfassen. Ferner kann insbesondere für ein Hybrid- und/oder ein reines Elektrofahrzeug ein Batterieladezustand berücksichtigt werden. Zudem kann ein Steuerparameter auch eine Gangstufe eines Getriebes des Fahrzeugs umfassen.
Unter einer diskreten Repräsentation versteht sich ein digitales Modell, bzw. ein digitales Abbild eines realen Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug. Ein Stützpunkt in der diskreten Repräsentation entspricht einem Steuerabstand auf dem realen Fahrbahnabschnitt. Zu einem Stützpunkt können weitere Parameter, wie beispielsweise eine Steigung der Fahrbahn an dem Stützpunkt/Steuerabstand, eine erlaubte und/oder berechnete Geschwindigkeit, eine Verkehrsregel etc. gespeichert werden. Auf diese Weise kann ein Abbild des Fahrbahnabschnitts erstellt werden, das vorzugsweise alle relevanten Informationen des Fahrbahnabschnitts aufweist.
Ein Optimierer bestimmt einen Verlauf eines Steuerparameters für eine Fahrzeugfunktion anhand der Stützpunkte und aufbauend auf vorgegebenen oder festlegbaren Optimierungskriterien. Optimierungskriterien können insbesondere der Energieverbrauch, der Insassenkomfort und die Sicherheit sein. Beispielsweise kann ein kontinuierlicher Verlauf eines Steuerparameters anhand der diskreten Stützpunkte durch Interpolation zwischen den Stützpunkten bestimmt werden.
Eine Fahrzeugfunktion ist insbesondere eine ausführbare Steuerung des Fahrzeugs, die vorzugsweise anhand eines Steuerparameters durchgeführt wird. Fahrzeugfunktionen können beispielsweise einen Lenkwinkel, ein Beschleunigen und/oder Bremsen umfassen. Es versteht sich, dass eine Fahrzeugfunktion einen Regelkreis zum Regeln einer Fahrzeugsteuerung auf Basis eines Steuerparameters umfassen kann, wobei der Steuerparameter vorzugsweise Größen wie eine Geschwindigkeit, eine Trajektorie und dergleichen umfasst.
Ein kontinuierliches Ereignis beschreibt eine Fahrbahneigenschaft, die sich monoton ändert, wie eine Krümmung einer Kurve oder eine Steigung der Fahrbahn. Ein diskretes Ereignis beschreibt eine Fahrbahneigenschaft, die sich sprunghaft von einem Zustand auf einen anderen Zustand ändert, wie beispielsweise eine erlaubte Höchstgeschwindigkeit oder das Umschalten einer Ampel.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Situation im Straßenverkehr mit einem Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 schematisch ein Flussdiagramm einzelner Schritte, die mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden können;
4 schematisch ein Verfahren zum Setzen beziehungsweise Verwerfen von Stützpunkten;
5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Setzen eines Stützpunkts;
6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems; und
7 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt schematisch ein System 10 zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug 12. Das System 10 erfasst mittels eines Sensors 14 einen Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug 12. Das System 10 umfasst eine Vorrichtung 16 zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation eines Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug 12 sowie den Sensor 14. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Vorrichtung 16 und der Sensor 14 in das Fahrzeug 12 integriert. Es versteht sich, dass es auch denkbar ist, dass die Vorrichtung 16 und/oder der Sensor 14 separat ausgeführt sind.
Wie in 1 dargestellt, können unterschiedliche Objekte 18, wie beispielsweise andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fahrzeuge, oder auch statische Objekte, wie Bäume, Häuser, Verkehrszeichen, Ampeln oder dergleichen, erfasst werden. Der Sensor 14 kann insbesondere ein Radar- oder Lidarsensor und/oder eine Kamera sein.
Der Ansatz der Erfindung basiert darauf, dass basierend auf den Sensordaten eine diskrete Repräsentation eines Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug 12 erstellt wird. Hierzu können beispielsweise eine automatische Schildererkennung und Verkehrsleitzeichenerkennung durchgeführt werden. Ferner kann ein Verlauf der Fahrbahn ermittelt werden. Insbesondere kann ein Parameter in den Sensordaten erfasst werden, der auf einer Absolut- und/oder Relativskala angegeben ist. Zudem kann der Parameter mehrdimensional sein.
Eine Setzeinheit der Vorrichtung 16 kann aus den Sensordaten einen Steuerabstand, an dem sich wenigstens eine für ein Steuern des Fahrzeugs 12 relevante Eigenschaft des Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug 12 ändert, ermitteln und basierend darauf einen Stützpunkt in der diskreten Repräsentation setzen. Es versteht sich, dass der Sensor 14 dazu ausgebildet sein kann, die Sensordaten bereits vorzuverarbeiten. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Sensor bereits eine digitale Repräsentation erstellt, in der beispielsweise Stützpunkte in einem gleichmäßig diskreten Abstand bereitgestellt sind.
Mittels des Systems 10 kann eine diskrete Repräsentation geschaffen werden, die eine vordefinierte feste Anzahl von Stützpunkten aufweist. Hierdurch kann ein Optimierer einen Verlauf eines Steuerparameters zum Steuern wenigstens einer Fahrzeugfunktion verbessert ausformen. Insbesondere kann dabei ein im Wesentlichen homogener Verlauf, also ohne sprunghafte Änderungen, ausgeformt werden. Hierdurch kann einerseits der Komfort der Fahrt verbessert werden. Andererseits kann hierdurch energieeffizient gefahren werden, da insbesondere unnötig schnelle und energieineffiziente Beschleunigungsvorgänge vermieden werden können.
In 2 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 16 dargestellt. Die Vorrichtung 16 empfängt Sensordaten 20 eines Sensors 14 und umfasst eine Eingangsschnittstelle 22, eine Setzeinheit 24 und eine Ausgangsschnittstelle 26. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 16 kann beispielsweise in ein Fahrzeugsteuergerät integriert sein beziehungsweise als Teil eines Fahrassistenzsystems ausgebildet sein oder als separates Modul implementiert sein. Es ist möglich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 16 teilweise oder vollständig in Soft- und/oder Hardware umgesetzt ist. Die verschiedenen Einheiten und Schnittstellen können einzeln oder kombiniert als Prozessor, Prozessormodul oder Software für einen Prozessor ausgebildet sein.
Über die Eingangsschnittstelle 22 werden Sensordaten 20 eines Sensors 14 empfangen. Insbesondere können Daten eines Radar- oder eines Lidarsensors und/oder einer Kamera empfangen werden. Beispielsweise kann die Eingangsschnittstelle 22 an ein Fahrzeugbussystem angebunden sein, um die Daten des Sensors zu empfangen. Ferner ist es denkbar, dass die Eingangsschnittstelle 22 Kartendaten empfangen kann, die von einem Bordcomputer und/oder mittels eines externen Systems bereitgestellt werden. Die Kartendaten können insbesondere Informationen bezüglich Kurven, Steigungen, Tempolimits, Umweltzonen, Tunnels und/oder Haltestellen umfassen.
In der Setzeinheit 24 wird basierend auf den Sensordaten 20 ein Steuerabstand ermittelt, an dem sich wenigstens eine für ein Steuern des Fahrzeugs 12 relevante Eigenschaft des Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug 12 ändert. Derartige Eigenschaften können beispielsweise eine Steigung, ein Kurvenradius, eine Verkehrsregel und/oder Objekte 18 auf dem Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug 12 sein. Die Setzeinheit 24 kann einen Stützpunkt in einer diskreten Repräsentation des Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug 12 setzen, wobei der Stützpunkt dem Steuerabstand entspricht. Die Setzeinheit 24 ist ferner dazu ausgebildet, basierend auf einer vordefinierten ersten Anzahl n1 von Stützpunkten eine geringere vordefinierte zweite Anzahl n2 von Stützpunkten zu setzen. Das kann in einem ersten Durchgang erfolgen. Es versteht sich, dass die Setzeinheit 24 auch dazu ausgebildet sein kann, mehrere Durchgänge zu durchlaufen, um die vordefinierte zweite Anzahl n2 von Stützpunkten zu setzen. Unter Durchlaufen ist vorzugsweise das schrittweise Durchscannen und Analysieren der einzelnen Stützpunkte zu verstehen.
Über die Ausgangsschnittstelle 26 wird eine diskrete Repräsentation 30 an einen Optimierer ausgegeben, wenn die Setzeinheit 24 die vordefinierte zweite Anzahl n2 von Stützpunkten gesetzt hat. Die diskrete Repräsentation 30 kann über ein Fahrzeugbussystem an einen Optimierer ausgegeben werden. An das Bussystem ist vorzugsweise auch ein Fahrzeugsteuergerät angeschlossen. Der Optimierer ist zum Bestimmen eines Verlaufs wenigstens eines Steuerparameters zum Steuern einer Fahrzeugfunktion basierend auf der zweiten Anzahl n2 von Stützpunkten ausgebildet. Über das Fahrzeugbussystem kann der Optimierer den Verlauf des wenigstens einen Steuerparameters in Form eines Steuerbefehls an ein Fahrzeugsteuergerät des Fahrzeugs 12 ausgeben, wobei das Fahrzeugsteuergerät dann die Fahrzeugfunktionen entsprechend dem Steuerbefehl steuert.
In 3 sind schematisch einzelne Schritte eines Flussdiagramms gezeigt, das ein mögliches Setzen einer vordefinierten zweiten Anzahl n2 von Stützpunkten mittels der Setzeinheit 24 darstellt.
In einem Schritt A wird beispielsweise ein Stützpunkt an die Ursprungsstelle, also an die aktuelle Position des Fahrzeugs 12, gesetzt. Ferner wird ein weiterer Stützpunkt an das Ende des betrachteten Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug 12 gesetzt.
In einem Schritt B wird das Tempolimit berücksichtigt, wobei die Setzeinheit 24 an jede Stelle, an der sich das Tempolimit ändert, einen Stützpunkt setzt. Ein sich änderndes Tempolimit kann beispielsweise durch eine automatisierte Schildererkennung erfasst werden. Ferner ist es denkbar, dass Kartenmaterial mit gespeichertem erlaubten Höchsttempo hinterlegt ist und die Setzeinheit durch Vergleichen der aktuellen Fahrzeugposition mit dem hinterlegten Kartenmaterial ein Tempolimit bestimmt.
In einem Schritt C wird ein Stützpunkt für jedes statische Verkehrselement, das zwingend für eine Optimierung eines Steuerparameters sichtbar sein muss, gesetzt. Beispielsweise wird ein Stützpunkt an Positionen von Ampeln, Kreuzungen, Fußgängerüberwegen, Tunneln, Unterführungen und/oder Haltestellen gesetzt.
In einem Schritt D werden vorausfahrende Objekte 18, vorzugsweise Kraftfahrzeuge, Fahrradfahrer und/oder andere Verkehrsteilnehmer berücksichtigt und an jeden Steuerabstand, an dem sich ein vorausfahrendes Objekt 18 befindet, ein Stützpunkt gesetzt.
In einem Schritt E wird eine Maximalgeschwindigkeit in Kurven im vorausliegenden Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug 12 berücksichtigt. Eine Maximalgeschwindigkeit in Kurven ergibt sich beispielsweise aus einer Begrenzung der maximal erlaubten Querbeschleunigung. In diesem Schritt werden Punktebereiche der digitalen Repräsentation 30 analysiert. Die Größe dieser Punktebereiche ist vorzugsweise abhängig von einer Entfernung vom Fahrzeug 12. Insbesondere umfassen naheliegende Bereiche einen geringeren Teilabschnitt als weiter entfernte Bereiche. Innerhalb eines Bereichs werden die Stützpunkte ermittelt, an denen die maximale Geschwindigkeit aufgrund der Kurvenkrümmung kleiner ist als eine maximal erlaubte Geschwindigkeit aufgrund von Verkehrsregeln. Wird kein solcher Stützpunkt gefunden, so wird kein Stützpunkt in der diskreten Repräsentation 30 gesetzt. Falls ein Stützpunkt mit solchen Eigenschaften ermittelt wird, so wird er in der diskreten Repräsentation 30 gesetzt. Falls mehrere Stützpunkte diese Eigenschaft aufweisen, wird der Stützpunkt gesetzt, dessen maximal erlaubte Kurvengeschwindigkeit minimal ist. Vorzugsweise werden alle anderen Punkte verworfen.
In einem Schritt F wird das Höhenprofil des Fahrbahnabschnitts (Streckenabschnitts) vor dem Fahrzeug 12 berücksichtigt. Hierbei wird zu jedem Stützpunkt in der digitalen Repräsentation 30 sowohl die Steigung als auch die Höhe in diesem Stützpunkt betrachtet. Die Höhe kann beispielsweise relativ zur aktuellen Höhe des Fahrzeugs 12 bestimmt werden. Vorzugsweise wird jeder Stützpunkt in aufsteigender Reihenfolge, also mit zunehmendem Abstand vom Fahrzeug 12, durchlaufen, wobei folgende Logik abgebildet wird. Falls ein Punkt bereits in der diskreten Repräsentation 30 gesetzt wurde, wird die Steigung und Höhe an diesem Punkt gespeichert. Falls kein Stützpunkt gesetzt wurde und wenn eine Abweichung zwischen einer zuletzt gespeicherten Steigung und einer Steigung an einem aktuell zu untersuchenden Stützpunkt größer als eine erste Schwelle ist, oder wenn eine Abweichung zwischen zuletzt gespeicherter Höhe und der Höhe am aktuell untersuchten Stützpunkt größer ist als eine zweite vordefinierte Schwelle, dann wird ein Stützpunkt in der diskreten Repräsentation 30 gesetzt sowie die Steigung und Höhe an diesem gesetzten Stützpunkt gespeichert. In allen anderen Fällen wird kein neuer Stützpunkt in der diskreten Repräsentation 30 gesetzt. Mit anderen Worten wird in diesem Schritt sichergestellt, dass eine Steigungs- beziehungsweise Höhenänderung im betrachteten Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug 12 berücksichtigt wird und ausreichend Stützpunkte in der digitalen Repräsentation 30 vorhanden sind. Ferner wird, falls nicht ausreichend Stützpunkte in der digitalen Repräsentation 30 vorhanden sind, wenigstens ein neuer Stützpunkt in der digitalen Repräsentation 30 gesetzt.
In einem Schritt G wird sichergestellt, dass ein maximal erlaubter Stützpunkteabstand nicht überschritten wird. Vorzugsweise wird hierbei ein maximal erlaubter Stützpunkteabstand in Abhängigkeit von einer Entfernung des zu setzenden Stützpunkts vom Fahrzeug 12 definiert. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in einem Bereich bis 100 m vor dem Fahrzeug 12 mindestens nach 10 m ein neuer Stützpunkt vorhanden sein muss. Ferner kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei Abständen von >100 m zum Fahrzeug 12 mindestens nach 50 m ein neuer Stützpunkt vorhanden sein muss. Falls die oben definierte Anforderung noch nicht erfüllt ist, wird zwischen bereits bestehenden Stützpunkten ein neuer Stützpunkt in der diskreten Repräsentation 30 eingefügt. Dieses Einfügen kann gegebenenfalls mehrfach erfolgen, bis das oben definierte Kriterium erfüllt ist. Durch dieses Verfahren ergeben sich Punktabstände, die zwischen dem halben Maximalpunktabstand und dem Maximalpunktabstand liegen.
Es versteht sich, dass nicht zwangsläufig in der Mitte zwischen zwei existierenden Stützpunkten ein neuer Stützpunkt eingefügt werden kann, sondern ausgehend von einem ersten Stützpunkt ein weiterer Stützpunkt mit dem Maximalpunktabstand gesetzt werden kann. Hierdurch ergibt sich näher am Fahrzeug ein größerer Punktabstand als am Ende des betrachteten Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug 12.
Sollten nach dem Durchlaufen des Schritts G noch weitere Stützpunkte aus der vordefinierten zweiten Anzahl n2 von Stützpunkten vergeben werden können, so werden sie vorzugsweise zwischen zwei Punkten mit dem größten Punktabstand eingefügt.
In einem Schritt H wird dann anhand der zuvor gesetzten Stützpunkte der Verlauf wenigstens eines zum Steuern des Fahrzeugs relevanten Parameters berechnet. Ein derartiger Parameter kann beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, ein Lenkwinkel oder dergleichen sein. Vorzugsweise werden diese Werte zusammen mit den entsprechenden Stützpunkten gespeichert, sodass ein Optimierer zwischen den Werten interpolieren kann, um einen Steuerbefehl für ein Fahrzeugsteuergerät zu erstellen, der eine Umsetzung des Steuerparameterverlaufs durch das Fahrzeugsteuergerät ermöglicht.
Beim Durchlaufen der oben beschriebenen Routine kann es auftreten, dass bereits alle Stützpunkte der reduzierten vordefinierten zweiten Anzahl n2 von Stützpunkten vergeben wurden. In diesem Fall wird bei einem aktuell zu setzenden Stützpunkt geprüft, ob der zu setzende Stützpunkt vor oder nach einem bereits gesetzten Stützpunkt liegt, der am weitesten vom Fahrzeug 12 entfernt ist. Liegt der aktuell zu setzende Stützpunkt vor dem am weitesten entfernten Stützpunkt, wird der am weitesten entfernte Stützpunkt überschrieben. Liegt der aktuell zu setzende Stützpunkt nach dem am weitesten entfernten Stützpunkt, so wird der aktuell zu setzende Stützpunkt verworfen. Hierdurch wird der betrachtete Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug 12, der durch die diskrete Repräsentation 30 dargestellt wird, verkürzt.
Sollten noch Punkte aus der vordefinierten reduzierten zweiten Anzahl n2 von Punkten vergeben werden können, können die Schritte B, C und D wie folgt erweitert werden. Es kann nicht nur an einem Ort des betrachteten Ereignisses ein Stützpunkt gesetzt werden, sondern bereits davor oder danach ein oder mehrere Stützpunkte. Vorzugsweise werden durch die zusätzlichen Punkte keine zusätzlichen Informationen dargestellt. Diese zusätzlichen Stützpunkte dienen als Stützstellen für den Optimierer, der einen Steuerparameterverlauf durch die zusätzlichen Stützstellen besser ausformen kann. Ein Beispiel hierfür wäre eine Reduzierung der maximal erlaubten Geschwindigkeit, beispielsweise bei einem Verkehrsschild. Durch die Bereitstellung eines zusätzlichen Stützpunkts in der digitalen Repräsentation 30 vor der Reduzierung kann der Optimierer an diesem Punkt eine Geschwindigkeit wählen und dadurch den Verlauf der Reduzierung der Geschwindigkeit genauer ausformen.
In 4 ist schematisch ein Schaubild 32 gezeigt, das den Verlauf einer ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit 34 und den Verlauf einer erlaubten Geschwindigkeit 36 zeigt. Auf der Y-Achse 38 ist eine Geschwindigkeit aufgetragen und auf der X-Achse 40 eine Strecke. Betrachtet wird der Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit 34 und der erlaubten Geschwindigkeit 36 in einem Teilabschnitt 42, der durch eine geschweifte Klammer dargestellt ist. Der Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit 34 ist anhand eines ersten Stützpunkts 44 und eines zweiten Stützpunkts 46 modelliert. Beispielsweise kann das Schaubild einen Verlauf einer Kurvengeschwindigkeit repräsentieren.
Der erste Punkt 44 ist anhand der maximal fahrbaren Kurvengeschwindigkeit bestimmt und weist eine Geschwindigkeit auf, die höher ist als die erlaubte Geschwindigkeit 36. Das ist im Schaubild daran zu erkennen, dass der Punkt 44 über dem Verlauf der erlaubten Geschwindigkeit 36 liegt. Ein Fahren mit der Geschwindigkeit, die durch den Punkt 44 repräsentiert wird, ist folglich nicht verkehrsregelkonform. Daher wird in dem betrachteten Teilabschnitt 42 von den beiden Stützpunkten 44 und 46 der Stützpunkt 44 verworfen. Der Stützpunkt 46 stellt ebenfalls eine ermittelte Kurvengeschwindigkeit dar, wobei die ermittelte Kurvengeschwindigkeit gemäß dem Stützpunkt 46 unterhalb der erlaubten Höchstgeschwindigkeit 36 liegt. Folglich wird der Stützpunkt 46 beibehalten.
Es versteht sich, dass die Punkte 44 und 46 nur beispielhaft gewählt sind. Es kann insbesondere sein, dass mehrere Punkte zum Modellieren des Verlaufs der Geschwindigkeit 34 vorhanden sind. Aus Gründen der Übersicht wurde sich jedoch in diesem Beispiel auf die Darstellung von zwei Punkten beschränkt. Der Punkt 46 stellt somit die minimalste Fahrzeuggeschwindigkeit 34 dar, die im erlaubten Geschwindigkeitsbereich 36 liegt.
In 5 ist ein weiteres Schaubild 48 gezeigt. Wie in 4 ist auf der Y-Achse 38 die Geschwindigkeit und auf der X-Achse 40 die Strecke aufgetragen. In dem Schaubild 48 soll das Setzen von zusätzlichen Stützpunkten erläutert werden. Hierzu ist ein Maximalpunktabstand 50 durch eine geschweifte Klammer dargestellt. Zwischen einem ersten Stützpunkt 44 und einem zweiten Stützpunkt 46 liegt ein Abstand, der größer ist als der erlaubte Maximalpunktabstand 50. Daher ist zwischen den beiden Stützpunkten 44, 46 ein weiterer Stützpunkt zu setzen. Dies kann einerseits geschehen durch Setzen eines weiteren Stützpunkts 51a, der im Maximalpunktabstand 50 zum ersten Stützpunkt 44 gesetzt ist. Es versteht sich, dass auch ein weiterer Stützpunkt 51b in die Mitte zwischen die beiden Stützpunkte 44, 46 gesetzt werden kann.
In 6 ist schematisch ein erfindungsgemäßes System 10 in einem Kraftfahrzeug 12 gezeigt. Das erfindungsgemäße System 10 umfasst einen Sensor 14, eine erfindungsgemäße Vorrichtung 16, einen Optimierer 52 und ein Fahrzeugsteuergerät 54. Die einzelnen Komponenten des Systems 10 sind dabei untereinander verbunden, wobei sowohl eine drahtlose als auch eine kabelgebundene Verbindung, vorzugsweise über ein Bussystem des Fahrzeugs 12, vorgesehen sein kann.
Wie bereits oben beschrieben, empfängt die Vorrichtung 16 Sensordaten des Sensors 14 und verarbeitet diese, um eine diskrete Repräsentation 30 mit einer vordefinierten zweiten Anzahl n2 von Stützpunkten zu schaffen. Diese diskrete Repräsentation 30 wird an den Optimierer 52 übermittelt, der anhand der Stützstellen den Verlauf eines Steuerparameters für wenigstens eine Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs 12 ausformt und einen dem Verlauf entsprechenden Steuerbefehl generiert und an das Fahrzeugsteuergerät 54 übermittelt. Das Fahrzeugsteuergerät 54 steuert dann wenigstens eine Fahrzeugfunktion gemäß dem Steuerbefehl des Optimierers 52.
In 7 sind schematisch die einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation 30 eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug 12 gezeigt. In einem Schritt S10 werden Sensordaten 20 eines Sensors 14 mit Informationen zu dem Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug 12 empfangen. In einem Schritt S12 wird ein Steuerabstand, an dem sich eine für ein Steuern des Fahrzeugs relevante Eigenschaft des Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug 12 ändert, basierend auf den Sensordaten ermittelt. In einem Schritt S14 wird ein Stützpunkt in einer diskreten Repräsentation 30 des Fahrbahnabschnitts, der dem Steuerabstand entspricht, gesetzt. Der Stützpunkt wird dabei basierend auf einer vordefinierten ersten Anzahl n1 von Stützpunkten und einer geringeren vordefinierten zweiten Anzahl n2 von Stützpunkten gesetzt. In einem Schritt S16 wird die geringere vordefinierte zweite Anzahl n2 von Stützpunkten an einen Optimierer 52 ausgegeben, wobei der Optimierer 52 einen Verlauf wenigstens eines Steuerparameters zum Steuern einer Fahrzeugfunktion basierend auf der zweiten Anzahl n2 von Stützpunkten bestimmt.
Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.
In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Ein Element, eine Einheit, eine Schnittstelle, eine Vorrichtung und ein System können teilweise oder vollständig in Hard- und/oder in Software umgesetzt sein. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.
Bezugszeichenliste

10: System
12: Fahrzeug
14: Sensor
16: Vorrichtung
18: Objekt
20: Sensordaten
22: Eingangsschnittstelle
24: Setzeinheit
26: Ausgangsschnittstelle
30: diskrete Repräsentation
32: Schaubild
34: Fahrzeuggeschwindigkeit
36: Verlauf der erlaubten Geschwindigkeit
38: Y-Achse
40: X-Achse
42: Teilabschnitt
44: erster Stützpunkt
46: zweiter Stützpunkt
48: weiteres Schaubild
50: Maximalpunktabstand
52: Optimierer
54: Fahrzeugsteuergerät
A-H: Schritte eines Flussdiagramms
S10-S16: Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens
n1: erste Anzahl
n2: zweite Anzahl

Claims

Vorrichtung (16) zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation (30) eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug (12), mit: einer Eingangsschnittstelle (22) zum Empfangen von Sensordaten (20) eines Sensors (14) mit Informationen zu dem Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug; einer Setzeinheit (24) zum Ermitteln eines Steuerabstands, an dem sich eine für ein Steuern des Fahrzeugs relevante Eigenschaft des Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug ändert, basierend auf den Sensordaten, und zum Setzen eines Stützpunkts in einer diskreten Repräsentation des Fahrbahnabschnitts, der dem Steuerabstand entspricht, wobei die Setzeinheit dazu ausgebildet ist, basierend auf einer vordefinierten ersten Anzahl (n1) von Stützpunkten eine geringere vordefinierte zweite Anzahl (n2) von Stützpunkten zu setzen; und einer Ausgangsschnittstelle (26) zum Ausgeben der geringeren vordefinierten zweiten Anzahl (n2) von Stützpunkten an einen Optimierer (52) zum Bestimmen eines Verlaufs wenigstens eines Steuerparameters zum Steuern einer Fahrzeugfunktion basierend auf der zweiten Anzahl (n2) von Stützpunkten.
Vorrichtung (16) nach Anspruch 1, wobei die Setzeinheit (24) dazu ausgebildet ist, für einen Steuerabstand, an dem die für ein Steuern des Fahrzeugs (12) relevante Eigenschaft ein diskretes Ereignis umfasst, einen Stützpunkt in der diskreten Repräsentation (30) zu setzen und/oder für Steuerabstände, an denen die für ein Steuern des Fahrzeugs (12) relevante Eigenschaft ein kontinuierliches Ereignis umfasst, mehrere Stützpunkte mit einem vordefinierten Maximalpunktabstand (50) in der diskreten Repräsentation (30) zu setzen.
Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Eingangsschnittstelle (22) dazu ausgebildet ist, Kartendaten von einem Bordcomputer und/oder einem externen System zu empfangen, wobei die Kartendaten Informationen bezüglich Kurven, Steigungen, Tempolimits, Umweltzonen, Tunnels und/oder Haltestellen auf dem Fahrbahnabschnitt umfassen.
Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Setzeinheit (24) dazu ausgebildet ist, Stützpunkte, die in der diskreten Repräsentation (30) näher am Fahrzeug (12) liegen, mit einem geringeren Punktabstand zu setzen als weiter entfernte Stützpunkte.
Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Setzeinheit (24) dazu ausgebildet ist, einen ersten Stützpunkt an eine Ursprungsstelle der diskreten Repräsentation (30) zu setzen und einen weiteren Stützpunkt an eine Endstelle der diskreten Repräsentation (30) zu setzen.
Vorrichtung (16) einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Setzeinheit (24) dazu ausgebildet ist, einen Stützpunkt an jeden Steuerabstand zu setzen, an dem die für das Steuern des Fahrzeugs (12) relevante Eigenschaft eine Änderung des Tempolimits umfasst; ein statisches Verkehrselement, vorzugsweise eine Ampel, ein Verkehrsschild und/oder eine Kreuzung, umfasst; ein vorausfahrendes Objekt (18) umfasst; und/oder einen Fußgängerüberweg, einen Tunnel, eine Unterführung und/oder eine Haltestelle umfasst.
Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Setzeinheit (24) dazu ausgebildet ist, eine vordefinierte maximale Kurvengeschwindigkeit zu bestimmen; aus einer Menge von Stützpunkten der diskreten Repräsentation (30) die Stützpunkte zu ermitteln, deren maximale Kurvengeschwindigkeit aufgrund einer Kurvenkrümmung kleiner ist als die maximal erlaubte Geschwindigkeit aufgrund von Verkehrsregeln; und alle Stützpunkte aus der Menge von Stützpunkten bis auf einen Stützpunkt, dessen maximale Kurvengeschwindigkeit minimal ist, zu verwerfen.
Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Setzeinheit (24) dazu ausgebildet ist, einen weiteren Durchlauf zum Setzen von Stützpunkten durchzuführen und basierend auf der zweiten Anzahl (n2) von Stützpunkten weitere Stützpunkte zu setzen und/oder Stützpunkte zu verwerfen.
Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Setzeinheit (24) dazu ausgebildet ist, zu jedem Stützpunkt aus der ersten Anzahl (n1) von Stützpunkten sowohl die Steigung als auch die Höhe an diesem Stützpunkt zu ermitteln; schrittweise jeden Stützpunkt aus der ersten Anzahl (n1) von Stützpunkten in aufsteigender Reihenfolge zu untersuchen; wenn ein Stützpunkt aus der zweiten Anzahl (n2) von Stützpunkten bereits in der diskreten Repräsentation (30) gesetzt ist, die Steigung und Höhe an diesem Stützpunkt zu speichern; und wenn eine Abweichung zwischen zuletzt gespeicherter Steigung und aktueller Steigung an einem Stützpunkt aus der ersten Anzahl (n1) von Stützpunkten größer ist als eine vordefinierte Schwelle oder eine Abweichung zwischen zuletzt gespeicherter Höhe und aktueller Höhe an einem Stützpunk aus der ersten Anzahl (n1) von Stützpunkten größer ist als eine weitere vordefinierte Schwelle, einen Stützpunkt der zweiten Anzahl (n2) von Stützpunkten in der diskreten Repräsentation zu setzen und eine Steigung und Höhe an diesem Stützpunkt zu speichern.
Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Setzeinheit (24) dazu ausgebildet ist, die Stützpunkte in einem vordefinierten Maximalpunktabstand (50), der vorzugsweise abhängig von einer Entfernung der Stützpunkte zum Fahrzeug (12) definiert ist, zu setzen; und zwischen einem bereits bestehenden ersten Stützpunkt und einem zweiten Stützpunkt einen neuen Stützpunkt in der Mitte zwischen dem ersten und zweiten Stützpunkt oder ausgehend vom ersten Stützpunkt mit dem vordefinierten Maximalpunktabstand zu setzen.
Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Setzeinheit (24) dazu ausgebildet ist, wenn alle Stützpunkte aus der zweiten Anzahl (n2) von Stützpunkten gesetzt sind, einen Abstand des aktuell zu setzenden Stützpunkts zum Fahrzeug (12) mit einem Abstand des am weitesten vom Fahrzeug entfernten Stützpunkts zu vergleichen und von den beiden Stützpunkten den Stützpunkt mit dem geringeren Abstand zum Fahrzeug zu setzen.
Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Setzeinheit (24) dazu ausgebildet ist, wenn weitere Stützpunkte aus der zweiten Anzahl (n2) von Stützpunkten gesetzt werden können, einen weiteren Stützpunkt in der diskreten Repräsentation (30) vor und/oder nach einem Steuerabstand, an dem die für das Steuern des Fahrzeugs (12) relevante Eigenschaft ein diskretes Ereignis umfasst, zu setzen.
System (10) zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation (30) eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug (12), mit: einem Sensor (14) zum Generieren von Sensordaten (20) mit Informationen zu einem Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug; einer Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 12; einem Optimierer (52) zum Bestimmen eines Verlaufs wenigstens eines Steuerparameters zum Steuern einer Fahrzeugfunktion basierend auf den Stützpunkten in der diskreten Repräsentation; und einem Fahrzeugsteuergerät (54) zum Steuern wenigstens einer Fahrzeugfunktion basierend auf einem von dem Optimierer bestimmten Steuerparameterverlauf.
Verfahren zum Bestimmen einer diskreten Repräsentation (30) eines Fahrbahnabschnitts vor einem Fahrzeug (12), mit den Schritten: Empfangen (S10) von Sensordaten (20) eines Sensors (14) mit Informationen zum Fahrbahnabschnitt vor dem Fahrzeug; Ermitteln (S12) eines Steuerabstands, an dem sich eine für ein Steuern des Fahrzeugs relevante Eigenschaft des Fahrbahnabschnitts vor dem Fahrzeug ändert, basierend auf den Sensordaten; Setzen (S14) eines Stützpunkts in einer diskreten Repräsentation des Fahrbahnabschnitts, der dem Steuerabstand entspricht, wobei ein Stützpunkt basierend auf einer vordefinierten ersten Anzahl (n1) von Stützpunkten und einer geringeren vordefinierten zweiten Anzahl (n2) von Stützpunkten gesetzt wird; und Ausgeben (S16) der geringeren vordefinierten zweiten Anzahl (n2) von Stützpunkten an einen Optimierer (52) zum Bestimmen eines Verlaufs wenigstens eines Steuerparameters zum Steuern einer Fahrzeugfunktion basierend auf der zweiten Anzahl (n2) von Stützpunkten.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens nach Anspruch 14, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.