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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem, ein Fahrassistenzverfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, und eine Software zum Ausführen des Verfahrens. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere ein sicheres Einfahren von automatisiert fahrenden Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, in Baustellen mit Fahrstreifenverengungen.
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Stand der Technik
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Fahrassistenzsysteme zum automatisierten Fahren gewinnen stetig an Bedeutung. Das automatisierte Fahren kann mit verschiedenen Automatisierungsgraden erfolgen. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beispielsweise sind die Fahrzeuge mit Level 4 vollautonom im Stadtbetrieb unterwegs.
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Das Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren verwendet Sensoren, die die Umgebung auf visueller Basis wahrnehmen, sowohl im für den Menschen sichtbaren als auch unsichtbaren Bereich. Die Sensoren können zum Beispiel eine Kamera, ein Radar und/oder ein LiDAR sein. Diese sind neben hochgenauen Karten die hauptsächlichen Signalquellen für Fahrassistenzsysteme zum automatisierten Fahren.
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Innerstädtische Baustellen mit Fahrtstreifenverengung auf einen Fahrstreifen haben entweder eine Lichtsignalregelung oder eine Beschilderung, wobei eine Fahrtrichtung den Vorrang erhält, und die entgegenkommende den Nachrang. Herkömmliche automatisiert fahrende Fahrzeuge bilden die bestehenden Verkehrsregeln in der Fahrstrategie ab.
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Wenn jedoch in einer innerstädtischen Baustelle nur ein Fahrstreifen befahrbar ist und die Priorität, diesen zu befahren, beim entgegenkommenden Fahrzeug liegt, führt dies zu einem Entscheidungsdruck beim automatisiert fahrenden Fahrzeug. Unter Umständen kann eine Deadlock-Situation entstehen, während das automatisiert fahrende Fahrzeug selbst diesen einen Fahrstreifen belegt. Ebenfalls kann es dazu kommen, dass das automatisiert fahrende Fahrzeug den Vorrang hat aber ein entgegenkommendes Fahrzeug bereits in die Baustelle eingefahren ist und dadurch den Fahrstreifen blockiert.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem, ein Fahrassistenzverfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, und eine Software zum Ausführen des Verfahrens anzugeben, die eine Zuverlässigkeit eines Fahrassistenzsystems zum automatisierten Fahren verbessern können. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein sicheres Einfahren von automatisiert fahrenden Fahrzeugen in Baustellen mit Fahrstreifenverengungen zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Das Fahrassistenzsystem umfasst wenigstens eine Prozessoreinheit. Die wenigstens eine Prozessoreinheit ist eingerichtet, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug auf einem vorausliegenden Streckenabschnitt ein Vorfahrtsrecht besitzt oder nicht; eine Information in Bezug auf eine Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, mit der zumindest ein Teil des vorausliegenden Streckenabschnitts frei ist; und eine Fahrstrategie zum automatisierten Fahren basierend auf dem bestimmten Vorfahrtsrecht und der bestimmten Information in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit festzulegen. Die Fahrstrategie wird basierend auf dem bestimmten Vorfahrtsrecht und der Information in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit aus der Gruppe ausgewählt, die das folgende umfasst:
- - eine erste Fahrstrategie, entsprechend der das Fahrzeug zum Beispiel mit einer vorbestimmten (bzw. ersten) Geschwindigkeit in den vorausliegenden Streckenabschnitt einfährt,
- - eine zweite Fahrstrategie, entsprechend der das Fahrzeug mit einer Einfahrt in den vorausliegenden Streckenabschnitt abwartet und eine Entwicklung der Information in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit, mit der zumindest ein Teil des vorausliegenden Streckenabschnitts frei ist, beobachtet wird,
- - eine dritte Fahrstrategie, entsprechend der das Fahrzeug wenigstens einem anderen Verkehrsteilnehmer Vorfahrt gewährt.
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Erfindungsgemäß wird die Fahrstrategie basierend auf der Wahrscheinlichkeit bestimmt, dass der vorausliegende Streckenabschnitt frei ist. Damit kann das Fahrzeug zum Beispiel bei der Einfahrt in Baustellen mit Fahrstreifenverengungen flexibel reagieren. Wenn das Fahrzeug zum Beispiel Vorfahrt hat, die Wahrscheinlichkeit aber angibt, dass der vorausliegende Streckenabschnitt wahrscheinlich durch ein anderes Fahrzeug besetzt ist, kann das (EgoFahrzeug trotz seines Vorfahrtsrechts dem (Fremd-)Fahrzeug Vorfahrt gewähren. Damit kann ein sicheres Einfahren von automatisiert fahrenden Fahrzeugen in Baustellen mit Fahrstreifenverengungen ermöglicht werden. Zudem können Deadlock-Situationen vermieden werden, da erfindungsgemäß nicht nur die bestehenden Verkehrsregeln in der Fahrstrategie abgebildet werden.
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Die „Information in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit“ kann beispielsweise die Wahrscheinlichkeit selbst oder ein Maß für die Wahrscheinlichkeit sein. Zum Beispiel kann die „Information in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit“ eine prozentuale Angabe sein, die angibt, mit der zumindest ein Teil des vorausliegenden Streckenabschnitts frei ist. Dabei kann die obere Grenze von 100% bedeuten, dass der vorausliegende Streckenabschnitt mit absoluter Sicherheit frei ist, und die untere Grenze von 0% kann bedeuten, dass der vorausliegende Streckenabschnitt mit absoluter Sicherheit besetzt ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und die „Information in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit“ kann auf andere Weisen bereitgestellt werden, die für eine Verarbeitung durch das Fahrassistenzsystem geeignet sind.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um die Fahrstrategie wie folgt festzulegen, wenn das Fahrzeug auf dem vorausliegenden Streckenabschnitt ein Vorfahrtsrecht besitzt:
- - entsprechend der ersten Fahrstrategie nimmt das Fahrzeug sein Vorfahrtsrecht wahr und fährt zum Beispiel mit der vorbestimmten (bzw. ersten) Geschwindigkeit in den vorausliegenden Streckenabschnitt ein, wenn die Wahrscheinlichkeit gleich oder größer als ein erster Schwellwert ist,
- - entsprechend der zweiten Fahrstrategie wartet das Fahrzeug mit einer Einfahrt in den vorausliegenden Streckenabschnitt ab und analysiert eine Entwicklung der Wahrscheinlichkeit, mit der zumindest ein Teil des vorausliegenden Streckenabschnitts frei ist, wenn die Wahrscheinlichkeit kleiner als der erste Schwellwert und gleich oder größer als ein zweiter Schwellwert ist, wobei der erste Schwellwert größer als der zweite Schwellwert ist;
- - entsprechend der dritten Fahrstrategie das Fahrzeug sein Vorfahrtsrecht nicht wahr und gewährt wenigstens einem anderen Verkehrsteilnehmer Vorfahrt, wenn die Wahrscheinlichkeit kleiner als der zweite Schwellwert ist und/oder der wenigstens eine andere Verkehrsteilnehmer durch die Umgebungssensorik erfasst wird.
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Im ersten Fall, in dem das Fahrzeug zum Beispiel mit der vorbestimmten Geschwindigkeit in den vorausliegenden Streckenabschnitt einfährt, wenn die Wahrscheinlichkeit gleich oder größer als ein erster Schwellwert ist, kann die vorbestimmte Geschwindigkeit situationsbedingt festgelegt werden. Beispielsweise kann die vorbestimmte Geschwindigkeit einer Geschwindigkeitsbegrenzung für einen Baustellenbereich entsprechen, wie zum Beispiel 30 km/h. Ergänzend oder alternativ kann der erste Schwellwert geeignet festgelegt werden. Beispielsweise kann der erste Schwellwert 90% oder mehr sein. Der Prozent-Wert gibt dabei an, mit welcher Wahrscheinlichkeit der vorausliegende Streckenabschnitt frei ist.
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Im zweiten Fall, in dem das Fahrzeug mit einer Einfahrt in den vorausliegenden Streckenabschnitt abwartet und eine Entwicklung der Wahrscheinlichkeit analysiert, wenn die Wahrscheinlichkeit kleiner als der erste Schwellwert und gleich oder größer als ein zweiter Schwellwert ist, kann das Fahrzeug beispielsweise verlangsamen und an eine Baustelle heranfahren. Das Fahrzeug kann die zeitliche Entwicklung der Wahrscheinlichkeit beobachten. Wenn sich die Wahrscheinlichkeit einer freien Fahrbahn über die Zeit verfestigt bzw. erhöht und beispielsweise den ersten Schwellwert erreicht, kann das Fahrzeug mit der ersten Geschwindigkeit oder einer im Vergleich zur ersten Geschwindigkeit reduzierten Geschwindigkeit in den Bereich einfahren. Beispielsweise kann die reduzierte Geschwindigkeit kleiner als eine Geschwindigkeitsbegrenzung für einen Baustellenbereich sein, wie zum Beispiel 20 km/h.
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Im dritten Fall nimmt das Fahrzeug sein Vorfahrtsrecht nicht wahr und gewährt wenigstens einem anderen Verkehrsteilnehmer (falls vorhanden) Vorfahrt, wenn die Wahrscheinlichkeit kleiner als der zweite Schwellwert ist und/oder der wenigstens eine andere Verkehrsteilnehmer erfasst wird. Der zweite Schwellwert kann geeignet festgelegt werden. Beispielsweise kann der zweite Schwellwert 70% oder weniger sein. Damit kann ein Risiko einer Kollision mit einem Fremdfahrzeug reduziert werden, wenn nicht mit hinreichender Wahrscheinlichkeit sichergestellt werden kann, dass kein Fremdfahrzeug vorhanden ist und das Egofahrzeug sicher in den Baustellenbereich einfahren kann. Insbesondere kann das Fahrzeug mit der Einfahrt in den vorausliegenden Streckenabschnitt warten und analysieren, wie sich die Wahrscheinlichkeit einer freien Fahrbahn und/oder eine Wahrscheinlichkeit einer Detektion eines Fremdfahrzeugs zeitlich entwickelt. Dabei ist zu verstehen, dass diese beiden Wahrscheinlichkeiten komplementär sein können. So kann eine niedrige Wahrscheinlichkeit, dass die Fahrbahn frei ist, bedeuten, dass mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit ein Fremdfahrzeug vorhanden ist.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um die Fahrstrategie wie folgt festzulegen, wenn das Fahrzeug auf dem vorausliegenden Streckenabschnitt kein Vorfahrtsrecht besitzt:
- - entsprechend der ersten Fahrstrategie fährt das Fahrzeug zum Beispiel mit der vorbestimmten (bzw. ersten) Geschwindigkeit in den vorausliegenden Streckenabschnitt ein, wenn die Wahrscheinlichkeit gleich oder größer als ein dritter Schwellwert ist;
- - entsprechend der zweiten Fahrstrategie wartet das Fahrzeug mit einer Einfahrt in den vorausliegenden Streckenabschnitt ab und analysiert eine Entwicklung der Wahrscheinlichkeit, mit der zumindest ein Teil des vorausliegenden Streckenabschnitts frei ist, wenn die Wahrscheinlichkeit kleiner als der dritte Schwellwert und gleich oder größer als ein vierter Schwellwert ist, wobei der dritte Schwellwert größer als der vierte Schwellwert ist;
- - entsprechend der dritten Fahrstrategie gewährt das Fahrzeug wenigstens einem anderen Verkehrsteilnehmer Vorfahrt, wenn die Wahrscheinlichkeit kleiner als der vierte Schwellwert ist und/oder der wenigstens eine andere Verkehrsteilnehmer durch die Umgebungssensorik erfasst wird.
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Im ersten Fall, in dem das Fahrzeug zum Beispiel mit der vorbestimmten Geschwindigkeit in den vorausliegenden Streckenabschnitt einfährt, wenn die Wahrscheinlichkeit gleich oder größer als ein dritter Schwellwert ist, kann die vorbestimmte Geschwindigkeit situationsbedingt festgelegt werden. Beispielsweise kann die vorbestimmte Geschwindigkeit einer Geschwindigkeitsbegrenzung für einen Baustellenbereich entsprechen, wie zum Beispiel 30 km/h.
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Ergänzend oder alternativ kann der dritte Schwellwert geeignet festgelegt werden. Beispielsweise kann der dritte Schwellwert gleich oder größer als der erste Schwellwert sein. Wenn der dritte Schwellwert gleich dem ersten Schwellwert ist, kann das Fahrzeugverhalten in beiden Situationen, also wenn das Fahrzeug das Vorfahrtsrecht besitz und wenn das Fahrzeug das Vorfahrtsrecht nicht besitzt, identisch sein. Wenn der dritte Schwellwert größer als der erste Schwellwert ist, kann das Fahrzeugverhalten in beiden Situationen unterschiedlich sein.
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Insbesondere kann sich das Fahrzeug vorsichtiger verhalten, wenn es kein Vorfahrtsrecht besitzt. Die erhöhte Vorsicht kann sich dabei aus dem höheren Schwellwert ergeben, der bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit einer freien Fahrbahn höher sein muss, wenn das Fahrzeug kein Vorfahrtsrecht besitzt.
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Im zweiten Fall, in dem das Fahrzeug mit einer Einfahrt in den vorausliegenden Streckenabschnitt abwartet und eine Entwicklung der Wahrscheinlichkeit analysiert, wenn die Wahrscheinlichkeit kleiner als der dritte Schwellwert und gleich oder größer als ein vierter Schwellwert ist, kann das Fahrzeug beispielsweise verlangsamen und an eine Baustelle heranfahren. Das Fahrzeug kann die zeitliche Entwicklung der Wahrscheinlichkeit beobachten. Wenn sich die Wahrscheinlichkeit einer freien Fahrbahn über die Zeit verfestigt bzw. erhöht und beispielsweise den dritten Schwellwert erreicht, kann das Fahrzeug mit der vorbestimmten Geschwindigkeit oder einer im Vergleich zur vorbestimmten Geschwindigkeit reduzierten Geschwindigkeit in den Bereich einfahren. Beispielsweise kann die reduzierte Geschwindigkeit kleiner als eine Geschwindigkeitsbegrenzung für einen Baustellenbereich sein, wie zum Beispiel 20 km/h.
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Ergänzend oder alternativ kann der vierte Schwellwert geeignet festgelegt werden. Beispielsweise kann der vierte Schwellwert gleich oder größer als der zweite Schwellwert sein, und/oder der dritte Schwellwert kann gleich oder größer als der erste Schwellwert sein.
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Im dritten Fall gewährt das Fahrzeug wenigstens einem anderen Verkehrsteilnehmer, der vorfahrtsberechtigt ist, regelkonform seine Vorfahrt, wenn die Wahrscheinlichkeit gleich oder kleiner als der vierte Schwellwert ist. Der vierte Schwellwert kann geeignet festgelegt werden. Beispielsweise kann der vierte Schwellwert gleich oder größer als der zweite Schwellwert sein.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um einen Partikelfilter für den vorausliegenden Streckenabschnitt zu implementieren. Beispielsweise kann ein Belegungsraster („Occupancy Grid“) verwendet werden, um sich bewegende Objekte in der Fahrumgebung zu erkennen und zu verfolgen.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um den Partikelfilter derart zu implementieren, dass erste Partikel Fremdfahrzeugen entsprechen und zweite Partikel freien Bereichen des vorausliegenden Streckenabschnitts entsprechen. Jedes erste Partikel ist dabei stellvertretend für ein Fahrzeug, dass sich gerade an einem bestimmten Ort zum Beispiel innerhalb des freien Streifens der Baustelle befindet. Genauso gibt es die zweiten Partikel, die repräsentieren, dass der Bereich gerade frei ist. Durch längere Beobachtung wird festgestellt, ob sich Merkmale signifikant verändern und dabei die Partikel bezüglich „frei“ oder „nicht frei“ bestätigen.
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Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug eine Umgebungssensorik, die eingerichtet ist, um Fremdfahrzeuge auf dem vorausliegenden Streckenabschnitt mittels einer Erkennung von Scheinwerferlicht der Fremdfahrzeuge zu erfassen, insbesondere unter Verwendung einer Farbbestimmung und/oder Frequenzanalyse. Beispielsweise wird bei Dunkelheit analysiert, ob ein entgegenkommendes Fahrzeug im Baustellenbereich anhand seines Lichtstrahls (Frontlicht) detektiert werden kann. Zur Unterscheidung von Licht, das von einem Fahrzeug abgegeben wird, in Bezug auf eine Straßenbeleuchtung und/oder Baustellenbeleuchtung wird eine Farbbestimmung und/oder Frequenzanalyse durchgeführt. Insbesondere lässt sich auf ein herannahendes Fahrzeug schließen, wenn eine Intensitätsveränderung erkannt wird.
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Vorzugsweise ist das Fahrassistenzsystem, und insbesondere die Umgebungssensorik eingerichtet, um Fremdfahrzeuge auf dem vorausliegenden Streckenabschnitt akustisch zu erfassen. Beispielsweise können fahrzeugspezifische Geräusche wie Motorensound, Reifengeräusche und/oder Hupgeräusche berücksichtigt werden.
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Vorzugsweise umfasst (oder ist) der vorausliegende Streckenabschnitt eine Fahrbahnverengung und/oder einen Baustellenbereich. Der Begriff „vorausliegender Streckenabschnitt“ ist jedoch nicht hierauf begrenzt und kann geeignet festgelegt werden. Der vorausliegende Streckenabschnitt kann insbesondere einem durch die Umgebungssensorik erfassbaren Bereich bzw. Streckenabschnitt entsprechen, an dem sich entgegenkommende Fahrzeuge entsprechende Vorfahrtsrechte besitzen.
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Vorzugsweise umfasst die Umgebungssensorik wenigstens ein LiDAR-System und/oder wenigstens ein Radar-System und/oder wenigstens eine Kamera und/oder wenigstens ein Ultraschall-System. Die Umgebungssensorik kann die Umfelddaten (auch als „Umgebungsdaten“ bezeichnet) bereitstellen, die einen Umgebungsbereich des Fahrzeugs abbilden.
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Die wenigstens eine Prozessoreinheit ist ein programmierbares Rechenwerk, also eine Maschine oder eine elektronische Schaltung, die gemäß übergebenen Befehlen andere Elemente steuert und dabei einen Algorithmus (Prozess) vorantreibt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, abgegeben. Das Fahrzeug umfasst das Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012).
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Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich.
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Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
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Vorzugsweise ist das Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren gemäß SAE-Level 4 oder SAE-Level 5 eingerichtet. Insbesondere kann das Fahrassistenzsystem für einen innerstädtischen Bereich eingesetzt werden.
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Der Begriff Fahrzeug umfasst PKW, LKW, Busse, Wohnmobile, Krafträder, etc., die der Beförderung von Personen, Gütern, etc. dienen. Insbesondere umfasst der Begriff Kraftfahrzeuge zur Personenbeförderung.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrassistenzverfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Das Fahrassistenzverfahren umfasst ein Bestimmen, zum Beispiel basierend auf Umfelddaten einer Umgebungssensorik, ob das Fahrzeug auf einem vorausliegenden Streckenabschnitt ein Vorfahrtsrecht besitzt oder nicht; ein Bestimmen einer Information in Bezug auf eine Wahrscheinlichkeit, mit der zumindest ein Teil des vorausliegenden Streckenabschnitts frei ist; und ein Festlegen einer Fahrstrategie zum automatisierten Fahren basierend auf dem bestimmten Vorfahrtsrecht und der bestimmten Information in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit, wobei die festgelegte Fahrstrategie aus der Gruppe ausgewählt ist, die das folgende umfasst:
- - eine erste Fahrstrategie, entsprechend der das Fahrzeug zum Beispiel mit einer vorbestimmten (bzw. ersten) Geschwindigkeit in den vorausliegenden Streckenabschnitt einfährt,
- - eine zweite Fahrstrategie, entsprechend der das Fahrzeug mit einer Einfahrt in den vorausliegenden Streckenabschnitt abwartet und eine Entwicklung der Information in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit, mit der zumindest ein Teil des vorausliegenden Streckenabschnitts frei ist, beobachtet wird,
- - eine dritte Fahrstrategie, entsprechend der das Fahrzeug wenigstens einem anderen Verkehrsteilnehmer Vorfahrt gewährt.
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Das Fahrassistenzverfahren kann die Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Fahrassistenzsystems zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, implementieren.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Software mit Programmcode zur Durchführung des Fahrassistenzverfahrens zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs auszuführen, wenn die Software auf einer oder mehreren softwaregesteuerten Einrichtungen abläuft.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Software (SW) Programm angegeben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Fahrassistenzverfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs auszuführen.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Speichermedium angegeben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Fahrassistenzverfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs auszuführen.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 schematisch Fahrzeuge an einem Streckenabschnitt mit einer Fahrbahnverengung aufgrund einer Baustelle,
- 2 schematisch ein Fahrzeug mit einem Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und
- 3 ein Flussdiagram eines Fahrassistenzverfahrens zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Ausführungsformen der Offenbarung
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Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt schematisch Fahrzeuge an einem Streckenabschnitt mit einer Fahrbahnverengung aufgrund einer Baustelle B.
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Im Abschnitt (A) der 1 ist eine Situation dargestellt, in der das Fahrzeug 10 mit dem erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystem 100 kein Vorfahrtsrecht besitzt. Im Abschnitt (B) der
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1 ist eine Situation dargestellt, in der das Fahrzeug 10 mit dem erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystem 100 ein Vorfahrtsrecht besitzt.
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Das Fahrassistenzsystem 100 ermöglicht, dass das Fahrzeug 10 bei der Einfahrt in den Streckenabschnitt mit der Baustelle B flexibel reagieren kann. Insbesondere reagiert das Fahrzeug 10 in Abhängigkeit der Vorfahrtssituation sowie in Abhängigkeit einer Wahrscheinlichkeit, dass der verengte Streckenabschnitt mit der Baustelle B frei ist, also dass dem Fahrzeug 10 kein Fremdfahrzeug im Wege ist.
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Hierzu umfasst das Fahrassistenzsystem 100 zum Beispiel eine Umgebungssensorik, die eingerichtet ist, um Umfelddaten zu erfassen; und wenigstens eine Prozessoreinheit. Die wenigstens eine Prozessoreinheit ist eingerichtet, um: beispielsweise basierend auf den Umfelddaten zu bestimmen, ob das Fahrzeug auf einem vorausliegenden Streckenabschnitt ein Vorfahrtsrecht besitzt oder nicht; eine Information in Bezug auf eine Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, mit der zumindest ein Teil des vorausliegenden Streckenabschnitts frei ist; und eine Fahrstrategie zum automatisierten Fahren basierend auf dem bestimmten Vorfahrtsrecht und der bestimmten Information in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit festzulegen. Die Fahrstrategie wird beispielsweise derart festgelegt, dass:
- - das Fahrzeug zum Beispiel mit einer vorbestimmten (bzw. ersten) Geschwindigkeit in den vorausliegenden Streckenabschnitt einfährt, oder
- - das Fahrzeug mit einer Einfahrt in den vorausliegenden Streckenabschnitt abwartet und eine Entwicklung der Wahrscheinlichkeit, mit der zumindest ein Teil des vorausliegenden Streckenabschnitts frei ist, beobachtet, oder
- - das Fahrzeug mit einer im Vergleich zur vorbestimmten (bzw. ersten) Geschwindigkeit reduzierten (zweiten) Geschwindigkeit in den vorausliegenden Streckenabschnitt einfährt, oder
- - das Fahrzeug wenigstens einem anderen Verkehrsteilnehmer Vorfahrt gewährt.
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Im Folgenden ist ein beispielhafter Ablauf erläutert, den das Fahrassistenzsystem 100 bei der Heranfahrt an den verengten Streckenabschnitt mit der Baustelle B implementieren kann.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Umgebungssensorik ein Kamerasystem zur Erkennung von Verkehrsschildern. Das Kamerasystem kann dabei eingerichtet sein, um den Beginn einer baustellenbedingten Fahrstreifenverengung und eine Richtung der Priorität bzw. ein Vorfahrtsrecht zu erkennen.
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Das Fahrassistenzsystem 100 kann analysieren, ob der Beginn und/oder der gesamte Streckenverlauf der Baustelle visuell überblickt werden können. Hierzu kann mit Hilfe von Algorithmen der Freiraumerkennung ein Belegungsraster („Occupancy Grid“) ermittelt und mit einer digitalen Karte abgeglichen werden. Der so bestimmte Streckenabschnitt kann aus der Karte entnommen werden, und der freie Fahrstreifen kann in das Kamerabild projiziert werden. Durch eine semantische Segmentierung der Pixel kann dabei festgestellt werden, ob ein Fahrzeug in diesem Pixel grundsätzlich sichtbar wäre. Durch eine Beobachtung der Pixel in diesem Bereich kann zudem festgestellt werden, ob sich grundsätzlich eine signifikante Änderung ergibt, die auf ein bereits eingefahrenes Fahrzeug zurückzuführen ist. Hierbei kann z.B. der optische Fluss in diesen Pixel berechnet werden.
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In einigen Ausführungsformen kann bei Dunkelheit analysiert werden, ob ein entgegenkommendes Fahrzeug im Baustellenbereich anhand seines Lichtstrahls (Frontlicht) detektiert werden kann. Zur Unterscheidung des Lichts, das von einem Fahrzeug abgegeben wird, hinsichtlich der Straßenbeleuchtung und/oder Baustellenbeleuchtung kann beispielsweise eine Farbbestimmung und/oder Frequenzanalyse durchgeführt werden. Insbesondere wenn eine Intensitätsveränderung erkannt wird, kann sich dies auf ein herannahendes Fahrzeug zurückführen lassen. Ergänzend oder alternativ können fahrzeugspezifische Geräusche wie Motorensound, Reifengeräusche, Hupgeräusche etc. als Merkmal mitberücksichtigt werden.
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Das Fahrassistenzsystem 100 legt nun die Fahrstrategie im Baustellenbereich fest. Hierbei kann beim Heranfahren des Fahrzeugs an die Baustelle ein Partikelfilter eingesetzt werden. Jedes Partikel ist stellvertretend für ein Fahrzeug, das sich gerade an einem bestimmten Ort innerhalb des freien Streifens der Baustelle befindet. Zudem können Partikel vorhanden sein, die angeben, dass der Bereich gerade frei ist. Durch längere Beobachtung kann festgestellt werden, ob sich Merkmale signifikant verändern, so dass die Partikel bezüglich „frei“ oder „nicht frei“ bestätigt werden können.
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Befindet sich das Fahrzeug nun in der Vorfahrtssituation, kann es wie folgt reagieren:
- - Wahrscheinlichkeit einer freien Fahrbahn ist hoch → Das Fahrzeug fährt in den Bereich ein
- - Wahrscheinlichkeit einer freien Fahrbahn ist mittel → Das Fahrzeug verlangsamt und beobachtet weiter und fährt zum Beispiel dann erst ein, wenn sich die Hypothese „frei“ weiter festigt
- - Wahrscheinlichkeit einer freien Fahrbahn ist niedrig → Das Fahrzeug verzichtet auf Vorfahrt und wartet den Gegenverkehr ab
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Befindet sich das Fahrzeug jedoch nicht in der Vorfahrtssituation, kann es wie folgt reagieren:
- - Wahrscheinlichkeit einer freien Fahrbahn ist hoch → Das Fahrzeug fährt in den Bereich ein
- - Wahrscheinlichkeit einer freien Fahrbahn ist mittel → Das Fahrzeug verlangsamt und beobachtet weiter; das Fahrzeug fährt ein, wenn sich die Hypothese „frei“ mit hoher Wahrscheinlichkeit bestätigt (deutlich höherer Schwellwert als zuvor bei positivem Vorfahrtsrecht)
- - Wahrscheinlichkeit einer freien Fahrbahn ist niedrig → Das Fahrzeug verzichtet auf Vorfahrt und wartet den Gegenverkehr ab
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2 zeigt schematisch ein Fahrzeug 10 mit einem Fahrassistenzsystem 100 zum automatisierten Fahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Beim automatisierten Fahren erfolgt die Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 10 automatisch. Das Fahrassistenzsystem 100 übernimmt also die Fahrzeugführung. Hierzu steuert das Fahrassistenzsystem 100 den Antrieb 20, das Getriebe 22, die (zum Beispiel hydraulische) Betriebsbremse 24 und die Lenkung 26 über nicht dargestellte Zwischeneinheiten.
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Zur Planung und Durchführung des automatisierten Fahrens werden Umfeldinformationen einer Umfeldsensorik, die das Fahrzeugumfeld beobachtet, vom Fahrerassistenzsystem 100 entgegengenommen. Insbesondere kann das Fahrzeug wenigstens einen Umgebungssensor 12 umfassen, der zur Aufnahme von Umgebungsdaten, die das Fahrzeugumfeld angeben, eingerichtet ist. Der wenigstens eine Umgebungssensor 12 kann beispielsweise ein oder mehrere Ultraschall-Systeme, ein oder mehrere LiDAR-Systeme, ein oder mehrere Radar-Systeme und/oder eine oder mehrere Kameras umfassen.
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Vorzugsweise ist das Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren gemäß SAE-Level 4 oder SAE-Level 5 eingerichtet. Insbesondere kann das Fahrassistenzsystem 100 für einen innerstädtischen Bereich eingesetzt werden.
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3 zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines beispielhaften Fahrassistenzverfahrens 300 zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Das Fahrassistenzverfahren 300 kann durch eine entsprechende Software implementiert werden, die durch einen oder mehrere Prozessoren (z.B. eine CPU) ausführbar ist.
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Das Fahrassistenzverfahren 300 umfasst im (optionalen) Block 310 ein Erfassen von Umgebungsdaten des Fahrzeugs durch eine Umgebungssensorik; im Block 320 ein Bestimmen, z.B. basierend auf den Umfelddaten, ob das Fahrzeug auf einem vorausliegenden Streckenabschnitt ein Vorfahrtsrecht besitzt oder nicht; im Block 330 ein Bestimmen einer Wahrscheinlichkeit, mit der zumindest ein Teil des vorausliegenden Streckenabschnitts frei ist; und im Block 340 ein Festlegen einer Fahrstrategie zum automatisierten Fahren basierend auf dem bestimmten Vorfahrtsrecht und der bestimmten Wahrscheinlichkeit, wobei die Fahrstrategie entsprechend der bestimmten Wahrscheinlichkeit derart festgelegt wird, dass:
- - das Fahrzeug mit einer vorbestimmten (bzw. ersten) Geschwindigkeit in den vorausliegenden Streckenabschnitt einfährt, oder
- - das Fahrzeug mit einer Einfahrt in den vorausliegenden Streckenabschnitt abwartet und eine Entwicklung der Wahrscheinlichkeit, mit der zumindest ein Teil des vorausliegenden Streckenabschnitts frei ist, beobachtet, oder
- - das Fahrzeug mit einer im Vergleich zur vorbestimmten (bzw. ersten) Geschwindigkeit reduzierten (zweiten) Geschwindigkeit in den vorausliegenden Streckenabschnitt einfährt, oder
- - das Fahrzeug wenigstens einem anderen Verkehrsteilnehmer Vorfahrt gewährt.
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Erfindungsgemäß wird die Fahrstrategie basierend auf der Wahrscheinlichkeit bestimmt, dass der vorausliegende Streckenabschnitt frei ist. Damit kann das Fahrzeug zum Beispiel bei der Einfahrt in Baustellen mit Fahrstreifenverengungen flexibel reagieren. Wenn das Fahrzeug zum Beispiel Vorfahrt hat, die Wahrscheinlichkeit aber angibt, dass der vorausliegende Streckenabschnitt wahrscheinlich durch ein anderes Fahrzeug besetzt ist, kann das (Ego)Fahrzeug trotz seines Vorfahrtsrechts dem (Fremd-)Fahrzeug Vorfahrt gewähren. Damit kann ein sicheres Einfahren von automatisiert fahrenden Fahrzeugen in Baustellen mit Fahrstreifenverengungen ermöglicht werden. Zudem können Deadlock-Situationen vermieden werden, da erfindungsgemäß nicht nur die bestehenden Verkehrsregeln in der Fahrstrategie abgebildet werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
