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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 eine Verbesserung eines Nutzerkomforts und/oder eine Vermeidung einer Beschädigung des Fahrzeugs bei einer Änderung einer Bodenbeschaffenheit.
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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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Autonome Fahrzeuge verfügen oftmals über die Möglichkeit, Schlaglöcher und Speedhumps zu erkennen. Zusätzlich kann die Fahrbahnoberfläche klassifiziert werden, insbesondere in Hinblick auf die Art der Oberfläche (z.B. Teer, Kopfsteinpflaster, Wiese). Die Trajektorienplanung berücksichtigt diese Erkennung beispielsweise bei der Umfahrung von Schlaglöchern.
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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 Fahrassistenzverfahrens anzugeben, die eine Zuverlässigkeit eines Fahrassistenzsystems zum automatisierten Fahren verbessern können. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Verbesserung eines Nutzerkomforts und/oder eine Vermeidung einer Beschädigung des Fahrzeugs bei einer Änderung einer Bodenbeschaffenheit 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 eine Umgebungssensorik, die eingerichtet ist, um Umfelddaten zu erfassen; und wenigstens eine Prozessoreinheit. Die wenigstens eine Prozessoreinheit ist eingerichtet, um basierend auf den Umfelddaten zu bestimmen, ob auf einem vorausliegenden Fahrbahnabschnitt eine Fräskante vorhanden ist, die den Beginn einer abgefrästen Fahrbahn anzeigt; und wenn bestimmt wird, dass auf dem vorausliegenden Fahrbahnabschnitt eine Fräskante vorhanden ist, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzupassen.
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Beispielsweise kann die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet sein, um das Fahrzeug für ein Überfahren der Fräskante mit einer ersten Geschwindigkeit zu betreiben und/oder das Fahrzeug während eines Fahrens auf der abgefrästen Fahrbahn mit einer zweiten Geschwindigkeit, die größer als die erste Geschwindigkeit ist, zu betreiben.
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Erfindungsgemäß wird eine Fräskante erkannt, wobei die Geschwindigkeit des Fahrzeugs dynamisch und flexibel eingestellt wird, um einen Nutzerkomfort zu verbessern und/oder eine Beschädigung des Fahrzeugs zu vermeiden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen berücksichtigt die aktuelle Fahrzeugumfeldwahrnehmung damit die Situation, dass durch ein Baustellenfahrzeug gezielt großflächig die oberste Asphaltschicht abgetragen wurde, um eine neue Asphaltdecke aufzubringen.
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Der Begriff „Fräskante“ bezieht sich auf einen stufenförmigen Übergang zwischen der bereits abgefrästen Fahrbahnoberfläche und der nicht abgefrästen Fahrbahnoberfläche. Die Fräskante kann dabei zumindest teilweise im Wesentlichen senkrecht zu einem Fahrbahnverlauf bzw. einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs sein. Ergänzend oder alternativ kann die Fräskante zumindest teilweise im Wesentlichen parallel zu einem Fahrbahnverlauf bzw. einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs sein.
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Beispielsweise kann die Fräskante einen senkrechten Abschnitt und einen parallelen Abschnitt umfassen. Hier kann es vorkommen, dass nur zwei Räder des Fahrzeugs den senkrechten Abschnitt der Fräskante überfahren und so auf die abgefrästen Fahrbahnoberfläche gelangen. Die anderen beiden Räder können den senkrechten Abschnitt der Fräskante nicht überfahren und daher nicht auf die abgefrästen Fahrbahnoberfläche gelangen, d.h. die anderen beiden Räder verbleiben auf der nicht abgefrästen Fahrbahnoberfläche. Dies kann beispielsweise bei der Wahl der ersten Geschwindigkeit und/oder der zweiten Geschwindigkeit berücksichtigt werden.
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Insbesondere wenn die abgefräste Fahrbahn nur auf einer Seite des Fahrzeugs vorhanden ist, führt dies zu einer deutlichen Veränderung des Reibwerts. In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug neben der Geschwindigkeitsanpassung auch eine Lenkwinkelanpassung durchführen, um diesen Straßenabschnitt sicher zu überfahren. Durch die Lenkwinkelanpassung kann verhindert werden, dass das Fahrzeug von der Fahrbahn abkommt oder in den Gegenverkehr gerät.
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Die Anpassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und insbesondere die Wahl der ersten Geschwindigkeit und/oder der zweiten Geschwindigkeit, können situationsabhängig erfolgen. Zum Beispiel kann die Anpassung der Geschwindigkeit in Abhängigkeit einer Höhe der Fräskante, einer Bodenbeschaffenheit, Witterungsbedingungen, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Fahrzeugeigenschaften, etc. erfolgen.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs vor dem Überfahren der Fräskante zum Beispiel auf die erste Geschwindigkeit zu reduzieren. Beispielsweise kann das Fahrzeug für das Überfahren der Fräskante zunächst abbremsen und dann wieder beschleunigen.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um die Umfelddaten mit wenigstens einer vorgegebene Bodencharakteristik abzugleichen, um zu bestimmen, ob auf dem vorausliegenden Fahrbahnabschnitt eine Fräskante vorhanden ist. Beispielsweise kann aus einer Änderung der Bodencharakteristik zu der wenigstens einen vorgegebenen Bodencharakteristik hin geschlossen werden, dass am Ort des Überganges zwischen den Bodencharakteristika eine Fräskante vorhanden ist.
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Vorzugsweise gibt die wenigstens eine vorgegebene Bodencharakteristik eine wabenartige Struktur an. Eine wabenartige Struktur ist für eine gefräste Oberfläche charakteristisch, so dass bei einem Übergang von einer ersten Bodencharakteristik zu einer zweiten, wabenartigen Bodencharakteristik auf das Vorhandensein einer Fräskante geschlossen werden kann.
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Zur Erfassung und Charakterisierung der Abfräsung kann ein lernendes System verwendet werden, das Daten im Fahrzeug und/oder in einem Backend analysieren kann. Hierzu kann das Fahrzeug z.B. über Mobilfunk mit dem Backend verbunden sein. Typischerweise wird die Abfräsung mit einer geringen Totzeit aktualisiert. Anders gesagt wird angestrebt, dass dem Fahrzeug der genaue Zeitpunkt bekannt ist, ab wann die Abfräsung besteht bzw. wieder weg ist. Hierzu kann ein Internet-Interface zur Verfügung gestellt werden, das es z.B. der Polizei, dem Baureferat, der Feuerwehr, etc. ermöglicht, bereits vor dem Fräsen anzugeben, wann und wo die Abfräsung zu erwarten ist. Diese Schnittstelle ermöglicht dabei das Einlesen von detaillierten Informationen über die Baustelle (z.B. Baupläne, Prozessschritte, Empfehlungen für Fahrzeuge, um den Baustellenbereich sicher zu durchfahren, etc.).
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um eine vertikale Beschleunigung (z-Beschleunigung) des Fahrzeugs zu erfassen.
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Der Begriff „vertikal“ ist im Unterschied zu „horizontal“ zu verstehen. Der Begriff „vertikal“ bezieht sich insbesondere auf eine vertikale Beschleunigungskomponente, wobei eine Abweichung von wenigen Grad, z.B. bis zu 5° oder sogar bis zu 10°, von einer genauen vertikalen Ausrichtung noch als „im Wesentlichen vertikal“ betrachtet wird. Die vertikale Richtung kann im Wesentlichen parallel zur Schwerkraft sein.
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Die vertikale Beschleunigung kann beispielsweise zum Verifizieren des Vorhandenseins der Fräskante, die in den Umgebungsdaten erkannt wurde, verwendet werden. Ergänzend oder alternativ kann wenigstens die zweite Geschwindigkeit basierend auf der vertikalen Beschleunigung eingestellt werden. Hierdurch kann insbesondere ein Nutzerkomfort verbessert werden. Ergänzend oder alternativ können Daten bezüglich der vertikalen Beschleunigung an eine zentrale Einheit übermittelt werden.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um charakteristische Daten bezüglich einer Überfahrt über die Fräskante zu sammeln. Die charakteristischen Daten können zum Beispiel die vertikale Beschleunigung umfassen, sind jedoch nicht hierauf begrenzt. Die charakteristischen Daten können beispielsweise weiter eine GPS-Position der Fräskante, Daten bezüglich der Bodenbeschaffenheit, eine Fahrstreifenzuordnung etc. umfassen.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um die charakteristischen Daten an eine zentrale Einheit zu übermitteln. Die zentrale Einheit kann beispielsweise ein Backend sein. Die zentrale Einheit kann die charakteristischen Daten verarbeiten und/oder an andere Fahrzeuge übermitteln. Insbesondere kann die zentrale Einheit eine entsprechende Datenbank umfassen, die basierend auf den charakteristischen Daten ergänzt und/oder aktualisiert wird.
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In einigen Ausführungsformen wird eine Klassifikation in Kombination mit GPS-Koordinaten und einer Fahrstreifenzuordnung an das Backend gesendet. Im Backend können KI-Modelle antrainiert werden, wie beispielsweise bayessche Netze. Hierbei kann mitmodelliert werden, dass die abgefräste Fahrbahnoberfläche ein zeitlich und räumlich nicht stationärer Zustand ist - im Gegensatz zu Speedhumps oder baulicher Geschwindigkeit. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Meldung über eine Änderung eines Zustands sensitiver in die Aktualisierung der Beobachtung einfließt. So wäre bei einem klassischen Ansatz die Implementierung möglich, dass bei zehn Fahrzeugen mit positiver Meldung und einem Fahrzeug mit negativer Meldung die Kante weiterhin bestätigt wird.
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Hier kann auf die Zeitkomponente geachtet werden. Sollte das letzte Fahrzeug eine negative Meldung liefern und der Zeitabstand zwischen den Meldungen ausreichend groß sein, so dass eine Änderung plausibel ist, kann diese Änderung stärker gewichtet werden bzw. dieser Änderung mehr Vertrauen geschenkt werden.
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Vorzugsweise umfasst die wenigstens eine Prozessoreinheit ein Modul bzw. eine Softwarekomponente mit einem Beobachter, wie zum Beispiel einem Luenberger-Beobachter. Ein Luenberger-Beobachter ist ein System, das aus bekannten Eingangsgrößen (z. B. Stellgrößen oder messbaren Störgrößen) und Ausgangsgrößen (Messgrößen) eines beobachteten Referenzsystems nicht messbare Größen (Zustände) rekonstruiert. Der Luenberger-Beobachter kann insbesondere die Reaktion des Fahrzeugs bei der Überfahrt der Stufe von nicht gefräster zu gefräster Fahrbahn beobachten. Die dabei ermittelten Kenngrößen werden mit entsprechenden Schwellwerten verglichen, die eine komfortable Überfahrt charakterisieren. Wird in diesem Zuge ermitteln, dass eine zu softe oder zu ruppige Überfahrt erfolgt, kann diese Information über das Backend mit anderen autonomen Fahrzeugen geteilt werden, so dass diese ihre Längsgeschwindigkeitsanpassung entsprechend optimieren können.
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Vorzugsweise kann dem Fahrassistenzsystem von der zentralen Einheit mitgeteilt werden, dass eine abgefräste Fahrbahnoberfläche vorliegt, wobei das Fahrzeug die zeitliche Komponente des letzten Updates dieser Information berücksichtigen kann. Beispielsweise erfolgt nur dann eine Anpassung der Fahrstrategie, wenn durch das Fahrzeug z.B. durch Erkennung der charakteristischen Kante diese Information der zentralen Einheit bestätigt werden kann.
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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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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 Erfassen von Umgebungsdaten des Fahrzeugs durch eine Umgebungssensorik; ein Bestimmen, basierend auf den Umfelddaten, ob auf einem vorausliegenden Fahrbahnabschnitt eine Fräskante vorhanden ist, die den Beginn einer abgefrästen Fahrbahn anzeigt; und wenn bestimmt wird, dass auf dem vorausliegenden Fahrbahnabschnitt eine Fräskante vorhanden ist, Anpassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
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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 Fräskanten, die ein Fahrzeug mit einem Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung überfährt,
- 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 Fräskanten A, die ein Fahrzeug 10 mit einem Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung überfährt.
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Die Fräskante A ist dabei ein stufenförmiger Übergang zwischen der bereits abgefrästen Fahrbahnoberfläche und der nicht abgefrästen Fahrbahnoberfläche. Die Fräskante kann dabei zumindest teilweise im Wesentlichen senkrecht zu einem Fahrbahnverlauf bzw. einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs sein. Ergänzend oder alternativ kann die Fräskante zumindest teilweise im Wesentlichen parallel zu einem Fahrbahnverlauf bzw. einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs sein. Beispielsweise kann die Fräskante A einen senkrechten Abschnitt A1 und einen parallelen Abschnitt A2 umfassen.
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Das Fahrassistenzsystem 100 umfasst eine Umgebungssensorik, die eingerichtet ist, um Umfelddaten zu erfassen; und wenigstens eine Prozessoreinheit. Die wenigstens eine Prozessoreinheit ist eingerichtet, um basierend auf den Umfelddaten zu bestimmen, ob auf einem vorausliegenden Fahrbahnabschnitt eine Fräskante A vorhanden ist, die den Beginn einer abgefrästen Fahrbahn anzeigt; und wenn bestimmt wird, dass auf dem vorausliegenden Fahrbahnabschnitt eine Fräskante A vorhanden ist, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 (an die Fräskante A) anzupassen.
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Beispielsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um das Fahrzeug 10 für ein Überfahren der Fräskante A mit einer ersten Geschwindigkeit zu betreiben und das Fahrzeug 10 während eines Fahrens auf der abgefrästen Fahrbahn mit einer zweiten Geschwindigkeit, die größer als die erste Geschwindigkeit ist, zu betreiben.
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In einigen Ausführungsformen kann die wenigstens eine Prozessoreinheit eine Softwarekomponente umfassen, die Bilddaten einer Frontkamera der Umgebungssensorik auswertet. Auf diesen Bilddaten kann eine Klassifikation des Untergrunds durchgeführt werden. Hierzu kann die „wabenartige“ Struktur der abgefrästen Oberfläche als charakteristisches Merkmal genutzt werden. Optional können Oberflächen von typischen Fräsköpfen der typischen Hersteller angefordert und als Grundlage für die Klassifikation verwendet werden. Dabei wird insbesondere die geometrische Form der Waben als auch die geometrische Anordnung der Waben berücksichtigt.
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Für die Klassifikation kann in einigen Ausführungsformen eine Support Vector Machine verwendet werden. Alternativ kann auch ein Random Forest Ansatz implementiert werden.
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Kennzeichnend für die semantische Klassifikation ist, dass der abgefräste Fahrbahnbelag und der Asphalt sich durch eine klar erkennbare und geradlinig verlaufende Kante abgrenzen. Wenn die ganze Fahrbahn abgetragen ist, zeigt sich eine Querlinie A1 in Bezug zur Längsrichtung des Fahrzeugs 10 über die gesamte Breite des Fahrstreifens. Hier gibt es bei Beginn und Ende eine solche Querkante. Wenn nur ein Teilbereich der Fahrbahn abgetragen ist, zeigt sich eine längs zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 ausgerichtete Kante A2.
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Sobald sich das Fahrzeug 10 auf dem abgefrästen Fahrbahnbelag befindet, kann zusätzlich mittels Beschleunigungssensoren und der durch das Muster der abgefrästen Fahrbahnoberfläche induzierten charakteristischen Rüttelbewegung (abhängig von der Geschwindigkeit) bestätigt werden, ob das Klassifikationsergebnis richtig ist.
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In einigen Ausführungsformen wird eine Klassifikation in Kombination mit GPS-Koordinaten und einer Fahrstreifenzuordnung an das Backend gesendet. Im Backend können KI-Modelle antrainiert werden, wie beispielsweise bayessche Netze. Hierbei kann mitmodelliert werden, dass die abgefräste Fahrbahnoberfläche ein zeitlich und räumlich nicht stationärer Zustand ist - im Gegensatz zu Speedhumps oder baulicher Geschwindigkeit. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Meldung über eine Änderung eines Zustands sensitiver in die Aktualisierung der Beobachtung einfließen. So wäre bei einem klassischen Ansatz die Implementierung möglich, dass bei zehn Fahrzeugen mit positiver Meldung und einem Fahrzeug mit negativer Meldung die Kante weiterhin bestätigt wird.
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Hier kann insbesondere auf die Zeitkomponente geachtet werden. Sollte das letzte Fahrzeug eine negative Meldung liefern und der Zeitabstand zwischen den Meldungen ausreichend groß sein, so dass eine Änderung plausibel ist, kann diese Änderung stärker gewichtet werden bzw. dieser Änderung mehr Vertrauen geschenkt werden.
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Auf Grundlage der gewonnen Erkenntnisse (semantische Segmentierung der Straße in Asphalt + abgefräster Asphalt) kann prädiziert werden, an welchen Stellen ein Übergang erfolgt. Dieser kann mit einer erheblichen z-Beschleunigung einhergehen. Um diese z-Beschleunigung besser durch die Fahrzeugdämpfung auszugleichen, ist an diesen Punkten eine Anpassung der Geschwindigkeit vorteilhaft. Dies wird bei der Trajektorie mitberücksichtigt. Ebenfalls kann bei der Durchfahrt eine Anpassung der Geschwindigkeit vorgenommen werden, um die z-Beschleunigung durch die unebenere Oberfläche auszugleichen. Hierbei ist die Geschwindigkeit beim Übergang kleiner als die Geschwindigkeit beim stationären Durchfahren der abgefrästen Oberfläche.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die wenigstens eine Prozessoreinheit ein Modul bzw. eine Softwarekomponente mit einem Luenberger-Beobachter. Ein Luenberger-Beobachter ist ein System, das aus bekannten Eingangsgrößen (z. B. Stellgrößen oder messbaren Störgrößen) und Ausgangsgrößen (Messgrößen) eines beobachteten Referenzsystems nicht messbare Größen (Zustände) rekonstruiert. Der Luenberger-Beobachter kann insbesondere die Reaktion des Fahrzeugs bei der Überfahrt der Stufe von nicht gefräster zu gefräster Fahrbahn beobachten. Die dabei ermittelten Kenngrößen werden mit entsprechenden Schwellwerten verglichen, die eine komfortable Überfahrt charakterisieren. Wird in diesem Zuge ermitteln, dass eine zu softe oder zu ruppige Überfahrt erfolgt, kann diese Information über das Backend mit anderen autonomen Fahrzeugen geteilt werden, so dass diese ihre Längsgeschwindigkeitsanpassung entsprechend optimieren können.
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Gemäß einigen Ausführungsformen kann dem Fahrassistenzsystem von der zentralen Einheit mitgeteilt werden, dass eine abgefräste Fahrbahnoberfläche vorliegt, wobei das Fahrzeug die zeitliche Komponente des letzten Updates dieser Information berücksichtigen kann. Beispielsweise erfolgt nur dann eine Anpassung der Fahrstrategie, wenn durch das Fahrzeug z.B. durch Erkennung der charakteristischen Kante diese Information der zentralen Einheit bestätigt werden kann.
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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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3 zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines 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 Block 310 ein Erfassen von Umgebungsdaten des Fahrzeugs durch eine Umgebungssensorik; im Block 320 ein Bestimmen, basierend auf den Umfelddaten, ob auf einem vorausliegenden Fahrbahnabschnitt eine Fräskante vorhanden ist, die den Beginn einer abgefrästen Fahrbahn anzeigt; und wenn bestimmt wird, dass auf dem vorausliegenden Fahrbahnabschnitt eine Fräskante vorhanden ist, im Block 330 ein Anpassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
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Erfindungsgemäß wird eine Fräskante erkannt, wobei die Geschwindigkeit des Fahrzeugs dynamisch und flexibel eingestellt wird, um einen Nutzerkomfort zu verbessern und/oder eine Beschädigung des Fahrzeugs zu vermeiden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen berücksichtigt die aktuelle Fahrzeugumfeldwahrnehmung damit die Situation, dass durch ein Baustellenfahrzeug gezielt großflächig die oberste Asphaltschicht abgetragen wurde, um eine neue Asphaltdecke aufzubringen.
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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.
