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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrassistenzsystem zum Fahren eines Fahrzeugs auf einem beweglichen Transportmittel, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem, ein Fahrassistenzverfahren zum Fahren eines Fahrzeugs auf einem beweglichen Transportmittel, und ein Speichermedium zum Ausführen des Fahrassistenzverfahrens. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein intelligentes Führen von Fahrzeugen, insbesondere von automatisiert fahrenden Fahrzeugen, auf Fähren.
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Stand der Technik
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Fährenüberfahrten sind heute für Seestrecken Standard. Typischerweise werden Fahrer von Fahrzeugen durch autorisierte Personen eingewiesen, insbesondere hinsichtlich eines Zeitpunkts zum Befahren der Fähre und eines Erreichens eines dezidierten Parkplatzes auf der Fähre. Aufgrund der hohen Packungsdichte von Fahrzeugen erfordert das Einparken eine Navigation des Fahrzeugs durch sehr enge Radien. Zusätzlich bestehen häufig schlechte Lichtverhältnisse. Auch muss an Hindernissen, wie Säulen und anderen Fahrzeugen, mit geringem Abstand vorbeigefahren werden.
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Zusätzliche Herausforderungen bestehen beispielsweise durch sehr steile Rampen, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass sie mit einer gewissen Mindestgeschwindigkeit aber auch Maximalgeschwindigkeit befahren werden können, ohne aber mit dem Unterboden aufzusetzen. In einigen Fällen kann die Kontrolle des Fahrzeugs auch aufgrund von Schaukelbewegungen des Schiffs erschwert werden.
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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. Damit ist es jedoch manchmal nicht möglich, unsichtbare oder verdeckte Gefahrenquellen rechtzeitig wahrzunehmen. Insbesondere für die Auffahrt und Navigation auf Fähren sind heute verfügbare Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren nur bedingt geeignet.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Fahrassistenzsystem zum Fahren eines Fahrzeugs auf einem beweglichen Transportmittel, ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem, ein Fahrassistenzverfahren zum Fahren eines Fahrzeugs auf einem beweglichen Transportmittel, und ein Speichermedium zum Ausführen des Fahrassistenzverfahrens anzugeben, die eine präzise und sichere Navigation des Fahrzeugs zu einem Stellplatz (zum Beladen des beweglichen Transportmittels) oder von einem Stellplatz weg (zum Entladen des beweglichen Transportmittels) ermöglichen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Traj ektorienplanung zu verbessern.
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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 Fahren eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf einem beweglichen Transportmittel angegeben. Das Fahrassistenzsystem umfasst eine Umgebungssensorik, die eingerichtet ist, um Umgebungsdaten in Bezug auf eine Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen; und wenigstens eine Prozessoreinheit. Die wenigstens eine Prozessoreinheit ist eingerichtet, um von wenigstens einer externen Einheit Infrastruktur-Daten in Bezug auf eine Infrastruktur des beweglichen Transportmittels zu erhalten; und basierend auf den Umgebungsdaten und den Infrastruktur-Daten eine Fahrstrategie entweder zum Fahren des Fahrzeugs zu einem Stellplatz zum Beladen des beweglichen Transportmittels oder zum Fahren des Fahrzeugs von einem Stellplatz weg zum Entladen des beweglichen Transportmittels zu bestimmen.
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Erfindungsgemäß werden zur Bestimmung einer Fahrstrategie wenigstens die Umgebungsdaten des Fahrzeugs mit den Infrastruktur-Daten des beweglichen Transportmittels kombiniert. Diese Kombination ermöglicht insbesondere eine kollektive Berücksichtigung einer Vielzahl von Fahrzeugen, denen auf dem beweglichen Transportmittel ein Stellplatz zugewiesenen ist. Somit kann das Fahrzeug eine verbesserte Trajektorienplanung durchführen, um das Fahrzeug sicher und effizient zu seinem Stellplatz zu führen oder von seinem Stellplatz wegzuführen.
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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 und/oder wenigstens eine Lasersystem. Die Umgebungssensorik kann die Umgebungsdaten (auch als „Umfelddaten“ bezeichnet) bereitstellen, die den Umgebungsbereich des durch die mobile Vorrichtung erfassten Fahrzeugs abbildet.
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Die Infrastruktur-Daten des beweglichen Transportmittels können beispielsweise Informationen in Bezug auf Fahrwege, Abmessungen, Säulen, Positionen von Stellplätzen, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Auffahrtsrampen, Abfahrtrampen, etc. umfassen. Die Infrastruktur-Daten sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt und es können andere Informationen enthalten sein, die geeignet sind, um die Infrastruktur des beweglichen Transportmittels zu beschreiben.
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Die externe Einheit, die die Infrastruktur-Daten des beweglichen Transportmittels bereitstellt, kann zum Beispiel das bewegliche Transportmittel selbst sein. Beispielsweise kann eine Kommunikationseinheit des Fahrzeugs, und insbesondere des Fahrassistenzsystems, für eine Kommunikation mit dem beweglichen Transportmittel eingerichtet sein, um die Infrastruktur-Daten zu empfangen. Die Kommunikationseinheit kann mit dem beweglichen Transportmittel drahtlos direkt kommunizieren oder indirekt über eine Server-Anbindung (z.B. Cloud).
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Vorzugsweise ist die Kommunikationseinheit des Fahrzeugs, und insbesondere des Fahrassistenzsystems, ein Gerät, welches in der Lage ist, in einem mobilen Netzwerk über lokale Netzwerke bzw. Local Area Networks (LANs), wie z.B. Wireless LAN (WiFi/WLAN), oder über Weitverkehrsnetze bzw. Wide Area Networks (WANs) wie z.B. Global System for Mobile Communication (GSM), General Package Radio Service (GPRS), Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), High Speed Downlink/Uplink Packet Access (HSDPA, HSUPA), Long-Term Evolution (LTE), oder World Wide Interoperability for Microwave Access (WIMAX) drahtlos zu kommunizieren. Eine Kommunikation über weitere gängige oder künftige Kommunikationstechnologien, z.B. 5G-Mobilfunksysteme, ist ebenso möglich.
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Der Begriff „Fahrstrategie“ bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere auf eine Trajektorienplanung für eine Fahrt des Fahrzeugs von einem Ausgangspunkt zu dem Stellplatz, der dem Fahrzeug zugewiesen ist, oder vom Stellplatz z.B. zu einer Ausfahrt aus dem beweglichen Transportmittel.
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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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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um die Fahrstrategie weiter basierend auf wenigstens einer Anweisung, die von wenigstens einer externen Quelle in Bezug auf die Fahrt zum Stellpatz oder vom Stellpatz weg empfangen wird, zu bestimmen. Die wenigstens eine externe Quelle kann zum Beispiel ein Parkeinweiser sein, der über eine Schnittstelle Instruktionen eingibt. Insbesondere kann der Nutzer dem Fahrzeug mittels der Schnittstelle einen Stellplatz auf dem beweglichen Transportmittel zuweisen. Hierzu kann der Nutzer zum Beispiel ein mobiles Endgerät verwenden, das mit der Kommunikationseinheit des Fahrzeugs kommunizieren kann.
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Der Begriff mobiles Endgerät beinhaltet insbesondere Smartphones, aber auch andere mobile Telefone bzw. Handys, Personal Digital Assistants (PDAs), Tablet PCs sowie alle gängigen sowie künftigen elektronischen Geräte, welche mit einer Technologie zur Kommunikation ausgestattet sind.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um die Fahrstrategie weiter basierend auf Historiendaten wenigstens eines Fremdfahrzeugs zu bestimmen. Beispielsweise kann das wenigstens eine Fremdfahrzeug Daten in Bezug auf eine frühere Fahrt des wenigstens einen Fremdfahrzeugs auf dem beweglichen Transportmittel bereitstellen. Derartige Daten können von einer Vielzahl von Fahrzeugen in einer zentralen Einheit gesammelt werden und dann als Flottendaten an das Fahrzeug, das aktuell auf dem beweglichen Transportmittel unterwegs ist, übermittelt werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug die Flottendaten vor einer Auffahrt auf das bewegliche Transportmittel und/oder vor einer Abfahrt vom beweglichen Transportmittel bei der zentralen Einheit anfragen bzw. abrufen.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um zum Bestimmen der Fahrstrategie eine Simulation einer Situationsentwicklung auf dem beweglichen Transportmittel durchzuführen. Aus der Simulation können Hypothesen abgeleitet werden, wie sich ein Umfeldmodell zukünftig verändert, wobei basierend darauf eine risikominierende und kooperative Fahrstrategie abgeleitet werden kann. Die Simulation berücksichtigt beispielsweise mögliche Gruppenmanöver mit dem Ziel, dass alle Fahrzeuge erfolgreich und ohne Beschädigung auf dem beweglichen Transportmittel einparken oder ausparken können.
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Vorzugsweise erfolgt die Simulation der Situationsentwicklung basierend auf wenigstens einem der folgenden Aspekte:
- einer zeitlichen Belegung einer Vielzahl von Stellplätzen durch Fremdfahrzeuge; und/oder
- einem Bewegungsmuster wenigstens eines durch die Umgebungssensorik erfassten Fremdfahrzeugs; und/oder
- einer Wahrscheinlichkeit, mit der Fremdfahrzeuge welche Stellplätze belegen.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um basierend auf der Simulation einen Entscheidungsbaum zu erzeugen, der mögliche Verläufe einer Verkehrssituation auf dem beweglichen Transportmittel abbildet. In einigen Ausführungsformen können neue Informationen aus dem Umfeld und/oder externe Anweisungen verwendet werden, um Gewichte des Entscheidungsbaums anzupassen (Backpropagation). Die initialen Gewichte des Entscheidungsbaums können beispielsweise durch die bereits erwähnten Flottendaten vorgegeben sein. Hierbei können insbesondere ein Fahrzeugtyp und/oder eine Fährengeometrie und/oder eine Schiffsklasse berücksichtigt werden.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet, um basierend auf der Simulation eine Gruppe von Trajektorien, die zum Stellplatz führen, zu bestimmen. Die Gruppe von Trajektorien kann dabei eine Trajektorien-Schar aller möglichen Trajektorien sein. In einigen Ausführungsformen kann die wenigstens eine Prozessoreinheit eingerichtet sein, um unter Verwendung wenigstens eines Optimierungskriteriums eine Trajektorie, die für die Fahrt zum Stellplatz hin oder vom Stellplatz weg verwendet werden soll, auszuwählen.
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Das wenigstens eines Optimierungskriterium kann zum Beispiel aus der Gruppe ausgewählt sein, die eine Kollisionsfreiheit, eine Effizienz des Einparkvorgangs (beispielsweise kooperatives Verhalten zeigen, das zwar den eigenen Einparkvorgang ausbremst, aber den gesamten Verladeprozess beschleunigt) und eine Effektivität des Einparkvorgangs (beispielsweise das stringente Befolgen der Vorgaben durch einen Parkeinweiser) umfasst, oder die daraus besteht.
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Das Fahrassistenzsystem kann Informationen in Bezug auf die bestimmte Fahrstrategie an einen Fahrer des Fahrzeugs ausgeben. Beispielsweise umfasst das Fahrzeug eine Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise ein Display eines Infotainmentsystems. Typischerweise ist das Display im oder am Armaturenbrett des Fahrzeugs installiert. Das Display kann zum Beispiel eine Headunit sein. In einigen Ausführungsformen ist das Display ein LCD-Display, ein Plasma-Display oder ein OLED-Display. Die Anzeigevorrichtung kann die Informationen in Bezug auf die Fahrstrategie visuell an einen Fahrer ausgeben. Ergänzend oder alternativ kann das Fahrzeug wenigstens eine Lautsprechereinheit umfassen, um die Informationen in Bezug auf die Fahrstrategie akustisch an den Fahrer ausgeben.
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In weiteren Ausführungsformen ist das Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren des Fahrzeugs eingerichtet. Anders gesagt kann das Fahrassistenzsystem eine automatisierte Fahrfunktion bereitstellen, die ein automatisiertes Fahren des Fahrzeugs ermöglicht.
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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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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, abgegeben. Das Fahrzeug umfasst das Fahrassistenzsystem zum Fahren eines Fahrzeugs auf einem beweglichen Transportmittel gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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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 Fahren eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf einem beweglichen Transportmittel angegeben. Das Fahrassistenzverfahren umfasst ein Erfassen, durch eine Umgebungssensorik des Fahrzeugs, von Umgebungsdaten; ein Erhalten, von wenigstens einer externen Einheit, von Infrastruktur-Daten in Bezug auf eine Infrastruktur des beweglichen Transportmittels; und ein Bestimmen einer Fahrstrategie entweder zum Fahren des Fahrzeugs zu einem Stellplatz zum Beladen des beweglichen Transportmittels oder zum Fahren des Fahrzeugs von einem Stellplatz weg zum Entladen des beweglichen Transportmittels, basierend auf den Umgebungsdaten und den Infrastruktur-Daten.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt 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 Fahren eines Fahrzeugs auf einem beweglichen Transportmittel auszuführen.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt 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 Fahren eines Fahrzeugs auf einem beweglichen Transportmittel 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 ein Fahrzeug, das auf ein bewegliches Transportmittel auffährt, um dort auf einem dem Fahrzeug zugewiesenen Stellplatz zu parken,
- 2 schematisch einen Ablauf zur Bestimmung der Fahrstrategie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
- 3 schematisch ein Fahrzeug mit einem Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und
- 4 ein Flussdiagram eines Fahrassistenzverfahrens 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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Im Allgemeinen ist eine Auffahrt und Navigation auf beweglichen Transportmitteln, wie zum Beispiel auf Fähren, für Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren eine Herausforderung. Insbesondere ist die im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensorik nur von geringem Nutzen. Auch Kamerasysteme sind durch die schlechten Lichtverhältnisse eingeschränkt. Zudem werden Rampen durch den tiefen Installationsort von Ultraschallsensoren nur schwer oder sehr spät erkannt. Zusätzlich muss den Befehlen von Einweisern gefolgt werden. Des Weiteren muss für Absätze und Rampen eine Abschätzung der Bodengeometrie erfolgen. Dies ist ebenfalls durch die fahrzeugeigene Umgebungssensorik nur begrenzt möglich.
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Das Auffahren und Einparken auf beweglichen Transportmitteln sind im Vergleich zum Einfahren und Einparken in stationären Parkhäusern zudem herausfordernd, da sich die Rahmenbedingungen grundlegend unterscheiden. Beispielsweise ist dem Fahrzeug auf beweglichen Transportmitteln ein fester Parkplatz zugewiesen, es herrscht also keine freie Platzwahl. Auch sind auf beweglichen Transportmitteln meist eine Vielzahl von Fahrzeugen gleichzeitig beim Einparken und/oder Ausparken unterwegs, während im Parkhaus meist alle Fahrzeuge bereits parken. Des Weiteren gibt es auf beweglichen Transportmitteln eine dritte Instanz (Einweiser), der die Fahrmanöver vorgibt und/oder einschränkt, und es gibt deutlich weniger Platz, engere Radien, steilere Rampen etc. Zudem sind kooperative Fahrmanöver notwendig, so dass jedes Fahrzeug seinen zugewiesenen Platz erreicht. Im Gegensatz zum Einzelmanöver, das auf ein einzelnes Fahrzeug fokussiert ist, ist das Einparken auf einer Fähre ein Gruppenmanöver, bei dem die Optionen des einzelnen Fahrzeugs stark eingeschränkt sind. Schließlich ist auch die Nutzung von Inertialsensorik durch die Eigenbewegungen eines Schiffes stark eingeschränkt.
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Erfindungsgemäß werden zur Bestimmung einer Fahrstrategie wenigstens die Umgebungsdaten des Fahrzeugs mit den Infrastruktur-Daten des beweglichen Transportmittels kombiniert. Diese Kombination ermöglicht insbesondere eine kollektive Berücksichtigung einer Vielzahl von Fahrzeugen, denen auf dem beweglichen Transportmittel ein Stellplatz zugewiesenen ist. Somit kann das Fahrzeug eine verbesserte Trajektorienplanung durchführen, um das Fahrzeug sicher und effizient zu seinem Stellplatz zu führen oder von seinem Stellplatz wegzuführen.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 10, das auf ein bewegliches Transportmittel 30 auffährt, um dort auf einem dem Fahrzeug 10 zugewiesenen Stellplatz zu parken.
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Das Fahrzeug 10 kann über eine Kommunikationsverbindung 1 mit dem beweglichen Transportmittel 30 verbunden sein, beispielsweise um Infrastruktur-Daten des beweglichen Transportmittels 30 zu empfangen. Die erste Kommunikationsverbindung 1 kann unter Verwendung eines mobilen Netzwerks oder einer Nahfeldtechnologie, wie zum Beispiel Bluethooth, implementiert werden. Das mobile Netzwerk kann zum Beispiel ein LTE-Netzwerk oder 5G-Netzwerk sein.
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In einigen Ausführungsformen können über die Kommunikationsverbindung 1 oder eine andere Kommunikationsverbindung Anweisungen eines Parkeinweisers empfangen werden. Die Anweisungen können zum Beispiel einen Stellplatz angeben, der dem Fahrzeug 10 durch den Einweiser zugewiesen wurde.
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Das Fahrzeug 10 umfasst das Fahrassistenzsystem 100 der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrassistenzsystem 100 umfasst eine Umgebungssensorik, die eingerichtet ist, um Umgebungsdaten in Bezug auf eine Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen; und wenigstens eine Prozessoreinheit. Die wenigstens eine Prozessoreinheit ist eingerichtet, um von wenigstens einer externen Einheit Infrastruktur-Daten in Bezug auf eine Infrastruktur des beweglichen Transportmittels zu erhalten; und basierend auf den Umgebungsdaten und den Infrastruktur-Daten eine Fahrstrategie entweder zum Fahren des Fahrzeugs zu einem Stellplatz zum Beladen des beweglichen Transportmittels oder zum Fahren des Fahrzeugs von einem Stellplatz weg zum Entladen des beweglichen Transportmittels zu bestimmen.
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2 zeigt schematisch einen Ablauf zur Bestimmung der Fahrstrategie gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Im Block B erfolgt eine Informationsfusion, und insbesondere eine Erzeugung eines Entscheidungsbaums, basierend auf Eingangsinformationen A, A" und A". Die Eingangsinformationen können die Infrastruktur-Daten (z.B. A), die Umgebungsdaten der Umgebungssensorik (z.B. A') und optional Historien-Flottendaten (z.B. A") sein. Im Block C erfolgt eine Strategieentscheidung bzw. eine Bestimmung der Fahrstrategie, die entweder an einen manuellen Fahrer (D) oder eine Fahrfunktion zum autoamtierten Fahren (E) ausgegeben wird.
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Im Detail kann ein Zustandsvektor verwendet werden, der zum Beispiel eine hochgenaue Karte über die internen Fahrwege und Parkplätze auf dem Schiff, eine Zuweisung eines Parkplatzes, Informationen über Fahrzeug-Identifikationsparameter, die vor dem Egofahrzeug kritische Sektionen im Schiff passieren müssen, eine Abfahrtszeit, eine Ankunftszeit und Einweise-Informationen eines Parklotsen umfasst.
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Zudem kann das Fahrzeug für eine Eigenlokalisierung innerhalb des Schiffes befähigt sein. Des Weiteren kann das Fahrzeug über Mittel zur hochgenauen Umfelderfassung in Bezug auf Fremdfahrzeuge in einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs, eine Kommunikationseinrichtung zum Empfangen von Informationen eines Lotsen und/oder des Schiffes, eine Schnittstelle zum Senden von Informationen an den Lotsen und/oder das Schiff, ein System zur Eigendiagnose, und Mittel zur Erkennung von Rampen sowie deren Winkel und/oder maximaler Geschwindigkeit verfügen.
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Aus einer verfügbaren Teilmenge dieser Informationen kann das Fahrzeug eine Simulation durchführen, bei der berücksichtigt werden kann, wie sich jeder Schiffsparkplatz füllt. Ebenfalls kann eine Schätzung erfolgen, wo umliegende Fahrzeuge mit welcher Wahrscheinlichkeit parken, wobei daraus Hypothesen abgeleitet werden können, wie sich das Umfeldmodell zukünftig verändert. Basierend darauf kann eine risikominierende und kooperative Fahrstrategie abgeleitet werden. Diese Simulation kann insbesondere mögliche Gruppenmanöver berücksichtigen, um ein Gesamtziel zu erreichen, nämlich dass alle Fahrzeuge erfolgreich und ohne Beschädigung eingeparkt (beim Beladen der Fähre) oder ausgeparkt (beim Entladen der Fähre) werden können.
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Aus dieser Simulation kann ein Entscheidungsbaum erzeugt werden, der die möglichen Verläufe des Gruppenmanövers abbildet. Mit jedem Signal von außen, wie zum Beispiel aus dem Umfeld des Fahrzeugs und/oder eines Einweisers, können die Gewichte entsprechend angepasst werden (Backpropagation). Eigene Aktionen, bzw. im nicht-autonomen Fall Vorschläge an den Fahrer, können aus den Pfadgewichten des Entscheidungsbaums abgeleitet werden. Kooperative Pattsituationen können zum Beispiel mit entsprechenden Teilbäumen aufgelöst werden.
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In einigen Ausführungsformen können die initialen Gewichte des Entscheidungsbaums durch Flottendaten vorgegeben werden. Hierbei können beispielsweise ein Fahrzeugtyp und/oder eine Fährengeometrie und/oder eine Schiffsklasse berücksichtigt werden.
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Das Ergebnis des oben beschriebenen Prozesses ist eine Trajektorien-Schar aller möglichen Trajektorien. Diese Trajektorien werden für die weitere Fahrzeugführung genutzt. In einigen Ausführungsformen können für die Auswahl geeigneter Trajektorien Optimierungskriterien verwendet werden. Die Optimierungskriterien können zum Beispiel eine Kollisionsfreiheit, eine Effizienz des Einparkvorgangs (beispielsweise kooperatives Verhalten zeigen, das den eigenen Einparkvorgang ausbremst, aber den gesamten Verladeprozess beschleunigt) und eine Effektivität des Einparkvorgangs (beispielsweise das stringente Befolgen der Vorgaben durch einen Einweiser) sein.
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3 zeigt schematisch ein Fahrzeug 10 mit einem Fahrassistenzsystem 100 zum automatisierten Fahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Das Fahrzeug 10 umfasst das Fahrassistenzsystem 100 zum automatisierten Fahren. Beim automatisierten Fahren erfolgt die Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 10 automatisch.
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Das Fahrassistenzsystem 100 übernimmt also die Fahrzeugführung. Hierzu steuert das Fahrassistenzsystem 100 den Antrieb 20, das Getriebe 22, die 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 Fahrassistenzsystem 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 LiDAR-System, ein oder mehrere Radar-Systeme und/oder eine oder mehrere Kameras umfassen.
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Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf ein automatisiertes Fahren begrenzt und Informationen in Bezug auf die bestimmte Fahrstrategie können zum Beispiel als visuelle und/oder akustische Fahranweisungen an einen (manuellen) Fahrer des Fahrzeugs 10 ausgegeben werden.
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4 zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines Fahrassistenzverfahrens 400 zum Fahren eines Fahrzeugs auf einem beweglichen Transportmittel gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrassistenzverfahren 400 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 400 umfasst im Block 410 ein Erfassen, durch eine Umgebungssensorik des Fahrzeugs, von Umgebungsdaten; im Block 420 ein Erhalten, von wenigstens einer externen Einheit, von Infrastruktur-Daten in Bezug auf eine Infrastruktur des beweglichen Transportmittels; und im Block 430 ein Bestimmen einer Fahrstrategie entweder zum Fahren des Fahrzeugs zu einem Stellplatz zum Beladen des beweglichen Transportmittels oder zum Fahren des Fahrzeugs von einem Stellplatz weg zum Entladen des beweglichen Transportmittels, basierend auf den Umgebungsdaten und den Infrastruktur-Daten.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen ein Multi-Agenten-basierte Optimierung der Fahrzeugsteuerung auf die Zielfunktion eines sicheren Ein-/Ausfahrens auf ein bewegliches Transportmittel, wie zum Beispiel eine Fähre, bereit. Mit einer Multi-Agenten-Simulation wird eine Schar aus Möglichkeiten bestimmt, wie die Fähre Be-/Entladen werden kann, insbesondere unter Berücksichtigung der vom Fährenbetreiber angegebenen und angestrebten Beladekonfiguration (z.B. die Endposition des Fahrzeugs, sowie der Fahrzeuge in direkter Umgebung).
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Mithilfe der Umfeldsensorik wird die Schar der errechneten Be-/Entladestrategien bestimmt, die in der aktuellen Situation noch möglich sind. Dies kann beispielsweise beeinflusst werden durch eine Position des eigenen Fahrzeugs, eine Erkennung der umgebenden Fremdfahrzeuge, insbesondere unter Berücksichtigung deren Endpositionen in der Beladekonfiguration, einer Anweisung durch Mitarbeiter der Fähre, und eine Interaktion mit anderen Fahrern.
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Eine Auswahl der eigenen Fahrstrategie erfolgt derart, dass in der aktuellen Situation eine möglichst Effiziente Be-/Entladung der Fähre möglich ist. Allerdings kann dabei nur das eigenen Fahrverhalten beeinflusst werden kann. Andere Fahrzeuge können jedoch durch eindeutiges Handeln beeinflusst werden, beispielsweise durch ein Zurücksetzen, um einem anderen Fahrzeug Platz zu machen, oder durch ein knappes Schneiden, wenn dies zu einer Optimierung des Gesamtsystems führt.
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In einigen Ausführungsformen kann zum Beispiel durch eine Sicherheits-Layer überprüft werden, ob überhaupt noch / schon ein sicheres Befahren der Fähre durch das Fahrzeug möglich ist. Diese Sicherheits-Layer baut zum Beispiel auf 3 Informationsquellen auf. Eine erste Informationsquelle kann die fahrzeugeigene Sensorik sein, die nicht nur eine Freiraumerkennung auf dem Weg zur Fähre durchführt, sondern auch eine Erkennung, ob die Laderampe des Schiffs sicher mit dem Steg verbunden ist. Hierbei wird beispielsweise ein Kamera-basiertes Verfahren verwendet, das das charakteristische Muster eines Steges genauso wie das charakteristische Muster einer Auffahrrampe auf eine Fähre detektiert. Optional kann über ein Trackingverfahren bestimmt werden, wie sich der Steg relativ und/oder absolut zur Laderampe über die Zeit verhält.
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Eine zweite Informationsquelle kann eine hochgenaue digitale Karte sein, die den Steg sowie die möglichen Landepositionen des Schiffes, inklusive von Landmarken, umfasst. Eine dritte Informationsquelle kann eine Interaktion zwischen einem Einweiser und einer digitalen Steuervorrichtung oder einem entsprechenden Roboter sein, der Steuerungsinformationen an das Fahrzeug übermitteln kann.
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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.
