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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Assistenzfunktion zur Führung eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ermittlung einer Position und/oder Orientierung des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung eines nicht-optischen Lokalisierungsverfahrens, Virtuelle Lokalisierung der ermittelten Position und/oder Orientierung des Kraftfahrzeugs auf einer digitalen Straßenkarte, welche zumindest die an der ermittelten Position und/oder Orientierung verfügbare Fahrspur umfasst, Ermittlung eines auszuführenden Querführungsfahrmanövers, Definition einer Maßnahme zur Unterstützung des Querführungsfahrmanövers basierend auf der lokalisierten Position und/oder Orientierung des Kraftfahrzeugs auf der digitalen Straßenkarte. Weiterhin sieht die Erfindung eine zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtung vor.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind Anwendungen bekannt, bei denen in einem Kraftfahrzeug Funktionen zur Spurerkennung und dem Spurhalten mittels optischer Sensorik wie Videokameras oder Lidarsensoren dargestellt sind. Hierbei werden bspw. mit einer Videokamera Bilder aufgenommen und diese anschließend in Echtzeit mittels Algorithmen analysiert. In den Bildern wird auch nach Linien gesucht, welche zu einer Spur gehören und anschließend das Fahrzeug mittels automatisierten Lenkeingriffen in der Spur gehalten. Bei derartigen Systemen kann es jedoch zu einer fehlerhaften Spurerkennung mittels des optischen Sensorsystems kommen. Aufgrund von algorithmischen Schwächen kann es bspw. vorkommen, dass der Algorithmus keine oder eine fehlerhafte Linie erkennt. Dies kann dann dazu führen, dass das Fahrzeug von der Straße gelenkt wird wenn der Fahrer nicht korrigierend eingreift.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteilhaft ermöglicht hingegen das erfindungsgemäße Verfahren eine sichere Ausführung einer Querführung eines Kraftfahrzeugs. Sowohl im manuellen als auch im automatisierten Fahrmoduls wird eine fehlerhafte Querführung erkannt. Ein seitliches Abkommen des Fahrzeugs von der Straße wird vermieden, ebenso ein ungeplantes Verlassen der eigenen Fahrspur. Ermöglicht wird dies durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale der Erfindung. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Assistenzfunktion zur Führung eines Kraftfahrzeugs, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- • Ermittlung einer Position und/oder Orientierung des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung eines nicht-optischen Lokalisierungsverfahren,
- • Virtuelle Lokalisierung der ermittelten Position und/oder Orientierung des Kraftfahrzeugs auf einer digitalen Straßenkarte, welche zumindest die an der ermittelten Position und/oder Orientierung verfügbare Fahrspur umfasst,
- • Ermittlung eines auszuführenden Querführungsfahrmanövers,
- • Definition einer Maßnahme zur Unterstützung des Querführungsfahrmanövers basierend auf der lokalisierten Position und/oder Orientierung des Kraftfahrzeugs auf der digitalen Straßenkarte.
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Hierunter wird verstanden, dass die Assistenzfunktion als Fahrerassistenzfunktion zur Unterstützung des Fahrers bei der manuellen Fahrzeugführung ausgestaltet sein kann. Auch kann die Assistenzfunktion zur Unterstützung bei einer (hoch)automatisierten Fahrzeugführung dienen. Als Querführungsfahrmanöver kann eine Spurhaltefunktion oder ein Spurwechsel verstanden werden. Die Unterstützung des Querführungsfahrmanövers kann als eigenständige Ausführung einer Querführung oder als Korrektur einer ausgeführten Querführung erfolgen.
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Als ermittelte Position soll die tatsächliche Position in der realen Welt auf Basis globaler Koordinaten, bspw. eines Weltkoordinatensystems verstanden werden. Selbstverständlich kann zusätzlich (oder alternativ) zur Position auch die Orientierung des Kraftfahrzeugs ermittelt und berücksichtigt werden.
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Die Ermittlung der Position erfolgt (mind. im Wesentlichen) auf Basis eines globalen Navigationssatellitensystems (englisch: Global Navigation Satellite System oder GNSS). Ein GNSS ist ein System zur Positionsbestimmung und Navigation auf der Erde und in der Luft durch den Empfang der Signale von Navigationssatelliten. GNSS ist ein Sammelbegriff für die Verwendung bestehender und künftiger globaler Satellitensysteme wie bspw. NAVSTAR GPS (Global Positioning System) oder Galileo.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Ermittlung der Position mittels nicht-optischen Lokalisierungsverfahren auch mittels einer Car-to-X-Kommunikation erfolgen. Hierbei werden insbesondere die Car-to-X Signallaufzeiten ausgewertet. Eine Umsetzung kann bspw. mittels Fahrzeug-zu-Infrastruktur Kommunikation erfolgen. Jedoch sind auch Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikationsverbindungen denkbar.
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Als digitale Straßenkarte, ist insbesondere eine hochgenaue Karte zu verstehen, welche den globalen Koordinaten entsprechende virtuelle Koordinaten umfasst. Eine solche Karte wird auch Feature-Map genannt. Die definierte Karte enthält zumindest die Fahrspur, bzw. Fahrspuren an der ermittelten Position des Kraftfahrzeugs. Insbesondere umfasst die Karte auch die Begrenzungen der jeweiligen Fahrspuren. Unter virtueller Lokalisierung soll die Übertragung der ermittelten globalen Koordinaten auf eine virtuelle Position in der digitalen Karte verstanden werden. Das Kraftfahrzeug wird also entsprechend seiner hochgenau ermittelten Position und/oder Orientierung virtuell in die hochgenaue Karte projiziert.
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Die Maßnahme zur Unterstützung des Querführungsfahrmanövers wird weiterhin basierend auf der lokalisierten Position und / oder Orientierung des Kraftfahrzeugs auf der digitalen Straßenkarte definiert. Ergibt sich bspw. aus der virtuellen Position des Kraftfahrzeugs auf der digitalen Karte, dass vor dem Kraftfahrzeug in Realität eine Kurve liegt, so kann als Maßnahme eine Ansteuerung der Lenkung definiert werden, damit das Kraftfahrzeug dem Kurvenverlauf folgt und die automatische Spurführung aufrechterhalten werden kann. Zur exakten Einstellung des erforderlichen Lenkwinkels ist neben der Position in besonderem Maße die Orientierung des Kraftfahrzeugs zu berücksichtigen. Vorteilhaft wird neben der aktuellen Position und / oder Orientierung auch eine Positionsänderung oder ein Positionsverlauf über die Zeit ermittelt und bei der Definition der Maßnahme berücksichtigt. Neben der Definition einer Maßnahme zur Unterstützung Fahrmanövers kann selbstverständlich auch die Einleitung und Ausführung der definierten Maßnahme bspw. als eigener Verfahrensschritt vorgesehen sein.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der lokalisierten Position und/oder Orientierung des Kraftfahrzeugs auf der digitalen Straßenkarte eine Evaluierung ausgeführt wird, ob eine korrekte Ausführung des Querführungsfahrmanövers erfolgt.
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Hierunter wird verstanden, dass anhand der virtuellen Position des Kraftfahrzeugs auf der Karte überprüft wird, ob ein aktuell ausgeführtes Fahrmanöver, bspw. die Spurhaltefunktion, anforderungskonform ausgeführt wird. Hierzu erfolgt bspw. ein Abgleich der virtuellen Position des Kraftfahrzeugs auf der Karte mit den in der Karte hinterlegten Umgebungsbedingungen. Dabei wird analysiert, auf welcher exakten Position sich das virtuelle Kraftfahrzeug auf der in der hochgenauen Karte hinterlegten Fahrspur befindet. Befindet sich das virtuelle Kraftfahrzeug bspw. am Rand der virtuellen Fahrspur, so kann hieraus der Bedarf einer lenkungskorrigierenden Maßnahme in der Realität abgeleitet werden. Bspw. kann eine korrekte Ausführung verneint werden, wenn die Position des Kraftfahrzeugs mehr als ein definierten Schwellenwert von der idealen Position, bzw. idealen Fahrspur abweicht, bspw. um mehr als 50cm von der Fahrspurmitte abweicht.
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In einer möglichen Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass zur Evaluierung der Ausführung weiterhin zumindest eines der folgenden Merkmale berücksichtigt wird:
- - eine Art des Querführungsfahrmanövers;
- - eine definierte Ausführungsweise des Querführungsfahrmanövers;
- - eine statische Umgebungsbedingung;
- - eine dynamische Umgebungsbedingung.
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Hierunter wird verstanden, dass einer Bewertung durchgeführt wird, ob das aktuell ausgeführte Querführungsmanöver korrekt erfolgt. Zur Evaluierung werden neben der Position und / oder Orientierung des Kraftfahrzeugs weitere Aspekte überprüft. Bspw. wird überprüft, ob die Ausführung entsprechend dem auszuführenden Fahrmanövertyp erfolgt. So kann bereits in einem frühen Stadium anhand der sich ändernden Position und/oder Orientierung des Kraftfahrzeugs abgeleitet werden, welcher Typ von Querführungsfahrmanöver aktuell eingeleitet, bzw. durchgeführt wird. Weiterhin kann überprüft werden, ob eine Ausführung entsprechend einer definierten Art und Weise der Ausführung erfolgt. So kann der Fahrer in vielen Fahrzeugen zwischen sportlicher und komfortabler Fahrweise wählen. Entsprechend können auch Grenzwerte für eine Ausführung einer Längs- und Querdynamik definiert und überwacht werden.
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Selbstverständlich können auch statische Umgebungsbedingungen zur Überprüfung der korrekten Ausführung des Querführungsfahrmanövers berücksichtigt werden. Als statische Umgebungsbedingungen können bspw. verstanden werden: Breite der aktuellen Fahrspur, Begrenzung der aktuellen Fahrspur, Fahrbahnbegrenzungen, Fahrspurreduzierungen, etc. Derartige Umgebungsbedingungen können bspw. in der hochgenauen Straßenkarte hinterlegt sein. Neben statischen Umgebungsbedingungen können vorteilhafterweise auch dynamische Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden, um zu bewerten, ob aktuell das durchzuführende Querführungsfahrmanöver korrekt ausgeführt wird. Als dynamische Umgebungsbedingung kann bspw. die Fahrtrajektorie eines anderen Verkehrsteilnehmers angesehen werden. Diese Fahrtrajektorien können über Positionsdaten und (zu erwartende) Zeitstempel definiert werden. Auch derartige Informationen können in die digitale Straßenkarte integriert und bei der Bewertung der aktuellen Ausführung des Querführungsfahrmanövers berücksichtigt werden. Bspw. können derartige Informationen mittels Car-to-Car Kommunikation oder auch mittels separater Infrastruktur an das Kraftfahrzeug übermittelt werden.
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In einer bevorzugten Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei einer als nicht-korrekt erkannten Ausführung des Querführungsfahrmanövers eine Maßnahme zur Korrektur der Querführung des Kraftfahrzeugs ausgeführt wird.
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In einer alternativen Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei einer als nicht-korrekt erkannten Ausführung des Querführungsfahrmanövers wenigstens einer der folgenden Verfahrensschritte ausgeführt wird:
- - Ausgabe einer Warnung an einen Führer des Kraftfahrzeugs;
- - Aufforderung an einen Führer des Kraftfahrzeugs zum Übernehmen der Spurführung;
- - Ausführung eines Lenkeingriffes unter Berücksichtigung der lokalisierten Position und/oder Orientierung des Kraftfahrzeugs (1) auf der digitalen Straßenkarte, insb. um einem Straßenverlauf zu folgen;
- - Ausführung eines Gegenlenkens mittels automatisiertem Lenkeingriff, insb. um auf die Fahrspur zurückzukommen;
- - Eingriff in die Längsführung des Kraftfahrzeugs, insb. automatisches Abbremsen des Kraftfahrzeugs;
- - Abbruch einer ausgeführten automatisierten Fahrfunktion;
- - Information über Fehlerfall an einen Fahrzeuginsassen, insbesondere an einen Führer des Kraftfahrzeugs;
- - Erstellen eines Fehlereintrags in einen Fehlerspeicher des Kraftfahrzeugs (1). Hierunter wird verstanden, dass eine geeignete Maßnahme zur Unterstützung einer korrekten Ausführung bei manueller Ausführung und / oder eine geeignete Maßnahme zur Korrektur einer fehlerhaften Ausführung bei manueller sowie (hoch)automatisierter Ausführung der Querführung des Kraftfahrzeugs definiert und umgesetzt wird.
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In einer möglichen Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-optische Lokalisierungsverfahren durch nicht-optische Technologien am Kraftfahrzeug unterstützt wird, insbesondere unter Verwendung eines Vehicle-Motion-and-Position Sensor.
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Hierunter wird verstanden, dass neben den bspw. Satellitendaten weitere Technologien unterstützend eingesetzt werden, um die Positionierung und / oder Orientierung des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Die im Rahmen des Verfahrens hierzu verwendeten Technologien sind nicht-optisch. D.h. es wird keine Kamera benötigt und keine Bilddaten verwendet, um die Position und/oder Orientierung des Kraftfahrzeugs zu bestimmen. Ein Vehicle-Motion-and-Position Sensor (VMPS) kann für automatisiertes Fahren eingesetzt werden und berechnet eine hochgenaue Fahrzeugposition mit Hilfe von Navigationssatellitendaten (GPS, GLONASS, Beidou, Galileo) sowie weiteren Sensoren (bspw. Inertialsensoren) und Algorithmen (bspw. dynamische Modelle und Kalman Filter). Hierbei werden Korrekturdaten von Korrekturdiensten und ergänzenden Technologie im VMPS mitverwendet um die Position des Fahrzeugs noch genauer und sicherer zu berechnen. Zusammen mit den empfangenen GNSS Daten wird im VMPS auch eine hochgenaue Zeit wie Universal Time eingelesen und für die genaue Positionsbestimmung verwendet.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Verfahrens eine Plausibilisierung eines optischen Sensorsystems des Kraftfahrzeugs erfolgt und/oder mittels des Verfahrens ein Ersatz eines optischen Sensorsystems erfolgt, insbesondere ein temporärer Ersatz eines optischen Sensorsystems erfolgt.
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Hierunter wird verstanden, dass bspw. ein im Fahrzeug verbauter Spurhalteassistent, der auf Kameradaten basiert, mithilfe des beschriebenen Verfahrens plausibilisiert wird. Sofern der entsprechende Spurhalteassistent zu stark von der hochgenauen Fahrzeugposition auf der hochgenauen Karte abweicht wird dieser entweder deaktiviert oder nur die hochgenaue Fahrzeugposition im Spurhalteassistenten verwendet. Neben einer Plausibilisierung ist auch eine kontinuierliche Fusion der beiden Daten (Video und Straßenkartenposition) denkbar um eine optimierte Ergebnisgüte zu erzielen. Natürlich ist auch ein situativ temporärer Ersatz der kamerabasierten Querführung durch das hier beschriebene Verfahren denkbar. Insbesondere bei schlechtem Wetter können die entsprechenden Fahrspurlinien von einer Kamera nur schwer oder gar nicht erkannt werden. Daher ist bspw. ein Einsatz des Verfahrens in einer derartigen Situation vorteilhaft. In einer alternativen Ausführung werden Querführungsfunktionen bspw. der Spurhalteassistent, vollständig mittels des hier beschriebenen Verfahrens umgesetzt. Es ist entsprechend keine Videokamera zur Ausführung dieser Funktionen notwendig.
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In einer alternativen Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Ausführung der Querführung des Kraftfahrzeugs umfasst, insbesondere eine Ausführung der Querführung und der Längsführung des Kraftfahrzeugs.
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Hierunter wird verstanden, dass das Verfahren nicht nur überwacht, ob ein Querführungsfahrmanöver korrekt ausgeführt wird. Das Verfahren ist vorteilhaft ausgestaltet um auch das Querführungsfahrmanöver selbst und in korrekter Weise auszuführen. Bspw. erfolgt eine Ermittlung einer geeigneten Querführung unter Berücksichtigung der relevanten Faktoren zur Umsetzung des Querführungsfahrmanövers. Weiterhin kann eine entsprechende Umsetzung, d.h. Ausführung der möglichen Querführungsaktionen erfolgen. Bspw. kann bei einem teil- oder hochautomatisiertem Fahren eine Steuerung des Spurwechsels über die hochgenauen voraussichtlichen Positionsdaten erfolgen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des auszuführenden Querführungsfahrmanöver eine Fahrereingabe berücksichtigt wird.
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Hierunter wird verstanden, dass das vom Fahrer gewünschte Querführungsfahrmanövers ermittelt wird. Als Fahrereingabe kann bspw. bei einer manuellen Fahrzeugführung das Setzen des Blinkers als Fahrerwunsch zur Ausführung eines Spurwechsels oder eines Überholmanövers verstanden werden. Bei einem (teil)automatisierten Fahren kann das Fahrzeug bspw. die für die aktuelle Fahrsituation erforderliche Fahraktion im Zweifel dem Fahrzeugführer zur Bestätigung vorlegen. Die Bestätigung - oder die Wahl einer Alternative - kann mittels Fahrereingabe erfolgen. Die Fahrereingabe erfolgt bspw. akustisch. Selbstverständlich sind auch andere eingaben, bspw. mittels Druckknopfbestätigung möglich.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Als Vorrichtung kann daher zählen ein Fahrerassistenzsystem (bspw. zur Ausführung einer teil- oder vollautomatisierten Fahrzeugführung, insbesondere zur Ausführung einer Quersteuerung), ein nicht-optisches Sensorsystem, bspw. ein VMPS, eine digitale Straßenkarte, eine Vorrichtung zur Unterstützung oder Ausführung einer Quer- und/oder Längsführung sowie ein Steuergerät bspw. eingerichtet zur Ausführung des Verfahrens.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsformen
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeit der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren.
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Von den Figuren zeigt:
- 1 ein Kraftfahrzeug am äußeren Rand einer Fahrspur; und
- 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs bei einem drohenden Verlassen einer Fahrspur; und
- 3 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs nach Ausführung eines Spurwechsels bei einem drohenden Verlassen der Fahrbahn; und
- 4 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs vor Ausführung eines geplanten Spurwechsels; und
- 5 die Verfahrensschritte einer Ausführung der Erfindung.
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1 zeigt eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs am äußeren Rand einer Fahrspur. Gezeigt ist dabei eine Fahrbahn 12 mit drei Fahrspuren 13. Die Fahrbahn 12 ist auf beiden Seiten durch eine Fahrbahnbegrenzung 15 begrenzt. Auf der linken Seite ist bspw. eine Mittelplanke und auf der rechten Seite ein nicht gezeigter Standstreifen. Auf der mittleren Fahrspur 13 ist die Mittellinie 14 der Fahrspur eingezeichnet. Weiterhin befindet sich das Kraftfahrzeug 1 auf der mittleren Fahrspur 13. Dieses fährt mit einer Geschwindigkeit v in Richtung des gezeigten Pfeils. Deutlich sichtbar ist dabei auch die Positionierung des Kraftfahrzeugs 1 am linken Rand der mittleren Fahrspur 13, deutlich entfernt von der Mittellinie 14. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2. Dieses ist insbesondere zur Ausführung einer Querführung ausgestaltet, bspw. für eine automatische Spurhaltefunktion und/oder einen automatischen Spurwechsel.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist weiterhin eine Positionsbestimmungseinheit 3 für eine satellitengestützte Positionierung / Orientierung auf. Hierbei werden bspw. Daten von mehreren Satelliten 10 empfangen und ausgewertet. Die globalen Positionsdaten 11 sind in gestrichelten Linien symbolisch dargestellt. Weiterhin ist ein nicht-optisches Sensorsystem 4 vorhanden, bspw. ein sog. VMPS (Vehicle-Motion-Position-Sensor), welcher die Daten von der Positionsbestimmungseinheit 3 empfängt. Die Positionsbestimmungseinheit 3 kann auch als Teil des nicht-optischen Sensorsystems 4 implementiert sein. Das nicht-optische Sensorsystem 4 kann die satellitengestützte Positionierung / Orientierung unterstützen und liefert als Ausgabe eine fusionierte Fahrzeugposition in einem Weltkoordinatensystem. Weiterhin liegt eine digitale Straßenkarte 5 vor. Das Kraftfahrzeug 1 transferiert seine aktuell ermittelte, hochgenaue globale Position und / oder Orientierung von der Positionsbestimmungseinheit 3 und/oder vom nicht-optischen Sensorsystem 4 in die hochgenaue Straßenkarte und beurteilt aufgrund seiner virtuellen Position / Orientierung in der Straßenkarte die aktuell in Realität vorliegende Situation, insbesondere ob die aktuell stattfindende Querführung korrekt ausgeführt wird.
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Auch zeigt die Darstellung ein optisches Sensorsystem 6, bspw. eine Frontkamera. Weiterhin ist eine Vorrichtung 7 zur Unterstützung und/oder Automatisierung der Querführung des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehen., bspw. ein Lenkungs-Aktuator. Ebenfalls ist eine Vorrichtung 8 zur Unterstützung und/oder Automatisierung der Längsführung des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehen. Eine derartige Vorrichtung 8 kann eine Bremsvorrichtung oder eine Antriebsvorrichtung sein oder auch ein Steuergerät zur Ansteuerung dieser. Weiterhin umfasst das Kraftfahrzeug 1 ein Steuergerät 9 eingerichtet zur Ausführung des erfinderischen Verfahrens. Selbstverständlich kann das Steuergerät 9 als Funktion in ein anderes Steuergerät integriert sein, bspw. in ein zentrales Steuergerät zur Ausführung automatisierter Fahrmanöver. Das Steuergerät 9 empfängt die hochgenaue Position auf der Fahrspur der hochgenauen Karte 5 und berechnet die Abweichung bzw. Steuerbefehle für die Vorrichtungen zur Unterstützung, bzw. Automatisierung der Querführung 7 und Längsführung 8.
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2 zeigt eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs bei einem drohenden Verlassen einer Fahrspur. In 2 bis 4 sind symbolhaft digitale Straßenkarten gezeigt. Unterschiede zur Realität liegen bspw. darin, dass die gezeigten Objekte virtuelle Objekte sind sowie die Koordinaten des Kraftfahrzeugs virtuelle Koordinaten sind. In 2 gezeigt ist das Kraftfahrzeug 1 an einer Position, welche bereits nahe am linken Rand der mittleren Fahrspur 13 ist. Die Abweichung des Kraftfahrzeugs 1 von der Mitte der Fahrspur 13 überschreitet dabei einen definierten Schwellenwert. Es wird daher davon ausgegangen, dass die Ausführung der Querführung, bspw. eine automatische Spurführung, nicht korrekt erfolgt. Entsprechend wird das Verfahren in dieser Situation Gegenmaßnahmen einleiten. Weiterhin ist zu erkennen, dass auch die Orientierung des Kraftfahrzeugs 1 aus der regulären Fahrrichtung ausgelenkt ist. Es ist auch daher zu erwarten, dass in Kürze ein Überschreiten des Fahrbahnrands zu erwarten ist. Mit der gestrichelten Pfeillinie ist die Fahrtrajektorie des Kraftfahrzeugs 1 symbolisch eingezeichnet.
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3 zeigt eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs nach Ausführung eines Spurwechsels und bei einem drohenden Verlassen der Fahrbahn. Hierbei ist mittels der gestrichelten Pfeillinie hinter dem Kraftfahrzeug 1 symbolisch angedeutet, dass das Kraftfahrzeug 1 soeben einen Spurwechsel von der mittleren auf die linke Fahrspur 13 ausgeführt hat. Jedoch deutet die Position und Orientierung des Kraftfahrzeugs 1 darauf hin, dass die Ausführung der Querführung aktuell nicht korrekt erfolgt. Mit der gestrichelten Pfeillinie vor dem Kraftfahrzeug 1 ist die zu erwartende Fahrtrajektorie des Kraftfahrzeugs skizziert. Hierbei ist zu erkennen, dass das Kraftfahrzeug 1 in Kürze die Fahrbahnbegrenzung 15 hin zur Leitplanke überschreiten wird. Entsprechend wird das Verfahren in dieser Situation Gegenmaßnahmen einleiten.
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4 zeigt eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs vor Ausführung eines geplanten Spurwechsels. Das Kraftfahrzeug 1 fährt hierbei auf der mittleren Spur auf ein vorausfahrendes Fahrzeug 16 auf. Hierbei ist mittels der gestrichelten Pfeillinie vor dem Kraftfahrzeug 1 symbolisch die Fahrtrajektorie für den geplanten Spurwechsel dargestellt. Diese Daten können bspw. dem nachfolgenden Kraftfahrzeug 17 in Form von hochgenauen Positionsdaten und/oder Orientierungen über der Zeit mit voraussichtlichen Zeitstempeln übermittelt werden.
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In einer Ausführungsform wird die hochgenaue Fahrzeugposition und -Orientierung über eine Car-to-X Kommunikationsverbindung an umliegende Verkehrsteilnehmer und/oder an eine Verkehrsinfrastruktur weitergeleitet. Bei einem anstehenden Spurwechsel des Kraftfahrzeugs 1 im manuellen oder autonom Fahrbetrieb wird die momentane Position, Orientierung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugdynamik, und der Streckenverlauf in der Trajektorien-Planung mitberücksichtigt. Das Kraftfahrzeugs 1 plant somit wie ein anstehender Spurwechsel anhand der hochgenauen Fahrzeugpositionen über der Zeit stattfinden soll. Die daraus resultierende Trajektorie hat eine Startposition, eine Zielposition, sowie einen Startzeitpunkt und einen Zielzeitpunkt. Zusätzlich kann die Trajektorie noch mehrere dazwischenliegende Positionen und Zeitpunkte beinhalten. Diese hochgenauen Positionsverläufe für die Zukunft werden über eine Car-to-X Kommunikationsverbindung an die umliegenden Verkehrsteilnehmer - bspw. das nachfolgende Kraftfahrzeug 17 und/oder das vorausfahrende Kraftfahrzeug 16 - und/oder an eine Verkehrsinfrastruktur weitergeleitet. Die weiteren Verkehrsteilnehmer kennen somit nicht nur die Absicht des Kraftfahrzeugs 1 die Spur zu wechseln, sondern kennen auch die entsprechende geplante Trajektorie basierend auf einem Weltkoordinatensystem mit den geplanten Fahrzeugpositionen und Orientierungen des entsprechenden Fahrzeugs in der Zukunft. Die weiteren Verkehrsteilnehmer können somit ihre eigene Trajektorie basierend auf den empfangenen Informationen mit den Positionsdaten des Fahrzeugs beim Spurwechsel über der Zeit in der eigenen Trajektorien-Planung berücksichtigen. Die weiteren Verkehrsteilnehmer können außerdem, vor allem bei einem manuellen Modus entsprechende Ausweichmanöver rechtzeitig planen. Im manuellen Modus wird der Spurwechsel anhand des momentanen Lenkeinschlags der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit und des Streckenverlaufs im Hintergrund Positionstechnisch und Zeitlich abgeschätzt und an die weiteren Verkehrsteilnehmer über die Car-to-X Kommunikationsverbindung übertragen. Das autonome Fahren wird auf diese Weise sowohl im manuellen Modus als auch im autonomen Modus noch sicherer gestaltet.
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In 5 ist eine Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Hierbei erfolgt in einem ersten Schritt S1 der Start des Verfahrens, bspw. mittels Aktivierung eines teilautonomen Fahrmodus, bspw. des Highway-Piloten. In einem Schritt S2 erfolgt die Ermittlung der Position und /oder Orientierung des Fahrzeugs mittels eines bspw. satellitengestützten Lokalisierungsverfahren. Die Lokalisierung des Kraftfahrzeugs kann durch nicht-optische Sensorsystem des Kraftfahrzeugs unterstützt werden. Die Lokalisierung des Kraftfahrzeugs erfolgt in der Regel kontinuierlich.
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Die ermittelte hochgenaue Position und Orientierung des Kraftfahrzeugs in globalen Koordinaten wird in einem nächsten Schritt S3 auf eine digitale, ebenfalls hochgenaue Straßenkarte übertragen. Es erfolgt also eine virtuelle Lokalisierung des Kraftfahrzeugs auf der digitalen Straßenkarte. Die Straßenkarte umfasst bspw. die Fahrspuren an der Position des Kraftfahrzeugs. Insbesondere handelt es sich um eine hochgenaue Straßenkarte, die bspw. die Mitte und Breite der aktuellen Fahrspur, sowie die Anzahl an Fahrspuren und/oder Fahrbahnbegrenzungen an der Position des Kraftfahrzeugs umfasst. Das Kraftfahrzeug 1 transferiert also seine aktuell ermittelte, hochgenaue globale Position und / oder Orientierung in die hochgenaue Straßenkarte.
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In einem nächsten Schritt S4 erfolgt die Ermittlung des aktuell auszuführenden Querführungsfahrmanövers. Bspw. wird ein gewünschter Überholvorgang erkannt, wenn der Fahrer im teilautonomen Fahrmodus den Blinker setzt. Die Ermittlung des Querführungsfahrmanövers kann jedoch auch in der Weise verstanden werden, dass automatisiert ermittelt wird, welches Fahrmanöver als nächstes auszuführen ist, um eine hochautomatisierte Fahrt auszuführen, bzw. fortzuführen.
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In einem nächsten Schritt S5 erfolgt eine Definition einer Maßnahme zur Unterstützung der Ausführung des Querführungsfahrmanövers. Die Maßnahme dient dazu, dass eine manuelle oder (teil-)automatisierte Fahrmanöver korrekt ausgeführt wird - bzw. dient der Korrektur einer nicht korrekten Ausführung. Die Definition der Maßnahme erfolgt basierend auf der lokalisierten Position und/oder Orientierung des Kraftfahrzeugs auf der digitalen Straßenkarte.
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Bspw. wird mittels eines optischen Sensorsystem eine automatisierte Spurführung ausgeführt. Das Verfahren analysiert nun die auf eine hochgenaue Straßenkarte übertragene satellitengestützt ermittelte Position des Kraftfahrzeugs. Ergibt sich eine Abweichung der virtuellen Position des Kraftfahrzeugs von der gewünschten Position des Kraftfahrzeugs auf der digitalen Straßenkarte, erfolgt ein Lenkungseingriff in der Realität, um das Kraftfahrzeug auf die gewünschte Position zu bringen.
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In einem nächsten Schritt S6 wird die definierte Maßnahme umgesetzt. Bspw. erfolgt ein Eingriff in die Lenkung mittels einem Lenkaktuator, um das Kraftfahrzeug in die Spur zurückzuführen. In einer Bedingung B1 wird überprüft, ob eine Abbruchkriterium für das Verfahren erfüllt ist. Ist dies der Fall (Y-Abzweig) wird das Verfahren mit dem Schritt S7 beendet. Ist dies nicht der Fall (N-Abzweig) wird das Verfahren mit dem Schritt S2 fortgeführt.
