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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum autonomen Navigieren eines Kraftfahrzeugs. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Steuersystem zum autonomen Navigieren eines Kraftfahrzeugs und auf ein Computerprogrammprodukt.
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Stand der Technik
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Bei Kraftfahrzeugen ist ein Navigieren zum gewünschten Ziel eine grundsätzliche Funktion. Sofern das Steuern des Fahrzeugs dabei autonom erfolgen soll, sind dafür große Datenmengen erforderlich. Beispielsweise kann viel Kartenmaterial benötigt werden, um die Navigation des Fahrzeugs zu gewährleisten. Um diese großen Datenmengen verarbeiten zu können, ist ein großer Speicher und hohe Rechenleistung erforderlich. Auch das Bereitstellen der Daten ist aufwendig und benötigt beispielsweise eine hohe Übertragungsrate bei einem dafür genutzten Mobilfunknetz.
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In der
EP 1 555 511 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem eine Fahrtroute und eine dazu korrespondierende Umgebungskarte erzeugt wird. Die Umgebungskarte wird unterteilt und jedem Abschnitt eine Prioritätslevel zugewiesen. Die Abschnitte der Umgebungskarte werden dann gemäß deren Prioritätslevel geladen. Außerdem können zunächst Streckeninformationen geladen werden und Hintergrundinformationen erst nachträglich geladen werden.
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In der
DE 10 2017 104 470 A1 ist ein System zur progressiven Pflege von Landkarten und zur Wahl von Kommunikationskanälen beschrieben.
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Darstellung der Erfindung
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum autonomen Navigieren eines Kraftfahrzeugs. Ein autonomes Navigieren kann ein autonomes Steuern des Fahrzeugs aufweisen. Ein autonomes Steuern kann ein Steuern des Fahrzeugs sein, welches ohne Fahrer oder nur bei Überwachung durch einen Fahrer ohne Lenkeingriffe erfolgt. Das Navigieren kann eine Wegfindung vom derzeitigen Standort zu einem gewünschten Ziel sein.
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Das Verfahren kann ein Vorgeben einer Fahrtroute zum Navigieren des Fahrzeugs aufweisen. Die Fahrtroute kann durch eine Routenplanung vorgegeben werden. Die Fahrtroute kann beispielsweise eine Auswahl jeweiliger Straßenabschnitte sein, welche das Fahrzeug mit seinem derzeitigen Standort mit dem gewünschten Zielort verbindet. Die Fahrtroute kann durch einen zentralen Server oder ein Navigationssystem des Fahrzeugs erzeugt werden, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Zieleingabe durch einen Benutzer des Fahrzeugs. Die Fahrtroute kann bereits bei deren Erstellung bestehende Verkehrsinformationen, wie bestehende Staus, berücksichtigen, beispielsweise durch eine Erzeugung der Fahrtroute in Abhängigkeit von Stauinformationen.
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Das Verfahren kann ein Unterteilen der Fahrtroute in Knoten und Kanten aufweisen. Das Unterteilen kann beispielsweise durch dieselbe Vorrichtung erfolgen, wie die Erzeugung der Fahrtroute. Ein Knoten ist ein Teil der Fahrtroute, bei welchem ein Straßenwechsel zum Folgen der Fahrtroute notwendig ist. Ein Straßenwechsel kann beispielsweise ein Abfahren von einer Autobahn, ein Auffahren auf eine Autobahn oder ein Abbiegen von einer Straße sein. Eine Kante ist ein Teil der Fahrtroute, welcher beispielsweise zwei Knoten miteinander verbindet und bei welchem ein Verbleib auf einer die Knoten verbindenden Straße zum Folgen der Fahrtroute notwendig ist. Ein Straßenwechsel ist im Bereich der Kante beispielsweise nicht erforderlich. Ein Knoten kann auch nur den derzeitigen Standort des Fahrzeugs mit einem Knoten verbinden. Die Knoten sind beispielsweise miteinander über die Kanten verbunden. Die Straße, welche die Knoten verbindet, kann durch die Kanten repräsentiert werden. Die Straße kann auch ein Straßenabschnitt sein. Beispielsweise kann ein Knoten einer Autobahnabfahrt entsprechen, wobei eine erste Kante einem Straßenabschnitt vor der Autobahnabfahrt entspricht und eine zweite Kante einem Straßenabschnitt nach der Autobahnabfahrt. Beispielsweise kann ein Knoten auch einer Straßenkreuzung entsprechen. Falls die Fahrtroute einen Verbleib auf einer Autobahn trotz einer Abfahrt erfordert, kann für die Abfahrt auch kein entsprechender Knoten vorgesehen sein. Ein Knoten kann beispielsweise eine Standortinformation aufweisen. Eine Kante kann beispielsweise eine Information aufweisen, dass zwei Knoten miteinander verbunden sind und optional welche zwei Knoten und alternativ oder zusätzlich mit welcher Straße oder durch welche Abbiegung die zwei Knoten verbunden sind. Die Kanten können jeweils eine Information über eine Streckenlänge zwischen den zwei damit verbundenen Knoten aufweisen. Die Kanten haben beispielsweise keine darüberhinausgehende Information. Insbesondere enthalten die Kanten beispielsweise keine Information über einen Streckenverlauf der Straße, wie beispielsweise über die Gestaltung jeweiliger Kurven.
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Das Verfahren kann ein autonomes Steuern des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von den Knoten und Kanten zum Folgen der Fahrtroute aufweisen. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug den Kanten einer Straße folgen. Bei eventuellen im Bereich der Kanten vorhandenen Autobahnabfahrten und alternativ oder zusätzlich Abzweigungen kann dort ein Folgen der Autobahn bzw. ein Geradeausfahren erfolgen. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug bei den Knoten so gesteuert werden, dass eine Straße gewechselt bzw. verlassen wird. Bei eventuellen Autobahnabfahrten und alternativ oder zusätzlich bei Abzweigungen kann im Bereich der Knoten ein Abfahren von der Autobahn bzw. ein Abbiegen erfolgen.
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Im Bereich der Kanten kann das Steuern des Fahrzeugs in einem ersten Modus erfolgen, bei welchem das Fahrzeug zum Folgen der Fahrtroute lediglich so gesteuert wird, dass das Fahrzeug einem Straßenverlauf autonom folgt, auf welchem sich das Fahrzeug befindet. Das Folgen des Straßenverlaufs kann ein Steuern der Fahrzeuglenkung, beispielsweise zum Verbleib auf einer Fahrspur, und eine Geschwindigkeitssteuerung aufweisen. Das Folgen des Straßenverlaufs kann unabhängig von einem Kartenmaterial erfolgen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Straßenverlauf mittels geeigneter Sensoren, wie einer Kamera, erfasst werden. Im Bereich der Knoten kann das Steuern des Fahrzeugs in einem zweiten Modus erfolgen, welcher sich von dem ersten Modus unterscheidet. Die beiden Modi können sich beispielsweise wenigstens durch die genutzten Daten, Sensoren oder Algorithmen unterscheiden. Dadurch, dass in dem ersten Modus das Fahrzeug lediglich so gesteuert wird, dass das Fahrzeug einem Straßenverlauf autonom folgt, kann beispielsweise auf Kartenmaterial verzichtet werden. Entsprechend können jeweilige Datenmengen erheblich reduziert werden. Insbesondere ist keine umfangreiche Übertragung von Kartenmaterial notwendig. Beispielsweise auf Überlandfahrten mit der Autobahn, wo häufig eine schlechte Mobilfunkabdeckung gegeben ist, kann so die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des autonomen Navigierens gesteigert werden.
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Das Verfahren kann einen Wechsel zwischen dem Steuern gemäß dem ersten Modus und dem zweiten Modus aufweisen. Bei Annäherung an einen der Knoten kann in den zweiten Modus gewechselt werden, beispielsweise bei Unterschreiten eines Mindestabstands zu einer Abzweigung, die zum Folgen der Fahrtroute genommen werden soll. Nach erfolgtem Abbiegen oder Überschreiten eines Mindestabstands zu einer Abzweigung kann in den ersten Modus gewechselt werden. Der Wechsel kann beispielsweise auch in Abhängigkeit von erfassten Standortdaten des Fahrzeugs erfolgen.
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Das Verfahren beruht auf der Idee, dass dem autonom fahrenden Fahrzeug nicht immer Kartenmaterial zur Verfügung stehen muss. Beispielsweise ist bei einer Autobahnfahrt anhand der Fahrtroutenplanung bekannt, dass für die nächsten 50km bis zu einer vorgegebenen Ausfahrt einfach nur der Straße gefolgt werden muss. Das Fahrzeug benötigt für die Überbrückung dieser Strecke keinerlei Kartenmaterial und kann in dem ersten Modus betrieben werden. Die Verfügbarkeit des autonomen Fahrens kann erhöht werden, beispielsweise auch in Bereichen mit schlechter Mobilfunkabdeckung. Die Ressourcen das Fahrzeugs, wie dessen Rechenleistung und Speicher, können dann für dafür notwendige Funktionen, wie eine Spurführung und ein Einhalten eines Abstands zum Vordermann konzentriert werden. Eine Verarbeitung von Kartenmaterial ist dagegen nicht notwendig. Auch eine Übertragung von Mobilfunkdaten ist nicht notwendig. Entsprechend sind auch Funklöcher kein Problem. Sobald die Autobahn verlassen wird, kann dagegen eine Nutzung von Kartenmaterial das autonome Steuern unterstützen. Entsprechend kann das Fahrzeug in dem zweiten Modus betrieben werden. Beispielsweise kann eine Auswertung von Sensordaten weniger genau oder schwieriger sein und deshalb durch Kartenmaterial verifiziert werden, wodurch ebenfalls weniger Rechenleistung oder weniger aufwendige Sensoren benötigt werden. Insgesamt kann das benötigte Kartenmaterial zum Navigieren auf ein Minimum reduziert werden.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass im zweiten Modus das Steuern des Fahrzeugs in Abhängigkeit von einem Streckenverlauf eines dem Knoten zugeordneten Kartenmaterials erfolgt. Der Streckenverlauf kann beispielsweise dazu genutzt werden, einem Spurverlauf zu folgen. Der Streckenverlauf kann alternativ oder zusätzlich auch genutzt werden, um eine Auswertung jeweiliger Sensorsignale, beispielsweise von einer Kamera, für das autonome Fahren zu verifizieren. Das Kartenmaterial kann als weiterer Schritt des Verfahrens bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Kartenmaterial von einem zentralen Server für einen Umgebungsbereich des Knotens heruntergeladen werden. Dazu kann beispielsweise eine Mobilfunkverbindung genutzt werden. Das Kartenmaterial kann auch vor Erreichen eines der Knoten und alternativ oder zusätzlich vor dem Wechsel von dem ersten Modus in den zweiten Modus prädiktiv heruntergeladen werden. Das Herunterladen kann beispielsweise an Stellen mit guter Mobilfunkverbindung erfolgen. Der Umgebungsbereich kann beispielsweise eine vorgegebene Distanz zu einer Abzweigung sein. Das Kartenmaterial kann beispielsweise im Bereich von einer Abzweigung ein autonomes Wählen der korrekten Abzweigung unterstützen oder erst ermöglichen. Beispielsweise kann im Bereich einer sich auf verschiedene Autobahnen aufteilenden Autobahn anhand des Kartenmaterials die korrekte Fahrspur besonders einfach korrekt ausgewählt werden. Der Streckenverlauf kann Daten von Straßen in dem Kartenmaterial sein. Beispielsweise kann der Streckenverlauf in dem Kartenmaterial Vektoren von jeweiligen Straßen entsprechen. Der Streckenverlauf kann beispielsweise Krümmungen von Straßen und zusätzlich deren Steigungen und deren Breite als Daten aufweisen. Der Streckenverlauf kann also eine räumliche Gestaltung jeweiliger Straßen entsprechen. Der Streckenverlauf auch von Straßen, welche nicht Teil der Fahrtroute sind, kann beim Steuern berücksichtigt werden.
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Das Kartenmaterial kann Informationen enthalten, wie jeweilige Straßen und damit auch eine Strecke auf der Fahrtroute verläuft. Beispielsweise wird jeweiliges Kartenmaterial in Bereichen guten Empfangs und alternativ oder zusätzlich vor Erreichen der jeweiligen zugeordneten Knoten heruntergeladen. Beispielsweise wird das Kartenmaterial spätestens vor Erreichen eines vorgegebenen Mindestabstands zu dem zugeordneten Knoten heruntergeladen. Dieser Mindestabstand kann einer Grenze des zugeordneten Kartenmaterials entsprechen. Der Mindestabstand kann beispielsweise auch in Abhängigkeit von einer tatsächlichen oder voraussichtlichen Fahrgeschwindigkeit und alternativ oder zusätzlich einer tatsächlich oder voraussichtlich zur Verfügung stehenden Datenübertragungsrate vorgegeben werden.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass ausschließlich für die Knoten zugeordnetes Kartenmaterial einem autonomen Fahrsystem des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird. Im Bereich von Kanten kann dagegen auf das Bereitstellen von Kartenmaterial verzichtet werden. Dadurch wird nur datenintensives Kartenmaterial in Bereichen genutzt, bei welchen dies für das autonome Fahren aufgrund der Nutzung des zweiten Steuermodus vorteilhaft ist. Das autonome Fahrsystem kann die Gesamtheit von Vorrichtungen sein, welche dem Fahrzeug ohne Eingriff des Fahrers ein Fahren ermöglichen.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass im Bereich der Knoten die Navigation des Fahrzeugs in Abhängigkeit von Lokalisierungsdaten des Kraftfahrzeugs erfolgt. Die Lokalisierungsdaten können alternativ oder zusätzlich zu dem Kartenmaterial mit dem Streckenverlauf genutzt werden. Lokalisierungsdaten können Standortinformationen eines globalen Navigationssatellitensystems, wie GPS, aufweisen. Diese Daten können beispielsweise mittels eines entsprechenden Empfängers im Kraftfahrzeug erzeugt werden. Die Lokalisierungsdaten können in Abhängigkeit von jeweiligen Sensordaten von Bewegungssensoren des Kraftfahrzeugs, wie einem Raddrehzahlsensor, einem Lenkwinkelsensor und einem Giersensor, erzeugt werden. So kann von diesen Sensordaten und einem Startort auf den derzeitigen Standort geschlossen werden. Die Lokalisierungsdaten können in Abhängigkeit von jeweiligen Sensordaten von Umgebungssensoren des Kraftfahrzeugs, wie einer Kamera, erzeugt werden. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug mittels eines Kamerabilds ein Straßenschild, einen QR-Code im Straßenschild oder einem anderen Tag erfassen und in Abhängigkeit davon einen Knoten erkennen. Für den Knoten kann anhand der Fahrtroute bestimmt werden, dass von einer Autobahn abgefahren werden muss. Mit unterschiedlichen Methoden und Sensoren bestimmte Lokalisierungsdaten können verglichen werden, um eine Redundanz zu erreichen.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das autonome Folgen des Straßenverlaufs eine Einhaltung eines Abstands zu einem vorrausfahrenden Fahrzeug aufweist. Beispielsweise kann dafür ein System zur adaptiven Cruise Control genutzt werden. Zusätzlich kann das autonome Folgen des Straßenverlaufs ein Verhindern eines Überschreitens einer Höchstgeschwindigkeit aufweisen, welche beispielsweise einem örtlichen Tempolimit entsprechen kann. Das vorausfahrende Fahrzeug kann beispielsweise das nächste Fahrzeug in der gleichen Fahrspur in Fahrtrichtung vor dem autonom gesteuerten Fahrzeug sein.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das autonome Folgen des Straßenverlaufs eine Spurführung aufweist. Beispielsweise kann eine Spurführung bewirken, dass das Fahrzeug innerhalb der Fahrbahnmarkierungen einer Fahrbahn fährt. Das Fahrzeug kann so gesteuert werden, dass es in einer Fahrspur einer Straße bleibt. Die Spurführung kann in einer Ausführungsform auch Spurwechsel bewirken, beispielsweise zum Überholen.
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Sofern das autonome Folgen des Straßenverlaufs die Einhaltung des Abstands zu dem vorrausfahrenden Fahrzeug und die Spurführung aufweist, kann im Bereich der Kanten mit besonders einfachen Mitteln das Navigieren und Folgen des Straßenverlaufs ermöglicht werden. Es ist beispielsweise keine weitere Sensorerfassung der Fahrzeugumgebung und Auswertung entsprechender Sensorsignale und von Kartenmaterial notwendig, um der Fahrtroute im Bereich der Kanten autonom zu folgen.
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Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass im ersten Modus das Steuern des Fahrzeugs ohne Nutzung eines der Kanten zugeordneten Kartenmaterials mit entsprechendem Streckenverlauf erfolgt. Dadurch sind im ersten Modus besonders wenige Daten und deren Verarbeitung zum autonomen Fahren notwendig, ohne dass sich eine verringerte Zuverlässigkeit bei der Navigation ergibt.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren ferner einen Schritt eines Erhaltens von Verkehrsinformationen während der Fahrt aufweist. Die Verkehrsinformationen können Daten über eine Verzögerung oder Blockierungen auf der Fahrtroute aufweisen. Beispielsweise kann eine Straße gesperrt sein oder durch zähfließenden Verkehr oder einen Stau die Fahrt auf dieser Straße verzögert sein. Die Verkehrsinformationen können beispielsweise per Mobilfunk oder Radio zum Erhalten empfangen werden. Weiterhin kann ein Erstellen einer optimierten Fahrtroute in Abhängigkeit von den Verkehrsinformationen erfolgen. Zusätzlich kann ein derzeitiger Standort und das Fahrtziel und alternativ oder zusätzlich die derzeitige Fahrtroute berücksichtigt werden. Die optimierte Fahrtroute kann in einer kürzeren Fahrtzeit resultieren, beispielsweise durch Umfahrung des Staus. Weiterhin kann ein Unterteilen der optimierten Fahrtroute in Knoten, bei welchen ein Straßenwechsel zum Folgen der Fahrtroute notwendig ist, und in Kanten, welche die Knoten miteinander verbinden und bei welchen ein Verbleib auf einer die Knoten verbindenden Straße zum Folgen der Fahrtroute notwendig ist, erfolgen. Dabei können mit der ursprünglichen Fahrtroute identische Kanten und Knoten beibehalten werden. Es können lediglich zusätzliche Knoten im Bereich einer Verzögerung und möglich neue Knoten und Kanten für die optimierte Fahrtroute erstellt werden. Weiterhin kann ein autonomes Steuern des Kraftfahrzeugs zum Folgen der optimierten Fahrtroute, wobei im Bereich der Kanten das Steuern des Fahrzeugs in dem ersten Modus und im Bereich der Knoten in dem zweiten Modus erfolgt, erfolgen. Dadurch kann auch eine Stauumfahrung unter Nutzung der zwei Modi ermöglicht werden, wodurch eine Datennutzung und damit Datenübertragung gering sein kann und gleichzeitig die Fahrtzeit besonders gering ist.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass den Knoten der optimierten Fahrtroute zugeordnetes Kartenmaterial dem autonomen Fahrsystem des Kraftfahrzeugs vor Erreichen dieser Knoten bereitgestellt wird. So kann zusätzliches Kartenmaterial für zusätzliche Knoten der optimierten Fahrtroute prädiktiv heruntergeladen werden, beispielsweise in Regionen mit guter Mobilfunkverbindung.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuersystem zum autonomen Navigieren eines Kraftfahrzeugs. Das Steuersystem kann dazu ausgebildet sein, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen. Die sich aus dem ersten Aspekt ergebenden Vorteile und Merkmale sind demnach auch Vorteile und Merkmale des zweiten Aspekts und umgekehrt.
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Das Steuersystem kann ein Navigationssystem, welches dazu ausgebildet ist, eine Fahrtroute zum Navigieren des Fahrzeugs zu erzeugen, aufweisen. Das Navigationssystem kann dazu beispielsweise mit einem Server kommunizieren. Das Navigationssystem kann beispielsweise zur Eingabe eines Zielorts ausgebildet sein und alternativ oder zusätzlich zur Bestimmung eines derzeitigen Standorts.
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Das Steuersystem kann eine Auswertvorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die Fahrtroute in Knoten, bei welchen eine Straßenwechsel zum Folgen der Fahrtroute notwendig ist, und in Kanten, welche die Knoten miteinander verbinden und bei welchem ein Verbleib auf einer die Knoten verbindenden Straße zum Folgen der Fahrtroute notwendig ist, zu unterteilen, aufweisen. Dadurch kann das benötigte Kartenmaterial zum autonomen Fahren minimiert werden.
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Das Steuersystem kann eine Steuervorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von den Knoten und Kanten zum Folgen der Fahrtroute in einem ersten und einem zweiten Modus zu steuern, aufweisen. Zudem kann die Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, zwischen diesen Modi zu wechseln, beispielsweise in Abhängigkeit von einem Abstand zu einem als nächsten anzufahrenden Knoten und alternativ oder zusätzlich in Abhängigkeit von einem Abstand zu einem als letzten passierten Knoten. Die Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, in Wirkverbindung mit einem Antriebsstrang und alternativ oder zusätzlich einer Lenkung des Fahrzeugs zu stehen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung Lenkbefehle erzeugen und an die Lenkvorrichtung übermitteln. Im Bereich der Kanten kann das Steuern des Fahrzeugs in einem ersten Modus mittels der Steuervorrichtung erfolgen, bei welchem zur Navigation das Fahrzeug lediglich so gesteuert wird, dass das Fahrzeug einem Straßenverlauf autonom folgt, auf welchem sich das Fahrzeug befindet. Im Bereich der Knoten kann das Steuern des Fahrzeugs in einem zweiten Modus mittels der Steuervorrichtung erfolgen, welcher sich von dem ersten Modus unterscheidet.
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Ein dritter Aspekt betrifft ein Computerprogrammprodukt. Das Computerprogrammprodukt kann dazu ausgebildet sein, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt zu implementieren und alternativ oder zusätzlich das Verfahren auf einem Steuersystem gemäß dem zweiten Aspekt auszuführen. Beispielsweise kann das Computerprogrammprodukt dazu ausgebildet sein, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt mittels des Steuersystems gemäß dem zweiten Aspekt auszuführen. Die sich aus dem ersten und zweiten Aspekt ergebenden Vorteile und Merkmale sind demnach auch Vorteile und Merkmale des dritten Aspekts und umgekehrt.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum autonomen Navigieren eines Kraftfahrzeugs.
- 2 veranschaulicht in einer schematischen Draufsicht ein Kraftfahrzeug mit einem Steuersystem zum autonomen Navigieren eines Kraftfahrzeugs.
- 3 veranschaulicht schematisch zwei Modi zum Steuern des Kraftfahrzeugs.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum autonomen Navigieren eines Kraftfahrzeugs 10, welches in einer schematischen Draufsicht in 2 gezeigt ist. Das Verfahren umfasst einen Schritt 12, in welchem eine Fahrtroute zum Navigieren des Fahrzeugs 10 vorgegeben wird. Zu diesem Zweck weist das Fahrzeug 10 ein Navigationssystem 14 auf. Ein Nutzer des Fahrzeugs 10 kann bei dem Navigationssystem 14 ein gewünschtes Fahrtziel eingeben. Zudem weist das Navigationssystem 14 einen Empfänger auf, mittels welchem ein derzeitiger Standort des Fahrzeugs 10 als Standortinformation durch ein globales Positionierungssystem, wie GPS, bestimmt wird. Das Navigationssystem 14 übermittelt dieses Fahrtziel in einer Ausführungsform zusammen mit dem derzeitigen Standort des Fahrzeugs 10 an einen zentralen Server, der daraus eine Fahrtroute erstellt. Alternativ kann auch das Navigationssystem 14 die Fahrtroute erzeugen.
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In einem weiteren Schritt 16 wird die Fahrtroute in Knoten, bei welchen ein Straßenwechsel zum Folgen der Fahrtroute notwendig ist, und in Kanten, welche die Knoten miteinander verbinden und bei welchem ein Verbleib auf einer die Knoten verbindenden Straße zum Folgen der Fahrtroute notwendig ist, unterteilt. Dies wird noch weiter in 3 veranschaulicht. Das Unterteilen erfolgt durch eine Auswertvorrichtung 18, welche in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Teil des Fahrzeugs 10 bildet. Die Auswertvorrichtung kann aber auch in einer Ausführungsform durch den zentralen Server gebildet sein.
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In einem weiteren Schritt 20 erfolgt ein autonomes Steuern des Kraftfahrzeugs 10 in Abhängigkeit von den Knoten und Kanten zum Folgen der Fahrtroute. Im Bereich der Kanten erfolgt das Steuern des Fahrzeugs 10 in einem ersten Modus 22. In dem ersten Modus 22 wird das Fahrzeug 10 zum Folgen der Fahrtroute lediglich so gesteuert, dass das Fahrzeug 10 einem Straßenverlauf autonom folgt, auf welchem sich das Fahrzeug 10 befindet. Beispielsweise wird dabei lediglich autonom ein Einhalten der Fahrspur, der örtlichen Höchstgeschwindigkeit und ein Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug bewirkt. Entsprechend sind nur wenige Sensordaten und kein Kartenmaterial erforderlich. Dennoch wird der Fahrtroute zuverlässig gefolgt.
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Im Bereich der Knoten erfolgt das Steuern des Fahrzeugs 10 in einem zweiten Modus 24, welcher sich von dem ersten Modus 22 unterscheidet. In einer Ausführungsform wird ein Streckenverlauf, hinterlegt in dem dem Knoten zugeordneten Kartenmaterial, bei dem Steuern berücksichtigt. So kann in urbanen Regionen mit vielen Abzweigungen und Kreuzungen oder Spezialzielen, wie einem Parkplatz, dass Navigieren erleichtert werden. Das Steuern des Fahrzeugs 10 in dem ersten und zweiten Modus 22, 24 erfolgt mittels der Steuervorrichtung 38.
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3 veranschaulicht die in den beiden Modi 22, 24 jeweils genutzten Daten. In 3 ist ein erster Kartenbereich 26 als Kartenmaterial für einen ersten Knoten dargestellt. Der erste Knoten entspricht dabei einer gezeigten Aufgabelung 30 einer Autobahn in zwei verschiedene Autobahnen, welche jeweils eine eigene Straße darstellen. Der Kartenbereich 26 ist durch einen Abstand zu dem ersten Knoten begrenzt, womit auch nur begrenzte Daten geladen werden müssen. Die Krümmung und Breite der jeweiligen Fahrspuren und Straßen sind dabei in dem Kartenmaterial enthalten. Zudem sind in dem Kartenmaterial ein Standort und eine Form eines Hauses 28 enthalten.
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Durch das zur Verfügung stehende Kartenmaterial kann das autonom fahrende Fahrzeug 10 beim Folgen der Krümmung der Straße und der korrekten Wahl der abzweigenden Fahrspur jeweilige Sensordaten verifizieren, redundante Informationen nutzen oder auch nur anhand des Kartenmaterials gesteuert werden. Das Fahrzeug 10 wird dabei in dem zweiten Modus 24 gesteuert. Der Standort und jeweilige Sensorinformationen werden in einer Ausführungsform durch eine Erfassung des in dem Kartenmaterial enthaltenen Hauses 28 mit einer Kamera verifiziert.
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Bei Verlassen des Kartenbereichs 26 stehen keine Karteninformationen mehr zur Verfügung. Stattdessen wird die Fahrtroute hier nur durch eine Kante 32 abgebildet, welche den Kartenbereich 26 mit einem weiteren Kartenbereich 34 verbindet. Im Bereich der Kante 32 wechselt die Steuerung des Fahrzeugs 10 in den ersten Modus 22. In dem ersten Modus 22 wird das Fahrzeug 10 nur dadurch autonom gesteuert und navigiert, indem einer Spur gefolgt wird, ein Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten wird und die Geschwindigkeit unter einem Tempolimit bleibt. Die Kante 32 repräsentiert dabei einen Teil der Autobahn, welcher keine Wechsel der Straße durch eine Abzweigung, Abfahrt oder Aufgabelung ermöglicht und alternativ oder zusätzlich aufgrund der Fahrtroute bedingt.
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Sobald das Fahrzeug 10 in den Kartenbereich 34 gelangt, wird wieder in den zweiten Modus 24 gewechselt. Der Kartenbereich 34 entspricht einem zweiten Knoten, welcher zu der Ausfahrt 36 von der Autobahn korrespondiert. Das Erreichen des Kartenbereichs 34 kann das Navigationssystem 14 beispielsweise durch eine Positionsinformation erfassen und an die Steuervorrichtung 38 zum Verursachen des Moduswechsels übermitteln.
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In dem Kartenbereich 34 stellt ein Einkaufszentrum 40 den gewünschten Zielort der autonomen Fahrt dar. Entsprechend müsste das autonom fahrende Fahrzeug 10 eigentlich nach Verlassen der Autobahn durch Ausfahrt 36 zum Folgen der Fahrtroute rechts abbiegen. In dem Kartenmaterial ist jedoch die Information enthalten, dass ein Parkplatz 42 zu dem Einkaufszentrum gehört, welcher in Fahrtrichtung linksseitig zu der Ausfahrt 36 liegt. Da das Fahrzeug in dem Kartenbereich 34 in dem zweiten Modus 24 und damit in Abhängigkeit von dem dem zweiten Knoten zugeordneten Kartenmaterial gesteuert wird, kann bei der Navigation und Steuerung diese Information berücksichtigt werden. Entsprechend wird das Fahrzeug 10 nach der Ausfahrt 36 zweimal autonom links abbiegen, um auf dem Parkplatz 42 zum Stehen zu kommen und damit einem zum Zielort korrespondierenden Anhalteort.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Schritt des Vorgebens der Fahrtroute
- 14
- Navigationssystem
- 16
- Schritt des Unterteilens in Kanten und Knoten
- 18
- Auswertvorrichtung
- 20
- Schritt des autonomen Steuerns
- 22
- erster Steuermodus
- 24
- zweiter Steuermodus
- 26
- Kartenbereich
- 28
- Haus
- 30
- Aufgabelung
- 32
- Kante
- 34
- Kartenbereich
- 36
- Ausfahrt
- 38
- Steuervorrichtung
- 40
- Einkaufszentrum
- 42
- Parkplatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1555511 A1 [0003]
- DE 102017104470 A1 [0004]
