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Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Bahnplanung eines Fahrzeugs, um abhängig von dieser Bahnplanung insbesondere eine Längsbewegung des Fahrzeugs anzupassen.
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Die
US 2018/0174462 A1 beschreibt eine Kollisionsvermeidung eines Fahrzeugs basierend auf einem Grenzbereich. Dabei wird der Fahrzustand des Fahrzeugs und eines benachbarten Fremdfahrzeugs berücksichtigt. Eine Bahnplanung kann dieser Druckschrift nicht entnommen werden.
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Die
CN 104386063 A1 offenbart ein Fahrassistenzsystem, welches auf künstlicher Intelligenz basiert. Dabei wird anhand von Sensoren (z.B. Kamera und Radar) die Umgebung um das Fahrzeug erfasst. Die von den Sensoren erfassten Informationen sind zusammen mit weiteren Informationen Eingabedaten das auf künstlicher Intelligenz basierenden System. Eine Kombination von Fremdfahrzeugdaten mit den von den Sensoren erfassten Informationen zur Bahnplanung des Fahrzeugs kann auch dieser Druckschrift nicht entnommen werden.
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Nach dem Stand der Technik verfügt ein Fahrzeug über Sensoren zur Umfeldwahrnehmung (z.B. eine Kamera, ein Radar, einen Ultraschallsensor), mit denen Sensordaten erfasst werden. Auf der Basis dieser Sensordaten wird ein Bereich um das Fahrzeug analysiert und anhand dieser Analyse die Bahnplanung, d.h. der zukünftig von dem Fahrzeug zu fahrende Weg, ermittelt bzw. erstellt.
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Bestimmte für die Ermittlung der Bahnplanung wichtige Informationen, wie z.B. die Länge eines Fremdfahrzeugs, können bisher aus den Sensordaten (wenn überhaupt) nur unzureichend bestimmt werden. Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, diese für die Bahnplanung wichtigen Informationen genauer zu ermitteln, um dadurch auch die Erstellung der Bahnplanung zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Erstellung einer Bahnplanung eines Fahrzeugs nach dem Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erstellung einer Bahnplanung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Dieses Verfahren umfasst folgende Schritte:
- Erfassen von Umfelddaten im Umfeld um das Fahrzeug herum mit Hilfe von Umfeldsensoren des Fahrzeugs. In diesem Schritt werden mittels Umfeldsensoren, wie z.B. Kamera(s), Ultraschallsensoren, Radar, Laserscannern, LIDAR, Sensordaten erfasst, anhand derer dann Umfelddaten (z.B. über stationäre Objekte und sich bewegende Objekte (z.B. Fremdfahrzeuge)) ermittelt werden.
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Erfassen von Fremdfahrzeugdaten eines oder mehrerer Fremdfahrzeuge in der Nähe des Fahrzeugs mit Hilfe einer Car-2-Car-Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem jeweiligen Fremdfahrzeug. In diesem Schritt werden insbesondere mit einer Antenne des Fahrzeugs z.B. über WLAN oder Bluetooth die Fremdfahrzeugdaten von dem oder den Fremdfahrzeugen selbst an das Fahrzeug im Rahmen der Car-2-Car-Kommunikation übermittelt. Diese Fremdfahrzeugdaten umfassen insbesondere Informationen, die mit Hilfe der Umfelddaten nicht oder nur unzureichend ermittelt werden können.
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Kombinieren der Umfelddaten und der Fremdfahrzeugdaten. In diesem Schritt werden die in den vorherigen Schritten erfassten Daten bzw. Informationen kombiniert, um anhand der kombinierten Daten insbesondere möglichst genaue Informationen über das Umfeld des Fahrzeugs und dabei insbesondere Informationen über das oder die Fremdfahrzeuge in der Nähe des Fahrzeugs zu bestimmen.
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Erstellen der Bahnplanung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Kombination der Umfelddaten und der Fremdfahrzeugdaten. In diesem Schritt wird ausgehend von den mit den Fremdfahrzeugdaten kombinierten Umfelddaten (d.h. insbesondere anhand der Informationen über das Umfeld des Fahrzeugs) die Bahnplanung des Fahrzeugs erstellt. Durch die Kombination der Umfelddaten und der Fremdfahrzeugdaten kann auch die Qualität der Regelobjekte (d.h. die Information über Objekte, abhängig von denen die Bahnplanung des Fahrzeugs bestimmt wird) und damit die Bahnplanung verbessert werden.
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Durch das Erfassen der Fremdfahrzeugdaten umfasst die Kombination aus den Umfelddaten und den Fremdfahrzeugdaten Informationen über das oder die Fremdfahrzeuge, die allein anhand der Umfelddaten nicht zu ermitteln sind. Dadurch werden die zur Erstellung der Bahnplanung wichtigen Informationen im Vergleich zum Stand der Technik genauer ermittelt, wodurch dann auch die Erstellung der Bahnplanung anhand dieser Informationen verbessert wird. Dadurch löst die vorliegende Erfindung die oben gestellte Aufgabe.
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In die Erstellung der Bahnplanung fließt insbesondere auch eine, eine Auswahl oder alle von folgenden Informationen ein:
- • eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs,
- • eine Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs,
- • eine aktuelle Beschleunigung des Fahrzeugs, und
- • ein aktueller (positiver oder negativer) (vom Fahrer bestimmter) Wunschgradient bezüglich der Längsbewegung des Fahrzeugs.
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Das Erstellen der Bahnplanung kann auch ein Bestimmen einer zukünftigen Längsbewegung (und ggfls. auch Querbewegung) des Fahrzeugs umfassen. D.h. anhand der Bahnplanung kann die zukünftige Längsbewegung bestimmt werden, wobei anhand dieser bestimmten zukünftigen Längsbewegung die (zukünftige) Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden kann, so dass sich auch die aktuell einzustellende (positive oder negative) Beschleunigung des Fahrzeugs aus der Bahnplanung ableiten lässt.
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Die Fremdfahrzeugdaten umfassen dabei insbesondere eine Außenabmessung (z.B. Länge und/oder Breite) des jeweiligen Fremdfahrzeugs.
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Gerade die Länge eines Fremdfahrzeugs kann anhand der Sensordaten des Fahrzeugs höchstens ungenau ermittelt werden. Beispielsweise kann mit Hilfe der Ultraschallsensoren des Fahrzeugs erkannt werden, dass aktuell ein Fremdfahrzeug neben dem Fahrzeug fährt oder gerade an dem Fahrzeug vorbei gefahren ist, während die Länge dieses Fremdfahrzeugs anhand der Sensordaten der Ultraschallsensoren nicht ermittelt werden kann. Die Übermittlung der Außenabmessung des Fremdfahrzeugs anhand der Car-2-Car-Kommunikation stellt demnach eine Information bereit, mit der die Bahnplanung oder der eigene Fahrschlauch des Fahrzeugs exakter geplant werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Erstellung der Bahnplanung folgende Schritte:
- Erstellen eines Freiraums vor dem Fahrzeug (nur) in Abhängigkeit von den Umfelddaten. Der Freiraum umfasst dabei insbesondere einen Raum (direkt) vor dem Fahrzeug in der (aktuellen) Fahrspur des Fahrzeugs und insbesondere auch in einer oder mehrerer zur aktuellen Fahrspur benachbarter Fahrspuren, in dem sich kein Objekt (insbesondere kein Fremdfahrzeug) befindet. Dabei kann das Erstellen des Freiraums auch ein Erstellen eines zukünftigen Freiraums des Fahrzeugs, d.h. einen Freiraum des Fahrzeugs, wie er sich voraussichtlich in einer bestimmten Zeitspanne ausgehend vom aktuellen Zeitpunkt ergeben wird, umfassen.
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Überprüfen des Freiraums anhand der Fremdfahrzeugdaten. In diesem Schritt wird der im vorherigen Schritt ermittelte Freiraum mit den Fremdfahrzeugdaten (insbesondere mit der Länge des jeweiligen Fremdfahrzeugs) abgeglichen.
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Anpassen des Freiraumes und damit der Bahnplanung in Abhängigkeit von den Ergebnissen des vorherigen Überprüfungsschritts. Wenn das Ergebnis des vorherigen Überprüfungsschritts einen Konflikt zwischen dem im ersten Schritt erstellten Freiraum und den Fremdfahrzeugdaten ergibt, wird der Freiraum derart an die Fremdfahrzeugdaten angepasst bzw. geändert, so dass eine erneute Überprüfung keinen Konflikt mehr ergeben würde.
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Das Erstellen oder Bestimmen des Freiraums kann auf der Erstellung einer so genannten Bounding-Box für das jeweilige Fremdfahrzeug beruhen. Dabei wird diese Bounding-Box abhängig von der Außenabmessung des jeweiligen Fremdfahrzeugs bestimmt. Dabei wird unter einer Bounding-Box insbesondere ein Hüllkörper in Form eines einfachen geometrischen Körpers um das jeweilige Fremdfahrzeug herum verstanden. Anhand der Ausmaße der Bounding-Box des jeweiligen Fremdfahrzeugs kann der Freiraum des Fahrzeugs bestimmt werden und/oder die Bahnplanung erstellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Erstellen der Bahnplanung folgende Schritte:
- Erstellen einer weiteren Bahnplanung für jedes Fremdfahrzeug. In diesem Schritt wird anhand der Umfelddaten und insbesondere anhand der Fremdfahrzeugdaten für jedes relevante (d.h. für jedes die Bahnplanung des Fahrzeugs wichtiges) Fremdfahrzeug selbst eine Bahnplanung erstellt, die zur Unterscheidung als weitere Bahnplanung bezeichnet wird. Dabei kann die weitere Bahnplanung des jeweiligen Fremdfahrzeugs in den Fremdfahrzeugdaten dieses Fremdfahrzeugs übermittelt werden. Falls das jeweilige Fremdfahrzeug seine (weitere) Bahnplanung nicht in den Fremdfahrzeugdaten übermittelt, kann die weitere Bahnplanung anhand anderer Fremdfahrzeugdaten (z.B. anhand der aktuellen Geschwindigkeit und der aktuellen Beschleunigung des Fremdfahrzeugs) ermittelt werden.
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Überwachen eines Konflikts zwischen der Bahnplanung und der jeweiligen weiteren Bahnplanung.
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Abhängig von den Ergebnissen der Überprüfung wird die Bahnplanung des Fahrzeugs angepasst.
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Anhand der Kenntnis der (weiteren) Bahnplanung des jeweiligen Fremdfahrzeugs kann sehr gut bestimmt werden, wann das jeweilige Fremdfahrzeug gegebenenfalls in den Freiraum des Fahrzeugs eindringt, so dass der Freiraum und/oder die Bahnplanung des Fahrzeugs dann entsprechend angepasst werden kann, um quasi der (weiteren) Bahnplanung des jeweiligen Fremdfahrzeugs Rechnung zu tragen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Erstellung der Bahnplanung folgende Schritte:
- Erstellen der Bahnplanung (nur) in Abhängigkeit von den Umfelddaten. In diesem Schritt wird die Bahnplanung insbesondere ohne Kenntnis der Fremdfahrzeugdaten bestimmt.
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Überprüfen der im vorherigen Schritt erstellten Bahnplanung anhand der Fremdfahrzeugdaten. In diesem Schritt wird insbesondere überprüft, ob die Bahnplanung mit der jeweiligen weiteren Bahnplanung eines Fremdfahrzeugs einen Konflikt verursacht. Beispielweise kommt es zu einem Konflikt, wenn anhand einer weiteren Bahnplanung erkannt wird, dass ein Fremdfahrzeug zu stark in den anhand der Bahnplanung bestimmten Freiraum des Fahrzeugs eindringt.
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Anpassen der Bahnplanung in Abhängigkeit von den Ergebnissen des vorherigen Überprüfungsschritts. Wenn es beispielsweise in dem vorherigen Überprüfungsschritt zu einem Konflikt kommt, wird die Bahnplanung des Fahrzeugs derart angepasst, dass es mit dieser angepassten Bahnplanung zu keinem Konflikt mehr kommt.
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Neben der Außenabmessung des jeweiligen Fremdfahrzeugs können die Fremdfahrzeugdaten zumindest eine Information aus folgender Informationsmenge umfassen:
- • Eine aktuelle Geschwindigkeit des jeweiligen Fremdfahrzeugs.
- • Eine Zielgeschwindigkeit des jeweiligen Fremdfahrzeugs. Dabei wird unter der Zielgeschwindigkeit eine Geschwindigkeit verstanden, die das (Fremd)Fahrzeug beispielsweise aufgrund seiner aktuellen (weiteren) Bahnplanung oder aufgrund einer Einstellung in seinem Tempomat zu erreichen plant.
- • Eine aktuelle Beschleunigung des jeweiligen Fremdfahrzeugs.
- • Eine aktuelle Bahnplanung des jeweiligen Fremdfahrzeugs, welche hier auch als weitere Bahnplanung bezeichnet wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Erstellen der Bahnplanung auch abhängig sein von zumindest einem von
- • Umweltdaten, welche von Sensoren des Fahrzeugs erfasst werden. Dabei können die Umweltdaten beispielsweise eine aktuelle Temperatur, eine aktuelle Feuchtigkeit und/oder eine aktuelle Glätte umfassen.
- • Schwarmdaten für das Umfeld des Fahrzeugs. Unter Schwarmdaten werden dabei Daten verstanden, welche von anderen Fahrzeugen und/oder Infrastrukturobjekten an das Fahrzeug übertragen werden und welche Informationen über den aktuell von dem Fahrzeug befahren Straßenabschnitt, wie z.B. aktuelle Baustellen, Unfälle, Straßenbeschaffenheit, umfassen.
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Anhand dieser Umweltdaten und Schwarmdaten kann die Bahnplanung noch weiter optimiert werden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Erstellung einer Bahnplanung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei umfasst die Vorrichtung:
- • Umfeldsensoren, mit denen Umfelddaten im Umfeld des Fahrzeugs erfasst werden.
- • Sensoren, wie z.B. eine Antenne, mit denen mit Hilfe einer Car-2-Car-Kommunikation Fremdfahrzeugdaten eines oder mehrerer Fremdfahrzeuge in der Nähe des Fahrzeugs erfasst werden.
- • Prozessormittel, um die Umfelddaten und die Fremdfahrzeugdaten zu kombinieren und um abhängig von diesen kombinierten Umfelddaten und Fremdfahrzeugdaten die Bahnplanung zu erstellen.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
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Schließlich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung noch ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.
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Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise bei einem assistierten Fahrstreifenwechsel eingesetzt werden, wobei das Fahrzeug von seiner aktuellen Fahrbahn auf eine dazu benachbarte Zielfahrbahn wechselt, auf der sich beispielsweise mindestens ein Fremdfahrzeug befindet.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen im Detail mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
- In 1 ist ein Flussplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
- In 2 ist die vorliegende Erfindung anhand eines Fahrzeugs und eines auf der benachbarten Fahrspur fahrenden Fremdfahrzeugs dargestellt.
- In 3 ist dargestellt, anhand welcher Informationen und wie erfindungsgemäß eine Bahnplanung erstellt wird.
- In 4 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
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In 1 ist der Flussplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erstellung einer Bahnplanung eines Fahrzeugs dargestellt.
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Im Schritt S1 werden Umfelddaten im Umfeld des Fahrzeugs mit entsprechenden Sensoren des Fahrzeugs insbesondere von Fremdfahrzeugen, aber auch anderen Objekten erfasst.
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Im Schritt S2 werden Fremdfahrzeugdaten von einem oder mehreren Fremdfahrzeugen in der Nähe des Fahrzeugs mit Hilfe einer Car-2-Car-Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem jeweiligen Fremdfahrzeug erfasst.
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Im Schritt S3 werden die in den vorherigen Schritten erfassten Umfelddaten und Fremdfahrzeugdaten kombiniert.
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Im Schritt S4 wird in Abhängigkeit von den kombinierten Umfelddaten und Fremdfahrzeugdaten die Bahnplanung des Fahrzeugs erstellt.
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In 2 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 zusammen mit einem auf der Nachbarfahrbahn fahrenden Fremdfahrzeug 5 dargestellt.
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Dabei weist das Fahrzeug 10 Sensoren (z.B. eine Kamera 2, ein Radar 3, Ultraschallsensoren) zur Umfeldwahrnehmung auf. Auf Basis dieser Sensordaten wird der zukünftige Weg (die Bahnplanung) des Fahrzeugs 10 ermittelt. Über eine Car-2-Car-Kommunikation 1 werden Fremdfahrzeugdaten des Fremdfahrzeugs 5 erfasst, wodurch die Qualität der Regelobjekte (insbesondere die Informationen über das Fremdfahrzeug 5) verbessert wird, was auch zu einer verbesserten Bahnplanung führt. Zusätzlich kann das Fahrzeug 10 mittels einer Kommunikation 4 mit einem Server (z.B. mittels Mobilfunk) Schwarmdaten 11 erfassen, mit denen die Qualität der Bahnplanung weiter gesteigert werden kann.
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In 3 sind zahlreiche Informationen dargestellt, anhand deren eine Bahnplanung ausgeführt wird.
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Dem Fahrzeug 10 sind seine aktuelle Geschwindigkeit 22 und seine angestrebte Zielgeschwindigkeit 21 bekannt. Darüber hinaus wird dem Fahrzeug 10 z.B. über eine entsprechende Betätigung des Fahrpedals oder des Bremspedals ein (positiver oder negativer) Wunschgradient mitgeteilt. Dieser Wunschgradient wird abhängig von Umweltdaten 25 (z.B. Feuchtigkeit, Glätte) angepasst. Über Umfeldsensoren des Fahrzeugs 10, z.B. ein Frontradar und/oder eine Kamera, wird ein Freiraum (Freespace) vor dem Fahrzeug 10 ermittelt. Schließlich werden anhand einer Car-2-Car-Kommunikation 14 mit einem oder mit mehreren Fremdfahrzeugen Fremdfahrzeugdaten (z.B. Länge, Geschwindigkeit, Zielgeschwindigkeit) des jeweiligen Fremdfahrzeugs ermittelt.
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Abhängig von dem Wunschgradienten 26, der aktuellen Geschwindigkeit 22 und der Zielgeschwindigkeit 21 wird eine Bahnplanung des Fahrzeugs 10 erstellt. Das heißt, es wird abhängig von dem Wunschgradienten 26, der aktuellen Geschwindigkeit 22 und der Zielgeschwindigkeit 21 ein Weg und eine Zeit bestimmt, bis das Fahrzeug 10 die Zielgeschwindigkeit 21 in der Zielfahrspur erreicht hat 27. Dann wird überprüft, ob ein Konflikt zwischen dem derart bestimmten Weg und der derart bestimmten Zeit und der (weiteren) Bahnplanung eines Fremdfahrzeugs (Weg und Zeit des Fremdfahrzeugs auf der Nachbarspur) und/oder dem Freiraum 24 vorliegt, wobei diese Konfliktüberprüfung anhand der mittels Car-2-Car-Kommunikation ermittelten Fremdfahrzeugdaten 23 und dem anhand der Umfelddaten ermittelten Freiraum 24 vorgenommen wird. Ein Konflikt liegt beispielsweise vor, wenn der Weg und die Zeit bis zur Zielgeschwindigkeit 27 (d.h. die Bahnplanung) des Fahrzeugs 10 zu einer Kollision mit dem seiner (weiteren) Bahnplanung folgenden Fremdfahrzeug führen würde oder wenn aufgrund der Bestimmung des Freiraums 24 anhand der Umfelddaten mit einer Kollision zu rechnen ist.
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Falls ein Konflikt vorliegt, wird die Bahnplanung des Fahrzeugs 10 derart angepasst, dass es zu keinem Konflikt zwischen der angepassten Bahnplanung des Fahrzeugs 10 und einem Fremdfahrzeug kommt. Die Anpassung der Bahnplanung entspricht dabei einer Adaption der Längsgeschwindigkeit 29 des Fahrzeugs 10. Das heißt, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fahrzeugs 10 werden entsprechend angepasst oder eingestellt.
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In 4 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 dargestellt. Dabei umfasst die Vorrichtung 20 Prozessormittel 12 sowie Umfeldsensoren 13 und Mittel 14 zur Car-2-Car-Kommunikation mit einem in der Nähe befindlichen Fremdfahrzeug. Die Vorrichtung 20 ist ausgestaltet, um anhand von mittels der Umfeldsensoren 13 erfassten Umfelddaten und anhand von mittels der Car-2-Car-Kommunikation ermittelten Fremdfahrzeugdaten eine Bahnplanung des Fahrzeugs 10 zu erstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Car2Car-Kommunikation
- 2
- Kamera
- 3
- Radar
- 4
- Kommunikation mit Server
- 5
- Fremdfahrzeug
- 10
- Ego-Fahrzeug
- 11
- Server
- 12
- Prozessormittel
- 13
- Umfeldsensoren
- 14
- Car2Car-Kommunikationsmittel
- 20
- Vorrichtung
- 21
- Zielgeschwindigkeit
- 22
- aktuelle eigene Geschwindigkeit
- 23
- Car2Car: Länge, Geschwindigkeit, Zielgeschwindigkeit
- 24
- Freespace
- 25
- Umwelt
- 26
- Wunsch-Gradient / Beschleunigung / Verzögerung
- 27
- Weg / Zeit bis Zielgeschwindigkeit in Zielfahrspur erreicht
- 28
- Konflikt zwischen eigenem Weg / Zeit und Weg / Zeit des Nachbarfahrzeugs
- 29
- Adaption Längsgeschwindigkeit und/oder Längsbeschleunigung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2018/0174462 A1 [0002]
- CN 104386063 A1 [0003]
