DE102020214999A1

DE102020214999A1 - Verfahren und System zum Trainieren einer manuellen Übernahme einer Fahrzeugsteuerung, Fahrzeug, Computerprogramm und computerlesbarer Datenträger

Info

Publication number: DE102020214999A1
Application number: DE102020214999.2A
Authority: DE
Inventors: Daniel Bauer; Peter Zegelaar; Guido WEITKUS; Andreas Pütz; Patrick Piastowski; Benjamin Maus
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2022-06-02
Also published as: CN114559955A; US20220169289A1

Abstract

Es wird ein Verfahren 1 zum Trainieren einer manuellen Übernahme einer Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs 100 aus einem autonomen Modus angegeben. Das Verfahren 1 weist auf: Generieren eines Übernahmebefehls zur manuellen Übernahme der Fahrzeugsteuerung ohne Vorliegen eines Übernahmegrundes S4 und Ausgeben des Übernahmebefehls an einen Fahrer des Fahrzeugs 100, S5, wobei keine Information über das Nicht-Vorliegen eines Übernahmegrundes an den Fahrer ausgegeben wird.Daneben werden ein System 10 zum Trainieren einer manuellen Übernahme einer Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs 100 aus einem autonomen Modus, ein Fahrzeug 100 mit einem solchen System 10, ein Computerprogramm sowie ein computerlesbarer Datenträger angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Trainieren einer manuellen Übernahme einer Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs aus einem autonomen Modus, sowie ein Fahrzeug, ein Computerprogramm und einen computerlesbaren Datenträger.
Der Einsatz von Fahrerassistenzsystemen ermöglicht es, den Fahrer eines Fahrzeugs teilweise und zukünftig evtl. sogar vollständig von Fahraufgaben zu entbinden. Das Fahrzeug kann also teilautonom oder vollautonom ausgebildet sein, wobei eine Einteilung in verschiedene Autonomiestufen, z. B. von Autonomiestufe 0, in der der Fahrer alle Tätigkeiten selbst ausführt, bis hin zu Autonomiestufe 5, in der das Fahrzeug alle Tätigkeiten selbst ausführt, vorgesehen sein kann.
So ist in der Autonomiestufe 3 eine Bedingungsautomatisierung vorgesehen. Dies bedeutet, dass der Fahrer das Fahrzeug und die Fahrumgebung nicht dauernd überwachen muss, sondern dass das Fahrzeug selbstständig Funktionen, wie z. B. das Auslösen des Blinkers, Spurwechsel und Spurhalten, durchführen kann. Der Fahrer kann sich anderen Dingen zuwenden, wird aber bei Bedarf innerhalb einer Vorwarnzeit vom Fahrzeug aufgefordert, die Führung zu übernehmen, d. h. vom autonomen Modus in einen manuellen Modus zurückzukehren. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug nur unter bestimmten Bedingungen autonom fährt, z. B. in einem festlegbaren geographischen Gebiet, bei bestimmten Wetterbedingungen, in Abhängigkeit des Verkehrsaufkommens etc.
Dies kann dazu führen, dass der Fahrer z. B. bei Änderung der Wetterbedingungen, Verlassen eines festlegbaren geographischen Gebiets etc. oder aber auch bei einem Ausfall von Fahrzeugsystemen, z. B. Sensoren zur Überwachung der Fahrzeugumgebung, dazu aufgefordert wird, eine manuelle Kontrolle des Fahrzeugs zu übernehmen. Einige dieser Übernahmeszenarien sind planbar, z. B. anhand der Fahrtroute des Fahrzeugs, so dass der Fahrer rechtzeitig vorgewarnt werden kann. Andere Übernahmeszenarien, z. B. bei einem Ausfall von Fahrzeugsystemen, sind nicht planbar und erfordern ein sofortiges Eingreifen des Fahrers ohne oder nur mit kurzer Vorwarnung. Insbesondere letztgenannte Szenarien stellen eine Stresssituation für den Fahrer dar und können zu nicht adäquaten Reaktionen des Fahrers führen, die eine Gefahr für den Fahrer selbst, aber auch sein Umfeld darstellen können.
Generell lassen sich drei Hauptprobleme identifizieren. Erstens besitzen Fahrer häufig nicht genügend Erfahrung mit der Übernahme der manuellen Kontrolle des Fahrzeugs, da derartige Übernahmen selten vorkommen. Zweitens handelt es sich bei den meisten Übernahmen um geplante Übernahmen mit entsprechender Vorwarnung, die im Vergleich zu ungeplanten Übernahmen ein geringes Stresspotential aufweisen. Drittens nimmt die Aufmerksamkeit des Fahrers mit fortschreitender Dauer des autonomen Modus ab, so dass eine manuelle Übernahme nach längerem autonomem Modus mit zusätzlichem Stress und damit höherem Gefahrenpotential verbunden sein kann.
Um die mit der manuellen Übernahme verbundenen Probleme zu verringern, wird in der US 10 118 628 B2 ein Trainingsverfahren vorgeschlagen, dass es dem Fahrer ermöglicht, die manuelle Übernahme sowie bestimmte Fahrsituationen ohne Unterstützung von Fahrerassistenzsystemen zu trainieren. Die Durchführung des Trainings kann entweder durch den Fahrer selbst oder ein Computersystem initiiert werden. Das Training kann mit einer Auswertung der Handlungsweise des Fahrers verknüpft sein, die zudem in nachfolgenden Trainings berücksichtigt werden kann. Mittels Trainings kann eine Verbesserung der Fahrfähigkeiten des Fahrers trotz Zunahme der Nutzung von autonomen Fahrzeugfunktionen verbessert werden.
Aus der US 10 635 102 B2 sind Testverfahren bekannt, mit denen die Wiedereinbindung des Fahrers in den Fahrvorgang, also die manuelle Übernahme getestet wird.
Nachteilig an den vorgeschlagenen Verfahren kann sich jedoch auswirken, dass der Fahrer zu Beginn über den anstehenden Test informiert wird. Dies kann dazu führen, dass der Fahrer im Falle eines Trainings anders reagiert, als er dies bei einem tatsächlichen Fahrmanöver tun würde. Insbesondere eine plötzliche manuelle Übernahme lässt sich mit den vorgeschlagenen Verfahren nicht trainieren.
Des Weiteren ist aus der US 9 063 543 B2 ein Verfahren bekannt, bei dem eine zu absolvierende Fahrtroute in Segmente unterteilt wird und für diese Segmente festgelegt wird, ob sie autonom oder manuell zu befahren sind. Hierbei wird ein Fahrerrisikoindex ermittelt und berücksichtigt.
Aus der WO 2019/ 082 774 A1 ist ebenfalls ein Verfahren bekannt, dass die Unterteilung einer zu absolvierenden Fahrtroute in autonom und manuell zu befahrende Segmente vorsieht. Eine weitere Unterteilung ist ebenfalls möglich.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Trainieren von Fahrmanövern sowie ein System, mit dem ein solches Verfahren ausgeführt werden kann, anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche enthalten Ausführungsvarianten dieser erfindungsgemäßen Lösungen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trainieren einer manuellen Übernahme einer Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs aus einem autonomen Modus. Das Verfahren weist ein Generieren eines Übernahmebefehls zur manuellen Übernahme der Fahrzeugsteuerung ohne Vorliegen eines Übernahmegrundes und ein Ausgeben des Übernahmebefehls an einen Fahrer des Fahrzeugs auf, wobei keine Information über das Nicht-Vorliegen eines Übernahmegrundes an den Fahrer ausgegeben wird.
Das Verfahren kann computerimplementiert durchgeführt werden, d. h. mindestens ein Verfahrensschritt, bevorzugt mehrere oder alle Verfahrensschritte, können unter Verwendung eines Computerprogramms ausgeführt werden.
Unter einem Fahrzeug kann jedes mobile Verkehrsmittel, d. h. sowohl ein Landfahrzeug, z. B. ein Personenkraftwagen, als auch ein Wasser- oder Luftfahrzeug verstanden werden. Das Fahrzeug ist in einem autonomen Modus betreibbar. Im autonomen Modus kann das Fahrzeug alle sicherheitskritischen Funktionen für den gesamten Fahrvorgang selbst ausführen, so dass eine Kontrolle durch den Fahrer nicht notwendig ist.
Das Fahrzeug kann insbesondere ein Fahrzeug der Autonomiestufe 3 sein, in der die eingangs erläuterte Bedingungsautomatisierung vorgesehen ist. Manuelle Übernahme bedeutet, dass der Fahrer alle sicherheitskritischen Funktionen für den gesamten Fahrvorgang selbst übernimmt, so dass das Fahrzeug nach der manuellen Übernahme in einem manuellen Modus betrieben wird.
Die manuelle Übernahme kann, wie ebenfalls eingangs erläutert, in verschiedenen Übernahmeszenarien bei Vorliegen eines oder mehrerer Übernahmegründe vorgesehen sein, die einen Übergang vom autonomen in den manuellen Modus mit oder ohne Vorwarnung bedingen. Mögliche Übernahmegründe sind z. B. das Verlassen eines geographischen Gebiets, in dem autonomes Fahren erlaubt ist, Änderung von Wetterbedingungen, Ausfall von Fahrzeugsystemen, z. B. Sensoren, etc.
Liegt ein solches Übernahmeszenario vor, wird vom Fahrzeug ein Übernahmebefehl generiert und an den Fahrer ausgegeben, um eine manuelle Übernahme zu bewirken. Das Vorliegen eines Übernahmeszenarios kann üblicherweise anhand von Sensorsignalen, die von einer Steuereinheit empfangen und verarbeitet werden, festgestellt werden.
Demgegenüber bedeutet „Trainieren einer manuellen Übernahme“, dass keines dieser Übernahmeszenarien tatsächlich vorliegt, sondern ein Übernahmebefehl ohne äußeren oder fahrzeugbezogenen Anlass, also zu Trainingszwecken, generiert und ausgegeben wird. Mithin erfolgt das Generieren des Übernahmebefehls ohne Vorliegen eines Übernahmegrundes.
Der generierte Übernahmebefehl wird anschließend an den Fahrer ausgegeben, z. B. mittels eines akustischen, optischen und/oder haptischen Signals. Hierbei ist vorgesehen, dass keine Information über das Nicht-Vorliegen eines Übernahmegrundes an den Fahrer ausgegeben wird. Mit anderen Worten wird der Fahrer nicht darüber informiert, dass es sich um ein Training handelt.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht ein Training der manuellen Übernahme der Fahrzeugsteuerung unter Bedingungen, die besonders wirklichkeitsnah sind, da der Fahrer nicht zwischen einem Training und einem echten Übernahmeszenario unterscheiden kann. Dies kann zudem bewirken, dass der Fahrer das Training mit höherer Aufmerksamkeit absolviert, da es sich auch um ein echtes Übernahmeszenario handeln könnte. Die mit der manuellen Übernahme verbundenen Vorgänge können dadurch besser, d. h. realitätsnäher, geübt werden.
Insgesamt kann das Stresspotential von echten Übernahmeszenarien reduziert werden, da der Fahrer mit der manuellen Übernahme aufgrund des Trainings gut vertraut ist. Zudem kann der Einbau eines oder mehrerer Trainings eine verbesserte Aufmerksamkeit des Fahrers auch in langen Perioden eines autonomen Modus bewirken, da von Zeit zu Zeit eine Fahrerinteraktion nötig wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann das Verfahren ein Identifizieren eines autonom befahrbaren Abschnitts einer Fahrtroute des Fahrzeugs, ein Unterteilen des autonom befahrbaren Abschnitts in Unterabschnitte und ein Ermitteln einer aktuellen Position des Fahrzeugs entlang der Fahrtroute aufweisen, wobei der Übernahmebefehl mit Erreichen des nächsten Unterabschnitts ausgegeben wird.
Beispielsweise kann der Übernahmebefehl allein in Abhängigkeit des Erreichens des nächsten Unterabschnitts ausgegeben werden, also unabhängig vom Vorliegen weiterer Bedingungen.
Mit anderen Worten kann nach Absolvieren einer vorgebbaren Fahrtstrecke oder Fahrzeit eine manuelle Übernahme zu Trainingszwecken vorgesehen sein. Hierdurch kann zum einen ein regelmäßiges Training ermöglicht werden und zum anderen kann eine Vielfalt von Situationen, in denen eine manuelle Übernahme erfolgen kann, trainiert werden, da das Training nicht in Abhängigkeit des Eintretens einer bestimmten Situation, z. B. nur bei wenig Verkehr, bei Tageslicht etc. durchgeführt wird, sondern vorzugsweise allein in Abhängigkeit der bereits absolvierten Fahrstrecke oder Fahrzeit auf der Fahrtroute.
Die Unterabschnitte können strecken- oder zeitbezogen gebildet werden. Beispielsweise kann das Unterteilen des autonom befahrbaren Abschnitts in gleich lange Unterabschnitte erfolgen, wobei „gleich lang“ als gleiche Streckenlänge oder gleiche Fahrzeit definiert sein kann.
Um eine Vorhersagbarkeit des nächsten Trainings verringern zu können, kann vorgesehen sein, dass der Übernahmebefehl zufällig innerhalb eines vorgebbaren Strecken- oder Zeitfensters vor und nach Erreichen des nächsten Unterabschnitts ausgegeben wird. Hierdurch kann der gewünschte Trainingseffekt verstärkt werden.
Die Anzahl der Unterabschnitte kann beispielsweise anhand der Länge des autonom befahrbaren Abschnitts und einer vorgebbaren minimalen Länge eines Unterabschnitts ermittelt wird. Mit anderen Worten kann ein Mindestabstand zwischen zwei direkt aufeinander folgenden Übernahmebefehlen zu Trainingszwecken vorgesehen sein. Dadurch können ein zu häufiges Training und eine damit möglicherweise einhergehende Trainingsmüdigkeit des Fahrers vermieden werden.
In einer einfachen Ausgestaltung kann ein neuer Unterabschnitt jeweils nach der vorgegebenen minimalen Länge beginnen. In weiteren Ausgestaltungen kann zunächst basierend auf der Länge des autonom befahrbaren Abschnitts und der minimalen Länge eines Unterabschnitts eine Anzahl durchzuführender manueller Übernahmen ermittelt werden. Die ermittelte Anzahl, bei der es sich zumeist um keine natürliche Zahl handelt, kann dann auf- oder abgerundet werden. Der autonom befahrbare Abschnitt kann anschließend in gleich lange Unterabschnitte gemäß der auf- oder abgerundeten Zahl unterteilt werden.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann das Verfahren ein Ermitteln und Auswerten einer Leistung des Fahrers bei der manuellen Übernahme aufweisen.
Mit anderen Worten kann festgestellt werden, wie gut bzw. schlecht der Fahrer auf den Übernahmebefehl reagiert hat. Hierzu kann ein Fahrerprofil angelegt werden, in dem Daten mehrerer Trainings gesammelt und mit der Person des Fahrers verknüpft werden, wobei das Fahrerprofil darüber hinaus weitere fahrerbezogene Daten enthalten kann. Die Speicherung des Fahrerprofils kann im Fahrzeug selbst, in einer Computercloud oder in einer geteilten Umgebung, d. h. teilweise im Fahrzeug selbst und teilweise in der Computercloud erfolgen, wobei Fahrzeug und Computercloud zur Datenübertragung in einer signaltechnischen Wirkverbindung miteinander stehen können.
Der Fahrer kann über seine erbrachte Leistung informiert werden, z. B. durch Anzeige einer entsprechenden graphischen Darstellung auf einer Anzeigeeinrichtung des Fahrzeugs oder eines mobilen Endgeräts des Fahrers.
Optional kann vorgesehen sein, dass Kriterien für die Leistungsermittlung vorgebbar sind, z. B. durch den Hersteller des Fahrzeugs, wobei die Information des Fahrers in Hinblick auf diese Kriterien erfolgt. Beispielsweise kann als Kriterium vorgesehen werden, dass die Lenkwirkung bei der Übernahme nicht ruckartig verläuft. Als weiteres Kriterium kann eine nicht ruckartige Beschleunigung des Fahrzeugs bei Übernahme vorgesehen sein. Ein weiteres mögliches Kriterium wäre die ausreichende Beachtung der Fahrzeugumgebung bei der Übernahme, wozu der Fahrer zuerst in alle Fahrzeugspiegel schauen sollte, um ein besseres Verständnis der Umgebung zu erhalten.
Die Erfüllung der zuvor definierten Kriterien kann ermittelt werden und in den Trainingsergebnisse berücksichtigt werden. Zudem können diese Kriterien und die diesbezüglichen Ergebnisse aufgeschlüsselt für den Fahrer visualisiert werden, um den Fahrer darüber zu informieren, was genau bei der Übernahme zu beachten ist. Optional können Hinweise eingeblendet werden, wie die Erfüllung der definierten Kriterien erreicht werden kann. Ein solcher Hinweise könnte z. B. lauten: „Bitte achten Sie während eines Handovers/einer Übernahme darauf, zuerst jeden Spiegel zu inspizieren bevor Sie lenken/bremsen/... “.
Das Ermitteln der Leistung des Fahrers kann mittels verschiedener Sensoren und Auswertealgorithmen erfolgen. Beispielsweise kann der Fahrer mittels Kamerasensoren beobachtet werden.
Die Leistung des Fahrers kann zudem bei der Planung nachfolgender Trainings berücksichtigt werden. D. h. die Leistung des Fahrers kann bei einer Festlegung der minimalen Länge eines Unterabschnitts berücksichtigt werden. Ist die Leistung des Fahrers unterdurchschnittlich, also der Trainingsbedarf vergleichsweise hoch, kann die Länge des Unterabschnitts verkürzt werden, so dass häufiger Übernahmebefehle zu Trainingszwecken generiert und ausgegeben werden. Ist die Leistung des Fahrers hingegen überdurchschnittlich, kann die Länge des Unterabschnitts vergrößert werden, so dass Übernahmebefehle zu Trainingszwecken weniger oft generiert und ausgegeben werden. Eine Personalisierung des Trainings kann ermöglicht werden.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann das Verfahren ein Prüfen, ob eine erfolgreiche manuelle Übernahme vorliegt, aufweisen. Hierbei erfolgt bei einer nicht-erfolgreichen manuellen Übernahme kein Übergang zu einem Minimales-Risiko-Fahrmanöver (engl. minimal risk maneuver).
Da es sich bei dem Übernahmebefehl lediglich um ein Training handelt, kann auf den Übergang zu einem Minimales-Risiko-Fahrmanöver verzichtet werden, wie es sonst bei einer gescheiterten manuellen Übernahme des Fahrzeugs vorgesehen ist. Mit anderen Worten führt ein nicht erfolgreiches Training nicht zwangsläufig zu einem Übergang zu einem Minimales-Risiko-Fahrmanöver, was zu einer Verärgerung des Fahrers und damit zu einer geringeren Akzeptanz des gesamten Trainingsverfahrens führen könnte.
Um eine weitergehende Gefährdung des Fahrers, des Fahrzeugs sowie seiner Umgebung auszuschließen oder zumindest zu verringern, kann der Übernahmebefehl zu Trainingszwecken durch einen tatsächlichen Übernahmebefehl aufgrund des Vorliegens eines echten Übernahmeszenarios „überschreibbar“ sein. Tritt also während des Trainings ein echtes Übernahmeszenario auf, so wird das Training abgebrochen und durch das tatsächliche Übernahmeszenario ersetzt, das bei einer fehlgeschlagenen manuellen Übernahme einen Übergang zu einem Minimales-Risiko-Fahrmanöver vorsieht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Trainieren einer manuellen Übernahme einer Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs aus einem autonomen Modus. Das System weist Mittel auf, die eine Ausführung eines der vorstehend beschriebenen Verfahren ermöglichen.
Daher dienen die obigen Ausführungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Systems. Mit dem System sind die oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Das System kann beispielsweise eine Verarbeitungseinheit, ausgebildet und eingerichtet zum Generieren eines Übernahmebefehls zur manuellen Übernahme der Fahrzeugsteuerung ohne Vorliegen eines Übernahmegrundes, sowie eine Ausgabeeinheit, ausgebildet und eingerichtet zum Ausgeben des Übernahmebefehls an einen Fahrer des Fahrzeugs ohne Ausgabe einer Information über das Nicht-Vorliegen eines Übernahmegrundes an den Fahrer, aufweisen.
Die Verarbeitungseinheit kann zum Identifizieren eines autonom befahrbaren Abschnitts einer Fahrtroute des Fahrzeugs, Unterteilen des autonom befahrbaren Abschnitts in Unterabschnitte und Ermitteln einer aktuellen Position des Fahrzeugs entlang der Fahrtroute ausgebildet sein, wobei der Übernahmebefehl mit Erreichen des nächsten Unterabschnitts ausgegeben wird.
Darüber hinaus kann die Verarbeitungseinheit auch zum Ermitteln und Auswerten einer Leistung des Fahrers bei der manuellen Übernahme und/oder zum Prüfen, ob eine erfolgreiche manuelle Übernahme vorliegt, ausgebildet sein.
Das System kann optional einen oder mehrere Sensoren, eine Speichereinheit und/oder eine Anzeigeeinrichtung aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem solchen System.
Das Fahrzeug kann bevorzugt als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen ausgebildet sein. Weiter bevorzugt handelt es sich um ein Fahrzeug der Autonomiestufe 3.
Die Ausführungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Systems dienen folglich auch zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs. Mit dem Fahrzeug sind die mit Bezug auf das System genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, eines der vorstehend beschriebenen Verfahren auszuführen.
Daher dienen die obigen Ausführungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Computerprogramms. Mit dem Computerprogramm sind die oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Unter einem Computerprogramm kann ein auf einem geeigneten Medium speicherbarer und/oder über ein geeignetes Medium abrufbarer Programmcode verstanden werden. Zum Speichern des Programmcodes kann jedes zum Speichern von Software geeignete Medium, beispielsweise ein in einem Steuergerät verbauter nichtflüchtiger Speicher, eine DVD, ein USB-Stick, eine Flashcard oder dergleichen, Verwendung finden. Das Abrufen des Programmcodes kann beispielsweise über das Internet oder ein Intranet erfolgen oder über ein anderes geeignetes drahtloses oder kabelgebundenes Netzwerk.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen computerlesbaren Datenträger, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs; und
2 ein Ablaufschema eines beispielhaften Verfahrens.

1 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeug 100, das im Ausführungsbeispiel als Personenkraftfahrzeug der Autonomiestufe 3 (L3) ausgebildet ist. Folglich kann das Fahrzeug 100 unter bestimmten Bedingungen autonom betrieben werden. In bestimmten Situationen ist jedoch eine manuelle Übernahme der Fahrzeugsteuerung durch den Fahrer des Fahrzeugs 100 vorgesehen.
Das Fahrzeug 100 weist ein System 10 auf, mit dem der Ablauf einer solchen manuellen Übernahme der Fahrzeugsteuerung des Fahrzeugs 100 aus einem autonomen Modus trainiert werden kann. Das System 10 weist mehrere Einheiten auf, denen jeweils eine oder mehrere Funktionen innerhalb des Systems 10 zugewiesen sind. Die Aufteilung der Funktionen auf die einzelnen Einheiten kann jedoch auch anders als in 1 dargestellt erfolgen oder es können in 1 einzeln dargestellte Einheiten zu einer gemeinsamen Einheit kombiniert sein.
Das System 10 weist eine Fahrerprofilmanagementeinheit 11 auf. Die Fahrerprofilmanagementeinheit 11 verwaltet Fahrerprofile verschiedener Fahrer und zugehörige Statistiken, z. B. bezüglich der Leistung eines Fahrers während einer manuellen Übernahme der Fahrzeugsteuerung. Die Fahrerprofilmanagementeinheit 11 steht mit einer Speichereinheit 14 des Fahrzeugs 100 in einer datenübertragenden Wirkverbindung. Optional kann eine Computercloud 101 vorgesehen sein, auf der zusätzliche Daten außerhalb des Fahrzeugs 100 gespeichert werden können.
Die Speichereinheit 14 kann mit verschiedenen Identifizierungseinrichtungen 18 zusammenarbeiten, mittels derer ein bestimmter Fahrer identifiziert werden kann, so dass das ihm zugehörige Fahrerprofil ausgewählt und genutzt werden kann. Die Identifizierungseinrichtungen 18 können beispielsweise eine Kamera zur Gesichtserkennung, eine Eingabeeinrichtung zur Eingabe eines Passworts oder Identifikationscodes oder Auswahl eines Profils, ein Schloss für einen bestimmten Schlüssel u. a. umfassen.
Die von der Fahrerprofilmanagementeinheit 11 verwalteten Fahrerprofile können u. a. eine Leistungsbewertung des Fahrers bei bereits absolvierten manuellen Übernahmen enthalten. Eine solche Leistungsbewertung kann bei der Festlegung der minimalen Länge eines Unterabschnitts (siehe nachfolgende Erläuterung) berücksichtigt werden. Die Fahrerprofilmanagementeinheit 11 kann entsprechende Daten an die Verarbeitungseinheit 12 übertragen.
Das System 10 weist außerdem eine Fahrtroutenanalyseeinheit 16 auf, die mit einem Navigationssystem 15 des Fahrzeugs 100 zusammenwirken kann. Eine vom Navigationssystem 15 ermittelte Fahrtroute 3, z. B. zu einem vom Fahrer vorgegebenen Fahrziel ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs 100, wird an die Fahrtroutenanalyseeinheit 16 übertragen. Die Fahrtroutenanalyseeinheit 16 identifiziert autonom befahrbare Abschnitte 2a, 2b der Fahrtroute 3. Beispielsweise weist die in 1 beispielhaft dargestellte Fahrtroute 3 zwei gemäß der Autonomiestufe L3 autonom befahrbare Abschnitte 2a, 2b auf, zwischen denen sich ein Abschnitt befindet, der nicht autonom befahren werden darf. Der Beginn eines autonom befahrbaren Abschnitts 2a, 2b wird in 1 durch einen Kreis, sein Ende durch ein Quadrat dargestellt.
Die Fahrtroutenanalyseeinheit 16 übermittelt die Länge des aktuell befahrenen autonom befahrbaren Abschnitts 2a, 2b an die Verarbeitungseinheit 12. Diese Information wird ständig aktualisiert und entsprechend oft erneut an die Verarbeitungseinheit 12 übermittelt.
Die Verarbeitungseinheit 12 dient der Planung, Generierung und Ausgabe von Übernahmebefehlen zu Trainingszwecken. Hierzu unterteilt die Verarbeitungseinheit 12 den aktuell befahrenen autonom befahrbaren Abschnitt 2a in Unterabschnitte 4a, 4b, 4c, 4d. Optional können die Unterabschnitte 4a, 4b, 4c, 4d gleich lang sein, z. B. können die Start- bzw. Endpunkte der Unterabschnitte 4a, 4b, 4c, 4d wie in 1 gezeigt äquidistant entlang des autonom befahrbaren Abschnitts 2a verteilt sein.
Die Anzahl der Unterabschnitte 4a, 4b, 4c, 4d und folglich die Länge eines jeden Unterabschnitts 4a, 4b, 4c, 4d ist abhängig vom Fahrerprofil, das von der Fahrerprofilmanagementeinheit 11 an die Verarbeitungseinheit 12 übertragen wurde. Weist der Fahrer gemäß seinem Fahrerprofil eine gute Leistung bei der manuellen Übernahme der Fahrzeugsteuerung auf, so kann die Anzahl der Unterabschnitte 4a, 4b, 4c, 4d eher gering gewählt werden, bei schlechter Leistung hingegen eher groß.
Die Festlegung der Unterabschnitte kann beispielsweise wie nachfolgend beispielhaft beschrieben erfolgen:

Laut einem vorangegangenen Training wurde festgestellt, dass der Fahrer alle 45 km eine manuelle Übernahme durchführen sollte, um seine Aufmerksamkeit zu erhalten. Die Länge des autonom befahrbaren Abschnitts 2a, 2b beträgt 100 km.

In einer ersten Variante erfolgen eine 1. Trainingsübernahme nach 45 km und eine 2. Trainingsübernahme nach 90 km. Eine weitere Übernahme aufgrund des Streckenendes des autonom befahrbaren Abschnitts 2a, 2b erfolgt nach 100 km. Diese Variante hat den Vorteil eines einfachen Berechnungsalgorithmus. Nachteilig sind jedoch die kurz aufeinanderfolgenden Übernahmen bei 90 km und 100 km, die zu einer Verärgerung des Fahrers und folglich geringerer Akzeptanz des vorgeschlagenen Verfahrens 1 führen könnten.
In einer zweiten Variante wird basierend auf der Länge des autonom befahrbaren Abschnitts 2a, 2b von 100 km und der vorgegebenen minimalen Länge eins Unterabschnitts 4a, 4b, 4c, 4d von 45 km eine Anzahl durchzuführender manueller Übernahmen ermittelt, d. h. Anzahl der Übernahmen 100 km / 45 km = 2,22
Die ermittelte Anzahl von 2,22 kann dann auf- oder abgerundet werden. Ein Abrunden ergibt 2 Übernahmen, d. h. eine Übernahme am Ende des autonom befahrbaren Abschnitts 2a, 2b und eine Übernahme zu Trainingszwecken, also 1. Trainingsübernahme nach 50 km, 2. Übernahme wegen Streckenende nach 100 km.
Ein Aufrunden ergibt 3 Übernahmen, d. h. eine Übernahme am Ende des autonom befahrbaren Abschnitts 2a, 2b und zwei Übernahmen zu Trainingszwecken, also 1. Trainingsübernahme nach 33 km, 2. Trainingsübernahme nach 66 km und 3. Übernahme wegen Streckenende nach 100 km.
Das Auf- bzw. Abrunden kann zu einer erhöhten Akzeptanz des vorgeschlagenen Verfahrens beitragen, da kurz aufeinander folgende Übernahmen vermieden werden können.
Während die Fahrtroute absolviert wird, kann die Verarbeitungseinheit 12 den Fortschritt entlang der Unterabschnitte 4a, 4b, 4c, 4d verfolgen, in dem von der Fahrtroutenanalyseeinheit 16 entsprechende Positionsdaten übermittelt werden. Wird der nächste Unterabschnitt 4a, 4b, 4c, 4d erreicht, in 1 durch einen senkrechten Strich gekennzeichnet, generiert die Verarbeitungseinheit 12 einen Übernahmebefehl zur manuellen Übernahme der Fahrzeugsteuerung und gibt diesen an den Fahrer mittels der Ausgabeeinheit 13 aus. Hierbei wird der Fahrer nicht darüber informiert, dass es sich um ein Training handelt. Optional kann der Übernahmebefehl zufällig innerhalb eines Streckenfensters 5 vor und nach Erreichen des nächsten Unterabschnitts 4a, 4b, 4c, 4d ausgegeben werden. In 1 ist dies mittels Kreuzen markiert.
Neben Übernahmebefehlen zu Trainingszwecken generiert die Verarbeitungseinheit 12 auch Übernahmebefehle aufgrund des Vorliegens eines planbaren Übernahmeszenarios, d. h. des planmäßigen Eintretens eines Übernahmegrundes. Beispielsweise wird von der Verarbeitungseinheit 12 am Ende eines autonom befahrbaren Abschnitts 2a, 2b ein solcher Übernahmebefehl generiert, da nachfolgend eine manuelle Steuerung des Fahrzeugs 100 erforderlich ist. Optional kann hierbei ein Vorabhinweis an den Fahrer ausgegeben werden, da es sich um eine planbare Übernahme handelt.
Daneben können auch ungeplante Übernahmen 17 erforderlich sein, z. B. bei einem Systemausfall, plötzlich eintretenden Wetteränderungen, festgestellter Unaufmerksamkeit des Fahrers etc.
Alle Übernahmebefehle werden mittels der Ausgabeeinheit 13, die beispielsweise als Display ausgebildet sein kann, an den Fahrer ausgegeben. Die Ausgabe initiiert gleichzeitig die Ermittlung und Auswertung der Leistung des Fahrers bei der manuellen Übernahme und eine Prüfung, ob die manuelle Übernahme erfolgreich ist. Beispielsweise kann detektiert werden, wie lange der Fahrer benötigt, um seine Augen auf die vor dem Fahrzeug 100 liegende Fahrbahn zu richten, bestimmte Handgriffe zu erledigen und ggf. wie gleichmäßig die erforderlichen Handlungen ausgeführt werden. Nach der Übernahme werden die dementsprechenden Daten an die Fahrerprofilmanagementeinheit 11 übertragen, so dass das betreffende Fahrerprofil aktualisiert werden kann. Zudem wird ein Signal an die Verarbeitungseinheit 12 zum Zurücksetzen ausgegeben, so dass der beschriebene Trainingsprozess erneut durchgeführt werden kann.
Verläuft die manuelle Übernahme während eines Trainings nicht erfolgreich, erfolgt, anders als bei einer zwingenden Übernahme aufgrund des Vorliegens eines Übernahmeszenarios, kein Übergang zu einem Minimales-Risiko-Fahrmanöver. Wird während eines Trainings eine manuelle Übernahme zwingend erforderlich, so wird das Trainingsverfahren abgebrochen und durch den dafür erforderlichen Übernahmebefehl überschrieben.
2 zeigt ein Ablaufschema eines beispielhaften Verfahrens 1. Das Verfahren 1 kann beispielsweise mittels des vorstehend unter Bezugnahme auf 1 erläuterten Systems 10 bzw. Fahrzeugs 100 durchgeführt werden.
Nach dem Start des Verfahrens wird in einem ersten Verfahrensschritt S1 ein autonom befahrbarer Abschnitt 2a, 2b der Fahrtroute 3 des Fahrzeugs 100 identifiziert. Nachfolgend wird dieser autonom befahrbare Abschnitt 2a, 2b im Verfahrensschritt S2 in Unterabschnitte 4a, 4b, 4c, 4d unterteilt.
Im Verfahrensschritt S3 wird die aktuelle Position des Fahrzeugs 100 entlang der Fahrtroute 3 ermittelt, z. B. mittels eines Navigationssatellitensystems. Im nachfolgenden Verfahrensschritt S4 wird ein Übernahmebefehl zur manuellen Übernahme der Fahrzeugsteuerung generiert, wobei kein Übernahmegrund vorliegt, d. h. es handelt sich um einen Übernahmebefehl zu Trainingszwecken. Im Verfahrensschritt S5 wird dieser Übernahmebefehl mit Erreichen des nächsten Unterabschnitts 4a, 4b, 4c, 4d an den Fahrer des Fahrzeugs 100 ausgegeben. Optional besteht die Möglichkeit, den Übernahmebefehl nicht exakt mit Erreichen des nächsten Unterabschnitts 4a, 4b, 4c, 4d auszugeben, sondern innerhalb eines vorgebbaren Strecken- oder Zeitfensters 5 vor und nach Erreichen des nächsten Unterabschnitts 4a, 4b, 4c, 4d.
Im Verfahrensschritt S6 wird geprüft, ob eine erfolgreiche manuelle Übernahme der Fahrzeugsteuerung vorliegt. Ist dies der Fall, endet das Verfahren. Ist dies hingegen nicht der Fall, wird das Verfahren mit dem Verfahrensschritt S1 fortgesetzt. Bei einer nicht-erfolgreichen manuellen Übernahme ist kein Übergang zu einem Minimales-Risiko-Fahrmanöver vorgesehen.
Parallel zum Verfahrensschritt S6 wird der Verfahrensschritt S7 ausgeführt, während dessen die Leistung des Fahrers bei der manuellen Übernahme der Fahrzeugsteuerung ermittelt und ausgewertet wird. Entsprechende Leistungsdaten können dann bei einem erneuten Verfahren 1 im Verfahrensschritt S2 bei der Unterteilung des autonom befahrbaren Abschnitts 2a, 2b in Unterabschnitte 4a, 4b, 4c, 4d verwendet werden, indem die Leistung des Fahrers bei einer Festlegung der minimalen Länge eines Unterabschnitts 4a, 4b, 4c, 4d berücksichtigt wird.
Insgesamt betrachtet können mittels des vorgeschlagenen Verfahrens und Systems Übernahmen der Fahrzeugsteuerung zu Trainingszwecken zusätzlich zu Übernahmen aus tatsächlichen Übernahmegründen durchgeführt werden. Fehlgeschlagene Trainingsübernahmen führen dabei bevorzugt nicht zu einem Übergang zu einem Minimales-Risiko-Fahrmanöver. Der Trainingsmodus kann aber von einer tatsächlich erforderlichen Übernahme „überschreibbar“ sein, in deren Rahmen bei fehlgeschlagener Übernahme wie üblich ein Übergang zu einem Minimales-Risiko-Fahrmanöver erfolgt.
Jeder Übernahmevorgang kann ausgewertet werden, d. h. die Leistung des Fahrers bei der Übernahme der Fahrzeugsteuerung kann ermittelt werden. Entsprechende Auswertungen, z. B. in Form von Statistiken, können dem Fahrer präsentiert werden. Der Trainingsplan, d. h. die Häufigkeit der Übernahme der Fahrzeugsteuerung zu Trainingszwecken, kann von der zuvor erzielten Leistung des Fahrers abhängig aufgestellt werden, so dass z. B. unerfahrene Fahrer ein häufigeres Training absolvieren.
Bezugszeichenliste

1: Verfahren
2a, 2b: autonom befahrbarer Abschnitt
3: Fahrtroute
4a, 4b, 4c, 4d: Unterabschnitt
5: Streckenfenster
10: System
11: Fahrerprofilmanagementeinheit
12: Verarbeitungseinheit
13: Ausgabeeinheit
14: Speichereinheit
15: Navigationssystem
16: Fahrtroutenanalyseeinheit
17: ungeplante Übernahme
18: Identifizierungseinrichtung
100: Fahrzeug
101: Computercloud
L3: Autonomiestufe 3
S1 bis S7: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 10118628 B2 [0006]
US 10635102 B2 [0007]
US 9063543 B2 [0009]

Claims

Verfahren (1) zum Trainieren einer manuellen Übernahme einer Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs (100) aus einem autonomen Modus, aufweisend: - S4: Generieren eines Übernahmebefehls zur manuellen Übernahme der Fahrzeugsteuerung ohne Vorliegen eines Übernahmegrundes und - S5: Ausgeben des Übernahmebefehls an einen Fahrer des Fahrzeugs (100), wobei keine Information über das Nicht-Vorliegen eines Übernahmegrundes an den Fahrer ausgegeben wird.
Verfahren (1) nach Anspruch 1, aufweisend: - S1: Identifizieren eines autonom befahrbaren Abschnitts (2a, 2b) einer Fahrtroute (3) des Fahrzeugs (100), - S2: Unterteilen des autonom befahrbaren Abschnitts (2a, 2b) in Unterabschnitte (4a, 4b, 4c, 4d) und - S3: Ermitteln einer aktuellen Position des Fahrzeugs (100) entlang der Fahrtroute (3), wobei der Übernahmebefehl mit Erreichen des nächsten Unterabschnitts (4a, 4b, 4c, 4d) ausgegeben wird.
Verfahren (1) nach Anspruch 2, wobei der Übernahmebefehl zufällig innerhalb eines vorgebbaren Strecken- oder Zeitfensters (5) vor und nach Erreichen des nächsten Unterabschnitts (4a, 4b, 4c, 4d) ausgegeben wird.
Verfahren (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Anzahl der Unterabschnitte (4a, 4b, 4c, 4d) anhand der Länge des autonom befahrbaren Abschnitts (2a, 2b) und einer vorgebbaren minimalen Länge eines Unterabschnitts (4a, 4b, 4c, 4d) ermittelt wird.
Verfahren (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend: - S7: Ermitteln und Auswerten einer Leistung des Fahrers bei der manuellen Übernahme.
Verfahren (1) nach Anspruch 5, wobei die Leistung des Fahrers bei einer Festlegung der minimalen Länge eines Unterabschnitts (4a, 4b, 4c, 4d) berücksichtigt wird.
Verfahren (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend: - S6: Prüfen, ob eine erfolgreiche manuelle Übernahme vorliegt, wobei bei einer nicht-erfolgreichen manuellen Übernahme kein Übergang zu einem Minimales-Risiko-Fahrmanöver erfolgt.
System (10) zum Trainieren einer manuellen Übernahme einer Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs (100) aus einem autonomen Modus, umfassend Mittel zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Fahrzeug (100) mit einem System (10) nach Anspruch 8.
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Computerlesbarer Datenträger, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.