DE102021003165A1

DE102021003165A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges im automatisierten Fahrbetrieb

Info

Publication number: DE102021003165A1
Application number: DE102021003165.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Heckmann; Uli Kolbe; Volker Oltmann
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2021-06-18
Publication date: 2022-12-22
Also published as: WO2022263082A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges (1) im automatisierten Fahrbetrieb, wobei fortlaufend eine Solltrajektorie ermittelt wird, entlang der das Fahrzeug (1) in einem regulären Betriebsmodus zu einer Zielposition geführt wird, und fortlaufend eine Notbetriebssolltrajektorie ermittelt wird, entlang der das Fahrzeug (1) in einem Notbetriebsmodus in eine sichere Halteposition überführt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- im regulären Betriebsmodus zumindest in regelmäßigen zeitlichen Abständen überprüft wird, ob eine Verkehrssituation vorliegt, welche eine Bildung einer Rettungsgasse (R) zwischen zwei Fahrspuren (F1, F2) erfordert,- wenn ermittelt wird, dass eine Verkehrssituation vorliegt, die die Bildung einer Rettungsgasse (R) erfordert, wird die Solltrajektorie derart ermittelt, dass die Rettungsgasse (R) gebildet wird und die Notbetriebssolltrajektorie derart ermittelt wird, dass die Rettungsgasse (R) im Notbetriebsmodus durch das Fahrzeug (1) aufrechterhalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges im automatisierten Fahrbetrieb, wobei fortlaufend eine Solltrajektorie ermittelt wird, entlang der das Fahrzeug in einem regulären Betriebsmodus zu einer Zielposition geführt wird, und fortlaufend eine Notbetriebssolltrajektorie ermittelt wird, entlang der das Fahrzeug in einem Notbetriebsmodus in eine sichere Halteposition überführt wird.
Aus der DE 10 2015 003 124 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges in einem automatisierten Fahrbetrieb bekannt. Während einer Normalfunktion des automatisierten Fahrbetriebes wird fortlaufend eine Notbetriebssolltrajektorie ermittelt und gespeichert, die nach Eintritt zumindest eines Fehlerereignisses einer automatisierten Trajektorienregelung des Fahrzeuges zugrunde gelegt werden soll. Bei einer erfolgten Detektion des Eintrittes des zumindest einen Fehlerereignisses wird ein Notfallbetriebsmodus aktiviert, in dem die automatisierte Trajektorienregelung des Fahrzeuges eingeleitet und gemäß der vor dem Eintritt des zumindest einen vorgegebenen Fehlerereignisses gespeicherte Notbetriebssolltrajektorie für eine vorgegebene Zeitdauer und/oder bis zum Stillstand des Fahrzeuges durchgeführt wird, falls und solange keine Fahrzeugführungsübernahme durch einen Fahrzeugführer des Fahrzeuges erfolgt.
Darüber hinaus beschreibt die DE 10 2017 011 808 A1 ein Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Fahrzeuges in einem automatisierten Fahrbetrieb und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren sieht vor, dass der automatisierte Fahrbetrieb von einem regulären Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug automatisiert zu einer vorgegebenen Zielposition geführt wird, zu einem Notbetriebsmodus, in dem das Fahrzeug automatisiert zu einer Nothalteposition geführt wird, umschaltbar ist. Die Regelung im regulären Betriebsmodus wird mittels eines Hauptsteuergerätes und im Notbetriebsmodus mittels eines Nebensteuergerätes durchgeführt. Dabei wird der automatisierte Fahrbetrieb vom regulären Betriebsmodus zum Notbetriebsmodus umgeschaltet, wenn im regulären Betriebsmodus eine Funktionsbeeinträchtigung des Hauptsteuergerätes festgestellt wird. Die Regelung im regulären Betriebsmodus wird basierend auf einer zur Zielposition führenden regulären Solltrajektorie durchgeführt, welche vom Hauptsteuergerät im regulären Betriebsmodus fortlaufend ermittelt wird. Die Regelung im Notbetriebsmodus wird basierend auf einer im Nebensteuergerät gespeicherten und zur Nothalteposition führenden Notbetriebs-Solltrajektorie durchgeführt, welche vom Hauptsteuergerät im regulären Betriebsmodus vor der Umschaltung des Betriebsmodus in den Notbetriebsmodus ermittelt worden ist und dem Nebensteuergerät zur Speicherung zugeführt worden ist. Im regulären Betriebsmodus wird neben der Notbetriebs-Solltrajektorie auch ein zur Notbetriebs-Solltrajektorie zugehöriger Spurverlauf einer vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur ermittelt und dem Nebensteuergerät zur Speicherung zugeführt. Zudem ist vorgesehen, dass die Notbetriebs-Solltrajektorie und der zugehörige Spurverlauf in einem fahrzeugfesten Koordinatensystem des Hautsteuergerätes ermittelt werden. Im Notbetriebsmodus wird der Spurverlauf der vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur in einem fahrzeugfesten Koordinatensystem des Nebensteuergerätes ermittelt und im Notbetriebsmodus wird basierend auf dem im Nebensteuergerät gespeicherten Spurverlauf der Fahrspur und dem vom Nebensteuergerät ermittelten Spurverlauf der Fahrspur eine Abweichung zwischen den Koordinatensystemen des Hauptsteuergerätes und des Nebensteuergerätes kompensiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges im automatisierten Fahrbetrieb anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges im automatisierten Fahrbetrieb sieht vor, dass fortlaufend eine Solltrajektorie ermittelt wird, entlang der das Fahrzeug in einem regulären Betriebsmodus zu einer Zielposition geführt wird, und fortlaufend eine Notbetriebssolltrajektorie ermittelt wird, entlang der das Fahrzeug in einem Notbetriebsmodus in eine sichere Halteposition überführt wird. Erfindungsgemäß wird im regulären Betriebsmodus zumindest in regelmäßigen zeitlichen Abständen überprüft, ob eine Verkehrssituation vorliegt, welche eine Bildung einer Rettungsgasse zwischen zwei Fahrspuren erfordert. Wenn ermittelt wird, dass eine Verkehrssituation vorliegt, die die Bildung einer Rettungsgasse erfordert, wird die Solltrajektorie derart ermittelt, dass die Rettungsgasse gebildet wird und die Notbetriebssolltrajektorie wird derart ermittelt, dass die Rettungsgasse im Notbetriebsmodus durch das Fahrzeug aufrechterhalten wird.
Durch Anwendung des Verfahrens wird ein seitlicher Abstand zu einer Fahrspurmarkierung gemäß der ermittelten Solltrajektorie bei einem Folgen der Notbetriebssolltrajektorie, beispielsweise aufgrund eines Ausfalles eines Hauptsteuergerätes des Fahrzeuges, beibehalten, um das Fahrzeug in die sichere Halteposition zu überführen. Die Rettungsgasse bleibt also erhalten, auch wenn das Fahrzeug in die sichere Halteposition überführt wurde. Der von dem Fahrzeug vor Auftreten eines Fehlerfalles des Hauptsteuergerätes gefahrene seitliche Abstand zu einer Fahrspurmitte zur Bildung der Rettungsgasse ist den Verkehrsteilnehmern in der Umgebung des Fahrzeuges bekannt, wird situationsbedingt verstanden und im Fehlerfall beibehalten. Das Fahrzeug fährt also nicht wie üblich, wenn es der Notbetriebssolltrajektorie folgt, weiter zu einer Fahrspurmarkierung oder beendet im umgekehrten Fall die Bildung der Rettungsgasse. Somit kann eine Irritation von Verkehrsteilnehmern in einer Umgebung des Fahrzeuges weitestgehend ausgeschlossen werden, da das Fahrzeug nicht, wie üblicherweise beim Folgen der Notbetriebssolltrajektorie, zur Überführung in die sichere Halteposition weiter zu einem Fahrbahnrand fährt, obwohl beispielsweise die Rettungsgasse situationsbedingt aufgelöst wird oder das Fahrzeug sich in Richtung der Fahrspurmitte bewegt, obwohl die Verkehrsteilnehmer die Rettungsgasse bilden.
Für eine Fahrzeugführung im aktivierten Notbetriebsmodus des Fahrzeuges steht diesem ein vergleichsweise größerer Raum nach links und rechts zur Verfügung, wobei dieser Umstand bei einer Regelung des Fahrzeuges mittels einer Koppelnavigation hilfreich sein kann.
In einer Ausführung des Verfahrens wird bei Vorliegen einer Verkehrssituation zur Bildung einer Rettungsgasse die Solltrajektorie derart ermittelt, dass das Fahrzeug zur Bildung der Rettungsgasse in seiner Fahrspur seitlich versetzt fährt. Dazu wird zunächst ermittelt, auf welcher Fahrspur sich das Fahrzeug befindet, so dass der seitliche Versatz entsprechend entweder zu einer linken Fahrspurmarkierung oder zu einer rechten Fahrspur verringert bzw. vergrößert wird.
Bei Vorliegen einer Verkehrssituation zur Bildung einer Rettungsgasse wird die Notbetriebssolltrajektorie derart ermittelt, dass das Fahrzeug bei einem Folgen der Notbetriebssolltrajektorie mit einem gleichen seitlichem Versatz wie bei der Solltrajektorie in die sichere Halteposition überführt wird.
Um die Verkehrsteilnehmer in der Umgebung des Fahrzeuges auf eine Havarie des Fahrzeuges aufmerksam zu machen, ist in einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass bei Aktivierung des Notbetriebsmodus eine Warnblinkanlage des Fahrzeuges aktiviert wird. Somit wird den Verkehrsteilnehmern die Möglichkeit gegeben, sich auf einer jeweils weiteren Fahrspur eines momentan befahrenen Fahrbahnabschnittes zu begeben, so dass das Fahrzeug in seiner eingenommenen sicheren Halteposition umfahren werden kann.
Befindet sich ein Fahrzeuginsasse in dem automatisiert fahrenden Fahrzeug, so wird in einer Weiterbildung des Verfahrens der Notbetriebsmodus des Fahrzeuges bei Übernahme einer Fahraufgabe durch den Fahrzeuginsassen deaktiviert. Das Fahrzeug wird dann im manuellen Fahrbetrieb bewegt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt die:

1 schematisch einen Fahrbahnabschnitt mit zwei in dieselbe Richtung verlaufenden Fahrspuren und einer Mehrzahl von Fahrzeugen.

In der einzigen Figur ist ein Fahrbahnabschnitt F mit zwei in dieselbe Richtung verlaufenden Fahrspuren F1, F2 dargestellt.
Auf den beiden Fahrspuren F1, F2 fahren vergleichsweise viele Fahrzeuge 1, 2, wobei ein Verkehrszustand „stockender Verkehr“ oder „Stop-and-go-Verkehr“ vorliegt. Bei diesem Verkehrszustand bewegen sich die Fahrzeuge 1, 2 vergleichsweise stockend in Fahrtrichtung fort. Liegt ein solcher Verkehrszustand als Verkehrssituation vor, ist es erforderlich, dass die Fahrzeuge 1, 2 eine Rettungsgasse R bilden. Die Rettungsgasse R wird in einer Mitte zwischen den beiden Fahrspuren F1, F2 gebildet, wobei die Fahrzeuge 1, 2 auf einer linken Fahrspur F1 an eine linke Fahrspurmarkierung M und die weiteren Fahrzeuge 2 auf einer rechten Fahrspur F2 an eine rechte Fahrspurmarkierung M fahren.
Ein auf der linken Fahrspur F1 fahrendes Fahrzeug 1 fährt im automatisierten Fahrbetrieb, in welchem eine Fahraufgabe in Bezug auf das Fahrzeug 1 vollumfänglich durch das Fahrzeug 1 ausgeführt wird.
Im automatisierten Fahrbetrieb, d. h. in einem regulären Betriebsmodus, wird mittels eines nicht näher dargestellten Hauptsteuergerätes des Fahrzeuges 1 fortlaufend eine Solltrajektorie ermittelt, entlang der sich das Fahrzeug 1 im regulären Betriebsmodus bewegt und zu einer Zielposition geführt wird.
Zudem wird fortlaufend eine Notbetriebssolltrajektorie ermittelt, entlang der das Fahrzeug 1 in einem Notbetriebsmodus in eine sichere Halteposition überführt wird. Der Notbetriebsmodus wird aktiviert, wenn ein Fehlerfall erfasst wird.
Solche Fehlerereignisse, bei welchen der automatisierte Fahrbetrieb, insbesondere ein hochautomatisierter oder autonomer Fahrbetrieb, nicht fortgeführt werden kann, können beispielsweise ein Ausfall einer für den automatisierten Fahrbetrieb erforderlichen Umgebungssensorik, ein Ausfall des Hauptsteuergerätes, ein Ausfall eines primären Fahrzeugbordnetzes, ein Ausfall einer Kommunikation zwischen dem Hauptsteuergerät und der Umgebungssensorik und/oder ein Ausfall einer Kommunikation zwischen dem Hauptsteuergerät und zumindest einer anderen Komponente des Fahrzeuges 1, beispielsweise einer anderen Steuerungs- und/oder Regelungseinheit sein. Bei einem Ausfall des Hauptsteuergerätes handelt es sich insbesondere um einen schwerwiegenden Fehlerfall.
Wird zumindest ein solcher Fehlerfall detektiert, wird der Notbetriebsmodus aktiviert und das Fahrzeug 1 entlang der Notbetriebssolltrajektorie in eine sichere Halteposition überführt. Insbesondere wird das Fahrzeug 1 bei geltendem Rechtsverkehr an eine rechte Fahrspurmarkierung M und bei geltendem Linksverkehr an eine linke Fahrspurmarkierung M in die sichere Halteposition überführt. Denkbar ist es auch, das Fahrzeug bei einem ggf. vorhandenen Standstreifen auf dem Standstreifen in die sichere Halteposition zu führen. Der Notbetriebsmodus wird hier auch als Rückfallpfadfunktion bezeichnet.
Ist der reguläre Betriebsmodus zum automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1, insbesondere zum hochautomatisierten Fahrbetrieb, aktiviert, wird in regelmäßigen zeitlichen Abständen ermittelt, ob sich das Fahrzeug 1 in einer Verkehrssituation befindet, die eine Bildung einer Rettungsgasse R zwischen den beiden Fahrspuren F1, F2 erfordert.
Dazu wird, insbesondere bei Unterschreiten einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit, gemäß einer ermittelten Solltrajektorie mittels des Fahrzeuges 1 eine Rettungsgasse R gebildet.
Da das Fahrzeug 1 auf der linken Fahrspur F1 fährt, wird das Fahrzeug 1 anhand der Solltrajektorie in Richtung der linken Fahrspurmarkierung M geführt, wobei das Fahrzeug 1 in Bezug auf eine Fahrspurmitte der linken Fahrspur F1 seitlich nach links versetzt positioniert wird. Das heißt, dass die Solltrajektorie im regulären Betriebsmodus bei Vorliegen einer Verkehrssituation, die die Bildung einer Rettungsgasse R erfordert, derart ermittelt wird, dass das Fahrzeug 1 seitlich versetzt in seiner Fahrspur F1, F2 fährt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das die linke Fahrspur F1.
Um zu vermeiden, dass sich das Fahrzeug 1 bei Auftreten z. B. zumindest eines der oben genannten Fehlerfälle und einen daraufhin aktivierten Notbetriebsmodus bei Vorliegen einer eine Rettungsgasse R erfordernden Verkehrssituation weiter in Richtung der linken Fahrspurmarkierung M bewegt oder in Richtung der Fahrspurmitte fährt und somit nicht an der Bildung der Rettungsgasse R teilnimmt, ist vorgesehen, dass mittels der Notbetriebssolltrajektorie die Rettungsgasse R auch im Notbetriebsmodus des Fahrzeuges 1 durch dieses aufrechterhalten wird. Das heißt, dass das Fahrzeug 1 entsprechend der Notbetriebssolltrajektorie mit dem gleichen seitlichen Versatz zu der Fahrspurmitte in die sichere Halteposition, also in einen Stillstand, überführt wird.
Die sichere Halteposition ist somit eine Position auf der einen momentanen, also der linken Fahrspur F1. In der sicheren Halteposition entspricht ein seitlicher Abstand des Fahrzeuges 1 zu der linken Fahrspurmarkierung M einem Abstand, den das Fahrzeug 1 zum Zeitpunkt der Ermittlung der Notbetriebssolltrajektorie zur linken Fahrspurmarkierung M aufgewiesen hat. Es erfolgt also kein Spurwechsel zu einem äußeren Straßenrand oder Standstreifen. Die im regulären Betriebsmodus des Fahrzeuges 1 gebildete Rettungsgasse R wird somit im Notbetriebsmodus des Fahrzeuges 1 aufrechterhalten.
Fährt das Fahrzeug 1 im regulären Betriebsmodus entlang der Solltrajektorie mit einem seitlichen Abstand von beispielsweise 30 cm zu der linken Fahrspurmarkierung M, dann wird dieser seitliche Versatz zur Spurmitte der linken Fahrspur F1 im aktivierten Notbetriebsmodus beibehalten und weder vergrößert noch verringert.
Um Verkehrsteilnehmer, insbesondere die weiteren Fahrzeuge 2, in der Umgebung des Fahrzeuges 1 auf das sich in den Stillstand überführende oder bereits überführte Fahrzeug 1 zu informieren, ist in einer möglichen Ausführung vorgesehen, dass bei Aktivierung des Notbetriebsmodus eine Warnblinkanlage des Fahrzeuges 1 aktiviert wird.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass im Fall, dass sich in dem Fahrzeug 1 ein Fahrzeuginsasse befindet, dieser bei Aktivierung des Notbetriebsmodus aufgefordert wird, die Fahraufgabe in Bezug auf das Fahrzeug 1 zu übernehmen. Erfolgt eine Übernahme der Fahraufgabe durch den Fahrzeuginsassen, wird der Notbetriebsmodus des Fahrzeuges 1 deaktiviert, so dass das Fahrzeug 1 im manuellen Fahrbetrieb bewegt wird. Erfolgt hingegen keine Übernahme der Fahraufgabe durch den Fahrzeuginsassen, wird der Notbetriebsmodus fortgesetzt und das Fahrzeug in die sichere Halteposition überführt.
Wird der Notbetriebsmodus aufgrund eines Fehlerfalles der für den automatisierten Fahrbetrieb erforderlichen Umgebungssensorik aktiviert, wobei insbesondere am Fahrzeug 1 seitlich angeordnete Sensoren defekt sind, ist es nicht erforderlich, dass das Fahrzeug 1 mit einem seitlichen Versatz in seiner linken Fahrspur F1 fährt, um die Rettungsgasse R zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015003124 A1 [0002]
DE 102017011808 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuges (1) im automatisierten Fahrbetrieb, wobei fortlaufend eine Solltrajektorie ermittelt wird, entlang der das Fahrzeug (1) in einem regulären Betriebsmodus zu einer Zielposition geführt wird, und fortlaufend eine Notbetriebssolltrajektorie ermittelt wird, entlang der das Fahrzeug (1) in einem Notbetriebsmodus in eine sichere Halteposition überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - im regulären Betriebsmodus zumindest in regelmäßigen zeitlichen Abständen überprüft wird, ob eine Verkehrssituation vorliegt, welche eine Bildung einer Rettungsgasse (R) zwischen zwei Fahrspuren (F1, F2) erfordert, - wenn ermittelt wird, dass eine Verkehrssituation vorliegt, die die Bildung einer Rettungsgasse (R) erfordert, wird die Solltrajektorie derart ermittelt, dass die Rettungsgasse (R) gebildet wird und die Notbetriebssolltrajektorie derart ermittelt wird, dass die Rettungsgasse (R) im Notbetriebsmodus durch das Fahrzeug (1) aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Verkehrssituation zur Bildung einer Rettungsgasse (R) die Solltrajektorie derart ermittelt wird, dass das Fahrzeug (1) zur Bildung der Rettungsgasse (R) in seiner Fahrspur (F1) seitlich versetzt fährt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Verkehrssituation zur Bildung einer Rettungsgasse (R) die Notbetriebssolltrajektorie derart ermittelt wird, dass das Fahrzeug (1) bei einem Folgen der Notbetriebssolltrajektorie mit einem gleichem seitlichem Versatz wie bei der Solltrajektorie in die sichere Halteposition überführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aktivierung des Notbetriebsmodus eine Warnblinkanlage des Fahrzeuges (1) aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Notbetriebsmodus des Fahrzeuges (1) bei Übernahme einer Fahraufgabe durch einen Fahrzeuginsassen deaktiviert wird.