DE102021204326A1

DE102021204326A1 - Verfahren sowie Server oder Steuergerät zum Ermitteln von in einem Fahrabschnitt benötigten Merkmalen eines Fahrsystems

Info

Publication number: DE102021204326A1
Application number: DE102021204326.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Ruchti
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-11-03

Abstract

Ein Verfahren zum Ermitteln von in einem Fahrabschnitt benötigten Merkmalen (Mb) eines zumindest teilweise automatisierten Fahrsystems umfasst die folgenden Schritte umfasst:a) Erhalten oder Abrufen von Daten (D) des zumindest einen Fahrabschnitts,b) Vorbereiten einer Simulationsumgebung (44) und Auswählen zumindest eines Merkmals (Ma) aus einer Vielzahl an möglichen Merkmalen,c) Durchführen einer Fahrsimulation,d) Analysieren des Verhaltens des simulierten Kraftfahrzeugs, unde) Ausgabe des zumindest einen ausgewählten Merkmals (M) als benötigtes Merkmal (Mb), falls das simulierte Kraftfahrzeug (10) den simulierten Fahrabschnitt (14') in der Fahrsimulation (48) fehlerfrei durchfahren hat.Ferner sind ein Steuergerät (24) sowie ein Server (19) gezeigt. Weiterhin ist ein Verfahren zum Ermitteln neuer Fahrabschnitte und ein Verfahren zum Durchführen einer Fahrbarkeitsanalyse gezeigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie einen Server oder ein Steuergerät zum Ermitteln von in einem Fahrabschnitt benötigten Merkmalen eines zumindest teilweise automatisierten Fahrsystems eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln zum Durchführen eines solchen Verfahren.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln neuer Fahrabschnitte für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahrsystem eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Durchführen einer Fahrbarkeitsanalyse einer Route für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahrsystem eines Kraftfahrzeugs.
Ein zumindest teilweise automatisiertes Fahrsystem steuert eine Bewegung eines Kraftfahrzeugs teilweise automatisiert oder vollständig automatisiert, wobei die Bewegung eine Längsbewegungskomponente und/oder zumindest eine Querbewegungskomponente aufweisen kann. Eine einfache Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs weist beispielsweise nur eine Längsbewegungskomponente auf. Damit ein solches Fahrsystem ein Kraftfahrzeug auf einem Fahrabschnitt eines Straßennetzes fehlerfrei steuert, müssen in dem Fahrassistenzsystem bestimmte Merkmale implementiert sein.
Um sich entlang einer Fahrspur bewegen zu können, muss das Fahrsystem beispielsweise in der Lage sein, Begrenzungsmarkierungen der Fahrspur zu erkennen und das Kraftfahrzeug innerhalb der Fahrspur basierend auf den erkannten Begrenzungsmarkierungen zu steuern. Außerdem muss ein Fahrsystem, falls sich weitere Verkehrsteilnehmern auf der Fahrspur befinden, dazu ausgebildet sein, die weiteren Verkehrsteilnehmer zu erkennen und das Kraftfahrzeug derart zu steuern, dass das Kraftfahrzeug einen gewissen Mindestabstand zu den weiteren Verkehrsteilnehmern nicht unterstreitet.
Das Fahrsystem muss also bestimmte Systemeigenschaften erfüllen, d.h. bestimmte Merkmale aufweisen, damit das Kraftfahrzeug in einem Fahrabschnitt fehlerfrei durch das Fahrsystem steuerbar ist. Dabei sind die benötigten Merkmale von dem entsprechenden Fahrabschnitt abhängig.
Die benötigten Merkmale eines Fahrsystems sind auch für die Erschließung neuer Fahrabschnitte sowie für das Bestimmen der Befahrbarkeit eines Fahrabschnitts durch das Kraftfahrzeug entscheidend.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die benötigten Merkmale des Fahrsystems manuell zu bestimmen, beispielsweise durch begleitete Testfahrten innerhalb eines bestimmten Fahrabschnitts. Dieses Verfahren ist allerdings sehr zeitaufwendig und ressourcenintensiv.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, das Bestimmen der benötigten Merkmale eines Fahrsystems zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln von in einem Fahrabschnitt benötigten Merkmalen eines zumindest teilweise automatisierten Fahrsystems eines Kraftfahrzeugs. Dabei umfasst das Fahrsystem ein Steuergerät und zumindest einen mit dem Steuergerät verbundenen Sensor, der dazu ausgebildet ist, die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen und entsprechende Fahrzeugumgebungsdaten an das Steuergerät zu übergeben. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Erhalten oder Abrufen von Daten des zumindest einen Fahrabschnitts,
b) Vorbereiten einer Simulationsumgebung des Fahrabschnitts durch ein Simulationssystem basierend auf den Daten,
c) Auswählen zumindest eines Merkmals aus einer Vielzahl an möglichen Merkmalen des Fahrsystems durch das Simulationssystem für den zumindest einen Fahrabschnitt,
d) Durchführen einer Fahrsimulation des Kraftfahrzeugs in der Simulationsumgebung durch das Simulationssystem, wobei das Simulationssystem ein simuliertes Fahrsystem simuliert und entsprechende simulierte Fahrzeugumgebungsdaten an ein simuliertes Steuergerät übergibt, wobei das simulierte Steuergerät basierend auf dem zumindest einen ausgewählten Merkmal und den simulierten Fahrzeugumgebungsdaten simulierte Fahrmanöver für ein simuliertes Kraftfahrzeug in einem simulierten Fahrabschnitt bestimmt, der dem Fahrabschnitt entspricht, für den Daten erhalten oder abgerufen worden sind, und wobei das simulierte Steuergerät die simulierten Fahrmanöver im simulierten Fahrabschnitt in der Fahrsimulation ausführt,
e) Analysieren des Verhaltens des simulierten Kraftfahrzeugs in der Fahrsimulation, wobei zumindest überprüft wird, ob das simulierte Kraftfahrzeug den simulierten Fahrabschnitt fehlerfrei durchfahren hat, und
f) Ausgabe des zumindest einen ausgewählten Merkmals als benötigtes Merkmal, falls das simulierte Kraftfahrzeug den simulierten Fahrabschnitt in der Fahrsimulation fehlerfrei durchfahren hat, oder
- - alternative oder zusätzliche Auswahl zumindest eines weiteren Merkmals aus der Vielzahl an möglichen Merkmalen des Fahrsystems durch das Simulationssystem für den zumindest einen Fahrabschnitt,
- - Wiederholen der Schritte d) bis e) bis das simulierte Kraftfahrzeug den simulierten Fahrabschnitt fehlerfrei in der Fahrsimulation durchfährt, und
- - Ausgabe des ausgewählten Merkmals als benötigtes Merkmal bzw. der ausgewählten Merkmale als benötigte Merkmale durch das Simulationssystem, falls das simulierte Kraftfahrzeug den simulierten Fahrabschnitt in der Fahrsimulation fehlerfrei durchfahren hat.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Auswahl der benötigten Merkmale automatisiert durchzuführen. Hierfür wird zunächst eine Simulationsumgebung bereitgestellt, in der der (tatsächliche) Fahrabschnitt digital nachgeahmt wird, also nachgebildet wird, um den simulierten Fahrabschnitt zu erhalten. In der den nachgebildeten bzw. simulierten Fahrabschnitt umfassenden Simulationsumgebung bewegt sich dann das entsprechend simulierte Kraftfahrzeug entlang des simulierten Fahrabschnitts. Dabei erfassen die simulierten Sensoren des simulierten Kraftfahrzeugs entsprechende simulierte Fahrzeugumgebungsdaten und übergeben diese an das simulierte Steuergerät. Das simulierte Steuergerät wiederum bestimmt anhand der simulierten Fahrzeugumgebungsdaten und anhand des zumindest eines ausgewählten Merkmals Fahrmanöver für das simulierte Kraftfahrzeug innerhalb des simulierten Fahrabschnitts, die das simulierte Kraftfahrzeug in der Simulationsumgebung ausführt. Dabei wird die Simulation so oft wiederholt (und jedes Mal auf ein Neues entsprechende Merkmale des Fahrsystems ausgewählt), bis das simulierte Kraftfahrzeug in der Simulationsumgebung den simulierten Fahrabschnitt fehlerfrei durchfahren hat. Auf diese Weise ergibt sich somit automatisiert eine Liste an benötigten Merkmalen des Fahrsystems für einen bestimmten Fahrabschnitt und die Bestimmung der benötigten Merkmale wird vereinfacht. Insbesondere sind die benötigten Merkmale so automatisiert bestimmt worden.
Unter einem fehlerfreien Durchfahren des Fahrabschnitts wird dabei und im Folgenden verstanden, dass das simulierte Kraftfahrzeug in der Simulation die Fahrbahn nicht verlassen hat, also nicht ungewollt über die Begrenzungsmarkierungen einer Fahrspur gefahren ist, dass das Kraftfahrzeug in der Simulation keinen Unfall mit einem weiteren (simulierten) Verkehrsteilnehmer hatte, dass die geltenden Verkehrsregeln des Fahrabschnitts in der Simulation eingehalten wurden und/oder dass das Kraftfahrzeug in der Simulation gewisse Mindestabstände zu weiteren (simulierten) Verkehrsteilnehmern eingehalten hat.
Die Fahrzeugumgebungsdaten können von einer Vielzahl an Sensoren bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der zumindest eine Sensor eine Kamera, ein Radarsensor, ein Abstandssensor, ein LIDAR-Sensor und/oder eine beliebige andere Art Sensor sein, der dazu geeignet ist, die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen.
Üblicherweise weist das Kraftfahrzeug eine Vielzahl an verschiedenen Sensoren auf. Dabei können in der Simulationsumgebung die Vielzahl an verschiedenen Sensoren berücksichtigt werden.
Mittels der Simulationsumgebung kann natürlich auch ermittelt werden, welche Fahrzeugumgebungsdaten benötigt sind, um das Kraftfahrzeug in dem Fahrabschnitt zu steuern. Mit anderen Worten können mittels der Simulationsumgebung die zum (teil)automatisierten Steuern des Kraftfahrzeugs in einem bestimmten Fahrabschnitt benötigten Sensoren bestimmt werden.
Unter dem Abrufen der Daten wird verstanden, dass aktiv eine Anfrage an einen Server oder an einen Datenträger gesendet wird, über den die Daten des entsprechenden Fahrabschnitts bereitgestellt werden. Die Abfrage kann dabei manuell initiiert worden sein oder aber automatisiert erfolgen, beispielsweise beim Start des Simulationssystems.
Alternativ können die Daten des Fahrabschnitts auch einfach übergeben werden, also ohne eine vorhergehende Anfrage an den Server oder den Datenträger.
Während des Vorbereitens der Simulationsumgebung erzeugt das Simulationssystem eine digitale Beschreibung des Fahrabschnitts anhand der Daten des Fahrabschnitts. Die digitale Beschreibung kann dabei von den ausgewählten Sensoren abhängen, die berücksichtigt werden.
Beispielsweise wird der geographische Verlauf einer Fahrspur oder der geographische Verlauf einer die Fahrspur begrenzende Begrenzungsmarkierung digital nachgebildet, sodass die digitale Fahrt des simulierten Kraftfahrzeugs die gleichen Fahrzeugumgebungsdaten liefert wie die entsprechenden Sensoren des tatsächlichen Kraftfahrzeugs, das den tatsächlichen Fahrabschnitt durchfahren würde.
Dabei können auch Umgebungsparameter, wie Wettereinflüsse, die sich zum Beispiel auf die Sichtweite von bestimmten Sensoren auswirken in der Simulationsumgebung berücksichtigt werden. Beispielsweise ist die Sichtweite einer Kamera bei Regen oder Nebel gegenüber einer Situation bei Sonnenschein eingeschränkt.
In der Fahrsimulation bestimmt das simulierte Steuergerät simulierte Steuersignale für die Komponenten des Kraftfahrzeugs. Die Fahrsimulation simuliert also die zumindest teilweise automatisierte Steuerung der Bewegung des Kraftfahrzeugs durch das Steuergerät, wobei die Bewegung Längs- und/oder Querbewegungskomponenten aufweisen kann. Die Anzahl der Komponenten hängt letztendlich von der Komplexität der Bewegung des Kraftfahrzeugs ab. Dabei sind die bestimmbaren Steuersignale oder Fahrmanöver des simulierten Steuergeräts durch die Eigenschaften des simulierten Fahrsystems bestimmt, also durch die ausgewählten Merkmale. Beispielsweise kann das simulierte Kraftfahrzeug in der Fahrsimulation nur eine Kurve (mit einem definierten Radius) fahren, falls auch das entsprechende Merkmal Kurvenfahren zuvor ausgewählt wurde. Sofern der Radius während der Kurvenfahrt variieren soll, umfasst die Bewegung schon mehr Bewegungskomponenten im Vergleich zur Kurvenfahrt mit gleichbleibendem Radius.
Nach dem Abschluss der Fahrsimulation wird die simulierte Bewegung des Kraftfahrzeugs analysiert, beispielsweise anhand vorbestimmter Parameter.
Zum Beispiel kann die maximale Beschleunigung in Längs- und/oder Querrichtung des Kraftfahrzeugs, die maximale Geschwindigkeit in Längs- und/oder Querrichtung des Kraftfahrzeugs mit vorbestimmten Werten (Parameter) verglichen werden.
Außerdem kann während der Analyse der Abstand des Kraftfahrzeugs zu Begrenzungsmarkierungen und/oder gegebenenfalls zu anderen (simulierten) Verkehrsteilnehmern oder Objekten, oder die Abweichung des Mittelpunkts des Kraftfahrzeugs von der Mittellinie entlang der Fahrspur bestimmt werden.
Mit anderen Worten bestimmt das Simulationssystem die Fehlerfreiheit einer Fahrsimulation unter anderem anhand des Vergleichs verschiedener Werte.
Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Vielzahl an möglichen Merkmalen Umfelderkennungsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Servicefunktionen des Kraftfahrzeugs umfasst. Die möglichen Merkmale des Fahrsystems sind also gruppiert. Falls das Kraftfahrzeug in der Simulation den Fahrabschnitt nicht fehlerfrei durchfährt, so kann der Fehler automatisiert analysiert werden und zumindest ein zusätzliches Merkmal aus der entsprechenden Gruppe ausgewählt werden. Auf diese Weise wird die benötigte Zeit zum Durchlauf der Simulation reduziert.
Unter den Umfelderkennungsfunktionen sind Merkmale zusammengefasst, die das Erkennen von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs betrifft.
Bei den Umfelderkennungsfunktionen kann es sich um Merkmale zur Erkennung von Objekten, zur Erkennung von Fahrspuren und/oder um Merkmale zur Lokalisierung des Kraftfahrzeugs handeln.
Die Fahrfunktionen betreffen Merkmale der Bewegung des Kraftfahrzeugs in dem entsprechenden Fahrabschnitt.
Beispielsweise umfassen die Merkmale der Fahrfunktionen das Geradeausfahren, das Kurvenfahren, den Fahrspurwechsel, das schnelle Ausweichen gegenüber plötzlich auftretenden Hindernissen, das Überholen von anderen Verkehrsteilnehmern, das Bedienen von Haltestellen wie Bushaltestellen, und/oder ähnliche Merkmale.
Bei den Servicefunktionen handelt es sich um Merkmale, die die Betreuung von aktuellen oder zukünftigen Insassen des Kraftfahrzeugs betreffen. Beispielsweise umfassen die Servicefunktionen Merkmale zum Aufnehmen oder Absetzen von Insassen des Kraftfahrzeugs wie dies bei einem automatisierten Taxi der Fall ist, also einem sogenannten Robo-Taxi.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest einem Merkmal der Vielzahl an möglichen Merkmalen zumindest ein Parameter zugeordnet. Dabei generiert das Simulationssystem die Fahrsimulation basierend auf dem zumindest einen Parameter und/oder bestimmt Werte für den zumindest einen Parameter durch die Fahrsimulation. Auf diese Weise werden realistische Fahrsimulationen sichergestellt und/oder Erkenntnisse aus der Fahrsimulation auch auf das Fahrsystem übertragen. Insgesamt wird das Fahrsystem somit verbessert.
Im Allgemeinen ist es auch denkbar, dass jedem Merkmal zumindest ein Parameter zugeordnet ist.
Beispielsweise sind dem Merkmal der Erkennung von Objekten verschiedene mögliche Objekte als Parameter zugeordnet, wie Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Fußgänger, Fahrräder, Motorräder, Verkehrsschilder.
In der Fahrsimulation können dann zum Beispiel verschiedene Objekte als Hindernisse oder die Interaktion mit anderen Verkehrsteilnehmern simuliert werden.
Außerdem kann dem Merkmal der Erkennung von Spuren Parameter wie verschiedene Spurtypen, Spurfarben, Spurgeometrien zugeordnet sein, insbesondere der Spurenverlauf in einer Baustelle mit sich andersfarbig kreuzenden Markierungen.
Dem Merkmal des Geradeausfahrens und/oder des Kurvenfahrens ist beispielsweise eine maximale Geschwindigkeit, eine maximale Beschleunigung und/oder eine maximale Verzögerung des Kraftfahrzeugs als Parameter zugeordnet.
Außerdem kann dem Merkmal des Kurvenfahrens alternativ oder zusätzlich ein minimal möglicher Kurvenradius, insbesondere ein geschwindigkeitsabhängiger minimal möglicher Kurvenradius als Parameter zugeordnet sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Fahrsimulation mehrere Iterationen, wobei Startwerte zumindest zwei der mehreren Iterationen voneinander verschieden sind. Auf diese Weise können viele verschiedene Situationen in der Fahrsimulationen berücksichtigt werden, womit die Genauigkeit der Liste der benötigten Merkmale verbessert wird.
Beispielsweise können sich die Startwerte in dem vorhandenen Wetter, der Sichtweite von verschiedenen Sensoren und/oder der Anzahl und/oder der Art von Objekten in dem Fahrabschnitt unterscheiden.
Es ist denkbar, dass die Startwerte jeder Iteration voneinander verschieden sind.
Insbesondere werden die durchgeführten Fahrsimulationen nur als fehlerfrei bewertet, falls die Fahrsimulation für jede Iteration fehlerfrei ist.
Um schnell zur Liste der benötigten Merkmale des Fahrabschnitts zu gelangen, kann das zumindest eine Merkmal durch einen evolutionären Algorithmus oder ein numerisches Optimierungsverfahren aus der Vielzahl an möglichen Merkmalen ausgewählt werden. Durch den evolutionären Algorithmus oder das numerische Optimierungsverfahren wird also die Auswahl der benötigten Merkmale verbessert. Bei einem evolutionären Algorithmus handelt es sich um ein stochastisches, metaheuristisches Optimierungsverfahren, das dem Evolutionsprinzip entspricht. Mit anderen Worten wird eine hinreichend gute Lösung gefunden, die aber nicht zwangsläufig die beste Lösung sein muss.
In einer Ausgestaltung werden die Daten aus einer Datenbank ausgelesen, wobei weitere Informationen von der Datenbank zur Verfügung gestellt werden, die zur Generierung der Simulationsumgebung des Fahrabschnitts verwendet werden. Auf diese Weise wird die Genauigkeit der Fahrsimulation verbessert. Die Fahrsimulation wird durch die Verwendung von weiteren Informationen also realistischer.
Dabei können die weiteren Informationen Daten des Fahrabschnitts aus Drohnenflügen über dem Fahrabschnitt, wie das tages- und/oder uhrzeitabhängige Verkehrsaufkommen in dem Fahrabschnitt und/oder dem exakten geographischen Verlauf der Begrenzungsmarkierungen des Fahrabschnitts umfassen.
Bei den weiteren Informationen kann es sich ferner um die die aufgenommenen Fahrzeugumgebungsdaten der Sensoren eines Kraftfahrzeugs handeln, das den Fahrabschnitt durchfahren hat, oder um Daten von Verkehrszählungen.
Im Allgemeinen ist ein kaskadierender Ansatz des Simulationssystems denkbar. So kann beispielsweise die Fahrsimulation anfangs mit nur sehr wenigen Daten des Fahrabschnitts durchgeführt werden und später, wenn mehr Informationen über den Fahrabschnitt vorhanden sind, die Fahrsimulation mit genaueren Daten wiederholt werden.
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Daten unter anderem Fahrspurinformationen, Informationen über ein Verkehrsaufkommen in dem Fahrabschnitt, Geschwindigkeitsinformationen und/oder Vorfahrtsinformationen umfassen. Durch die Verwendung dieser Daten kann ein exaktes Abbild des Fahrabschnitts in der Simulationsumgebung erzeugt werden.
Die benötigten Merkmale können mit den tatsächlichen Merkmalen des Fahrsystems verglichen werden. Anhand des Vergleichs werden insbesondere Merkmale identifiziert, die noch in dem Fahrsystem implementiert werden müssen, damit das Kraftfahrzeug den Fahrabschnitt fehlerfrei durchfahren kann. Auf diese Weise erhält man auch eine Liste an noch umzusetzenden Merkmalen, mittels der das Fahrsystem zielführend verbessert werden kann.
Dabei müssen die Merkmale der Vielzahl an möglichen Merkmalen noch nicht exakt implementiert sein. Um mögliche Merkmale zu testen, genügt es, Referenzimplementierungen in der Simulationsumgebung zu verwenden.
Als Ergebnis des Verfahrens liegt somit eine Liste an benötigten Merkmalen vor, die das Kraftfahrzeug aufweisen muss, um den Fahrabschnitt zu absolvieren. Das Ergebnis kann in das Steuergerät des Kraftfahrzeugs implementiert werden oder aber an ein Rechenzentrum übermittelt werden, insbesondere ein Edge-Rechenzentrum, was mit dem Kraftfahrzeug kommuniziert (Car-to-X Service).
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst durch einen Server oder ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist auf dem Server oder dem Steuergerät ein Simulationssystem implementiert und der Server oder das Steuergerät ist dazu ausgebildet, das vorhergehend erläutertes Verfahren auszuführen. Hinsichtlich der Vorteile und Merkmale wird auf die obigen Ausführungen verwiesen, die gleichermaßen für den Server oder das Steuergerät gelten.
Das Bestimmen der benötigten Merkmale des Fahrsystems des Kraftfahrzeugs kann also direkt auf dem Steuergerät des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden oder auf einem Server mit dem das Kraftfahrzeug über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle verbunden ist.
Insofern lässt sich das Verfahren auch als ein Service implementieren, der bereitgestellt wird, beispielsweise als ein Cloud-Dienst.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, das dazu ausgebildet ist, die Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird, insbesondere einer Recheneinheit eines zuvor beschriebenen Servers oder eines zuvor beschriebenen Steuergeräts. Hinsichtlich der Vorteile und Merkmale des Computerprogramms wird auf die zuvor beschriebenen Merkmale und Vorteile verwiesen, die gleichermaßen für das Computerprogramm gelten.
Unter „Programmcodemitteln“ sind dabei und im Folgenden computerausführbare Instruktionen in Form von Programmcode und/oder Programmcodemodulen in kompilierter und/oder in unkompilierter Form zu verstehen, die in einer beliebigen Programmiersprache und/oder in Maschinensprache vorliegen können.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln neuer Fahrabschnitte für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahrsystem eines Kraftfahrzeugs. Dabei umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:

a) automatisiertes Identifizieren einer Vielzahl an möglichen neuen Fahrabschnitten,
b) Durchführen des zuvor beschriebenen Verfahrens für die Vielzahl an möglichen neuen Fahrabschnitten,
c) Vergleich der resultierenden benötigten Merkmale der möglichen neuen Fahrabschnitte mit den tatsächlichen Merkmalen des Fahrsystems, und
d) Ermitteln derjenigen Fahrabschnitte als neue Fahrabschnitte, deren benötigte Merkmale die geringste Abweichung zu den tatsächlichen Merkmalen des Fahrsystems des Kraftfahrzeugs aufweisen.

Auch hier wird auf die Vorteile und Merkmale des zuvor beschriebenen Verfahrens zum Ermitteln von in einem Fahrabschnitt benötigten Merkmalen verwiesen, die gleichermaßen für das Verfahren zum Ermitteln neuer Fahrabschnitte gelten. Auf diese Weise können also sehr einfach Fahrabschnitte identifiziert werden, die nur wenig Aufwand erfordern. Insofern kann automatisiert festgestellt werden, welche weiteren Fahrabschnitte sich zum Testen des Kraftfahrzeugs mit dem bereits implementierten Fahrsystem eignen.
Dabei kann das Verfahren auf dem Steuergerät oder dem Server implementiert sein.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Durchführen einer Fahrbarkeitsanalyse einer Route für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahrsystem eines Kraftfahrzeugs. Dabei weist die Route zumindest einen Fahrabschnitt auf und das Verfahren umfass die folgenden Schritte:

a) Bestimmen zumindest eines zu durchfahrenen Fahrabschnitts auf der Route des Kraftfahrzeugs durch Auswertung von Daten des zu durchfahrenen Fahrabschnitts,
b) Durchführen des zuvor beschriebenen Verfahrens zum Ermitteln von in einem Fahrabschnitt benötigten Merkmalen für den zumindest einen zu durchfahrenen Fahrabschnitt, wobei das Verfahren durch ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird oder wobei das Steuergerät den zumindest einen zu durchfahrenen Fahrabschnitt an einen Server übermittelt, der das zuvor beschriebene Verfahren zum Ermitteln von in einem Fahrabschnitt benötigten Merkmalen für den zumindest einen zu durchfahrenen Fahrabschnitt durchführt,
c) Vergleichen der benötigten Merkmale des zumindest einen zu durchfahrenen Fahrabschnitts mit den tatsächlichen Merkmalen des Fahrsystems des Kraftfahrzeugs, und
d) Abfahren der Route durch das Kraftfahrzeug, falls das Fahrsystem die benötigten Merkmale für den zu durchfahrenen Fahrabschnitt aufweist.

Bezüglich der Merkmale und Vorteile der Erfindung wird auf die Vorteile und Merkmale des zuvor beschriebenen Verfahrens zum Ermitteln von in einem Fahrabschnitt benötigten Merkmalen verwiesen, die gleichermaßen für das Verfahren zum Durchführen einer Fahrbarkeitsanalyse einer Route für ein Kraftfahrzeug gelten.
Auf diese Weise kann also überprüft werden, ob die Route in die sogenannte Operational Design Domain (ODD) des Kraftfahrzeugs passt. Dabei stellt die ODD die Beschreibung der spezifischen Betriebsbedingungen dar, unter denen das zumindest teilweise automatisierte Fahrsystem ordnungsgemäß funktioniert.
Beispielsweise umfasst die ODD bestimmte Straßentypen (Straßen in einer Stadt, Straßen zwischen Städten, Autobahnen), Geschwindigkeitsbereiche, Umgebungsbedingungen (Wetter, Tages-/Nachtzeit usw.) und/oder geltende Verkehrsgesetze.
Damit der Server die Fahrbarkeitsanalyse durchführen kann, kann das Kraftfahrzeug beispielsweise entsprechende Wegpunkte (GPS-Koordinaten) an den Server übermitteln. Der Server bestimmt dann anschließend die entsprechenden Fahrabschnitte entlang der Route.
Die Kommunikation mit dem Server kann über einen Car-to-X Service erfolgen, sodass die Berechnung und Analyse außerhalb des Kraftfahrzeugs erfolgt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Route mehrere zu durchfahrene Fahrabschnitte auf. Dabei wird das zuvor beschriebene Verfahren zum Ermitteln der benötigten Merkmale für alle zu durchfahrenen Fahrabschnitte durchgeführt wird und das Kraftfahrzeug fährt die Route nur ab, falls das Fahrsystem die benötigten Merkmale für alle zu durchfahrenen Fahrabschnitt aufweist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Kraftfahrzeug sich nur auf Routen bewegt, auf denen das Fahrsystem ordnungsgemäß funktioniert.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- 1 eine schematische Draufsicht eines Straßennetzes mit einem Kraftfahrzeug,
- 2 eine schematische Draufsicht des Kraftfahrzeugs der 1 mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät,
- 3 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 eine schematische Ansicht einer in dem Verfahren der 3 verwendeten Simulationsumgebung,
- 5 eine Baumdarstellung möglicher Merkmale,
- 6 eine Darstellung möglicher Fahrsimulationen in der Simulationsumgebung der 4,
- 7 eine Darstellung möglicher Fahrsimulationen in der Simulationsumgebung der 4,
- 8 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln neuer Fahrabschnitte, und
- 9 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Durchführen einer Fahrbarkeitsanalyse einer Route für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahrsystem.

1 zeigt ein Straßennetz mit einem Kraftfahrzeug 10, das auf einer Straße 11 eines Straßennetzes 12 fährt. Das Straßennetz 12 weist mehrere Straßen 11 auf und ist in mehrere Fahrabschnitte 14 unterteilt. In der 1 ist die Unterteilung durch gestrichelt dargestellte, vertikale Linien angedeutet.
Das Straßennetz 12 ist in dem Beispiel der 1 in insgesamt drei Fahrabschnitte 14 unterteilt, nämlich in einen ersten Fahrabschnitt 14.1, einen zweiten Fahrabschnitt 14.2 und einen dritten Fahrabschnitt 14.3.
Jeder Fahrabschnitt 14 weist zumindest eine Fahrspur 16 auf, die durch entsprechende Begrenzungsmarkierungen 18 begrenzt ist. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in 1 nur die Begrenzungsmarkierungen 18 des zweiten Fahrabschnitts 14.2 mit entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
Bei den Begrenzungsmarkierungen 18 handelt es sich zum Beispiel um eine Fahrbahnmarkierung, eine Fahrspurmarkierungen, einen Mittelstreifen der Straße 11, einen Bordstein oder ähnliche Markierungen.
Das Kraftfahrzeug 10 ist über eine drahtlose Schnittstelle, beispielsweise eine Mobilfunkschnittstelle, mit einem Server 19 verbunden, beispielsweise einem Edge-Server für ein sogenanntes „Edge Computing“.
Über den Server 19 erhält das Kraftfahrzeug 10 Daten D der Fahrabschnitte 14, wie Fahrspurinformationen, Geschwindigkeitsinformationen, Informationen über das aktuelle oder statistische Verkehrsaufkommen in dem entsprechenden Fahrabschnitt 14 und/oder Vorfahrtsinformationen.
Bei den Fahrspurinformationen handelt es sich beispielsweise um den geographischen Verlauf der zumindest einen Fahrspur 16 des entsprechenden Fahrabschnitts 14.
Alternativ oder zusätzlich können die Fahrspurinformationen Informationen zu den Begrenzungsmarkierungen umfassen. Beispielsweise die Farbe (weiß, gelb, etc.), Art der Begrenzungsmarkierung (durchgezogene Linie, gestrichelte Linie, etc.) und/oder Geometrie der Begrenzungsmarkierung (gerade, gebogen, etc.).
Die Geschwindigkeitsinformationen können Informationen über die maximal zulässige Höchstgeschwindigkeit in dem entsprechenden Fahrabschnitt 14 umfassen.
Dabei können auch temporäre Veränderungen der zulässigen Höchstgeschwindigkeit in den Daten D gespeichert sein, beispielsweise eine Herabsenkung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit durch ein temporäres Verkehrsschild, wie es bei einer Baustelle verwendet wird.
Bei den Vorfahrtsinformationen handelt es sich um Informationen über die geltenden Vorfahrtsregeln in dem entsprechenden Fahrabschnitt 14.
Beispielsweise ist in den Vorfahrtsinformationen hinterlegt, dass an dem Kreuzungspunkt der Straßen 11 „rechts vor links“ gilt.
Alternativ könnte in den Vorfahrtsinformationen hinterlegt sein, dass eine der Straßen 11 eine Vorfahrtsstraße ist.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst das Kraftfahrzeug 10 ein Fahrsystem 20, das ein Steuergerät 24, mehre mit dem Steuergerät 24 verbundene Sensoren 26 und Komponenten 28 hat, über die die Bewegung des Kraftfahrzeugs 10 gesteuert wird, die Längsbewegungs- und/oder Querbewegungskomponenten.
Die Sensoren 26 sind vorne, hinten und/oder seitlich am Kraftfahrzeug 10 angeordnet und dazu ausgebildet, die Umgebung des Kraftfahrzeugs 10 zu erfassen, sodass entsprechende Fahrzeugumgebungsdaten U generiert werden, die an das Steuergerät 24 weitergeleitet werden. Das Weiterleiten der Fahrzeugumgebungsdaten U ist in 2 durch entsprechende Pfeile angedeutet.
Bei den Sensoren 26 handelt es sich beispielsweise um eine Kamera, einen Radarsensor, einen Abstandssensor, einen LIDAR-Sensor und/oder eine beliebige andere Art Sensor 26, der dazu geeignet ist, die Umgebung des Kraftfahrzeugs 10 zu erfassen und entsprechende Fahrzeugumgebungsdaten U bereitzustellen.
Das Steuergerät 24 verarbeitet die von den Sensoren 26 erhaltenen Fahrzeugumgebungsdaten U und steuert das Kraftfahrzeug 12 basierend auf den verarbeiteten Fahrzeugumgebungsdaten U wenigstens teilweise automatisiert, insbesondere vollständig automatisiert.
Auf dem Steuergerät 24 ist also ein Fahrassistenzsystem implementiert, das eine Bewegung des Kraftfahrzeugs 10 wenigstens teilweise automatisiert steuern kann, insbesondere vollständig automatisiert.
Das Steuergerät 24 stellt hierfür beispielsweise Fahrmanöver F für die Komponenten 28 des Kraftfahrzeugs 10 bereit, wie für den Antriebsstrang, für die Bremsanlage und/oder eine Lenkvorrichtung des Kraftfahrzeugs 10, und die Komponenten 28 sind dazu ausgebildet, die Fahrmanöver F auszuführen.
Im Allgemeinen kann das Steuergerät 24 auch direkt entsprechende Steuersignale für die Komponenten 28 bestimmen und die Komponenten 28 entsprechend direkt ansteuern.
Bei dem Fahrsystem 20 ist es eine besondere Herausforderung zu entscheiden, ob das Kraftfahrzeug 10 in einem bestimmten Fahrabschnitt 14 durch das Fahrsystem 20 gesteuert werden kann oder nicht. Hierfür ist das Steuergerät 24 dazu ausgebildet, ein Verfahren auszuführen, das im Folgenden anhand der 3 bis 6 erläutert wird. Dabei wird im Folgenden angenommen, dass der zweite Fahrabschnitt 14.2 dem Steuergerät 24 bekannt ist und dass der dritte Fahrabschnitt 14.3 dem Steuergerät 24 unbekannt ist.
Genauer gesagt weist das Steuergerät 24 einen Datenträger 30 und eine Recheneinheit 32 auf, wobei auf dem Datenträger 30 ein Computerprogramm gespeichert ist, das auf der Recheneinheit 32 ausgeführt wird und das Programmcodemittel umfasst, um das Verfahren auszuführen.
Wie in 3 gezeigt, umfasst das Steuergerät 24 ein Simulationssystem 34, ein Analysemodul 36 und ein Vergleichsmodul 37. Außerdem ist in dem Steuergerät 24 eine Merkmalsliste 38 hinterlegt, also eine Vielzahl an möglichen Merkmalen M ( 5) des Fahrsystems 20.
Dabei kann die Merkmalsliste 38 in dem Datenträger 30 des Steuergeräts 24 gespeichert sein. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Merkmalsliste 38 jedoch getrennt vom Datenträger 30 dargestellt.
In einem ersten Verfahrensschritt erhält das Steuergerät 24 die Daten D des entsprechenden Fahrabschnitts 14, also des zweiten Fahrabschnitts 14.2 bzw. des dritten Fahrabschnitts 14.3.
In dem Ausführungsbeispiel der 3 erhält das Steuergerät 24 die Daten D des zweiten und des dritten Fahrabschnitts 14.2, 14.3 von dem Server 19.
Die Daten D des zweiten Fahrabschnitts 14.2 sind zum Beispiel in einer entsprechenden Datenbank 40 des Servers 19 gespeichert. Im Allgemeinen können die Daten D des zweiten Fahrabschnitts 14.2 auch in dem Datenträger 30 des Steuergeräts 24 hinterlegt sein.
Außerdem sind in der Datenbank 40 des Servers 19 weitere Informationen des zweiten Fahrabschnitts 14.2 gespeichert.
Bei den weiteren Informationen I handelt es sich zum Beispiel um bei einem Durchfahren des Fahrabschnitts 14.2 aufgenommene Fahrzeugumgebungsdaten U und/oder um aktuelle Wetterinformationen des Fahrabschnitts 14.2.
Für den dritten Fahrabschnitt 14.3 sind noch keine Daten D des Fahrabschnitts 14.3 in der Datenbank 40 des Servers 19 gespeichert. Um die Daten D des dritten Fahrabschnitts 14.3 abzurufen, ist der Server 19 an einen entsprechenden Kartendienst 42 angeschlossen, über den der Server 19 die Daten D des dritten Fahrabschnitts 14.3 abruft, also beispielsweise nur den Verlauf der Fahrspuren 16 des dritten Fahrabschnitts 14.3.
Im Allgemeinen ist es auch denkbar, dass der Server 19 oder das Steuergerät nur ein Bild des dritten Fahrabschnitts 14.3 erhält und in dem Bild mittels eines entsprechenden Algorithmus die Straße 11 und die Fahrspuren 16 erkennt.
Die Daten D sowie gegebenenfalls die weiteren Informationen I des Fahrabschnitts 14 werden in einem nächsten Verfahrensschritt an das Simulationssystem 34 übergeben. Dabei wird das Simulationssystem 34 im Folgenden beispielhaft für den dritten Fahrabschnitt 14.3 erläutert.
Das Simulationssystem 34 generiert basierend auf den Daten D und gegebenenfalls den weiteren Informationen I eine Simulationsumgebung 44 des entsprechenden Fahrabschnitts 14 (4).
In der Simulationsumgebung 44 sind also unter anderem der geographische Verlauf der Fahrspuren 16 und der Begrenzungsmarkierungen 18 digital nachgebildet.
Das Simulationssystem 34 generiert also einen simulierten Fahrabschnitt 14', genauer gesagt den simulierten dritten Fahrabschnitt 14.3' mit entsprechenden simulierten Fahrspuren 16' und simulierten Begrenzungsmarkierungen 18'.
In dem nächsten Verfahrensschritt wählt das Simulationssystem 34 zumindest ein Merkmal M_a aus der Merkmalsliste 38 aus.
Mit anderen Worten wählt das Simulationssystem 34 aus der Vielzahl an möglichen Merkmalen M zumindest ein Merkmal M_a aus.
Dabei zeigt die 5 die Vielzahl an möglichen Merkmalen M in einer Baumdarstellung, bei der die Vielzahl an möglichen Merkmalen M in unterschiedlichen Gruppen 46 gruppiert sind.
Genauer gesagt weist die Merkmalsliste 38 drei Gruppen 46 an Merkmalen M auf, nämlich die Gruppe 46 der Umfelderkennungsfunktionen, die Gruppe 46 der Fahrfunktionen und die Gruppe 46 der Servicefunktionen.
In die Gruppe 46 der Umfelderkennungsfunktionen fallen beispielsweise die Merkmale M der Objekterkennung, der Fahrspurerkennung, der Lokalisierung des Kraftfahrzeugs 10 und ähnliche Merkmale M.
Bei der Gruppe 46 der Fahrfunktionen handelt es sich um Merkmale M wie das Geradeausfahren, das Kurvenfahren, das Gewähren der Vorfahrt, das Bedienen einer Bushaltestelle und ähnliche Merkmale M.
Die Merkmale M Passagiere aufnehmen und absetzen sind in der Merkmalsliste der 5 unter der Gruppe der Servicefunktionen zusammengefasst.
Im Allgemeinen können jedem Merkmal M auch entsprechende Parameter P zugeordnet sein. In 5 ist dies beispielhaft für die Merkmale M des Geradeausfahrens und des Kurvenfahrens dargestellt.
Beispielsweise sind dem Merkmal des Geradeausfahrens und des Kurvenfahrens Parameter P wie eine maximale Geschwindigkeit, eine maximale Beschleunigung und/oder eine maximale Verzögerung zugeordnet.
Dabei müssen den Merkmalen M des Geradeausfahrens und des Kurvenfahrens nicht dieselben Parameter zugeordnet sein.
Um das zumindest eine Merkmal M_a aus der Merkmalsliste 38 auszuwählen, kann das Simulationssystem 34 einen numerisches Optimierungsverfahren oder einen evolutionären Algorithmus verwenden.
Basierend auf dem zumindest einen ausgewählten Merkmal M_a und gegebenenfalls dem zugeordneten Parameter P generiert das Simulationssystem 34 die Simulationsumgebung 44 und führt in der Simulationsumgebung zumindest eine Fahrsimulation 48 (6) durch.
Dabei wird in der Fahrsimulation 48 die Bewegung des simulierten Kraftfahrzeugs 10' in dem simulierten Fahrabschnitt 14' simuliert.
Hierfür wird die Umgebung des simulierten Kraftfahrzeugs 10' mittels des simulierten Sensors 26' erfasst und der simulierte Sensor 26' stellt entsprechend simulierte Fahrzeugumgebungsdaten U' bereit, die an ein simuliertes Steuergerät 24' übergeben werden.
Das simulierte Steuergerät 24' bestimmt dann anhand der simulierten Fahrzeugumgebungsdaten U' simulierte Fahrmanöver F' für die simulierten Komponenten 28' des simulierten Kraftfahrzeugs 10' und die simulierten Komponenten 28' führen die simulierten Fahrmanöver F' in der Fahrsimulation 48 aus.
In der 6 sind zwei Fahrsimulationen 48 schematisch dargestellt, nämlich eine erste Fahrsimulation 48.1 und eine zweite Fahrsimulation 48.2.
In der ersten Fahrsimulation 48.1 sind nur die Merkmale M_a der Fahrspurerkennung und des Geradeausfahrens aktiviert, also ausgewählt. Entsprechend kann das simulierte Kraftfahrzeug 10' die Kurve des simulierten Fahrabschnitt 14.3' nicht durchfahren und das simulierte Kraftfahrzeug 10' verlässt daher die simulierte Fahrspur in der ersten Fahrsimulation 48.1.
Die erste Fahrsimulation 48.1 wird nach dem Durchlauf der Fahrsimulation 48.1 an das Analysemodul 36 übergeben, das das Verhalten des simulierten Kraftfahrzeugs 10' in der Fahrsimulation 48.1 analysiert.
Genauer gesagt überprüft das Analysemodul 36, ob das Kraftfahrzeug den simulierten Fahrabschnitt 14' fehlerfrei durchfahren hat.
Im Fall der ersten Fahrsimulation 48.1 erkennt das Analysemodul 36, dass das simulierte Kraftfahrzeug 10' die simulierte Fahrspur 16' verlassen hat und klassifiziert die erste Fahrsimulation 48.1 somit nicht als fehlerfrei, also als fehlerhaft.
Die fehlerhafte Klassifikation wird, wie in 3 durch die Pfeile zwischen Simulationssystem 34 und Analysemodul 36 dargestellt, an das Simulationssystem 34 zurückgegeben, das wiederum ein zusätzliches oder anderes Merkmal M_a aus der Merkmalsliste 38 auswählt und die nächste Fahrsimulation 48 durchführt.
In der zweiten Fahrsituation 48.2 hat das Simulationssystem 34 beispielsweise anstatt des Merkmals M des Geradeausfahrens das Merkmal M des Kurvenfahrens als Merkmal M_a ausgewählt und das simulierte Kraftfahrzeug 10' durchfährt entsprechend den simulierten Fahrabschnitt 14.3'.
Somit klassifiziert das Analysemodul 36 die zweite Fahrsimulation 48.2 als fehlerfrei und gibt in diesem Fall die ausgewählten Merkmale M_a, also die Merkmale M des Kurvenfahrens und der Fahrspurerkennung als benötigte Merkmale M_b aus.
Die benötigten Merkmale M_b können dann in dem Datenträger 30 gespeichert werden.
Zusätzlich werden die benötigten Merkmale M_b an das Vergleichsmodul 37 übergeben, das die benötigten Merkmale M_b mit den tatsächlichen Merkmalen Mt vergleicht, die in dem tatsächlichen Fahrsystem 20 des tatsächlichen Kraftfahrzeugs 10 implementiert sind.
Für den Vergleich liest das Vergleichsmodul 37 die tatsächlichen Merkmale Mt beispielsweise aus dem Datenträger 34 aus.
Der Vergleich des Vergleichsmoduls 37 kann ergeben, dass alle benötigten Merkmale M_b des Fahrabschnitts 14.3 bereits in dem tatsächlichen Fahrsystem 20 implementiert sind. In diesem Fall kann das tatsächliche Kraftfahrzeug 10 den entsprechenden Fahrabschnitt 14 durchfahren.
Für die Situation der 1 ermittelt das Simulationssystem 34 beispielsweise, dass das Kraftfahrzeug 10 die Fahrabschnitte 14.2 und 14.3 durchfahren kann. Entsprechend steuert das Fahrsystem 20 das Kraftfahrzeug 10 durch den zweiten und dritten Fahrabschnitt 14.2, 14.3.
Alternativ können durch den Vergleich Merkmale M identifiziert werden, die zwar benötigte Merkmale M_b sind, aber nicht in dem Fahrsystem 20 des Kraftfahrzeugs 10 implementiert sind. In diesem Fall werden also Merkmale M identifiziert, die noch im Fahrsystem 20 implementiert werden müssen.
Durch das Steuergerät 24, genauer gesagt durch das Simulationssystem 34, können also automatisiert die benötigte Merkmale M des Fahrsystems 20 in einem Fahrabschnitt 14 ermittelt werden. Auf diese Weise wird eine zielführende Erweiterung des Fahrsystems 20 hinsichtlich neuer Fahrabschnitte und neuer Merkmale M möglich.
Dabei ist es natürlich auch denkbar, dass das Simulationssystem 34 in dem Server 19 anstatt in dem Steuergerät 24 des Kraftfahrzeugs 10 implementiert ist. In diesem Fall bestimmt der Server 19 die benötigten Merkmale M_b des Fahrsystems 20 und übergibt diese beispielsweise an das Steuergerät 24 des Kraftfahrzeugs 10.
Alternativ kann das Simulationssystem 34 auch auf einer separaten Recheneinheit vorgesehen sein, die zum Testen des Fahrsystems 20 des Kraftfahrzeugs 10 dient.
Anhand der 7 wird im Folgenden eine weitere Ausgestaltung des Simulationssystems 34 erläutert, die im Wesentlichen der Ausgestaltung der 3 bis 6 entspricht, sodass im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird.
Im Unterschied zur Ausgestaltung der 3 bis 6 erzeugt das Simulationssystem 34 in der Ausgestaltung der 7 eine Simulationsumgebung 44 mit verschiedenen Iterationen 50.
Dabei entspricht die in 7 linke Iteration 50 der 6 und es wird entsprechend auf die obigen Ausführungen verwiesen. In der in 7 auf der rechten Seite dargestellten Iteration 50 befindet sich auf der simulierten Fahrspur 16' zusätzlich ein simuliertes Objekt 52', beispielsweise ein weiterer Verkehrsteilnehmer, der sich entlang der simulierten Fahrspur 16' bewegt.
Die rechte Iteration 50 weist also gegenüber der linken Iteration 50 verschiedene Startwerte auf.
Im Allgemeinen weist die Simulationsumgebung 44 eine Vielzahl an Iterationen 50 auf, die jeweils verschiedenen zueinander sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 7 nur zwei solcher Iterationen 50 dargestellt.
Das Simulationssystem 34 führt für beide, insbesondere alle Iterationen 50 entsprechende Fahrsimulationen 48 aus.
In der dritten Fahrsimulation 48.3 ist beispielsweise das Merkmal M der Objekterkennung nicht ausgewählt, sodass das simulierte Kraftfahrzeug 10' das simulierte Objekt 52' nicht erkennt und mit dem simulierten Objekt 52' kollidiert.
In diesem Fall klassifiziert das Analysemodul 36 die Fahrsimulation 48.3 als fehlerhaft.
Außerdem ist es denkbar, dass der dem Merkmal M des Kurvenfahrens zugeordnete Parameter P der maximalen Verzögerung des simulierten Kraftfahrzeugs 10' nicht groß genug ist, sodass das simulierte Kraftfahrzeug 10' in der Fahrsimulation 48.3 nicht stark genug bremst und mit dem simulierten Objekt 52' kollidiert.
In diesem Fall bremst das simulierte Kraftfahrzeug 10' zwar, kollidiert aber dennoch mit dem simulierten Objekt 52' und somit klassifiziert das Analysemodul 36 diese Fahrsimulation 48.3 auch als fehlerhaft.
In der nächsten Fahrsimulation 48 könnte das Simulationssystem 34 dann beispielsweise entsprechend den Parameter P der maximalen Verzögerung anpassen. Mit anderen Worten kann das Simulationssystem 34 die entsprechenden Parameter P anpassen.
In der Fahrsimulation 48.4 ist das Merkmal M der Objekterkennung ausgewählt und eine ausreichende Verzögerung für das simulierte Kraftfahrzeug 10' als Parameter P gewählt, sodass das simulierte Kraftfahrzeug 10' den simulierten Fahrabschnitt 14.3' fehlerfrei durchfährt. Dementsprechend klassifiziert das Analysemodul 36 die Fahrsimulation 48.4 als fehlerfrei.
Das Analysemodul 36 gibt dabei die ausgewählten Merkmale M_a nur als benötigte Merkmale M_b aus, falls die Fahrsimulationen 48 aller Iterationen 50 fehlerfrei durchfahren werden.
Anhand der 8 und 9 werden im Folgenden zwei weitere Anwendungen des beschriebenen Verfahrens erläutert.
Dabei zeigt die 8 in einem Blockdiagramm ein Verfahren zum Ermitteln neuer Fahrabschnitte 14 für ein Kraftfahrzeug 10.
In einem ersten Verfahrensschritt 60 wird automatisiert eine Vielzahl an möglichen Fahrabschnitten 14 identifiziert.
Hierfür werden beispielsweise die bereits befahrbaren Fahrabschnitt 14 mit dem Straßennetz 12 einer Karte verglichen, beispielsweise mit dem Straßennetz des Kartendienstes 42.
In dem Verfahrensschritt 62 werden für jeden Fahrabschnitt 14 der Vielzahl an möglichen Fahrabschnitten 14 die benötigten Merkmale M_b des Fahrsystems 20 zum Durchfahren des entsprechenden Fahrabschnitts 14 bestimmt. Dabei wird das Verfahren verwendet, das in Bezug zu den Ausführungen der 3 bis 7 erläutert wurde.
Anschließend (Verfahrensschritt 64) werden die benötigten Merkmale M_b des Fahrsystems 20 jedes Fahrabschnitts 14 mit den tatsächlichen Merkmalen Mt des Fahrsystems 20 verglichen und diejenigen Fahrabschnitte 14 als neue Fahrabschnitte 14 ermittelt (Verfahrensschritt 66), deren benötigten Merkmale M_b die geringsten Abweichungen zu den tatsächlichen Merkmalen Mt des Fahrsystems 20 aufweisen.
Im Idealfall werden auf diese Weise Fahrabschnitte 14 identifiziert, bei denen keine zusätzlichen Merkmale M in dem Fahrsystem 20 implementiert werden müssen, da das Fahrsystem 20 bereits alle benötigten Merkmale M_b aufweist.
Anschließend können dann weitere Informationen I und/oder genauere Daten D der neuen Fahrabschnitte 14 bestimmt werden, beispielsweise durch begleitete Testfahrten eines Kraftfahrzeugs 10 in den entsprechenden Farbschnitten und/oder durch Drohnendaten.
Falls in dem Verfahrensschritt 64 keine Fahrabschnitte 14 identifiziert werden, deren benötigten Merkmale M bereits in dem Fahrsystem 20 implementiert sind, so können zumindest diejenigen Fahrabschnitte 14 identifiziert werden, bei denen nur wenige neue Merkmale in dem Fahrsystem 20 implementiert werden müssen.
Auf diese Weise können automatisiert neue Fahrabschnitte 14 identifiziert werden, durch die ein Kraftfahrzeug 10 fahren oder mit vergleichsweise wenig Aufwand fahren kann.
9 zeigt ein Verfahren zum Durchführen einer Fahrbarkeitsanalyse einer Route für das Fahrsystem 20 des Kraftfahrzeugs 10. Dabei weist die Route mehrere Fahrabschnitte 14 auf.
In einem ersten Verfahrensschritt 70 bestimmt das Steuergerät 24 des Kraftfahrzeugs 10 die zu durchfahrenen Fahrabschnitte 14 auf der Route.
Anschließend werden im Verfahrensschritt 72 für jeden Fahrabschnitt 14 der zu durchfahrenen Fahrabschnitte 14 die benötigten Merkmale M_b des Fahrsystems 20 zum Durchfahren des entsprechenden Fahrabschnitts 14 bestimmt. Hierfür wird das Verfahren verwendet, das in Bezug zu den Ausführungen der 3 bis 7 erläutert wurde.
Im dritten Verfahrensschritt 74 werden für jeden zu durchfahrenen Fahrabschnitt 14 die benötigten Merkmale M_b mit den tatsächlichen Merkmalen Mt des Fahrsystems 20 verglichen.
Für den Fall, dass das Fahrsystem 20 die benötigten Merkmale M für alle zu durchfahren den Fahrabschnitt 14 aufweist, durchfährt das Kraftfahrzeug 10 die Route zumindest teilweise automatisiert und insbesondere vollständig automatisiert (Verfahrensschritt 76).
Im gegenteiligen Fall sind mehrere Szenarien denkbar.
Beispielsweise könnte das Steuergerät 24 nach einer alternativen Route suchen, die zum selben Ziel führt, aber auf der andere Fahrabschnitte 14 durchfahren werden. Natürlich durchfährt das Kraftfahrzeug 10 die alternative Route nur, wenn das Fahrsystem 20 alle benötigten Merkmale M_b der zu durchfahrenden Fahrabschnitte 14 der alternativen Route aufweist.
Außerdem könnte das Steuergerät 24 eine Warnung ausgeben, dass das Kraftfahrzeug 10 nicht zu dem gewünschten Ziel fahren kann bzw. die gewünschte Route nicht befahrbar ist.
Schließlich ist es auch denkbar, dass das Steuergerät 24 für diejenigen Fahrabschnitte 14, für die nicht alle benötigten Merkmalen M_b im Fahrsystem 20 implementiert sind, den Automatisierungsgrad des Fahrsystems 20 anpasst.
Zum Beispiel fährt das Kraftfahrzeug 10 in den Fahrabschnitten 14, für die das Fahrsystem 20 alle benötigten Merkmale M_b aufweist, vollständig automatisiert und in den anderen Fahrabschnitt 14 nur teilweise automatisiert.
Auf diese Weise kann automatisiert bestimmt werden, ob das Kraftfahrzeug 10 eine bestimmte Route befahren kann.
Dabei ist es natürlich auch denkbar, dass das Verfahren der 9 nicht auf dem Steuergerät 24 des Kraftfahrzeugs 10 implementiert ist, sondern auf dem Server 19. In diesem Fall ist das Verfahren der 9 als sogenannte „Car-to-X“-Funktion ausgeführt.
Das Steuergerät 24 des Kraftfahrzeugs 10 muss dann im einfachsten Fall nur den Start- und Zielort der Route an den Server 19 übermitteln und erhält dann eine Ausgabe, ob das Kraftahrzeug 10 die Route durchfahren kann oder nicht.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
10': simuliertes Kraftfahrzeug
11: Straße
12: Straßennetz
14: Fahrabschnitt
14': simulierter Fahrabschnitt
16: Fahrspur
16': simulierte Fahrspur
18: Begrenzungsmarkierung
18': simulierte Begrenzungsmarkierung
19: Server
20: Fahrsystem
24: Steuergerät
24': simuliertes Steuergerät
26: Sensor
26': simulierter Sensor
28: Komponente
28': simulierte Komponente
30: Datenträger
32: Recheneinheit
34: Simulationssystem
36: Analysemodul
37: Vergleichsmodul
38: Merkmalsliste
40: Datenbank
42: Kartendienst
44: Simulationsumgebung
46: Gruppe
48: Fahrsimulation
50: Iteration
52': simuliertes Objekt
60-66: Verfahrensschritte
70-76: Verfahrensschritte
D: Daten
F: Fahrmanöver
F': simulierte Fahrmanöver
I: weitere Informationen
M: Merkmal
Ma: ausgewähltes Merkmal
Mb: benötigtes Merkmal
Mt: tatsächliches Merkmal
P: Parameter
U: Fahrzeugumgebungsdaten
U': simulierte Fahrzeugumgebungsdaten

Claims

Verfahren zum Ermitteln von in einem Fahrabschnitt (14) benötigten Merkmalen (M_b) eines zumindest teilweise automatisierten Fahrsystems (20) eines Kraftfahrzeugs (10), wobei das Fahrsystem (20) ein Steuergerät (24) und zumindest einen mit dem Steuergerät (24) verbundenen Sensor (26) umfasst, der dazu ausgebildet ist, die Umgebung des Kraftfahrzeugs (10) zu erfassen und entsprechende Fahrzeugumgebungsdaten (U) an das Steuergerät (24) zu übergeben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Erhalten oder Abrufen von Daten (D) des zumindest einen Fahrabschnitts (14), b) Vorbereiten einer Simulationsumgebung (44) des Fahrabschnitts (14) durch ein Simulationssystem (34) basierend auf den Daten (D), c) Auswählen zumindest eines Merkmals (M_a) aus einer Vielzahl an möglichen Merkmalen (M) des Fahrsystems (20) durch das Simulationssystem (34) für den zumindest einen Fahrabschnitt (14), d) Durchführen einer Fahrsimulation (48) des Kraftfahrzeugs (10) in der Simulationsumgebung (44) durch das Simulationssystem (34), wobei das Simulationssystem (34) ein simuliertes Fahrsystem (20') simuliert und entsprechende simulierte Fahrzeugumgebungsdaten (U') an ein simuliertes Steuergerät (24') übergibt, wobei das simulierte Steuergerät (24') basierend auf dem zumindest einen ausgewählten Merkmal und den simulierten Fahrzeugumgebungsdaten (U') simulierte Fahrmanöver (F') für ein simuliertes Kraftfahrzeug (10') in einen simulierten Fahrabschnitt (14') bestimmt, der dem Fahrabschnitt (14) entspricht, für den Daten (D) erhalten oder abgerufen worden sind, und wobei das simulierte Steuergerät (24') die simulierten Fahrmanöver (F') im simulierten Fahrabschnitt (14') in der Fahrsimulation (48) ausführt, e) Analysieren des Verhaltens des simulierten Kraftfahrzeugs (10') in der Fahrsimulation (48), wobei zumindest überprüft wird, ob das simulierte Kraftfahrzeug (10') den simulierten Fahrabschnitt (14') fehlerfrei durchfahren hat, und f) Ausgabe des zumindest einen ausgewählten Merkmals (M) als benötigtes Merkmal (M_b), falls das simulierte Kraftfahrzeug (10') den simulierten Fahrabschnitt (14') in der Fahrsimulation (48) fehlerfrei durchfahren hat, oder - alternative oder zusätzliche Auswahl zumindest eines weiteren Merkmals (M) aus der Vielzahl an möglichen Merkmalen (M) des Fahrsystems (20) durch das Simulationssystem (34) für den zumindest einen Fahrabschnitt (14), - Wiederholen der Schritte d) bis e) bis das simulierte Kraftfahrzeug (10') den simulierten Fahrabschnitt (14') fehlerfrei in der Fahrsimulation (48) durchfährt, und - Ausgabe des ausgewählten Merkmals (M_a) als benötigtes Merkmal (M_b) bzw. der ausgewählten Merkmale (M_a) als benötigte Merkmale (M_b) durch das Simulationssystem (34), falls das simulierte Kraftfahrzeug (10') den simulierten Fahrabschnitt (14') in der Fahrsimulation (48) fehlerfrei durchfahren hat.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl an möglichen Merkmalen (M) Umfelderkennungsfunktionen, Fahrfunktionen und/oder Servicefunktionen des Kraftfahrzeugs (10) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem der Merkmale (M) der Vielzahl an möglichen Merkmalen (M) zumindest ein Parameter (P) zugeordnet ist, wobei das Simulationssystem (34) basierend auf dem zumindest einen Parameter (P) die Fahrsimulation (48) generiert und/oder Werte für den zumindest einen Parameter (P) durch die Fahrsimulation (48) bestimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrsimulation (48) mehrere Iterationen (50) umfasst, wobei Startwerte zumindest zwei der mehreren Iterationen (50) voneinander verschieden sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine ausgewählte Merkmal (M_a) durch einen evolutionären Algorithmus oder ein numerisches Optimierungsverfahren aus der Vielzahl an möglichen Merkmalen (M) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten (D) aus einer Datenbank (40) ausgelesen werden, wobei weitere Informationen (I) von der Datenbank (40) zur Verfügung gestellt werden, die zur Generierung der Simulationsumgebung (44) des Fahrabschnitts (14) verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten (D) unter anderem Fahrspurinformationen, Informationen über ein Verkehrsaufkommen in dem Fahrabschnitt (14), Geschwindigkeitsinformationen und/oder Vorfahrtsinformationen umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die benötigten Merkmale (M_b) mit den tatsächlichen Merkmalen (Mt) des Fahrsystems (20) verglichen werden, insbesondere wobei anhand des Vergleichs Merkmale (M) identifiziert werden, die noch in dem Fahrsystem (20) implementiert werden müssen, damit das Kraftfahrzeug (10) den Fahrabschnitt (14) fehlerfrei durchfahren kann.
Server oder Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass ein Simulationssystem (34) auf dem Server (19) oder dem Steuergerät (24) implementiert ist und der Server (19) oder das Steuergerät (24) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, das die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführt, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit (32) ausgeführt wird, insbesondere einer Recheneinheit (32) eines Servers (19) oder eines Steuergeräts (24) nach Anspruch 9.
Verfahren zum Ermitteln neuer Fahrabschnitte (14) für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahrsystem (20) eines Kraftfahrzeugs (10), mittels der folgenden Schritte: a) automatisiertes Identifizieren einer Vielzahl an möglichen neuen Fahrabschnitten (14), b) Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für die Vielzahl an möglichen neuen Fahrabschnitten (14), c) Vergleich der resultierenden benötigten Merkmale (M_b) der möglichen neuen Fahrabschnitte (14) mit den tatsächlichen Merkmalen (Mt) des Fahrsystems (20), und d) Ermitteln derjenigen Fahrabschnitte (14) als neue Fahrabschnitte (14), deren benötigte Merkmale (M_b) die geringste Abweichung zu den tatsächlichen Merkmalen (Mt) des Fahrsystems (20) des Kraftfahrzeugs (10) aufweisen.
Verfahren zum Durchführen einer Fahrbarkeitsanalyse einer Route für ein zumindest teilweise automatisiertes Fahrsystem (20) eines Kraftfahrzeugs (10), wobei die Route zumindest einen Fahrabschnitt (14) aufweist, mit den folgenden Schritten: a) Bestimmen zumindest eines zu durchfahrenen Fahrabschnitts (14) auf der Route des Kraftfahrzeugs (10) durch Auswertung von Daten (D) des zu durchfahrenen Fahrabschnitts (14), b) Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für den zumindest einen zu durchfahrenen Fahrabschnitt (14), wobei das Verfahren durch ein Steuergerät (24) des Kraftfahrzeugs (10) durchgeführt wird oder wobei das Steuergerät (24) den zumindest einen zu durchfahrenen Fahrabschnitt (14) an einen Server (19) übermittelt, der das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für den zumindest einen zu durchfahrenen Fahrabschnitt (14) durchführt, c) Vergleichen der benötigten Merkmale (M_b) des zumindest einen zu durchfahrenen Fahrabschnitts (14) mit den tatsächlichen Merkmalen (Mt) des Fahrsystems (20) des Kraftfahrzeugs (10), und d) Abfahren der Route durch das Kraftfahrzeug (10), falls das Fahrsystem (20) die benötigten Merkmale (M_b) für den zu durchfahrenen Fahrabschnitt (14) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Route mehrere zu durchfahrene Fahrabschnitte (14) aufweist, wobei das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für alle zu durchfahrene Fahrabschnitte (14) durchgeführt wird und wobei das Kraftfahrzeug (10) die Route nur abfährt, falls das Fahrsystem (20) die benötigten Merkmale (M_b) für alle zu durchfahrenen Fahrabschnitt (14) aufweist.