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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs, eine Vorrichtung, ein System zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.
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Stand der Technik
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2012 222 562 A1 offenbart ein System für bewirtschaftete Parkflächen zur Überführung eines Fahrzeugs von einer Startposition in eine Zielposition.
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Hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren stellt besonders hohe Anforderungen an die Sicherheit des zumindest teilautomatisierten Kraftfahrzeugs. Gleichzeitig werden ebenso hohe Anforderungen an eine funktionale Performance gestellt, wie zum Beispiel ein Nutzererlebnis, insbesondere wenn Personen befördert werden sollen.
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Für eine Entwicklung eines zumindest teilautomatisierten Kraftfahrzeugs kann es vorteilhaft sein, die Domänen Performance, also Leistung, und Sicherheit zu trennen, damit die für sie jeweils optimalen Entwicklungsmethoden und Algorithmen eingesetzt werden können. Hohe funktionale Performance wird zum Beispiel durch den Einsatz von Deep Neural-Netzwerken schnell erreicht, was oftmals für das Thema Sicherheit einen höheren Aufwand bedeutet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, ein Konzept zum effizienten zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte: Empfangen von Steuerungswunschsignalen, welche einen Steuerungswunsch an eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs zum Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs repräsentieren,
Empfangen von Umfeldsignalen, welche ein Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentieren,
Erzeugen von Steuersignalen zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs basierend auf den Steuerungswunschsignalen, den Umfeldsignalen und einer vorgegebenen Limitierung des Steuerungswunsches,
Ausgeben der erzeugten Steuersignale.
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Nach einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach dem ersten Aspekt auszuführen.
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Nach einem dritten Aspekt wird ein System zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, umfassend:
- die Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt und
- ein Aktuatoriksteuergerät, insbesondere mehrere Aktuatoriksteuergeräte, für eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs, wobei das Aktuatoriksteuergerät eingerichtet ist, den Steuerungswunsch zu limitieren und basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch einen oder mehrere Aktoren der Aktuatorik zu steuern,
- wobei das Aktuatoriksteuergerät eingerichtet ist, bei einem Empfang von durch die Vorrichtung ausgegebenen Steuersignalen den einen oder die mehreren Aktoren der Aktuatorik basierend auf den Steuersignalen zu steuern und nicht mehr basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch.
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Nach einem vierten Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Befehle umfasst, die bei Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer, beispielsweise durch die Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt und/oder durch das System nach dem dritten Aspekt, diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
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Nach einem fünften Aspekt wird ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf dem das Computerprogramm nach dem vierten Aspekt gespeichert ist.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis und schließt diese mit ein, dass ein Steuerungswunsch an eine Aktuatorik abgesichert werden kann, indem abhängig von dem konkret vorliegenden Steuerungswunsch, dem Umfeld des Kraftfahrzeugs und einer vorgegebenen durch ein Aktuatoriksteuergerät durchgeführte Limitierung des Steuerungswunsches Steuersignale zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs erzeugt und ausgegeben werden, welche den Steuerungswunsch übersteuern.
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Das heißt also, dass basierend auf den Steuerungswunschsignalen, den Umfeldsignalen und der vorgegebenen Limitierung des Steuerungswunsches ermittelt wird, ob der Steuerungswunsch abgesichert werden muss. Wenn das Ermitteln ergeben hat, dass der Steuerungswunsch abgesichert werden muss, werden die Steuersignale zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs erzeugt und ausgegeben, sodass der Steuerungswunsch übersteuert wird.
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Wenn das Ermitteln ergeben hat, dass der Steuerungswunsch nicht abgesichert werden muss, werden keine Steuersignale zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs erzeugt, sodass der Steuerungswunsch nicht übersteuert wird, sondern ausgeführt wird.
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Es ist also zum einen vorgesehen, dass ein Steuerungswunsch limitiert wird, insbesondere durch ein Aktuatoriksteuergerät, um in vorteilhafter Weise einen sicheren Fahrbetrieb zu gewährleisten. Das heißt zum Beispiel, dass nur geringe Längsverzögerungen und geringe Lenkwinkeländerungen zugelassen werden. Bevor nun der limitierte Steuerungswunsch ausgeführt wird, wird dieser mit einem Ergebnis des vorstehend bezeichneten Ermittelns arbitriert, wobei der Steuerungswunsch immer dann durch die Steuersignale übersteuert wird, wenn das Ermitteln ergeben hat, dass der Steuerungswunsch abgesichert werden muss.
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Das heißt also, dass zum Beispiel eine primäre Bewegungsplanung vorgesehen ist, welche den Steuerungswunsch erzeugt und ausgibt. Diese primäre Bewegungsplanung wird zum Beispiel durch eine sekundäre Bewegungsplanung abgesichert, indem diese mit dem Wissen, dass der Steuerungswunsch der primären Bewegungsplanung limitiert wird, bevor er durch eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs ausgeführt wird, prüft, ob der limitierte Steuerungswunsch bei Ausführung zu einer unsicheren und/oder gefährlichen Situation führt. Wenn dies der Fall ist, so wird der limitierte Steuerungswunsch übersteuert durch Erzeugen und Ausgeben von entsprechenden Steuersignalen.
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Sofern also zum Beispiel der Steuerungswunsch aus Komfortgründen limitiert wird, was aber wiederum zu einer Kollision mit einem Objekt im Umfeld des Kraftfahrzeugs führen würde, so wird dies durch die sekundäre Bewegungsplanung erkannt, die das Wissen über diese Limitierung hat. Ohne dieses Wissen würde die sekundäre Bewegungsplanung gegebenenfalls zum Ergebnis gelangen, dass der Steuerungswunsch nicht zu einer Kollision führt. Da die sekundäre Bewegungsplanung aber weiß, dass der Steuerungswunsch vor Ausführung durch die Aktuatorik limitiert wird, kann sie dies beim Prüfen des Steuerungswunsches berücksichtigen.
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Das bedeutet, dass zum einen ein Kraftfahrzeug aufgrund der Limitierung komfortabel für eine Person zumindest teilautomatisiert geführt werden kann. Auf der anderen Seite wird aber in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass dieser Gewinn an Komfort nicht zu einer gefährlichen Situation führt, insofern der limitierte Steuerungswunsch dahingehend geprüft wird, ob eine Ausführung des limitierten Steuerungswunsches durch die Aktuatorik zum Beispiel zu einer Kollision mit einem Objekt im Umfeld des Kraftfahrzeugs oder zu einer sonstigen gefährlichen Situation führt.
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Somit wird also insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein Steuerungswunsch zum Steuern einer Quer- und/oder Längsführung eines Kraftfahrzeugs effizient abgesichert werden kann, was wiederum den technischen Vorteil bewirkt, dass das Kraftfahrzeug effizient zumindest teilautomatisiert geführt werden kann.
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In einer Ausführungsform sind mehrere Aktuatoriksteuergeräte für eine oder mehrere Aktuatoriken vorgesehen. Ausführungen, die im Zusammenhang mit einem Aktuatoriksteuergerät gemacht sind, gelten analog für mehrere Aktuatoriksteuergeräte und umgekehrt.
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Die Formulierung „zumindest teilautomatisiertes Führen“ umfasst einen oder mehrere der folgenden Fälle: assistiertes Führen, teilautomatisiertes Führen, hochautomatisiertes Führen, vollautomatisiertes Führen. Die Formulierung „zumindest teilautomatisiert“ umfasst also einen oder mehrere der folgenden Formulierungen: assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert, vollautomatisiert.
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Assistiertes Führen bedeutet, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs dauerhaft entweder die Quer- oder die Längsführung des Kraftfahrzeugs ausführt. Die jeweils andere Fahraufgabe (also ein Steuern der Längs- oder der Querführung des Kraftfahrzeugs) wird automatisch durchgeführt. Das heißt also, dass bei einem assistierten Führen des Kraftfahrzeugs entweder die Quer- oder die Längsführung automatisch gesteuert wird.
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Teilautomatisiertes Führen bedeutet, dass in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) und/oder für einen gewissen Zeitraum eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss aber das automatische Steuern der Längs- und Querführung dauerhaft überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Der Fahrer muss jederzeit zur vollständigen Übernahme der Kraftfahrzeugführung bereit sein.
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Hochautomatisiertes Führen bedeutet, dass für einen gewissen Zeitraum in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss das automatische Steuern der Längs- und Querführung nicht dauerhaft überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Bei Bedarf wird automatisch eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer zur Übernahme des Steuerns der Längs- und Querführung ausgegeben, insbesondere mit einer ausreichenden Zeitreserve ausgegeben. Der Fahrer muss also potenziell in der Lage sein, das Steuern der Längs- und Querführung zu übernehmen. Grenzen des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung werden automatisch erkannt. Bei einem hochautomatisierten Führen ist es nicht möglich, in jeder Ausgangssituation automatisch einen risikominimalen Zustand herbeizuführen.
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Vollautomatisiertes Führen bedeutet, dass in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss das automatische Steuern der Längs- und Querführung nicht überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Vor einem Beenden des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung erfolgt automatisch eine Aufforderung an den Fahrer zur Übernahme der Fahraufgabe (Steuern der Quer- und Längsführung des Kraftfahrzeugs), insbesondere mit einer ausreichenden Zeitreserve. Sofern der Fahrer nicht die Fahraufgabe übernimmt, wird automatisch in einen risikominimalen Zustand zurückgeführt. Grenzen des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung werden automatisch erkannt. In allen Situationen ist es möglich, automatisch in einen risikominimalen Systemzustand zurückzuführen.
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Die Merkmale der hier beschriebenen Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele lassen sich untereinander jeweils in beliebiger Kombination miteinander kombinieren, auch wenn dies nicht explizit beschrieben ist.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Zustand des Kraftfahrzeugs basierend auf den Steuerungswunschsignalen und der Limitierung des Steuerungswunsches prädiziert wird, wobei die Steuersignale basierend auf dem prädizierten Zustand erzeugt werden.
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Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Steuersignale effizient erzeugt werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Umfeld des Kraftfahrzeugs prädiziert wird, wobei die Steuersignale basierend auf dem prädizierten Umfeld erzeugt werden.
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Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Steuersignale effizient erzeugt werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der prädizierte Zustand des Kraftfahrzeugs im Kontext des prädizierten Umfelds bewertet wird, wobei die Steuersignale basierend auf dem bewerteten, prädizierten Zustand erzeugt werden.
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Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Steuersignale effizient erzeugt werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuersignale nur bei einem als unsicher bewerteten, prädizierten Zustand erzeugt werden.
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Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Steuersignale effizient erzeugt werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Steuerungswunsch einen Sollstellgrößenvektor für einen oder mehrere Aktoren der Aktuatorik umfasst, wobei die Limitierung eine Limitierung des Sollstellgrößenvektors und/oder eine Limitierung einer zeitlichen Ableitung, insbesondere der ersten und/oder der zweiten zeitlichen Ableitung, des Sollstellgrößenvektors umfasst.
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Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass der Steuerungswunsch durch besonders geeignete Steuerungswunschparameter, der Sollstellgrößenvektor, repräsentiert werden kann. Insbesondere wird dadurch der technische Vorteil bewirkt, dass hinsichtlich eines Komforts für einen Insassen des Kraftfahrzeugs besonders geeignete Limitierungen gewählt sind.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Steuerungswunsch ein oder mehrere Elemente ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Steuerungswünschen umfasst: Steuerungswunsch eines Fahrers des Kraftfahrzeugs, Steuerungswunsch eines Algorithmus zum zumindest teilautomatisierten Führen des Kraftfahrzeugs und Steuerungswunsch einer Teleoperationssoftware zum Umsetzen von Steuerbefehlen eines Teleoperators des Kraftfahrzeugs.
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Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass eine Vielzahl von unterschiedlichen Steuerungswünschen abgesichert werden können.
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Vorrichtungsmerke und/oder Systemmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden Verfahrensmerkmalen und umgekehrt.
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Das bedeutet insbesondere, dass technische Funktionalitäten des Verfahrens sich aus entsprechenden technischen Funktionalitäten der Vorrichtung und/oder des Systems ergeben und umgekehrt.
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Ein Zustand des Kraftfahrzeugs umfasst allgemein im Sinne dieser Beschreibung zum Beispiel Folgendes: Position und/oder Geschwindigkeit und/oder Verzögerung und/oder Beschleunigung.
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In einer Ausführungsform ist das Verfahren nach dem ersten Aspekt ein computerimplementiertes Verfahren.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs,
- 2 eine Vorrichtung,
- 3 ein System zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs,
- 4 ein maschinenlesbares Speichermedium und
- 5 bis 7 jeweils ein Blockdiagramm.
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Im Folgenden können für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
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1 zeigt ein Ablauf eines Verfahrens zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:
- Empfangen 101 von Steuerungswunschsignalen, welche einen Steuerungswunsch an eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs zum Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs repräsentieren,
- Empfangen 103 von Umfeldsignalen, welche ein Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentieren,
- Erzeugen 105 von Steuersignalen zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs basierend auf den Steuerungswunschsignalen, den Umfeldsignalen und einer vorgegebenen Limitierung des Steuerungswunsches,
- Ausgeben 107 der erzeugten Steuersignale.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem ersten Aspekt einen Schritt des zumindest teilautomatisierten Steuerns einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs basierend auf den erzeugten Steuersignalen oder basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem ersten Aspekt einen Schritt des Übersteuerns des Steuerungswunsches durch die ausgegebenen Steuersignale.
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2 zeigt eine Vorrichtung 201, welche eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach dem ersten Aspekt auszuführen.
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3 zeigt ein System 301 zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs, umfassend:
- die Vorrichtung 201 nach 2 und
- ein Aktuatoriksteuergerät 303, insbesondere mehrere Aktuatoriksteuergeräte (nicht gezeigt), für eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs, wobei das Aktuatoriksteuergerät 303 eingerichtet ist, den Steuerungswunsch zu limitieren und basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch einen oder mehrere Aktoren der Aktuatorik zu steuern,
- wobei das Aktuatoriksteuergerät 303 eingerichtet ist, bei einem Empfang von durch die Vorrichtung ausgegebenen Steuersignalen den einen oder die mehreren Aktoren der Aktuatorik basierend auf den Steuersignalen zu steuern und
- nicht mehr basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch.
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4 zeigt ein maschinenlesbares Speichermedium 401, auf dem ein Computerprogramm 403 gespeichert ist. Das Computerprogramm 403 umfasst Befehle, die bei Ausführung des Computerprogramms 403 durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
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5 zeigt ein erstes Blockdiagramm 501, welches das hier beschriebene Konzept beispielhaft erläutern soll.
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Gemäß dem ersten Blockdiagramm 501 ist eine primäre Bewegungsplanung 503 vorgesehen, eine sekundäre Bewegungsplanung 505 und eine Aktuatorik 507 eines Kraftfahrzeugs. Die sekundäre Bewegungsplanung 505 ist eingerichtet, die primäre Bewegungsplanung 503 abzusichern. Insofern kann die sekundäre Bewegungsplanung 505 auch als eine Sicherheitsebene oder eine Sicherheitsbewegungsplanung bezeichnet werden.
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Auf Seite der primären Bewegungsplanung 503 ist ein Algorithmus 509 vorgesehen, wobei es sich hier um einen Algorithmus zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs handelt. Das heißt also, dass dieser Algorithmus als Eingangsdaten zum Beispiel Umfeldsignale empfängt oder erhält, welche ein Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentieren. Beispielhafte Umfeldsignale umfassen zum Beispiel Umfeldsensorsignale 511 eines ersten Umfeldsensors des Kraftfahrzeugs und zweite Umfeldsensorsignale 513 eines zweiten Umfeldsensors des Kraftfahrzeugs. Diese Umfeldsensorsignale basieren auf einer jeweiligen Erfassung eines Umfelds des Kraftfahrzeugs mittels der Umfeldsensoren. Umfeldsignale umfassen zum Beispiel digitale Kartensignale 515, welche eine digitale Karte des Umfelds des Kraftfahrzeugs repräsentieren.
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Die beiden Umfeldsignale 511, 513 und die digitalen Kartensignale 515 sind also Beispiele von Umfeldsignalen, welche ein Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentieren. In nicht gezeigten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass zum Beispiel noch weitere Umfeldsensorsignale von weiteren Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs und/oder von Infrastrukturumfeldsensoren, welche räumlich verteilt innerhalb einer Infrastruktur angeordnet sind, durch welche das Kraftfahrzeug momentan fährt, vorgesehen sind.
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Diese Umfeldsignale werden also dem Algorithmus 509 bereitgestellt, welcher basierend darauf einen Steuerungswunsch 517 an eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs zum Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs erzeugt und ausgibt.
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Es ist vorgesehen, dass auch die sekundäre Bewegungsplanung 505 Umfeldsignale empfängt oder erhält, wobei es sich bei diesen Umfeldsignalen um die gleichen Umfeldsignale handeln kann, die auch die primäre Bewegungsplanung 503 erhält. Dies ist beispielhaft in dem Blockdiagramm 501 gemäß 5 dargestellt. In nicht gezeigten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die sekundäre Bewegungsplanung 505 im Vergleich zur primären Bewegungsplanung 503 mehr oder weniger Umfeldsignale und/oder andere Umfeldsignale erhält.
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Basierend auf den Umfeldsignalen ist in der sekundären Bewegungsplanung 505 vorgesehen, dass ein Umfeldmodell erstellt wird, welches das Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentiert.
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Weiter ist vorgesehen, dass der Steuerungswunsch, welcher vom Algorithmus 509 ausgegeben wird, auch der sekundären Bewegungsplanung 505 übermittelt wird. Basierend auf dem Steuerungswunsch 517 wird gemäß einem Funktionsblock 521 ein Zustand des Kraftfahrzeugs prädiziert.
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Ein Zustand des Kraftfahrzeugs umfasst allgemein im Sinne dieser Beschreibung zum Beispiel Folgendes: Position und/oder Geschwindigkeit und/oder Verzögerung und/oder Beschleunigung.
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Es ist weiter vorgesehen, dass für dieses Prädizieren gemäß dem Funktionsblock 521 zusätzlich eine vorgegebene Limitierung des Steuerungswunsches 517 verwendet wird.
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Das erstellte Umfeldmodell gemäß dem Funktionsblock 519 wird verwendet, um gemäß einem Funktionsblock 523 eine Prädiktion des Umfelds des Kraftfahrzeugs zu prädizieren. Es wird also prädiziert, wie das Umfeld in einer vorbestimmten Zukunft aussehen wird. Ein Ergebnis dieser Prädiktion wird zum einen einem Funktionsblock 525 und zum anderen einem Funktionsblock 527 übermittelt.
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Im Funktionsblock 525 wird basierend auf dem prädizierten Zustand des Kraftfahrzeugs, dem erstellten Umfeldmodell gemäß dem Funktionsblock 519 und basierend auf dem prädizierten Umfeld gemäß dem Funktionsblock 523 ermittelt, ob der Steuerungswunsch 517 abgesichert werden muss.
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Wenn dies der Fall ist, wird gemäß dem Funktionsblock 527 eine sichere Trajektorie für das Kraftfahrzeug geplant. Für dieses Planen werden zum Beispiel Folgendes verwendet: erstelltes Umfeldmodell, prädiziertes Umfeld.
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Basierend auf der ermittelten Sicherheitstrajektorie werden gemäß einem Funktionsblock 528 Steuersignale zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs erzeugt und an die Aktuatorik 507 ausgegeben.
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Der Steuerungswunsch 517 wird, wie bereits vorstehend ausgeführt, von der primären Bewegungsplanung 503 an die Aktuatorik 507 ausgegeben, wobei vor einer Umsetzung des Steuerungswunsches 517 dieser, zum Beispiel aus Komfortgründen, limitiert wird. Dies geschieht in einem Funktionsblock 529, sodass zum Beispiel nur maximal bestimmte Längsverzögerungen und/oder bestimmte Lenkwinkeländerungen zugelassen werden. Dieser limitierte Steuerungswunsch wird anschließend gemäß einem Funktionsblock 531 mit den Steuersignalen der sekundären Bewegungsplanung 505 arbitriert. Das heißt, dass gemäß dem Funktionsblock 531 vorgesehen ist, dass geprüft wird, ob von der sekundären Bewegungsplanung 505 entsprechende Steuersignale empfangen wurden. Dem Funktionsblock 531 wird ebenfalls ein Ergebnis des Funktionsblocks 525 zur Verfügung gestellt. So kann also im Funktionsblock 531 ermittelt werden, ob der Steuerungswunsch 517 durch Steuersignale der sekundären Bewegungsplanung 505 übersteuert werden soll oder nicht. Sofern das Ergebnis gemäß dem Funktionsblock 525 angibt, dass eine Absicherung des Steuerungswunsches 517 erforderlich ist, wird dieser nicht ausgeführt, sondern vielmehr werden die Steuersignale der sekundären Bewegungsplanung 505 ausgeführt.
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Diese werden dann verwendet, um gemäß einem Funktionsblock 533 einen oder mehrere Aktoren der Aktuatorik 507 zu steuern, sodass gemäß einem Funktionsblock 535 das Kraftfahrzeug zumindest teilautomatisiert geführt wird.
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6 zeigt ein zweites Blockdiagramm 601.
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Das zweite Blockdiagramm 601 basiert im Wesentlichen auf dem ersten Blockdiagramm 501 gemäß 5. Als ein Unterschied ist vorgesehen, dass der Steuerungswunsch 517 nicht von einem Algorithmus 509 erzeugt wird. Vielmehr ist gemäß diesem Blockdiagramm 601 vorgesehen, dass ein Teleoperator 605 basierend auf Umfeldsignalen 607, beispielsweise Kamerabilder, Steuerbefehle an eine Teleoperationssoftware 603 sendet, welche basierend darauf den Steuerungswunsch 517 erzeugt und an die Aktuatorik 507 ausgibt.
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Es kann und es ist gemäß dem Blockdiagramm 601 in 6 vorgesehen und gezeigt, dass die beispielhaften Umfeldsignale 511, 513, 515 auch dem Teleoperator 605 zur Verfügung gestellt werden, damit dieser basierend darauf einen oder mehrere Steuerbefehle an die Teleoperationssoftware 603 senden kann.
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7 zeigt ein drittes Blockdiagramm 701, welches auf dem ersten Blockdiagramm 501 im Wesentlichen basiert.
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Als ein Unterschied vorgesehen, dass zur Erzeugung des Steuerungswunsches 517 kein Algorithmus 509 verwendet wird. Vielmehr entspricht ein Fahrer 703 des Kraftfahrzeugs der primären Bewegungsplanung. Der Fahrer 703 erzeugt also manuell einen Steuerungswunsch 517 zum Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs. Dieser Steuerungswunsch 517 ist zum Beispiel ein Lenkeinschlag oder ein Betätigen eines Gaspedals oder ein Betätigen eines Bremspedals.
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Das hier beschriebene Konzept ermöglicht in vorteilhafter Weise insbesondere eine maximale Trennung der Domäne Performance als primäre Bewegungsplanung und Sicherheit in einer sekundären Bewegungsplanung. Die primäre Bewegungsplanung kann zum Beispiel von einem Algorithmus zum automatisierten Fahren übernommen werden, aber zum Beispiel auch durch einen menschlichen Fahrer oder zum Beispiel einen Teleoperator. Die Absicherung erfolgt jeweils durch die sekundäre Bewegungsplanung.
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Die in den 5 bis 6 gezeigten Blockdiagramme zeigen beispielhaft eine Architektur zur Entkopplung der Domänen Sicherheit und Performance zur Erläuterung des hier beschriebenen Konzepts. In der primären/Performance Ebene laufen Algorithmen zum zumindest teilautomatisierten Fahren, die aus den Messdaten von Umfeldsensoren, aus Kartendaten und aus weiteren Eingängen wie Fahrzeugsensoren, einen Stellgrößenvektor U (Steuerungswunsch) ermitteln, der das Fahrzeug im zumindest teilautomatisierten Betrieb steuert. Dies ist beispielsweise ein Soll-Lenkwinkel und/oder eine Soll-Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs. U kann zum Beispiel auch vergleichbare Sollwerte umfassen.
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Die Sollwerte u des Stellgrößenvektors U, also der Kraftfahrzeugwunsch, werden an die Aktuatorik übermittelt. Um einen sicheren Fahrbetrieb zu gewährleisten, werden zum Beispiel die Sollwerte und/oder zum Beispiel deren Änderungen, d. h. deren erste und weitere, beispielsweise zweite, Ableitungen limitiert, d. h. es werden zum Beispiel. nur geringe Längsverzögerungen und geringe Lenkwinkeländerungen zugelassen. Bevor die limitierten Sollwerte an die Aktuatorik geleitet werden, werden sie mit dem Ergebnis (Muss der Kraftfahrzeugwunsch übersteuert werden, ja oder nein? der sekundären Bewegungsplanung (Sicherheit) arbitriert, wobei der Sollwert (Steuerungssignale) der sekundären Bewegungsplanung immer gewinnt, wenn dieser aktiv ist. Die sekundäre Bewegungsplanung übernimmt die Kontrolle über das Kraftfahrzeug also nur, wenn dies erforderlich ist.
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Die sekundäre Bewegungsplanung ermittelt zum Beispiel ein Umfeldmodell aus den Messdaten der Umfeldsensoren, der Karte und/oder zum Beispiel weiteren Sensoren. Hierfür können zum Beispiel die Umfeldsensorsignale derselben Umfeldsensoren wie für die primäre Bewegungsplanung verwendet werden, aber zum Beispiel auch weniger und/oder auch Sensorsignale von zusätzlichen Sensoren. Das Umfeldmodell wird zum Beispiel auf Basis von den Anforderungen entsprechend sicher entwickelten Algorithmen ermittelt, zum Beispiel nach den ASIL-D-Anforderungen (ASIL steht für „automotive safety integrity level“ auf Deutsch: Automotive Sicherheitsintegritätsniveau).
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Im nächsten Schritt erfolgt zum Beispiel eine Prädiktion des Umfeldmodells in die nähere Zukunft, wofür zum Beispiel hierfür ebenfalls sicher entwickelte Algorithmen eingesetzt werden. Die Sicherheitsebene empfängt die von der primären Bewegungsplanung ermittelten Sollwerte u des Stellgrößenvektors U (Kraftfahrzeugwunsch). Unter Verwendung der bekannten Limitierung der Sollwerte u in der Aktuatorik erfolgt zum Beispiel eine Prädiktion der möglichen Zustände des Kraftfahrzeugs in der näheren Zukunft (der Prädiktionshorizont umfasst zum Beispiel maximal wenige Sekunden, beispielsweise 10 s, beispielsweise 5 s, beispielsweise 3 s). Hierfür wird zum Beispiel ein Robust Control Ansatz verwendet, der eine Zustandsschätzung unter Unsicherheiten der zukünftigen Stellgrößen und der Modelle der Regelstrecke Limitierung - Arbitration - Aktuatoriksteuerung und Kraftfahrzeugsteuerung berücksichtigt.
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Die robust prädizierten Kraftfahrzeugzustände werden zum Beispiel nun im Kontext des sicher prädizierten Umfeldmodells bewertet. Werden die aktuellen Stellgrößen u als hinreichend sicher eingeschätzt, erfolgt kein Eingriff der sekundären Bewegungsplanung. Andernfalls, z. B. wenn Gefahr der Kollision mit einem Fußgänger besteht, oder wenn Gefahr des Fahrbahnverlassens besteht, werden der Aktuatorik die Sollwerte (Steuersignale) für eine sichere Trajektorie übermittelt. Die Arbitrierung stellt dann sicher, dass die Gefahrsituation vermieden wird, indem die Sollwerte der sekundären Bewegungsregelung umgesetzt werden.
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Die sichere Trajektorie wird zum Beispiel in der sekundären Bewegungsregelung in einem Planungsschritt auf Basis des sicheren Umfeldmodells und der sicheren Prädiktion bestimmt. Die Sollwerte für die Aktuatorik ermittelt nachfolgend zum Beispiel ein Kraftfahrzeugbewegungsregler.
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In einer Ausführungsform wird die sekundäre Bewegungsplanung zur Absicherung von Teleoperation genutzt. Der Teleoperator empfängt zum Beispiel Sensorinformationen aus dem Kraftfahrzeug, beispielsweise Kamerabilder. Zusätzliche Sensorinformationen können dem Teleoperator aus dem Kraftfahrzeug und/oder von Sensoren, die in dem Umfeld des Kraftfahrzeugs installiert sind, zur Verfügung gestellt werden. Der Teleoperator sendet seine Steuerbefehle an das Kraftfahrzeug, beispielsweise über Mobilfunk. Dort erstellt eine Teleoperationssoftware die Stelleingriffe u des Stellgrößenvektors U zur Steuerung des Kraftfahrzeugs.
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In einer Ausführungsform wird die sekundäre Bewegungsplanung zur Absicherung der Eingriffe eines menschlichen Fahrers verwendet. Hierbei erstellt der Fahrer die Stelleingriffe u des Stellgrößenvektors U, beispielsweise mittels Fahrpedal, Bremspedal und/oder eines Lenkmoments.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012222562 A1 [0002]
