DE102021212954A1 - Method and device for operating an automated vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren (300) und Vorrichtung (110) zum Betreiben (360) eines automatisierten Fahrzeugs, umfassend einen Schritt des Erfassens (310) von Umgebungsdatenwerten, wobei die Umgebungsdatenwerte eine Umgebung des automatisierten Fahrzeugs repräsentieren, einen Schritt des Bestimmens (320) von Objektklassen von Objekten in der Umgebung, abhängig von den Umgebungsdatenwerten, einen Schritt des Bestimmens (330) einer ersten Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug, abhängig von den Objektklassen, einen Schritt des Bestimmens (340) von weiteren Objektparametern der Objekte, einen Schritt des Bestimmens (350) einer optimierten Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug, abhängig von der ersten Trajektorie und abhängig von den weiteren Objektparametern, und einen Schritt des Betreibens (360) des automatisierten Fahrzeugs, abhängig von der optimierten Trajektorie.Method (300) and device (110) for operating (360) an automated vehicle, comprising a step of detecting (310) environmental data values, wherein the environmental data values represent an environment of the automated vehicle, a step of determining (320) object classes of objects in the environment, depending on the environment data values, a step of determining (330) a first trajectory for the automated vehicle, depending on the object classes, a step of determining (340) further object parameters of the objects, a step of determining (350) a optimized trajectory for the automated vehicle, depending on the first trajectory and depending on the further object parameters, and a step of operating (360) the automated vehicle, depending on the optimized trajectory.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs, umfassend einen Schritt des Bestimmens einer ersten Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug, abhängig von Objektklassen von Objekten in einer Umgebung des automatisierten Fahrzeugs, einen Schritt des Bestimmens einer optimierten Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug, abhängig von der ersten Trajektorie und abhängig von den weiteren Objektparametern, und einen Schritt des Betreibens des automatisierten Fahrzeugs, abhängig von der optimierten Trajektorie.The present invention relates, inter alia, to a method for operating an automated vehicle, comprising a step of determining a first trajectory for the automated vehicle, depending on object classes of objects in an area surrounding the automated vehicle, a step of determining an optimized trajectory for the automated vehicle , depending on the first trajectory and depending on the other object parameters, and a step of operating the automated vehicle, depending on the optimized trajectory.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs umfasst einen Schritt des Erfassens von Umgebungsdatenwerten, wobei die Umgebungsdatenwerte eine Umgebung des automatisierten Fahrzeugs repräsentieren, einen Schritt des Bestimmens von Objektklassen von Objekten in der Umgebung, abhängig von den Umgebungsdatenwerten, und einen Schritt des Bestimmens einer ersten Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug, abhängig von den Objektklassen. Das Verfahren umfasst weiterhin einen Schritt des Bestimmens von weiteren Objektparametern der Objekte, einen Schritt des Bestimmens einer optimierten Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug, abhängig von der ersten Trajektorie und abhängig von den weiteren Objektparametern, und einen Schritt des Betreibens des automatisierten Fahrzeugs, abhängig von der optimierten Trajektorie.The method according to the invention for operating an automated vehicle comprises a step of detecting environmental data values, the environmental data values representing an environment of the automated vehicle, a step of determining object classes of objects in the environment, depending on the environmental data values, and a step of determining a first Trajectory for the automated vehicle depending on the object classes. The method further comprises a step of determining further object parameters of the objects, a step of determining an optimized trajectory for the automated vehicle, depending on the first trajectory and depending on the further object parameters, and a step of operating the automated vehicle, depending on the optimized trajectory.
Unter einem automatisierten Fahrzeug ist ein teil-, hoch oder vollautomatisiertes Fahrzeug gemäß einem der SAE-Level 1 bis 5 (siehe Norm SAE J3016) zu verstehen.An automated vehicle is a partially, highly or fully automated vehicle according to one of the SAE levels 1 to 5 (see standard SAE J3016).
Unter einem Betreiben des automatisierten Fahrzeugs ist beispielsweise das Ausführen einer Quer- und/oder Längssteuerung des automatisierten Fahrzeugs, zu verstehen. In einer möglichen Ausführungsform umfasst das Betreiben beispielsweise auch das Ausführen sicherheitsrelevanter Funktionen („Scharfstellen“ eines Airbags, Feststellen der Sicherheitsgurte, etc.) und/oder weitere (Fahrassistenz-) Funktionen.Operating the automated vehicle means, for example, executing a lateral and/or longitudinal control of the automated vehicle. In a possible embodiment, the operation also includes, for example, the execution of safety-related functions (“arming” an airbag, tightening the seat belts, etc.) and/or other (driver assistance) functions.
Unter einer Trajektorie ist beispielsweise eine Linie (kontinuierlich oder als Verknüpfung diskreter Punkte bzw. Positionen) zu verstehen, welcher das automatisierte Fahrzeug folgt. In einer möglichen Ausführungsform ist unter einer Trajektorie ein Trajektorienkorridor zu verstehen, welcher als sogenannter Fahrschlauch tatsächlich - entsprechend der Breite des automatisierten Fahrzeugs - abgefahren wird.A trajectory is to be understood, for example, as a line (continuous or as a link between discrete points or positions), which the automated vehicle follows. In one possible embodiment, a trajectory is to be understood as a trajectory corridor, which is actually traveled as a so-called driving path—corresponding to the width of the automated vehicle.
Unter einem Erfassen von Umgebungsdatenwerten ist ein Erfassen der Umgebung des automatisierten Fahrzeugs mittels einer Umfeldsensorik zu verstehen. Unter einer Umfeldsensorik ist wenigstens ein Video- und/oder wenigstens ein Radar- und/oder wenigstens ein Lidar- und/oder wenigste einen Ultraschall- und/oder wenigstens ein weiterer Sensor - welcher dazu ausgebildet ist, eine Umgebung des automatisierten Fahrzeugs in Form von Umgebungsdatenwerten zu erfassen - zu verstehen. Die Umfeldsensorik ist insbesondere dazu ausgebildet, Umgebungsmerkmale in der Umgebung (Straßenverlauf, Verkehrszeichen, Fahrbahnmarkierung, Gebäude, Fahrbahnbegrenzungen, etc.) und/oder Objekte (Fahrzeuge, Radfahrer, Fußgänger, etc.) zu erfassen. In einer Ausführungsform umfasst die Umfeldsensorik beispielsweise eine Recheneinheit (Prozessor, Arbeitsspeicher, Festplatte) mit einer geeigneten Software und/oder ist mit solch einer Recheneinheit verbunden, wodurch diese Umgebungsmerkmale erfasst und/oder klassifiziert bzw. zugeordnet werden können.Acquisition of environmental data values means acquisition of the environment of the automated vehicle by means of an environment sensor system. An environment sensor system includes at least one video and/or at least one radar and/or at least one lidar and/or at least one ultrasonic and/or at least one additional sensor - which is designed to detect an environment of the automated vehicle in the form of to capture environmental data values - to understand. The environment sensor system is designed in particular to detect environmental features in the environment (course of the road, traffic signs, lane markings, buildings, lane boundaries, etc.) and/or objects (vehicles, cyclists, pedestrians, etc.). In one embodiment, the environmental sensor system includes, for example, a computing unit (processor, main memory, hard disk) with suitable software and/or is connected to such a computing unit, as a result of which these environmental features can be recorded and/or classified or assigned.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst vorteilhafterweise die Aufgabe, ein Verfahren zum sicheren Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst, indem abhängig von Objektklassen von Objekten in der Umgebung des automatisierten Fahrzeugs eine erste Trajektorie und anschließend, abhängig von der ersten Trajektorie und abhängig von weiteren Objektparametern, eine optimierte Trajektorie bestimmt wird. Indem zusätzliche Informationen - hier: die weiteren Objektparameter - dazu verwendet werden, um ausgehend von einer ersten Trajektorie, eine optimierte Trajektorie zu bestimmen, können zusätzliche Aspekte berücksichtigt werden, welche für das sichere Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs von enormer Wichtigkeit sein können. Wird beispielsweise ein Objekt in der Umgebung lediglich als weiterer Verkehrsteilnehmer erkannt, kann dies dazu führen, dass die erste Trajektorie „nur“ ein Umfahren dieses Objekts vorsieht. Wird allerdings aufgrund der weiteren Objektparameter zudem erkannt, dass es sich um einen Fußgänger oder einen Fahrradfahrer handelt, kann die optimierte Trajektorie beim Umfahren beispielsweise einen größeren Abstand zu dem entsprechenden Objekt umfassen, damit auch spontane Positionsabweichungen (ein Fußgänger macht spontan einen Schritt zur Seite, ein Fahrradfahrer fährt plötzlich einen Bogen, etc.) eingeplant werden können. Die steigert sowohl die Sicherheit für das automatisierte Fahrzeug und seine Insassen als auch für die entsprechenden Objekte in der Umgebung.The method according to the invention advantageously solves the problem of providing a method for the safe operation of an automated vehicle. This object is achieved using the method according to the invention in that a first trajectory is determined as a function of object classes of objects in the area surrounding the automated vehicle and then, as a function of the first trajectory and as a function of further object parameters, an optimized trajectory is determined. By using additional information - here: the further object parameters - to determine an optimized trajectory starting from a first trajectory, additional aspects can be taken into account, which can be of enormous importance for the safe operation of an automated vehicle. For example, if an object in the area is only recognized as another road user, this can result in the first trajectory “only” providing for driving around this object. If, however, it is also recognized on the basis of the other object parameters that it is a pedestrian or a cyclist, the optimized trajectory when driving around can include a greater distance to the corresponding object, for example, and thus also spontaneous position deviations (a pedestrian spontaneously takes a step to the side, a cyclist suddenly takes a bend, etc.) can be planned for. This increases safety for the automated vehicle and its occupants as well as for the corresponding objects in the area.
Vorzugsweise werden die weiteren Objektparameter abhängig von den Umgebungsdatenwerten und/oder abhängig von weiteren Sensordatenwerten und/oder abhängig von Objektverhaltensmustern bestimmt.The further object parameters preferably become dependent on the environmental data values and/or dependent on further sensor data values and/or dependent on object behavior patterns.
Unter einem Bestimmen der weiteren Objektparameter abhängig von den Umgebungsdatenwerten ist zu verstehen, dass die ohnehin bereits erfassten Umgebungsdatenwerte weiter bzw. tiefergehend ausgewertet werden, als das beispielsweise notwendig ist, um das Vorhandensein eines Objekts bzw. eine Objektklasse dieses Objekts (statisches oder dynamisches Objekt, Verkehrsteilnehmer oder Verkehrszeichen, etc.) zu bestimmen.Determining the further object parameters as a function of the environmental data values means that the environmental data values that have already been recorded are evaluated to a greater or greater extent than is necessary, for example, to determine the presence of an object or an object class of this object (static or dynamic object, road users or traffic signs, etc.).
Unter einem Bestimmen der weiteren Objektparameter abhängig von weiteren Sensordatenwerten ist zu verstehen, dass beispielsweise weitere Datenwerte von Sensoren dazu ausgewertet werden, welche nicht bereits zum Erfassen der Umgebungsdatenwerte verwendet wurden. Beispielsweise kann ein Geräuschsensor Reifenabrollgeräusche (µ-Wert Bestimmung) des automatisierten Fahrzeugs und/oder umgebungsbezogene Geräusche, wie Sirenen oder Motorgeräusche umgebender Fahrzeuge, etc. erfassen. Diese können zur Extrahierung zusätzlicher Informationen genutzt werden. In einer weiteren können Ausführungsform können beispielsweise olfaktorische Sensoren dazu verwendet werden, um menschliche und/oder tierische Objekte und/oder Abgase bzw. Spurengase umgebender Fahrzeuge zu erfassen.Determining the further object parameters as a function of further sensor data values means that, for example, further data values from sensors which have not already been used to record the environmental data values are evaluated for this purpose. For example, a noise sensor can detect tire rolling noises (μ-value determination) of the automated vehicle and/or environmental noises, such as sirens or engine noises from surrounding vehicles, etc. These can be used to extract additional information. In a further embodiment, for example, olfactory sensors can be used to detect human and/or animal objects and/or exhaust gases or trace gases of surrounding vehicles.
Unter einem Bestimmen der weiteren Objektparameter abhängig von Objektverhaltensmustern ist zu verstehen, dass beispielsweise erfahrungsbasierte Metadaten (Fallgeschwindigkeit Materialerkennung, Automarke und zu erwartende Objekt-Dynamik, etc.) ausgewertet werden. Diese Metadaten können beispielsweise durch Abgleich mit einer hinterlegten Datenbank (Bild- oder Strukturabgleich, etc.), aus physikalischen Modellen (Bewegungsgleichung: Betonklotz fällt schneller als Styroporklotz) und/oder mittels selbstlernender Algorithmen erzeugt werden.Determining the further object parameters as a function of object behavior patterns means that, for example, experience-based metadata (rate of fall, material recognition, car brand and object dynamics to be expected, etc.) are evaluated. This metadata can be generated, for example, by comparison with a stored database (image or structure comparison, etc.), from physical models (equation of motion: concrete block falls faster than polystyrene block) and/or by means of self-learning algorithms.
Vorzugsweise umfassen die weiteren Objektparameter visuelle Eigenschaften - insbesondere eine Textur und/oder Farbe - und/oder akustische Eigenschaften und/oder olfaktorische Eigenschaften und/oder stoffliche Eigenschaften (beispielsweise Beton oder Styropor, etc.) der Objekte.The further object parameters preferably include visual properties—in particular a texture and/or color—and/or acoustic properties and/or olfactory properties and/or material properties (for example concrete or polystyrene, etc.) of the objects.
Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen der optimierten Trajektorie abhängig von einer prädizierten Trajektorie der Objekte, wobei die jeweils prädizierte Trajektorie abhängig von den weiteren Objektparametern bestimmt wird.The optimized trajectory is preferably determined as a function of a predicted trajectory of the objects, with the respectively predicted trajectory being determined as a function of the further object parameters.
Hierunter ist zu verstehen, dass die weiteren Objektparameter beispielsweise eine Bewegungsrichtung eines Objekts umfassen, so dass - ausgehend von der Bewegungsrichtung - eine prädizierte Trajektorie bestimmt wird. Anschließend wird die erste Trajektorie, abhängig von der prädizierten Trajektorie, angepasst bzw. abgeändert. Dies entspricht dann der optimierten Trajektorie.This means that the further object parameters include, for example, a direction of movement of an object, so that—based on the direction of movement—a predicted trajectory is determined. The first trajectory is then adapted or modified, depending on the predicted trajectory. This then corresponds to the optimized trajectory.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere ein Steuergerät, ist dazu eingerichtet, alle Schritte des Verfahrens gemäß einem der Verfahrensansprüche zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs auszuführen.The device according to the invention, in particular a control unit, is set up to carry out all the steps of the method according to one of the method claims for operating an automated vehicle.
Dazu umfasst die Vorrichtung insbesondere eine Recheneinheit (Prozessor, Arbeitsspeicher, Speichermedium) sowie eine geeignete Software um das Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche auszuführen. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Schnittstelle um Datenwerte, mittels einer Kabel- und/oder kabellosen Verbindung, beispielsweise mit weiteren Einrichtungen des automatisierten Fahrzeugs (Steuergeräte, Kommunikationseinrichtungen, Umfeldsensorik, Navigationssystem etc.) auszusenden und zu empfangen.For this purpose, the device comprises in particular a computing unit (processor, main memory, storage medium) and suitable software in order to carry out the method according to one of the method claims. Furthermore, the device includes an interface for transmitting and receiving data values by means of a cable and/or wireless connection, for example with other devices of the automated vehicle (control devices, communication devices, environment sensors, navigation system, etc.).
Weiterhin wird ein Computerprogramm beansprucht, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs auszuführen. In einer Ausführungsform entspricht das Computerprogramm der von der Vorrichtung umfassten Software.Furthermore, a computer program is claimed, comprising instructions which, when the computer program is executed by a computer, cause the latter to execute a method according to one of the method claims for operating an automated vehicle. In one embodiment, the computer program corresponds to the software comprised by the device.
Weiterhin wird ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, beansprucht.Furthermore, a machine-readable storage medium on which the computer program is stored is claimed.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung aufgeführt.Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims and listed in the description.
Figurenlistecharacter list
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs in Form eines Ablaufdiagramms.
-
1 an exemplary embodiment of the method according to the invention for operating an automated vehicle in the form of a flowchart.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In Schritt 301 startet das Verfahren 300.In
In Schritt 310 werden Umgebungsdatenwerte erfasst, wobei die Umgebungsdatenwerte eine Umgebung des automatisierten Fahrzeugs repräsentieren.In
In Schritt 320 werden Objektklassen von Objekten in der Umgebung, abhängig von den Umgebungsdatenwerten, bestimmt.In
In Schritt 330 wird eine erste Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug, abhängig von den Objektklassen, bestimmt.In
In Schritt 340 werden weitere Objektparametern der Objekte bestimmt.In
In Schritt 350 wird eine optimierte Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug, abhängig von der ersten Trajektorie und abhängig von den weiteren Objektparametern, bestimmt.In
In Schritt 360 wird das automatisierte Fahrzeug, abhängig von der optimierten Trajektorie, betrieben.In
In Schritt 370 endet das Verfahren 300.In
Claims (7)
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