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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des hochautomatisierten Fahrens und insbesondere das Gebiet von Kollisionsassistenten.
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Fahrzeuge erhalten Informationen über Hindernisse und andere Fahrzeuge primär über die im Fahrzeug eingebauten Sensoren. Allerdings sind mittlerweile auch Kommunikationssysteme bekannt, die es ermöglichen, Daten von anderen Fahrzeugen und/oder über sogenannte Cloudlösungen außerhalb der Sichtlinie des eigenen Fahrzeugs zu erhalten. So wird beispielsweise bei Notbremsassistenten vorgeschlagen, dass das Fahrzeug, das sich am Ende eines Staus befindet, seine aktuelle Geschwindigkeit und Position zur Verfügung stellt.
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Allerdings sind aktuelle Systeme immer noch verbesserungswürdig, insbesondere in Bezug auf Kollisionsvermeidung für hochautomatisierte Fahrzeuge. Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Kollisionsassistenten für hochautomatisierte Fahrzeuge bereitzustellen, der ein automatisiertes Notfallmanöver zur Kollisionsvermeidung bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Vorgeschlagen wird ein Kollisionsassistent für hochautomatisierte Fahrzeuge, wobei folgende Schritte durchgeführt werden: Erkennen einer potentiellen Kollision von mindestens zwei hochautomatisierten Fahrzeugen durch Auswerten von Sensordaten innerhalb jedes Fahrzeugs und Austauschen dieser Sensordaten zwischen den potentiell kollidierenden Fahrzeugen, Ermitteln möglicher Ausweichräume und Berechnen zugehöriger Ausweichvektoren je Fahrzeug zur Durchführung eines Ausweichmanövers jedes Fahrzeugs, und Austauschen der berechneten Ausweichvektoren und Koordinieren des Ausweichmanövers zwischen den Fahrzeugen, und Durchführen des abgestimmten Ausweichmanövers.
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Durch die Datenfusion von Daten der internen Fahrzeugsensoren mit Daten von einem als potentiellem Kollisionsfall erkannten Fahrzeug, sowie einem Datenaustausch und der Koordination von möglichen Ausweichmanövern, kann ein Kollisionsassistent für hochautomatisierte Fahrzeuge bereitgestellt werden, der die Wahrscheinlichkeit einer Kollision verringern kann.
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In einer Ausführung erfolgt der Austausch der Sensordaten mittels Nahfeldkommunikation zwischen den Fahrzeugen.
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In einer Ausführung erfolgt die Berechnung des abgestimmten Ausweichvektors und/oder das Koordinieren des Ausweichmanövers mittels einem Algorithmus unter Verwendung von künstlicher Intelligenz.
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In einer Ausführung erfolgt eine Bestätigung des koordinierten Ausweichmanövers zwischen den Fahrzeugen.
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In einer Ausführung sind die verwendeten Sensordaten fusionierte Sensordaten, welche zwischen den Fahrzeugen ausgetauscht werden, umfassend die Position relativ zueinander. Außerdem erfolgt ein Abgleich der Objekterkennung, um verfügbare Freiräume zum Manövrieren zu erkennen. Außerdem erfolgt eine Koordinierung der Ausweichmanöver, sofern beide Fahrzeuge noch steuerbar sind. Ansonsten erfolgt ein Durchführen des Ausweichmanövers durch das Fahrzeug, das noch manövrierfähig ist.
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In einer Ausführung erfasst jedes Fahrzeug mindestens Daten der Objekt- und Umfelderkennung, und der aktuellen Fahrdynamik sowie mögliche Ausweichräume des eigenen Fahrzeugs.
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In einer Ausführung wird im Falle, dass beim Berechnen der möglichen Ausweichvektoren kein kollisionsfreier Ausweichvektor ermittelt wird, ein optimaler Kollisionspunkt zwischen den Fahrzeugen ermittelt und ausgetauscht und das Ausweichmanöver entsprechend durchgeführt. Vorteilhaft wird der optimale Kollisionspunkt ermittelt, indem eine Auswertung mindestens der Fahrzeugbelegungsdaten und der Struktur des Fahrzeugs erfolgt.
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In einer Ausführung werden mögliche Ausweichräume in Abhängigkeit verfügbarer Steuermöglichkeiten des Fahrzeugs ermittelt.
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Ferner wird ein hochautomatisiertes Fahrzeug vorgeschlagen, aufweisend mehrere Sensoren, die dazu eingerichtet sind, eine Objekt- und Umfelderfassung auszuführen, und die dazu eingerichtet sind, eine aktuelle Fahrdynamik des eigenen Fahrzeugs zu erfassen, und mindestens eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, eine potentielle Kollision mit einem anderen Fahrzeug basierend auf einer Sensorfusion der Sensordaten des eigenen Fahrzeugs und der Sensordaten des anderen Fahrzeugs zu erkennen und mögliche Ausweichräume des eigenen Fahrzeugs zu ermitteln. Ferner ist mindestens eine Kommunikationseinheit vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, mit dem anderen Fahrzeug zu kommunizieren, sowie der beschriebene Kollisionsassistent. Außerdem ist mindestens ein Steuergerät vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, das abgestimmte Ausweichmanöver im eigenen Fahrzeug durchzuführen und dafür benötigte Aktuatoren des eigenen Fahrzeugs anzusteuern.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt eine Kollisionssituation zweier Fahrzeuge sowie die Funktionsweise des Kollisionsassistenten gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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Gegenstand der Erfindung ist es, ein automatisiertes Ausweichsystem für hochautomatisierte Fahrzeuge 1, 2 bereitzustellen. Dieses Ausweichsystem wird nachfolgend als Kollisionsassistent bezeichnet und basiert auf der Datenfusion von Daten der internen Fahrzeugsensoren 10, 20 der potentiell kollidierenden Fahrzeuge 1, 2, sowie Daten aus vorteilhaft Push Mittleilungen, welche die Fahrzeuge 1, 2 untereinander im Falle einer kritischen Annäherung austauschen.
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Um einen Unfall zu möglichst zu vermeiden, welcher durch eine Vollbremsung nicht mehr zu verhindern ist, versuchen Fahrer eines nicht hochautomatisierten Fahrzeugs in der Regel, eine Kollision durch ein Ausweichmanöver zu verhindem. Die Erfindung hat dasselbe Ziel, aber im Rahmen von hochautomatisierten Fahrzeugen 1, 2. Es soll also möglichst ein automatisiertes Ausweichen erfolgen, wenn eine potentielle Kollision zwischen zwei hochautomatisierten Fahrzeugen 1, 2 erkannt wird. Hierfür ist es entscheidend, die potenziell unfallträchtige Situation zu erkennen, als auch mögliche Manöver zur Vermeidung einer Kollision zu bestimmen.
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Jedes hochautomatisierte Fahrzeug 1, 2 weist eine Vielzahl von Sensoren 10, 20 auf, die es ihm ermöglichen, sowohl seine Umwelt als auch Objekte darin zu erfassen und durch entsprechende Verarbeitung kollisionsfreie Trajektorien zu berechnen. Ferner weist jedes hochautomatisierte Fahrzeuge 1, 2 mindestens ein sogenanntes ADAS/ AD Steuergerät 11, 21 zur Durchführung der Berechnung der Trajektorien auf. Dieses Steuergerät 11, 21 ist in der Regel auch dazu eingerichtet, Aktuatoren des eigenen Fahrzeugs 1, 2 anzusteuern, um das durch die Trajektorien bestimmte Manöver hochautomatisiert, also im Wesentlichen ohne Fahrereingriff, auszuführen. Dabei kann das gesamte Steuerungssystem des eigenen Fahrzeugs 1, 2, also insbesondere Bremse 12, 22 und Lenkung 13, 23, angesteuert werden.
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Um eine potentielle Kollision zu erkennen, werden die Daten der Fahrzeugsensoren 10, 20 fusioniert. Benötigte Daten vom eigenen Fahrzeug 1, 2 sind dabei Daten der Objekt- und Umwelterkennung, Daten der aktuellen Fahrdynamik (also Verhalten eines Fahrzeug in der aktuellen Fahrsituation) und Daten über mögliche Ausweichräume. Ausweichräume sind dabei Bereiche im Bereich der Umfelderfassung des eigenen Fahrzeugs 1, 2, welche als kollisionsfrei erkannt werden, wenn das Fahrzeug 1, 2 dorthin fährt (im beschriebenen Fall dorthin ausweicht). Ausweichräume werden vorteilhaft über die Steuerungsmöglichkeiten des eigenen Fahrzeugs 1, 2 definiert, z.B. kann ein minimaler Wendekreis einbezogen werden, um einen Ausweichraum zu finden.
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Zur Sensordatenfusionierung werden außerdem Daten zwischen den potentiell kollidierenden, hochautomatisierten Fahrzeugen 1, 2 ausgetauscht, welche mindestens die Position relativ zueinander umfassen, sowie einen Abgleich der Objekterkennung, um Freiräume zum Manövrieren zu erkennen, und eine Koordinierung der Ausweichmanöver, sofern beide Fahrzeuge 1, 2 noch steuerbar sind. Wenn eines der Fahrzeuge 1, 2 nicht mehr steuerbar ist, muss das andere Fahrzeug 1, 2 ausweichen. In diesem Fall ist es nicht notwendig, Ausweichmanöver zu koordinieren. Aber es ist entscheidend, dass die Fahrzeuge 1, 2 miteinander kommunizieren, um zu erfahren, dass eines der Fahrzeuge 1, 2 nicht mehr steuerbar ist und dadurch der Kollisionsassistent nicht oder nur eingeschränkt verfügbar ist.
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Im angenommenen Fall, dass beide Fahrzeuge 1, 2 steuerbar sind, wird anhand der zwischen den Fahrzeugen 1, 2 ausgetauschten Daten automatisiert, vorteilhaft mittels künstlicher Intelligenz, ein mögliches Ausweichmanöver bestimmt und unter den Fahrzeugen 1, 2 ausgetauscht.
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Um eine potentielle Kollision des eigenen Fahrzeugs 1 bzw. 2 mit einem anderen Fahrzeug 2 bzw. 1 zu erkennen und verfügbare Ausweichräume des eigenen Fahrzeugs zu ermitteln, ist mindestens eine Steuereinheit 14, 24 vorgesehen, welche die entsprechenden Berechnungen durchführt. Hierfür erfolgt eine Sensorfusion der Sensordaten des eigenen Fahrzeugs 1 bzw. 2 und der Sensordaten des anderen Fahrzeugs 2 bzw. 1.
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Das abgestimmte Ausweichmanöver wird unter Zuhilfenahme sämtlicher Steuersysteme, also insbesondere Bremse 12, 22 und Lenkung 13, 23, der Fahrzeuge 1, 2 gefahren. In 1 ist gezeigt, dass die Fahrzeuge 1, 2 sich so abgestimmt haben, dass beide Fahrzeuge 1, 2 (in Fahrtrichtung) nach links ausweichen.
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Sollte sich eine Kollision nicht verhindern lassen, besteht weiterhin die Möglichkeit, einen optimalen Auftreffpunkt abzustimmen. Dies kann insbesondere über eine Auswertung der Fahrzeugbelegungsdaten erfolgen, also ob und wo sich Insassen im Fahrzeug befinden. Außerdem kann die Struktur der Fahrzeuge 1, 2 einbezogen werden, wobei insbesondere Zonen, in denen eine Kollision möglichst wenig Blechschaden anrichtet, bevorzugt als Auftreffpunkt gewählt werden.
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Der Informations- und Datenaustausch erfolgt über eine entsprechende Kommunikationsschnittstelle 15, 25. Die Kommunikationsschnittstelle 15, 25 stellt dabei vorteilhaft eine drahtlose Nahfeldkommunikation (NFC) mittels Push-Mitteilungen bereit.
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Die grundsätzlich auszuführenden Schritte S1-S3 des Kollisionsassistenten sind nachfolgend wiedergegeben. Zuerst ist ein Erkennen einer potentiellen Kollision von mindestens zwei hochautomatisierten Fahrzeugen 1, 2 durch Auswerten von Sensordaten innerhalb jedes Fahrzeugs 1, 2 und Austauschen dieser Sensordaten zwischen den potentiell kollidierenden Fahrzeugen 1, 2 vorgesehen, als S1 in 1 bezeichnet. Der Austausch der fusionierten Fahrzeugdaten erfolgt dabei vorteilhaft über drahtlose Kommunikation, z.B. NFC mittels einer Push Mitteilung. Basierend auf diesen Informationen erfolgt ein Ermitteln verfügbarer Ausweichräume und ein Berechnen zugehöriger Ausweichvektoren je Fahrzeug 1, 2 zur Durchführung eines Ausweichmanövers jedes Fahrzeugs 1, 2, als S2 in 1 bezeichnet. Dies erfolgt vorteilhaft mittels einem Algorithmus unter Verwendung von künstlicher Intelligenz. Diese Daten, also die berechneten Ausweichvektoren, werden zwischen den Fahrzeugen 1, 2 ausgetauscht und es erfolgt ein Koordinieren des Ausweichmanövers zwischen den Fahrzeugen 1, 2.
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Als finaler Schritt, als S3 in 1 bezeichnet, erfolgt die Durchführung des Ausweichmanövers, indem die entsprechenden Aktuatoren der Fahrzeuge 1, 2 angesteuert werden. Vorteilhaft wird vor der Durchführung des koordinierten Ausweichmanövers eine Bestätigung zwischen den Fahrzeugen 1, 2 gesendet. Diese Bestätigung dient als zusätzliche Kontrolle, dass das koordinierte Ausweichmanöver beiden Fahrzeugen 1, 2 bekannt ist.
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In einer weiteren Ausführung kann zusätzlich eine Dokumentation des Unfallgeschehens mittels der Fahrzeugsensoren und einem internen Speicher erfolgen. Alternativ kann die Dokumentation gleich nach extern (in die Cloud) gesendet werden.
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Durch den vorgeschlagenen Kollisionsassistenten wird ein automatisiertes Notfallmanöver mittels V2X und künstlicher Intelligenz bereitgestellt, indem eine automatisierte Berechnung und Koordination eines Ausweichmanövers zwischen zwei hochautomatisierten Fahrzeugen 1, 2 erfolgt. Hierfür werden Fahrzeugsensoren zur Erkennung der Unfallsituation sowie der Umwelt, sowie mindestens ein Steuergerät bereitgestellt, welches als Kommunikationseinheit 15, 25 für den schnellen Austausch über drahtlose Kommunikation, z.B. NFC, der entscheidenden Daten zwischen zwei Fahrzeugen 1, 2 dient.
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Dabei werden ein momentaner (Bewegungs-)Vektor sowie mögliche Bewegungsvektoren für das Ausweichmanöver bestimmt und es wird künstliche Intelligenz zur Bestimmung und Koordination des bestmöglichen Ausweichmanövers (für jedes Fahrzeugs 1, 2 separat) verwendet. Zusätzlich kann eine Bestätigung des koordinierten Ausweichmanövers zwischen den Fahrzeugen 1, 2 erfolgen.
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Außerdem ist ein ADAS/AD Steuergerät 11, 21 in jedem hochautomatisierten Fahrzeug 1, 2 vorgesehen, das zur Durchführung der Berechnung der Trajektorien dient, um hochautomatisiert fahren zu können. Hierdurch kann das Steuersystem der Fahrzeuge 1, 2 angesteuert werden, um eine Lenkung und/oder Bremsung zur Umsetzung des geplanten Ausweichmanövers durchzuführen.
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In einem Fall, in dem sich der Unfall durch Ausweichen nicht verhindern lässt, kann eine Bestimmung eines idealen Auftreffpunktes anhand der Fahrzeugbesetzung und Struktur erfolgen und somit größerer Schaden vermieden werden.
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Durch die Fusion aus Sensordaten des eigenen Fahrzeugs 1, 2 , welche um Daten von anderen Fahrzeugen 1, 2 (welche potentiell kollidieren) ergänzt werden, kann eine Verbesserung der Wahrscheinlichkeit erreicht werden, dass ein Unfall (eine Kollision) vermieden wird. Die Realisierung über drahtlose Kommunikation ist möglich, da die in den Fahrzeugen 1, 2 vorprozessierten Daten eine schnelle Entscheidung ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 2
- hochautomatisiertes Fahrzeug
- 10, 20
- Fahrzeugsensoren
- 11, 21
- (ADAS/AD) Steuergerät
- 12, 22
- Bremse
- 13,23
- Lenkung
- 14, 24
- Steuereinheit
- 15, 25
- Kommunikationsschnittstelle
- S1-S3
- Ablauf Kollisionsassistent
