DE102022101054A1 - Method for planning a path for an at least partially automated motor vehicle, computer program product, computer-readable storage medium and assistance system - Google Patents
Method for planning a path for an at least partially automated motor vehicle, computer program product, computer-readable storage medium and assistance system Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022101054A1 DE102022101054A1 DE102022101054.6A DE102022101054A DE102022101054A1 DE 102022101054 A1 DE102022101054 A1 DE 102022101054A1 DE 102022101054 A DE102022101054 A DE 102022101054A DE 102022101054 A1 DE102022101054 A1 DE 102022101054A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- motor vehicle
- path
- target position
- vehicle
- end point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000004590 computer program Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 108010001267 Protein Subunits Proteins 0.000 description 1
- 238000012951 Remeasurement Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D15/00—Steering not otherwise provided for
- B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
- B62D15/027—Parking aids, e.g. instruction means
- B62D15/0285—Parking performed automatically
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
- G01C21/34—Route searching; Route guidance
- G01C21/3407—Route searching; Route guidance specially adapted for specific applications
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Planen eines Pfades (7) für ein Kraftfahrzeug (1) von einer Anfangsposition (10) zu einer Zielposition (11), mit den Schritten des Empfangens von Daten, die die Umgebung (21) des Kraftfahrzeugs (1) darstellen, des Bestimmens eines Endpunkts (15) eines Hindernisses (16) mittels der Daten, des Bestimmens der Zielposition (11) des Kraftfahrzeugs (1) in Abhängigkeit von dem detektierten Endpunkt (15) und in Abhängigkeit von der Anfangsposition (10) des Kraftfahrzeugs (1), und des Planens des Pfades (7) des Kraftfahrzeugs (1) von der Anfangsposition (10) zur Zielposition (11) in Abhängigkeit von der Anfangsposition (10), der Zielposition (11) und einem maximalen Wenderadius (R) des Kraftfahrzeugs (1), wobei die Zielposition (11) die nächste Position zwischen dem Endpunkt (15) und dem Pfad (7) ist, und wobei eine Orientierung (θ1) des Fahrzeugs (1) in der Zielposition (11) mittels des maximalen Wenderadius (R) und des Endpunkts (15) konstruiert wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Assistenzsystem (2).The invention relates to a method for planning a path (7) for a motor vehicle (1) from an initial position (10) to a target position (11), with the steps of receiving data representing the surroundings (21) of the motor vehicle (1), determining an end point (15) of an obstacle (16) using the data, determining the target position (11) of the motor vehicle (1) as a function of the detected end point (15) and as a function of the initial position (1 0) of the motor vehicle (1), and planning the path (7) of the motor vehicle (1) from the starting position (10) to the target position (11) depending on the starting position (10), the target position (11) and a maximum turning radius (R) of the motor vehicle (1), the target position (11) being the closest position between the end point (15) and the path (7), and wherein an orientation (θ1) of the vehicle (1) in the target position (11) by means of the maximum turning radius (R) and the end point (15). The invention also relates to a computer program product, a computer-readable storage medium and an assistance system (2).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Planen eines Pfades für ein wenigstens teilweise automatisiertes Kraftfahrzeug von einer Anfangsposition des Kraftfahrzeugs zu einer Zielposition in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs durch ein Assistenzsystem des Kraftfahrzeugs. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Assistenzsystem.The invention relates to a method for planning a path for an at least partially automated motor vehicle from a starting position of the motor vehicle to a target position in an area surrounding the motor vehicle using an assistance system of the motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a computer program product, a computer-readable storage medium and an assistance system.
Eine Pfadplanung, die auch als Bewegungsplanung bezeichnet wird, ist eine der wichtigsten Unterfunktionen für verschiedene Anwendungen für automatisierte Fahrassistenzsysteme oder automatisierte Fahrsysteme bei Manövern mit hoher Geschwindigkeit sowie niedriger Geschwindigkeit. Existierende Methoden für die Pfadplanung verwenden gerade Linien, kreisförmige Segmente oder Kombinationen davon. Dies führt zu einem geringen Grad an Glätte des Pfades und im Allgemeinen auch zu längeren Pfaden als erforderlich, um eine Anfangsposition mit einer Ziellage des Fahrzeugs zu verbinden.Path planning, also known as motion planning, is one of the most important sub-functions for various applications for automated driver assistance systems or automated driving systems in high-speed as well as low-speed maneuvers. Existing path planning methods use straight lines, circular segments, or combinations thereof. This results in a low degree of smoothness of the path and also generally in longer paths than required to connect an initial position to a target location of the vehicle.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Assistenzsystem bereitzustellen, durch die eine Pfadplanung für ein Kraftfahrzeug in verbesserter Weise dargestellt werden kann.It is an object of the invention to provide a method, a computer program product, a computer-readable storage medium and an assistance system, through which path planning for a motor vehicle can be presented in an improved manner.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Assistenzsystem gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Formen von Kombinationen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.This object is achieved by a method, a computer program product, a computer-readable storage medium and an assistance system according to the independent claims. Advantageous forms of combinations are presented in the dependent claims.
Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Planen eines Pfades für ein wenigstens teilweise automatisiertes Kraftfahrzeug von einer Anfangsposition des Kraftfahrzeugs zu einer Zielposition in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs durch ein Assistenzsystem des Kraftfahrzeugs. Daten der Umgebung werden erfasst, insbesondere mittels Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs. Der Sensor kann Ultraschallsensoren und/oder eine Kamera und/oder Radar und/oder Lidar, insbesondere Flash-Lidar, das dazu eingerichtet ist, die Daten bereitzustellen, beinhalten. Die Daten können zu einer elektronischen Rechenvorrichtung, zum Beispiel einem Steuergerät, insbesondere einem zentralen Steuergerät, das mit allen Umfeldsensoren verbunden ist, gesendet werden. Ein Endpunkt eines Hindernisses in der Umgebung wird bestimmt. Die Zielposition des Kraftfahrzeugs wird in Abhängigkeit von dem detektierten Endpunkt und in Abhängigkeit von der Anfangsposition des Kraftfahrzeugs bestimmt. Das Planen des Pfades des Kraftfahrzeugs von der Anfangsposition zur Zielposition wird in Abhängigkeit von der Anfangsposition, der Zielposition und einem maximalen Wenderadius des Kraftfahrzeugs durchgeführt, wobei die Zielposition die nächste Position zwischen dem Endpunkt und dem Pfad ist und wobei eine Orientierung des Fahrzeugs in der Zielposition mittels des maximalen Wenderadius und des Endpunkts konstruiert wird.One aspect of the invention relates to a method for planning a path for an at least partially automated motor vehicle from a starting position of the motor vehicle to a target position in an area surrounding the motor vehicle using an assistance system of the motor vehicle. Data of the surroundings are recorded, in particular by means of surroundings sensors of the motor vehicle. The sensor can contain ultrasonic sensors and/or a camera and/or radar and/or lidar, in particular flash lidar, which is set up to provide the data. The data can be sent to an electronic computing device, for example a control unit, in particular a central control unit, which is connected to all environment sensors. An end point of an obstacle in the environment is determined. The target position of the motor vehicle is determined depending on the detected end point and depending on the starting position of the motor vehicle. The planning of the path of the motor vehicle from the starting position to the target position is carried out depending on the starting position, the target position and a maximum turning radius of the motor vehicle, the target position being the closest position between the end point and the path and with an orientation of the vehicle in the target position is constructed using the maximum turning radius and the end point.
„Maximaler Wenderadius“ bedeutet einen Radius, der erreicht werden kann, wenn ein Aktuator die gelenkten Räder bis zu einer Grenze einschlägt, die durch Software und/oder mechanische Einschränkungen einer Lenkung bestimmt ist. Die Grenze für den Aktuator kann zum Schützen des Aktuators oder der Lenkung vor einer Beschädigung beispielsweise festgelegt werden, bevor die mechanische Grenze erreicht ist."Maximum Turn Radius" means a radius that can be achieved when an actuator turns the steered wheels to a limit determined by software and/or mechanical limitations of a steering. For example, the limit for the actuator may be set to protect the actuator or steering from damage before the mechanical limit is reached.
Dies hat den Vorteil, dass die Fähigkeit, eine höhere robuste Bewegungsplanung bereitzustellen, die verschiedene tangentiale Manöver, insbesondere enge, abdecken kann, durchgeführt wird, während sie einfach ist ebenso wie sie zu erweitern ist, damit sie auf kostengünstigen Zielen laufen kann und Pfade mit mehreren Schritten in denselben speziellen Verarbeitungszeitablaufeinschränkungen erzeugen kann. Dies ist zusätzlich dazu, dass die von Fahrhandlungen begleitete Anzahl von Schritten optimiert wird, da eine insbesondere tangentiale Manövererzeugung den besten Vorteil von dem verfügbaren Platz erlangen könnte.This has the benefit of being able to provide higher robust motion planning that can cover various tangential maneuvers, particularly tight ones, while being simple as well as being expandable to run on inexpensive targets and paths with multiple steps in the same special processing timing constraints. This is in addition to optimizing the number of steps associated with driving actions, since particularly tangential maneuver generation could take the best advantage of the available space.
Um eine robuste dynamische Bewegungsplanung, insbesondere in engen Parksituationen, zu haben, wird ein vereinfachter Bezierpfad erzeugt. Die Hauptidee der Erfindung besteht darin, einfache Bezierpfadberechnungsschritte bereitzustellen, die auf kostengünstigen Zielen laufen können. Dies ist zusätzlich zur Fähigkeit, eine allgemeine Funktionalität durch Bereitstellen von Pfaden bereitzustellen, die lenkbar und zu einem detektierten Objekt/Hindernis tangential sind, das als Endpunkt bezeichnet wird. In einer solchen Weise können die vorgeschlagenen vereinfachten Berechnungen als allgemeine Bibliothek betrachtet werden, die für eine robuste Bewegungsplanung in verschiedenen Situationen verwendet werden soll, wobei Planungspfade, die zum Endpunkt tangential sind, dazu führen könnten, dass der beste Vorteil von dem verfügbaren Platz erlangt wird und Manöver in einer sicheren Weise mit weniger Fahrhandlungen durchgeführt werden.In order to have a robust dynamic motion planning, especially in tight parking situations, a simplified Bezier path is generated. The main idea of the invention is to provide simple Bezier path calculation steps that can run on inexpensive targets. This is in addition to the ability to provide general functionality by providing paths that are steerable and tangent to a detected object/obstacle, referred to as an end point. In such a way, the proposed simplified calculations can be viewed as a general library to be used for robust motion planning in different situations, where planning paths tangent to the end point could result in taking best advantage of the available space and maneuvers are performed in a safe manner with fewer driving actions.
Mit anderen Worten, die Erfindung führt eine Methode ein, um befahrbare Bezierpfade, die zum Endpunkt tangential sind, mit einem maßgeschneiderten maximalen Radwinkel unter Verwendung der geschlossenen Form der Bezierkurvengleichungen zu erzeugen.In other words, the invention introduces a method to generate navigable Bezier paths tangent to the end point with a tailored maximum wheel angle using the closed form of the Bezier curve equations.
Hier und im Folgenden können alle Schritte des Verfahrens, das insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren sein kann, durch eine elektronische Rechenvorrichtung, insbesondere eine elektronische Rechenvorrichtung des Kraftfahrzeugs, ausgeführt werden. Die elektronische Rechenvorrichtung kann eine oder mehrere Untereinheiten beinhalten, die speziell verteilt sein können oder nicht. Ein oder mehrere elektronische Steuergeräte, ECUs, des Fahrzeugs können beispielsweise die elektronische Rechenvorrichtung beinhalten oder umgekehrt. Die Anfangsposition des Kraftfahrzeugs entspricht einer vordefinierten oder vorbestimmten Position des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise kann sie einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs zu einer Zeit entsprechen, wenn das Verfahren zum Planen des Pfades ausgeführt wird. Andererseits ist die Zielposition nicht vordefiniert, kann jedoch als Ergebnis oder Zwischenergebnis des Verfahrens in der Hinsicht betrachtet werden, als sie durch Definieren der Anfangsposition und Bestimmen des Pfades, der die Anfangsposition mit der Zielposition verbindet, bestimmt wird. Eine oder mehrere Randbedingungen können jedoch gelten, die die Zielposition einschränken. Die Randbedingungen können in einigen Implementierungen vordefiniert sein.Here and below, all steps of the method, which can be a computer-implemented method in particular, can be executed by an electronic computing device, in particular an electronic computing device of the motor vehicle. The electronic computing device may include one or more sub-units, which may or may not be specially distributed. For example, one or more electronic control units, ECUs, of the vehicle may include the electronic computing device, or vice versa. The initial position of the motor vehicle corresponds to a predefined or predetermined position of the motor vehicle. For example, it may correspond to a current position of the motor vehicle at a time when the path planning method is executed. On the other hand, the target position is not predefined but can be considered as the result or intermediate result of the method in that it is determined by defining the initial position and determining the path connecting the initial position to the target position. However, one or more constraints may apply that restrict the target position. The boundary conditions may be predefined in some implementations.
Es wird angemerkt, dass das Konzept der Pfadplanung nicht mit dem Konzept der Pfadvorhersage verwechselt werden soll. Während die Pfadplanung auf das Finden eines gewünschten Pfades für das Kraftfahrzeug abzielt, beispielsweise um Aktuatoren des Fahrzeugs derart zu steuern, dass das Fahrzeug tatsächlich dem geplanten Pfad folgt, zielt die Pfadvorhersage auf eine Abschätzung dessen, welchem Pfad das Fahrzeug wahrscheinlich folgt, auf der Basis seiner tatsächlichen Situation oder seines tatsächlichen Fahrzustandes ab.It is noted that the concept of path planning should not be confused with the concept of path prediction. While path planning aims at finding a desired path for the motor vehicle, for example to control actuators of the vehicle such that the vehicle actually follows the planned path, path prediction aims at estimating which path the vehicle is likely to follow on the basis his actual situation or his actual driving condition.
Insbesondere ist eine Anfangslage des Kraftfahrzeugs durch die Anfangsposition des Kraftfahrzeugs in Kombination mit einer Anfangsorientierung des Kraftfahrzeugs in der Anfangsposition definiert. Analog ist eine Ziellage des Kraftfahrzeugs durch die Zielposition in Kombination mit einer Zielorientierung des Kraftfahrzeugs in einer Zielposition definiert. Dabei können die Anfangsorientierung und die Zielorientierung als jeweilige Orientierungen eines Kraftfahrzeugkoordinatensystems, das ursprünglich mit dem Fahrzeug verbunden ist, mit Bezug auf ein Referenzkoordinatensystem, das starr mit dem Umfeld des Fahrzeugs, beispielsweise mit einer Straße, auf der das Kraftfahrzeug fährt, verbunden ist, verstanden werden. Die Wahl der Orientierung des Referenzkoordinatensystems ist fest, aber beliebig. Daher kann es beispielsweise als identisch zum Kraftfahrzeugkoordinatensystem gemäß der Anfangsorientierung oder der Anfangslage des Kraftfahrzeugs gewählt werden. Das Fahrzeugkoordinatensystem kann beispielsweise durch die Längsachse, die Querachse und eine Normalachse des Kraftfahrzeugs, die zur Längsachse und zur Querachse senkrecht ist, erzeugt sein. Die Anfangslängs- und Anfangsquerachse beziehungsweise die Ziellängs- und Zielquerachse können als Längsachse und Querachse des Kraftfahrzeugs gemäß der Anfangsorientierung beziehungsweise der Zielorientierung, insbesondere mit Bezug auf das Referenzkoordinatensystem, verstanden werden. Dabei kann die Längsachse beispielsweise einer Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs entsprechen, falls der Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs gleich null ist. Die durch die Längsachse und die Querachse erzeugte Ebene kann zu einer Ebene parallel sein, die durch die Reifenkontaktpunkte der Straßenoberfläche erzeugt ist.In particular, an initial position of the motor vehicle is defined by the initial position of the motor vehicle in combination with an initial orientation of the motor vehicle in the initial position. Analogously, a target position of the motor vehicle is defined by the target position in combination with a target orientation of the motor vehicle in a target position. The initial orientation and the target orientation can be understood as respective orientations of a motor vehicle coordinate system, which is originally connected to the vehicle, with reference to a reference coordinate system, which is rigidly connected to the environment of the vehicle, for example to a road on which the motor vehicle is driving become. The choice of the orientation of the reference coordinate system is fixed, but arbitrary. Therefore, for example, it can be chosen to be identical to the motor vehicle coordinate system according to the initial orientation or position of the motor vehicle. The vehicle coordinate system can be generated, for example, by the longitudinal axis, the transverse axis and a normal axis of the motor vehicle, which is perpendicular to the longitudinal axis and to the transverse axis. The initial longitudinal and initial transverse axis or the target longitudinal and target transverse axis can be understood as the longitudinal axis and transverse axis of the motor vehicle according to the initial orientation or the target orientation, in particular with reference to the reference coordinate system. The longitudinal axis can, for example, correspond to a direction of movement of the motor vehicle if the steering angle of the motor vehicle is equal to zero. The plane created by the longitudinal axis and the lateral axis may be parallel to a plane created by the tire contact points of the road surface.
Mit anderen Worten, die Zielposition ist durch die Anfangsposition, die um den Querabstand entlang der Anfangsquerachse verschoben ist und um den Längsabstand entlang der Anfangslängsachse verschoben ist, gegeben.In other words, the target position is given by the initial position shifted by the lateral distance along the initial lateral axis and shifted by the longitudinal distance along the initial longitudinal axis.
Der vorbestimmte Querabstand kann durch das Kraftfahrzeug selbst vorbestimmt werden, beispielsweise unter Verwendung einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Umgebung des Kraftfahrzeugs, um die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu bewerten und den gewünschten Querabstand für die Pfadplanung zu bestimmen. Der vorbestimmte Querabstand kann auch an sich vordefiniert sein, so dass er durch einen konstanten Wert gegeben ist. Während das Verfahren zum Planen des Pfades ausgeführt wird, bleibt in jedem Fall insbesondere der Querabstand konstant.The predetermined lateral distance may be predetermined by the motor vehicle itself, for example using a sensing device for sensing the surroundings of the motor vehicle in order to assess the surroundings of the motor vehicle and to determine the desired lateral distance for path planning. The predetermined transverse distance can also be predefined per se, so that it is given by a constant value. In any case, while the process of planning the path is being carried out, the transverse distance in particular remains constant.
Der minimale Längsabstand kann als minimaler möglicher Längsabstand betrachtet werden, der durch das Kraftfahrzeug realisiert werden kann, wenn ein vordefinierter Satz von Randbedingungen gilt. Eine Randbedingung, die in jeweiligen Implementierungen gilt, besteht darin, dass der Pfad so geplant wird, dass er der Bezierkurve von der Anfangsposition zur Zielposition folgt. Eine andere Randbedingung kann beispielsweise durch den Grad der Bezierkurve auferlegt werden. Der minimale Längsabstand kann beispielsweise unterschiedlich sein, falls eine Bezierkurve dritten Grades verwendet wird, im Vergleich zu einer Situation, in der eine Bezierkurve zweiten oder vierten Grades verwendet wird. Ferner entspricht auch der maximale Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs einer Randbedingung. Je größer der maximale Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs ist, desto kürzer kann der minimale Längsabstand sein. Der Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise einem Lenkradwinkel oder mit anderen Worten einem Winkel von lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs, beispielsweise mit Bezug auf die Längsachse des Kraftfahrzeugs, entsprechen. Eine maximale Änderungsrate des Lenkwinkels kann auch eine jeweilige Randbedingung auferlegen. Außerdem kann beispielsweise ein Radstand des Kraftfahrzeugs einer Randbedingung entsprechen. Je kürzer der Radstand ist, desto kürzer kann der minimale Längsabstand sein. Ferner kann ein vordefinierter Toleranzwert auch eine Randbedingung auferlegen. Der Toleranzwert kann beispielsweise durch künstliches Verringern des maximalen Lenkwinkels und/oder Verringern der maximalen Änderungsrate des Lenkwinkels implementiert werden.The minimum longitudinal distance can be viewed as the minimum possible longitudinal distance that can be realized by the motor vehicle when a predefined set of boundary conditions applies. A constraint that applies in particular implementations is that the path is planned to follow the Bezier curve from the initial position to the target position. Another constraint can be imposed by the degree of the Bezier curve, for example. The minimum longitudinal distance can be may be different if a third degree Bezier curve is used compared to a situation where a second or fourth degree Bezier curve is used. Furthermore, the maximum steering angle of the motor vehicle also corresponds to a boundary condition. The larger the maximum steering angle of the motor vehicle, the shorter the minimum longitudinal distance can be. The steering angle of the motor vehicle can correspond, for example, to a steering wheel angle or, in other words, to an angle of steerable wheels of the motor vehicle, for example in relation to the longitudinal axis of the motor vehicle. A maximum rate of change of steering angle may also impose a respective constraint. In addition, for example, a wheelbase of the motor vehicle can correspond to a boundary condition. The shorter the wheelbase, the shorter the minimum longitudinal spacing can be. Furthermore, a predefined tolerance value can also impose a constraint. For example, the tolerance value may be implemented by artificially reducing the maximum steering angle and/or reducing the maximum rate of change of the steering angle.
Der Pfad des Fahrzeugs beschreibt eine geplante Bewegung eines speziellen vordefinierten Punkts in dem Kraftfahrzeug. Der geplante Pfad kann beispielsweise eine Bewegung eines Punkts auf einer Achse des Kraftfahrzeugs, beispielsweise am seitlichen Zentrum des Kraftfahrzeugs, beschreiben. Der Pfad kann auch die Bewegung eines Punkts an einem vorderen Stoßfänger des Kraftfahrzeugs etc. beschreiben. Insbesondere entspricht der Pfad einer zweidimensionalen Kurve innerhalb einer Ebene, die beispielsweise zur Achse des Kraftfahrzeugs senkrecht ist. Folglich weist die Bezierkurve zwei Komponenten auf, wobei jede der Komponenten eine jeweilige Raumkoordinate beschreibt. Dabei können beide Komponenten der Bezierkurve auch als jeweilige Bezierkurven, insbesondere als Funktion eines unabhängigen Parameters t, betrachtet werden. Der geplante Pfad kann beispielsweise durch (x(t), y (t)), gegeben sein, wobei t Werte im vordefinierten Bereich, beispielsweise im Bereich von [0,1], annimmt. Es wird angemerkt, dass der geplante Pfad den räumlichen Aspekt der Bewegung des Fahrzeugs beschreibt. Insbesondere kann die tatsächliche Bewegung des Kraftfahrzeugs durch Betrachten von t als Funktion der Zeit beschrieben werden. t entspricht jedoch nicht der Zeit an sich. Eine Bezierkurve kann als Funktion des unabhängigen Parameters verstanden werden, der die jeweilige Beziergleichung gemäß dem Grad der Bezierkurve erfüllt, wobei der Grad insbesondere vordefiniert ist. Die Bezierkurve, insbesondere die Komponenten der Bezierkurve, sind beispielsweise als Bezierkurven wenigstens dritten Grades, insbesondere dritten Grades, bestimmt.The path of the vehicle describes a planned movement of a specific predefined point in the motor vehicle. The planned path can, for example, describe a movement of a point on an axis of the motor vehicle, for example at the lateral center of the motor vehicle. The path can also describe the movement of a point on a front bumper of the motor vehicle etc. In particular, the path corresponds to a two-dimensional curve within a plane that is perpendicular to the axis of the motor vehicle, for example. Consequently, the Bezier curve has two components, each of the components describing a respective spatial coordinate. Both components of the Bezier curve can also be considered as respective Bezier curves, in particular as a function of an independent parameter t. For example, the planned path can be given by (x(t),y(t)), where t takes on values in the predefined range, for example in the range of [0,1]. It is noted that the planned path describes the spatial aspect of the movement of the vehicle. In particular, the actual movement of the motor vehicle can be described by considering t as a function of time. However, t does not correspond to time itself. A Bezier curve can be understood as a function of the independent parameter that satisfies the respective Bezier equation according to the degree of the Bezier curve, the degree in particular being predefined. The Bezier curve, in particular the components of the Bezier curve, are determined, for example, as Bezier curves of at least the third degree, in particular the third degree.
Alle Erläuterungen mit Bezug auf die Bezierkurve, die Anfangsposition und die Zielposition übertragen sich analog auf eine weitere Bezierkurve, die Zielposition beziehungsweise die weitere Zielposition.All explanations relating to the Bezier curve, the starting position and the target position are transferred analogously to a further Bezier curve, the target position or the further target position.
Die Verwendung der Bezierkurve und der weiteren Bezierkurve für die Pfadplanung ermöglicht die Verwendung von Gleichungen in geschlossener Form für den Pfad, der dynamisch in einer schnellen Weise geplant und angepasst werden kann. Im Vergleich zu Pfaden, die aus geraden und kreisförmigen Segmenten bestehen, können ferner beispielsweise eine verbesserte Glätte und weniger erforderliche Lenkhandlungen und daher ein verbessertes Niveau an Komfort für einen Benutzer erreicht werden.Using the Bezier curve and the other Bezier curve for path planning allows the use of closed form equations for the path that can be dynamically planned and adjusted in a fast manner. Furthermore, compared to paths consisting of straight and circular segments, for example, improved smoothness and less required steering actions and therefore an improved level of comfort for a user can be achieved.
Die Verwendung der Bezierkurve und der weiteren Bezierkurve, die später erläutert wird, ermöglicht eine robuste und dynamische Bewegungsplanung für das Fahrzeug, insbesondere in Situationen mit begrenztem Raum, insbesondere in engen Parksituationen oder anderen Situationen, wobei ein Kontakt mit einem externen Objekt vermieden werden soll. Ferner erfordern die erforderlichen Berechnungen, um dies auszuführen, keine umfangreichen Rechenressourcen und können daher auch durch eingebettete Systeme ausgeführt werden, wie üblicherweise in Automobilen und anderen Kraftfahrzeugen verwendet.The use of the Bezier curve and the further Bezier curve, which will be explained later, enables a robust and dynamic movement planning for the vehicle, especially in situations with limited space, especially in tight parking situations or other situations where contact with an external object is to be avoided. Furthermore, the calculations required to do this do not require extensive computational resources and can therefore also be performed by embedded systems as commonly used in automobiles and other motor vehicles.
Ferner ermöglicht die Verwendung der Bezierkurve das Planen von einfachen sowie komplexen Pfaden, einschließlich S-förmiger Pfade, gerader Pfade oder kreisförmiger Pfade innerhalb eines minimalen möglichen Fahrabstandes. Die Verwendung der weiteren Bezierkurve erhöht die erreichbare Komplexität des Pfades noch weiter ohne Steigern der erforderlichen Rechenressourcen.Furthermore, the use of the Bezier curve enables planning of simple as well as complex paths including S-shaped paths, straight paths or circular paths within a minimum possible driving distance. The use of the further Bezier curve further increases the achievable complexity of the path without increasing the computational resources required.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Hilfspunkt bestimmt, wobei ein Abstand vom Hilfspunkt zur Anfangsposition gleich dem maximalen Wenderadius ist, und wobei die Zielposition auf einer Linie liegt, die durch den Endpunkt und den Hilfspunkt konstruiert wird.According to one embodiment, an assist point is determined, where a distance from the assist point to the start position is equal to the maximum turning radius, and where the target position is on a line constructed by the end point and the assist point.
Dies kann bedeuten, dass die Linie den Endpunkt und den Hilfspunkt schneidet.This can mean that the line intersects the end point and the auxiliary point.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Orientierung des Fahrzeugs in der Zielposition zu der durch den Endpunkt und den Hilfspunkt konstruierten Linie senkrecht.According to a further embodiment, the orientation of the vehicle in the target position is perpendicular to the line constructed by the end point and the auxiliary point.
Wenn das Fahrzeug durch die Zielposition hindurchgeht, weist daher das Fahrzeug eine tangentiale Orientierung im Hinblick auf den Endpunkt und die Linie auf.Therefore, when the vehicle passes through the target position, the vehicle has a tangential orientation with respect to the end point and the line.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform schneidet eine Verlängerung einer Hinterachse des Fahrzeugs den Hilfspunkt, wenn sich das Fahrzeug in der Anfangsposition befindet.According to another embodiment, an extension of a rear axle of the vehicle intersects the auxiliary point when the vehicle is in the initial position.
Dies bedeutet, dass der Hilfspunkt auf der Basis der Position und Orientierung der Hinterachse in Kombination mit dem maximalen Lenkradius und dem Endpunkt des Hindernisses bestimmt wird.This means that the help point is determined based on the position and orientation of the rear axle in combination with the maximum steering radius and the end point of the obstacle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Endpunkt ein Eckpunkt, der eine Ecke des Hindernisses darstellt.According to another embodiment, the end point is a corner point that represents a corner of the obstacle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Karte der Umgebung des Kraftfahrzeugs bereitgestellt, wobei Sensordaten von wenigstens zwei, drei oder vier verschiedenen Umfeldsensortypen für die Karte bereitgestellt werden.According to a further specific embodiment, a map of the surroundings of the motor vehicle is provided, with sensor data from at least two, three or four different types of surroundings sensors being provided for the map.
Sensordaten von Ultraschallsensoren und/oder wenigstens einer Kamera und/oder einem Lidar und/oder Radar können beispielsweise vereinigt und in der Karte bereitgestellt werden.Sensor data from ultrasonic sensors and/or at least one camera and/or a lidar and/or radar can, for example, be combined and made available on the map.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Pfad in einer solchen Weise geplant, dass ein Sicherheitsabstand vom Kraftfahrzeug zum Endpunkt aufrechterhalten wird. Insbesondere wird der Sicherheitsabstand zu einer Seitenwand des Kraftfahrzeugs und zum Endpunkt gemessen. Der Sicherheitsabstand kann durch das Assistenzsystem vorbestimmt werden oder kann durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs angepasst werden. Daher wird eine Kollision zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis, insbesondere eine Kollision zwischen dem Endpunkt und dem Kraftfahrzeug, verhindert.According to a further embodiment, the path is planned in such a way that a safe distance from the motor vehicle to the end point is maintained. In particular, the safety distance from a side wall of the motor vehicle and from the end point is measured. The safety distance can be predetermined by the assistance system or can be adjusted by a user of the motor vehicle. Therefore, a collision between the motor vehicle and the obstacle, particularly a collision between the end point and the motor vehicle, is prevented.
In einer anderen Ausführungsform wird der Pfad unter Verwendung einer Bezierkurve dritten Grades geplant. Insbesondere wird der Pfad so geplant, dass er einer Bezierkurve dritten Grades von der Anfangsposition zur Zielposition folgt, und/oder der Pfad wird so geplant, dass er einer weiteren Bezierkurve dritten Grades von der Zielposition zu einer weiteren Zielposition folgt. Mit anderen Worten, die Bezierkurve und/oder die weitere Bezierkurve sind Bezierkurven dritten Grades. Dies bedeutet, dass wenigstens eine Komponente der Bezierkurve und/oder der weiteren Bezierkurve von drittem Grad ist und die restliche Komponente von drittem oder niedrigerem Grad ist. In solchen Implementierungen weisen die mathematische Darstellungen des Pfades immer noch eine relativ geringe Komplexität auf, während bereits die relevantesten Typen von Pfaden, wie zum Beispiel gerade Pfade, kreisförmige Pfade oder ein S-förmige Pfade, und in der weiteren Bezierkurve doppelt S-förmige Pfade, genau dargestellt werden können. Daher wird eine besonders effiziente, robuste und rechnerisch günstige Lösung für eine Pfadplanung erreicht.In another embodiment, the path is planned using a third degree Bezier curve. In particular, the path is planned to follow a third degree Bezier curve from the initial position to the target position and/or the path is planned to follow another third degree Bezier curve from the target position to another target position. In other words, the Bezier curve and/or the further Bezier curve are third-degree Bezier curves. This means that at least one component of the Bezier curve and/or the further Bezier curve is of the third degree and the remaining component is of the third or lower degree. In such implementations, the mathematical representations of the path still have a relatively low complexity, while already the most relevant types of paths, such as straight paths, circular paths or an S-shaped path, and in the wider Bezier curve double S-shaped paths , can be represented accurately. A particularly efficient, robust and computationally favorable solution for path planning is therefore achieved.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine Breite des Kraftfahrzeugs beim Planen des Pfades berücksichtigt. Beispielsweise kann die Breite in einer Speichervorrichtung der elektronischen Rechenvorrichtung des Kraftfahrzeugs gespeichert sein. Insbesondere wenn die Längsachse des Kraftfahrzeugs im Zentrum des Kraftfahrzeugs gegeben ist, wird eine Hälfte der Breite des Kraftfahrzeugs berücksichtigt. Insbesondere wird durch Berücksichtigen der Breite eine Kollision zwischen dem Endpunkt und dem Kraftfahrzeug verhindert. Ferner kann ein zuverlässiger Pfad in die Zielposition und/oder die weitere Zielposition durch Berücksichtigen der Breite des Kraftfahrzeugs realisiert werden.According to another embodiment, a width of the motor vehicle is taken into account when planning the path. For example, the width can be stored in a memory device of the motor vehicle's electronic computing device. In particular, when the longitudinal axis of the motor vehicle is given in the center of the motor vehicle, half the width of the motor vehicle is taken into account. In particular, by considering the width, a collision between the end point and the motor vehicle is prevented. Furthermore, a reliable path to the target position and/or the further target position can be implemented by taking into account the width of the motor vehicle.
In einer anderen Ausführungsform wird ein Pfad in eine Parklücke, insbesondere in eine senkrechte Parklücke, durch das Assistenzsystem geplant. Insbesondere kann der Endpunkt ein Eckpunkt der Parklücke sein. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug durch Rückwärtsfahren einen Pfad in die Parklücke planen, die insbesondere zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs senkrecht ist. Daher kann eine robuste Pfadplanung in die Parklücke unter Verwendung der Bezierkurve realisiert werden. Insbesondere wenn die Parklücke sehr eng ist, kann das Verfahren ferner einen robusten Weg in die enge Parklücke planen.In another embodiment, a path into a parking space, in particular into a vertical parking space, is planned by the assistance system. In particular, the end point can be a corner point of the parking space. In particular, the motor vehicle can plan a path into the parking space by reversing, which is in particular perpendicular to the direction of travel of the motor vehicle. Therefore, a robust path planning into the parking space can be realized using the Bezier curve. In particular, when the parking space is very tight, the method can also plan a robust route into the tight parking space.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform wird von der Zielposition eine weitere Zielposition zu einer Parkposition in der Parklücke unter Verwendung einer weiteren Bezierkurve geplant. Insbesondere kann die Erfassungsvorrichtung nach der Ankunft an der Zielposition die Parklücke als Ganzes erfassen, insbesondere ohne Erfassen von Einschränkungen, die durch den Endpunkt oder das Hindernis verursacht werden, wobei eine weitere Zielposition als Parkposition bestimmt werden kann. Der geplante Pfad von der Zielposition zur weiteren Zielposition/zur Parkposition kann als weitere Bezierkurve bezeichnet werden. Daher kann ein glattes Parkmanöver von dem Kraftfahrzeug realisiert werden.In another advantageous embodiment, a further target position is planned from the target position to a parking position in the parking space using a further Bezier curve. In particular, after arriving at the target position, the detection device can detect the parking space as a whole, in particular without detecting restrictions caused by the end point or the obstacle, wherein another target position can be determined as a parking position. The planned path from the target position to the further target position/to the parking position can be referred to as a further Bezier curve. Therefore, a smooth parking maneuver can be realized by the motor vehicle.
Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn von dem maximalen Wenderadius des Kraftfahrzeugs ein Sicherheitswert subtrahiert wird, um einen Sicherheitswenderadius zu erhalten, und der Pfad unter Verwendung des Sicherheitswenderadius geplant wird. Daher wird der Pfad nicht direkt unter Verwendung des maximalen Wenderadius geplant, stattdessen wird der Pfad unter Verwendung des Sicherheitswenderadius geplant, wobei eine komfortablere Weise zum Fahren entlang des geplanten verwirklicht werden kann. Wenn eine unerwartete Situation passiert, kann ferner das Kraftfahrzeug den maximalen Wenderadius verwenden, um eine Kollision mit einem Objekt in der Umgebung zu verhindern.Furthermore, it has proven to be advantageous if a safety value is subtracted from the maximum turning radius of the motor vehicle in order to obtain a safety turning radius and the path is planned using the safety turning radius. Therefore, the path is not directly planned using the maximum turning radius, instead the path is planned using the safety turning radius, and a more comfortable way of driving along the planned one can be realized. Furthermore, when an unexpected situation happens, the motor vehicle can use the maximum turning radius to avoid collision with an object in the vicinity.
Gemäß einer anderen Ausführungsform werden eine Anfangslage des Kraftfahrzeugs in der Anfangsposition und/oder eine Ziellage in der Zielposition für die Pfadplanung berücksichtigt. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug nicht direkt senkrecht zur Parklücke orientiert sein. In der Anfangsposition kann daher eine Lage, die zur senkrechten Position verschieden ist, verwendet werden, um den Pfad zu planen. Ferner kann auch die Zielposition zur Parkposition nicht senkrecht oder parallel sein. Daher kann die Ziellage auch berücksichtigt werden, um eine robuste Weise zum Planen des Pfades in die Zielposition bereitzustellen.According to another specific embodiment, an initial position of the motor vehicle in the initial position and/or a target position in the target position are taken into account for path planning. In particular, the motor vehicle cannot be oriented directly perpendicular to the parking space. In the initial position, therefore, a different attitude from the vertical position can be used to plan the path. Furthermore, the target position cannot be perpendicular or parallel to the parking position. Therefore, the target location can also be taken into account to provide a robust way of planning the path to the target position.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform wird ein tangentialer Pfad von dem Kraftfahrzeug in der Anfangsposition zum Endpunkt als Pfad des Kraftfahrzeugs geplant. Daher wird die Bezierkurve tangential zum Endpunkt für ein senkrechtes Parkszenario geplant. Der Pfad wird in einer solchen Form geplant, dass ein tangentialer Pfad für das Kraftfahrzeug geplant wird, wenn das Kraftfahrzeug rückwärts in die Parklücke fährt. Der erste Rückwärtshub muss veranlassen, dass das Kraftfahrzeug tief und sicher in die Parklücke eintaucht, was erfordert, dass sich das Kraftfahrzeug so nahe wie möglich am Endpunkt befindet. Der betrachtete Endpunkt ist derjenige des Hindernisses/Lückenobjekts, der zuletzt durch die Erfassungsvorrichtung detektiert wurde, was Objekt/Hindernis genannt wird. Folglich wird der Rückwärtspfad als so nahe wie möglich an dem Kreis geplant, der zum Endpunkt tangential ist, während ein Sicherheitstoleranzabstand eingehalten wird. Die Planung des tangentialen ersten Rückwärtsschritts in einem senkrechten Parkszenario muss veranlassen, dass das Kraftfahrzeug besser in der Lage ist, tiefer in die Parklücke einzutauchen, was eine bessere Detektion der Lückenstruktur ermöglicht. Überdies kann das Kraftfahrzeug besser in der Lage sein, in einer geringeren Anzahl von Schritten und in einem begrenzten Fahrbereich einzuparken, insbesondere wenn die endgültige Parkposition der Parklücke aufgrund von Lückenneumessungen nach dem ersten Rückwärtseintauchhub verschoben ist. Diese Vorteile haben eine große Auswirkung beim Verbessern des automatischen Einparkens insbesondere für enge Parksituationen.In another advantageous embodiment, a tangential path from the motor vehicle in the starting position to the end point is planned as the path of the motor vehicle. Therefore, the Bezier curve is planned tangential to the endpoint for a perpendicular parking scenario. The path is planned in such a form that a tangential path is planned for the motor vehicle when the motor vehicle reverses into the parking space. The first reverse stroke must cause the motor vehicle to dive deeply and safely into the parking space, which requires the motor vehicle to be as close to the end point as possible. The end point considered is that of the obstacle/gap object last detected by the detection device, which is called the object/obstacle. Consequently, the reverse path is planned to be as close as possible to the circle tangent to the endpoint while maintaining a safety margin. The planning of the tangential first backward step in a perpendicular parking scenario must cause the motor vehicle to be better able to delve deeper into the parking space, allowing for better detection of the space structure. Furthermore, the motor vehicle may be better able to park in a reduced number of steps and within a limited driving range, particularly when the final parking position of the parking space is shifted due to space remeasurements after the first reverse plunge stroke. These advantages have a great impact in improving automatic parking, especially for tight parking situations.
Ferner kann eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs beim Planen des Pfades berücksichtigt werden. Insbesondere hängt der Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs von der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ab. Wenn das Kraftfahrzeug sehr langsam fährt, kann ein hoher Fahrwinkel realisiert werden. Wenn das Kraftfahrzeug schneller fährt, ist der Lenkwinkel eingeschränkt. Die Pfadplanung für das Fahren in eine Parklücke verwendet beispielsweise eine maximale Geschwindigkeit von 20 km/h für das Planen des Pfades.Furthermore, a speed of the motor vehicle can be taken into account when planning the path. In particular, the steering angle of the motor vehicle depends on the current speed of the motor vehicle. When the motor vehicle drives very slowly, a high driving angle can be realized. When the motor vehicle drives faster, the steering angle is limited. For example, path planning for driving into a parking space uses a maximum speed of 20 km/h for planning the path.
In einer anderen Ausführungsform wird eine Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs während der Verfolgung des Pfades beim Planen des Pfades berücksichtigt. Insbesondere wenn das Kraftfahrzeug den Pfad in eine Parklücke plant, wird eine Rückwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs verwendet, um den Pfad zu planen. Wenn das Kraftfahrzeug beispielsweise ein Überholmanöver plant, wird eine Vorwärtsrichtung des Kraftfahrzeugs berücksichtigt. Insbesondere hat die Fahrtrichtung eine Auswirkung auf den Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs, insbesondere auf die Orientierung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung.In another embodiment, a direction of movement of the motor vehicle while following the path is taken into account when planning the path. In particular, when the motor vehicle is planning the path into a parking space, a reversing direction of the motor vehicle is used to plan the path. If the motor vehicle is planning an overtaking maneuver, for example, a forward direction of the motor vehicle is taken into account. In particular, the direction of travel has an effect on the steering angle of the motor vehicle, in particular on the orientation of the motor vehicle as a function of the direction of travel.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform werden Kontrollpunkte der Bezierkurve als symmetrisch angenommen. Daher kann eine geschlossene Form der Bezierkurve durch Annehmen der symmetrischen Kontrollpunkte realisiert werden. Durch Annehmen der Kontrollpunkte als symmetrisch wird insbesondere ein recheneffizientes Verfahren zum Planen des Pfades über die Bezierkurve bereitgestellt.In another advantageous embodiment, control points of the Bezier curve are assumed to be symmetrical. Therefore, a closed form of the Bezier curve can be realized by adopting the symmetrical control points. In particular, by assuming the control points to be symmetric, a computationally efficient method for planning the path across the Bezier curve is provided.
Wie bereits erwähnt, ist das Verfahren insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren. Daher bezieht sich ein weiterer Aspekt der Erfindung auf ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die in einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, um das Verfahren zum Bestimmen eines Zustandes einer Heckklappe gemäß dem vorangehenden Aspekt durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Prozessor einer elektronischen Rechenvorrichtung ausgeführt wird.As already mentioned, the method is in particular a computer-implemented method. Therefore, a further aspect of the invention relates to a computer program product with program code means, which are stored in a computer-readable medium, in order to carry out the method for determining a state of a tailgate according to the preceding aspect, when the computer program product is executed on a processor of an electronic computing device.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Rechenvorrichtung und/oder ein computerlesbares Speichermedium mit einem Computerprogrammprodukt gemäß dem vorangehenden Aspekt.Yet another aspect of the invention relates to an electronic computing device and/or a computer-readable storage medium including a computer program product according to the preceding aspect.
Ein anderer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Assistenzsystem zum Planen eines Pfades für ein wenigstens teilweise automatisiertes Kraftfahrzeug von einer Anfangsposition des Kraftfahrzeugs zu einer Zielposition in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs, das wenigstens eine Erfassungsvorrichtung und wenigstens eine elektronische Rechenvorrichtung beinhaltet, wobei das Assistenzsystem zum Durchführen eines Verfahrens gemäß dem vorangehenden Aspekt eingerichtet ist. Insbesondere wird das Verfahren durch das Assistenzsystem durchgeführt.Another aspect of the invention relates to an assistance system for planning a path for an at least partially automated motor vehicle from a starting position of the motor vehicle to a target position in an area surrounding the motor vehicle, which includes at least one detection device and at least one electronic computing device, the assistance system for performing a method according to the preceding aspect is set up. In particular, the method is carried out by the assistance system.
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit dem Assistenzsystem gemäß dem vorangehenden Aspekt. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug wenigstens teilweise automatisiert oder automatisiert.Yet another aspect of the invention relates to a motor vehicle with the assistance system according to the preceding aspect. In particular, the motor vehicle is at least partially automated or automated.
Vorteilhafte Formen des Verfahrens sind als vorteilhafte des Computerprogrammprodukts, des computerlesbaren Speichermediums, des Assistenzsystems sowie des Kraftfahrzeugs zu betrachten. Das Assistenzsystem sowie das Kraftfahrzeug beinhalten daher Mittel zum Durchführen des Verfahrens.Advantageous forms of the method are to be regarded as advantageous forms of the computer program product, the computer-readable storage medium, the assistance system and the motor vehicle. The assistance system and the motor vehicle therefore contain means for carrying out the method.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als enthalten und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder davon abweichen.Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations without departing from the scope of the invention . Embodiments of the invention are therefore also to be regarded as included and disclosed which are not explicitly shown and explained in the figures, but which result from the explained embodiments and can be generated by means of separate combinations of features. Versions and combinations of features are also to be regarded as disclosed which therefore do not have all the features of an originally formulated independent claim. Furthermore, embodiments and combinations of features, in particular through the embodiments presented above, are to be regarded as disclosed which go beyond or deviate from the combinations of features presented in the back references of the claims.
Die Erfindung wird nun auf der Basis von bevorzugten Ausführungsformen sowie mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer erläutert.The invention will now be explained in more detail on the basis of preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.
Diese zeigen in:
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer beispielhaften Implementierung eines Assistenzsystems gemäß der Erfindung; -
2 zeigt ein Beispiel der Bezierkurve; -
3 zeigt ein Beispiel von Randpunkten und Kontrollpunkten einer Bezierkurve in globalen Koordinaten; -
4 zeigt ein Beispiel von Randpunkten und Kontrollpunkten einer Bezierkurve in lokalen Koordinaten; -
5 zeigt ein Beispiel einer Ausführungsform gemäß der Erfindung; und -
6 zeigt eine andere Ausführungsform gemäß dem Verfahren der Erfindung.
-
1 shows a schematic representation of a motor vehicle with an exemplary implementation of an assistance system according to the invention; -
2 shows an example of the Bezier curve; -
3 shows an example of edge points and control points of a Bezier curve in global coordinates; -
4 shows an example of edge points and control points of a Bezier curve in local coordinates; -
5 shows an example of an embodiment according to the invention; and -
6 shows another embodiment according to the method of the invention.
In den Figuren sind dieselben Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same elements are marked with the same reference numbers.
Das Assistenzsystem 2 weist eine elektronische Rechenvorrichtung 3 auf, die einen Pfad 7 für das Fahrzeug 1 planen kann, der eine Anfangsposition 10 des Fahrzeugs 1 mit einer Zielposition 11 und die Zielposition 11 mit einer weiteren Zielposition 12 verbindet (siehe
Das Assistenzsystem 2 kann beispielsweise eine Erfassungsvorrichtung 5 aufweisen. Die Erfassungsvorrichtung 5 kann beispielsweise eine Kamera und/oder ein Radarsystem und/oder ein Lidarsystem und/oder ein Ultraschallsensorsystem beinhalten. Die elektronische Rechenvorrichtung 3 empfängt Eingangsdaten mit Umfeldsensordaten, die durch die Erfassungsvorrichtung 5 erzeugt werden, und kann den Pfad 7 in Abhängigkeit von den Eingangsdaten planen.The
Wahlweise beinhaltet das Assistenzsystem 2 ein Zustandssensorsystem 4 und/oder eine Eingabevorrichtung 6. Das Zustandssensorsystem 4 kann beispielsweise einen Geschwindigkeitssensor, einen Lenkwinkelsensor und/oder einen Gierratensensor beinhalten. Die Eingabevorrichtung 6 kann beispielsweise Blinker des Fahrzeugs 1 beinhalten, die durch einen Fahrer des Fahrzeugs 1 betätigt werden sollen. Das Zustandssensorsystem 4 kann jeweilige Zustandssensordaten hinsichtlich eines aktuellen Zustandes des Fahrzeugs erzeugen und/oder eine Eingabevorrichtung 6 kann ein jeweiliges Benutzereingabesignal erzeugen. Das Benutzereingabesignal und/oder die Zustandssensordaten können auch ein Teil der Eingangsdaten sein und die elektronische Rechenvorrichtung 3 kann sie für die Planung des Pfades 7 in einigen Implementierungen berücksichtigen.The
Die Funktionalität des Assistenzsystems 2 sowie jeweilige Implementierungen von computerimplementierten Verfahren zum Planen des Pfades 7 gemäß der Erfindung und Verfahren zum wenigstens teilweise automatischen Führen des Fahrzeugs 1 gemäß der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf
Im Folgenden wird erläutert, wie ein asymptotischer optimaler Anteil des Pfades 7, der die Anfangsposition 10 mit der Zielposition 11 mittels einer Bezierkurve verbindet, erhalten werden kann. Alle Erläuterungen und Berechnungen gelten entsprechend für den Anteil des Pfades 7, der die Zielposition 11 mit der weiteren Zielposition 12 verbindet. In diesem Fall wird die Anfangsposition 10 in den folgenden Erläuterungen durch die Zielposition 11 ersetzt und die Zielposition in den folgenden Erläuterungen wird durch die weitere Zielposition 12 ersetzt.In the following it is explained how an asymptotic optimal part of the
Die Anfangsposition 10 wird mit (x0 - y0 - θ0) bezeichnet und die Zielposition 11 mit (xf - yf - θf), wie in
Die kubischen Beziergleichungen sind besonders geeignet, um den Pfad 7 darzustellen, da sie alle relevantesten Typen von Pfaden ausgehend von einer geraden Linie bis zu sinusartigen Manövern beschreiben können. Neue Koordinaten können verwendet werden (xP,yP), um die Funktionsgleichungen zu vereinfachen, anstelle der nichtfunktionalen in (x,y)-Koordinaten. Zum Erzeugen der asymptotischen optimalen Bezierkurve in den neuen Koordinaten sollte beachtet werden, dass Eingangswinkel im Bereich [0°, 360°[ auf den Bereich [-180°,180°[ normiert werden.The cubic Bezier equations are particularly appropriate to represent
Mit Bezug auf
Hinsichtlich der Orientierung 14, 14' des Fahrzeugs 1, die durch t0 beziehungsweise tF gegeben ist, kann die Fahrtrichtung abgeschätzt werden, siehe auch
Die Beziergleichung dritten Grades kann in ihrer allgemeinen Form wie folgt geschrieben werden:
Dabei ist t eine unabhängige Variable im Bereich [0, 1]. R0 und R3 sind die Werte von r(t=0) beziehungsweise r(t=1). R1 und R2 sind die Kontrollpunkte 22, 23 und die Werte von
Die Annahme von symmetrischen Kontrollpunkten 22, 23 für xp(t) bei {bM, (1 - b)M} führt zu Kontrollpunkten 22, 23 bei
Durch Einsetzen in (2) und (3) erhält man
Folglich werden Formeln für die Polynom-Bezierkurve dritter Ordnung mit Kontrollpunkten 22, 23 bei bM und (1 - b)M wie folgt erhalten:
Die Wahl der Kontrollpunkte 22, 23 in diesen Positionen führt zu einer Vereinfachung in den Gleichungen und den daraus folgenden Zulässigkeitsprüfungen. Überdies kann es als asymptotischer optimaler Pfad betrachtet werden. Die Gleichung des erzeugten Bezierpfades kann in den globalen Koordinaten wie folgt dargestellt werden
Die Fahrzeugorientierung (θ) und der Vorderradwinkel (φ), der auch als Lenkradwinkel oder Lenkwinkel bezeichnet werden kann, des Fahrzeugs 1 können durch die folgende Beziehung dargestellt werden
Eine Zulässigkeitsprüfung für den Vorderradlenkwinkel (φ) kann wie folgt ausgeführt werden, wobei φmax und φ·max der festgelegte Maximalwert beziehungsweise die zu erreichende maximale Rate des Vorderradwinkels sind.
Die Umgebung 21 wird durch das Kraftfahrzeug 1 erfasst. Ein Endpunkt 15 eines Hindernisses 16 in der Umgebung 21 wird detektiert. Die Zielposition 11 des Kraftfahrzeugs 1 wird in Abhängigkeit von der detektierten Endposition 15 und in Abhängigkeit von der Anfangsposition 10 des Kraftfahrzeugs 1 bestimmt. Der Pfad 7 des Kraftfahrzeugs 1 wird von der Anfangsposition 10 zur Zielposition 11 in Abhängigkeit von der Anfangsposition 10, der Zielposition 11 und einem maximalen Wenderadius R des Kraftfahrzeugs 1 geplant, wobei der Pfad 7 unter Verwendung einer Bezierkurve 17 geplant wird.The
Insbesondere wird der Pfad 7 in einer solchen Weise geplant, dass ein Sicherheitsabstand 18 vom Kraftfahrzeug 1 zum Endpunkt 15 aufrechterhalten wird. Ferner wird der Pfad 7 unter Verwendung einer Bezierkurve 17 dritten Grades geplant. Ferner wird die Breite W, insbesondere die Hälfte der Breite W/2, des Kraftfahrzeugs 1 beim Planen des Pfades 7 berücksichtigt.In particular, the
Ferner zeigt
Gemäß einer anderen Ausführungsform, die in
In Anbetracht der Geometrie von
Mit Bezug auf
Die Hauptherausforderung besteht darin, eine mathematische Gleichung in geschlossener Form abzuleiten, um die zu erzeugende tangentiale Bezierkurve 17 in Anbetracht der Eingaben: {Anfangs- und Zielrahmen, Lückeneckpunkt und einzuhaltender Sicherheitstoleranzabstand von diesem} darzustellen. Dies ist neben der Kraftfahrzeugausgestaltung mit ihren Abmessungen und ihrem maximalen zugelassenen Radwinkel sicher.The main challenge is to derive a closed-form mathematical equation to represent the
Mit Bezug auf
Auf der Basis des berechneten Zwischenrahmens (x1,y1,θ1) kann die entsprechende Bezierkurve 17, die den Anfangsrahmen (x0,y0,θ0) und den Zwischenrahmen (x1,y1,θ1) verbindet, wie folgt berechnet werden. {xP(t),yP(t)} sind die parametrischen Beziergleichungen in den lokalen Koordinaten, während {x(t) ,y(t)} die endgültigen Bezierkurvengleichungen in den globalen Koordinaten sind, wobei t die parametrische unabhängige Variable von 0 bis 1 ist.
Gemäß Gleichung [4]:
Gemäß Gleichung [5] mit t0 = -tf:
Da die Fahrtrichtung rückwärts ist, muss dann die Orientierung der Bezierkoordinaten mit Bezug auf die globalen Koordinaten (α) um 180° auf der Basis ihres Vorzeichens addiert oder subtrahiert werden.
falls a ≥ 0
ansonsten
if a ≥ 0
otherwise
Gemäß den Gleichungen [6] und [7]:
Es sollte beachtet werden, dass andere Beziertypen ({1/3-2/3} und {7/24-17/24}) ebenso ausprobiert werden können (falls erforderlich). Es könnte möglich sein, dass lenkbare Pfade auf der Basis von diesen gemäß den gegebenen Rahmenpositionen vorhanden sind.It should be noted that other Bezier types ({1/3-2/3} and {7/24-17/24}) can also be tried (if necessary). It could be possible that steerable paths exist based on these according to the given frame positions.
Es sollte auch klar sein, dass, sobald nicht genügend Platz vorhanden ist, um einen befahrbaren Pfad zu haben, die Berechnung von θ1 automatisch misslingt, da sin(θ1) unrealistisch ist (> 1).It should also be clear that as soon as there is not enough space to have a navigable path, the calculation of θ 1 automatically fails since sin(θ 1 ) is unrealistic (> 1).
Ähnlich zur in der vorherigen
Mit Bezug auf
Auf der Basis des berechneten Zwischenrahmens (x1, y1, θ1) kann der entsprechende kreisförmige Bezierpfad, der den Anfangsrahmen (x0, y0, θ0) und den Zwischenrahmen ({xP(t) ,yP(t)}) verbindet, wie folgt berechnet werden. sind die parametrischen Beziergleichungen in den lokalen Koordinaten, während {x(t) ,y(t)} die endgültigen Bezierpfadgleichungen in den globalen Koordinaten sind, wobei t die parametrische unabhängige Variable von 0 bis 1 ist.
Gemäß der Gleichung [4]:
Gemäß der Gleichung [5] mit t0 = -tf:
Da die Fahrtrichtung vorwärts ist, besteht kein Bedarf, 180° zu/von der Orientierung der Bezierkoordinaten mit Bezug auf die globalen Koordinaten (α) zu addieren oder zu subtrahieren.Since the direction of travel is forward, there is no need to add or subtract 180° to/from the orientation of the Bezier coordinates with respect to the global coordinates (α).
Gemäß den Gleichungen [6] und [7]:
Daher kann die Bezierkurve 17 in einer robusten Weise geplant werden.Therefore, the
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022101054.6A DE102022101054A1 (en) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | Method for planning a path for an at least partially automated motor vehicle, computer program product, computer-readable storage medium and assistance system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022101054.6A DE102022101054A1 (en) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | Method for planning a path for an at least partially automated motor vehicle, computer program product, computer-readable storage medium and assistance system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022101054A1 true DE102022101054A1 (en) | 2023-07-20 |
Family
ID=86990821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022101054.6A Pending DE102022101054A1 (en) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | Method for planning a path for an at least partially automated motor vehicle, computer program product, computer-readable storage medium and assistance system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022101054A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117184060A (en) * | 2023-11-08 | 2023-12-08 | 新石器慧通(北京)科技有限公司 | Track correction method and device, unmanned vehicle and storage medium |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008027689A1 (en) | 2008-06-11 | 2009-12-17 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Path planning method for use during parking of vehicle i.e. passenger car, involves measuring path relative to lateral parking spot, and simultaneously and maximally shifting path against driving direction depending on parking spot length |
DE102009024063A1 (en) | 2009-06-05 | 2010-12-09 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | A method for determining a steering curve for steering angles of steerable wheels of a vehicle and parking assistance system for a vehicle |
DE102018131898A1 (en) | 2018-12-12 | 2020-06-18 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Method for determining a trajectory by applying Bézier curves tangentially to geometric structures; Control unit; Driver assistance system; Computer program product and computer readable medium |
US20210163068A1 (en) | 2018-04-16 | 2021-06-03 | Ohio University | Obstacle avoidance guidance for ground vehicles |
-
2022
- 2022-01-18 DE DE102022101054.6A patent/DE102022101054A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008027689A1 (en) | 2008-06-11 | 2009-12-17 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Path planning method for use during parking of vehicle i.e. passenger car, involves measuring path relative to lateral parking spot, and simultaneously and maximally shifting path against driving direction depending on parking spot length |
DE102009024063A1 (en) | 2009-06-05 | 2010-12-09 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | A method for determining a steering curve for steering angles of steerable wheels of a vehicle and parking assistance system for a vehicle |
US20210163068A1 (en) | 2018-04-16 | 2021-06-03 | Ohio University | Obstacle avoidance guidance for ground vehicles |
DE102018131898A1 (en) | 2018-12-12 | 2020-06-18 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Method for determining a trajectory by applying Bézier curves tangentially to geometric structures; Control unit; Driver assistance system; Computer program product and computer readable medium |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
CHOI, Sungwoo ; BOUSSARD, Clément ; D'ANDRÉA-NOVEL, Brigitte: Easy Planning and Robust Control for Automatic Parallel Parking. In: Proceedings of the 18th World Congress The International Federation of Automatic Control Milano (Italy) August 28 – September 2, 2011, S. 656-661. - ISBN 978-3-902661-93-7 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117184060A (en) * | 2023-11-08 | 2023-12-08 | 新石器慧通(北京)科技有限公司 | Track correction method and device, unmanned vehicle and storage medium |
CN117184060B (en) * | 2023-11-08 | 2024-01-30 | 新石器慧通(北京)科技有限公司 | Track correction method and device, unmanned vehicle and storage medium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102017217961B4 (en) | DEVICE FOR CONTROLLING A VEHICLE AT AN INTERSECTION | |
EP2561419B1 (en) | Method for determining the lane course for a vehicle | |
DE102015114465B4 (en) | Method for path planning for an evasive steering maneuver | |
DE102015223890B4 (en) | DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING AUTONOMOUS NAVIGATION | |
DE102018105665A1 (en) | COLLISION PREVENTION CONTROL DEVICE | |
DE102016111691A1 (en) | Semi-autonomous vehicle and method of controlling a semi-autonomous vehicle | |
EP3873784A1 (en) | Control system and control method for sampling-based planning of possible trajectories for motor vehicles | |
DE102013210263A1 (en) | Occupancy card for a vehicle | |
DE102017004651A1 (en) | Method for trajectory planning | |
DE102018112238A1 (en) | COLLISION PREVENTION CONTROL DEVICE | |
DE102021104324A1 (en) | IMPROVED OBJECT DETECTION AND RESPONSE | |
WO2020002100A1 (en) | Method for operating an at least partially automated vehicle | |
DE102015015302A1 (en) | Method for partially or fully autonomous operation of a vehicle and driver assistance device | |
DE112019000769T5 (en) | DRIVER ASSISTANCE DEVICE, DRIVER ASSISTANCE PROCEDURE AND DRIVER ASSISTANCE SYSTEM | |
DE112019003371T5 (en) | COLLISION DETERMINATION DEVICE | |
DE112018006015T5 (en) | VEHICLE CONTROL DEVICE | |
DE102017205973A1 (en) | Method for determining an offset contained in a yaw rate signal of a yaw rate sensor of a motor vehicle and control device and motor vehicle | |
DE112022001133T5 (en) | Systems and methods for vehicle movement planning | |
DE102021006510A1 (en) | Driver assistance device and driver assistance method | |
DE102022101054A1 (en) | Method for planning a path for an at least partially automated motor vehicle, computer program product, computer-readable storage medium and assistance system | |
DE102021110099A1 (en) | Path prediction for a vehicle | |
DE102022101057A1 (en) | Method for determining a path for an at least partially automated motor vehicle, computer program product, computer-readable storage medium, assistance system | |
DE102020132050A1 (en) | ANALYSIS OF THE SENSOR COVERAGE FOR AUTOMATED DRIVING SCENARIOS WITH INTERSECTIONS | |
DE112021002399T5 (en) | Vehicle control device and obstacle avoidance control method | |
DE102019204408A1 (en) | Method for determining the yaw rate of a target object on the basis of the sensor data, for example from a high-resolution radar |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G05D0001020000 Ipc: G05D0001430000 |