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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein autonomes Fahrzeug, das ein sekundäres autonomes Sensorsystem verwendet. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein autonomes Fahrzeug, das in einem Notlaufmodus (Engl.: Limp Home Mode) betrieben wird, der eine oder mehrere autonome Fahrmerkmale des autonomen Fahrzeugs einschränkt, wenn das sekundäre autonome Sensorsystem eingesetzt wird.
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Einführung
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Ein autonomes Fahrzeug kann mit Hilfe verschiedener Technologien und Sensoren im Fahrzeug von einem Startpunkt zu einem vorbestimmten Zielort fahren, ohne dass ein Mensch eingreifen muss. Autonome Fahrzeuge verfügen über eine Vielzahl von autonomen Sensoren wie z.B., ohne darauf beschränkt zu sein, Kameras, Schallsensoren, Radar, LiDAR, globale Positionierungssysteme (GPS) und Trägheitsmesseinheiten (Engl.: Inertial Measurement Unit, IMU) zur Erfassung der äußeren Umgebung und des Zustands des Fahrzeugs. Eine bordeigene Steuerung des Fahrzeugs bestimmt eine geeignete Fahrtroute auf der Grundlage eines vom Benutzer eingegebenen Ziels in Kombination mit den von den verschiedenen autonomen Sensoren erfassten Informationen.
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Wenn ein oder mehrere autonome Sensoren nicht mehr funktionieren oder bestimmte Fehler in der Hardware des Fahrzeugs auftreten, ist das autonome System möglicherweise nicht mehr in der Lage, das Fahrzeug zu dem vom Fahrzeugbenutzer angegebenen Ziel zu führen. Auch wenn das autonome System nicht mehr funktioniert, können andere Komponenten wie das Lenkrad oder der Antriebsstrang des autonomen Fahrzeugs möglicherweise weiterhin funktionieren. Mit anderen Worten: Der Motor und die Komponenten des Antriebsstrangs, die das autonome Fahrzeug antreiben, funktionieren weiterhin, aber die Systeme, die den autonomen Betrieb steuern, sind nicht in der Lage, das Fahrzeug zu führen. Ein Ansatz besteht darin, redundante autonome Sensoren einzubauen, um dieses Problem zu entschärfen, aber diese redundanten Komponenten verursachen erhebliche Kosten für das autonome Fahrzeug.
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Während die derzeitigen autonomen Fahrzeuge ihren Zweck erfüllen, besteht daher ein Bedarf an einem verbesserten System, das es einem autonomen Fahrzeug ermöglicht, weiterzufahren, wenn ein oder mehrere autonome Sensoren funktionsunfähig werden.
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Beschreibung der Erfindung
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Gemäß mehreren Aspekten wird ein autonomes Fahrsystem für ein autonomes Fahrzeug offenbart. Das autonome Fahrsystem umfasst mehrere autonome Sensoren an Bord, die Daten in Bezug auf den Betrieb des autonomen Fahrzeugs und eine Umgebung erfassen, sowie eine Steuerung für automatisiertes Fahren, die mit den mehreren autonomen Sensoren an Bord elektronisch kommuniziert. Die Steurung für automatisiertes Fahren wird angewiesen, eine Anzeige zu empfangen, dass einer oder mehrere der mehreren autonomen Sensoren an Bord nicht funktionsfähig sind, und ein sekundäres autonomes Sensorsystem mit einem oder mehreren Ersatzsensoren im autonomen Fahrzeug zu installieren. Die Steuerung für automatisiertes Fahren wird angewiesen, das sekundäre autonome Sensorsystem auf der Grundlage einer Sicherheitsüberprüfung zu überprüfen. Die Steuerung für automatisiertes Fahren wird ferner angewiesen, eine Redundanzprüfung zwischen dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren und der Vielzahl von autonomen Sensoren an Bord durchzuführen. Die Steuerung für automatisiertes Fahren bestimmt, ob die von dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren empfangenen Daten auf der Grundlage der Redundanzprüfung gültig sind. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der eine oder die mehreren Ersatzsensoren auf der Grundlage der Redundanzprüfung gültig sind, betreibt die automatisierte Fahrsteuerung das autonome Fahrzeug schließlich in einem Notlaufmodus.
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In einer Ausführungsform schränkt der Notlaufmodus eine oder mehrere autonome Fahrmerkmale des autonomen Fahrzeugs ein.
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In einer weiteren Ausführungsform umfassen die eine oder mehreren autonomen Fahrmerkmale mindestens eines der folgenden: eine Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs, bestimmte Straßen, auf denen das autonome Fahrzeug fahren darf, ein vorgegebenes Ziel und bestimmte Fahrmanöver.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das autonome Fahrsystem ferner eine Buchse, die elektronisch mit einem entsprechenden Stecker des sekundären autonomen Sensorsystems verbunden ist.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vielzahl von autonomen Sensoren an Bord eines oder mehrere der folgenden: eine oder mehrere Kameras, ein Radar, eine Trägheitsmesseinheit (IMU), ein globales Positionierungssystem (GPS) und LiDAR.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Steuerung für automatisiertes Fahren angewiesen, ein aktualisiertes vorgegebenes Ziel zu bestimmen, das sich von einem ursprünglichen vorgegebenen Ziel unterscheidet, das von einem Benutzer des autonomen Fahrzeugs eingegeben wurde.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das aktualisierte vorgegebene Ziel eine Reparaturwerkstatt.
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In einer weiteren Ausführungsform zeigt die Sicherheitsprüfung an, dass eine korrekte Anzahl und ein korrekter Typ von Ersatzsensoren mit der Steuerung für automatisiertes Fahren verbunden sind.
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In einer weiteren Ausführungsform wird die Steuerung für automatisiertes Fahren angewiesen, als Reaktion auf das Bestimmen, dass das sekundäre autonome Sensorsystem die Sicherheitsprüfung bestanden hat, eine Datensynchronisation durchzuführen, welche fehlende Sensordaten bestimmt, die von der Steuerung für automatisiertes Fahren benötigt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Datensynchronisierung ferner das Synchronisieren von Zeit und Position zwischen der Steuerung für automatisiertes Fahren und einer sekundären Steuerung des sekundären autonomen Sensorsystems.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Redundanzprüfung das Berechnen eines Fehlers zwischen dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren des sekundären autonomen Sensorsystems und der Vielzahl von autonomen Sensoren an Bord, die im autonomen Fahrzeug noch funktionsfähig sind.
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In einer weiteren Ausführungsform werden die von einem oder mehreren Ersatzsensoren des sekundären autonomen Sensorsystems gesammelten Daten auf der Grundlage eines parallelen Ansatzes, eines zentralisierten Ansatzes oder eines hybriden Ansatzes mit Daten integriert, die von den mehreren autonomen Sensoren an Bord des Fahrzeugs gesammelt wurden.
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In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der parallele Ansatz, dass eine sekundäre Steuerung des sekundären autonomen Sensorsystems und die Steuerung für automatisierte Fahren separate Wahrnehmungsalgorithmen unabhängig voneinander ausführen und dann die Ergebnisse zusammenführen.
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In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der zentralisierte Ansatz, dass eine sekundäre Steuerung des sekundären autonomen Sensorsystems Rohdaten, die von dem einen oder mehreren Ersatzsensoren erzeugt wurden, direkt an die Steuerung für automatisiertes Fahren sendet.
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In einer weiteren Ausführungsform führt die Steuerung für automatisiertes Fahren Wahrnehmungsalgorithmen auf der Grundlage der von einem oder mehreren Ersatzsensoren erzeugten Rohdaten aus.
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In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der hybride Ansatz, dass eine sekundäre Steuerung des sekundären autonomen Sensorsystems und die Steuerung für automatisiertes Fahren bei der Ausführung von Wahrnehmungsalgorithmen Daten miteinander austauschen und dann die Ergebnisse zusammenführen.
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In einem Aspekt wird ein autonomes Fahrsystem für ein autonomes Fahrzeug offenbart, das eine Vielzahl von autonomen Sensoren an Bord, die Daten in Bezug auf den Betrieb des autonomen Fahrzeugs und eine Umgebung erfassen, und eine Steuerung für automatisiertes Fahren in elektronischer Kommunikation mit der Vielzahl der autonomen Sensoren an Bord umfasst. Die Steuerung für automatisiertes Fahren wird angewiesen, eine Anzeige zu empfangen, dass einer oder mehrere der Vielzahl von autonomen Sensoren an Sensoren nicht funktionsfähig sind, und ein sekundäres autonomes Sensorsystem mit einem oder mehreren Ersatzsensoren im autonomen Fahrzeug zu installieren. Die Steuerung für automatisiertes Fahren wird angewiesen, das sekundäre autonome Sensorsystem auf der Grundlage einer Sicherheitsüberprüfung zu verifizieren, wobei die Sicherheitsüberprüfung anzeigt, ob eine korrekte Anzahl und ein korrekter Typ von Ersatzsensoren mit der Steuerung für automatisiertes Fahren verbunden sind. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass das sekundäre autonome Sensorsystem die Sicherheitsprüfung bestanden hat, führt die Steuerung für automatisiertes Fahren eine Datensynchronisation durch, welche fehlende Sensordaten ermittelt, die von der Steuerung für automatisiertes Fahren benötigt werden. Die Steuerung für automatisiertes Fahren wird angewiesen, eine Redundanzprüfung zwischen dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren und der Vielzahl von autonomen Sensoren an Bord durchzuführen, wobei die Redundanzprüfung das Berechnen eines Fehlers zwischen dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren des sekundären autonomen Sensorsystems und der Vielzahl von autonomen Sensoren an Bord, die im autonomen Fahrzeug noch funktionsfähig sind, umfasst. Die Steuerung für automatisiertes Fahren bestimmt, ob die von dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren empfangenen Daten auf der Grundlage der Redundanzprüfung gültig sind. Schließlich, als Reaktion auf das Bestimmen, dass der eine oder die mehreren Ersatzsensoren auf der Grundlage der Redundanzprüfung gültig sind, betreibt die automatisierte Fahrsteuerung das autonome Fahrzeug in einem Notlaufmodus, wobei der Notlaufmodus eines oder mehrere autonome Fahrmerkmale begrenzt.
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In einer Ausführungsform umfassen die einen oder mehreren autonomen Fahrmerkmale mindestens eines der folgenden: eine Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs, bestimmte Straßen, auf denen das autonome Fahrzeug fahren darf, ein vorgegebenes Ziel und bestimmte Fahrmanöver.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das autonome Fahrsystem ferner eine Buchse, die elektronisch mit einem entsprechenden Stecker des sekundären autonomen Sensorsystems verbunden ist.
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In einem weiteren Aspekt wird ein nicht-flüchtiges, computerlesbares Speichermedium offenbart, das von einer Verarbeitungsschaltung gelesen werden kann und Befehle speichert, die, wenn sie von der Verarbeitungsschaltung ausgeführt werden, Verfahrensoperationen durchführen. Das Verfahren umfasst das Empfangen einer Anzeige, dass einer oder mehrere einer Vielzahl von autonomen Sensoren an Bord nicht funktionsfähig sind, und das Installieren eines sekundären autonomen Sensorsystems, das einen oder mehrere Ersatzsensoren enthält, in einem autonomen Fahrzeug. Das Verfahren umfasst auch das Verifizieren des sekundären autonomen Sensorsystems auf der Grundlage einer Sicherheitsprüfung, wobei die Sicherheitsprüfung anzeigt, ob eine korrekte Anzahl und ein korrekter Typ von Ersatzsensoren mit einer Steuerung für automatisiertes Fahren verbunden sind. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass das sekundäre autonome Sensorsystem die Sicherheitsprüfung bestanden hat, umfasst das Verfahren das Durchführen einer Datensynchronisation, welche fehlende Sensordaten bestimmt, die von der Steuerung für automatisiertes Fahren benötigt werden. Das Verfahren umfasst auch das Durchführen einer Redundanzprüfung zwischen dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren und der Vielzahl der autonomen Sensoren an Bord. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, ob die von dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren empfangenen Daten auf der Grundlage der Redundanzprüfung gültig sind. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der eine oder die mehreren Ersatzsensoren auf der Grundlage der Redundanzprüfung gültig sind, umfasst das Verfahren das Betreiben des autonomen Fahrzeugs in einem Notlaufmodus, wobei der Notlaufmodus eines oder mehrere autonome Fahrmerkmale einschränkt
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Weitere Anwendungsbereiche werden sich aus der vorliegenden Beschreibung ergeben. Es sollte verstanden werden, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Zwecken der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
- 1 ist eine schematische Darstellung eines autonomen Fahrzeugs mit einer Steuerung für automatisiertes Fahren, einer Vielzahl von autonomen Sensoren an Bord und einer Buchse für ein sekundäres autonomes Sensorsystem, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
- 2 ist ein schematisches Diagramm des sekundären autonomen Sensorsystems, das mit der Buchse des autonomen Fahrzeugs verbunden ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
- 3 ist eine schematische Darstellung der Steuerung für automatisiertes Fahren des autonomen Fahrzeugs in elektronischer Kommunikation mit einer sekundären Steuerung des sekundären autonomen Sensorsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
- 4 ist ein Verfahrensablaufdiagram, das ein Verfahren zum Betreiben des autonomen Fahrzeugs in einem Notlaufmodus (Engl.: Limp Home Mode) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt; und
- 5 zeigt ein Computerprogrammprodukt mit einem oder mehreren Speichermedien gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung nicht einschränken.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein beispielhaftes autonomes Fahrzeug 10 dargestellt. Das autonome Fahrzeug 10 kann ein beliebiger Fahrzeugtyp sein, wie z.B. eine Limousine, ein Lastwagen, ein Sport Utility Vehicle, ein Van oder ein Wohnmobil, ohne darauf beschränkt zu sein. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist das autonome Fahrzeug 10 ein vollständig autonomes Fahrzeug mit einem automatisierten Fahrsystem (Engl.: Automated Driving System, ADS) zur Durchführung aller Fahraufgaben. In einer anderen Ausführungsform ist das autonome Fahrzeug 10 ein teilautonomes Fahrzeug mit einem fortschrittlichen Fahrerassistenzsystem (Engl.: Advanced Driver Assistance System, ADAS), das den Fahrer beim Lenken, Bremsen und/oder Beschleunigen unterstützt. Das autonome Fahrzeug 10 verfügt über ein autonomes Fahrsystem 12, das eine Steuerung 20 für automatisiertes Fahren umfasst. Die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren steht in elektronischer Kommunikation mit einer Vielzahl von autonomen Sensoren 22 an Bord, einer Vielzahl von Fahrzeugsystemen 24 und einer Buchse 26. Die Buchse 26 ist elektronisch mit dem entsprechenden Stecker 74 eines sekundären autonomen Sensorsystems 30 (in 2 dargestellt) verbunden.
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Wie unten erläutert, umfasst das sekundäre autonome Sensorsystem 30 einen oder mehrere Ersatzsensoren 32 (2) zur Wiederherstellung der autonomen Fahrfähigkeit des autonomen Fahrzeugs 10 für den Fall, dass einer oder mehrere der autonomen Sensoren 22 an Bord nicht mehr funktionieren und nicht in der Lage sind, genaue Daten an die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren zu senden. Wie weiter unten erläutert, arbeitet das autonome Fahrzeug 10 in einem Notlaufmodus (Engl.: Limp Home Mode), wenn das sekundäre autonome Sensorsystem 30 verwendet wird. Der Notlaufmodus kann eine oder mehrere autonome Fahrmerkmale des autonomen Fahrzeugs 10 einschränken, bis der Fahrzeugbesitzer eine Reparaturwerkstatt aufsucht.
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Die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren bestimmt autonome Fahrmerkmale wie Wahrnehmung, Planung, Lokalisierung, Kartierung und Steuerung des autonomen Fahrzeugs 10. Obwohl in 1 die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren als eine einzige Steuerung dargestellt ist, können auch mehrere Steuerungen verwendet werden. In dem in 1 gezeigten Beispiel umfasst die Vielzahl von autonomen Sensoren 22 an Bord eine oder mehrere Kameras 38, ein Radar 40, eine Trägheitsmesseinheit (IMU) 42, ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS) 44 und LiDAR 46, es können jedoch auch weitere Sensoren verwendet werden.
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Die Vielzahl von autonomen Sensoren 22 an Bord erfassen Daten, die sich auf den Betrieb des autonomen Fahrzeugs 10 und die Umgebung beziehen, die an die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren gesendet werden. Insbesondere erkennen die Kameras 38 statische und dynamische Hindernisse innerhalb eines jeweiligen Sichtfeldes (Engl.: Field Of View, FOV). Einige Beispiele für statische und dynamische Hindernisse sind andere Fahrzeuge, Fußgänger, Verkehrsschilder, Ampeln, Fahrbahnmarkierungen und Barrieren. In einer Ausführungsform können sich die Kameras 38 an einer Vorderseite 50, einer Rückseite 52 und an beiden gegenüberliegenden Seiten 54 des autonomen Fahrzeugs 10 befinden, wobei die von jeder Kamera 38 aufgenommenen Bilder zusammengefügt werden, um eine 360-Grad-Ansicht der Umgebung zu erstellen. Sowohl das Radar 40 als auch das LiDAR 46 können zur Erkennung von Objekten und einer mit dem Objekt verbundenen Entfernung sowie zur Bestimmung der Geschwindigkeit und der Position der Objekte verwendet werden, wobei LiDAR jedoch zur Erkennung relativ kleinerer Objekte verwendet werden kann, während Radar bei eingeschränkten Sichtverhältnissen wie bewölktem oder nebligem Wetter eingesetzt werden kann. Sowohl die IMU 42 als auch das GPS 44 können zur direkten Messung des Fahrzeugzustands verwendet werden. Insbesondere kann die IMU 44 verwendet werden, um die Winkelgeschwindigkeit, die Beschleunigung und den Kurs zu bestimmen, und das GPS 44 kann zur Bestimmung von Position, Geschwindigkeit und Zeit verwendet werden.
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Die Vielzahl von Fahrzeugsystemen 24 umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Bremssystem 60, ein Lenksystem 62, ein Antriebsstrangsystem 64 und ein Aufhängungssystem 66. Die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren sendet Fahrzeugsteuerungsbefehle an die Vielzahl von Fahrzeugsystemen 24 und führt das autonome Fahrzeug 10 dadurch zu einem vorbestimmten Ziel. Zum Beispiel kann ein Benutzer des autonomen Fahrzeugs 10 das vorbestimmte Ziel mit Hilfe eines Eingabegeräts 68 eingeben, das in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren steht. In einer Ausführungsform kann das Eingabegerät 68 eine Tastatur sein.
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2 ist eine Illustration des sekundären autonomen Sensorsystems 30, das von einem unbemannten Luftfahrzeug (Engl.: Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 70 zum autonomen Fahrzeug 10 transportiert wird. Es ist zu verstehen, dass einer oder mehrere der autonomen Sensoren 22 an Bord (in 1 zu sehen), die Teil des autonomen Fahrzeugs 10 sind, nicht funktionsfähig sind. Es ist j edoch auch zu verstehen, dass nicht alle der autonomen Sensoren 22 an Bord funktionslos sind. Da einer oder mehrere der autonomen Sensoren 22 an Bord nicht funktionieren, liefern der eine oder die mehreren Ersatzsensoren 32 Ersatzdaten zur Wiederherstellung der autonomen Fahrfähigkeit des autonomen Fahrzeugs 10. Wenn z.B. eine der Kameras 38, die Teil der Vielzahl der autonomen Sensoren 22 an Bord (1) sind, ausfällt, dann liefert der Ersatzsensor 32 Sichtdaten. Obwohl in 2 dargestellt ist, dass das sekundäre autonome Sensorsystem 30 von dem UAV 70 transportiert wird, ist zu beachten, dass 2 nur beispielhaft ist. In der Tat kann das sekundäre autonome Sensorsystem 30 auch auf andere Weise zum autonomen Fahrzeug 10 transportiert werden. In einer anderen Ausführungsform wird das sekundäre autonome Sensorsystem 30 zum Beispiel mit einem Automobil transportiert.
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Das sekundäre autonome Sensorsystem 30 umfasst den Stecker 74, der elektrisch mit der Buchse 26 des autonomen Fahrzeugs 10 verbunden wird. Dementsprechend können Daten zwischen der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren (in 1 zu sehen) des autonomen Fahrzeugs 10 und einer sekundären Steuerung 80 (in 3 zu sehen) des sekundären autonomen Sensorsystems 30 ausgetauscht werden. In dem in 2 gezeigten Beispiel befindet sich die Buchse 26 entlang eines Dachs 72 des autonomen Fahrzeugs 10, wobei jedoch zu beachten ist, dass 2 lediglich beispielhaft ist. Die Buchse 26 kann sich in jedem Bereich des autonomen Fahrzeugs 10 befinden, der die Sichtbarkeit bietet, die der eine oder die mehreren Ersatzsensoren 32 benötigen. Wenn es sich bei dem Ersatzsensor 32 beispielsweise um eine Kamera 38 handelt, die Daten entlang der Vorderseite 50 des autonomen Fahrzeugs 10 erfasst, dann kann sich die Aufnahme 26 entlang eines Frontgrills des autonomen Fahrzeugs 10 befinden. Darüber hinaus kann die Aufnahme 26 in einigen Ausführungsformen im Innenraum des autonomen Fahrzeugs 10 angeordnet sein.
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3 ist ein schematisches Diagramm, das einen oder mehrere Ersatzsensoren 32 des sekundären autonomen Sensorsystems 30 in elektronischer Kommunikation mit der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren des autonomen Fahrzeugs 10 zeigt. Das sekundäre autonome Sensorsystem 30 umfasst die sekundäre Steuerung 80 sowie Kommunikationshardware und -software 82, die die sekundäre Steuerung 80 elektronisch mit der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren des autonomen Fahrzeugs 10 verbinden. Die sekundäre Steuerung 80 steht in elektronischer Kommunikation mit dem einen oder mehreren Ersatzsensoren 32. In einer Ausführungsform umfasst die sekundäre Steuerung 80 ein Sicherheitsmodul 84, ein Synchronisationsmodul 86, ein Wahrnehmungsmodul 88, ein Lokalisierungsmodul 90 und ein Selbstdiagnosemodul 92.
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Wie aus 3 hervorgeht, umfasst die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren ein Sicherheitsmodul 100, ein Synchronisationsmodul 102, ein Wahrnehmungsmodul 104, ein Lokalisierungsmodul 106 und ein Diagnosemodul 108. Die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren 20 empfängt eine Meldung, dass einer oder mehrere der Vielzahl von autonomen Sensoren 22 an Bord nicht funktionieren, und das sekundäre autonome Sensorsystem 30 einschließlich des einen oder der mehreren Ersatzsensoren 32 wird am autonomen Fahrzeug 10 installiert, um die autonome Fahrfähigkeit wiederherzustellen.
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Sobald das sekundäre autonome Sensorsystem 30 installiert und eingeschaltet wurde, wird das sekundäre autonome Sensorsystem 30 durch eine Sicherheitsüberprüfung verifiziert, die von der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren des autonomen Fahrzeugs 10 durchgeführt wird. Insbesondere zeigt die Sicherheitsprüfung an, ob eine korrekte Anzahl und ein korrekter Typ von Ersatzsensoren mit der automatisierten Fahrsteuerung 20 des autonomen Fahrzeugs 10 verbunden sind. Die Sicherheitsüberprüfung stellt auch sicher, dass das autonome Fahrzeug 10 nicht mit einem betrügerischen Sensorsatz verbunden ist. In einer Ausführungsform können beispielsweise sowohl das Sicherheitsmodul 84 der sekundären Steuerung 80 als auch das Sicherheitsmodul 100 der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren individuelle Sicherheitscodes von einem Back-Office-System erhalten. Wenn die Sicherheitscodes übereinstimmen, ist sichergestellt, dass das autonome Fahrzeug 10 keinen gefälschten Sensorsatz erhalten hat. Wenn das sekundäre autonome Sensorsystem 30 die Sicherheitsprüfung nicht besteht, kann die Sicherheitsprüfung wiederholt werden, oder es können alternativ Korrekturmaßnahmen ergriffen werden.
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Als Reaktion auf das Bestimmen, dass das sekundäre autonome Sensorsystem 30 die Sicherheitsprüfung bestanden hat, führen die sekundäre Steuerung 80 des sekundären autonomen Sensorsystems 30 und die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren eine Datensynchronisation durch. Bei der Datensynchronisierung werden fehlende Sensordaten ermittelt, die von der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren benötigt werden. Das heißt, die Datensynchronisierung bestimmt, welcher autonome Sensor 22 an Bord des autonomen Fahrzeugs 10 nicht funktioniert, und weist dann die sekundäre Steuerung 80 an, die fehlenden Sensordaten zu senden, die andernfalls von dem nicht funktionierenden autonomen Sensor 22 an Bord erfasst würden. Wenn beispielsweise die IMU 42 nicht funktioniert, sendet das Synchronisationsmodul 102 der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren des autonomen Fahrzeugs 10 eine Nachricht, die anzeigt, dass IMU-Daten vom Synchronisationsmodul 86 der sekundären Steuerung 80 des sekundären autonomen Sensorsystems 30 benötigt werden. Darüber hinaus bestätigt die Datensynchronisierung auch ein Format der fehlenden Sensordaten, die zwischen der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren und der sekundären Steuerung 80 ausgetauscht werden.
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Die Datensynchronisierung umfasst ferner das Synchronisieren von Zeit und Position zwischen der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren und der sekundären Steuerung 80. Insbesondere umfasst die Datensynchronisation das Synchronisieren einer Uhr, die in der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren des autonomen Fahrzeugs 10 enthalten ist, mit einer Uhr, die in der sekundären Steuerung 80 des sekundären autonomen Sensorsystems 30 enthalten ist. In einer Ausführungsform kann die Synchronisierung der Uhren beispielsweise die Verwendung eines globalen Zeitgebers beinhalten, um sicherzustellen, dass sowohl die Uhren der automatisierten Fahrsteuerung 20 als auch die der sekundären Steuerung 80 identische Zeitstempel erzeugen. Das Synchronisationsmodul 86 der sekundären Steuerung 80 bestimmt Referenzkoordinaten in Bezug auf die Buchse 26, und die Referenzkoordinaten werden an das Synchronisationsmodul 102 der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren gesendet.
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Nach Abschluss der Sicherheitsprüfung und der Datensynchronisation leitet das Wahrnehmungsmodul 88 der sekundären Steuerung 80 Aufgaben der Umgebungswahrnehmung ein, wie z.B. Fahrspurerkennung und Objekterkennung. Das Lokalisierungsmodul 90 der sekundären Steuerung 80 leitet die Messung der Fahrzeugzustände ein und lokalisiert das autonome Fahrzeug 10. In einer Ausführungsform sendet das Wahrnehmungsmodul 88 einen den erkannten Objekten zugeordneten Zeitstempel und ein Vertrauensniveau an das Selbstdiagnosemodul 92, und das Lokalisierungsmodul 90 sendet Feedback-Signale an das Selbstdiagnosemodul 92 der sekundären Steuerung 80. Die Feedback-Signale stellen Feedback-Signale dar, die in einem geschlossenen Regelkreisalgorithmus gefunden werden. Das Selbstdiagnosemodul 92 führt dann einen Diagnosealgorithmus aus, um die Genauigkeit der vom Wahrnehmungsmodul 88 und dem Lokalisierungsmodul 90 der sekundären Steuerung 80 empfangenen Daten zu bestimmen. Wenn das Selbstdiagnosemodul 92 feststellt, dass die von dem Wahrnehmungsmodul 88 und dem Lokalisierungsmodul 90 empfangenen Daten ein Mindestmaß an Genauigkeit aufweisen, werden die Daten an die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren des autonomen Fahrzeugs 10 übertragen.
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In einer Ausführungsform bestimmt die automatische Fahrsteuerung 20 des autonomen Fahrzeugs 10 sobald das sekundäre autonome Sensorsystem 30 auf dem autonomen Fahrzeug 10 installiert wurde ein aktualisiertes vorgegebenes Ziel, das sich von einem ursprünglichen vorgegebenen Ziel unterscheiden kann, das von einem Benutzer des autonomen Fahrzeugs 10 eingegeben wurde. Das aktualisierte vorgegebene Ziel kann zum Beispiel eine Reparaturwerkstatt oder das Zuhause des Benutzers sein. Wenn beispielsweise das ursprünglich von einem Benutzer ausgewählte vorgegebene Ziel sein Zuhause oder sein Wohnort ist, dann kann in einer Ausführungsform der aktualisierte vorgegebene Ort eine Reparatureinrichtung sein.
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Die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren führt auch eine Redundanzprüfung zwischen dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren 32 und der Vielzahl der autonomen Sensoren 22 an Bord durch, sobald das sekundäre autonome Sensorsystem 30 installiert wurde. Die Redundanzprüfung bestätigt, dass die von dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren 32 empfangenen Daten gültig sind. Insbesondere sind die von dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren 32 empfangenen Daten gültig, wenn die Daten keine Fehler oder ungenauen Informationen enthalten. Für den Fall, dass der eine oder die mehreren Ersatzsensoren 32 nicht validiert werden können, kann die sekundäre Steuerung 80 des sekundären autonomen Sensorsystems 30 die Sicherheitsüberprüfung und die Datensynchronisation wiederholen.
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Die Redundanzprüfung wird durch das Diagnosemodul 108 der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren ausgeführt, indem ein Fehler zwischen dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren 32 des sekundären autonomen Sensorsystems 30 und der Vielzahl der autonomen Sensoren 22 an Bord, die im autonomen Fahrzeug 10 noch funktionsfähig sind, berechnet wird. Das Diagnosemodul 108 der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren stellt fest, dass der eine oder die mehreren Ersatzsensoren 32 gültig sind, wenn festgestellt wird, dass der Fehler innerhalb einer vorgegebenen Spanne liegt. Die vorgegebene Spanne stellt sicher, dass die von dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren 32 erfassten Daten innerhalb eines akzeptablen Bereichs liegen. Beispielsweise wird ein Objekt von der Kamera 38 des autonomen Fahrzeugs 10 und dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren 32 des sekundären autonomen Sensorsystems 30 erfasst, und sowohl die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren als auch die sekundäre Steuerung 80 berechnen die Größe, den Ort und die Entfernung des Objekts. Wenn der Fehler zwischen der Größe, dem Ort und der Entfernung des Objekts, die von der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren und der sekundären Steuerung 80 berechnet werden, innerhalb der vorgegebenen Spanne liegt, dann besteht die Kamera 38 des sekundären autonomen Sensorsystems 30 die Redundanzprüfung.
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Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der eine oder die mehreren Ersatzsensoren 32 die Redundanzprüfung bestanden haben, schaltet die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren in den Notlaufmodus. Der Notlaufmodus begrenzt eine oder mehrere autonome Fahrmerkmale des autonomen Fahrzeugs 10. In einer Ausführungsform umfassen die einen oder mehreren autonomen Fahrmerkmale, die begrenzt sind, eine Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs, bestimmte Straßen, auf denen das autonome Fahrzeug fahren darf, das vorgegebene Ziel, bestimmte Fahrmanöver, den Abstand zu anderen Fahrzeugen und die Beschleunigung. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs 10 auf eine Höchstgeschwindigkeit begrenzt sein, oder das autonome Fahrzeug 10 kann nicht in der Lage sein, bestimmte Fahrmanöver durchzuführen, wie z.B. das Fahren auf einer Hochgeschwindigkeitsspur einer Autobahn. In einer Ausführungsform sendet die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren eine Nachricht an umliegende Fahrzeuge und Objekte, die anzeigt, dass das autonome Fahrzeug 10 im Notlaufmodus fährt.
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Die sekundäre Steuerung 80 arbeitet kontinuierlich, um Sensordaten an die Steuerung für automatisiertes Fahren 20 des autonomen Fahrzeugs 10 zu übertragen, wenn es im Notlaufmodus betrieben wird. Die Sensordaten, die von dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren 32 des sekundären autonomen Sensorsystems 30 gesammelt werden, werden mit den Daten integriert, die von der Vielzahl der autonomen Sensoren 22 an Bord des Fahrzeugs gesammelt werden, und zwar auf der Grundlage eines parallelen Ansatzes, eines zentralisierten Ansatzes oder eines hybriden Ansatzes. Beim parallelen Ansatz führen das Wahrnehmungsmodul 88 der sekundären Steuerung 80 und das Wahrnehmungsmodul 104 der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren separate Wahrnehmungsalgorithmen unabhängig voneinander aus und führen dann die Ergebnisse zusammen. Beim zentralisierten Ansatz sendet die sekundäre Steuerung 80 Rohdaten, die von einem oder mehreren Ersatzsensoren 32 erzeugt wurden, direkt an das Wahrnehmungsmodul 104 der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren. Das Wahrnehmungsmodul 104 der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren führt dann die Wahrnehmungsalgorithmen auf der Grundlage der von dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren 32 erzeugten Rohdaten aus. Beim hybriden Ansatz tauschen das Wahrnehmungsmodul 88 der sekundären Steuerung 80 und das Wahrnehmungsmodul 104 der Steuerung 20 für das automatisierte Fahren während der Ausführung der Wahrnehmungsalgorithmen Daten aus und führen dann die Ergebnisse zusammen. In einer Ausführungsform wird der Datenintegrationsansatz (d.h. der parallele Ansatz, der zentralisierte Ansatz oder der hybride Ansatz) entweder auf der Grundlage eines Typs von Ersatzsensor 32 und/oder der Ergebnisse der Validierung des Ersatzsensors 32 ausgewählt.
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Es versteht sich, dass der Notlaufmodus seine eigenen Planungs- und Steuerungsalgorithmen umfasst. Insbesondere berechnet ein für den Notlaufmodus spezifischer Planungsalgorithmus auf der Grundlage festgelegter Beschränkungen und Informationen über sekundäre Sensoreigenschaften, wie z.B. die Genauigkeit, neue Pfad- und Manöverentscheidungen für das autonome Fahren des autonomen Fahrzeugs 10. Auf der Grundlage geplanter Manöver, eines neuen Pfades und der Informationen der sekundären Sensoren berechnet die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren Aktuatorbefehle, wie z.B. das Antriebsdrehmoment oder den Lenkwinkel im Notlaufmodus.
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4 ist ein Verfahrensablaufdiagram, das ein Verfahren 200 zum Betreiben des autonomen Fahrzeugs im Notlaufmodus zeigt. Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 kann das Verfahren 200 mit Block 202 beginnen. In Block 202 wird das sekundäre autonome Sensorsystem 30 in das autonome Fahrzeug 10 installiert. Das Verfahren 200 kann dann zu Block 204 übergehen.
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In Block 204 bestimmt die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren des autonomen Fahrzeugs 10 das aktualisierte vorgegebene Ziel. In einer Ausführungsform ist das aktualisierte vorgebene Ziel zum Beispiel eine Reparaturwerkstatt. Das Verfahren 200 kann dann zu Block 206 übergehen.
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In Block 206 führt die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren die Redundanzprüfung zwischen dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren 32 und der Vielzahl von autonomen Sensoren 22 an Bord durch, um zu bestätigen, dass die von dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren 32 empfangenen Daten gültig sind. Insbesondere fährt das Verfahren dann mit Block 206A fort. In Block 206A berechnet das Diagnosemodul 108 der Steuerung für automatisiertes Fahren 20 den Fehler zwischen dem einen oder den mehreren Ersatzsensoren 32 des sekundären autonomen Sensorsystems 30 und der Vielzahl von autonomen Sensoren 22, die noch funktionsfähig sind. Das Verfahren 200 kann dann zum Entscheidungsblock 206B übergehen.
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Fällt der Fehler im Entscheidungsblock 206B nicht in die vorgegebene Spanne, kann das Verfahren 200 zum Block 206C übergehen, wo der Notlaufmodus nicht eingeleitet wird. Das Verfahren 200 kann dann beendet werden, oder es können Abhilfemaßnahmen ergriffen werden. Zurückkehrend zu Entscheidungsblock 206B, falls der Fehler innerhalb der vorgegebenen Spanne liegt, fährt das Verfahren 200 mit Block 208 fort.
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In Block 208, als Reaktion auf das Bestimmen, dass der eine oder die mehreren Ersatzsensoren 32 auf der Grundlage der Redundanzprüfung gültig sind, betreibt die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren das autonome Fahrzeug im Notlaufmodus. Wie oben erwähnt, schränkt der Notlaufmodus eine oder mehrere autonome Fahrmerkmale ein, wie z.B. die Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs oder das vorgegebene Ziel. Das Verfahren 200 kann dann zu Block 210 übergehen.
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In Block 210 werden dann die neuen Beschränkungen für die Planung und Steuerung von Fahrmanövern von der Steuerung 20 für automatisiertes Fahren festgelegt. Insbesondere begrenzt der Notlaufmodus eine oder mehrere autonome Fahrmerkmale wie die Geschwindigkeit des autonomen Fahrzeugs 10 oder bestimmte Fahrmanöver. Das Verfahren 200 kann dann zu Block 212 übergehen.
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In Block 212 sendet die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren eine Nachricht an umliegende Fahrzeuge und Objekte, die anzeigt, dass sich das autonome Fahrzeug 10 im Notlaufmodus befindet. Das Verfahren 200 kann dann zu Block 214 übergehen.
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In Block 214 arbeitet die sekundäre Steuerung 80 kontinuierlich, um Sensordaten an die Steuerung 20 für automatisiertes Fahren des autonomen Fahrzeugs 10 zu übertragen, bis das autonome Fahrzeug 10 das aktualisierte vorgegebene Ziel erreicht. Das Verfahren 200 kann dann zu Block 216 übergehen.
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Wenn das autonome Fahrzeug 10 im Entscheidungsblock 216 das aktualisierte vorgegebene Ziel noch nicht erreicht hat, kehrt das Verfahren 200 zum Block 206 zurück, und die Redundanzprüfung wird erneut durchgeführt. Wenn das autonome Fahrzeug 10 jedoch das aktualisierte vorgegebene Ziel erreicht hat, dann geht das Verfahren 200 zu Block 218 über, wo das autonome Fahrzeug 10 angehalten wird. Zum Beispiel kann das autonome Fahrzeug 10 in einer Reparaturwerkstatt angekommen sein. Das Verfahren 200 kann dann beendet werden.
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Nun mit Bezug auf 5 beinhaltet ein Computerprogrammprodukt 300 ein oder mehrere nichtflüchtige computerlesbare Speichermedien 302. Das Speichermedium 602 speichert computerlesbaren Programmcode oder Logik 304 darauf, um einen oder mehrere Aspekte der hier beschriebenen Ausführungsformen bereitzustellen und zu erleichtern. Der Programmcode oder die Logik wird z. B. mit einem Compiler oder Assembler erstellt, um Anweisungen zusammenzustellen, die bei ihrer Ausführung Aspekte der Ausführungsformen ausführen. Der Programmcode wird, wenn er erstellt und auf einem materiellen Medium gespeichert ist, als computerlesbares Medium bezeichnet. Einige Beispiele für ein computerlesbares Medium sind unter anderem elektronische Speichermodule (RAM), Flash-Speicher und Compact Discs (CDs). Der Datenträger mit dem Computerprogrammprodukt kann von einem Verarbeitungsschaltkreis in einem Computersystem zur Ausführung durch einen Verarbeitungsschaltkreis gelesen werden.
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Das autonome Fahrzeug und das sekundäre autonome Sensorsystem bieten verschiedene technische Effekte und Vorteile, wie aus den Abbildungen hervorgeht. Insbesondere bietet das sekundäre autonome Sensorsystem einen Ansatz, der es dem autonomen Fahrzeug ermöglicht, auch dann zu fahren, wenn ein oder mehrere autonome Sensoren an Bord nicht funktionieren, ohne dass redundante Sensoren bereitgestellt werden müssen, die erhebliche Kosten verursachen. Im Gegensatz dazu muss bei herkömmlichen autonomen Fahrzeugsystemen das Fahrzeug angehalten und zu einer Reparaturwerkstatt geschleppt werden, wenn ein oder mehrere autonome Sensoren ausfallen. Darüber hinaus bietet das offenbarte autonome Fahrsystem einen Notlaufmodus, der es dem autonomen Fahrzeug ermöglicht, mit eingeschränkten Fähigkeiten zu fahren, bis das autonome Fahrzeug eine Reparaturwerkstatt aufsucht.
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Die Steuerungen können sich auf eine elektronische Schaltung, eine kombinatorische Logikschaltung, ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), einen Prozessor (gemeinsam, dediziert oder als Gruppe), der einen Code ausführt, oder eine Kombination aus einigen oder allen der oben genannten Elemente beziehen oder Teil davon sein, wie z.B. in einem System-on-chip. Darüber hinaus können die Steuerungen auf einem Mikroprozessor basieren, z.B. einem Computer mit mindestens einem Prozessor, einem Speicher (RAM und/oder ROM) und zugehörigen Eingangs- und Ausgangsbussen. Der Prozessor kann unter der Kontrolle eines Betriebssystems arbeiten, das sich im Speicher befindet. Das Betriebssystem kann die Computerressourcen so verwalten, dass Computerprogrammcode, der als eine oder mehrere Computersoftwareanwendungen verkörpert ist, wie z.B. eine Anwendung, die sich im Speicher befindet, Anweisungen vom Prozessor ausgeführt werden kann. In einer alternativen Ausführungsform kann der Prozessor die Anwendung direkt ausführen; in diesem Fall kann das Betriebssystem weggelassen werden.
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Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist lediglich beispielhafter Natur, und Abweichungen, die nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen, sollen in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung fallen. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu betrachten.