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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Kollisionsabstands, ein Verfahren zum autonomen Fahren, ein Steuergerät und ein Fahrzeug.
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Die
US 2019 / 0 369 616 A1 offenbart ein Verfahren zum Planen einer Trajektorie für ein autonomes Fahrzeug. Zunächst wird eine grobe Fahrspur von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort geplant. Dann wird ein Geschwindigkeitsplan für die grobe Fahrspur bestimmt. Dann werden laterale Diskontinuitäten in der groben Fahrspur, wie sie bspw. in Folge eines Spurwechsels auftreten, auf Grundlage des Geschwindigkeitsplans entfernt, um eine angepasste Fahrspur zu erzeugen. Dann werden laterale Beschränkungen um die angepasste grobe Fahrspur und ein zeitdiskreter Geschwindigkeitsplan auf Grundlage beobachteter Objekte erstellt. Bei dem Erstellen des zeitdiskreten Geschwindigkeitsplans wird eine Beschränkung auf Grundlage einer Klassifikation eines dynamischen Objekts angewendet. Beispielhafte Implementierungen beruhen auf einem Vorhersagen der Trajektorien dynamischer Objekte, wie beispielsweise Fußgängern. Im Ergebnis kann eine durch das autonome Fahrzeug sicher befahrbare Fläche bestimmt werden.
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Das in der
US 2019/0 369 616 A1 geschilderte Verfahren ist geeignet, um im Straßenverkehr eine Fahrspur mit einiger Sicherheit vorauszusagen. Es setzt jedoch voraus, dass für jeden Fußgänger eine Trajektorie oder mehrere Trajektorien schätzbar ist bzw. sind. In Parkhäusern und auf Parkplätzen liegen schätzbare Trajektorien für Fußgänger jedoch häufig nicht vor.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren, ein Steuergerät und/oder ein Fahrzeug zu schaffen, welches zum Bestimmen eines Kollisionsabstands für ein Fahrzeug in einem Parkbereich geeignet ist.
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Demgemäß wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Kollisionsabstands für ein Fahrzeug in einem Parkbereich, insbesondere auf einem Parkplatz und/oder in einem Parkhaus, vorgeschlagen. Das Verfahren hat die Schritte: Bereitstellen einer Trajektorie, Bestimmen eines Fahrschlauchs, welcher eine Fläche beschreibt, welche durch das Fahrzeug während einer angenommenen Fahrt entlang der Trajektorie überstrichen wird; Erfassen von Objekten in einer Umgebung des Fahrzeugs; Klassieren der Objekte in Klassen, wobei die Klassen wenigstens eine Fußgänger-Klasse enthalten; Prüfen für jedes Objekt, ob das Objekt mit dem Fahrschlauch kollidiert, wobei für Objekte der Fußgänger-Klasse/-n eine Mindestgröße quer zu der Trajektorie berücksichtigt wird; und Berechnen eines Kollisionsabstands entlang der Trajektorie für jedes mit dem Fahrschlauch kollidierende Objekt, wobei für Objekte der Fußgänger-Klasse/-n eine Mindestgröße entlang der Trajektorie verwendet wird.
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Ein „Parkbereich“ kann definiert werden als eine abgegrenzte oder abgrenzbare Fläche, welche zumindest zwei Stellplätze und einen die Stellplätze verbindenden Fahrweg enthält. Ein „Parkplatz“ kann definiert werden als ein Parkbereich, welcher eine Ebene oder mehrere nebeneinander angeordnete Ebenen enthält, wobei auf jeder Ebene wenigstens ein Stellplatz und ein die Stellplätze verbindender Fahrweg vorhanden ist. Ein „Parkhaus“ kann definiert werden als ein Parkbereich, welcher wenigstens zwei Ebenen enthält, welche einander in vertikaler Richtung zumindest teilweise überlappen, und welche jeweils zumindest einen Stellplatz und einen die Stellplätze verbindenden Fahrweg enthält. Ein „Stellplatz“ ist eine Fläche, die zum verkehrssicheren Abstellen eines Fahrzeugs vorgesehen ist.
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Eine „Trajektorie“ kann definiert werden als eine Beschreibung einer abfahrbaren Strecke. Diese Beschreibung kann beispielswiese Positionsdaten, Telemetriedaten, wie insbesondere Beschleunigungsdaten, Geschwindigkeitsdaten, Streckendaten und/oder Lenkdaten, und/oder Umgebungsbeschreibungsdaten enthalten.
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Der „Fahrschlauch“ kann insbesondere definiert sein als die Fläche in der Horizontalen und/oder auf einer Fahrbahnoberfläche, welche von dem jeweiligen Fahrzeug während einer angenommenen Fahrt entlang der Trajektorie überstrichen wird. Die Fläche wird in einer Geradeausfahrt bei einem typischen PKW beispielsweise seitlich durch die Seitenspiegeln vorgeben, und sie wird insbesondere in einer Kurvenfahrt häufig durch einen Punkt der Karosserie, wie ein Eck einer Karosserie, vorgeben.
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Der „Kollisionsabstand“ ist ein Abstand von dem Fahrzeug bis zu einer potenziellen Kollision. Insbesondere weil der Kollisionsabstand zum Vermeiden einer Kollision berechnet wird, führt ein Vorliegen eines Kollisionsabstands normalerweise gerade nicht zu einer tatsächlichen Kollision.
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Indem das Verfahren die Objekte der Fußgänger-Klasse/-n durch zwei Mindestgrößen ersetzt, kann das Verfahren auf einfache Weise ein Verhalten von Fußgängern einberechnen, welches für einen Computer nur schwer vorhersehbar ist.
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Das vorgeschlagene Verfahren kann beispielsweise ein Teil eines übergeordneten Verfahrens zum autonomen Fahren sein. Das vorgeschlagene Verfahren kann beispielsweise ein Teil eines Verfahrens zum Warnen eines menschlichen Fahrers vor potenziellen Gefahrenquellen sein. Das vorgeschlagene Verfahren kann beispielsweise als eine Bibliothek oder ein Modul oder ein Teil dessen durch einen Fahrer oder Fahrzeugbesitzer als Zubehör oder Erweiterung erwerbbar sein. Das vorgeschlagene Verfahren kann beispielsweise zum dezentralen Ausführen durch einen Sensor oder eine Sensorsteuervorrichtung vorgesehen sein. Das vorgeschlagene Verfahren kann beispielsweise zur Ausführung als ein Dienst auf einem Server eines Parkbereichs ausgestaltet sein.
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Das Verfahren kann eine Startbedingung vorsehen. Somit kann beispielsweise sichergestellt werden, dass das Verfahren nur dann gestartet wird und Ressourcen verbraucht, falls ein Bedarf zum Bestimmen eines Kollisionsabstands zu einem Fußgänger in einem Parkbereich besteht. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die weiteren Schritte des Verfahrens nur ausgeführt werden, falls eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht über einem Schwellwert liegt, insbesondere nicht mehr als 50 km/h und bevorzugt nicht mehr als 30 km/h beträgt, und/oder das Fahrzeug rückwärtsfährt. Je langsamer das Fahrzeug fährt, desto wahrscheinlicher befindet sich das Fahrzeug in einem Parkbereich. Beispielsweise kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die weiteren Schritte des Verfahrens nicht ausgeführt werden, falls die Trajektorie und/oder eine bereitgestellte Karte und/oder eine durch wenigstens einen Sensor erfasste Umgebungsinformation anzeigt, dass die Trajektorie in einem Parkbereich verläuft. Beispielswiese können mehrere Stellplätze ausgewiesen sein und erkannt werden.
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Optional kann das Verfahren ein Erfassen einer Geschwindigkeit des jeweiligen Objekts beinhalten, wobei sich bewegende Objekte in die Fußgänger-Klasse/-n klassiert werden. Eine Klassierung kann beliebig schwierig und Ressourcen-intensiv gestaltet sein. Vorteil dieser Option ist es jedoch, nur ein Vorliegen einer Geschwindigkeit bezüglich jedes Objekts bestimmen zu müssen, um alle sich bewegenden Objekte als Fußgänger zu klassieren und letztlich mit einer Mindestgröße berücksichtigen zu können. Ein Vorliegen eine Geschwindigkeit kann durch den Vergleich zweier aufeinander folgender Abstandsmessungen und/oder durch Erfassen eines Dopplereffekts bestimmt werden, um nur zwei typische Methoden zu nennen.
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Optional kann das Verfahren die folgenden Schritte enthalten: Bestimmen und/oder Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs entlang der Trajektorie; und Berechnen eines Bremswegs auf Grundlage der Geschwindigkeit und des kürzesten Kollisionsabstands. Beispielsweise kann eine Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs zum Zeitpunkt des Ausführens des Verfahrens durch einen Sensor ermittelt und zum Bestimmen des Bremswegs verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise eine Plan-Geschwindigkeit ermittelt und verwendet werden, wie beispielsweise eine gemäß der Trajektorie vorgesehene und/oder fahrbare Geschwindigkeit. Durch Berechnen des Bremswegs kann beispielsweise ein verfügbarer Platz bis zu dem Objekt genutzt werden.
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Falls das Klassieren der Objekte und das Kollisionsprüfen nur für bis zu 50 Meter, bevorzugt bis zu 30 Meter und bevorzugter bis zu 10 Meter von einer Ist-Position des Fahrzeugs entfernte Objekte ausgeführt werden, kann das Verfahren effizient gestaltet werden. Je weiter ein Objekt von dem Fahrzeug entfernt ist, desto weiter kann sich das Objekt bewegen, bis das Fahrzeug bei dem Objekt ankommt. Daher sind Aussagen über weiter entfernte Objekte für die Zwecke dieses Verfahrens wohl meistens unnötig. Falls zusätzlich das Bestimmen des Fahrschlauchs nur bis zu einer Länge von 50 Metern, bevorzugt bis zu 30 Metern, bevorzugter bis zu 10 Metern und am bevorzugtesten bis zu derselben Länge wie das Klassieren und Kollisionsprüfen ausgeführt wird, kann nochmals Aufwand gespart werden.
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Optional können die Mindestgröße quer zu der Trajektorie und/oder die Mindestgröße entlang der Trajektorie konstante Werte haben. Diese Option ist besonders einfach umsetzbar.
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Optional können die Mindestgröße quer zu der Trajektorie und/oder die Mindestgröße entlang der Trajektorie anhand der folgenden Schritte berechnet werde: Bereitstellen eines Flächenmodells für ein Objekt der Fußgänger-Klasse/-n, und Bestimmen der Mindestgrößen auf Grundlage des Flächenmodells, welches an Stelle des jeweiligen Objekts eingesetzt wird. In einer geometrischen Herangehensweise kann beispielsweise das Objekt in einer angenommenen horizontalen Projektion durch das Flächenmodell bzw. eine Form des Flächenmodells ersetzt werden. In einer algebraischen Herangehensweise kann beispielsweise das Flächenmodell durch eine Un-/Gleichung oder einen Un-/Gleichungssatz mit Koordinaten eines Bezugspunkts ausgedrückt werden, und können dann Koordinaten des Objekts als die Koordinaten des Bezugspunkts eingesetzt werden, um die Mindestgrößen des Objekts am Ort des Objekts zu beschreiben. Mittels dieser Ausgestaltungen kann jeweils beispielsweise in einfacher Weise eine Bestimmung der Mindestgrößen ausgehend von einem Flächenmodell vorgenommen werden.
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Falls unterschiedliche Klassen für Fußgänger unterschieden werden, wird ein Flächenmodell vorzugsweise anhand einer Vorgabe für die jeweilige Fußgänger-Klasse gewählt.
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In einem einfachen Fall kann das Flächenmodell beispielsweise die Form eines Kreises haben. Dabei beträgt ein Radius des Kreises bevorzugt bis zu 0,75 Meter, bevorzugter bis zu 0,5 Meter und noch bevorzugter bis 0,25 Meter. Weil ein Kreis in jede Richtung dieselbe Mindestgröße hat, ist er gut geeignet, um unvorhergesehene plötzliche Richtungsänderungen eines Fußgängers abzubilden.
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Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, kann beispielsweise folgende Weiterbildung verwendet werden. Dabei enthält das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte: Bestimmen einer Bewegungsrichtung des jeweiligen Objekts der Fußgänger-Klasse/-n. Bestimmen der Mindestgrößen auf Grundlage des Flächenmodells, welches an der Bewegungsrichtung des jeweiligen Objekts ausgerichtet ist. Mittels der Bewegungsrichtung und des Ausrichtens können optimierte Mindestgrößen eingesetzt werden bei gleicher Sicherheit für die beteiligten Verkehrsteilnehmer, sodass ein unnötiges Abbremsen und Wiederbeschleunigen des Fahrzeugs vermieden werden kann.
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Weiters kann das Verfahren so ausgestaltet sein, dass das Flächenmodell die Form eines Quadrats, eines Rechtecks und/oder einer Ellipse hat, wobei eine Mindestgröße quer zu der Trajektorie bevorzugt bis zu 0,75 Meter, bevorzugter bis zu 0,5 Meter und noch bevorzugter bis zu 0,4 Meter beträgt, und wobei eine Mindestgröße entlang der Trajektorie bevorzugt bis zu 0,75 Meter, bevorzugter bis zu 0,5 Meter und noch bevorzugter bis zu 0,25 Meter beträgt. Die genannten Flächenmodelle unterscheiden sich in dem jeweils zugrunde liegenden Kompromiss aus Sicherheit gegen unvorhergesehene Bewegungen der Fußgänger einerseits und Einschränkung des Fahrens in dem jeweiligen Parkbereich andererseits.
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Gemäß einer bevorzugten Option sind die Mindestgrößen in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmbar. Je langsamer ein Fahrzeug fährt, desto schneller kann das Fahrzeug zum Stehen kommen, falls ein Fußgänger eine unvorhergesehene Bewegung macht.
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Weiters wird ein Verfahren zum autonomen Fahren in einem Parkbereich vorgeschlagen. Das vorgeschlagene Verfahren beinhaltet die Schritte des vorstehend beschriebenen Verfahrens zum Bestimmen eines Kollisionsabstands. Außerdem ist vorgesehen: ein autonomes Fahren des Fahrzeugs entlang der Trajektorie bis vor oder zu dem kürzesten Kollisionsabstand. Dieses Verfahren zum autonomen Fahren setzt die Vorteile des vorstehenden Verfahrens zum Bestimmen eines Kollisionsabstands um.
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Das Verfahren kann beispielsweise zum teilautonomen oder vollautonomen Fahren des Fahrzeugs ausgestaltet sein. Unter teilautonomem Fahren wird beispielsweise verstanden, dass eine Lenkvorrichtung und/oder eine Fahrstufenautomatik durch eine Automatik, wie ein Parkassistenzsystem, gesteuert werden. Unter vollautonomem Fahren wird beispielsweise verstanden, dass die Automatik zusätzlich auch eine Antriebseinrichtung und eine Bremseinrichtung steuert.
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Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, eines der vorstehend beschriebenen Verfahren auszuführen.
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Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
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Außerdem wird eine Steuervorrichtung vorgeschlagen, welche zum Ausführen eines der vorstehend beschriebenen Verfahren eingerichtet ist.
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Des Weiteren wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches die vorstehend genannte Steuervorrichtung hat.
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Die für das vorgeschlagene Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Steuervorrichtung und das vorgeschlagene Fahrzeug entsprechend.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Fahrzeug mit einer Steuervorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Bestimmen eines Kollisionsabstands und eines Verfahrens zum autonomen Fahren gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens zum autonomen Fahren einschließlich des Verfahrens zum Bestimmen eines Kollisionsabstands gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 zeigt eine Fahrsituation zur Erläuterung des Verfahrens zum Bestimmen eines Kollisionsabstands gemäß der ersten Ausführungsform;
- 4 zeigt eine weitere Fahrsituation zur Erläuterung des Verfahrens zum Bestimmen eines Kollisionsabstands gemäß der ersten Ausführungsform;
- 5 zeigt eine weitere Fahrsituation zur Erläuterung des Verfahrens zum Bestimmen eines Kollisionsabstands und des Verfahrens zum autonomen Fahren gemäß der ersten Ausführungsform;
- 6 zeigt eine weitere Fahrsituation zur Erläuterung des Verfahrens zum Bestimmen eines Kollisionsabstands und des Verfahrens zum autonomen Fahren gemäß der ersten Ausführungsform;
- 7 zeigt schematisch ein beispielhaftes Flächenmodell, welches bei einem Verfahren zum Bestimmen eines Kollisionsabstands gemäß einer zweiten Ausführungsform verwendet wird;
- 8 zeigt schematisch ein beispielhaftes Flächenmodell, welches bei einem Verfahren zum Bestimmen eines Kollisionsabstands gemäß einer dritten Ausführungsform verwendet wird; und
- 9 zeigt schematisch ein beispielhaftes Flächenmodell, welches bei einem Verfahren zum Bestimmen eines Kollisionsabstands gemäß einer vierten Ausführungsform verwendet wird.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
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Die 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 100 aus einer Vogelperspektive. Das Fahrzeug 100 ist beispielsweise ein Auto, das in einer Umgebung 200 angeordnet ist. Das Auto 100 weist ein Parkassistenzsystem auf, das beispielsweise als eine Steuervorrichtung 110 ausgebildet ist. Zudem sind an dem Auto 100 eine Mehrzahl an Umgebungssensoreinrichtungen 120, 130 angeordnet, wobei es sich beispielhaft um optische Sensoren 120 und Ultraschallsensoren 130 handelt. Die optischen Sensoren 120 umfassen beispielsweise visuelle Kameras, ein Radar und/oder ein Lidar. Die optischen Sensoren 120 können jeweils ein Bild eines jeweiligen Bereichs aus der Umgebung 200 des Autos 100 erfassen und als optisches Sensorsignal ausgeben. Die Ultraschallsensoren 130 sind zum Erfassen eines Abstands zu in der Umgebung 200 angeordneten Objekten und zum Ausgeben eines entsprechenden Sensorsignals eingerichtet. Mittels der von den Sensoren 120, 130 erfassten Sensorsignalen ist das Parkassistenzsystem 110 in der Lage, das Auto 100 teilautonom oder auch vollautonom zu fahren. Außer den in der 1 dargestellten optischen Sensoren 120 und Ultraschallsensoren 130 kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug 100 verschiedene weitere Sensoreinrichtungen 120, 130 aufweist. Beispiele hierfür sind ein Mikrofon, ein Beschleunigungssensor, eine Antenne mit gekoppeltem Empfänger zum Empfangen von elektromagnetisch übertragbarer Datensignale, und dergleichen mehr.
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Die 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens V1 zum Bestimmen eines Kollisionsabstands, das Teil eines Verfahrens V2 zum autonomen Fahren des Fahrzeugs 100 ist.
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In einem ersten Schritt S1 wird das Vorliegen einer Startbedingung für die beiden Verfahren V1, V2 geprüft.
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Dabei wird in einem Schritt S2 geprüft, ob das Fahrzeug 100 nicht schneller als beispielsweise 30 km/h fährt. Im Falle der nachfolgenden Beispiele der 3 bis 6 fährt das Fahrzeug 100 jeweils rückwärts. Ein Rückwärtsfahren gilt vorzugsweise als negative Geschwindigkeit, sodass die Bedingung „nicht schneller als“ hier vorzeichenbezogen erfüllt ist.
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Weiters wird in einem Schritt S3 beispielsweise anhand einer Karte eines Navigationssystems geprüft, ob sich das Fahrzeug 100 in einem Parkbereich befindet. Im vorliegenden Fall befindet sich das Fahrzeug 100 in der Umgebung 200, die beispielhaft ein Parkhaus ist.
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Damit ist die Startbedingung erfüllt, und das Verfahren V1 wird nach den Schritten S1 bis S3 fortgeführt.
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In einem nächsten Schritt S4 wird eine Trajektorie 202 bereitgestellt. Die Trajektorie 202 wird beispielsweise mittels des Navigationssystems bereitgestellt. Alternativ kann die Trajektorie 202 über ein nicht gezeigtes Netzwerk von einem Server des Parkhauses und/oder einem Dienstanbieter dem Fahrzeug 100 bereitgestellt werden.
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Die Trajektorie 202 ist vorzugsweise eine trainierte Trajektorie. Beispielsweise ist ein Parkassistenzsystem oder ein anderes System des Fahrzeugs 100 dazu eingerichtet, in einem Trainingsmodus eine manuell gefahrene Trajektorie zu erfassen und abzuspeichern. Beispielsweise werden hierbei verschiedene Sensorsignale aufgezeichnet, die einen Fahrzustand des Fahrzeugs 100, wie die Geschwindigkeit, eine Position, ein Lenkeinschlag und dergleichen, möglichst eindeutig charakterisieren. Zudem werden Sensorsignale der Umgebungssensoren 120, 130 des Fahrzeugs 100 aufgezeichnet, die beispielsweise ein Abbild der Umgebung 200 des Fahrzeugs 100, insbesondere von Positionen von Hindernissen in der Umgebung 200, ermöglichen. Indem der Fahrzustand des Fahrzeugs 100 zeitlich synchron abgespielt, also wiederholt, wird, kann die trainierte Trajektorie 202 nachgefahren werden. Zum Nachfahren der bereitgestellten Trajektorie 202 ist es erwünscht, aktuelle Umgebungssensordaten zu berücksichtigen. Daher empfängt das Parkassistenzsystem vorzugsweise ein für die Umgebung 200 indikatives Sensorsignal. Dieses kann das Parkassistenzsystem beispielsweise direkt von einem oder mehreren der Umgebungssensoren 120, 130 des Fahrzeugs 100 empfangen und mehrere Sensorsignale unterschiedlicher Umgebungssensoren 120, 130 kombinieren, oder aber das Parkassistenzsystem empfängt das Sensorsignal bereits in einem vorverarbeiteten Zustand, beispielsweise in Form einer digitalen Umgebungskarte, in der detektierte Hindernisse in die Umgebung 200 eingezeichnet sind.
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In einem nächsten Schritt S5 wird anhand der Trajektorie 202 ein Fahrschlauch 204 (fachsprachlich: „drive tube“) bestimmt. Im vorliegenden Fall wird der Fahrschlauch 204 durch die Steuervorrichtung 110 auf Grundlage des Verlaufs der Trajektorie 202 und des Umrisses des Fahrzeugs 100 errechnet.
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Alternativ kann der Fahrschlauch 204 in der Trajektorie 202 enthalten sein. Beispielsweise kann die Trajektorie 202 von dem Server zusammen mit einem Bündel Fahrschläuche 204 bereitgestellt werden, sodass die Steuervorrichtung 110 beispielsweise anhand des Typs des Fahrzeugs 100 nur noch den passenden Fahrschlauch 204 auswählen muss.
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Gemäß einem weiteren Beispiel sind die Trajektorie 202 und der Fahrschlauch 204 von der Steuervorrichtung 110 bei wenigstens einem vorherigen Fahren entlang der Strecke der Trajektorie 202 aufgezeichnet und gelernt worden.
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Insbesondere die Schritte S4 und S5 können also auch gleichzeitig, parallel und/oder in anderer Reihenfolge erfolgen. Die Reihenfolge der Schritte des Verfahrens ist grundsätzlich beispielhaft, und nur insoweit zwingend, als ein Ergebnis eines Schritte in einem nachfolgenden Schritt Verwendung findet.
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In einem nächsten Schritt S6 werden Objekte 210, 220 in der Umgebung 200 durch die Sensoren 120, 130 erfasst. Diese Objekte 210, 220 sind beispielsweise ein Fußgänger 210 und ein Pylon 220.
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Der Schritt S6 schließt beispielsweise mehrere Erfassungen ein, wie mehrere Aufnahmen durch die optischen Sensoren 120 und/oder mehrere Sende-Empfangs-Zyklen durch die Ultraschallsensoren 130.
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Dann wird in einem nächsten Schritt S7 eine Geschwindigkeit jedes der Objekte 210, 220 erfasst. Beispielsweise wird eine Differenz der Positionen der Objekte 210, 220 zwischen den mehreren Erfassungen in Schritt S6 gebildet.
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In einem nächsten Schritt S8 werden die erfassten Objekte 210, 220 klassiert. Das Verfahren V1 sieht vorliegend nur zwei Klassen vor, nämlich eine Fußgänger-Klasse und eine Kein-Fußgänger-Klasse.
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Zum Klassieren wird die erfasste Geschwindigkeit 212, 222 jedes erfassten Objekts 210, 220 beispielsweise mit einem kleinen Schwellwert verglichen. Der kleine Schwellwert beträgt beispielsweise 0,5 km/h. Weil der Fußgänger 210 beispielsweise 2 km/h schnell ist, wird er als Fußgänger erkannt und in die Fußgänger-Klasse eingeteilt. Weil der Pylon 220 infolge einer Rechenungenauigkeit zwar eine Geschwindigkeit 222 von 0,1 km/h hat, aber diese Geschwindigkeit unter dem Schwellwert liegt, wird er dennoch richtig in die Kein-Fußgänger-Klasse eingeteilt.
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In einem nächsten Schritt S9 bestimmt die Steuervorrichtung 110 für jedes Objekt 210 der Fußgänger-Klasse eine Bewegungsrichtung 214. Dieser Schritt S9 beruht beispielsweise ebenfalls auf mehreren Aufnahmen bzw. Erfassungen in dem Schritt S6. Die Schritte S7 und S9 können vorzugsweise gemeinsam ausgeführt werden, etwa indem ein Geschwindigkeitsvektor bestimmt wird.
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In einem nächsten Schritt S10 wird ein Flächenmodell 230 bereitgestellt. Das Flächenmodell 230 kann beispielsweise voreingestellt sein, oder es wird anhand des Parkhauses 200, anhand der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100, anhand der Geschwindigkeit des Fußgängers 210, anhand einer Klasse des Fußgängers 210 und/oder anhand eines Echos des Fußgängers 210 ausgewählt. Im vorliegenden Fall ist das Flächenmodell 230 ein Rechteck 232.
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In einem optionalen nächsten Schritt S11 werden anhand der in S9 bestimmten Bewegungsrichtung 214 und des in Schritt S10 bereitgestellten Flächenmodells 230 eine Mindestgröße A des jeweiligen Flächenmodells 230 quer zu der Trajektorie 202 und eine Mindestgröße C des jeweiligen Flächenmodells 230 entlang der Trajektorie 202 bestimmt.
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Beispielsweise wird - falls vorhanden - eine Hauptachse, nämlich - falls vorhanden - vorzugsweise die kürzere der Hauptachsen des Flächenmodells 230 mit demselben Winkel zu der Trajektorie 202 wie ein Winkel der Bewegungsrichtung 214 zu der Trajektorie 202 angenommen, um die Mindestgrößen A und C zu berechnen.
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Falls beispielsweise auf den Schritt S11 verzichtet wird, oder falls beispielsweise die Bewegungsrichtung 214 nicht sicher bestimmbar ist, werden vorzugsweise Standardwerte für die Mindestgrößen A, C des jeweiligen Flächenmodells 230 verwendet. Die Mindestgröße A ist im Fall der ersten Ausführungsform die größere Länge des Rechtecks 232. Die Mindestgröße C entlang der Trajektorie 202 folgt vorliegend aus dem Flächenmodell 230 in Form eines Rechtecks 232 als die Länge des Rechtecks 232 entlang der kürzeren der beiden Hauptachsen des Rechtecks 232.
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In einem nächsten Schritt S12 prüft die Steuervorrichtung 110 nacheinander für jedes der erfassten Objekte 210, 220, ob das jeweilige Objekt 210, 220 mit dem Fahrschlauch 204 kollidiert. Dabei wird vorzugsweise auch ein Berühren des Fahrschlauchs 204 als ein Kollidieren gewertet.
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Zunächst prüft die Steuervorrichtung 110, ob der Fußgänger 210 mit dem Fahrschlauch 204 kollidiert. Dazu wird zu einer Breite des Fahrschlauchs 204 die Mindestgröße A quer zu der Trajektorie 202 hinzugerechnet. Konkret wird der angenommene Fahrschlauch 204 in beide Richtungen jeweils um die Hälfte der Mindestgröße A breiter. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass nur geprüft werden muss, ob ein Mittelpunkt 216 des Objekts 210 der Fußgänger-Klasse in dem verbreiterten Fahrschlauch 204 liegt, oder ob nicht. Diese Kollisionsprüfung ist mit vergleichsweise geringen Ressourcen zu bewerkstelligen.
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Bei einer nicht dargestellten Alternative wird bezüglich eines Mittelpunkts des Rechtecks 232 angenommen, dass dieser sich an dem Mittelpunkt 216 des Objekts 210 befindet. Es wird also ermittelt, ob der Mittelpunkt 216 des Objekts 210 nicht mehr als die Hälfte der Mindestgröße A von dem ursprünglich in Schritt S5 bestimmten Fahrschlauch 204 entfernt ist.
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Bei einer weiteren Alternative wird zunächst angenommen, dass der Mittelpunkt des Rechtecks 232 mit dem Mittelpunkt 216 des Objekts 210 überdeckt, und wird dann anhand der in Schritt S9 erfassten Bewegungsrichtung 214 des Objekts 210 das Rechteck 232 so ausgerichtet, dass die kürzere Achse des Rechtecks A mit der Bewegungsrichtung 214 übereinstimmt. Als nächstes wird beispielsweise ermittelt, ob das Rechteck 232 und der Fahrschlauch 204 überlappen oder einander zumindest berühren, oder ob nicht. Falls diese sich einander nicht zumindest berühren, wird keine Kollision bestimmt. Diese Alternative berücksichtigt unterschiedliche Bewegungsrichtungen des Objekts 210 der Fußgänger-Klasse. Diese Alternative hat daher den Vorteil einer besonders sicheren Kollisionsvorhersage, ist aber aufwendiger als die vorherigen Alternativen.
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Letztlich ist die Wahl der Alternative ein Kompromiss zwischen einer Qualität der Kollisionsvorhersage und der dafür benötigten Energie und Rechenleistung. Dabei spielt vor allem bei Elektrofahrzeugen der Energieverbrauch häufig eine große Rolle. Der Kompromiss kann beispielsweise während einer Fahrt anhand einer Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einer Bewertung des konkreten Parkbereichs bestimmt werden.
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In dem Schritt S12 wird auch eine mögliche Kollision des Objekts 220 der Nicht-Fußgänger-Klasse mit dem Fahrschlauch 204 geprüft. Weil der Pylon 220 der Nicht-Fußgänger-Klasse angehört, wird eine Kollision eines erfassten Umrisses des Pylons 220 mit dem Fahrschlauch 204 geprüft.
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Im Fall der 3 ergibt die Prüfung in Schritt S12 für beide Objekte 210, 220, dass keine Kollision mit dem Fahrschlauch 204 vorliegt. Weil kein weiteres Objekt erfasst ist, wird das Verfahren V1 beendet. Alternativ können die nachfolgenden Schritte S13 bis S14 gemeinsam oder je einzeln übersprungen werden.
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Im Fall der 4 verläuft der Fahrschlauch 204 mit einer Krümmung, beispielswiese entlang einer Kurve. Die Mindestgröße A wird in diesem Fall ebenfalls quer zu der Trajektorie 202, also etwa in radialer Richtung, angenommen und gemessen. Weil kein weiteres Objekt erfasst ist, wird das Verfahren V1 beendet. Alternativ können die nachfolgenden Schritte S13 bis S14 gemeinsam oder je einzeln übersprungen werden.
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Im Fall der 5 überlappen das Rechteck 232 und der Fahrschlauch 204. Im Fall der 6 überlappen der Pylon 220 und der Fahrschlauch 204. Daher wird in den Fällen der 5 und 6 das Verfahren V1 nicht nach dem Schritt S12 abgebrochen.
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In einem nächsten Schritt S13 wird ein Kollisionsabstand B zwischen dem Fahrzeug 100 und einem Objekt 210, 220 berechnet, falls zuvor in dem Schritt S12 festgestellt wurde, dass dieses Objekt 210, 220 mit dem Fahrschlauch 204 kollidiert.
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In den Fällen der 3 und 4 findet der Schritt S13 nicht statt. In dem Fall der 6 wird der Abstand B zu dem Pylon 220 berechnet. In dem Fall der 5 wird in dem Schritt S13 ebenfalls der Kollisionsabstand B berechnet, aber weil das Objekt 210 zuvor in dem Schritt S8 in die Fußgänger-Klasse eingeteilt wurde, wird für das Objekt 210 die Mindestgröße C entlang der Trajektorie 202 verwendet. Die Mindestgröße C entlang der Trajektorie 202 wird zum Berechnen des Abstands B wie folgt verwendet: Zunächst wird eine Länge der Trajektorie 202 von dem Fahrzeug 100 bis zu einem Mittelpunkt des Objekts 210 der Fußgänger-Klasse bestimmt, und dann wird von dieser Länge die Hälfte der Mindestgröße C entlang der Trajektorie 202 abgezogen.
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Es ist anzumerken, dass die Verwendung der Mindestgrößen A, C vorzugsweise vorsieht, dass das Verfahren V1 und/oder die das Verfahren V1 ausführende Steuervorrichtung 110 überprüft, ob das als Fußgänger klassierte Objekt 210 tatsächlich nicht größer als die Mindestgrößen A, C ist. Falls das Objekt 210 größer als die Mindestgrößen A, C sein sollte, wird vorzugsweise die tatsächliche Größe zur Bestimmung in den Schritten S12 und S13 verwendet.
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Im Fall des Verfahrens V1 der 2, welches viele Optionen enthält, ist die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 bereits in Schritt S2 bestimmt worden. Falls das Verfahren V1 ohne den optionalen Schritt S2 ausgeführt wird, kann in einem nächsten Schritt S14 die Geschwindigkeit der Fahrzeugs 100 ermittelt werden. Die Geschwindigkeit kann beispielsweise aus einem CAN-Bus ausgelesen werden.
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In einem nächsten Schritt S15 wird zunächst geprüft, ob mehrere Kollisionsabstände B beispielsweise zu unterschiedlichen Objekten 210, 220 berechnet wurden. Von diesen mehreren Kollisionsabständen B wird der kürzeste Kollisionsabstand durch das Verfahren V1 ausgewählt. Als nächstes wird eine Länge eines Bremswegs D anhand der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 und einer vorgegebenen Verzögerung berechnet. Schließlich wird auf Grundlage des kürzesten Kollisionsabstands B und der Länge des Bremswegs D ein spätester Bremspunkt E bestimmt, ab welchem das Fahrzeug 100 spätestens verzögern muss, um mit der vorgegebenen Verzögerung vor dem Objekt 210, 220 anzuhalten.
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Dann ist das Verfahren V1 zum Bestimmen eines Kollisionsabstands B beendet. Das Verfahren V1 ist Teil des Verfahrens V2 zum autonomen Fahren des Fahrzeugs 100.
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In einem nächsten Schritt S16 wird das Fahrzeug 100 autonom gefahren.
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Ein Automatisierungsgrad des Fahrzeugs 100 weist beispielsweise eine Automatisierungsstufe gemäß dem SAE-Klassifikationssystem auf. Das SAE-Klassifikationssystem wurde 2014 von SAE International, einer Standardisierungsorganisation für Kraftfahrzeuge, als J3016, „Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems“ veröffentlicht. Es basiert auf sechs verschiedenen Automatisierungsgraden und berücksichtigt das Maß des erforderlichen Eingreifens des Systems und der erforderlichen Aufmerksamkeit des Fahrers. Die SAE-Automatisierungsgrade reichen von Stufe 0, die einem vollständig manuellen System entspricht, über Fahrerassistenzsysteme in Stufe 1 bis 2 bis hin zu teil-autonomen (Stufe 3 und 4) und vollautonomen (Stufe 5) Systemen, bei der kein Fahrer mehr erforderlich ist. Ein autonomes Fahrzeug (auch als fahrerloses Auto, selbstfahrendes Auto und robotisches Auto bekannt) ist ein Fahrzeug, das in der Lage ist, seine Umgebung zu erfassen und ohne menschliche Eingabe zu navigieren und es entspricht dem SAE-Automatisierungsgrad 5.
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Der Schritt S16 wird beispielswiese durch eine Fahrunterstützungsfunktion implementiert, welche beispielsweise eine Fahrerassistenzfunktion (SAE-Stufe 1 oder 2) oder eine automatisierte Fahrfunktion (SAE-Stufe 3 bis 5) ist. Die Fahrunterstützungsfunktion weist beispielsweise ein Mitteilen einer Information für den Fahrer und/oder ein Warnen des Fahrers des Fahrzeugs und/oder ein Eingreifen in ein Fahren des Fahrzeugs auf. Die Fahrunterstützungsfunktion weist beispielsweise einen SAE-Automatisierungsgrad 1, 2, 3, 4 oder 5 auf. Fahrunterstützungsfunktionen kann eine Funktion zum autonomen Fahren oder semi-autonomen Fahren sein, wobei das Fahrzeug teilautomatisch oder vollautomatisch gefahren/gesteuert wird.
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Im vorliegenden Fall ist das Steuergerät 110 insbesondere dazu eingerichtet, bei Erreichen des Bremspunkts E automatisch ein Verzögern einzuleiten. Des Weiteren wird einem Fahrer des Fahrzeugs 100 vorzugsweise grafisch dargestellt, wegen welchem Objekt 210, 220 der Bremsweg D und der Bremspunkt E berechnet sind. Diese Information kann eine Akzeptanz der Verfahren V1, V2 durch den Fahrer verbessern.
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Die 7 zeigt ein Flächenmodell 230, welches ein Quadrat 234 ist. Das Quadrat 234 wird bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet. Das Quadrat 234 zeichnet sich dadurch aus, dass beide Mindestgrößen A, C gleich groß angenommen werden, sodass das Verfahren V1 vereinfacht ist, falls keine Bewegungsrichtung 214 des Objekts 210 erkannt wird. Wird eine Bewegungsrichtung 214 des Objekts 210 erkannt, kann eine größere Mindestgröße in Schritt 11 oder Schritt S13 errechnet werden.
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Die 8 zeigt ein Flächenmodell 230, welches ein Kreis 236 ist. Der Kreis 236 wird bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung verwendet. Der Kreis 236 zeichnet sich dadurch aus, dass beide Mindestgrößen A, C gleich groß angenommen werden, sodass das Verfahren V1 in jedem Fall vereinfacht ist. Die Bewegungsrichtung S9 muss nicht erfasst werden, sodass das Verfahren V1 nochmals vereinfacht ist.
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Die 9 zeigt ein Flächenmodell 230, welches eine Ellipse 238 ist. Die Ellipse 238 wird bei einer vierten Ausführungsform der Erfindung verwendet. Die Mindestgrößen A, C werden beispielsweise zu denselben Werten wie bei dem Rechteck 232 gemäß der ersten Ausführungsform angenommen. Falls bei die in den Schritte S12, 12 verwendeten Mindestgrößen A, C als ein Zwischenergebnis in Abhängigkeit der Ausrichtung 214 des Objekts 210 der Fußgänger-Klasse/-n bestimmt werden, kann die Ellipse 238 bei manchen Winkelverhältnissen im Vergleich zu dem Rechteck 232 zu gleichmäßigeren Mindestgrößen A, C führen, sodass insgesamt ein harmonisches Bestimmen des Kollisionsabstands B erfolgt.
Es sind vorstehend bereits bevorzugte Abmessungen für die Mindestgrößen A, C aufgeführt. Gemäß einer bevorzugten Variante werden die Mindestgrößen anhand eines Standards oder einer Norm gewählt, wie beispielsweise Kapitel 3.4.2 des „European new car assessment programme, Implementation 2023, AEB/LSS VRU systems“.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 100
- Fahrzeug
- 110
- Steuervorrichtung
- 120
- optischer Sensor
- 130
- Ultraschallsensor
- 200
- Umgebung
- 202
- Trajektorie
- 204
- Fahrschlauch
- 210
- Objekt, Fußgänger
- 212
- Geschwindigkeit
- 214
- Bewegungsrichtung
- 216
- Mittelpunkt
- 220
- Objekt, Pylon
- 222
- Geschwindigkeit
- 230
- Flächenmodell
- 232
- Rechteck
- 234
- Quadrat
- 236
- Kreis
- 238
- Ellipse
- A
- Mindestgröße quer zur Trajektorie
- B
- Kollisionsabstand
- C
- Mindestgröße entlang der Trajektorie
- D
- Bremsweg
- E
- Bremspunkt
- S1 ... 15
- Schritt
- V1
- Verfahren zum Bestimmen eines Kollisionsabstands
- V2
- Verfahren zum autonomen Fahren
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20190369616 A1 [0002, 0003]
