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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, die darauf ausgelegt sind, eine besonders zuverlässige und/oder präzise automatisierte Querführung eines (Kraft-) Fahrzeugs zu bewirken, insbesondere in Zusammenhang mit einer bereits aufgezeichneten Referenz-Trajektorie.
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Ein Fahrzeug kann ein Assistenzsystem aufweisen, das ausgebildet ist, während einer Hinfahrt (allgemein während einer ersten Fahrt) einen Fahrweg, insbesondere eine Referenz-Trajektorie, des Fahrzeugs aufzuzeichnen und zu speichern. Beispielsweise können Trajektoriendaten in Bezug auf die von dem Fahrzeug gefahrene Fahrtrajektorie beim Einparken in eine Parkbucht und/oder beim Rangieren aufgezeichnet und gespeichert werden. Die erste Fahrt kann dabei manuell durch den Fahrer bewirkt werden.
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Die gespeicherten Trajektoriendaten in Bezug auf die Referenz-Trajektorie auf der ersten Fahrt können dazu verwendet werden, den Nutzer, insbesondere den Fahrer, des Fahrzeugs auf einer entsprechenden Rückfahrt (allgemein bei einer entsprechenden zweiten Fahrt) zu unterstützen. Dabei kann zumindest die Querführung des Fahrzeugs auf der entsprechenden Rückfahrt (allgemein bei der zweiten Fahrt) automatisiert durch das Fahrzeug bewirkt werden.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die Güte der Querführung eines Fahrzeugs, insbesondere bei einer Fahrt entlang einer zuvor aufgezeichneten Referenz-Trajektorie, zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Steuerung der automatisierten Querführung eines (Kraft-) Fahrzeugs beschrieben. Das Fahrzeug umfasst für die automatisierte Querführung einen (ggf. elektrischen) Lenkaktor, der ausgebildet ist, die Lenkung des Fahrzeugs zu betätigen. Dabei kann das Fahrzeug eine Vorderrad-Lenkung und/oder eine Hinterrad-Lenkung aufweisen. Die in diesem Dokument beschriebenen Merkmale sind jeweils auf eine Vorderrad-Lenkung und/oder auf eine Hinterrad-Lenkung anwendbar.
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Das Fahrzeug kann eine Speichereinheit aufweisen, in der ein maximal stellbarer Lenkwinkel hinterlegt ist. Der hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel kann den Lenkwinkel der Lenkung anzeigen, der im Rahmen der automatisierten Querführung maximal von dem Lenkaktor bewirkt werden darf. Dabei kann jeweils ein maximal stellbarer Lenkwinkel für die Vorderrad-Lenkung und/oder für die Hinterrad-Lenkung hinterlegt sein.
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In der Speichereinheit kann ein durch den Lenkaktor maximal stellbarer Standard-Lenkwinkel hinterlegt sein. Der Standard-Lenkwinkel kann z.B. im Rahmen der Fertigung des Fahrzeugs standardmäßig in der Speichereinheit des Fahrzeugs hinterlegt worden sein. Alternativ oder ergänzend kann der Standard-Lenkwinkel für eine Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugen eines einheitlichen Fahrzeugtyps und/oder Fahrzeugmodells jeweils gleich sein.
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Bei Auslieferung des Fahrzeugs kann somit in der Speichereinheit ein maximal stellbarer Standard-Lenkwinkel hinterlegt sein. Dieser Standard-Lenkwinkel kann für die automatisierte Querführung des Fahrzeugs verwendet werden. Insbesondere kann die Trajektorienplanung für die automatisierte Querführung unter der Annahme erfolgen, dass die (Vorderrad- und/oder Hinterrad-) Lenkung den hinterlegten maximal stellbaren Standard-Lenkwinkel als maximal möglichen Lenkwinkel aufweist. Die für die automatisierte Querführung ermittelten Fahrtrajektorien weisen daher typischerweise keine Lenkwinkel auf, die den hinterlegten maximal stellbaren Standard-Lenkwinkel überschreiten.
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Der Standard-Lenkwinkel wurde typischerweise für einen bestimmten Fahrzeugtyp bzw. für ein bestimmtes Fahrzeugmodell festgelegt. Es wird meist ein relativ konservativer, d.h. kleiner, Standard-Lenkwinkel in der Speichereinheit hinterlegt, um Fertigungs- und/oder Einbautoleranzen der Lenkung des Fahrzeugs zu berücksichtigen. So kann gewährleistet werden, dass die automatisierte Querführung von allen Fahrzeugen des bestimmten Fahrzeugtyps und/oder Fahrzeugmodells zuverlässig umgesetzt werden kann. Andererseits führt dies dazu, dass der tatsächliche maximal stellbare Lenkwinkel der Lenkung eines bestimmten Fahrzeugs (betraglich) größer sein kann als der Standard-Lenkwinkel. Dies stellt eine Begrenzung für die automatisierte Querführung des bestimmten Fahrzeugs dar.
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Die Vorrichtung ist eingerichtet, einen, bei manueller Querführung des (bestimmten) Fahrzeugs bewirkten, manuellen Lenkwinkel der Lenkung des Fahrzeugs zu ermitteln. Dabei kann insbesondere der maximale manuelle Lenkwinkel ermittelt werden, der bei einer Fahrt mit manueller Querführung bewirkt wird. Der (maximale) manuelle Lenkwinkel kann z.B. auf Basis der Sensordaten eines Lenkwinkelsensors des Fahrzeugs ermittelt werden.
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Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, den im Rahmen der automatisierten Querführung des Fahrzeugs durch den Lenkaktor des Fahrzeugs maximal stellbaren Lenkwinkel der Lenkung des Fahrzeugs auf Basis des ermittelten (maximalen) manuellen Lenkwinkels zu ermitteln. Es kann insbesondere der maximal stellbaren Lenkwinkel für eine nachfolgende Fahrt mit automatisierter Querführung auf Basis des ermittelten (maximalen) manuellen Lenkwinkels ermittelt werden. Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, den in der Speichereinheit hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkel Fahrzeug-individuell auf Basis des ermittelten (maximalen) manuellen Lenkwinkels zu aktualisieren. Der Standard-Lenkwinkel kann somit durch einen Fahrzeug-individuellen maximal stellbaren Lenkwinkel ersetzt werden.
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Die Vorrichtung ermöglicht somit eine Fahrzeug-individuelle Anpassung (insbesondere Erhöhung) des maximal stellbaren Lenkwinkels, der im Rahmen der automatisierten Querführung des Fahrzeugs verwendet wird. So kann die Güte der automatisierten Querführung des Fahrzeugs erhöht werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, zu detektieren, dass der (maximale) manuelle Lenkwinkel betraglich größer als der in der Speichereinheit des Fahrzeugs hinterlegte maximal stellbare (Standard-) Lenkwinkel der Lenkung des Fahrzeugs ist. Es kann in Reaktion auf das Detektieren der hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel auf Basis des ermittelten (maximalen) manuellen Lenkwinkels aktualisiert werden. So kann eine besonders robuste und präzise Aktualisierung des hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkels bewirkt werden. Die Aktualisierung kann in entsprechender Weise wiederholt an einer Sequenz von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten während des Betriebs des Fahrzeugs erfolgen.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis des ermittelten (maximalen) manuellen Lenkwinkels einen aktualisierten maximal stellbaren Lenkwinkel zu ermitteln. Dabei kann der in der Speichereinheit hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel um einen (ggf. vordefinierten und/oder standardmäßigen) Deltawert erhöht werden, um den aktualisierten maximal stellbaren Lenkwinkel zu ermitteln. Der Deltawert ist ggf. kleiner als die Abweichung des hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkel von dem ermittelten manuellen Lenkwinkel. Alternativ oder ergänzend kann der Deltawert von der Abweichung des hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkel von dem ermittelten manuellen Lenkwinkel abhängen. Es kann somit ggf. ein schrittweises (wiederholtes) Anpassen (ggf. Annähern) des hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkel an den jeweils ermittelten (maximalen) manuellen Lenkwinkel erfolgen, um den hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkel in besonders robuster und präziser Weise zu ermitteln.
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Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, bei einer Fahrt mit automatisierter Querführung zu überprüfen, ob der aktualisierte maximal stellbare Lenkwinkel der Lenkung durch den Lenkaktor tatsächlich umgesetzt werden kann. Dies kann auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Lenkwinkelsensoren des Fahrzeugs ermittelt werden. Der aktualisierte maximal stellbare Lenkwinkel kann (ggf. nur dann) als maximal stellbarer Lenkwinkel in der Speichereinheit hinterlegt werden, wenn erkannt wird, dass der aktualisierte maximal stellbare Lenkwinkel durch den Lenkaktor umgesetzt werden kann. So kann der hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel in besonders robuster Weise aktualisiert werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, wiederholt im Rahmen einer Sequenz von aufeinanderfolgenden Fahrten mit manueller Querführung jeweils den im Rahmen der j eweiligen Fahrt bewirkten (maximalen) manuellen Lenkwinkel zu ermitteln. Ferner kann wiederholt der jeweils hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel auf Basis des jeweils ermittelten (maximalen) manuellen Lenkwinkels aktualisiert werden. Durch das wiederholte Aktualisieren kann eine besonders robuste und präzise Anpassung des hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkels bewirkt werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, bei einer Fahrt mit manueller Querführung, eine Referenz-Trajektorie zwischen einem ersten Punkt (z.B. einem Anfangspunkt) und einem zweiten Punkt (z.B. einem Endpunkt) der Fahrt aufzuzeichnen. Dabei kann der maximale manuelle Lenkwinkel ermittelt werden, der bei der Fahrt entlang der Referenz-Trajektorie von dem Fahrer des Fahrzeugs bewirkt wurde.
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Des Weiteren kann die Vorrichtung eingerichtet sein, zu erkennen, dass der maximale manuelle Lenkwinkel betraglich größer als der maximal stellbare Lenkwinkel ist, der für eine erneute Fahrt mit automatisierter Querführung entlang der Referenz-Trajektorie (z.B. für eine erneute Fahrt in gleicher oder in entgegengesetzter Richtung wie die ursprüngliche Fahrt) in der Speichereinheit des Fahrzeugs hinterlegt ist. Der in der Speichereinheit hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel kann dann auf Basis des ermittelten maximalen manuellen Lenkwinkels aktualisiert werden.
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Ferner kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den Lenkaktor bei der erneuten Fahrt mit automatisierter Querführung entlang der Referenz-Trajektorie zu betreiben, um Lenkwinkel der Lenkung des Fahrzeugs bis zu dem in der Speichereinheit hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkel zu bewirken. So kann die Güte der erneuten Fahrt erhöht werden. Insbesondere kann so bewirkt werden, dass das Fahrzeug bei der erneuten Fahrt in präziser Weise der zuvor aufgezeichneten Referenz-Trajektorie folgt.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, eine Fahrtrajektorie für ein Fahrmanöver (insbesondere für eine erneute Fahrt) mit automatisierter Querführung auf Basis des ermittelten maximal stellbaren Lenkwinkels zu planen. Dabei kann die Fahrtrajektorie derart geplant werden, dass im Rahmen des Fahrmanövers der durch den Lenkaktor bewirkte Lenkwinkel der Lenkung des Fahrzeugs den maximal stellbaren Lenkwinkel erreicht aber nicht überschreitet. So können besonders komfortable und präzise Fahrmanöver mit automatisierter Querführung bewirkt werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, den (ggf. in der Speichereinheit hinterlegten) maximal stellbaren Lenkwinkel derart auf Basis des ermittelten (maximalen) manuellen Lenkwinkels zu ermitteln, dass der maximal stellbare Lenkwinkel um einen bestimmten Offsetwert (betraglich) kleiner als der ermittelte (maximale) manuelle Lenkwinkel ist. Der Offsetwert kann ggf. von einem Nutzer des Fahrzeugs festgelegt werden. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den ermittelten manuellen Lenkwinkel betraglich um einen Offsetwert zu reduzieren. Der um den Offsetwert reduzierte manuelle Lenkwinkel kann dann als maximal stellbarer Lenkwinkel in der Speichereinheit des Fahrzeugs hinterlegt werden. So kann der Komfort einer Fahrfunktion weiter erhöht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeugs bei der (ggf. manuellen) Querführung des Fahrzeugs beschrieben. Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen sind einzeln oder in Kombination auch für diese Vorrichtung anwendbar.
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Die Vorrichtung ist eingerichtet, einen, bei manueller Querführung des Fahrzeugs bewirkten, manuellen Lenkwinkel der Lenkung des Fahrzeugs zu ermitteln. Ferner kann der maximal stellbare Lenkwinkel auf Basis des ermittelten manuellen Lenkwinkels ermittelt und ggf. in einer Speichereinheit des Fahrzeugs hinterlegt werden (wie in diesem Dokument beschrieben).
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Des Weiteren kann die Vorrichtung eingerichtet sein, eine maximale Krümmung einer Fahrtrajektorie des Fahrzeugs bei einem (nachfolgenden) Fahrmanöver mit Querführung auf Basis des maximal stellbaren Lenkwinkels zu ermitteln. Im Rahmen des Fahrmanövers kann die Querführung ggf. manuell durch den Fahrer bewirkt werden. Der Fahrer kann dabei durch Anzeige von ein oder mehreren möglichen Fahrtrajektorien auf einer Anzeigeeinheit (z.B. auf einem Bildschirm) des Fahrzeugs bei der Querführung des Fahrzeugs unterstützt werden. Dem Fahrer kann insbesondere die Fahrtrajektorie auf der Anzeigeeinheit angezeigt (und mit einem Kamerabild des Umfelds des Fahrzeugs überlagert) werden, die die maximal mögliche Krümmung aufweist (und die durch den maximal stellbaren Lenkwinkel bewirkt werden kann).
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Es kann somit bei dem Fahrmanöver mit Querführung Information in Bezug auf die ermittelte maximale Krümmung (insbesondere in Bezug auf die Fahrtrajektorie mit der maximalen Krümmung) auf der Anzeigeeinheit des Fahrzeugs angezeigt werden. So kann der Komfort des Fahrers weiter erhöht werden.
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Die Vorrichtung kann z.B. eingerichtet sein, während dem Fahrmanöver (typischerweise wiederholt), anhand zumindest einer Kamera (und ggf. mehrerer Kameras) des Fahrzeugs, Bilddaten in Bezug auf das in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegende Umfeld des Fahrzeugs zu ermitteln. Die ein oder mehreren Kameras können an der Front und/oder am Heck des Fahrzeugs angeordnet sein. Des Weiteren kann die Vorrichtung eingerichtet sein, auf Basis der Bilddaten zu bewirken, dass auf der Anzeigeeinheit eine bildliche Darstellung dargestellt bzw. ausgegeben wird, die das mit zumindest einer Trajektorie überlagerte Umfeld des Fahrzeugs anzeigt. Die bildliche Darstellung kann ein Video des Umfelds des Fahrzeugs umfassen. Alternativ oder ergänzend kann die bildliche Darstellung eine schematische Darstellung des Umfelds des Fahrzeugs umfassen (z.B. eine Topview Darstellung). Die in der bildlichen Darstellung dargestellte Trajektorie kann insbesondere die Trajektorie mit der maximalen Krümmung umfassen (die auf Basis des maximal stellbaren Lenkwinkels ermittelt wurde).
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Die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte beziehen sich insbesondere auf eine Vorrichtung die ausgebildet sein kann, den Fahrer des (Kraft-) Fahrzeugs bei einer erneuten (zweiten) Fahrt entlang der im Rahmen einer (vorhergehenden) ersten Fahrt aufgezeichneten Referenz-Trajektorie zu unterstützen. Die erste Fahrt kann eine Hinfahrt von dem ersten Punkt (z.B. von einem Anfangspunkt) bis zu einem zweiten Punkt (z.B. mit zu einem Endpunkt) umfassen. Die zweite Fahrt kann eine entsprechende Rückfahrt von dem zweiten Punkt zu dem ersten Punkt umfassen. Das Fahrerassistenzsystem kann somit ausgebildet sein, den Fahrer bei einer Rückfahrt zu unterstützen. Alternativ kann die zweite Fahrt eine Wiederholung der ersten Fahrt (in die gleiche Fahrtrichtung) umfassen. Die erste Fahrt kann somit eine Fahrt von dem ersten Punkt bis zu dem zweiten Punkt umfassen, und die zweite Fahrt kann eine erneute Fahrt von dem ersten Punkt zu dem zweiten Punkt umfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das zumindest eine der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung der automatisierten Querführung eines Fahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines, bei manueller Querführung des Fahrzeugs bewirkten, manuellen Lenkwinkels der Lenkung des Fahrzeugs. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Ermitteln des im Rahmen der automatisierten Querführung des Fahrzeugs durch den Lenkaktor des Fahrzeugs maximal stellbaren Lenkwinkels der Lenkung des Fahrzeugs auf Basis des ermittelten manuellen Lenkwinkels.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines (Kraft-) Fahrzeugs bei der (ggf. manuellen) Querführung des Fahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines, bei manueller Querführung des Fahrzeugs bewirkten, (maximalen) manuellen Lenkwinkels der Lenkung des Fahrzeugs, sowie das Ermitteln eines maximal stellbaren Lenkwinkel auf Basis des ermittelten (maximalen) manuellen Lenkwinkels. Das Verfahren umfasst ferner das Ermitteln einer maximalen Krümmung einer Fahrtrajektorie des Fahrzeugs bei einem (nachfolgenden) Fahrmanöver mit (ggf. manueller) Querführung auf Basis des maximal stellbaren Lenkwinkels. Außerdem umfasst das Verfahren das Anzeigen, bei dem Fahrmanöver mit Querführung, von Information in Bezug auf die ermittelte maximale Krümmung auf einer Anzeigeeinheit des Fahrzeugs.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch zumindest eines der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch zumindest eines der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können j egliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs;
- 2 eine beispielhafte aufgezeichnete Trajektorie;
- 3 eine beispielhafte Anzeige des Lenkwinkels des Fahrzeugs; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Anlernen des im Rahmen der automatisierten Querführung maximal stellbaren Lenkwinkels.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung der Güte der automatisierten Querführung eines Fahrzeugs, insbesondere bei einer Fahrt entlang einer zuvor aufgezeichneten und/oder geplanten Fahrtrajektorie. Im Folgenden wird auf eine Rückfahrt auf Basis einer während einer Hinfahrt aufgezeichneten Hinfahr-Trajektorie eingegangen. Es sei darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Aspekte allgemein für eine zweite Fahrt anwendbar sind, die auf Basis einer Referenz-Trajektorie durchgeführt wird, die während einer ersten Fahrt aufgezeichnet wurde. Darüber hinaus sind die beschriebenen Aspekte allgemein für eine Fahrt auf Basis einer geplanten Fahrtrajektorie anwendbar (z.B. bei einem Park- und/oder Rangierassistenten).
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1 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit ein oder mehrere Umfeldsensoren 102 (z.B. einer Kamera, einem Radarsensor, einem Lidarsensor, einem Ultraschallsensor, etc.) und ein oder mehrere Fahrzeugsensoren 103 (z.B. einem Lenksensor, einem Geschwindigkeitssensor, einer inertialen Messeinheit (IMU), etc.). Eine (Steuer-) Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten der ein oder mehrere Umfeldsensoren 102 und/oder auf Basis der ein oder mehreren Fahrzeugsensoren 103 während einer Hinfahrt (z.B. während eines Rangiermanövers), Trajektoriendaten in Bezug auf die bei der Hinfahrt gefahrene Hinfahr-Trajektorie zu erfassen und in einer Speichereinheit 107 des Fahrzeugs 100 zu speichern.
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Das Fahrzeug 100 kann ferner eine Rückfahr-Kamera 106 umfassen, die eingerichtet ist, bei einer Rückfahrt des Fahrzeugs 100 Bilddaten in Bezug auf das, in Fahrtrichtung des Fahrzeug 100 vor dem Fahrzeug 100 liegende, Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Insbesondere kann bei einer Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 100 durch die Kamera 106 das Umfeld am Heck des Fahrzeugs 100 erfasst werden.
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Das Fahrzeug 100 kann ferner ein oder mehrere Längs- und/oder Querführungsaktoren 104 umfassen, die ausgebildet sind, eine zumindest teilweise automatisierte Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 100 zu bewirken. Beispielhafte Aktoren 104 sind ein Antriebsmotor, eine Lenkvorrichtung und/oder eine Bremsvorrichtung. Dabei kann eine automatisierte Lenkung der Vorderachse und/oder der Hinterachse des Fahrzeugs 100 bewirkt werden. Die (Steuer-) Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, die ein oder mehreren Aktoren 104 bei einer Rückfahrt in Abhängigkeit von den Trajektoriendaten in Bezug auf die Hinfahrt anzusteuern, um den Fahrer des Fahrzeugs 100 bei der Rückfahrt zu unterstützen. Dabei kann insbesondere die Querführung automatisiert durch das Fahrzeug 100 bewirkt werden.
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Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 100 bevorzugt eine Benutzerschnittstelle 105 mit einer Anzeigeeinheit, die z.B. an dem Armaturenbrett und/oder an der Head Unit des Fahrzeugs 100 angeordnet sein kann. Die Anzeigeeinheit kann einen Bildschirm (insbesondere einen LCD, LED oder OLED Bildschirm), einen Projektor, und/oder ein Head-Up Display umfassen. Die Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, zu bewirken, dass bei einer Rückfahrt die Bilddaten der Rückfahr-Kamera 106 auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden. Insbesondere kann das in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug 100 liegende Umfeld (in Form eines Videos) dargestellt werden.
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2 zeigt eine beispielhafte Referenz-Trajektorie 200 von einem Anfangspunkt 201 bis zu einem Endpunkt 202, die auf einer Hinfahrt 203 (allgemein auf einer ersten Fahrt) aufgezeichnet und gespeichert wurde. Die Hinfahr-Trajektorie 200 kann beliebige Wegpunkte in den von der x- und y- Achse aufgespannten Ebene aufweisen. Die Referenz-Trajektorie 200 kann manuell durch den Fahrer gefahren worden sein. Dabei kann insbesondere die Lenkung manuell durch den Fahrer bewirkt worden sein. Die Referenz-Trajektorie 200 kann als Referenz für ein Fahrmanöver in der Speichereinheit 107 des Fahrzeugs 100 gespeichert werden.
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Die Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, es dem Nutzer des Fahrzeugs 100 zu ermöglichen, die gespeicherte Referenz-Trajektorie 200 für eine erneute und/oder zweite Fahrt 204 auszuwählen. Die Auswahl kann z.B. über die Benutzerschnittstelle 105 erfolgen. Die zweite Fahrt 204 kann eine Rückfahrt (von dem Endpunkt 202 zu dem Anfangspunkt 201) oder eine erneute Hinfahrt (von dem Anfangspunkt 201 zu dem Endpunkt 202) sein. Während der zweiten Fahrt 204 kann die Querführung des Fahrzeugs 100 (z.B. durch die Vorderrad-Lenkung und/oder durch die Hinterrad-Lenkung) automatisiert durch das Fahrzeug 100 (insbesondere durch ein oder mehrere Lenkaktoren 104 des Fahrzeugs 100) bewirkt werden.
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Die Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, (insbesondere auf Basis der Referenz-Trajektorie 200) eine Fahrtrajektorie 210 für die (ggf. zweite) Fahrt 204 zu planen. Dabei werden im Rahmen der Planung typischerweise Grenzwerte der ein oder mehreren Aktoren 104, insbesondere der Vorderrad- und/oder der Hinterrad-Lenkung, des Fahrzeugs 100 berücksichtigt. Es kann insbesondere der maximal stellbare Lenkwinkel der (Vorderrad- und/oder Hinterrad-) Lenkung des Fahrzeugs 100 berücksichtigt werden. Der maximal stellbare Lenkwinkel kann in der Speichereinheit 107 hinterlegt sein.
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Der für ein Fahrzeug 100 hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel wird typischerweise relativ konservativ ausgelegt, um Fertigungs- und/oder Einbautoleranzen von unterschiedlichen Fahrzeugen 100 des gleichen Fahrzeugtyps zu berücksichtigen. Es kann standardmäßig ein maximal stellbarer Lenkwinkel hinterlegt sein, der auch unter Berücksichtigung von Toleranzen zuverlässig von (fast) allen Fahrzeugen 100 des jeweiligen Fahrzeugtyps erbracht werden kann (z.B. mit einer Wahrscheinlichkeit von (ggf. nahezu) 100%). So kann eine zuverlässige automatisierte Querführung der einzelnen Fahrzeuge 100 des Fahrzeugtyps bewirkt werden.
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Der standardmäßig hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel ist somit typischerweise (betraglich) kleiner als der Lenkwinkel, der tatsächlich von einem bestimmten Fahrzeug 100 des Fahrzeugtyps erbracht werden kann. Dies kann dazu führen, dass der von dem Fahrer des Fahrzeugs 100 manuell bewirkte Lenkwinkel größer ist als der maximal stellbare Lenkwinkel, der im Rahmen der automatisierten Querführung des Fahrzeugs 100 bewirkt werden kann. Ferner kann dies dazu führen, dass die für eine zweite Fahrt 204 geplante Fahrtrajektorie 210 von der (im Rahmen einer manuellen Fahrt 203 aufgezeichneten) Referenz-Trajektorie 200 abweicht.
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Eine Abweichung zwischen der tatsächlichen Fahrtrajektorie 210 und der Referenz-Trajektorie 200 kann ggf. zu einem Abbruch der automatisierten Querführung des Fahrzeugs 100 und als Folge daraus zu einem reduzierten Komfort des Fahrzeugs 100 führen. Ferner kann eine übermäßige Beschränkung des maximal stellbaren Lenkwinkels für automatisierte Querführungsmanöver zu einer reduzierten Flexibilität des Fahrzeugs 100 bei der Durchführung von automatisierten Querführungsmanövern führen.
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Die Vorrichtung 101 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, den maximal stellbaren Lenkwinkel des Fahrzeugs 100 (Fahrzeug-spezifisch) zu erlernen. Zu diesem Zweck können (z.B. auf Basis der Sensordaten eines Lenkwinkelsensors des Fahrzeugs 100) die im manuellen Fahrbetrieb bewirkten Lenkwinkel ermittelt werden (wobei die manuell durch den Fahrer bewirkten Lenkwinkel in diesem Dokument als „manuelle Lenkwinkel“ bezeichnet werden). Es kann insbesondere der maximale manuelle Lenkwinkel ermittelt werden. Ferner kann überprüft werden, ob der maximale manuelle Lenkwinkel größer als der (in der Speichereinheit 107) hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel ist. Wenn dies der Fall ist, kann eine Aktualisierung des in der Speichereinheit 107 hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkels bewirkt werden.
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Beispielsweise kann der maximale manuelle Lenkwinkel direkt als maximal stellbarer Lenkwinkel in der Speichereinheit 107 hinterlegt werden. So kann ein besonders schnelles Anlernen des tatsächlichen maximal stellbaren Lenkwinkels für die automatisierte Querführung des Fahrzeugs 100 bewirkt werden.
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In einem weiteren Beispiel kann ein schrittweises Anlernen des maximal stellbaren Lenkwinkels bewirkt werden. In Reaktion auf das Erkennen, dass der maximale manuelle Lenkwinkel größer als der hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel ist, kann der in der Speichereinheit 107 hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel um einen bestimmten Deltawert (z.B. 0,1°) erhöht werden, um einen aktualisierten maximal stellbaren Lenkwinkel zu ermitteln.
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Es kann im Rahmen der Durchführung eines automatisierten Querführungsmanövers überprüft werden, ob der aktualisierte maximal stellbare Lenkwinkel auch tatsächlich von dem Aktor 104 des Fahrzeugs 100 gestellt werden kann. Wenn dies der Fall ist, so kann der aktualisierte maximal stellbare Lenkwinkel in der Speichereinheit 107 als maximal stellbarer Lenkwinkel hinterlegt werden. Wenn der aktualisierte maximal stellbare Lenkwinkel nicht von dem Aktor 104 des Fahrzeugs 100 gestellt werden kann, so kann der bisherige maximal stellbare Lenkwinkel in der Speichereinheit 107 beibehalten werden.
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Das o.g. Aktualisierungsverfahren kann wiederholt werden, um iterativ und/oder schrittweise den maximal stellbaren Lenkwinkel anzulernen. So kann ein besonders robustes Anlernen des maximal stellbaren Lenkwinkels bewirkt werden.
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Die Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, den Nutzer, insbesondere den Fahrer, des Fahrzeugs 100 über den hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkel zu informieren. 3 zeigt eine beispielhafte optische Darstellung 305, die über die Anzeigeeinheit der Benutzerschnittstelle 105 angezeigt werden kann. Dabei kann z.B. bei der Aufzeichnung einer Referenz-Trajektorie 200 der von dem Fahrer bewirkte manuelle Lenkwinkel 301 angezeigt werden. Ferner kann der in der Speichereinheit 107 hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel 302 angezeigt werden. So kann der Nutzer direkt darüber informiert werden, ob die manuell aufgezeichnete Referenz-Trajektorie 200 im Rahmen eines automatisierten Querführungsmanövers umgesetzt werden kann.
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Wie weiter oben dargelegt, wird typischerweise der maximal stellbare Lenkwinkel 302 für die Bahn- bzw. Trajektorienplanung einer automatisierten Park- und/oder Rangier-Funktion des Fahrzeugs 100 verwendet, da ansonsten bei einer Abweichung von der geplanten Trajektorie 200 ein Regelfehler entstehen könnte, der von dem Lenk-Aktor 104 des Fahrzeugs 100 nicht kompensiert werden kann. Die Angabe eines allgemein gültigen maximal stellbaren Lenkwinkels berücksichtigt typischerweise Fertigungs- und Einbautoleranzen, sodass der hinterlegte Wert meist relativ konservativ ist. Es kann sich daher bei einem Fahrzeug 100 ein Delta zwischen dem hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkel 302 und dem Lenkwinkel 301 ergeben, den der Fahrer selbst maximal einstellen kann. Dies kann zu einer Abweichung beim automatisierten Abfahren einer geplanten oder gespeicherten Trajektorie 200 führen. Ein weiterer Grund für mögliche Abweichungen zwischen dem hinterlegten maximal stellbaren Lenkwinkel 302 und dem maximalen manuellen Lenkwinkel 301 kann sein, dass in der Lenkung des Fahrzeugs 100 als Lenkanschlag ggf. kein Elastomer verbaut ist, sondern der Anschlag über Software simuliert wird.
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Eine Park- und/oder Rangier-Funktion des Fahrzeugs 100 kann ausgebildet sein, ausgehend von dem konservativ berechneten und bedateten (d.h. hinterlegten) Wert des maximal stellbaren Lenkwinkels 302 den tatsächlich maximal stellbaren Lenkwinkel anlernen. Zu diesem Zweck kann auf Basis der Sensordaten von ein oder mehreren Sensoren 102, 103 des Fahrzeugs 100 der von dem Fahrer manuell eingestellte maximale Lenkwinkel ermittelt und gespeichert werden (spezifisch für das Fahrzeug 100). Basierend auf dem maximalen manuellen Lenkwinkel 301 kann ein aktualisierter maximal stellbarer Lenkwinkel 302 ermittelt werden.
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Während der Durchführung eines automatisierten Querführungsmanövers kann überprüft werden, ob der aktualisierte maximal stellbare Lenkwinkel von dem Aktor 104 des Fahrzeugs 100 umgesetzt werden kann.
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Ggf. kann pro Aufzeichnung einer Trajektorie 200 jeweils der maximale manuelle Lenkwinkel 301 ermittelt und gespeichert werden. Dieser maximale manuelle Lenkwinkel 301 kann dann beim Abfahren dieser Trajektorie 200 (als maximal stellbarer Lenkwinkel 302) herangezogen werden. Dies kann ggf. nur dann erfolgen, wenn der maximale manuelle Lenkwinkel 301 bei der Aufzeichnung der Trajektorie 200 größer als der hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel 302 ist.
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Während dem manuellen Fahren kann somit der maximal stellbare Lenkwinkel 302 angelernt werden. Dies kann ggf. in iterativer Weise erfolgen. Es kann ein konservativer Startwert gewählt werden, und wenn der von dem Fahrer manuell eingestellte Lenkwinkel 301 über dem aktuell gespeicherten Wert des maximal stellbaren Lenkwinkels 302 liegt, kann der jeweils manuell eingestellte Wert als gespeicherter Wert übernommen werden. Dieser Prozess kann (ggf. dauerhaft) wiederholt werden, um den maximal stellbaren Lenkwinkel 302 anzulernen.
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Alternativ kann zur Aktualisierung des gespeicherten Wertes der bisher gespeicherte Wert um einen bestimmten Deltawert erhöht werden, um den maximal zulässigen Lenkwinkel 302 stufenweise in Richtung des maximalen manuellen Lenkwinkels 301 zu erhöhen. Dabei kann im Rahmen eines automatisierten Querführungsmanövers überprüft werden, ob der um den jeweiligen Deltawert erhöhte maximal zulässige Lenkwinkel 302 auch tatsächlich umgesetzt werden kann. Wenn die Überprüfung erfolgreich war, kann der Lenkwinkel 302 dauerhaft hinterlegt werden.
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Das Anlernen des maximal stellbaren Lenkwinkels 302 kann ggf. direkt im Montagewerk des Fahrzeugs 100 und/oder im Rahmen der Wartung des Fahrzeugs 100 (z.B. nach Austausch oder Reparatur der Lenkung) erfolgen (z.B. im Rahmen einer Kalibrierung). Dies kann z.B. im Rahmen eines Diagnosejobs, einer Anlernfahrt und/oder einer Prüfstandfahrt erfolgen.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 400 zur Steuerung der automatisierten Querführung eines (Kraft-) Fahrzeugs 100. Das Verfahren 400 kann z.B. im Rahmen einer Fahrfunktion des Fahrzeugs 100 ausgeführt werden, bei dem das Fahrzeug 100 automatisiert entlang einer (ggf. im Vorfeld aufgezeichneten) Trajektorie 200 quergeführt wird.
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Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401 eines, bei manueller Querführung des Fahrzeugs 100 bewirkten, manuellen Lenkwinkels 301 der Lenkung des Fahrzeugs 100. Beispielsweise kann der (betraglich) maximale manuelle Lenkwinkel 301 ermittelt werden, der bei einer manuellen Fahrt 203 zur Aufzeichnung einer Referenz-Trajektorie 200 bewirkt wurde.
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Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Ermitteln 402 des im Rahmen der automatisierten Querführung des Fahrzeugs 100 durch den Lenkaktor 104 des Fahrzeugs 100 maximal stellbaren Lenkwinkels 302 auf Basis des ermittelten (maximalen) manuellen Lenkwinkels 301. Dabei kann insbesondere der in einer Speichereinheit 107 des Fahrzeugs 100 hinterlegte maximal stellbare Lenkwinkel 302 auf Basis des ermittelten (maximalen) manuellen Lenkwinkels 301 aktualisiert werden.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte kann die Güte der automatisierten Querführung eines Fahrzeugs 100, insbesondere beim Abfahren einer im Vorfeld aufgezeichneten Referenz-Trajektorie 200, in effizienter und robuster Weise erhöht werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.