DE102022201184A1

DE102022201184A1 - Verfahren zum dynamischen Umplanen einer Parktrajektorie

Info

Publication number: DE102022201184A1
Application number: DE102022201184.8A
Authority: DE
Inventors: Yong-Ho Yoo; Benedikt Wartusch; Hendrik Deusch; Nicolas Stein
Original assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
Priority date: 2022-02-04
Filing date: 2022-02-04
Publication date: 2023-08-10
Also published as: JP2023114454A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dynamischen Umplanen einer ersten Parktrajektorie eines Fahrzeugs (1) während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs und der Bewegung des Fahrzeugs (1) auf der ersten Parktrajektorie (P1) zu einer ersten Zielposition (Z1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dynamischen Umplanen einer Parktrajektorie für zumindest teilweise automatisiert durchgeführte Parkvorgänge.
Im Stand der Technik sind bereits Verfahren zur Planung einer Parktrajektorie bekannt. Insbesondere sind geometrische Planungsverfahren bekannt, die durch eine Kombination von Kreisbogensegmenten, Geraden und oder Klothoiden eine Parktrajektorie bestimmen, mittels der eine in der Parklücke befindliche Zielposition erreicht wird.
Während der zumindest teilweise automatisierten Durchführung des Parkvorgangs können Veränderungen des Umgebungsmodells auftreten, das von einem Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Die Änderung des Umgebungsmodells kann unterschiedliche Ursachen haben, beispielsweise, dass die Umgebungserfassung aufgrund der beim Parkvorgang geringeren Geschwindigkeit (im Vergleich zur Erfassung beim Vorbeifahren an der Parklücke) genauer ist, dass beim Einfahren in die Parklücke neue Umgebungsdetails erfasst werden, die beim Vorbeifahren an der Parklücke von der Sensorik des Fahrzeugs nicht erkannt wurden und/oder dass sich eine zeitliche Veränderung der Umgebungssituation ergibt, beispielsweise durch einen Fußgänger, der den Rand der Parklücke betritt etc.
Dadurch kann es vorkommen, dass die zunächst bestimmte Parktrajektorie nicht mehr kollisionsfrei durchführbar ist.
Aus dem Stand der Technik bekannte Parkassistenzsysteme beenden in derartigen Situationen den Parkvorgang oder stoppen zumindest das Fahrzeug, berechnen eine alternative Parktrajektorie zu einer kollisionsfrei erreichbaren zweiten Zielposition, was häufig ein Rangieren notwendig macht, d.h. das Fahrzeug wird nicht auf einer einzügigen bewegt, sondern auf einer mehrzügigen Parktrajektorie.
Diese Art der Umplanung wird von den Fahrzeuginsassen als wenig komfortabel empfunden.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum dynamischen Umplanen einer Parktrajektorie anzugeben, das auf eine veränderte Parksituation reagieren kann und einen hohen Parkkomfort und damit eine hohe Nutzerakzeptanz aufweist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Fahrassistenzsystem zum dynamischen Umplanen einer Parktrajektorie eines Fahrzeugs ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 15.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum dynamischen Umplanen einer ersten Parktrajektorie eines Fahrzeugs während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs und der Bewegung des Fahrzeugs auf der ersten Parktrajektorie zu einer ersten Zielposition. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

Zunächst wird während der Bewegung des Fahrzeugs auf der ersten Parktrajektorie eine Information empfangen, dass ein Umplanen der zuvor für den Parkvorgang geplanten ersten Parktrajektorie erforderlich ist. Die Information kann beispielsweise von einer Komponente eines Fahrassistenzsystems des Fahrzeugs bereitgestellt werden, beispielsweise von derjenigen Komponente, die das Umgebungsmodell des Umgebungsbereichs um das Fahrzeug herum erzeugt. Die Information indiziert weiterhin, dass das Fahrzeug zu einer neuen Zielposition zu bewegen ist, die sich von der ersten Zielposition unterscheidet.

Anschließend wird eine zweite Parktrajektorie für ein einzügiges Parkmanöver ausgehend von einer Anfangsposition zu der neuen Zielposition geplant, die zu der aktuellen Position des Fahrzeugs beabstandet ist und auf der ersten Parktrajektorie liegt. Die zweite Parktrajektorie wird basierend auf einer Trajektorienbibliothek geplant, die mehrere unterschiedliche Trajektorientypen enthält. Die Trajektorientypen umfassen ein oder mehrere Trajektoriensegmente, wobei ein Trajektoriensegment eine Gerade, ein Kreisbogensegment oder eine Klothoide ist.
Die zweite Parktrajektorie wird derart geplant wird, dass zwischen der ersten und der zweiten Parktrajektorie und zwischen aneinander anschließenden Trajektoriensegmenten der zweiten Parktrajektorie jeweils ein stetiger Krümmungsübergang besteht. Zudem wird die zweite Parktrajektorie vorzugsweise derart geplant, dass zwischen der ersten und der zweiten Parktrajektorie und zwischen aneinander anschließenden Trajektoriensegmenten ein stetiges Geschwindigkeitsprofil entsteht.
Nach der Bestimmung der zweiten Parktrajektorie wird ein einzügiger Parkvorgang vollzogen, und zwar basierend auf der ersten Parktrajektorie bis zur Anfangsposition und basierend auf der zweiten Parktrajektorie von der Anfangsposition bis zur neuen Zielposition unter ständiger Fortbewegung des Fahrzeugs.
Der technische Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass eine für die Fahrzeuginsassen komfortable Umplanung der Parktrajektorie erfolgt, die einzügig durchfahrbar ist, d.h. ohne dass das Fahrzeug angehalten bzw. rangiert wird. Zudem ermöglicht die Verwendung der Trajektorienbibliothek eine Berechnung einer zweiten Parktrajektorie mit geringem Rechenaufwand und mit einem für den Nutzer erwartbaren Trajektorienverlauf, so dass der automatisierte Parkvorgang von den Fahrzeuginsassen als natürlich empfunden wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die aktuelle Position des Fahrzeugs die Fahrzeugposition zu Beginn des Planungsvorgangs der zweiten Parktrajektorie. Die Anfangsposition ist derart gewählt, dass der Planungsvorgangs der zweiten Parktrajektorie beendet ist, bevor die Anfangsposition bei Fortbewegen des Fahrzeugs auf der ersten Parktrajektorie erreicht ist und/oder ein zukünftiger Zeitraum, in dem Krümmungswerte für die Krümmungsvorsteuerung eines Reglers des Fahrzeugs verwendet werden, abgelaufen ist. Der die Krümmungsvorsteuerung bewirkende Regler nutzt beispielsweise mehrere Krümmungswerte der ersten Parktrajektorie für die Fahrzeugregelung, um zu verhindern, dass ein abruptes Ändern der Trajektorie zu einem unerwünschten Regelverhalten führt, muss die Anfangsposition derart gewählt werden, dass der Regler genügend Zeit hat, die veränderten Krümmungswerte der zweiten Parktrajektorie sukzessive bei der Krümmungsvorsteuerung zu berücksichtigen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Information zum Umplanen der Parktrajektorie und/oder die neue Zielposition während des Einfahrens des Fahrzeugs in die Parklücke und/oder bei einer Fahrzeugposition erhalten, bei der das Fahrzeug schon zumindest teilweise in die Parklücke eingefahren ist. Damit ist schon ein Teil der ersten Parktrajektorie durchfahren worden, wenn die Information zum Umplanen empfangen wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden basierend auf den Trajektorientypen der Trajektorienbibliothek zeitlich nacheinander oder zeitlich parallel Planungen der zweiten Parktrajektorie vorgenommen. Sofern die Rechenkapazität der Recheneinheit es erlaubt, können mehrere Planungen der zweiten Parktrajektorie parallel durchgeführt werden. Dabei wird pro Trajektorientyp jeweils zumindest eine Trajektorienplanung durchgeführt. Dadurch kann zeiteffizient für jeden Trajektorientyp der Trajektorienbibliothek ermittelt werden, ob basierend auf diesem Trajektorientyp eine zweite Parktrajektorie zur neuen Zielposition gefunden werden kann.
Alternativ kann die Prüfung sequentiell erfolgen, d.h. es wird für jeden Trajektorientyp der Trajektorienbibliothek zeitlich nacheinander geprüft, ob basierend auf dem jeweiligen Trajektorientyp eine zweite Parktrajektorie zur neuen Zielposition gefunden werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgen die Planungen der zweiten Parktrajektorie basierend auf den Trajektorientypen der Trajektorienbibliothek ohne Berücksichtigung der Parksituation und/oder der Lage der neuen Zielposition relativ zur ersten Zielposition. In anderen Worten wird nicht abhängig von der jeweiligen Parksituation entschieden, mit welchem Trajektorientyp vorteilhaft die neue Zielposition erreicht werden kann, sondern die Trajektorientypen werden zeitlich parallel oder zeitlich hintereinander zur Bestimmung der zweiten Parktrajektorie verwendet, bis eine zweite Parktrajektorie gefunden wurde.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Parksituation und/oder die Lage der neuen Zielposition relativ zur ersten Zielposition beurteilt und in Abhängigkeit des Beurteilungsergebnisses eine Abfolgehierarchie von Trajektorientypen erstellt wird, basierend auf der die Planung der zweiten Parktrajektorie zeitlich nacheinander mit unterschiedlichen Trajektorientypen erfolgt. Die Planung wird beispielsweise dann beendet, wenn basierend auf einem Trajektorientypen eine zweite Parktrajektorie gefunden wurde. Dadurch kann parksituationsabhängig eine zielgerichtete Trajektorienplanung erfolgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Trajektorienbibliothek einen ersten Trajektorientyp, der sich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs aus den Trajektoriensegmenten Gerade, Klothoide und Kreisbogensegment zusammensetzt. Diese Trajektoriensegmente schließen unmittelbar aneinander an.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Trajektorienbibliothek einen zweiten Trajektorientyp, der sich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs aus den Trajektoriensegmenten Klothoide, Kreisbogensegment und Klothoide zusammensetzt. Diese Trajektoriensegmente schließen wiederum unmittelbar aneinander an.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Trajektorienbibliothek einen dritten Trajektorientyp, der sich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs aus den Trajektoriensegmenten Kreisbogensegment mit erstem Radius, Klothoide und Kreisbogensegment mit zweitem Radius zusammensetzt, wobei der erste und zweite Radius unterschiedlich sind. Diese Trajektoriensegmente schließen wiederum unmittelbar aneinander an.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Trajektorienbibliothek einen vierten Trajektorientyp, der sich in Fahrtrichtung des Fahrzeugs aus den Trajektoriensegmenten Kreisbogensegment, Klothoide, Gerade, Klothoide und Kreisbogensegment zusammensetzt. Diese Trajektoriensegmente schließen wiederum unmittelbar aneinander an. Mittels des vierten Trajektorientyp können S-förmige Parktrajektorien erhalten werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Parkvorgang ein Schrägparkvorgang oder ein Senkrechtparkvorgang. Diese Parkvorgänge zeichnen sich dadurch aus, dass aufgrund der großen Parkplatztiefe die Ersterfassung der Parksituation beim Vorbeifahren an der Parklücke oft unzureichend ist, und beim zumindest teilweisen Einfahren in die Parklücke eine Aktualisierung des Umgebungsmodells erfolgt, die ein Umplanen der ersten Parktrajektorie erforderlich macht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die erste und zweite Parktrajektorie zusammen eine Länge kürzer als 10m auf. Damit ist die Länge der Gesamtparktrajektorie relativ kurz, was bei Bewegung des Fahrzeugs eine schnelle und zeiteffiziente Umplanung der Parktrajektorie mittels der Trajektorienbibliothek erforderlich macht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Parktrajektorie kürzer als 4m. Trotz der Kürze der zweiten Parktrajektorie kann mittels der Trajektorientypen der Trajektorienbibliothek eine dynamische Umplanung der Parktrajektorie erfolgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beim Durchfahren der ersten und zweiten Parktrajektorie zwischen 0,2m/s und 3m/s. Durch die geringe Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann die zweite Parktrajektorie relativ kleine Kurvenradien aufweisen, so dass trotz einer relativ kurzen zweiten Parktrajektorie die neue Zielposition erreicht werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrassistenzsystem mit einer Recheneinheit zum dynamischen Umplanen einer ersten Parktrajektorie eines Fahrzeugs während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs und der Bewegung des Fahrzeugs auf der ersten Parktrajektorie zu einer ersten Zielposition.
Die Recheneinheit ist dazu konfiguriert, die folgenden Schritte zu vollziehen:

- Während der Bewegung des Fahrzeugs auf der ersten Parktrajektorie, Empfangen einer Information, dass ein Umplanen der ersten Parktrajektorie erforderlich ist und das Fahrzeug mittels einer zweiten Parktrajektorie zu einer neuen Zielposition zu bewegen ist;
- Planen der zweiten Parktrajektorie für ein einzügiges Parkmanöver ausgehend von einer Anfangsposition, die zu der aktuellen Position des Fahrzeugs beabstandet ist und auf der ersten Parktrajektorie liegt, zu der neuen Zielposition, wobei die zweite Parktrajektorie basierend auf einer Trajektorienbibliothek geplant wird, die mehrere unterschiedliche Trajektorientypen enthält, wobei die Trajektorientypen ein oder mehrere Trajektoriensegmente umfassen, wobei ein Trajektoriensegment eine Gerade, ein Kreisbogensegment oder eine Klothoide ist, wobei die zweite Parktrajektorie derart geplant wird, dass zwischen der ersten und der zweiten Parktrajektorie und zwischen aneinander anschließenden Trajektoriensegmenten der zweiten Parktrajektorie jeweils ein stetiger Krümmungsübergang besteht;
- Vollziehen eines einzügigen Parkvorgangs basierend auf der ersten Parktrajektorie bis zur Anfangsposition und basierend auf der zweiten Parktrajektorie von der Anfangsposition bis zur neuen Zielposition unter ständiger Fortbewegung des Fahrzeugs.

Unter „Trajektorienbibliothek“ im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein Satz von Trajektorientypen verstanden, wobei die Trajektorientypen eine unterschiedliche Form aufweisen und sich dadurch für unterschiedliche Umplanungs-Situationen eignen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 beispielhaft eine schematische Darstellung eines Senkrecht-Parkvorgangs, bei dem aufgrund eines Objekts in der Parklücke eine Umplanung der Parktrajektorie erforderlich ist;
2 beispielhaft eine schematische Darstellung einer Parksituation mit einer ursprünglich geplanten ersten Parktrajektorie und einer zweiten Parktrajektorie, basierend auf der anstelle der ersten Zielposition des Fahrzeugs eine neue Zielposition erreicht wird;
3 beispielhaft eine schematische Darstellung eines ersten Trajektorientyps, der zur Planung der zweiten Parktrajektorie verwendet werden kann;
4 beispielhaft eine schematische Darstellung eines zweiten Trajektorientyps, der zur Planung der zweiten Parktrajektorie verwendet werden kann;
5 beispielhaft eine schematische Darstellung eines dritten Trajektorientyps, der zur Planung der zweiten Parktrajektorie verwendet werden kann;
6 beispielhaft eine schematische Darstellung eines vierten Trajektorientyps, der zur Planung der zweiten Parktrajektorie verwendet werden kann;
7 beispielhaft ein Ablaufdiagramm, das die Schritte zur Durchführung des Planungsverfahrens veranschaulicht; und
8 beispielhaft ein Blockdiagramm, das die Verfahrensschritte des Verfahrens zum dynamischen Umplanen der ersten Parktrajektorie verdeutlicht.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum dynamischen Umplanen einer Parktrajektorie eines Fahrzeugs, während das Fahrzeug durch ein Fahrassistenzsystem, insbesondere ein Parkassistenzsystem auf einer ersten Parktrajektorie bewegt wird. „Dynamisches Umplanen“ bedeutet dabei, dass sich das Fahrzeug während des Umplanens weiterhin auf der ersten Parktrajektorie bewegt und nach der Ermittlung einer zweiten Parktrajektorie, die eine neue Zielposition aufweist und die veränderte Umgebungssituation des Fahrzeugs berücksichtigt, das Fahrzeug entlang dieser zweiten Parktrajektorie weiterbewegt wird. Dabei findet vorzugsweise ein stetiger Übergang zwischen dem ersten und zweiten Parktrajektorie statt. Der Auslöser für das Umplanen kann durch eine Rechnereinheit des Fahrzeugs automatisch generiert werden, beispielsweise dann, wenn durch eine Sensorik des Fahrzeugs erkannt wird, dass sich die Parksituation verändert hat und durch das Fahrzeug eine neue Zielposition eingenommen werden muss. Eine solche Veränderung der Parksituation liegt beispielsweise dann vor, wenn sich die Parklücke, die mittels des Parkvorgangs beparkt werden soll, vergrößert oder verkleinert hat, ein zunächst nicht erkanntes Objekt die Parklücke begrenzt oder die Parklückenausrichtung zunächst anders angenommen wurde.
1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Parkvorgang eines Fahrzeugs 1, das in eine senkrecht zur ursprünglichen Fahrtrichtung FR verlaufende Parklücke PL (Senkrecht-Parkvorgang) rückwärts eingeparkt wird. Die Parklücke wird beispielhaft beidseitig durch Objekte begrenzt, im gezeigten Ausführungsbeispiel die Drittfahrzeuge 3, 4. Es handelt sich hierbei um einen zumindest teilautomatisiert durchgeführten Parkvorgang, d.h. das Parkassistenzsystem übernimmt die Planung der Parktrajektorie und zumindest teilweise die Steuerung des Fahrzeugs 1 während des Parkvorgangs.
Beim Vorbeifahren des Fahrzeugs 1 an der Parklücke PL wird die Parklücke PL durch die Sensorik des Fahrzeugs erfasst und mittels einer im Fahrzeug 1 vorgesehenen Recheneinheit 2 ein Modell der Umgebung der Parklücke erstellt, basierend auf dem die Trajektorienplanung erfolgt. Dadurch wird eine erste Parktrajektorie erzeugt, basierend auf der das Fahrzeug auf die erste Zielposition Z1 bewegt wird. Die Sensorik des Fahrzeugs 1 kann beispielsweise einen oder mehrere Sensoren der folgenden Sensortypen aufweisen: Ultraschallsensor, Kamera, Radarsensor, LIDAR-Sensor.
Aufgrund der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 beim Vorbeifahren an der Parklücke PL und/oder des Abstands der Fahrzeugs 1 zur Parklücke PL kann es vorkommen, dass die Parktrajektorie fußend auf einem Umgebungsmodell geplant wird, das nicht der tatsächlich vorherrschenden Parksituation entspricht. So wird beispielsweise in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erst beim Einfahren in die Parklücke das Objekt O erkannt, das für ein Positionieren des Fahrzeugs 1 auf der ersten Zielposition hinderlich ist, so dass ein Umplanen der ersten Parktrajektorie P1 auf eine zweite Parktrajektorie P2 notwendig wird.
Mittels der zweiten Parktrajektorie P2 kann das Fahrzeug 1 auf eine zweite Zielposition Z2 manövriert werden, die sich von der ersten Zielposition Z1 unterscheidet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die zweite Zielposition Z2 seitlich zur ersten Zielposition Z1 versetzt, so dass das Fahrzeug 1 nicht mit dem Objekt O kollidiert, sondern zwischen dem Objekt O und dem Drittfahrzeug 3 positioniert wird.
Die zweite Parktrajektorie P2 wird derart berechnet, dass der Übergang zwischen der ersten und zweiten Parktrajektorie P1, P2 stetig, insbesondere mit einem stetigen Krümmungsübergang erfolgt. Zudem wird die zweite Parktrajektorie P2 während der Bewegung des Fahrzeugs 1 berechnet und die zweite Parktrajektorie P2 wird an einem Anfangspunkt auf der ersten Parktrajektorie P1 gestartet, so dass eine kontinuierliche Bewegung des Fahrzeugs 1 in die Parklücke ohne Stillstand oder Rangieren ermöglicht wird.
2 zeigt eine aus einer ersten und zweiten Parktrajektorie P1, P2 zusammengesetzte Gesamtparktrajektorie mehr im Detail, basierend auf der das Verfahren zum dynamischen Umplanen der ersten Parktrajektorie weiter beschrieben wird.
Wie zuvor beschrieben, wird die erste Parktrajektorie P1 anhand eines Umgebungsmodells erzeugt, das vor dem Beginn des Einparkvorgangs erstellt wurde. Nachdem der Einparkvorgang gestartet wurde und das Fahrzeug 1 durch das Fahrerassistenzsystem auf der ersten Parktrajektorie P1 bewegt wird, wird eine Information empfangen, dass ein Umplanen der Parktrajektorie erforderlich ist, da das Fahrzeug 1 nicht auf die erste Zielposition Z1, sondern auf eine davon abweichende, neue Zielposition Z2 bewegt werden sollte oder muss. Die Position, an der sich das Fahrzeug zum Zeitpunkt des Empfangs dieser Information befindet, ist in der 2 mit P1a gekennzeichnet.
Auf diese Information hin wird durch die Recheneinheit 2 des Fahrzeugs 1 hin die zweite Parktrajektorie P2 berechnet. Da die Berechnung der zweiten Parktrajektorie P2 Rechenzeit benötigt und die Bewegung des Fahrzeugs 1 nicht unterbrochen werden soll, d.h. das Fahrzeug auch nach dem Empfang der Information zur Umplanung der Parktrajektorie weiterbewegt werden soll, wird für den Beginn der zweiten Parktrajektorie P2 eine Anfangsposition A gewählt, die auf der ersten Parktrajektorie P1 liegt und zwischen der Position P1a und der neuen Zielposition P2 angeordnet ist. Dadurch kann das Fahrzeug 1 kontinuierlich auf der ersten Parktrajektorie P1 weiterbewegt werden, bis die Anfangsposition A erreicht wurde. Von dieser Anfangsposition A aus kann das Fahrzeug 1 auf der zweiten Parktrajektorie P2 zur neuen Zielposition Z2 manövriert werden.
Die zweite Parktrajektorie P2 wird dabei derart gewählt, dass sich an der Anfangsposition A ein kontinuierlicher Trajektorienübergang mit einem stetigen Krümmungsverlauf ergibt.
Die zweite Parktrajektorie P2 wird vorzugsweise mittels eines geometrischen Planungsverfahrens (im Gegensatz zu bekannten generischen Planungsverfahren) ermittelt. Die zweite Parktrajektorie P2 wird aus mehreren Trajektoriensegmenten gebildet. Die Trajektoriensegmente können eine Gerade, ein Kreisbogensegment oder eine Klothoide sein. Die zweite Parktrajektorie P2 wird dabei aus in Fahrtrichtung FR direkt aneinander anschließenden Trajektoriensegmenten gebildet, so dass durch die Aneinanderreihung der Trajektoriensegmente eine zweite Parktrajektorie P2 erhalten wird, mittels der sich das Fahrzeug mit einem kontinuierlichen Krümmungsverlauf von der Anfangsposition zur zweiten Zielposition Z2 bewegen lässt.
Um mit geringem Rechenaufwand die zweite Parktrajektorie P2 bestimmen zu können, wird eine Trajektorienbibliothek verwendet, die mehrere unterschiedliche Trajektorientypen enthält. Die Trajektorientypen zeichnen sich durch eine festgelegte Abfolge von vorgegebenen Trajektoriensegmenten aus. Die Trajektoriensegmente können jeweils durch eine Gerade, ein Kreisbogensegment oder eine Klothoide gebildet sein, wobei der Verlauf bzw. die Länge der jeweiligen Trajektoriensegmente situationsabhängig angepasst werden kann. Mittels der Trajektorienbibliothek wird ein Satz von Trajektorientypen bereitgestellt, mittels denen versucht werden kann, eine zweite Parktrajektorie P2 zu bestimmen, die einen stetigen Übergang von der ersten zur zweiten Parktrajektorie P1, P2 ermöglicht, so dass die neue Zielposition mittels eines einzügigen Parkvorgangs, d.h. ohne Rangieren erreicht wird.
3 bis 6 zeigen beispielhaft und schematisch mehrere Trajektorientypen, basierend auf denen die zweite Parktrajektorie P2 bestimmt werden kann.
Der in 3 gezeigte erste Trajektorientyp setzt sich aus drei Trajektoriensegmenten zusammen, wobei das in Fahrtrichtung gesehen erste Trajektoriensegment S1 eine Gerade, das zweite Trajektoriensegment S2 eine Klothoide und das dritte Trajektoriensegment S3 ein Kreisbogensegment sind. Durch die Klothoide (Trajektoriensegment S2) wird ein stetiger Krümmungsübergang zwischen den Trajektoriensegmenten S1 und S3 geschaffen.
Der in 4 gezeigte zweite Trajektorientyp setzt sich ebenfalls aus drei Trajektoriensegmenten zusammen, wobei das in Fahrtrichtung gesehen erste Trajektoriensegment S1 eine erste Kothoide, das zweite Trajektoriensegment S2 ein Kreisbogensegment und das dritte Trajektoriensegment S3 eine zweite Kothoide sind. Durch die erste Klothoide wird ein stetiger Krümmungsübergang hin zu dem zweiten Trajektoriensegment S2 geschaffen, indem die Klothoide eine Krümmungsanpassung von einem vorhergehenden Abschnitt der ersten Parktrajektorie P1 hin zu dem Kreisbogensegment schafft. Durch die zweite Klothoide kann das Fahrzeug derart auf die neue Zielposition Z2 manövriert werden, dass dieses an der neuen Zielposition Z2 die gewünschte Ausrichtung aufweist.
Der in 5 gezeigte dritte Trajektorientyp setzt sich wiederum aus drei Trajektoriensegmenten zusammen, wobei das in Fahrtrichtung gesehen erste Trajektoriensegment S1 ein erstes Kreisbogensegment mit einem ersten Radius, das zweite Trajektoriensegment S2 eine Kothoide und das dritte Trajektoriensegment S3 ein zweites Kreisbogensegment mit einem zweiten Radius sind. Der erste und zweite Radius sind verschieden und die Klothoide, die die beiden Kreisbogensegmente verbindet, ist derart gewählt, dass diese einen stetigen Krümmungsübergang von dem ersten Kreisbogensegment zum zweiten Kreisbogensegment ermöglicht.
Der in 6 gezeigte vierte Trajektorientyp setzt sich aus fünf Trajektoriensegmenten S1 - S5 zusammen, um eine S-förmige zweite Parktrajektorie zu ermöglichen. Das in Fahrtrichtung FR gesehen erste Trajektoriensegment S1 ist ein erstes Kreisbogensegment mit einem ersten Radius, das zweite Trajektoriensegment S2 ist eine erste Kothoide, das dritte Trajektoriensegment S3 ist eine Gerade, das vierte Trajektoriensegment S4 ist eine zweite Klothoide und das fünfte Trajektoriensegment S3 ist ein zweites Kreisbogensegment mit einem zweiten Radius. Das erste und zweite Kreisbogensegment und die erste und zweite Klothoide können symmetrisch gewählt sein, d.h. sie weisen die gleiche Länge, den gleichen Radius bzw. den gleichen Krümmungsverlauf auf. Bei Symmetrie des ersten und zweiten Kreisbogensegments und der ersten und zweiten Klothoide wird das Fahrzeug 1 um die Wegstrecke 2d lateral versetzt, wobei sich jeweils ein Lateralversatz um die Wegstrecke d pro durchfahrener Hälfte der zweiten Parktrajektorie P2 ergibt. Alternativ können das erste und zweite Kreisbogensegment und die erste und zweite Klothoide auch unsymmetrisch gewählt sein.
Mittels des geometrischen Planungsverfahrens werden die Länge, der Radius bzw. der Krümmungsverlauf der jeweiligen Trajektoriensegmente derart gewählt, dass sich von der Anfangsposition zur zweiten Zielposition Z2 eine zweite Parktrajektorie P2 ergibt, bei der die einzelnen Trajektoriensegmente direkt aneinander anschließen und die einen stetigen Krümmungsverlauf hat.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das beispielhafte Verfahrensschritte der Planung der zweiten Parktrajektorie P2 näher verdeutlicht.
Zunächst wird eine Umplanungsinformation empfangen (S1). Diese Umplanungsinformation indiziert, dass der Parkvorgang zur ersten Zielposition Z1 nicht beendet werden kann, da sich das Umgebungsmodell verändert hat. Die Umplanungsinformation kann eine Information zu einer neuen Zielposition Z2 enthalten, die anstelle der ersten Zielposition Z1 eingenommen werden soll.
Anschließend wird eine Anfangsposition A bestimmt, die auf der ersten Parktrajektorie P1 liegt, und zwar zwischen der aktuellen Position A des Fahrzeugs 1 und der ersten Zielposition Z1.
Von dieser Anfangsposition A aus wird die zweite Parktrajektorie P2 zur neuen Zielposition Z2 geplant (S2). Die Planung erfolgt mittels eines geometrischen Planungsverfahrens basierend auf einer Trajektorienbibliothek, die mehrere unterschiedliche Trajektorientypen umfasst. Dabei wird basierend auf den einzelnen Trajektorientypen entweder zeitlich parallel oder zeitlich hintereinander geprüft, ob es möglich ist, eine zweite Parktrajektorie P2 zwischen der aktuellen Position A des Fahrzeugs 1 und der ersten Zielposition Z1 zu finden, so dass die Gesamttrajektorie aus erster Parktrajektorie P1 bis zur Anfangsposition A und zweiter Parktrajektorie P2 ab der Anfangsposition A bis zur neuen Zielposition Z2 einzügig mit einer stetigen Krümmung durchfahrbar ist.
Bei dem iterativen Prüfen der einzelnen Trajektorientypen kann vorab die Parksituation ermittelt werden und die Versuchsreihenfolge mit den einzelnen Trajektorientypen entsprechend gewählt werden.
Anschließend wird geprüft, ob eine zweite Parktrajektorie P2 gefunden wurde, mittels der von der Anfangsposition A aus die neue Zielposition Z2 einzügig erreichbar ist (S3).
Wenn dies der Fall ist, wird der Parkvorgang bis zur Anfangsposition A basierend auf der ersten Parktrajektorie P1 und ab der Anfangsposition A bis zur neuen Zielposition Z2 basierend auf der zweiten Parktrajektorie P2 durchgeführt (S4).
Wenn jedoch in Schritt S3 keine zweite Parktrajektorie P2 ermittelt werden konnte, wird in Schritt S5 geprüft, ob ein Abbruchkriterium erreicht wurde. Das Abbruchkriterium kann beispielsweise die Anzahl der Versuche sein, die bereits unternommen wurden, um eine zweite Parktrajektorie P2 zu ermitteln.
Falls das Abbruchkriterium nicht erreicht ist, wird im Schritt S6 die Anfangsposition A verändert. Dabei kann die Anfangsposition in Fahrtrichtung FR oder entgegen der Fahrtrichtung FR verschoben werden, solange der Abstand zwischen der aktuellen Position des Fahrzeugs 1 und der Anfangsposition A noch ausreicht, die zweite Parktrajektorie zu berechnen.
Nach dem Verändern der Anfangsposition A wird erneut Schritt S2 durchgeführt, d.h. es wird versucht, eine zweite Parktrajektorie P2 zu ermitteln, die von der neuen Anfangsposition zur neuen Zielposition Z2 führt.
Falls in Schritt S5 festgestellt wird, dass das Abbruchkriterium erreicht wurde, wird in Schritt S7 eine mehrzügige Parktrajektorie ermittelt, mittels der die neue Zielposition Z2 erreicht werden kann.
Das vorbeschriebene Verfahren eignet sich bevorzugt für Senkrecht- oder Schrägparksituationen. Die Gesamtlänge der Parktrajektorie (d.h. die Summe aus erster Parktrajektorie P1 von der Einleitung des Parkvorgangs bis zum Erreichen der Anfangsposition A und zweiter Parktrajektorie P2 von der Anfangsposition A bis zur neuen Zielposition Z2) beträgt vorzugsweise weniger als 10m. Die Länge der zweiten Parktrajektorie Z2 beträgt vorzugsweise weniger als 5m, insbesondere weniger als 4m. Damit ist die Gesamtlänge der Parktrajektorie und insbesondere die Länge der zweiten Parktrajektorie P2 kurz. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 beim Durchfahren der ersten und/oder zweiten Parktrajektorie P1, P2 beträgt vorzugsweise weniger als 3 m/s, vorzugsweise weniger als 1,5m/s, insbesondere zwischen 0,2m/s und 1,5m/s. Durch die geringe Fahrzeuggeschwindigkeit ist es möglich, eine Parktrajektorie mit engen Kurvenradien zu wählen, um mit einer einzügigen zweiten Parktrajektorie ohne Stillstand bzw. Rangieren die zweite Zielposition Z2 zu erreichen.
8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das die Abläufe des Verfahrens zum dynamischen Umplanen der ersten Parktrajektorie während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs veranschaulicht.
Während der Bewegung des Fahrzeugs auf der ersten Parktrajektorie wird eine Information empfangen, dass ein Umplanen der ersten Parktrajektorie erforderlich ist, d.h. das Fahrzeug ist mittels einer zweiten Parktrajektorie zu einer neuen Zielposition zu bewegen, die sich von der ersten Zielposition unterscheidet (S10).
Daraufhin erfolgt ein Planen der zweiten Parktrajektorie für ein einzügiges Parkmanöver ausgehend von einer Anfangsposition, die zu der aktuellen Position des Fahrzeugs beabstandet ist und auf der ersten Parktrajektorie liegt, zu der neuen Zielposition. Die zweite Parktrajektorie wird basierend auf einer Trajektorienbibliothek geplant, die mehrere unterschiedliche Trajektorientypen enthält, wobei die Trajektorientypen ein oder mehrere Trajektoriensegmente umfassen. Ein Trajektoriensegment kann dabei eine Gerade, ein Kreisbogensegment oder eine Klothoide sein. Die zweite Parktrajektorie wird derart geplant, dass zwischen der ersten und der zweiten Parktrajektorie und zwischen aneinander anschließenden Trajektoriensegmenten der zweiten Parktrajektorie jeweils ein stetiger Krümmungsübergang besteht (S11).
Zuletzt wird ein einzügiger Parkvorgang basierend auf der ersten Parktrajektorie bis zur Anfangsposition und basierend auf der zweiten Parktrajektorie von der Anfangsposition bis zur neuen Zielposition unter ständiger Fortbewegung des Fahrzeugs vollzogen (S12).
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Recheneinheit
3: Drittfahrzeug
4: Drittfahrzeug
A: Anfangsposition
FR: Fahrtrichtung
O: Objekt
P: aktuelle Position
P1: erste Parktrajektorie
P2: zweite Parktrajektorie
PL: Parklücke
S1-S5: Trajektoriensegment
Z1: erste Zielposition
Z2: neue Zielposition

Claims

Verfahren zum dynamischen Umplanen einer ersten Parktrajektorie eines Fahrzeugs (1) während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs und der Bewegung des Fahrzeugs (1) auf der ersten Parktrajektorie (P1) zu einer ersten Zielposition (Z1), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Während der Bewegung des Fahrzeugs (1) auf der ersten Parktrajektorie (P1), Empfangen einer Information, dass ein Umplanen der ersten Parktrajektorie (P1) erforderlich ist und das Fahrzeug (1) mittels einer zweiten Parktrajektorie (P2) zu einer neuen Zielposition (Z2) zu bewegen ist, die sich von der ersten Zielposition (Z1) unterscheidet (S10); - Planen der zweiten Parktrajektorie (P2) für ein einzügiges Parkmanöver ausgehend von einer Anfangsposition (A), die zu der aktuellen Position (P) des Fahrzeugs (1) beabstandet ist und auf der ersten Parktrajektorie (P1) liegt, zu der neuen Zielposition (Z2), wobei die zweite Parktrajektorie (P2) basierend auf einer Trajektorienbibliothek geplant wird, die mehrere unterschiedliche Trajektorientypen enthält, wobei die Trajektorientypen ein oder mehrere Trajektoriensegmente (S1 - S5) umfassen, wobei ein Trajektoriensegment (S1 - S5) eine Gerade, ein Kreisbogensegment oder eine Klothoide ist, wobei die zweite Parktrajektorie (P2) derart geplant wird, dass zwischen der ersten und der zweiten Parktrajektorie (P1, P2) und zwischen aneinander anschließenden Trajektoriensegmenten (S1 - S5) der zweiten Parktrajektorie (P2) jeweils ein stetiger Krümmungsübergang besteht (S11); - Vollziehen eines einzügigen Parkvorgangs basierend auf der ersten Parktrajektorie (P1) bis zur Anfangsposition (A) und basierend auf der zweiten Parktrajektorie (P2) von der Anfangsposition (A) bis zur neuen Zielposition (Z2) unter ständiger Fortbewegung des Fahrzeugs (S12).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Position (P) des Fahrzeugs (1) die Fahrzeugposition (P) zu Beginn des Planungsvorgangs der zweiten Parktrajektorie (P2) ist und die Anfangsposition (A) derart gewählt ist, dass der Planungsvorgangs der zweiten Parktrajektorie (P2) beendet ist, bevor die Anfangsposition (A) bei Fortbewegen des Fahrzeugs (1) auf der ersten Parktrajektorie (P1) erreicht ist und/oder ein zukünftiger Zeitraum, in dem Krümmungswerte für die Krümmungsvorsteuerung eines Regler des Fahrzeugs (1) verwendet werden, abgelaufen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die neue Zielposition (Z2) während des Einfahrens des Fahrzeugs (1) in die Parklücke (PL) und/oder bei einer Fahrzeugposition erhalten wird, bei der das Fahrzeug (1) schon zumindest teilweise in die Parklücke (PL) eingefahren ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf den Trajektorientypen der Trajektorienbibliothek zeitlich nacheinander oder zeitlich parallel Planungen der zweiten Parktrajektorie (P2) vorgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Planungen der zweiten Parktrajektorie (P2) basierend auf den Trajektorientypen der Trajektorienbibliothek ohne Berücksichtigung der Parksituation und/oder der Lage der neuen Zielposition (Z2) relativ zur ersten Zielposition (Z1) erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Parksituation und/oder die Lage der neuen Zielposition (Z2) relativ zur ersten Zielposition (Z1) beurteilt und in Abhängigkeit des Beurteilungsergebnisses eine Abfolgehierarchie von Trajektorientypen erstellt wird, basierend auf der die Planung der zweiten Parktrajektorie (P2) zeitlich nacheinander mit unterschiedlichen Trajektorientypen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorienbibliothek einen ersten Trajektorientyp umfasst, der sich in Fahrtrichtung (FR) des Fahrzeugs (1) aus den Trajektoriensegmenten Gerade, Klothoide und Kreisbogensegment zusammensetzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorienbibliothek einen zweiten Trajektorientyp umfasst, der sich in Fahrtrichtung (FR) des Fahrzeugs (1) aus den Trajektoriensegmenten Klothoide, Kreisbogensegment und Klothoide zusammensetzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorienbibliothek einen dritten Trajektorientyp umfasst, der sich in Fahrtrichtung (FR) des Fahrzeugs (1) aus den Trajektoriensegmenten Kreisbogensegment mit erstem Radius, Klothoide und Kreisbogensegment mit zweitem Radius zusammensetzt, wobei der erste und zweite Radius unterschiedlich sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorienbibliothek einen vierten Trajektorientyp umfasst, der sich in Fahrtrichtung (FR) des Fahrzeugs (1) aus den Trajektoriensegmenten Kreisbogensegment, Klothoide, Gerade, Klothoide und Kreisbogensegment zusammensetzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Parkvorgang ein Schrägparkvorgang oder ein Senkrechtparkvorgang ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Parktrajektorie (P1, P2) zusammen eine Länge kürzer als 10m aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Parktrajektorie (P2) kürzer als 4m ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1) beim Durchfahren der ersten und zweiten Parktrajektorie (P1, P2) zwischen 0,2m/s und 3m/s beträgt.
Fahrassistenzsystem zum dynamischen Umplanen einer ersten Parktrajektorie (P1) eines Fahrzeugs (1) während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs und der Bewegung des Fahrzeugs (1) auf der ersten Parktrajektorie (P1) zu einer ersten Zielposition (Z1) umfassend eine Recheneinheit (2), wobei die Recheneinheit (2) dazu konfiguriert ist, die folgenden Schritte zu vollziehen: - Während der Bewegung des Fahrzeugs (1) auf der ersten Parktrajektorie (P1), Empfangen einer Information, dass ein Umplanen der ersten Parktrajektorie (P1) erforderlich ist und das Fahrzeug (1) mittels einer zweiten Parktrajektorie (P2) zu einer neuen Zielposition (Z2) zu bewegen ist; - Planen der zweiten Parktrajektorie (P2) für ein einzügiges Parkmanöver ausgehend von einer Anfangsposition (A), die zu der aktuellen Position (P) des Fahrzeugs (1) beabstandet ist und auf der ersten Parktrajektorie (P1) liegt, zu der neuen Zielposition (Z2), wobei die zweite Parktrajektorie (P2) basierend auf einer Trajektorienbibliothek geplant wird, die mehrere unterschiedliche Trajektorientypen enthält, wobei die Trajektorientypen ein oder mehrere Trajektoriensegmente (S1-S5) umfassen, wobei ein Trajektoriensegment (S1 - S5) eine Gerade, ein Kreisbogensegment oder eine Klothoide ist, wobei die zweite Parktrajektorie (P2) derart geplant wird, dass zwischen der ersten und der zweiten Parktrajektorie (P1, P2) und zwischen aneinander anschließenden Trajektoriensegmenten (S1 - S5) der zweiten Parktrajektorie (P2) jeweils ein stetiger Krümmungsübergang besteht; - Vollziehen eines einzügigen Parkvorgangs basierend auf der ersten Parktrajektorie (P1) bis zur Anfangsposition (A) und basierend auf der zweiten Parktrajektorie (P2) von der Anfangsposition (A) bis zur neuen Zielposition (Z2) unter ständiger Fortbewegung des Fahrzeugs (1).